JP3232649B2 - レジスト・パターンの形成方法 - Google Patents
レジスト・パターンの形成方法Info
- Publication number
- JP3232649B2 JP3232649B2 JP12451592A JP12451592A JP3232649B2 JP 3232649 B2 JP3232649 B2 JP 3232649B2 JP 12451592 A JP12451592 A JP 12451592A JP 12451592 A JP12451592 A JP 12451592A JP 3232649 B2 JP3232649 B2 JP 3232649B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- resist film
- temperature
- electron beam
- sensitivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用されるレジスト・パターンの形成方法に関
し、特に電子ビーム・リソグラフィによりマスク（レチ
クル）のパターンを形成する場合等において、レジスト
の解像特性を劣化させることなくレジスト感度を向上さ
せる方法に関する。
において適用されるレジスト・パターンの形成方法に関
し、特に電子ビーム・リソグラフィによりマスク（レチ
クル）のパターンを形成する場合等において、レジスト
の解像特性を劣化させることなくレジスト感度を向上さ
せる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造分野において、フォト
マスク上の回路パターンを縮小しながらウェハ上に転写
するフォトリソグラフィ技術は、半導体装置の微細化・
高集積化に最も大きく貢献してきた技術のひとつであ
る。このフォトマスクは、ガラス等の透明基板上に、Ｃ
ｒ（クロム）等の金属薄膜が遮蔽材として所定の回路パ
ターンに形成されているものである。上記回路パターン
は、初期の頃にはアートワークにより形成されたパター
ンを縮小カメラで撮影することにより作成されていた
が、近年ではそのほとんどが電子ビーム・リソグラフィ
により作成されている。この作成工程の概略は、まず、
たとえばガラス板等の透明基板上に遮光膜としてＣｒ層
を形成し、さらにその表面に電子ビーム・レジスト材料
を塗布してレジスト膜を塗布形成し、目的とする回路パ
ターンをコンピュータ制御された電子ビーム露光により
直接描画し、現像処理により不要部を溶解除去し、残存
したレジスト膜のパターンをマスクとしてＣｒ層の露出
部をエッチング除去するというものである。
マスク上の回路パターンを縮小しながらウェハ上に転写
するフォトリソグラフィ技術は、半導体装置の微細化・
高集積化に最も大きく貢献してきた技術のひとつであ
る。このフォトマスクは、ガラス等の透明基板上に、Ｃ
ｒ（クロム）等の金属薄膜が遮蔽材として所定の回路パ
ターンに形成されているものである。上記回路パターン
は、初期の頃にはアートワークにより形成されたパター
ンを縮小カメラで撮影することにより作成されていた
が、近年ではそのほとんどが電子ビーム・リソグラフィ
により作成されている。この作成工程の概略は、まず、
たとえばガラス板等の透明基板上に遮光膜としてＣｒ層
を形成し、さらにその表面に電子ビーム・レジスト材料
を塗布してレジスト膜を塗布形成し、目的とする回路パ
ターンをコンピュータ制御された電子ビーム露光により
直接描画し、現像処理により不要部を溶解除去し、残存
したレジスト膜のパターンをマスクとしてＣｒ層の露出
部をエッチング除去するというものである。
【０００３】電子ビーム・レジスト材料のうち、電子ビ
ーム露光により主として分解反応を起こすものはポジ型
と呼ばれ、露光部において分子量が低下し、溶媒に対す
る溶解度が高くなる。ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレ
ート）は、ポジ型電子ビーム・レジスト材料の代表例で
ある。ただし、ＰＭＭＡは非常に高い解像度を有する一
方で感度が低いので、感度の向上を目指して様々な改良
が重ねられ、近年では様々なアクリル系のポジ型電子ビ
ーム・レジスト材料が開発されている。
ーム露光により主として分解反応を起こすものはポジ型
と呼ばれ、露光部において分子量が低下し、溶媒に対す
る溶解度が高くなる。ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレ
ート）は、ポジ型電子ビーム・レジスト材料の代表例で
ある。ただし、ＰＭＭＡは非常に高い解像度を有する一
方で感度が低いので、感度の向上を目指して様々な改良
が重ねられ、近年では様々なアクリル系のポジ型電子ビ
ーム・レジスト材料が開発されている。
【０００４】ところで、ポジ型電子ビーム・レジスト材
料の感度は、現像条件によって変化することが知られて
いる。たとえば、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．７７１ Ａｄｖａ
ｎｃｅｓ ｉｎ Ｒｅｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＩＶ（１９８７），
ｐ．７７〜８４には、高感度アクリル系ポジ型電子ビー
ム・レジスト材料の一種であるポリ（２，２，２−トリ
フルオロエチル−α−クロロアクリレート）（東レ社
製；商品名ＥＢＲ−９）の感度が、現像処理に至るまで
の間の熱履歴により大きく変化することが実験的に示さ
れている。これは、上記ＥＢＲ−９からなるレジスト膜
をそのガラス転移点Ｔg 近傍で急冷すると、エンタルピ
ー緩和が小さくなり、溶解度が上昇する、つまり感度が
向上するというものである。かかる感度向上は体積緩和
にも関係しており、急冷されたレジスト膜の内部に発生
する多数の空孔に溶媒が容易に浸入することにより溶解
速度が上昇するものと説明されている。
料の感度は、現像条件によって変化することが知られて
いる。たとえば、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．７７１ Ａｄｖａ
ｎｃｅｓ ｉｎ Ｒｅｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＩＶ（１９８７），
ｐ．７７〜８４には、高感度アクリル系ポジ型電子ビー
ム・レジスト材料の一種であるポリ（２，２，２−トリ
フルオロエチル−α−クロロアクリレート）（東レ社
製；商品名ＥＢＲ−９）の感度が、現像処理に至るまで
の間の熱履歴により大きく変化することが実験的に示さ
れている。これは、上記ＥＢＲ−９からなるレジスト膜
をそのガラス転移点Ｔg 近傍で急冷すると、エンタルピ
ー緩和が小さくなり、溶解度が上昇する、つまり感度が
向上するというものである。かかる感度向上は体積緩和
にも関係しており、急冷されたレジスト膜の内部に発生
する多数の空孔に溶媒が容易に浸入することにより溶解
速度が上昇するものと説明されている。
【０００５】この急冷操作は、たとえばレジスト塗膜か
らの溶媒除去を目的として一般的に行われている露光前
ベーキング（プリベーク）の後の冷却過程で行うことが
できる。たとえば、１８０〜１９０℃付近で基板に対し
てプリベークを行った後、自然放置による冷却速度より
速い、１６０℃／分程度の速度で急冷を行うのである。
しかし、プリベーク後に一旦徐冷された基板であって
も、電子ビーム露光後にこの基板を再びガラス転移点Ｔ
g より高い温度に加熱し、急冷すれば、やはり同様の感
度の向上が観察される。
らの溶媒除去を目的として一般的に行われている露光前
ベーキング（プリベーク）の後の冷却過程で行うことが
できる。たとえば、１８０〜１９０℃付近で基板に対し
てプリベークを行った後、自然放置による冷却速度より
速い、１６０℃／分程度の速度で急冷を行うのである。
しかし、プリベーク後に一旦徐冷された基板であって
も、電子ビーム露光後にこの基板を再びガラス転移点Ｔ
g より高い温度に加熱し、急冷すれば、やはり同様の感
度の向上が観察される。
【０００６】また本発明者は、ＰＭＭＡ系のポジ型電子
ビーム・レジスト材料の感度が、最終的に行われた熱処
理工程から現像工程に至るまでの時間に依存して変化す
ることを見出しており、先に特開平３−１１０８２２号
公報において、この時間を一定に制御することにより高
い寸法再現性をもってレジスト・パターンを形成する技
術を提案している。ここで、熱処理工程とはガラス転移
点Ｔg より高い温度域に基板が加熱される工程を指し、
上述のようなプリベーク工程であっても、あるいは露光
後ベーク（ポストベーク）であっても構わない。ただ
し、この場合のポストベークとは、フォトリソグラフィ
におけるいわゆるＰＥＢ（ポスト・エクスポージャ・ベ
ーキング）とは意味合いが異なる。フォトリソグラフィ
では、定在波効果を除去するための熱拡散を目的として
ＰＥＢが行われるが、電子ビーム・リソグラフィは定在
波効果とは無縁であるため、これを除去するためのポス
トべークも本来行う必要がないからである。さらにある
いは、電子ビーム露光工程がガラス転移点Ｔg より高い
温度域に及ぶ発熱を伴う場合があるので、このような場
合には、電子ビーム露光工程を熱処理工程の１種と考え
ても良い。いずれにしても、現像工程より以前にレジス
ト膜が経た最終的な熱履歴により、レジスト材料の溶媒
に対する溶解度が決定されるわけである。
ビーム・レジスト材料の感度が、最終的に行われた熱処
理工程から現像工程に至るまでの時間に依存して変化す
ることを見出しており、先に特開平３−１１０８２２号
公報において、この時間を一定に制御することにより高
い寸法再現性をもってレジスト・パターンを形成する技
術を提案している。ここで、熱処理工程とはガラス転移
点Ｔg より高い温度域に基板が加熱される工程を指し、
上述のようなプリベーク工程であっても、あるいは露光
後ベーク（ポストベーク）であっても構わない。ただ
し、この場合のポストベークとは、フォトリソグラフィ
におけるいわゆるＰＥＢ（ポスト・エクスポージャ・ベ
ーキング）とは意味合いが異なる。フォトリソグラフィ
では、定在波効果を除去するための熱拡散を目的として
ＰＥＢが行われるが、電子ビーム・リソグラフィは定在
波効果とは無縁であるため、これを除去するためのポス
トべークも本来行う必要がないからである。さらにある
いは、電子ビーム露光工程がガラス転移点Ｔg より高い
温度域に及ぶ発熱を伴う場合があるので、このような場
合には、電子ビーム露光工程を熱処理工程の１種と考え
ても良い。いずれにしても、現像工程より以前にレジス
ト膜が経た最終的な熱履歴により、レジスト材料の溶媒
に対する溶解度が決定されるわけである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにガラス転
移点Ｔg を含む領域でレジスト膜を急冷する方法は、レ
ジスト材料の組成を変更せずに高感度化を達成すること
ができるため、電子ビーム露光時間を大幅に短縮するこ
とが可能であり、スループットの向上策として大いに期
待された。しかし、その後の研究により、感度の向上に
伴ってγ値が低下する傾向のあることが明らかとなっ
た。
移点Ｔg を含む領域でレジスト膜を急冷する方法は、レ
ジスト材料の組成を変更せずに高感度化を達成すること
ができるため、電子ビーム露光時間を大幅に短縮するこ
とが可能であり、スループットの向上策として大いに期
待された。しかし、その後の研究により、感度の向上に
伴ってγ値が低下する傾向のあることが明らかとなっ
た。
【０００８】図５は、ＥＢＲ−９について得られたデー
タを示すグラフである。図中、縦軸は感度（μＣ／ｃｍ
2 ）またはγ値のスケールを表し、横軸はガラス転移点
Ｔg近傍における冷却速度（℃／分）を表し、黒丸
（●）のプロットは感度、四角（□）のプロットはγ値
のデータに対応している。，ここで、感度は電子ビーム
露光量の単位で表されており、解像に要する露光量が少
ないほどレジスト材料は感度が高いことになる。
タを示すグラフである。図中、縦軸は感度（μＣ／ｃｍ
2 ）またはγ値のスケールを表し、横軸はガラス転移点
Ｔg近傍における冷却速度（℃／分）を表し、黒丸
（●）のプロットは感度、四角（□）のプロットはγ値
のデータに対応している。，ここで、感度は電子ビーム
露光量の単位で表されており、解像に要する露光量が少
ないほどレジスト材料は感度が高いことになる。
【０００９】また、γ値とは、後述の図４のように規格
化残膜厚を縦軸、電子ビーム露光量を横軸にとった解像
特性図において、特性曲線と横軸との交点における該特
性曲線の接線の傾きとして定義される値である。簡単に
言えば、γ値が大きいほどコントラストが大きく、解像
度が高いと言える。図５をみると、感度の向上に伴って
γ値も同時に低下していることが明らかである。これ
は、レジスト膜の感度が全体的に向上したことにより、
電子ビーム露光部と非露光部の境界が相対的に不明瞭に
なるからである。すなわち、現像溶媒に対する溶解性が
増大しているために、レジスト膜が等方的に溶解され易
くなっており、パターン・エッジが後退したり、パター
ンのプロファイルが劣化してしまうのである。
化残膜厚を縦軸、電子ビーム露光量を横軸にとった解像
特性図において、特性曲線と横軸との交点における該特
性曲線の接線の傾きとして定義される値である。簡単に
言えば、γ値が大きいほどコントラストが大きく、解像
度が高いと言える。図５をみると、感度の向上に伴って
γ値も同時に低下していることが明らかである。これ
は、レジスト膜の感度が全体的に向上したことにより、
電子ビーム露光部と非露光部の境界が相対的に不明瞭に
なるからである。すなわち、現像溶媒に対する溶解性が
増大しているために、レジスト膜が等方的に溶解され易
くなっており、パターン・エッジが後退したり、パター
ンのプロファイルが劣化してしまうのである。
【００１０】そこで本発明は、上述の問題点を解決し、
解像特性の劣化を伴わずにレジスト感度を向上させ、高
いスループットを実現できるレジスト・パターンの形成
方法を提供することを目的とする。
解像特性の劣化を伴わずにレジスト感度を向上させ、高
いスループットを実現できるレジスト・パターンの形成
方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、基板上に形成されたレジスト膜に対して
露光を行った後、現像処理を経て所定のパターンを形成
するレジスト・パターンの形成方法において、前記現像
処理に先立ち前記基板に対して一番最後に行われる熱処
理工程の後で、該基板を前記レジスト膜のガラス転移点
より高い温度域から低い温度域にわたって自然冷却速度
よりも速い速度で急速に冷却し、かつこのときの前記レ
ジスト膜の膜厚方向に温度勾配を付与するものである。
め、本発明は、基板上に形成されたレジスト膜に対して
露光を行った後、現像処理を経て所定のパターンを形成
するレジスト・パターンの形成方法において、前記現像
処理に先立ち前記基板に対して一番最後に行われる熱処
理工程の後で、該基板を前記レジスト膜のガラス転移点
より高い温度域から低い温度域にわたって自然冷却速度
よりも速い速度で急速に冷却し、かつこのときの前記レ
ジスト膜の膜厚方向に温度勾配を付与するものである。
【００１２】特に、前記レジスト膜の膜厚方向の温度勾
配を、前記レジスト膜を表層部側から加熱することによ
り、該表層部側の温度が基板側の温度よりも高くなるご
とく付与するようにしたものである。
配を、前記レジスト膜を表層部側から加熱することによ
り、該表層部側の温度が基板側の温度よりも高くなるご
とく付与するようにしたものである。
【００１３】本発明はさらに、前記露光が電子ビームに
より行われ、前記レジスト膜が電子ビーム・レジスト材
料により構成されることを特徴とする。
より行われ、前記レジスト膜が電子ビーム・レジスト材
料により構成されることを特徴とする。
【００１４】
【作用】現像時のレジスト・パターンのエッジ後退やプ
ロファイル劣化を防止するためには、溶媒に対するレジ
スト膜の溶解度を低下させることが効果的であることは
良く知られている。しかし、レジスト膜全体の溶解度を
減じてスループットを低下させたのでは意味がない。そ
こで本発明者は、総合的にはレジスト膜の感度を向上さ
せるが、該レジスト膜の膜厚方向のある一部分に限って
は感度を若干低下させることを考えた。
ロファイル劣化を防止するためには、溶媒に対するレジ
スト膜の溶解度を低下させることが効果的であることは
良く知られている。しかし、レジスト膜全体の溶解度を
減じてスループットを低下させたのでは意味がない。そ
こで本発明者は、総合的にはレジスト膜の感度を向上さ
せるが、該レジスト膜の膜厚方向のある一部分に限って
は感度を若干低下させることを考えた。
【００１５】ある種のレジスト材料が、最終熱履歴に応
じてその感度を変化させることは、前述のとおりであ
る。本発明でも、レジスト膜の総合的な感度を向上させ
るために、ガラス転移点Ｔg を挟んだ温度領域において
基板を急冷する。このとき、レジスト膜の膜厚方向に温
度勾配を付与すれば、冷却速度の大きい領域と小さい領
域が生じ、後者の領域において感度を低下させることが
できるのである。感度の低下した領域では現像工程にお
ける溶解速度が遅くなるが、他の領域では溶解速度が速
くなっているため、全体としてはスループットが向上す
る。
じてその感度を変化させることは、前述のとおりであ
る。本発明でも、レジスト膜の総合的な感度を向上させ
るために、ガラス転移点Ｔg を挟んだ温度領域において
基板を急冷する。このとき、レジスト膜の膜厚方向に温
度勾配を付与すれば、冷却速度の大きい領域と小さい領
域が生じ、後者の領域において感度を低下させることが
できるのである。感度の低下した領域では現像工程にお
ける溶解速度が遅くなるが、他の領域では溶解速度が速
くなっているため、全体としてはスループットが向上す
る。
【００１６】ところで、現像工程において、レジスト・
パターン全体の形状に最も大きく影響する段階は、レジ
スト膜の表層部が溶解される初期段階である。つまり、
表層部において等方的な溶解反応が進行してしまうと、
残る膜厚分の現像も良好に進行しない。したがって、レ
ジスト膜の膜厚方向の一部分の感度を低下させる場合、
表層部の感度を低下させることが、実用上は最も有効な
方法となる。具体的な方法としては、レジスト膜を表層
部側から加熱し、該表層部における冷却速度を基板側、
すなわち深層部に比べて遅らせれば良い。
パターン全体の形状に最も大きく影響する段階は、レジ
スト膜の表層部が溶解される初期段階である。つまり、
表層部において等方的な溶解反応が進行してしまうと、
残る膜厚分の現像も良好に進行しない。したがって、レ
ジスト膜の膜厚方向の一部分の感度を低下させる場合、
表層部の感度を低下させることが、実用上は最も有効な
方法となる。具体的な方法としては、レジスト膜を表層
部側から加熱し、該表層部における冷却速度を基板側、
すなわち深層部に比べて遅らせれば良い。
【００１７】以上のような本発明の考え方は、ガラス転
移点Ｔg を有するガラス状ポリマーであれば、基本的に
はあらゆる種類のレジスト材料を用いた場合に適用する
ことができるが、特に電子ビーム・レジスト材料を使用
した場合に、顕著な効果を期待することができる。さら
に、電子ビーム・レジスト材料の中でも現像時間が比較
的長く、溶解度差の現れやすいポジ型の材料について効
果が大きい。
移点Ｔg を有するガラス状ポリマーであれば、基本的に
はあらゆる種類のレジスト材料を用いた場合に適用する
ことができるが、特に電子ビーム・レジスト材料を使用
した場合に、顕著な効果を期待することができる。さら
に、電子ビーム・レジスト材料の中でも現像時間が比較
的長く、溶解度差の現れやすいポジ型の材料について効
果が大きい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について、図
面を参照しながら説明する。本実施例は、電子ビーム露
光によりフォトマスクを製造するに際し、電子ビーム露
光を行った後にフォトマスク基板をガラス転移点Ｔg よ
り高い温度に加熱し、続いて急冷する過程で該フォトマ
スク基板上のレジスト膜の表層部の冷却速度を遅らせた
例である。
面を参照しながら説明する。本実施例は、電子ビーム露
光によりフォトマスクを製造するに際し、電子ビーム露
光を行った後にフォトマスク基板をガラス転移点Ｔg よ
り高い温度に加熱し、続いて急冷する過程で該フォトマ
スク基板上のレジスト膜の表層部の冷却速度を遅らせた
例である。
【００１９】ここで、フォトマスク基板の加熱・冷却に
は、図１に示されるような多段式ホットプレートを使用
した。この多段式ホットプレートは、支持体７上に５台
のホットプレート１，２，３，４，５が一列に並べられ
たものである。各ホットプレート１，２，３，４，５の
設定温度は独立に制御可能であり、それぞれＴ1 ，
Ｔ 2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 ，Ｔ5 とする。これらのホットプレー
ト１，２，３，４，５上で行われる熱処理の段階を、１
段目〜５段目と称することにする。フォトマスク基板９
は、これらのホットプレート１，２，３，４，５上を、
図示されない搬送アームにより順次搬送される。さら
に、４段目においては、ホットプレート４の上方に支持
体８上に保持された補助ホットプレート６が対向配置さ
れている。この補助ホットプレート６の設定温度をＴ6
とする。
は、図１に示されるような多段式ホットプレートを使用
した。この多段式ホットプレートは、支持体７上に５台
のホットプレート１，２，３，４，５が一列に並べられ
たものである。各ホットプレート１，２，３，４，５の
設定温度は独立に制御可能であり、それぞれＴ1 ，
Ｔ 2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 ，Ｔ5 とする。これらのホットプレー
ト１，２，３，４，５上で行われる熱処理の段階を、１
段目〜５段目と称することにする。フォトマスク基板９
は、これらのホットプレート１，２，３，４，５上を、
図示されない搬送アームにより順次搬送される。さら
に、４段目においては、ホットプレート４の上方に支持
体８上に保持された補助ホットプレート６が対向配置さ
れている。この補助ホットプレート６の設定温度をＴ6
とする。
【００２０】上記フォトマスク基板９の構成は、図３に
示されるとおりであり、ガラス板１０上にスパッタリン
グ法等によりＣｒ層１１が被着形成され、さらにこの上
に電子ビーム・レジスト材料からなるレジスト膜１２が
形成されてなるものである。図中、レジスト膜１２の表
層部１２ｂの変化については後述する。上記電子ビーム
・レジスト材料としては、ＰＭＭＡ系高感度ポジ型レジ
スト材料である前述のポリ（２，２，２−トリフルオロ
エチル−α−クロロアクリレート）（東レ社製；商品名
ＥＢＲ−９）を使用した。このＥＢＲ−９のガラス転移
点Ｔg は、約１３３℃である。
示されるとおりであり、ガラス板１０上にスパッタリン
グ法等によりＣｒ層１１が被着形成され、さらにこの上
に電子ビーム・レジスト材料からなるレジスト膜１２が
形成されてなるものである。図中、レジスト膜１２の表
層部１２ｂの変化については後述する。上記電子ビーム
・レジスト材料としては、ＰＭＭＡ系高感度ポジ型レジ
スト材料である前述のポリ（２，２，２−トリフルオロ
エチル−α−クロロアクリレート）（東レ社製；商品名
ＥＢＲ−９）を使用した。このＥＢＲ−９のガラス転移
点Ｔg は、約１３３℃である。
【００２１】電子ビーム露光後の上記フォトマスク基板
９について、多段式ホットプレートによる熱処理をおこ
なった。ここで、各ホットプレート１〜６の設定温度Ｔ
1 〜Ｔ6 は、このガラス転移点Ｔg を考慮して下記のと
おりとした。 １段目：Ｔ1 ＝７０〜８０℃（昇温過程） ２段目：Ｔ2 ＝１９０℃（＞Ｔg ） ３段目：Ｔ3 ＝１９０℃（＞Ｔg ） ４段目：Ｔ4 ＝７０〜８０℃（＜Ｔg ；急冷過程），Ｔ
6 ＝１００℃ ５段目：Ｔ5 ＝室温 ここで、１段目は電子ビーム露光が終了した後、一旦室
温に戻ったフォトマスク基板９を昇温させるための第１
段階である。ただし、電子ビーム露光時の発熱が大き
く、フォトマスク基板９をガラス転移点Ｔg （この場合
は１３３℃）よりも高い温度に維持したまま多段式ホッ
トプレートに搬入できる場合には、この１段目の加熱を
省略しても構わない。
９について、多段式ホットプレートによる熱処理をおこ
なった。ここで、各ホットプレート１〜６の設定温度Ｔ
1 〜Ｔ6 は、このガラス転移点Ｔg を考慮して下記のと
おりとした。 １段目：Ｔ1 ＝７０〜８０℃（昇温過程） ２段目：Ｔ2 ＝１９０℃（＞Ｔg ） ３段目：Ｔ3 ＝１９０℃（＞Ｔg ） ４段目：Ｔ4 ＝７０〜８０℃（＜Ｔg ；急冷過程），Ｔ
6 ＝１００℃ ５段目：Ｔ5 ＝室温 ここで、１段目は電子ビーム露光が終了した後、一旦室
温に戻ったフォトマスク基板９を昇温させるための第１
段階である。ただし、電子ビーム露光時の発熱が大き
く、フォトマスク基板９をガラス転移点Ｔg （この場合
は１３３℃）よりも高い温度に維持したまま多段式ホッ
トプレートに搬入できる場合には、この１段目の加熱を
省略しても構わない。
【００２２】続く２段目および３段目は、ガラス転移点
Ｔg よりも高い温度にフォトマスク基板９を維持する段
階である。本実施例では、この２段目と３段目の加熱
が、現像処理に先立ち一番最後に行われる熱処理工程に
相当するわけである。
Ｔg よりも高い温度にフォトマスク基板９を維持する段
階である。本実施例では、この２段目と３段目の加熱
が、現像処理に先立ち一番最後に行われる熱処理工程に
相当するわけである。
【００２３】４段目は急冷過程である。上述のような温
度設定により、３段目から４段目にかけてフォトマスク
基板９は自然冷却速度よりも速い速度で冷却される。た
だしこのとき、ホットプレート４の上方に対向配置され
る補助ホットプレート６の設定温度Ｔ6 がホットプレー
ト４の設定温度Ｔ4 よりも高くなっているため、レジス
ト膜１２の膜厚方向に温度分布が生ずる。
度設定により、３段目から４段目にかけてフォトマスク
基板９は自然冷却速度よりも速い速度で冷却される。た
だしこのとき、ホットプレート４の上方に対向配置され
る補助ホットプレート６の設定温度Ｔ6 がホットプレー
ト４の設定温度Ｔ4 よりも高くなっているため、レジス
ト膜１２の膜厚方向に温度分布が生ずる。
【００２４】図２に３段目から４段目にかけてのレジス
ト膜１２の温度変化を示す。図中、縦軸はレジスト膜１
２の温度（℃）、横軸は時間（任意単位）をそれぞれ示
す。レジスト膜１２の温度は、時間ｔ3 までは温度Ｔ3
（＝１９０℃）に維持されている。時間ｔ3 から時間ｔ
4 の間の若干の温度低下は、フォトマスク基板９がホッ
トプレート３からホットプレート４へ搬送されている間
の自然冷却によるものである。時間ｔ4 以降は、急冷が
行われる。ここで、レジスト膜１２の深層部１２ａ（図
３参照。）は、ホットプレート４との間の直接的な熱伝
導にもとづく冷却効果により、図２中の実線で示される
ごとく速い冷却速度で冷却されるが、表層部１２ｂは補
助ホットプレート６からの空気層を介した加熱効果によ
り、図２中の破線で示されるごとく遅い冷却速度で冷却
される。
ト膜１２の温度変化を示す。図中、縦軸はレジスト膜１
２の温度（℃）、横軸は時間（任意単位）をそれぞれ示
す。レジスト膜１２の温度は、時間ｔ3 までは温度Ｔ3
（＝１９０℃）に維持されている。時間ｔ3 から時間ｔ
4 の間の若干の温度低下は、フォトマスク基板９がホッ
トプレート３からホットプレート４へ搬送されている間
の自然冷却によるものである。時間ｔ4 以降は、急冷が
行われる。ここで、レジスト膜１２の深層部１２ａ（図
３参照。）は、ホットプレート４との間の直接的な熱伝
導にもとづく冷却効果により、図２中の実線で示される
ごとく速い冷却速度で冷却されるが、表層部１２ｂは補
助ホットプレート６からの空気層を介した加熱効果によ
り、図２中の破線で示されるごとく遅い冷却速度で冷却
される。
【００２５】この後、フォトマスク基板９は５段目の冷
却過程により室温まで冷却される。
却過程により室温まで冷却される。
【００２６】上述のような熱履歴を経たレジスト膜１２
を現像液を用いて現像したところ、極めて良好な解像性
を達成することができた。図４に、上述のプロセスによ
り達成された本発明の解像特性曲線を、従来例と比較し
ながら示す。従来例とは、急冷時にレジスト膜１２の膜
厚方向に温度分布を付与しないプロセスを指し、具体的
には熱処理の４段目においてホットプレート４のみを使
用し、上方の補助ホットプレート６を使用しないプロセ
スである。図中、縦軸は規格化残膜厚、横軸は電子ビー
ム露光量（μＣ／ｃｍ２）をそれぞれ表す。規格化残膜
厚とは、現像後のレジスト膜１２の膜厚を最初のレジス
ト塗膜の膜厚で割って規格化した値である。また、本発
明の特性曲線は黒丸（●）のプロットで、従来例の特性
曲線は三角（△）のプロットでそれぞれ表してある。
を現像液を用いて現像したところ、極めて良好な解像性
を達成することができた。図４に、上述のプロセスによ
り達成された本発明の解像特性曲線を、従来例と比較し
ながら示す。従来例とは、急冷時にレジスト膜１２の膜
厚方向に温度分布を付与しないプロセスを指し、具体的
には熱処理の４段目においてホットプレート４のみを使
用し、上方の補助ホットプレート６を使用しないプロセ
スである。図中、縦軸は規格化残膜厚、横軸は電子ビー
ム露光量（μＣ／ｃｍ２）をそれぞれ表す。規格化残膜
厚とは、現像後のレジスト膜１２の膜厚を最初のレジス
ト塗膜の膜厚で割って規格化した値である。また、本発
明の特性曲線は黒丸（●）のプロットで、従来例の特性
曲線は三角（△）のプロットでそれぞれ表してある。
【００２７】各プロセスに対応する特性曲線の横軸との
交点における接線の傾き、すなわちγ値を比較すると、
本発明ではγ＝１．１５、従来例ではγ＝０．７７であ
り、コントラストに大幅な改善が見られた。これは、本
発明においてレジスト層１２の表層部１２ｂの感度が深
層部１２ｃの感度に比べて低下したことにより、現像の
初期に形成されるパターン・エッジが急峻となり、断面
プロファイルが改善されたことを表している。また、本
発明のプロセスでは従来に比べて現像時間が大幅に短縮
され、スループットが向上した。
交点における接線の傾き、すなわちγ値を比較すると、
本発明ではγ＝１．１５、従来例ではγ＝０．７７であ
り、コントラストに大幅な改善が見られた。これは、本
発明においてレジスト層１２の表層部１２ｂの感度が深
層部１２ｃの感度に比べて低下したことにより、現像の
初期に形成されるパターン・エッジが急峻となり、断面
プロファイルが改善されたことを表している。また、本
発明のプロセスでは従来に比べて現像時間が大幅に短縮
され、スループットが向上した。
【００２８】以上、本発明の具体的な実施例について説
明したが、本発明はこの実施例に何ら限定されるもので
はない。たとえば、上述の実施例ではフォトマスク基板
９を作成する場合について説明したが、半導体ウェハ上
に電子ビーム・レジスト材料を塗布することにより形成
されたレジスト層に対して、デバイスの回路パターンを
電子ビームで直接描画するプロセス等にも適用できる。
明したが、本発明はこの実施例に何ら限定されるもので
はない。たとえば、上述の実施例ではフォトマスク基板
９を作成する場合について説明したが、半導体ウェハ上
に電子ビーム・レジスト材料を塗布することにより形成
されたレジスト層に対して、デバイスの回路パターンを
電子ビームで直接描画するプロセス等にも適用できる。
【００２９】また、電子ビーム露光工程においてガラス
転移点Ｔg を上回る発熱が起こらないプロセスであれ
ば、上述のような急冷操作はレジスト塗膜から溶媒を除
去するためのプリベーク工程の後に付加した形で行って
も良い。さらに、本発明の考え方は、ガラス転移点Ｔg
の熱履歴により感度変化を示すガラス状ポリマーであれ
ば、電子ビームに限られず、イオン・ビーム、Ｘ線、遠
紫外線等に対して感度を示すレジスト材料にも同様に適
用することができる。
転移点Ｔg を上回る発熱が起こらないプロセスであれ
ば、上述のような急冷操作はレジスト塗膜から溶媒を除
去するためのプリベーク工程の後に付加した形で行って
も良い。さらに、本発明の考え方は、ガラス転移点Ｔg
の熱履歴により感度変化を示すガラス状ポリマーであれ
ば、電子ビームに限られず、イオン・ビーム、Ｘ線、遠
紫外線等に対して感度を示すレジスト材料にも同様に適
用することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、半導体装置の微細度と集積度を決定す
ると言っても過言ではないリソグラフィ工程において、
レジスト材料の解像特性を劣化させることなく感度を向
上させることができる。したがって、本発明は、微細な
デザイン・ルールにもとづいて設計され、高集積度、高
性能、高信頼性を要求される半導体装置の製造に極めて
有効である。さらに、レジスト感度の向上によりリソグ
ラフィ工程のスループットを大幅に改善することが可能
となる。一般にリソグラフィ工程には、極めて高額な設
備が投入されているので、かかるスループットの向上は
経済性の向上にも大きく貢献する。
明を適用すれば、半導体装置の微細度と集積度を決定す
ると言っても過言ではないリソグラフィ工程において、
レジスト材料の解像特性を劣化させることなく感度を向
上させることができる。したがって、本発明は、微細な
デザイン・ルールにもとづいて設計され、高集積度、高
性能、高信頼性を要求される半導体装置の製造に極めて
有効である。さらに、レジスト感度の向上によりリソグ
ラフィ工程のスループットを大幅に改善することが可能
となる。一般にリソグラフィ工程には、極めて高額な設
備が投入されているので、かかるスループットの向上は
経済性の向上にも大きく貢献する。
【図１】本発明を適用した一実施例において、レジスト
膜をガラス転移点Ｔg 温度より高い温度域から低い温度
域にかけて急冷する際に使用される多段式ホットプレー
トの構成を示す概略断面図である。
膜をガラス転移点Ｔg 温度より高い温度域から低い温度
域にかけて急冷する際に使用される多段式ホットプレー
トの構成を示す概略断面図である。
【図２】レジスト膜がガラス転移点Ｔg 温度より高い温
度域から低い温度域にかけて急冷される際の温度の経時
変化を示すグラフである。
度域から低い温度域にかけて急冷される際の温度の経時
変化を示すグラフである。
【図３】本発明を適用した一実施例において、熱処理の
対象としたフォトマスク基板の構成を示す概略断面図で
ある。
対象としたフォトマスク基板の構成を示す概略断面図で
ある。
【図４】本発明の適用した一実施例において得られた解
像特性を、従来例と比較して示す特性図である。
像特性を、従来例と比較して示す特性図である。
【図５】従来の問題点として、レジスト膜の感度の向上
に伴ってγ値が低下する様子を示す特性図である。
に伴ってγ値が低下する様子を示す特性図である。
１，２，３，４，５・・・ホットプレート ６ ・・・補助ホットプレート ９ ・・・フォトマスク基板 １０ ・・・ガラス板 １１ ・・・Ｃｒ層 １２ ・・・レジスト膜 １２ａ ・・・（レジスト膜１２の）深層部 １２ｂ ・・・（レジスト膜１２の）表層部
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に形成されたレジスト膜に対して
露光を行った後、現像処理を経て所定のパターンを形成
するレジスト・パターンの形成方法において、 前記現像処理に先立ち前記基板に対して一番最後に行わ
れる熱処理工程の後で、該基板を前記レジスト膜のガラ
ス転移点より高い温度域から低い温度域にわたって自然
冷却速度よりも速い速度で急速に冷却し、かつこのとき
の前記レジスト膜の膜厚方向に温度勾配を付与するもの
であって、 前記レジスト膜の膜厚方向の温度勾配は、前記レジスト
膜を表層部側から加熱することにより、該表層部側の温
度が基板側の温度よりも高くなるごとく付与される こと
を特徴とするレジスト・パターンの形成方法。 - 【請求項２】 前記露光が電子ビームにより行われ、前
記レジスト膜が電子ビーム・レジスト材料により構成さ
れることを特徴とする請求項１記載のレジスト・パター
ンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12451592A JP3232649B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | レジスト・パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12451592A JP3232649B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | レジスト・パターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326390A JPH05326390A (ja) | 1993-12-10 |
| JP3232649B2 true JP3232649B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=14887396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12451592A Expired - Fee Related JP3232649B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | レジスト・パターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3232649B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP12451592A patent/JP3232649B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05326390A (ja) | 1993-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20030087179A1 (en) | Positive photoresist transfer material and method for processing surface of substrate using the transfer material | |
| US7977017B2 (en) | Method to recover the exposure sensitivity of chemically amplified resins from post coat delay effect | |
| US5360698A (en) | Deep UV lift-off resist process | |
| US7851136B2 (en) | Stabilization of deep ultraviolet photoresist | |
| US4532005A (en) | Device lithography using multi-level resist systems | |
| JPS6381820A (ja) | レジストパタ−ン形成方法 | |
| US6040118A (en) | Critical dimension equalization across the field by second blanket exposure at low dose over bleachable resist | |
| JP3232649B2 (ja) | レジスト・パターンの形成方法 | |
| US5258267A (en) | Process for forming resist pattern | |
| JPS63234528A (ja) | レジスト処理方法 | |
| EP0030604A2 (en) | Photoresist image hardening process | |
| JP2693805B2 (ja) | レチクル及びこれを用いたパターン形成方法 | |
| KR100609044B1 (ko) | 반도체 소자 제조방법 | |
| KR0157922B1 (ko) | 레지스트패턴 형성방법 | |
| JP2831757B2 (ja) | レジストパターンの形成方法 | |
| JPS6156867B2 (ja) | ||
| KR920002025B1 (ko) | 원자외선을 이용한 감광성 내식막 경화방법 | |
| JPH0344980A (ja) | Ｍｉｍ素子基板の製造方法 | |
| JPS61241745A (ja) | ネガ型フオトレジスト組成物及びレジストパタ−ン形成方法 | |
| JPH02262155A (ja) | レジストパターンの形成方法 | |
| JPH0580489A (ja) | マスク製造方法 | |
| JP2005136430A (ja) | パターン形成方法 | |
| JPH0572579B2 (ja) | ||
| JPS60140824A (ja) | レジストパタ−ン形成方法 | |
| JP2001035779A (ja) | 微細パターンの形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010821 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |