JPH0811178B2 - 高温反応処理装置 - Google Patents

高温反応処理装置

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JPH0811178B2
JPH0811178B2 JP62155524A JP15552487A JPH0811178B2 JP H0811178 B2 JPH0811178 B2 JP H0811178B2 JP 62155524 A JP62155524 A JP 62155524A JP 15552487 A JP15552487 A JP 15552487A JP H0811178 B2 JPH0811178 B2 JP H0811178B2
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満信 小柴
洋一 鴨志田
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日本合成ゴム株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/265—Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高温反応処理装置に関し、詳しくは、感放射
線性樹脂層のケイ素化合物処理またはアミン化合物処理
用に好適な高温反応処理装置に関する。
[従来の技術] 従来、IC,LSIなどの半導体素子の製造には、その加工
されるべき基板上にポリイソプレンやポリブタジエンの
環化物にヒスアジドを混合したネガ型ホトレジストやノ
ボラック樹脂にキノンジアジド化合物を混合したポジ型
ホトレジストなどの感放射線性樹脂を塗布した上、水銀
灯のg線(波長436nm)やi線(365nm)を用いて露光
し、現像液にて現像するというホトリソグラフィ法が採
られてきた。
しかし、近年ではLSIが更に微細化し、基板上に形成
されるべき回路パターンの最小寸法が1μm以下の領域
に入りつつあり、このような寸法領域では、前記従来の
ホトリソグラフィ法を使用しても、特に段差構造を有す
る基板が使用される場合、露光時の光の反射の影響や露
光系における焦点深度の浅さなどの問題のために十分な
解像ができないという問題が発生する。
このような問題を解決するために、特開昭61-107346
号公報では、従来のホトリソグラフィ法と同様に、水銀
灯のg線やi線を用いたりあるいは遠紫外光を用いて回
路パターンを露光した後に、例えばケイ素化合物による
処理によって露光部または未露光部を選択的にシリル化
した後に反応性プラズマなどを用いて異方性エッチング
を行う方式が提案されている。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、上述の特開昭61-107346号公報に提
案されている方式におけるケイ素化合物による処理に好
適に使用することのできる高温反応処理装置を提供する
ことにある。
[問題点を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明の高温反応処理
装置は、処理の対象となる基板の上方に対向位置し、反
応性化合物のガスを導くための孔径が20μm〜2mmであ
る複数の細孔を前記基板の対向面に有する上部加熱用板
と、前記基板の下方に位置し、該基板を直接若しくは間
接に保持する下部加熱用板とを反応器内に有し、前記上
部加熱用板と前記下部加熱用板との間に真空可能に形成
される密閉空間に前記基板を高温に保持し、前記反応性
化合物のガスが導かれるようにしたことを特徴とするも
のである。
本発明においては、反応器は密閉状態に保てるもので
あれば特に限定されないが、反応性化合物を迅速に反応
器内に導入するために、減圧できることが好ましい。
本発明においては、処理される基板に対して加熱用板
は上下に配置され、下部加熱用板は基板に対して極く接
近、最適には接触されていることが望ましく、一方、上
部加熱用板は反応性化合物が反応器内に均一に導入され
るように、基板上に近接して配置されるのが望ましい。
また、基板と上部加熱用板との間の好ましい距離として
は2mm〜20mmである。
本発明において、上部および下部加熱用板を形成する
材料としては、例えばアルミニウム,ステンレス鋼,ハ
ステロイなどを挙げることができる。これらの加熱用板
は基板の処理時には、通常50〜250℃、好ましくは70〜2
00℃に加熱される。
本発明においては、基板に均一に反応性化合物を接触
させるため、反応性化合物を複数の孔、好ましくは細孔
により反応器内に導入する。この細孔の孔径は通常20μ
m〜2mmである。反応性化合物を基板上に導く複数の孔
は、反応性化合物を均一かつ迅速に基板上に導くことが
できる位置に設置すれば特に制限はないが、上部加熱用
板の基板に対向する面上に設けられることが好ましい。
更に、反応性化合物が均一に基板に作用するように、
例えば上部加熱用板の中心から放射状に配置するように
なし、更に上部加熱用板の外側になるほど反応性化合物
の流量が多くなるように、孔の内径を大きくするかまた
は孔の数を増やすことが好適である。また、上部加熱用
板がメッシュ状であってもよい。
反応器に反応性化合物を導入するにあたっては、通常
ガス状で導入するが、この場合は反応性化合物のガスを
窒素,アルゴン,ヘリウムなどの不活性キャリヤガスと
ともに導入する。もしくは真空にした反応器に液体とし
て、例えば霧状で直接導入し、反応器内でガス化するこ
ともできる。反応性化合物をガス状で反応器内に導入す
る際のガスの流速は、通常0.01〜10l/minであり、反応
性化合物のガスを基板に接触させる時間は、通常10秒〜
5分間、好ましくは10秒〜3分間である。また、反応性
化合物ガスの反応器内の濃度は、通常1〜50容量%、好
ましくは1〜30容量%である。更に、反応器内の全圧力
は、通常50〜900mmHg、好ましくは200〜760mmHgであ
る。
上述の本発明の装置で高温反応の処理が適用される基
板としては、感放射線性樹脂層を有するシリコン,ガリ
ウム,ヒ素などの半導体基板,ガラス基板,ダイヤモン
ド基板などを挙げることができる。ここで、前記感放射
線性樹脂としては、ノボラック樹脂やポリヒドロキシス
チレンなどのアルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化合
物やビスアジド化合物などからなる感放射線性樹脂を挙
げることができるが、特に水酸基を有するアルカリ可溶
性樹脂とキノンジアジド化合物の縮合物またはアジド基
を側鎖に有するアルカリ可溶性樹脂を用いることが好ま
しい。
また、感放射線性樹脂層を有する基板の感放射線性樹
脂層に接触させる反応性化合物としては、ヘキサメチル
ジシラザン,N−トリメチルシリルアセトアミド,N10−
ビス(トリメチルシリル)アセトアミド,ビニルトリク
ロロシラン,メチルトリクロロシラン,フェニルトリク
ロロシラン,ジフェニルジクロロシラン,メチルフェニ
ルジクロロシランなどのケイ素化合物を挙げることがで
きる。
本発明によれば、加熱された下部加熱用板上に光など
の放射線をパターン状に照射した感放射線性樹脂層を有
する基板を載置し、その基板上に加熱された上部加熱用
板を近接させた状態に保って、孔径が20μm〜2mmの複
数の細孔から反応性化合物であるケイ素化合物を供給す
ることにより、高温反応ガス雰囲気内でシリル化の反応
処理を短時間で実施することができる。
以下に、図面に基づいて本発明の実施態様を詳細かつ
具体的に説明する。
第1図は本発明の一実施態様を示す。ここで、1Aおよ
び1Bは上下に分離可能な反応器1の上部部材および下部
部材であり、下部部材1Bを上方に移動させることにより
反応器1を密閉状態に保つことができる。なお、ここで
は上部部材が固定されているが、下部部材が固定されて
いてもよい。2は上部加熱用板、3は下部加熱用板、4
は反応器下部部材1Bの側に設けられて下部加熱用板3と
接続されることにより高温に保持されるシール部材であ
り、上部部材1Aにより反応室1を密閉状態としたときに
上部加熱用板2との間の空間を気密に保つことができ
る。
5は下部加熱用板3上に載置され高温反応処理を受け
る基板であり、基板5上には放射線照射処理が施された
感放射線性樹脂層を有し、反応器1を密閉状態に保った
ときに基板5と上部加熱用板2との間には上述したよう
に適切なすき間が保たれるようにする。また、上部加熱
用板2にはその基板5との対向面に第2図に示すように
多数の細孔6が穿設されていて、バブラー7内に貯留さ
れているケイ素化合物からなる反応性化合物のガスを必
要に応じて不活性キャリヤガスと共に、この細孔6を介
して供給することができる。なお、ここで第3図に示す
ように、上部加熱用板が孔径20μm〜2mm程度のメッシ
ュ状になっており、加熱用板と反応性化合物を導入する
細孔を兼ねていてもよい。また、バブラー7には温水供
給系8が設けられてあり、その温水によりバブラー7の
温度を制御し、ケイ素化合物の温度を調整することによ
り、反応器1内の不活性キャリヤガスと共に送られる反
応性化合物ガスの濃度を調節すると共に、不活性キャリ
ヤガスの流量を不図示のマスフローコントローラなどの
流量制御装置により制御し、反応性化合物の供給量を適
切に制御することができる。9は反応性化合物ガスの凝
縮をさけるための加温装置である。
また、10は減圧ポンプ、11は凝縮器、12は反応性化合
物ガス用トラップであって、処理が終了すると、高温の
反応性化合物ガスを含む気体は凝縮器11で冷却され、凝
縮された反応性化合物をポンプ10によりトラップ12に導
くことができる。
このように構成した高温反応処理装置においては、放
射線照射処理により回路パターンの潜像を形成した後の
基板5を反応器1の下部加熱用板3上に載置し、反応器
下部部材1Bを上昇させることにより反応器1を密閉状態
とする。なお、この場合、上部加熱用板2および下部加
熱用板3は50℃〜250℃に保たれており、また、基板5
の周囲はシール部材4と上部加熱用板2との間で気密に
保たれている。
そこで、減圧ポンプ10により基板5の周囲を真空度10
〜500mmHg程度まで減圧し、次にバブラー7から窒素を
不活性キャリヤガスとして使用して反応性化合物ガスを
上部加熱用板2の細孔6から基板5上に放出する。な
お、このときの反応性化合物ガスの濃度は、上述した方
法により制御されるもので、かくして、基板5は反応性
化合物ガスの雰囲気中に通常10秒〜5分間、好ましくは
10秒〜3分間放置される。
また、この場合、基板5の周辺は、常時または間欠的
に反応性化合物ガスを流すように制御されてもよい。そ
して、反応が完了した段階でポンプ10により高温の反応
性化合物ガスを凝縮器11に導き、冷却した上、トラップ
12に回収される。
なお、本実施態様では反応器1内に加熱用板2および
3を配設したが、生産性を更に高めるために、基板5を
反応質1に持込む以前に加熱が行われるよう、減圧ある
いは常圧の雰囲気で加熱させる手段を設けるようにして
もよい。
[実施例] シリコンウエハー上に、6−ジアゾ−5.6−ジヒドロ
−5−オキソ−1−ナフタレンスルホン酸クロリドとノ
ボラック樹脂との部分的エステル化物をスピンコートに
より塗布し、開口係数が0.42のg線ステッパーを用いて
露光した。次にそのシリコンウエハーを50μmの複数の
細孔を有するステンレス製上部加熱用板とステンレス製
下部加熱用板を有する上述の反応器に収容し、ヘキサメ
チルジシラザン(HMDS)(HMDSバブラー温度50℃,N2流
量10l/分)を反応器に導入した後、密閉して全圧力760m
mHg,HMDS濃度6.6容量%,140℃で1分間シリル化した。
このウエハーをMRC社製マグネトロン反応性イオンエ
ッチング装置MIE760を用いて酸素エッチングしたとこ
ろ、0.6μmの等間隔ライン・アンド・スペースパター
ンが設計寸法どおり0.7μmの段差をもつアルミ基板上
に形成されていることが判った。
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明の高温反応処理装置
によれば、処理の対象となる基板の上方に対向位置し、
反応性化合物のガスを導くための複数の細孔を前記基板
の対向面に有する上部加熱用板と、前記基板の下方に位
置し、該基板を直接若しくは間接に保持する下部加熱用
板とを反応器内に有し、前記上部加熱用板と前記下部加
熱用板との間に真空可能に形成される密閉空間に前記基
板を高温に保持し、前記反応性化合物のガスが導かれる
ようにしたので、例えばケイ素化合物からなる反応性化
合物のガスを供給して放射線照射処理した感放射線性樹
脂層を反応処理し、次いで、ドライ現像処理を行うこと
で1.0μm以下の解像度で超微細な加工を高い生産性を
維持しながら短時間に高精密で実施することが可能とな
った。
また、アミン化合物からなる反応性化合物のガスを供
給して放射線照射処理した感放射線性樹脂層を反応処理
し、強アルカリ水溶液を用いて現像することにより、微
細な加工を実施できる画像反転プロセスにも好適に用い
ることができる。
更に本発明は、放射線照射処理した感放射線性樹脂層
を形成した基板にアミン化合物処理を施し、強アルカリ
水溶液を用いて現像することにより、微細な加工を実施
できる画像反転プロセスにおけるアミン化合物処理にも
好適に用いることができる。ここで、アミン化合物とし
ては、アンモニア,トリメチルアミン,トリエチルアミ
ンなどを例示することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の高温反応処理装置の密閉状態の構成の
一例を示す模式図、 第2図はその上部加熱用板の下面図、 第3図(A)および(B)は上部加熱用板の他の一例を
示す下面図および側面図である。 1……反応器、1A……上部部材、1B……下部部材、2…
…上部加熱用板、3……下部加熱用板、4……シール部
材、5……基板、6……細孔、7……バブラー、10……
減圧ポンプ、11……凝縮器、12……トラップ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】処理の対象となる基板の上方に対向位置
    し、反応性化合物のガスを導くための孔径が20μm〜2m
    mである複数の細孔を前記基板の対向面に有する上部加
    熱用板と、 前記基板の下方に位置し、該基板を直接若しくは間接に
    保持する下部加熱用板と を反応器内に有し、 前記上部加熱用板と前記下部加熱用板との間に真空可能
    に形成される密閉空間に前記基板を高温に保持し、前記
    反応性化合物のガスが導かれるようにしたことを特徴と
    する高温反応処理装置。
JP62155524A 1987-06-24 1987-06-24 高温反応処理装置 Expired - Fee Related JPH0811178B2 (ja)

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JPS5935674A (ja) * 1982-08-24 1984-02-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 蒸着装置
JPS6126775A (ja) * 1984-07-16 1986-02-06 Canon Inc 堆積膜形成方法

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