JPH0547653A - 樹脂硬化装置および方法 - Google Patents

樹脂硬化装置および方法

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JPH0547653A
JPH0547653A JP3230763A JP23076391A JPH0547653A JP H0547653 A JPH0547653 A JP H0547653A JP 3230763 A JP3230763 A JP 3230763A JP 23076391 A JP23076391 A JP 23076391A JP H0547653 A JPH0547653 A JP H0547653A
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JP
Japan
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resin
refractive index
curing
resist
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP3230763A
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English (en)
Inventor
Tetsuyoshi Ishii
哲好 石井
Jiro Nakamura
二朗 中村
Korehito Matsuda
維人 松田
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬化感度が経時変化などにより大きく変動す
るような樹脂に対しても、常に一定の目的硬化度が得ら
れる。 【構成】 レジストが塗布された試料8をパタン露光し
た後、加熱プレート3に乗せ、105℃で加熱し硬化を
進める。一方、処理開始とともにレーザ光源部4より偏
光されたレーザ光7を試料8面のモニタ用露光領域に斜
入射させ、その反射光を検出部5で検出し、屈折率を算
出し、屈折率変化を硬化処理とリアルタイムでモニタ
し、所定の硬度になるようにすることを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硬化性樹脂を用いた製
造・加工プロセス、特に半導体集積回路などの微細パタ
ン形成プロセスにおいて、レジスト薄膜の硬化度を高精
度に制御し、高精度なパタン寸法制御を可能とする樹脂
硬化装置および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路等の製造プロセスにおい
て、微細パタン形成のためにレジストと呼ばれる感光性
樹脂が使用されている。近年の半導体集積回路の高集積
化に伴い、レジストに対してはより一層の高解像・高感
度化が要求されている。この要求に応えるものとして、
最近、化学増幅系レジストが開発され、一部はすでに商
品化されている。このレジストは従来のフォトレジスト
と同様非膨潤のアルカリ現像が可能であることから高解
像性を保持していると同時に、露光により発生した酸を
触媒とする連鎖反応を利用することにより、従来のレジ
ストでは得られない高感度化を可能とする特性も合わせ
もっている。化学増幅系レジストは、材料の不安定性や
酸の失活などに起因するレジスト感度の経時変化に問題
は残っているが、次世代大規模集積回路製造用遠紫外線
レジストとして最有力視されている。化学増幅系レジス
トのうちネガ形のものは、露光後樹脂硬化装置において
加熱され、露光時に発生した酸の触媒作用により露光部
が架橋されパタンの潜像が形成される。したがって、露
光後の樹脂硬化装置による硬化処理が形成パタンの寸法
に大きく影響を与える。従来の樹脂硬化装置はオーブン
式またはホットプレート式で、処理温度,処理時間の高
精度化に重点がおかれ、処理中、温度,時間とも一定値
に固定されるようになっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
樹脂硬化装置では、到達硬化度は処理前に設定した温度
と時間とによって一義的に決まってしまうので、材料の
不安定性や経時変化により硬化感度が数時間で大きく変
動するような樹脂を硬化処理する場合、常に一定の目的
硬化度を得ることは困難であった。したがって、前述し
たような化学増幅系ネガ形レジストを従来の樹脂硬化装
置で硬化処理し潜像パタンを形成する場合、触媒である
酸の失活という現象からレジスト感度、すなわち硬化感
度の経時変化は化学増幅の原理上避けられないので、被
硬化試料毎に高精度なパタン寸法制御を実現することは
困難であった。
【0004】本発明の目的は、硬化感度が経時変化など
により大きく変動するような樹脂に対しても、常に一定
の目的硬化度が得られるような高精度な硬化処理を可能
とする樹脂硬化装置および方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による樹脂硬化装置は、被硬化樹脂試料の硬
化度を屈折率により検出する検出手段を備えており、硬
化度の測定がリアルタイム、かつ非接触・非破壊的に可
能であることを特徴としている。
【0006】また、本発明による樹脂硬化方法は、パタ
ンが露光された樹脂を加熱により所定の屈折率とし、さ
らに樹脂に紫外線を照射して樹脂が他の所定の屈折率に
なるようにするものである。
【0007】
【作用】図2は半導体集積回路の製造に使用されている
化学増幅系ネガ形レジストを電子ビームで露光した後、
熱硬化させた場合において、熱処理時間に対して樹脂硬
化度を表す単位時間当たりの現像液による溶解量と、な
らびにそのときの屈折率とをプロットしたものである。
この図から熱処理時間の増加とともに樹脂の硬化度と屈
折率が単調増加することがわかり、屈折率により樹脂の
硬化度を定量的に表すことが可能となる。屈折率は偏光
解析装置(エリプソメータ)により測定したものである
が、この装置を用いた測定法によれば、薄膜化された樹
脂の屈折率を高精度、かつ高速に測定することが可能で
ある。なお、図2は露光量約10μC/cm2 、加熱温
度105℃についての例を示したものである。上述した
硬化度の指標となる屈折率の検出手段を樹脂硬化装置に
備えることにより、レジスト膜など樹脂薄膜の硬化度の
測定がリアルタイム、かつ被接触・非破壊的に可能とな
り、処理時に硬化度をモニタしそれをフィードバックし
て処理温度、時間に補正を加えることが可能となるた
め、常に一定の硬化度が得られるようになる。
【0008】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の一実施例で、半導体集積回
路製造用の化学増幅系ネガ形レジストの露光後の潜像形
成プロセスを屈折率によりモニタしながら処理する樹脂
硬化装置の一実施例を示したものである。以下に樹脂硬
化装置ならびに樹脂硬化方法の実施例を説明する。本発
明にかかる樹脂硬化装置は、従来の半導体集積回路製造
用プロセスに使用されている樹脂硬化装置に樹脂の屈折
率を非接触,非破壊で測定する手段として自動偏光解析
装置(エリプソメータ)が組み込まれた構成となってい
る。
【0009】図1において、1は樹脂硬化装置全体を示
し、2は紫外線ランプ、3は加熱プレート、4はレーザ
光源部、5は検出部、6は計算機、7はレーザ光、8は
試料を示す。本願発明の樹脂硬化装置による硬化処理
は、まず、基板にレジストが塗布された試料8をあらか
じめ電子ビームで所定パタンにしたがって露光し(露光
量約10μC/cm2 )、次に前記試料8を加熱プレー
ト3に乗せ、105℃で加熱し架橋反応を促進させて硬
化を進める。処理開始とともに、計算機6にあらかじめ
入力したプログラムにより、レーザ光源部4より偏光さ
れたレーザ光7を前記試料8面のモニタ用露光領域に斜
入射させ、その反射光を検出部5で検光し、前記計算機
6で入射光と反射光との偏光状態の変化量を解析するこ
とにより屈折率を算出し、屈折率変化を硬化処理とリア
ルタイムでモニタする。本実施例で使用したレジスト
は、シプレイ社製SAL601−ER−7で、上記試料
8に約1.5μmの厚さで回転塗布した。このレジスト
の露光後加熱処理前の屈折率は1.618で、露光後の
加熱処理により解像性が最大となる屈折率は約1.63
5である。解像性は電子顕微鏡を用い0.5μmのライ
ンアンドスペースパタンで評価した。屈折率が1.63
5に到達した時間は約120秒であった。
【0010】上記実施例は露光直後に硬化処理をした場
合について述べたものである。前記レジストつき試料8
を電子ビームによる露光後大気中に40時間放置してお
いた場合には約10%レジスト感度が低下し、加熱処理
時間120秒では高解像度に対応する屈折率値1.63
5に到達しなかったので、熱処理時間を約60秒のばし
屈折率のモニタ値が1.635になるようにした。現像
後のパタンの電子顕微鏡観察の結果、露光直後硬化処理
した場合とほぼ同様な0.5μmのラインアンドスペー
スパタンが得られた。
【0011】なお、本実施例で使用した屈折率モニタ用
のレーザ光7には従来の偏光解析装置に広く使用されて
いるヘリウム−ネオンレーザ(波長633nm)を用い
たが、樹脂試料に損傷を与えないのであれば他の波長域
のレーザ光を用いることも可能である。 (実施例2)さらに、このパタンのコントラストを向上
させるために、実施例1で使用したレジストを試料8上
に実施例1と同一の膜厚で塗布し、電子ビームによりモ
ニタパタンも含め実施例1と同一露光量で露光した後、
実施例1と同様な加熱処理を行いモニタ領域の屈折率を
1.635とした後、前記試料8を引き続き紫外線ラン
プ2により紫外線を照射しレジスト上層のみを難溶化す
る処理を行った。この場合、最も高コントラストのパタ
ンが得られたのはモニタ領域の屈折率で約1.65であ
った。この屈折率に到達する紫外線照射時間は約180
秒であった。本実施例では熱硬化処理の後に紫外線硬化
処理を行ったが、紫外線強度を最適化することにより上
記両処理を同時に進行させることも可能である。また、
本実施例では屈折率のモニタのみを自動化したが、紫外
線ランプ2、加熱プレート3も計算機6に接続すること
により、上記処理の自動化が可能である。
【0012】なお、屈折率の測定において、硬化に伴う
樹脂の屈折率変化の範囲があらかじめ分かっている場合
には(例えば図2のように1.60〜1.65)、範囲
を限定することによりエリプソメータにおける計算時間
を短くできる。また、硬化における膜厚の変化が無視で
きる場合には、他の簡易な方法で屈折率を測定すること
ができる。図2の場合のように、屈折率の変化の幅が小
さいとき、高精度に屈折率を測定することが容易にでき
る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる樹
脂硬化装置は、樹脂の屈折率を非接触,非破壊で測定す
る手段を備えたので、樹脂の硬化度をリアルタイム、か
つ非接触・非破壊的に検出でき、樹脂硬化度を高精度に
制御する硬化処理が可能となる。特に、半導体集積回路
の微細パタン形成プロセスなどのような高信頼性が要求
される分野において、感度すなわち硬化度の経時変化の
大きいレジスト材料を使用する場合でも、硬化度をロッ
ト内、ロット間で高精度に制御し、高精度なパタン寸法
制御を実現することができる。
【0014】また、本発明にかかる樹脂硬化方法は、熱
処理を樹脂に加える他、紫外線を照射して上層を下層よ
りも大きい硬化度にしたので、コントラストを向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の樹脂硬化装置の一実施例の構成を示す
図である。
【図2】化学増幅系ネガ形レジストの熱処理時間と屈折
率との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 樹脂硬化装置 2 紫外線ランプ 3 加熱プレート 4 レーザ光源部 5 検出部 6 計算機 7 レーザ光 8 試料

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機あるいは無機高分子から構成されて
    いる樹脂を加熱により硬化させる装置において、前記樹
    脂の屈折率を非接触,非破壊で測定する手段を備えたこ
    とを特徴とする樹脂硬化装置。
  2. 【請求項2】 パタンが露光された樹脂を、この樹脂が
    所定の屈折率になるまで熱処理する工程と、この工程
    後、またはこの工程と同時に前記樹脂の上層のみを難溶
    化するために前記樹脂の上層が他の所定の屈折率になる
    まで前記樹脂に紫外線を照射する工程とを含むことを特
    徴とする樹脂硬化方法。
JP3230763A 1991-08-19 1991-08-19 樹脂硬化装置および方法 Pending JPH0547653A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121469A (en) * 1993-12-23 2000-09-19 The Regents Of The University Of California Therapeutically effective 1α,25-dihydroxyvitamin D3 analogs
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US10441460B2 (en) 2013-04-26 2019-10-15 Med-Logics, Inc. Tissue removal devices, systems and methods
CN116297332A (zh) * 2023-04-23 2023-06-23 广东电网有限责任公司 一种基于折射率的纯环氧固化度检测方法、装置及系统

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