JPS59132128A - レジストパタ−ンの形成方法及び装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、レジストの感度を向上させパターン形成の高
速化を図ったレジストパターンの形成方法及び装置に関
する。

〔従来技術及びその問題点〕

超ＬＳＩをはじめとして、半導体素子の集積密度が大き
く々るにつれて、微細にして且つ４８度なパターン形成
技術が要求されている。

一方、このようなパターン形成技術が量産う・インで使
用されるためには高速性が必要であり、よシ高感度なレ
ジストが期待されている。

第１図は従来技術によるレジストパターン形成シ ジスト　　−−所定の温度 （Ｔｏ）でベーキング（プリベーク）を−行なう。この
後、オーブンから取シ出されたレジスト膜付被処理基板
を清浄な大気中で支持台−Ｆに立てて自然放冷すること
によシ、室温程度迄２０〜３０分かけて冷却する。冷却
の完了したレジスト膜付被処理基板に対して、レジスト
の種類に応じた所定の照射量で所定波長域の電磁波、例
えば紫外光あるいは所定エネルギーの粒子線、例えば電
子線を選択的に照射して露光する。その後、現像・リン
ス処理工程を経て所望のレジストパターンが形成される
。

上記レジストの自然放冷工程に於ける被処ｆＭ２ｉ板の
温度変化の様子を第２図に示す。第２図により従来はレ
ジスト膜付被処理基板が非常に緩やかな曲線を描いて冷
却されていることが理解できる。

ところで発明者等がレジストの冷却速度とレジストの感
度の関係について着目し、種々試験、研究を重ねた結果
、従来のプロセスによ部長時ｒＯｉＪかけて徐冷された
レジストの感度は低いが、レジストをプリベーク後急速
に冷却したレジストの感度は飛躍的に向上することを見
い出した。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところはレジストの電磁波もしくは
粒子線照射に対する感度を向上させ、レジストパターン
形成に要する時間を短縮化したレジストパターンの形成
方法及び装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明によるレジストパターン形成プロセスの概要を＠
３図に示す。先づ被処理基板上にレジストを塗布した後
、レジストをベーキング（プリベーク）する。ここ迄は
従来の工程と同様である。

次に前記レジストを急速に冷却し、その後、レジストに
対しで所定波長域の電磁波あるいはＢ［足エネルギーの
粒子線を選択的に照射し、それを現像・リンス処理する
ことによりレジストパターンを゛形成するものである。

尚、前記レジストの急速冷却を、０．８”０７秒以上の
最大冷却速度で行なうことがレジスト感度の十分な向上
に適している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、レジストの電磁波もしくは粒子線照射
に対する感度を飛躍的に向上させることができる。

本発明では感度向上による露光時間の短縮に加え、従来
プリベーク後長時間かけていたレジスト冷却プロセスを
急冷にすること自体による時間短縮により、プリベーク
後露光終了迄の時間を大幅に短縮化することが可能とな
る。例えば、従来１時間当シ１０枚程度の処理速度であ
ったのを１時間当シ３００枚程度に増やすことができ作
業能率が大幅に向上する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

先づ、第３図に示された本発明によるレジストパターン
形成プロセスに従って次の実験を行なった。回転台に載
置された被処理基板上に溶媒に溶かされた種々なレジス
トを噴出ノズルよ少滴下して周知のスピン塗布法によ）
所定膜厚塗布した。

その後、前記レジスト膜をオーブンにょリペーキング（
プリベーク）しだ。プリベーク完了後、レジスト膜を前
記基板と共に例えば冷却液としての常温の純水を入れた
水槽中に一気に浸漬する等して急速冷却した。この場合
、レジスト膜がプリベーク温度から常温近く迄温度低下
するのに第４゛図に示す特性を示した。ここでレジスト
の温度はレジストに熱電対を接触させて測定した。

次にレジスト膜付の基板を回転台に載置してスピン乾燥
した。十分乾燥したレジスト膜に対し、加速電圧２０に
■で電子線を照射し、更にそれを現像・リンス処理した
結果、次表の通シ、従来方法と比べて飛躍的なレジスト
感度の向上を達成することが確認された。

以下余白 上記表１に於ける感度は、第５図に示す露光量と現像後
の残余レジスト膜厚の関係を示す感度曲線よシ求められ
た。曲線１は、従来例、曲線２は本発明の場合の感度曲
線を示している。

第６図は、上記表１のデータを用いてレジスートの冷却
速度を変化させた場合のレジスト感度の変化の様子を示
した特性曲線図である。曲線１はレジストＣを用いた場
合で、曲線２はレジストＤを用いた場合である。この図
から明らかなように、レジストの最大冷却速度が０．８
°Ｃ／秒以上の急冷であれば従来と比べ大幅な感度向上
が達成できる。

特に冷却速度が１０°Ｃ／秒以上では従来と比べ数倍以
上の感度向上を達成できる。

尚、本発明の主眼は、プリベーク後のレジスト膜温度が
レジストのガラス転移温度（Ｔｆ）を通逼してそれより
低くなる迄急速に冷却することにｓｂ、その冷媒や冷却
手段並びにその後の乾燥方法等については、特に上述し
た実施例に限定されるものでは々い。例えば冷媒として
は、純水以外に、レジストに対して溶解もしくは反応を
生じない液体もしくは気体を用いることができる。その
場合、・できる限シ比熱の大きな材料を選択すると効果
的トの種類や、レジスト膜が被着される基板材料。

レジストの溶媒、現像液、プリベーク温度等についても
上述した実施例に限定されるものではなく、公知の種々
々材料及び温度について高感度が達成されることが確認
された。即ち、ポジ型のみならずネガ型のレジストにつ
いても本発明は適用される。レジストの露光方法につい
ても、上述した電子線以外に光線、Ｘ線、イオンビーム
等の所定エネルギーの粒子線や所定波長域の電磁波を用
いて同様な結果が得られる。

次に本発明方法を実施するのに適合する装置の一例につ
いて第７図を参照して説明する。第７図′の装置は、基
板に対するレジスト塗布からＲｉ光前迄の一連の工程を
全自動で行うものである。

先づレジストが塗布されるべき基板１が真空チャック２
によシスピン塗布用回転試料台３上に澹かれる。−−一 れる。次に基板１は真空チャック２によってベルトコン
ベア５上に載置されプリベーク用オーｔ７６内に導入さ
れる。オーブン６の室内にはプリベークの為のヒーター
７が設けられ、又ヒーター７の下方には基板１の取込用
の低速ベルトコンベア８も設けられている。ベルトコン
ベア５により搬送された基板１はオープン６内に入ると
ベルトコンベア８に移され、このベルトコンベア８によ
りゆっくりとオープン６内を通過しヒーター７によシ所
定時間、所定温度でプリベークされる。プリベークの終
了した基板１はベルトコンベア９へ移されさらに搬送さ
れ急速冷却機構１０へ導入さ庇る。

即ち、ベルトコンベア９により搬送されてきた基板１は
、上下・左右に移動可能な搬送機構１１に移され冷却槽
１２内の液体冷媒である純水１３に浸漬され、急速冷却
される。冷却された基板１は搬送機構１１によりベルト
コンベア１４に移され、スピン乾燥用回転試料台１５上
に載置される。試料台１５０回転によシ乾燥した基板１
は真空チャック１６によりベルトコンベア１７に移され
搬出される。こうして得られたレジスト膜付の基板１は
所定の露光工程０及び現像・リンス処理工程を経てパタ
ーン形成される。４０及び４１はレジス・トの温度を測
定する為の熱電対である。温度測定には赤外線放射温度
計をもちいることもできる。

尚、急速冷却機構１０としては、第７図の浸漬式に限定
されることなく、例えばスプレ一式、シャワ一式あるい
は冷却プレート式等榎々変形実施が可能である。

第８図は、スプレー法による急速冷却機構を示しており
、基板１を回転試料台２０に載置し、回転駆動しつつ、
上方の噴出ノズル２１から液体又は気体の冷媒を吹き付
けるものである。冷却された基板１は真空チャック２２
によシ移送される。

第９図はシャワ一式の急速冷却機構を示しておシ、ベル
トコンベア９により搬送されてきた基板１を多孔式の一
冷却装置２３の冷却室ス内にある低速ベルトコンベア５
に移し、液体冷媒室２６に溜められた冷媒２７を隔壁２
８の多孔ノズル２９から噴出するものである。冷却され
た基板１はベルトコンベア１４に移され回転試料台１５
によシ乾燥され、その後真空チャック１６によシベルト
コンベア１７へ移さへれ搬送される。冷媒２７として気
体を用いることもできる。その場合回転試料台１５は不
妥とな号。

、ｊ第１０図は、冷却プレート式の急速冷却機構を示し
１ている。基板１がベルトコンベア３１によシ搬送さ’
ｆｂでいる間、上方の基板１に近接する冷却プレート３
２によシ急速冷却されるようになっている。

尚、ベルトコンベア３１を止めて冷却プレート３２を基
板１に接触させてもよい。

以上述べた第７図〜第１０図によシ説明した装置による
基板１の急速冷却に於いては、レジスト膜の冷却を全体
として均一な温度で行なうｌとが可能であシ、レジスト
の感度向上のみならず層成パターンの精度も非常にすぐ
れたものが得られる。

即ち、発明者等が従来技術により基板を支持台上に立て
て自然放冷し、このよう外自然放冷中の被処理基板（レ
ジスト膜）のある時点に於ける全面の温度分布を赤外線
放射温度計により調べた結果、被処理基板１の上方中央
部では温度が高く、冷え難く、その下方及び周辺部では
温度が低くなシ冷却されやすいことが判明した。このよ
うな温度分布が生じる理由としては、自然放冷中被処理
基板が支持台上に立てられる為、熱放散による自然対流
が基板面に沿って上方向に起とシ易いこと及び基板底部
が支持台によシ熱を奪われ易いことが考えられる。

更に発明者等が、基板（レジスト膜）の温度分布とパタ
ーン精度の関係について着目し、いくつか−の温度測定
点に於いて形成パターンの寸法を測定した所、本来それ
ぞれ同一寸法であるべきパターンが少しずつ異麦ってお
り、基板（レジ哀ト膜）の温度分布と形成されるパター
ンの寸法分布が極めて対応することが確認され、第７図
〜第１０図に示すように基板（レジスト膜）を温度分布
が均一な状態で温度降下させるとパターン寸法にむらが
少くなシ精度が向上することが見い出された。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレジストパターン形成工程を概略的に示
すブロック図、第２図は従来工程に於けるプリベーク後
の被処理基板の温度変化の様子を示す特性図、第３図は
本発明によるレジストパターン形成工程を概略的に示す
ブロック図、第４図は本発明に於けるレジスト急速冷却
による被処理基板の温度変化の様子を示す特性図、第５
図は従来及び本発明によるレジストパターン形成方法に
於ける感度曲線図、第６図は本発明によるレジスト冷却
速度と感度の関係を示す特性図、第７図は本発明方法の
実施に適合する装置の一例を示す配置図、第８図乃至第
１０図は急速冷却機構の各変形例を示す説明図である。 １・・・基板、４・・・レジスト噴出ノズル、６・・・
オープン、５＠８・９・１４”１５−２５・３１・・・
ベルトコンベア、１１・・・搬送機構、１２・・・冷却
槽、３・１５・２０・・・試料回転台、２１・・・冷却
噴出ノズル、田・・・冷却装置、３２・・・冷却プレー
ト。 第　　１　図 第３図 第２図 第５図 媚Ａｔ４ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）基板上にレジストを塗布した後、前記レジ′スト
   をベーキングし、所定波長域の電磁波あるいは所定エネ
   ルギーの粒子線を前記レジストに選択的に照射し、現像
   処理することにょシレジストパターンを形成する方法に
   於いて、前記レジストのベーキング後でかつ前記電磁波
   あるいは粒子線の照射前に前記レジストを急速に冷却す
   る工程を設けたことを特徴とするレジストパターンの形
   成方法。 （２）レジストの最大冷却速度は、０．８’（！／秒以
   上であることを特徴とする特許 に記載したレジストパターンの形成方法。 （３）レジストの急速冷却は、該レジストに対して溶解
   もしくは反応を生じない液体又は気体にょシ行なわれる
   ことを特徴とする上記特許請求の範囲第１項に記載した
   レジストパターンの形成方法。 （、ｉ）急速。却□。よ体ゆ、水４Ｌ＜１ｉヶ，影ｙ＄ ンであることを特徴とする上記特許請求の範囲第３項に
   記載したレジストパターンの形成方法。 （５）急速冷却用の気体は、低温の窒素ガスもしくロ はグΦケンガスであることを特徴とする上記特許請求の
   範囲第３項に記載したレジストパターンの形成方法。 （６）急速冷却用の液体又は気体は、浸漬法．スプレー
   法もしくはシャワー法によりレジストに接触せしめられ
   ることを特徴とする上記特許請求の範ることによシ行な
   われることを特徴とする上記特許請求の範囲第１項に記
   載したレジストパターンの形成方法。 （８）レジストパターン形成方法に使用される装置に於
   いて、基板上にレジストを塗布する機構と、前記基板を
   収納して前記レジストをプリベークする機構と、プリベ
   ークされた前記レジストを急速冷却する機構と、前記レ
   ジスト塗布機構から、前記プリベーク機構経由で前記急
   速冷却機構へ前記基板を搬送する機構とを具備したこと
   を特徴とするレジストパターンの形成装置。