JP2000100690A - 気相前処理を用いる光リソグラフィー装置 - Google Patents
気相前処理を用いる光リソグラフィー装置Info
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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
- G03F7/38—Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決課題】 本発明は、フォトレジストを現像する前
に気相前処理を用いて基板上の孤立ラインパターンの焦
点深度（ＤＯＦ）を増大させる光リソグラフィー装置を
開示する。 【解決手段】スピンオン技術を使用することにより、基
板上にフォトレジスト層を被覆する。次に、フォトレジ
スト層に対し、レチクルを介して露光工程を実施して、
レチクルのパターンをフォトレジスト層に転写する。さ
らには、露光工程の前または後でフォトレジスト層に対
して気相前処理を実施して、フォトレジスト層の表面を
硬化させることのできる装置を用い、最終的に、現像工
程を実施して、基板上にパターンを形成する。
に気相前処理を用いて基板上の孤立ラインパターンの焦
点深度（ＤＯＦ）を増大させる光リソグラフィー装置を
開示する。 【解決手段】スピンオン技術を使用することにより、基
板上にフォトレジスト層を被覆する。次に、フォトレジ
スト層に対し、レチクルを介して露光工程を実施して、
レチクルのパターンをフォトレジスト層に転写する。さ
らには、露光工程の前または後でフォトレジスト層に対
して気相前処理を実施して、フォトレジスト層の表面を
硬化させることのできる装置を用い、最終的に、現像工
程を実施して、基板上にパターンを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、深紫外（ＤＵＶ）
光リソグラフィー法のための装置に関し、より具体的に
は、フォトレジストの気相前処理のための装置に関す
る。
光リソグラフィー法のための装置に関し、より具体的に
は、フォトレジストの気相前処理のための装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の開発に伴い、超大規模集積回
路の線幅は４分の１ミクロンよりも小さくなった。従来
の光リソグラフィー法は、４分の１ミクロン線の形成に
は適用可能であるが、更に細い線には応用できない。従
来の深紫外（ＤＵＶ）光リソグラフィー法では、孤立ラ
インパターンは、高密度ラインパターンよりも浅い焦点
深度（ＤＯＦ）を有している。この孤立ラインパターン
の上記問題を解決するために、いくつかの手法が試みら
れている。
路の線幅は４分の１ミクロンよりも小さくなった。従来
の光リソグラフィー法は、４分の１ミクロン線の形成に
は適用可能であるが、更に細い線には応用できない。従
来の深紫外（ＤＵＶ）光リソグラフィー法では、孤立ラ
インパターンは、高密度ラインパターンよりも浅い焦点
深度（ＤＯＦ）を有している。この孤立ラインパターン
の上記問題を解決するために、いくつかの手法が試みら
れている。
【０００３】次世代ＤＵＶステッパ機は、約０．１９３
ナノメートルの波長の光を使用してフォトレジストを露
光させることを予定している。近年、工場で広く使用さ
れるＤＵＶステッパ機は、約０．２４８ナノメートルの
波長の光を使用している。
ナノメートルの波長の光を使用してフォトレジストを露
光させることを予定している。近年、工場で広く使用さ
れるＤＵＶステッパ機は、約０．２４８ナノメートルの
波長の光を使用している。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、次世代
ステッパ機を用いると、孤立ラインのＤＯＦはより深く
することができる。それにもかかわらず、新たなステッ
パ機が十分には開発されていない。
ステッパ機を用いると、孤立ラインのＤＯＦはより深く
することができる。それにもかかわらず、新たなステッ
パ機が十分には開発されていない。
【０００４】集積回路のＤＯＦを増すもう一つの手法
は、光リソフグラフィー法を実施する際に位相シフトマ
スクを使用する手法である。位相シフトマスク（ＰＳ
Ｍ）は、いくつかのマスク層および減衰層からなる。位
相シフトマスクは、ステッパ機の光がマスクを透過する
とき、良好なコントラストを有する電界がマスクに印加
されるよう、特殊な構造を有している。
は、光リソフグラフィー法を実施する際に位相シフトマ
スクを使用する手法である。位相シフトマスク（ＰＳ
Ｍ）は、いくつかのマスク層および減衰層からなる。位
相シフトマスクは、ステッパ機の光がマスクを透過する
とき、良好なコントラストを有する電界がマスクに印加
されるよう、特殊な構造を有している。
【０００５】しかし、位相シフトマスクを製造するため
の費用は非常に高額である。したがって、位相シフトマ
スクは工場ではあまり用いられない。加えて、孤立ライ
ンのＤＯＦを増大することができるよう、サブレゾルー
ション補助構造がマスク上の孤立ラインの周囲に配置さ
れる。マスク上に補助構造を製造するためには、複雑な
計算および設計が必要である。したがって、この手法は
半導体工場には利用できない。
の費用は非常に高額である。したがって、位相シフトマ
スクは工場ではあまり用いられない。加えて、孤立ライ
ンのＤＯＦを増大することができるよう、サブレゾルー
ション補助構造がマスク上の孤立ラインの周囲に配置さ
れる。マスク上に補助構造を製造するためには、複雑な
計算および設計が必要である。したがって、この手法は
半導体工場には利用できない。
【０００６】ＤＵＶフォトレジスト層の表面を硬化する
ため、表面前処理が使用される。従来、表面前処理は、
ＤＩ水または現像液を使用することによって実施され、
液相前処理と呼ばれている。フォトレジスト層の現像工
程の前にフォトレジスト層をＤＩ水または現像液に浸漬
する。
ため、表面前処理が使用される。従来、表面前処理は、
ＤＩ水または現像液を使用することによって実施され、
液相前処理と呼ばれている。フォトレジスト層の現像工
程の前にフォトレジスト層をＤＩ水または現像液に浸漬
する。
【０００７】ところが、この液相前処理は、ＤＵＶフォ
トレジスト層を粗すよう作用する。液相前処理ののち露
光するが、このとき液相前処理により孤立ラインのＤＵ
Ｖフォトレジスト層の断面形状はＴ字形である。孤立ラ
インＤＵＶフォトレジスト層がＴ字形であるため、ＤＵ
Ｖフォトレジストのアンダーライン幅の寸法精度の限界
は、明確には測定できない。
トレジスト層を粗すよう作用する。液相前処理ののち露
光するが、このとき液相前処理により孤立ラインのＤＵ
Ｖフォトレジスト層の断面形状はＴ字形である。孤立ラ
インＤＵＶフォトレジスト層がＴ字形であるため、ＤＵ
Ｖフォトレジストのアンダーライン幅の寸法精度の限界
は、明確には測定できない。
【０００８】そのうえ、液相前処理は十分に均一ではな
い。図１を参照すると、処理されていないフォトレジス
ト層１０の断面図が示されている。フォトレジスト層１
０が鋭利な輪郭を有するにもかかわらず、フォトレジス
ト層１０の上部は丸みを帯びてオーバーハングしてお
り、フォトレジスト層１０のアンダーライン幅の短寸法
が不明であるため、後のエッチング工程で孤立ライン幅
を制御することは困難である。図２には、液相前処理を
使用して処理し、現像したＤＵＶフォトレジスト層１０
の断面図を示しているが、やはりＴ字形をしている。
い。図１を参照すると、処理されていないフォトレジス
ト層１０の断面図が示されている。フォトレジスト層１
０が鋭利な輪郭を有するにもかかわらず、フォトレジス
ト層１０の上部は丸みを帯びてオーバーハングしてお
り、フォトレジスト層１０のアンダーライン幅の短寸法
が不明であるため、後のエッチング工程で孤立ライン幅
を制御することは困難である。図２には、液相前処理を
使用して処理し、現像したＤＵＶフォトレジスト層１０
の断面図を示しているが、やはりＴ字形をしている。
【０００９】上述したように、孤立ラインパターンのＤ
ＯＦを増すためには、ＤＵＶフォトレジストの新たな表
面前処理が必要である。
ＯＦを増すためには、ＤＵＶフォトレジストの新たな表
面前処理が必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明により、深紫外
（ＤＵＶ）トラックシステムを開示する。本トラックシ
ステムは、インデクサエンドステーション、蒸気下塗り
チェンバ、冷却プレートチェンバ、被覆チェンバ、真空
ベークチェンバ、ステッパチェンバおよび現像チェンバ
を含む。塩基性ガスがこれらのチェンバの１個に導入さ
れ、塩基性ガスの濃度は、トラックシステムを操作する
ことによって十分に制御される。加えて、トラックシス
テムに導入される塩基性ガスの処理時間もまた制御され
る。これらのチェンバの機能を以下に説明する。
（ＤＵＶ）トラックシステムを開示する。本トラックシ
ステムは、インデクサエンドステーション、蒸気下塗り
チェンバ、冷却プレートチェンバ、被覆チェンバ、真空
ベークチェンバ、ステッパチェンバおよび現像チェンバ
を含む。塩基性ガスがこれらのチェンバの１個に導入さ
れ、塩基性ガスの濃度は、トラックシステムを操作する
ことによって十分に制御される。加えて、トラックシス
テムに導入される塩基性ガスの処理時間もまた制御され
る。これらのチェンバの機能を以下に説明する。
【００１１】インデクサエンドステーションは、基板を
格納するのに使用される。蒸気下塗りチェンバがインデ
クサエンドステーションに接続され、蒸気下塗りチェン
バの中で基板が加熱され、薬品ヘキサメチルジシリザン
（ＨＭＤＳ）が基板の表面に塗布される。冷却プレート
チェンバが、基板を安定な定温にするため、蒸気下塗り
チェンバに接続されている。
格納するのに使用される。蒸気下塗りチェンバがインデ
クサエンドステーションに接続され、蒸気下塗りチェン
バの中で基板が加熱され、薬品ヘキサメチルジシリザン
（ＨＭＤＳ）が基板の表面に塗布される。冷却プレート
チェンバが、基板を安定な定温にするため、蒸気下塗り
チェンバに接続されている。
【００１２】被覆チェンバは、基板上にフォトレジスト
層を均一に被覆するため、冷却プレートチェンバに接続
されている。真空ベークチェンバが、フォトレジスト層
を加熱するため、被覆チェンバに接続されている。
層を均一に被覆するため、冷却プレートチェンバに接続
されている。真空ベークチェンバが、フォトレジスト層
を加熱するため、被覆チェンバに接続されている。
【００１３】ステッパチェンバはインタフェースチェン
バを介して真空ベークチェンバに接続され、ステッパチ
ェンバの中でフォトレジスト層が露光される。現像チェ
ンバが冷却プレートチェンバに接続され、現像チェンバ
の中でフォトレジスト層の露光部分または未露光部分が
除去される。
バを介して真空ベークチェンバに接続され、ステッパチ
ェンバの中でフォトレジスト層が露光される。現像チェ
ンバが冷却プレートチェンバに接続され、現像チェンバ
の中でフォトレジスト層の露光部分または未露光部分が
除去される。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、基板上にフォトレジス
ト層を形成するための光リソグラフィー法を実施するた
めの、いくつかの反応チェンバを有する光リソグラフィ
ートラックシステムを開示する。フォトレジスト材料の
気相前処理のために、反応チェンバの１つに塩基性ガス
を導入することができるものとした。
ト層を形成するための光リソグラフィー法を実施するた
めの、いくつかの反応チェンバを有する光リソグラフィ
ートラックシステムを開示する。フォトレジスト材料の
気相前処理のために、反応チェンバの１つに塩基性ガス
を導入することができるものとした。
【００１５】トラックシステムの中で、塩基性ガスの濃
度を制御することができ、前処理の処理時間は、トラッ
クシステムを操作することによって決定される。気相前
処理を光リソグラフィー機、たとえばトラックシステム
の中で実施して、フォトレジストの表面を硬化させる。
以下の説明では、基板上にパターンを形成する工程を説
明する。
度を制御することができ、前処理の処理時間は、トラッ
クシステムを操作することによって決定される。気相前
処理を光リソグラフィー機、たとえばトラックシステム
の中で実施して、フォトレジストの表面を硬化させる。
以下の説明では、基板上にパターンを形成する工程を説
明する。
【００１６】まず、図７Ａに示すように、薄膜２００を
基板ウェーハ１００に付着させる。薄膜２００は、光リ
ソグラフィー法によってパターン付けされるものであ
る。図７Ｂには、薄膜２００の表面に対してプレベーク
または下塗り工程を実施し多ものを示している。プレベ
ーク工程は、ウェーハ１００表面から水分を除くことに
よってフォトレジストの良好な密着性を確保するために
行われ、ウェーハ１００を加熱して水分を表面から蒸発
させることによるものである。
基板ウェーハ１００に付着させる。薄膜２００は、光リ
ソグラフィー法によってパターン付けされるものであ
る。図７Ｂには、薄膜２００の表面に対してプレベーク
または下塗り工程を実施し多ものを示している。プレベ
ーク工程は、ウェーハ１００表面から水分を除くことに
よってフォトレジストの良好な密着性を確保するために
行われ、ウェーハ１００を加熱して水分を表面から蒸発
させることによるものである。
【００１７】さらに、下塗り工程は、フォトレジストの
密着性を向上させるためにも使用される。これは薬品ヘ
キサメチルジシリザン（ＨＭＤＳ）を使用して、ウェー
ハ１００表面に対するフォトレジストの付着を促進する
ものである。ＨＭＤＳは、ＨＭＤＳ蒸気で飽和状態にあ
る窒素を蒸気下塗りオーブンチェンバに導入することに
より、加熱されたウェーハ１００に被着する。次に、フ
ォトレジスト処理をする前に、冷却工程により基板１０
０を安定な定温状態にする。冷却工程は、トラックシス
テムの冷却プレートを用いて実施される。
密着性を向上させるためにも使用される。これは薬品ヘ
キサメチルジシリザン（ＨＭＤＳ）を使用して、ウェー
ハ１００表面に対するフォトレジストの付着を促進する
ものである。ＨＭＤＳは、ＨＭＤＳ蒸気で飽和状態にあ
る窒素を蒸気下塗りオーブンチェンバに導入することに
より、加熱されたウェーハ１００に被着する。次に、フ
ォトレジスト処理をする前に、冷却工程により基板１０
０を安定な定温状態にする。冷却工程は、トラックシス
テムの冷却プレートを用いて実施される。
【００１８】図７Ｃに示すように、フォトレジスト層３
００を薄膜２００の表面に被覆している。通常、フォト
レジスト層３００は、深紫外光（ＤＵＶ）フォトレジス
トである。図７Ｄに示すのは、ソフトベーク工程を使用
して、溶媒の大部分（ただし全部ではない）を除くこと
によってフォトレジスト層３００を乾燥させている状態
である。この溶媒を蒸発させると、フォトレジスト層は
物理的に安定な膜へと変化する。ソフトベーク工程は、
トラックシステムの真空ベークチェンバの中で実施す
る。ソフトベーク工程が終了すると、冷却工程を再び使
用して、基板１００を安定な温度にする。
００を薄膜２００の表面に被覆している。通常、フォト
レジスト層３００は、深紫外光（ＤＵＶ）フォトレジス
トである。図７Ｄに示すのは、ソフトベーク工程を使用
して、溶媒の大部分（ただし全部ではない）を除くこと
によってフォトレジスト層３００を乾燥させている状態
である。この溶媒を蒸発させると、フォトレジスト層は
物理的に安定な膜へと変化する。ソフトベーク工程は、
トラックシステムの真空ベークチェンバの中で実施す
る。ソフトベーク工程が終了すると、冷却工程を再び使
用して、基板１００を安定な温度にする。
【００１９】図７Ｅには、ＵＶ光がレチクル４００を透
過して像をレチクル４００からフォトレジスト層３００
に転写している。レチクル４００は、基板１００に対し
て正確に張り合わされ、合焦している。フォトレジスト
層３００の露光の後、露光後ベークを実施して、フォト
レジスト、具体的にはフォトレジスト層３００の露光区
域および未露光区域を安定化させる。現像溶液を塗布す
る前に、第三の冷却工程を使用して、基板１００を安定
な定温にする。露光後ベークおよび第三の冷却工程は、
それぞれ、真空ベークチェンバ中およびトラックシステ
ムの冷却プレート上で実施される。
過して像をレチクル４００からフォトレジスト層３００
に転写している。レチクル４００は、基板１００に対し
て正確に張り合わされ、合焦している。フォトレジスト
層３００の露光の後、露光後ベークを実施して、フォト
レジスト、具体的にはフォトレジスト層３００の露光区
域および未露光区域を安定化させる。現像溶液を塗布す
る前に、第三の冷却工程を使用して、基板１００を安定
な定温にする。露光後ベークおよび第三の冷却工程は、
それぞれ、真空ベークチェンバ中およびトラックシステ
ムの冷却プレート上で実施される。
【００２０】図７Ｆに示すように、現像溶液を使用する
ことにより、現像工程を実施して、フォトレジスト層３
００の不要な部分を除去している。ポジフォトレジスト
現像液は露光したフォトレジスト被覆を除去し、ネガフ
ォトレジスト現像液は未露光のフォトレジスト被覆を除
去することに留意しなければならない。工程によって
は、目視検査（現像チェック）を実施して、フォトレジ
スト層３００中の欠陥を識別する。フォトレジスト層３
００の限界寸法（ＣＤ）を測定する。また、アライメン
トチェックを実施してもよい。
ことにより、現像工程を実施して、フォトレジスト層３
００の不要な部分を除去している。ポジフォトレジスト
現像液は露光したフォトレジスト被覆を除去し、ネガフ
ォトレジスト現像液は未露光のフォトレジスト被覆を除
去することに留意しなければならない。工程によって
は、目視検査（現像チェック）を実施して、フォトレジ
スト層３００中の欠陥を識別する。フォトレジスト層３
００の限界寸法（ＣＤ）を測定する。また、アライメン
トチェックを実施してもよい。
【００２１】図７Ｇは、基板１００を真空チェンバまた
はホットプレートチェンバ中でベークして、ウェーハ表
面から水分を除去し、フォトレジスト層３００のパター
ンを硬化させている状態を示している。現像工程の後に
基板ウェーハ１００をベークする工程をハードベーク工
程と称している。次に、基板１００をトラックシステム
の冷却プレート上で冷却して、インデクサカセットに戻
す前にウェーハを冷却する。
はホットプレートチェンバ中でベークして、ウェーハ表
面から水分を除去し、フォトレジスト層３００のパター
ンを硬化させている状態を示している。現像工程の後に
基板ウェーハ１００をベークする工程をハードベーク工
程と称している。次に、基板１００をトラックシステム
の冷却プレート上で冷却して、インデクサカセットに戻
す前にウェーハを冷却する。
【００２２】図７Ｈは、フォトレジスト層３００をエッ
チングマスクとして使用することにより、薄膜２００を
エッチングした状態を示している。薄膜２００をエッチ
ングするエッチング法は、ドライエッチングまたはウエ
ットエッチングである。エッチング工程ののち、薄膜２
００にパターンを形成する。最後に、図７Ｉに示すよう
に、フォトレジスト層３００を剥ぎ取る。
チングマスクとして使用することにより、薄膜２００を
エッチングした状態を示している。薄膜２００をエッチ
ングするエッチング法は、ドライエッチングまたはウエ
ットエッチングである。エッチング工程ののち、薄膜２
００にパターンを形成する。最後に、図７Ｉに示すよう
に、フォトレジスト層３００を剥ぎ取る。
【００２３】フォトレジスト層３００の気相前処理が上
記工程の流れの中に挿入される。気相前処理は、図７Ｆ
に示す現像工程の前に実施してもよい。すなわち、気相
前処理は、フォトレジスト層３００の露光の前または後
のいずれで実施しても、フォトレジスト層３００の表面
を硬化させることができる。気相前処理は、塩基性ガス
の環境で実施される。好ましい実施態様では、塩基性ガ
スは、アミン（ＮＨ4ＯＨ）ガスまたは約７．１〜１３
のpH値を有するガスであり、１５〜２５０℃の温度領域
で最も安定した均一な気相前処理が可能であり、この範
囲を外れると処理のバラツキが生じやすい。このとき採
用する塩基性ガスの濃度は１０-3ppm〜１０mole／cm3の
濃度範囲が好ましい。適正な温度領域を考慮して定めら
れた濃度範囲である。処理時間は、必要に応じて、約１
〜１２０秒の範囲とすることがレクチルの品質維持のた
めに望ましい。
記工程の流れの中に挿入される。気相前処理は、図７Ｆ
に示す現像工程の前に実施してもよい。すなわち、気相
前処理は、フォトレジスト層３００の露光の前または後
のいずれで実施しても、フォトレジスト層３００の表面
を硬化させることができる。気相前処理は、塩基性ガス
の環境で実施される。好ましい実施態様では、塩基性ガ
スは、アミン（ＮＨ4ＯＨ）ガスまたは約７．１〜１３
のpH値を有するガスであり、１５〜２５０℃の温度領域
で最も安定した均一な気相前処理が可能であり、この範
囲を外れると処理のバラツキが生じやすい。このとき採
用する塩基性ガスの濃度は１０-3ppm〜１０mole／cm3の
濃度範囲が好ましい。適正な温度領域を考慮して定めら
れた濃度範囲である。処理時間は、必要に応じて、約１
〜１２０秒の範囲とすることがレクチルの品質維持のた
めに望ましい。
【００２４】図５には、光リソグラフィー法の工程の流
れが示されている。ウェーハ１００が、インデクサエン
ドステーション５００から取り出され、蒸気下塗りチェ
ンバ５１６に進入する。図７Ｂに示すように、蒸気下塗
りチェンバ５１６の中でウェーハ１００をベークする。
次に、ウェーハ１００を冷却プレートチェンバ５２８中
で冷却プレートに載せて、ウェーハ１００を冷ます。プ
レベークおよび冷却工程ののち、フォトレジストを、被
覆チェンバ５３０の中、スピンオンを使用することによ
って被覆する。フォトレジストの被覆を図７Ｃに示す。
その後、ウェーハは真空ベークチェンバ５２４に入り、
真空ベークチェンバ５２４の中でソフトベーク工程が実
施される。そして、ウェーハ１００を、冷却プレートチ
ェンバ５２２中、冷却プレートの上で冷ます。
れが示されている。ウェーハ１００が、インデクサエン
ドステーション５００から取り出され、蒸気下塗りチェ
ンバ５１６に進入する。図７Ｂに示すように、蒸気下塗
りチェンバ５１６の中でウェーハ１００をベークする。
次に、ウェーハ１００を冷却プレートチェンバ５２８中
で冷却プレートに載せて、ウェーハ１００を冷ます。プ
レベークおよび冷却工程ののち、フォトレジストを、被
覆チェンバ５３０の中、スピンオンを使用することによ
って被覆する。フォトレジストの被覆を図７Ｃに示す。
その後、ウェーハは真空ベークチェンバ５２４に入り、
真空ベークチェンバ５２４の中でソフトベーク工程が実
施される。そして、ウェーハ１００を、冷却プレートチ
ェンバ５２２中、冷却プレートの上で冷ます。
【００２５】レチクルを介してフォトレジストを露光さ
せて、パターンをフォトレジストに転写する。露光工程
は、ステッパチェンバ（図示せず）の中で実施する。露
光工程ののち、ウェーハはトラックシステムを離れ、シ
ャトル６００を介してステッパチェンバとトラックシス
テムとの間にあるインタフェースチェンバ（図示せず）
に入り、さらにトラックシステムに入る。その後、露光
後ベーク工程を経て、図７Ｅに示すように冷却工程を実
施して、ウェーハを安定な温度にする。露光後ベークお
よび冷却工程は、それぞれ、真空ベークチェンバ５１２
および冷却プレートチェンバ５１４の中で実施する。
せて、パターンをフォトレジストに転写する。露光工程
は、ステッパチェンバ（図示せず）の中で実施する。露
光工程ののち、ウェーハはトラックシステムを離れ、シ
ャトル６００を介してステッパチェンバとトラックシス
テムとの間にあるインタフェースチェンバ（図示せず）
に入り、さらにトラックシステムに入る。その後、露光
後ベーク工程を経て、図７Ｅに示すように冷却工程を実
施して、ウェーハを安定な温度にする。露光後ベークお
よび冷却工程は、それぞれ、真空ベークチェンバ５１２
および冷却プレートチェンバ５１４の中で実施する。
【００２６】図７Ｆに示す現像工程を現像チェンバ５２
６の中で実施する。次に、ウェーハをホットプレートチ
ェンバ５１８中のホットプレートに載せて、フォトレジ
ストを硬化させ、フォトレジストの水分を除去する。最
後に、インデクサエンドステーションの冷却チェンバ５
３０の中で冷却工程を実施する。最終の冷却工程のの
ち、ウェーハはインデクサエンドステーション（ＩＥ
Ｓ）５００に戻る。
６の中で実施する。次に、ウェーハをホットプレートチ
ェンバ５１８中のホットプレートに載せて、フォトレジ
ストを硬化させ、フォトレジストの水分を除去する。最
後に、インデクサエンドステーションの冷却チェンバ５
３０の中で冷却工程を実施する。最終の冷却工程のの
ち、ウェーハはインデクサエンドステーション（ＩＥ
Ｓ）５００に戻る。
【００２７】気相前処理は、蒸気下塗りチェンバ５１
６、真空ベークチェンバ５２４、冷却プレートチェンバ
５２８、５１４、インタフェースチェンバまたはステッ
パチェンバの中で実施することが可能である。気相前処
理のための塩基性ガスは、処理条件、たとえば塩基性ガ
スの温度および濃度を制御するのに使用されるモジュー
ルまたはチェンバに導入される。さらに、気相前処理の
処理時間をも十分に制御しなければならない。
６、真空ベークチェンバ５２４、冷却プレートチェンバ
５２８、５１４、インタフェースチェンバまたはステッ
パチェンバの中で実施することが可能である。気相前処
理のための塩基性ガスは、処理条件、たとえば塩基性ガ
スの温度および濃度を制御するのに使用されるモジュー
ルまたはチェンバに導入される。さらに、気相前処理の
処理時間をも十分に制御しなければならない。
【００２８】図６には、トラックシステムの平面図が示
されている。トラックシステムは、いくつかのチェン
バ、たとえば真空ベークチェンバ５１２、５２４、冷却
プレートチェンバ５１４、５２８、５２２、蒸気下塗り
チェンバ５１６、ホットプレートチェンバ５１８、現像
チェンバ５２６、被覆チェンバ５３０、インデクサエン
ドステーション５００、ＩＥＳステージチェンバ５１０
およびＩＥＳ冷却チェンバ５３０を含むものである。ス
テッパチェンバ（図示せず）がトラックシステムに取り
付けられ、ウェーハは、シャトルを介してトラックシス
テムからステッパチェンバに移送され、いくつかのイン
デクサエンドステーション５００がトラックシステムに
取り付けられている。いくつかのシャトル６００が、ウ
ェーハを移送するため、チェンバ間に配置されている。
されている。トラックシステムは、いくつかのチェン
バ、たとえば真空ベークチェンバ５１２、５２４、冷却
プレートチェンバ５１４、５２８、５２２、蒸気下塗り
チェンバ５１６、ホットプレートチェンバ５１８、現像
チェンバ５２６、被覆チェンバ５３０、インデクサエン
ドステーション５００、ＩＥＳステージチェンバ５１０
およびＩＥＳ冷却チェンバ５３０を含むものである。ス
テッパチェンバ（図示せず）がトラックシステムに取り
付けられ、ウェーハは、シャトルを介してトラックシス
テムからステッパチェンバに移送され、いくつかのイン
デクサエンドステーション５００がトラックシステムに
取り付けられている。いくつかのシャトル６００が、ウ
ェーハを移送するため、チェンバ間に配置されている。
【００２９】図３および図４には、前処理なしでの、そ
れぞれ孤立ラインパターンおよび高密度ラインパターン
の焦点深度（ＤＯＦ）に対するエネルギーラチチュード
の関係が示されている。図８には、本発明で述べる気相
前処理を用いた場合の、孤立ラインパターンのＤＯＦと
のエネルギーラチチュードの関係が示されている。気相
前処理を用いることによって処理された高密度ラインパ
ターンのＤＯＦに対するエネルギーラチチュードの関係
は、図９に示している。気相前処理を使用して処理され
た孤立ラインパターンのＤＯＦは、処理されていないも
のよりも大きい。気相前処理を使用することによって処
理された高密度ラインパターンのＤＯＦは、表面処理を
使用することによって処理されていない高密度ラインパ
ターンのＤＯＦと同じ大きさである。したがって、フォ
トレジストに対して気相前処理を実施すると、光リソグ
ラフィー法の際の孤立ラインパターンのＤＯＦを増すこ
とができ、かつ高密度ラインパターンのＤＯＦは変化し
ない。
れぞれ孤立ラインパターンおよび高密度ラインパターン
の焦点深度（ＤＯＦ）に対するエネルギーラチチュード
の関係が示されている。図８には、本発明で述べる気相
前処理を用いた場合の、孤立ラインパターンのＤＯＦと
のエネルギーラチチュードの関係が示されている。気相
前処理を用いることによって処理された高密度ラインパ
ターンのＤＯＦに対するエネルギーラチチュードの関係
は、図９に示している。気相前処理を使用して処理され
た孤立ラインパターンのＤＯＦは、処理されていないも
のよりも大きい。気相前処理を使用することによって処
理された高密度ラインパターンのＤＯＦは、表面処理を
使用することによって処理されていない高密度ラインパ
ターンのＤＯＦと同じ大きさである。したがって、フォ
トレジストに対して気相前処理を実施すると、光リソグ
ラフィー法の際の孤立ラインパターンのＤＯＦを増すこ
とができ、かつ高密度ラインパターンのＤＯＦは変化し
ない。
【００３０】図１０を参照すると、気相前処理を使用す
ることによって処理されたフォトレジスト層１０の断面
図が示されている。図１０では、フォトレジスト層１０
は、整合させやすく、エッチング工程の際にフォトレジ
スト層１０の下のパターンの短寸法を制御しやすい、鋭
利で平坦な輪郭を有している。図１０に示す輪郭は、図
１および図２に示す輪郭とは異なる。これは、気相前処
理が、現像工程後にフォトレジスト層の断面形状を改善
しうることを意味する。
ることによって処理されたフォトレジスト層１０の断面
図が示されている。図１０では、フォトレジスト層１０
は、整合させやすく、エッチング工程の際にフォトレジ
スト層１０の下のパターンの短寸法を制御しやすい、鋭
利で平坦な輪郭を有している。図１０に示す輪郭は、図
１および図２に示す輪郭とは異なる。これは、気相前処
理が、現像工程後にフォトレジスト層の断面形状を改善
しうることを意味する。
【００３１】本発明の好ましい実施態様を例示し、説明
したが、本発明の本質および範囲を逸することなく、本
発明に種々の変更を加えうることが理解されよう。
したが、本発明の本質および範囲を逸することなく、本
発明に種々の変更を加えうることが理解されよう。
【００３２】
【発明の効果】本発明に係る深紫外（ＤＵＶ）光リソグ
ラフィー法を用いることにより、孤立ラインパターンを
フォトレジスト層に正確に転写することのできる、光リ
ソグラフィー法で使用可能なフォトレジスト前処理の確
立を可能とし、次世代の光リソグラフィー法の有用な活
用を可能とし、超大規模集積回路の線幅４分の１ミクロ
ン線以下の線幅の形成が可能となった。
ラフィー法を用いることにより、孤立ラインパターンを
フォトレジスト層に正確に転写することのできる、光リ
ソグラフィー法で使用可能なフォトレジスト前処理の確
立を可能とし、次世代の光リソグラフィー法の有用な活
用を可能とし、超大規模集積回路の線幅４分の１ミクロ
ン線以下の線幅の形成が可能となった。
【図１】露光の前処理を行こなっていない露光後のフォ
トレジスト層の断面形状の概念図。
トレジスト層の断面形状の概念図。
【図２】液相前処理を行い露光したフォトレジスト層の
断面形状の概念図。
断面形状の概念図。
【図３】孤立ラインパターンの焦点深度と孤立ラインパ
ターンを形成するための光リソグラフィー法のエネルギ
ーラチチュードとの関係を示す図。
ターンを形成するための光リソグラフィー法のエネルギ
ーラチチュードとの関係を示す図。
【図４】高密度ラインパターンの焦点深度と高密度ライ
ンパターンを形成するための光リソグラフィー法のエネ
ルギーラチチュードとの関係を示す図。
ンパターンを形成するための光リソグラフィー法のエネ
ルギーラチチュードとの関係を示す図。
【図５】本件明細書におけるリソグラフィー法のフロ
ー。
ー。
【図６】本発明を実施するためのリソグラフィー機の平
面図。
面図。
【図７】フォトレジスト層をパターン付けされる基板の
断面図を示す。
断面図を示す。
【図８】孤立ラインパターンの焦点深度と孤立ラインパ
ターを形成するための光リソグラフィー法のエネルギー
ラチチュードとの関係図。
ターを形成するための光リソグラフィー法のエネルギー
ラチチュードとの関係図。
【図９】高密度ラインパターンの焦点深度と高密度ライ
ンパターンを形成するための光リソグラフィー法のエネ
ルギーラチチュードとの関係図。
ンパターンを形成するための光リソグラフィー法のエネ
ルギーラチチュードとの関係図。
【図１０】気相前処理後された後の現像されたフォトレ
ジスト層の断面形状の概念図。
ジスト層の断面形状の概念図。
１００ ウェーハ ２００ 薄膜 ３００ フォトレジスト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H025 AA02 AB16 AC04 EA01 2H096 AA25 CA12 DA01 DA03 EA03 GB03 GB10 5F046 AA17 CA08 CD05 HA02 HA07 JA07 JA22 JA24 KA04
Claims (6)
- 【請求項１】基板を格納するためのインデクサエンドス
テーションと、フォトレジスト層が前記基板に被覆され
る前に前記基板が加熱され、化学溶液が前記基板の表面
に塗布され、塩基性ガスが導入されて前記フォトレジス
ト層の表面を硬化させるための、前記インデクサエンド
ステーションに接続された蒸気下塗りチェンバと、 前記基板を安定な定温状態にするための、前記蒸気下塗
りチェンバに接続された少なくとも１個の冷却プレート
チェンバと、 前記基板上に前記フォトレジスト層を均一に被覆するた
めの、前記冷却プレートチェンバに接続された被覆チェ
ンバと、 前記フォトレジスト層を加熱するための、前記被覆チェ
ンバに接続された少なくとも１個の真空ベークチェンバ
と、 前記フォトレジスト層が露光されるところの、インタフ
ェースチェンバを介して前記真空ベークチェンバに接続
されたステッパチェンバと、 前記フォトレジスト層の露光部分または未露光部分が除
去されるところの、前記冷却プレートチェンバに接続さ
れた現像チェンバと、を含む深紫外（ＤＵＶ）トラック
システム。 - 【請求項２】基板を格納するためのインデクサエンドス
テーションと、 フォトレジスト層が前記基板に被覆される前に前記基板
が加熱され、化学溶液が前記基板の表面に塗布されると
ころの、前記インデクサエンドステーションに接続され
た蒸気下塗りチェンバと、 前記基板を安定な定温にするための、塩基性ガスが導入
されて前記フォトレジスト層の表面を硬化させるところ
の、前記蒸気下塗りチェンバに接続された少なくとも１
個の冷却プレートチェンバと、 前記基板上に前記フォトレジスト層を均一に被覆するた
めの、前記冷却プレートチェンバに接続された被覆チェ
ンバと、 前記フォトレジスト層を加熱するための、前記被覆チェ
ンバに接続された少なくとも１個の真空ベークチェンバ
と、 前記フォトレジスト層が露光されるところの、インタフ
ェースチェンバを介して前記真空ベークチェンバに接続
されたステッパチェンバと、 前記フォトレジスト層の露光部分または未露光部分が除
去されるところの、前記冷却プレートチェンバに接続さ
れた現像チェンバと、を含む深紫外（ＤＵＶ）トラック
システム。 - 【請求項３】基板を格納するためのインデクサエンドス
テーションと、 フォトレジスト層が前記フォトレジストの表面に被覆さ
れる前に前記基板が加熱され、化学溶液が前記基板の表
面に塗布されるところの、前記インデクサエンドステー
ションに接続された蒸気下塗りチェンバと、 前記基板を安定な定温にするための、前記蒸気下塗りチ
ェンバに接続された少なくとも１個の冷却プレートチェ
ンバと、 前記基板上に前記フォトレジスト層を均一に被覆するた
めの、塩基性ガスが導入されて前記フォトレジスト層の
表面を硬化させるところの、前記冷却プレートチェンバ
に接続された被覆チェンバと、 前記フォトレジスト層を加熱するための、前記被覆チェ
ンバに接続された少なくとも１個の真空ベークチェンバ
と、 前記フォトレジスト層が露光されるところの、インタフ
ェースチェンバを介して前記真空ベークチェンバに接続
されたステッパチェンバと、 前記フォトレジスト層の露光部分または未露光部分が除
去されるところの、前記冷却プレートチェンバに接続さ
れた現像チェンバと、を含む深紫外（ＤＵＶ）トラック
システム。 - 【請求項４】基板を格納するためのインデクサエンドス
テーションと、 フォトレジスト層が前記基板に被覆される前に前記基板
が加熱され、化学溶液が前記基板の表面に塗布されると
ころの、前記インデクサエンドステーションに接続され
た蒸気下塗りチェンバと、 前記基板を安定な定温にするための、前記蒸気下塗りチ
ェンバに接続された少なくとも１個の冷却プレートチェ
ンバと、 前記基板上に前記フォトレジスト層を均一に被覆するた
めの、前記冷却プレートチェンバに接続された被覆チェ
ンバと、 前記フォトレジスト層を加熱するための、塩基性ガスが
導入されて前記フォトレジスト層の表面を硬化させると
ころの、前記被覆チェンバに接続された少なくとも１個
の真空ベークチェンバと、 前記フォトレジスト層が露光されるところの、インタフ
ェースチェンバを介して前記真空ベークチェンバに接続
されたステッパチェンバと、 前記フォトレジスト層の露光部分または未露光部分が除
去されるところの、前記冷却プレートチェンバに接続さ
れた現像チェンバと、を含む深紫外（ＤＵＶ）トラック
システム。 - 【請求項５】基板を格納するためのインデクサエンドス
テーションと、 フォトレジスト層が前記基板に被覆される前に前記基板
が加熱され、化学溶液が前記基板の表面に塗布されると
ころの、前記インデクサエンドステーションに接続され
た蒸気下塗りチェンバと、 前記基板を安定な定温にするための、前記蒸気下塗りチ
ェンバに接続された少なくとも１個の冷却プレートチェ
ンバと、 前記基板上に前記フォトレジスト層を均一に被覆するた
めの、前記冷却プレートチェンバに接続された被覆チェ
ンバと、 前記フォトレジスト層を加熱するための、前記被覆チェ
ンバに接続された少なくとも１個の真空ベークチェンバ
と、 前記フォトレジスト層が露光され、塩基性ガスが導入さ
れて前記フォトレジスト層の表面を硬化させるところ
の、インタフェースチェンバを介して前記真空ベークチ
ェンバに接続されたステッパチェンバと、 前記フォトレジスト層の露光部分または未露光部分が除
去されるところの、前記冷却プレートチェンバに接続さ
れた現像チェンバと、を含む深紫外（ＤＵＶ）トラック
システム。 - 【請求項６】基板を格納するためのインデクサエンドス
テーションと、 前記基板が加熱され、化学溶液が前記基板の表面に塗布
されるところの、前記インデクサエンドステーションに
接続された蒸気下塗りチェンバと、 前記基板を安定な定温にするための、前記蒸気下塗りチ
ェンバに接続された少なくとも１個の冷却プレートチェ
ンバと、 前記基板上に前記フォトレジスト層を均一に被覆するた
めの、前記冷却プレートチェンバに接続された被覆チェ
ンバと、 前記フォトレジスト層を加熱するための、前記被覆チェ
ンバに接続された少なくとも１個の真空ベークチェンバ
と、 前記フォトレジスト層が露光されるところの、前記フォ
トレジスト層の表面を硬化させるための塩基性ガスが導
入されるインタフェースチェンバを介して前記真空ベー
クチェンバに接続されたステッパチェンバと、 前記フォトレジスト層の露光部分または未露光部分が除
去されるところの、前記冷却プレートチェンバに接続さ
れた現像チェンバと、を含む深紫外（ＤＵＶ）トラック
システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/145,170 US6162591A (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Photolithography process with gas-phase pretreatment |
| JP26526298A JP2000100690A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-18 | 気相前処理を用いる光リソグラフィー装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/145,170 US6162591A (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Photolithography process with gas-phase pretreatment |
| JP26526298A JP2000100690A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-18 | 気相前処理を用いる光リソグラフィー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000100690A true JP2000100690A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=26546902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26526298A Pending JP2000100690A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-18 | 気相前処理を用いる光リソグラフィー装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6162591A (ja) |
| JP (1) | JP2000100690A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW444341B (en) * | 2000-02-16 | 2001-07-01 | United Microelectronics Corp | Manufacturing method of ultra-small opening |
| JP3648129B2 (ja) * | 2000-05-10 | 2005-05-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 塗布現像処理方法及び塗布現像処理システム |
| CN1818799B (zh) * | 2005-02-08 | 2010-11-17 | 联华电子股份有限公司 | 光致抗蚀剂层的表面处理方法及光致抗蚀剂层的形成方法 |
| US9487600B2 (en) | 2010-08-17 | 2016-11-08 | Uchicago Argonne, Llc | Ordered nanoscale domains by infiltration of block copolymers |
| US9684234B2 (en) | 2011-03-24 | 2017-06-20 | Uchicago Argonne, Llc | Sequential infiltration synthesis for enhancing multiple-patterning lithography |
| US8980418B2 (en) * | 2011-03-24 | 2015-03-17 | Uchicago Argonne, Llc | Sequential infiltration synthesis for advanced lithography |
| US8986562B2 (en) | 2013-08-07 | 2015-03-24 | Ultratech, Inc. | Methods of laser processing photoresist in a gaseous environment |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5407786A (en) * | 1988-08-09 | 1995-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming a mask on a semiconductor substrate via photosensitive resin deposition, ammonia treatment and selective silylation |
| US5292623A (en) * | 1992-07-02 | 1994-03-08 | Motorola, Inc. | Method for forming integrated circuit devices using a phase shifting mask |
-
1998
- 1998-09-01 US US09/145,170 patent/US6162591A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-18 JP JP26526298A patent/JP2000100690A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6162591A (en) | 2000-12-19 |
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