JPS6043828A - レジストパタ−ンの形成方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はレジストパターンの形成方法に関する。

〔発明の技術的背景〕

超ＬＳＩをはじめとして、半導体素子の集積度が高まる
につれて微細にして、かつ高ｆｉ￥度の・母ターン形成
技術が要求されている。このため、許容される寸法精度
は非常に厳しいものとなり、最先端分野では６インチマ
スク或いは５インチウェハ内で３σ≦０．１μｍ（但し
σはウェハの平均寸法値に対するばらつきを示す）の寸
法精度が要求され始めてい名。また、量産ラインで使用
されるためにはマスク間或いはウェハ間での寸法変動を
３σ≦０．１５μｍに抑えることが必要であシ、一方邦
産効果を高めるために、高感度のレジストが必要である
と共に、使用する露光装置（エネルギ照射装置）に適合
した感度にすべく感度制御が必要となる。

ところで、従来レジタトノやターンを形成するには次の
ような方法が採用されている。まず、被処理板（例えば
マスク基板）上にレジストを回転塗布法や浸漬法により
塗布する。つづめて、基板上のレタス）　％：を所定の
温度（Ｔｂ　）でオーブン或いは熱′＆等の加熱手段で
加熱する、いわゆるベータを行なう。所定時間ベーク後
、レジスト膜付被処理板を常温、常圧中で２０〜３０分
間程度自然放冷して室温程度まで冷却する。

次いで、冷却後の基板上のレジスト膜にそのレジストに
厄じた所定の露光量で、露光を行ない、更に所定の現像
、リンス処理ｆ：施してレノスト・ぐターンを形成する
。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、従来方法では高感度のレジストは解ｉ′
、食性が劣るために所望の寸法精度を有ることがＩ゛１
゛置しく、逆に高解像性を有するレジストは低感度であ
るため、量産ラインで必要とする高スループツトが得ら
れない問題があった。丑た、レノストの感度調・ｊｉす
を同一レジストで行なうことが難しく、露光条件上もプ
ロセス上も制約された条件下でしか使用できず、適切な
条件下でのレノスト・ぐターンを形成することができな
かった。寸だ、プリベーク後の被処理板上のレジスト膜
の感度に差が生じ、高精度のレノストパターンの形成が
困難であった。

〔発明の目的〕

本発明はレジストの高感度化と感度の安定化を図り、か
つ任意の感度条件を選定することを可能とし、もって高
精度のレジスト・ぐターンを再現性よく形成し得る方法
及びその装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明者らは従来方法による被処理板のレジストパター
ンの寸法の差異について鋭意研死した結果、シリベーク
後、レジスト）厚が柚覆された被処理板を自然冷却によ
り冷却するため、例えば被処理板を立置きした場合、第
１図に示す如く異々る温度の等温線ＴＩ　、Ｔ２　ｒ　
Ｔ３（Ｔｔ＞Ｔ２＞Ｔ３）が生じることに起因すること
を究明した。但し、第１図＆′ｉ被処理板の冷却中に訃
けるある時間の状態を示し、時間経過に伴なって刻々と
変化する。事実、第１図図示の等温線をもつ被処理板上
のレノスト膜を露光、現像処理した後のレノスト・ぐタ
ーンの寸法分布を精密に測定した結果、寸法分布と温度
分布に強い相関関係があることがわかった。

更に、前記被処理板の自然放冷時において、被処理板を
立はきにした場合の冷却速度は第２図に示す如く冷却的
１４　Ａのような冷却速度で冷却される上部と、冷却曲
線Ｂのよう々冷却速度で冷却される下部とが生じること
を究明した。

事実、第２図図示の曲線Ａで冷却された被処理板上のレ
ノスト膜部分の感度について調べたところ、第３図に示
す如く曲線Ａ′の感度特性を示し、同様に第２図図示の
曲線Ｂで冷却された被処理板上のレノスト膜部分の感１
Ｂ＝は、同第３図図示の曲線Ｂ′の感度船外を示し、冷
却速度と感度特性が強い相関関係があシ、これが寸法の
差異を生じさせる原因であることがわかった。

以上の事から、従来技術では冷却過程での冷却速度を制
御していないため、冷却条件によシ感度がふらつき、そ
れが高精度のレジストパターンの形成を困難にしている
原因であることがわかった。

そこで、本発明者らはレノストの感度特性がベーク後の
冷却速度に相関すると共に、その冷却速度むらによって
感度のばらつきを生じることを踏えて、レジストを塗布
した被処理板を該レジストに応じた温度でベーク（プリ
ベーク）した後、該被処理板を冷却ガス導入部とガス吸
引部を有する容器内に水平に配置し、前ｉｉＱ吸引部側
から吸引を行ない前記導入部から冷却ガスを容器に層流
状態で供給させるようにして被処理板のレジスト膜を均
一に急速冷却した。その結果、露光、現像工程において
高感度化と感度の安定化を図られ、かつ冷却ガスの温度
制御により同一レジストでの感度条件を極めて高１１＆
度から低感度の領域まで選択することが可能となシ、同
一レジストで露光装置及び他のゾロセスの最も制御が容
易な感度条件に適合でき、ひいては高精度のレジスト・
ぐターンを再現性よ〈畢−量的に形成し得る方法を見い
出した。

即ち、本発明は被処理板上にレノストを塗布し、ベーク
した後冷却し、更にシル光、現像処理を施してレジスト
パターンを形成する方法において、前記ベーク後の被処
理板を、冷却ガス導入部とガス吸引部を有する容器内に
水平に配置し、前記吸引部側から吸引を行ムい前記導入
部から冷却ガスを容器内に整流状態で供給させるように
して被処理板のレジスト膜を急速冷却せしめることを１
１″ｆ徴とするものである。

上記被処理板としては、例えばマスク基板、ウェハ或゛
いは該ウェハ上に各種の半導体膜、絶縁膜もしくは金属
１！Ｉ′ＩＧを被覆したもの等を誉げろことができる。

上記レノストとしては、例えばフォトレジスト、遠紫外
線感応レノスト、ＭＥ子腺感応レノスト、Ｘ　Ｔ９感応
レジスト、高加速Ｘ線感応レジスト、イオンビーム感応
レジストＭｑ　ｋ　添げることができる。

上記被処理板のレジスト膜の冷却に用いられる冷却ガス
としては例えば任意の設定温就の窒素ガス、アルコゝン
ガス又はフロンガス竹を挙げることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例 第４図は本発明に係るレジスト・ぐターン形成工程に用
いる冷却装置、の概略図、第５図は同装置の要部断面図
、第６図１は同第５図の■−Ｖｌ　＋ｔ７柊に沿う断面
図である。図中の１は冷却ガス力１．入管２を通して高
圧冷却ガスが導入される高圧リザーバである。この高圧
リザーバ１の下部には第１バルブ３１　、ダスト除去用
フィルタ４を介して両端をテーパ状とした容器としての
拡大管５の一端が連結されている。この拡大管５の他端
には第２バルブ３２を介して低圧リザーバ６に連結され
ている。この低圧リザーバ６には該リザーバ６内を減圧
にするための真空、Ｊ？ンデ７が設けられており、かつ
同リザーバ６には使用後にリザーバ６内を大気圧にする
ための吸気パルプ８が設けられている。

１だ、前記拡大管５は第５図及び−第６図に示す如くグ
ラスウール等の断熱材９が充填された中空部を有する角
筒体状の管本体１０と、この本体１０の両端部に着脱自
在に取付けられたテーノや状管部１１１，１１２　と、
前記高圧１ノツゝ−バ１側の管本体１θの通路部に設け
られた整流網１２とから檜成されている。

次に、前記冷却装“置を用いてレノスト・ぐターンの形
成方法を説明する。

まず、ブランクマスク上にＴｇ＝１００℃のＦＢレジス
ト（，１′）リメチルメタクリレート）を回転塗布して
厚さ０．６μｍのレジスト）換を形成した。つづいて、
ブランクマスクをカセット内にそのレジスト膜が上面側
となるように収納した。

ひきつづき、前述した第４１ｆｆｉ−第６図図示の冷却
装置の第１．第２０ノ々ルブ３１　ｒ３２を閉じ、予め
１０℃の冷却Ｎ２ガスｆ　３　ｋｇ／Ｑｎ　２の条件で
高圧リザーバ１に供給し、かつ低圧リザーノ々６を真空
醪ンプ７によＦ）　１０−”　ｔｏｒｒの減圧に保持し
た。次いで、前記カセット内のブランクマスク上のレジ
スト膜を例えば１７０℃の１．情ＪｇでデＩＪ　ベーク
した後、直ちに同第４図〜第６１″シ＜１に示す如くブ
ランクマスク１３をカセット１４＠、拡大管５の管本体
１０にセットし、バルブ３１　。

３２を開け、低圧リザーバ６の吸引作用（リザーバ１，
６間の圧力差）により高圧リザーバ１の冷却Ｎ２ガスを
拡大管５に整流状態で供給し、同拡大管５のブランクマ
スク１３上のレノスト膜を急速冷却した。この後、拡大
管の管本体からブランクマスクをカセット毎取出し、加
速１１、圧２０　ｋｅＶの電子ビームによる露光、八４
Ｉ　ＢＴぐの」Ｊ７１歳液（液）晶２５℃）での１３分
曲の現像（１１４叩、ＩＡＡのリンス液（液温２５℃）
での３０秒間のリンス処理を施してブランクマスク上に
レノストパターンを形成した。

しかして、本実施例の方法、及びベーク後の急速冷却を
行なわない以外実施例と同様な方法（比較例）について
、レジスト感度を調べたところ、比較例の揚台、十分に
現像可能な電子紳の露光量は数値４μＣん２であったの
に対し、本実施例では同ｆ羽光量が数値０．５μＣΔ２
と飛踏的に感度が向上されてｂることがわかった。

また、比較例でブランクマスクの面内での感度のばらつ
きによシ、目的とする高精度のレノストパターンを形成
することが困蛯であった。

これに対し、前述した冷却装置によシレジスト膜の均一
な急速冷却が施された本実施例の場合はブランクマスク
の面内での感度の均一化により目的とする高精度のレノ
ストパターンを形成することができた。

更に、本実施例において供給する冷却Ｎ２ガ゛スの温度
制御や低圧リザーバの減圧度の調整による流速のｆｆｊ
ＩＩ御を行なうことによって、レジスト膜の感度を８μ
ｃ／ｃｎ１２〜０．５μＱＡｍ２の範囲で変化させるこ
とができた。

なお、上記実施例で高圧リザーバへのＮ２ガスを供給圧
力を３ゆ１０ｎ２としたが、これより高くしたシ、或い
は低くしたりしてもよく、勿論常圧にしてもよい。また
、低圧リザーバの真空度も１０ｔｏｒｒに限らない。

上記実施例では拡大管に整流作用を向上させるための整
流網を設けたが、これを省啼しても一向に差し支えない
。

また、本発明方法は紀４図〜第６図図示の冷却装置を用
−て冷却する場合に限らない。例えば第７図に示す如く
上下方向に複数枚水平状態で配設した隔板１５１〜１５
４ｆ：内部に有する容器Ｉ６と、この容器Ｉ６の左側壁
部に前記隔板１５１〜１５４が区画された通、路１７１
〜１７、と連通ずるように連結された冷却ガス導入管１
Ｂ、〜１８４と、前記容器１６の右（１１１１壁部に連
結された吸引管１９とから構成される装置 えば１８０’ｔＱ，］、ｈｒ）Ｉ．、たレジストＩｌ１
−＼を有するブランクマスク１３１〜１３４を支持部拐
２θ１〜２θ４によシそのレジスト膜が前記隔板１５１
〜１５４に対し反対側に位置するように水平に配置した
後、吸引管１９より所定圧力で吸引し、導入管１８１〜
１８４から冷却ガスを通路１７□〜１７４に強ｆｔｊｌ
ｌ的に導くことによって、整流状態の冷却ガスによりブ
ランクマスク１３，〜１３４を急速冷却してもよい。こ
のような方法によれば複数枚のブランクマスクを同時に
処理できると共に、そのレジスト膜を通路１７１〜１７
４とは反対側になるように配置することによシダスト付
着を低減できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によればレジストの高感変化
と感度の安定化を図り、かつ任意のＪ｛＆度条件を選定
することを可能とし、ひいてかｊ高精度のレノスト・ぐ
ターンを再現性よく形成し得る方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はプリベーク後の被処理板を立置きにして自然放
冷した時の温度等溝線を示す図、第２図はプリベーク後
の被処理：阪を立置きにして自然放冷した時の冷却過程
を示す特性図、第３図は第２図図示の異なる冷却過程の
レジスト部分における露光量と）憫，厚残存率の関係を
示す特性図、第４図は本発明の実施例で用いたン令肩Ｊ
装置の一形態を示す概略図、第５図は第４図の要部１：
’Ｊ′Ｃ面図、第６図は第５図のｖｔ−■線に沿うＮ’
ｆ面図、第７図は本発明方法に用いられる冷却装置の他
の形態を示す概略図である。 １・・・高圧’Ｊ　サ”　、３　１　ｒ　３２・・・ｉ
Ｚルフ、５・・・拡大管、６・・・低圧リザー・々、７
・・・真空ポンプ、９・・・断熱材、１０・・・管本体
、１２・・・整流網、１３、１．９．〜１３４・・・ブ
ランクマスク、１４・・・カセット、１５□〜１５４・
・・隔板、Ｊ６・・・容器、１８１〜１８４・・・冷却
ガス導入管、１ｇ・・・吸引管。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第４図 且 第５図 □□□□□−□□□ 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （４）　被処理板上にレノストを塗布し、ベークした後
   冷勾Ｊし、更に所定波長域の電磁波或いは所定エネルギ
   ーの粒子線の照射（以下、露光と称す）、現像処理を施
   してレジタトノやターンを形成する方法において、前記
   ベーク後の’１ＪＩＬ理板金、冷却ガス導入部とガス吸
   引部を有する容器内に水平に配置し、前記吸引部側から
   吸引を行ない前記尋人部から冷却ガスを容器内に層流状
   態で供給させるようにして被処理板のレジタ）　＃＋ｌ
   Ｘを急速冷却せしめることを特徴とするレジタ）ノｅタ
   ーンの形成方法。 （２）　容器に供給される冷却ガスの温度先制御するこ
   と′ｆ：特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレジタ
   ）　ｚ４ターンの形成方法。