JPH02257614A - レジストパターンの形成方法およびこれに用いられるベーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野〉 本発明は、レジストパターンの形成方法およびこれに用
いられるベーキングＫＭに係り、特にレジストパターン
の耐熱性の向上のための処理に関する。

（従来の技術） 半導体デバイスの形成に際して所望のパターン形成を行
う微細加工技術においては、パターン形成を行うべき被
加工膜の１岡に形成されたレジストパターンをマスクと
して、咳被加工膜のエツチング加工を行うという方法が
とられることが多い。

ところで、このレジストパターンには当然のことながら
、エツチングなどの処理プロセスに対する耐性が要求さ
れる。

通常、このようなレジストパターンの形成は次のように
して行われている。

ここでは、基板表面に形成された酸化シリコン膜をポジ
型のフｔトレジストをマスクとして反応性イオン１ツヂ
ングによりバターニングする方法について説明する。

まず、表面に酸化シリコン膜を有する基板に対し、８５
℃、６０秒程度のホットプレート上で加熱するいわゆる
プリベーク処理を行ったの５、レジメ１〜膜を塗布し、
該レジスト材料に対し選択的に光を照射する露光処理を
おこなう。

この後、現像処理を行い、ｊ９られたレジストパターン
に１３０″Ｇ、３分程度のホットプレー１・上で加熱す
るボストベーキング処理を行い、該レジス１−パターン
を硬化せしめる。このボス１ヘベーキング処理は、レジ
メｌ−パターンの変形を防止し、加工精度の向−トをは
かるために行われる。

そしてこのレジストパターンをマスクどじで、基板表面
に露呈プ“る酸化シリコン膜を反応性イオンエツチング
沫により選択的に除去ブる。

ここで、エツチング中におけるレジスｌ−パターンの耐
性はレジストの種類のみならず、ボストベーキング処理
によっても異なってくる。

しかし、ボストベーキング処理によってもパターン精度
は低下するため、パターン精度とエツチング耐性の両方
を兼ね備えたレジストパターンの形成を目指して色々な
研究がなされている。

例えば、近年開発されたレジスト材料どして、露光後、
現像に先立ち、ベーキング処理を施し、露光部の現像液
に対する不溶化処理を行った後、現像を行い、ネガ型の
レジストパターンを形成するものがある。

その−例として、シブレー社の５ＡＬ−６０１ＥＲ７レ
ジス１−は、露光後約１１０’Ｃ１乃至２分程度のベー
キング処理を行いネガ他力るようにしたもので、感度お
よび解像力に優れ、０．５μｍ以下のサブミクロンパタ
ーンの形成も可能である。

しかしながら、この種のレジス１〜においては、耐熱性
が不足し、通常のノボラック系レジメｊ−に比べ、２０
乃至３０℃程度も耐熱性が低いという問題がある。

このため、この種のレジストパターンをマスクとしてド
ライエツチングを行おうとすると、反応熱などによりレ
ジストパターンの変形を生じる。

また、ノボラック系ポジ型レジス１−においては、レジ
ストパターンの耐熱性を向上させる手段として紫外線硬
化（ＵＶキュア）プロセスが提案されている。

この方法では、紫外線照射と７１０熱処理とを同時に行
うことにより、レジストパターンの耐熱性を向上させる
ようにしている。

しかし、このｈ法を、ネガ型レジストに転用した場合、
紫外ａｔ＋化ブ【］セス中にレジストパターンの変形が
生じたりして、十分なスルーブツトを得ることができな
いという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のレジストパターンの形成方法では、
パターンｖ４ｒｆと１ツ゛１ング耐性の両方を兼ね備え
たレジストパターンの形成は極めて困＋ｔであった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、耐熱性が
高く、パターン粕［番と１ツヂング耐性の両ｈ＠兼ね備
えたネガ型のレジスｌ−パターンを形成することを目的
とする。

また、本発明では、この耐熱性の向上のためのベーキン
グ処理を作業性よく行うことのできる装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで、本発明では、ネガ型レジストパターンの形成に
際し、露光後、現像前ベーキング処理を行った後、現像
処理を行い、さらにこの後生なくとも感光域の波長光を
含む光線を照射し、連続的あるいはｖＩｆＩ続的に昇温
する現像後ベーキング処理を行うようにしている。

また、本発明の装置では、光照射部と、複数の温度領域
を有するかあるいは次第に温度が変化していくように形
成された加熱部と、光照射部から加熱部に被処理基板を
搬送する搬送部とを具え、所望の搬送速度で搬送させな
がら所望の温度上昇速度で被処理基板を加熱処理するよ
うにしている。

（作用） 上記方法によれば、露光後のレジストパターンに対し、
感光域の波長光を含む光線を照射して反応種を生成し、
次いで加熱処理を行い、生成きれた反応種を連続的ある
いは断続的に昇温する現像後ベーキング処理を行うこと
により、架橋反応に伴う耐熱性の向上に従って徐々に温
度を高めていくようにしているため、パターン精度を劣
化させることなくイ３頼性を高めることが可能となる。

また上記Ａ置によれば、彼処ｌＩＩ！基板を搬送させな
がら、次第に昇温させることができるため、極めて短時
間で作業性よく、耐熱性が高くパターン精度の高いレジ
ストパターンを形成することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の第１の実施例として半導体デバイスの層
間絶縁膜としての酸化シリコン膜パターンを形成する方
法について、図面を参照しつつ詳細に説明づる。

まず、第１図（ａ）に示すごとく、所定の素子領域の形
成されたシリコン基板１の表面を酸化し、膜厚０．８μ
ｍの酸１ヒシリコン膜２を形成する。

次いで、ヘキサメチルジシラザンの蒸気に３分間さらし
、接着性向上のための表面状態の改善を行った後、第１
図（ｂ）に示すごとく、シブレー社の５ＡＬ−６０１−
ＥＲ７と指称されるネガ型のレジストを、回転ｆｆ１７
０００ｒｐｍでスピンコードした後、８５℃、６０秒の
ホットプレート処理によるプリベークを行う。このとき
のレジスト膿３の膜厚は０．５μｍであった・。

次いで、第１図（Ｃ）に示すごとく、クリプトン、フッ
素、ヘリウムの混合ガスを用いたエキシマレーザの２４
８．４ｎｉの発振線を用いた縮小投影露光Ｈｌｉｆによ
り、該シリコン基板上のレジスト膿３にパターン転写を
行い、マスクパターンの潜像を形成する。

そして、第１図（ｄ＞に示すごとく、１０５℃、９０秒
のホットプレートによるポストベーキング処理を行い露
光領域の不溶化処理を行う。

この後、第１図（ｅ）に示すごとく、東京応化製のＮＭ
Ｄ−Ｗと指称されている現像液に６０秒間浸漬し、現像
を行った。

このようにして形成されたレジストパターンを有するシ
リコン基板１を支持し順次搬送可能な搬送台４に載置し
、硬化処理装置によって光照射した後、次第に温度を」
１昇し該レジストパターンを硬化せしめる。この硬化処
理Ｈ置は、第２図に示すように、光照射部５と、加熱部
部６とから構成されており、搬送台４に載置されたシリ
コン基板を順次Ｒ迄しつつ硬化処理を行うものである。

加熱部は、光照射部５から遠ざかるに従って次第に温度
が１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃。

１３０’Ｃ：の５段階で上昇していくように設定された
第１乃至第５のホッｌ−プレート７ａ乃至７ｅから構成
されており、搬送台４は、１分毎に間欠的に移動する。

そして、基板１は、光照射部５において水射ランプによ
る光を全面に照射せしめられたのち、順次１１０℃、１
１５°Ｃ，１２０℃。

１２５℃、１３０℃の５段階で昇温され、レジストパタ
ーン３は硬化されていく。このときレジストパターンの
変形等はみられなかった。

このようにして得られたレジストパターンをマスクとし
て、第１図（ｆ）（示すように、反応性イオン１ツチン
グにより酸化シリコン膜をエツチングした。

この方法によれば、０．３μｍのライン・アンド・スペ
ースパターンもフォトマスクのパターンに忠実に精度よ
く形成される。

また、処理能力は１枚の基板に対し、１分１５秒であっ
た。

なお、前記実施例では、光照射後加熱するようにしたが
、光照射しつつ加熱処理を行うようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施例の半導体デバイスの層間絶
縁膜としての酸化シリコン膜パターンを形成する方法に
ついて、説明する。

まず、前記第１の実施例と同様にして、所定の素子領域
の形成されたシリコン基板の表面を酸化し、膜厚０．８
μｍの酸化シリコン膜を形成する。

次いで、ヘキサメチルジシラザンの蒸気に３分間さらし
、接着性向上のための表面状態の改善を行った後、シラ
プレー社の５ＡＬ−６０１−ＥＲ７と指称されるネガ型
のレジストを、回転ｆｆ１７０ｏｏｒｐｍでスピンコー
ドした後、８５℃６０秒のホットプレート処理によるプ
リベークを行う。

このときのレジスト膜の膜厚は０．５μｍであつた。

次いで、加速電圧５０ＫＶで５０μＣ／ａｉの電子ｍ露
光を行うことにより該シリコン基板上のレジスト膜に所
望のパターンの潜ゆを形成する。

そして、１０５℃、９０秒のホットプレートによるボス
トベーキング処理を行い露光領域の不溶化処理を行った
後、東京応化製のＮＭＤ−Ｗと指称されている現像液に
６０秒間浸漬し、現像を行った。

次に、水銀ランプを用いて波長３００　ｎｍ以下の光を
３０秒間にわたり基板表面全体に照射した。

この後、平板型オープンを用いて１１０℃から５℃／分
の昇温速度で１３０℃まで連続的にｈＯ熱温度を１昇さ
せながら、ベーキング処理を行うようにした。

以下、前記第１の実施例と同様にして該レジスト膜のパ
ターンをマスクとして異方性１ツヂングを行った。

この方法においても、０．１５μｍのラインアンドスペ
ースパターンはフォトマスクのパターンに忠実に精度よ
く形成することができた。

また、本発明の他の実施例のベーキング装置として第３
図に示すように、同一の反応容器１１内に光照射部１２
と加熱部１４ａおよび冷却部１４ｂを形成してもよい。

この場合、−旦ローダ１５で被処理基板１を設置すると
、まず光照射を行い、さらに温度を徐々に上昇させるよ
うにし、熱処理が終了するとアンローダ１６で被処理基
板１を容器外に取り出すようにすれば良い。

（発明の効果〕 以上説明してきたように、本発明の方法によれば、露光
後のレジストパターンに対し、感光域の波長光を含む光
線を照射し、続いて連続的あるいは断続的に昇温する熱
処理を行うことにより、架橋反応に伴う耐熱性の向上に
従って徐々に温度を高めていくようにしているため、高
精度の微細パターンを形成することが可能となる。

また、本発明の装置では、光照射部と、複数の温度領域
を有するかあるいは次第に温度が変化していくように形
成された加熱部と、光照射部から加、？！１部に被処理
基板を搬送する搬送部とを具え、所望の１送達度で搬送
させながら所望の温度１胃速度で被処理基板を加熱処理
するようにしているため、極めて作業性よく、パターン
精度の高いレジストパターンを形成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｆ）は本発明の第１の実施例
の方法によるレジストパターン形成工程を示す図、第２
図は本発明の第１の実施例のベーキング処理装置を示す
図、第３図は本発明の他の実施例のベーキング処理装置
を示す図である。 １・・・シリコン基板、２・・・酸化シリコン膜、３・
・・レジスト膜、４・・・搬送台、５・・・光照射部、
６・・・加熱部。 第 図 １１↓ ！

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基板上にレジストパターンを形成する方法
   において、 前記被処理基板上にネガ型のレジスト膜を 塗布するレジスト膜塗布工程と 所望のパターンをなすように前記レジスト 膜を選択的に露光する露光工程と、 前記露光工程で形成された所望のパターン を現像する現像工程と、 前記現像工程の後、感光域の波長の光を含 む光線を前記パターンに照射する光照射工程と、連続的
   または断続的に昇温させながら前記 被処理基板の加熱処理を行う加熱工程とを含むようにし
   たことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
2. （２）光照射部と、 温度が連続的に変化していくように形成さ れた加熱部と、 前記光照射部から加熱部に被処理基板を搬 送する搬送部とを具備し、 所望の温度上昇速度で被処理基板を加熱処 理するように構成されたことを特徴とするベーキング装
   置。
3. （３）光照射部と、 複数の温度に設定せしめられた加熱領域を 含む加熱部と、 前記光照射部から所望の温度の加熱領域に 順次被処理基板を搬送する搬送部とを具備し、所望の搬
   送速度で搬送させながら所望の温 度上昇速度で前記被処理基板を加熱処理するように構成
   されたことを特徴とするベーキング装置。