JP3324428B2 - フォトレジストの表面処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外光を使っ
たフォトレジストの表面処理装置に関する。特に、誘電
体バリア放電を利用したエキシマランプにより波長１７
２ｎｍの真空紫外光を使うもの、および、低圧水銀ラン
プの発光により波長１８５ｎｍの真空紫外光を使うもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程では、まず、シリコン
基板の表面にポジ型フォトレジストをスピンコーティン
グなどによって塗布し、このフォトレジスト膜に紫外光
を照射して所定のパターンを露光し、次に現像処理を行
うことによって露光部分のみのフォトレジストを除去す
るような方法が広く行われている。このうち、現像処理
は浸食法、スプレイ法、蒸気法などがあるが、いずれの
方法にしても露光処理後のフォトレジストと現像液を接
触させる。

【０００３】ここで、フォトレジストと現像液の反応に
おいて濡れ性が悪いと、フォトレジストと現像液の間に
泡が発生し、フォトレジストの一部が現像されず、その
結果、除去されるべきフォトレジストは、部分的に除去
されないでシリコン基板上に残ってしまうという問題が
発生する。近年のごとく超微細加工が行われる中にあっ
ては、このようなフォトレジストの不所望な現像処理は
致命的なことになってしまう。

【０００４】また、現像工程以外においても、例えば、
微細加工を目的としたフォトレジストの表面に光反射膜
をコーティングする場合にあっては、光反射膜とフォト
レジストとの濡れ性が悪いと当該光反射膜がフォトレジ
ストから剥がれるという問題が起こる。

【０００５】さらに、フォトレジストとして化学増幅型
のものを使用する場合は、人体から発生する微量なアン
モニアによって、紫外光が照射されてフォトレジスト内
に発生する水素イオンと反応し、当該水素イオンが中和
されて減少することによってフォトレジストの表面のみ
が水素イオンによる所望の機能が発揮できなくなる、い
わゆるＴ−ｔｏｐ現象を生じさせてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る課題は、シリコン基板等に塗布されたフォトレジスト
の表面のみを良好に改質できる処理装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるフォト
レジスト処理装置は、誘電体バリア放電を利用したエキ
シマランプであって、主に１７２ｎｍの真空紫外光を放
射するとともに、管壁負荷が０．３Ｗ／ｃｍ² 以下にあ
り、当該真空紫外光によってフォトレジストの表面のみ
を改質処理するとともに、波長１７０ｎｍ〜波長２００
ｎｍの範囲外の放射光によって実質的にフォトレジスト
との反応をさせることのないことを特徴とする。

【０００８】さらに、請求項２にかかる発明にあって
は、前記エキシマランプの波長１７２ｎｍの真空紫外光
の出力をＩ172 、波長１６０ｎｍの紫外光の出力をＩ16
0 とし、当該エキシマランプの放射光に対する光学フィ
ルターの波長１７２ｎｍに対する光透過率をＴ172 、波
長１６０ｎｍに対する光透過率をＴ160 としたとき、
（Ｉ172 ×Ｔ172 ）／（Ｉ160 ×Ｔ160 ）が３０以上で
あることを特徴とする。

【０００９】さらに、請求項３にかかる発明にあって
は、前記エキシマランプに対して放電を開始させるため
に印加する電圧は、放電を維持するために必要とする電
圧の２倍以下であることを特徴とする。

【００１０】さらに、請求項４にかかる発明にあって
は、低圧水銀ランプから放射される波長１８５ｎｍの真
空紫外光と波長２５４ｎｍの紫外光を、波長１８５ｎｍ
に対する透過率が波長２５４ｎｍに対する透過率より大
きい光学フィルタを介してフォトレジストに照射すると
もに、このフォトレジストの表面における波長１８５ｎ
ｍの真空紫外光の強度は、波長２５４ｎｍの紫外光の強
度の１０倍以上であり、当該波長１８５ｎｍの真空紫外
光によってフォトレジストの表面のみを改質処理すると
ともに、波長２５４ｎｍの紫外光によって実質的にフォ
トレジストとの反応をさせることのないことを特徴とす
る。

【００１１】さらに、請求項５にかかる発明にあって
は、前記低圧水銀ランプの波長１８５ｎｍの真空紫外光
の出力をＩ185 、波長２５４ｎｍの紫外光の出力をＩ25
4 とし、当該低圧水銀ランプの放射光に対する光学フィ
ルターの波長１８５ｎｍに対する光透過率をＴ185 、波
長２５４ｎｍに対する光透過率をＴ254 としたとき、
（Ｉ185 ×Ｔ185 ）／（Ｉ254 ×Ｔ254 ）が１５以上で
あることを特徴とする。

【００１２】さらに、請求項６にかかる発明にあって
は、前記低圧水銀ランプに加熱手段を備えたことを特徴
とする。

【００１３】さらに、請求項７にかかる発明にあって
は、前記低圧水銀ランプの管壁負荷が２０ｍＷ／cm² 以
下であることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明者らは、前述の問題を解決すべく、鋭意
検討を重ねた結果、フォトレジストの紫外光に対する透
過率が波長１７０〜波長２００ｎｍの範囲において著し
く小さいということを見いだし、さらに、この波長範囲
の真空紫外光をフォトレジストに照射すると当該フォト
レジストの表面が良好に改質処理できることを見いだし
た。つまり、この波長範囲の放射光をフォトレジストに
照射すれば、フォトレジストに対する透過率の低さから
フォトレジストに照射された表面のみが反応を起こすと
いうものである。さらに、この技術を利用すれば、現像
工程においてはフォトレジストの表面を改質処理するこ
とができ現像液との濡れ性を著しく改善でき、従来生じ
ていた問題、すなわち除去させるべきフォトレジスト部
分が濡れ性の悪さにより、部分的に不所望に残ってしま
うという問題を良好に解決できることになる。また、フ
ォトレジストの表面に光反射膜をコーティングする場合
でも波長１７０〜波長２００ｎｍの範囲の真空紫外光を
照射することで完全なるコーティングを達成でき、従来
生じていた問題、すなわちフォトレジストと光反射膜の
剥離を良好に防止できる。さらには、フォトレジストに
化学増幅型のものと使った場合でも真空紫外光を照射す
ることで水素イオンを発生させることができる。このた
め、室内のアンモニアと中和した水素イオンを再発生さ
せることができ、化学増幅型フォトレジストを良好に機
能させることができる。

【００１５】ここで、波長１７０〜波長２００ｎｍの真
空紫外光を放射する手段として、まず第１に、誘電体バ
リア放電を利用したエキシマランプを使うことにより波
長１７２ｎｍの発光を利用できる。また、他の手段とし
て低圧水銀ランプを使用することにより波長１８５ｎｍ
の発光を利用できる。

【００１６】いずれの手段でも、波長１７０〜波長２０
０ｎｍの真空紫外光を十分な強度を持ってフォトレジス
トの表面に照射することができる。その一方でこの波長
範囲外の光、特にフォトレジストに対して化学的反応を
生じさせる光をフォトレジストに照射させることがなく
なるので、実質的に不所望なフォトレジストの反応を防
止できることもできる。

【００１７】誘電体バリア放電を使ったエキシマランプ
の場合は、前述のごとく、波長１７２ｎｍに単一線スペ
クトルを有するという当該ランプの特徴を十分に利用す
ることができ、さらにエキシマランプの管壁負荷を所定
値以下にすることによって、フォトレジストを透過して
しまう不所望な波長の光を実質的に影響のないレベルに
まで減少させることもできる。また、エキシマランプか
らの放射だけでなく、不所望な波長範囲の光を極力透過
させない光学フィルターを使うことで、さらに目的を達
成することもできる。

【００１８】低圧水銀ランプを使った場合は、この発明
にとって好適な波長１８５ｎｍの光以外に、この発明に
とって不所望な波長２５４ｎｍの光も大量に放射され
る。このため、当該ランプとフォトレジストとの間に光
学フィルターを配置して波長１８５ｎｍの真空紫外光の
みがフォトレジストに好適に照射されるべく構成をとる
ことが必要である。ここで、フォトレジストとはシリコ
ン基板等の上に塗られた感光性の膜を意味し紫外線のみ
ならずＸ線や電子線で感光するものも含む。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１に本発明にかかるフォトレジ
スト処理装置の一例を示す。ランプハウス基体部１１と
光取出窓１２によって略偏平形状のランプハウス１０が
形成される。ランプハウス１３の中には複数のエキシマ
ランプ１（１ａ、１ｂ、１ｃ・・）が平行に設置され
る。各々のエキシマランプ１（１ａ、１ｂ、１ｃ・・）
には、各々反射ミラー２（２ａ、２ｂ、２ｃ・・）が光
取出窓１１と反対側に設置され、ランプ１からの放射光
を効率的に光取出窓１２から取出される構造を有してい
る。反射ミラー２は、特に限定されるものではないが、
図に示すように鏡面性を有する金属板を折り曲げたもの
とするほか、複数の凹部を有するアルミニウム製の冷却
ブロックを配置して、この凹部にランプ１（１ａ、１
ｂ、１ｃ・・）を各々対応させ、その鏡面を反射面とす
ることもできる。ランプハウス１３の側面には、内部を
窒素ガスに置換するためのガス導入口１４および排出口
１５が設けられる。光取出窓１２は合成石英ガラスより
なり光学フィルタの役目も果している。ランプハウス１
３内には、例えば、毎分１０リットルの窒素が流れてい
る。Ｗはランプ１からの照射を受けて処理されるシリコ
ン基板である。

【００２０】図２にエキシマランプの概略を示す。エキ
シマランプ１は、内側管２１と外側管２２を同軸に配置
して両端を閉じて形成される二重管型の略竹輪形状をな
している。内側管２１と外側管２２の間は放電空間２４
が形成される。内側管２１の内側には、例えばアルミニ
ウムからなる内側電極２５が設けられ、外側管２２の外
側には、例えば金属網からなる外側電極２６が設けられ
る。放電空間２４には、放電用ガスとしてキセノンガス
が、例えば、３００Ｔｏｒｒ封入される。放電空間２４
の一端にはゲッター室２７が設けられ、このゲッター室
２７の中にゲッターが配置される。ランプ１の具体例を
上げれば、内側管２１の外径は、例えば１６ｍｍであ
り、外側管２２の内径は、例えば２３ｍｍ、ランプの長
手方向は 250mmで内側管２１内面積と外側管２２の内面
積の和は３０６cm² である。各ランプ１（１ａ、１ｂ、
１ｃ・・）には交流電源が接続され約１０ＫＶの高電圧
が印加される。

【００２１】このエキシマランプは、発光管の一部を誘
電体とした誘電体バリア放電によって放電空間内にエキ
シマ分子を形成し、このエキシマ分子の発光により従来
の低圧水銀ランプや高圧水銀ランプにはない特徴、例え
ば、１７２ｎｍ、という短い波長の紫外線を放射して、
しかも線スペクトルに近い単一波長の光を高効率で発生
する、を有している。誘電体バリア放電を利用したラン
プ、通称「誘電体バリア放電ランプ」は公知のものであ
り、例えば、特開平２ー７３５３号に記載される。ま
た、「放電ハンドブック」（電気学会発行改定新版：平
成１年６月再販７刷発行第２６３ページ参照）にも誘電
体バリア放電によってエキシマ分子を作り、このエキシ
マ分子から放射される光を取り出す放射器が記載されて
いる。

【００２２】次に、フォトレジスト処理装置の動作を説
明する。光取出窓１２の直下には図示略の処理台が形成
され、露光工程を終えて所望のパターンが形成されたフ
ォトレジストが塗布されたシリコン基板が搬送アーム等
によって当該処理台の上に設置される。ランプハウス１
０は、このシリコン基板が処理台に設置されたことを確
認してランプ１（１ａ、１ｂ、１ｃ・・）の点灯を行
い、前述のごとく、波長１７２ｎｍを中心とした光をフ
ォトレジストに照射する。あるいは、ランプハウス１０
内で常時ランプ１（１ａ、１ｂ、１ｃ・・）を点灯状態
とするとともに、光取出窓１２に対応して別途シャッタ
ーを設け、シリコン基板の処理台への設置を確認して当
該シャッターを開く構成にしてもよい。フォトレジスト
に波長１７２ｎｍの光が所定時間、例えば、１秒照射さ
れると、ランプハウス１０でランプ１（１ａ、１ｂ、１
ｃ・・）を消灯させ、またはシャッターを閉めてフォト
レジストへの照射を停止させる。なお、ランプ１（１
ａ、１ｂ、１ｃ・・）は、シリコン基板が小さい場合
は、必ずしも全部のランプを点灯させる必要はなく、必
要に応じてシリコン基板に対応した幾つかのランプだけ
を点灯させることもできる。

【００２３】本発明は、前述にも記載のごとく、現在実
用化しうるフォトレジストが波長１７２ｎｍの真空紫外
光に対して非常に小さい透過率を有すること、および波
長１７２ｎｍの真空紫外光を照射されたフォトレジスト
はその表面において著しい改善がなされるという新しい
発明に基づいてなされたものである。そして、半導体製
造プロセスにおいて、露光工程と現像工程との間に、フ
ォトレジストに対して１７２ｎｍの真空紫外光を照射す
るという新しい工程を行うべく、そのための装置を提供
する。

【００２４】図３は厚さ２００ｎｍのフォトレジストの
分光透過率を示すものである。曲線Ａはノボラック型ポ
ジレジスト型式ＰＦＩ−３８（住友化学工業株式会社）
で通常３６５ｎｍの紫外線照射用に用いるものである。
曲線Ｂは化学増幅型ポジレジスト型式ＬＹ−１３００
（住友化学工業株式会社）で通常１９３ｎｍの真空紫外
線照射用に用いるレジストである。この図は波長１５０
ｎｍから３３０ｎｍの範囲において、前記各々のレジス
トの透過率を測定したもので、横軸はフォトレジストに
照射された波長、縦軸はフォトレジストに対する透過率
を示す。この結果、驚くほどに両レジストとも波長１７
０ｎｍ〜２００ｎｍの光に対しては透過率が零、もしく
は、極めて低いことが示されている。

【００２５】従って、図１に示す処理装置によれば、透
過率の低い１７２ｎｍの光を照射することによって、フ
ォトレジストの表面のみを良好に改質することができ、
フォトレジストの内部、あるいはフォトレジストを通過
してシリコン基板上の酸化膜に悪影響を及ぼすというこ
とはない。また、化学増幅型のフォトレジストにあって
は、波長１７２ｎｍの光を当該化学増幅型フォトレジス
トに照射することで、その表面部分においてのみ水素イ
オンを発生させることができる。この結果、アンモニア
と中和した表面部分の水素イオンに代えて波長１７２ｎ
ｍの光によって水素イオンを再発生させることで結果と
してフォトレジスト全体に均一な水素イオンを存在させ
ることが可能になる。

【００２６】さらに、本発明はエキシマランプの管壁負
荷を 0.3Ｗ／cm² 以下にすることで波長１７０ｎｍ〜２
００ｎｍ以外の光、特に、波長２００ｎｍ以上の光を実
質的にフォトレジストに作用する放射量以下にまで減少
できる。この結果、波長１７２ｎｍの光によってフォト
レジストの表面を改質している間に、他の波長の光、特
に波長２００ｎｍ以上の光によってフォトレジストを不
所望に作用させるという弊害を良好に防止することがで
きる。なお、ここでいう管壁負荷とは、放電空間に面し
ている放電容器の内管壁の面積でランプへの入力電力を
除した値である。

【００２７】図４は、図１に記載のランプ１（１ａ、１
ｂ、１ｃ・・）を周波数２０ＫＨｚ、管壁負荷 0.1Ｗ／
cm² で点灯したときの放射波長の分布を示す。横軸は放
射波長を示し、縦軸は波長１７０ｎｍの光の強度に対す
る相対値を示す。図より、波長１７２ｎｍの真空紫外光
の出力Ｉ172 と波長１６０ｎｍの真空紫外光の出力Ｉ16
0 の比は約９：１であることが示される。

【００２８】また、ランプハウス１３の光取出窓１２
は、前述のごとく光学フィルタであり、その分光透過率
を図５に示す。図５は横軸は波長を示し、縦軸は各々の
光のフォトレジストに対する透過率を示す。図より波長
１７２ｎｍの透過率は約４０％であり波長１６０ｎｍの
透過率は約１．９％が示される。このような光学フィル
ターを使った処理装置にあっては、例えば、光取出窓１
２の表面から３mm離れた位置に、主に３６５ｎｍの紫外
線で感光するノボラック系のフォトレジストを塗布した
シリコン基板を配置している。光取出窓１２とフォトレ
ジストの間は空気である。

【００２９】本実施例においてはランプ１を複数本並べ
ることで、ランプハウス１３を実質的に平面光源として
機能させているが、複数のランプを使用する場合に限定
されるものではなく１本のランプでフォトレジストを照
射するものであってかまわない。また、複数本のランプ
を使用する場合にあっては実施例で示したように平行に
並べるものに限定されるものではない。

【００３０】本発明にあっては、波長１７２ｎｍの真空
紫外光の出力をＩ172 、波長１６０ｎｍの紫外光の出力
をＩ160 であるエキシマランプを光取出窓を有するラン
プハウスに収納し、ランプハウス内を窒素又は希ガスで
置換し、光取出窓は波長１７２ｎｍにおける透過率Ｔ17
2 、波長１６０ｎｍにおける透過率Ｔ160 である光学フ
ィルターを兼ねており、（Ｉ172 ×Ｔ172 ）／（Ｉ160
×Ｔ160 ）が３０以上であるため、フォトレジストに到
達するエネルギーの大きな光子の割合が減少し、フォト
レジストを変質させることなく表面処理ができる。これ
は前述のフォトレジストを波長１７０ｎｍ〜２００ｎｍ
の範囲外の波長光によって不所望のフォトレジスト反応
を抑えるもので、前述の規定が３０以上であればほぼ完
全に抑えることを意味する。逆に言えば、３０以下の場
合にあってはフォトレジストの種類、その他の条件にも
よるが、不所望のフォトレジスト反応を発生させる可能
性があることを意味する。

【００３１】さらに、ランプハウス内を窒素ガスで置換
することにより、酸素による１７２ｎｍの真空紫外光の
吸収がなくなり、実質的に平面状の真空紫外光が実現さ
れ、効率よく１７２ｎｍを取り出すことができ、かつ、
ランプハウス内でオゾンが発生することを良好に防止で
きランプハウスも腐食することもない。また、光取出窓
を光学フィルタに兼用することでコンパクトな構成とす
ることもできる。

【００３２】本発明にあっては、エキシマランプに対し
て放電を開始させるために印加する電圧を、放電を維持
するために必要とする電圧の２倍以下とすることでエキ
シマランプの発光を瞬時に行うことができる。すなわ
ち、ランプに放電開始のための電圧を印加してから、放
電が遅れることなく瞬時に開始するため、フォトレジス
トに対する露光量の放電時間による管理が可能となり、
従って、フォトレジストへの真空紫外光の照射量を精密
に制御することができる。また、複数のエキシマランプ
を一つの電源で点灯する場合には、複数本のランプが同
時に点灯開始するので空間的にも均一な照射を可能とす
る。

【００３３】ここでいう放電開始電圧および放電維持電
圧は、電気学会オゾナイザ専門委員会編、コロナ社発行
「オゾナイザハンドブック」１９６０年発行第１１２頁
に記載されている。印加電圧とランプに流れる電流の積
分値、すなわち、電荷量（記号Ｑ）のリサジュ図の測定
から求めたものである。図６に、横軸に印加電圧をと
り、縦軸に電荷量をとったリサジュ図の一例を示す。直
線ＡＢ間と直線ＣＤが平行、直線ＢＣと直線ＡＤが平行
である二等辺三角形が得られ、直線ＡＢと直線ＣＤ間の
電圧差の二分の一が放電維持電圧である。放電開始電圧
は、直線ＢＣあるいは直線ＡＤを横軸に投影した場合の
ＢとＣあるいはＡとＤ間の電圧差の二分の一である。具
体的には、放電開始電圧は、例えば１４２０Ｖであり、
放電維持電圧は、例えば１２００Ｖである。

【００３４】本発明においては、エキシマランプの管壁
負荷を 0.3Ｗ／cm² とすることで、ランプの点灯時と消
灯時の温度差が小さくなり、従って、ランプの点灯開始
直後から１７２ｎｍの光の出力が一定になり、フォトレ
ジストへの波長１７２ｎｍの真空紫外光の照射量を精密
に制御することができる。

【００３５】次に、請求項４の発明を説明する。本発明
では、図１に示す処理装置においてエキシマランプ１
（１ａ，１ｂ，１ｃ・・・）に代えて低圧水銀ランプを
使用するもので、波長１８５ｎｍの真空紫外光と波長２
５４ｎｍの紫外光を放射するものが使われる。これは、
図３に示したように波長１７０ｎｍ〜２００ｎｍの光は
フォトレジストに対して透過率が零、もしくは著しく低
いので、波長１８５ｎｍの光をフォトレジストに照射す
ることでその表面のみを良好に改質処理するものであ
る。ランプは、一例をあげれば、直径15ｍｍ、長さ200
ｍｍの冷陰極型低圧水銀ランプを複数本、エキシマラン
プを配置したと同様に配置する。

【００３６】装置の構成としては、上記低圧水銀ランプ
と、波長１８５ｎｍにおける透過率が波長２５４ｎｍに
おける透過率よりも大きい光学フィルタを備えた処理装
置であって、フォトレジスト面における波長１８５ｎｍ
の真空紫外光と波長２５４ｎｍの紫外光の強度比を１０
倍以上にする必要がある。このような構成によって、波
長１８５ｎｍの真空紫外光はフォトレジストを透過しな
いのでその厚み方向全域に照射処理することはなく、表
面だけを良好に改質することができる。また、波長２５
４ｎｍの紫外光は、波長１８５ｎｍの紫外光の１／１０
以下にしたので、波長２５４ｎｍの紫外光によって不所
望な照射処理を起こすこともない。具体的には、図１に
示す処理装置において、光取出窓を光学フィルターとし
て兼用することができ、例えば直径160 ｍｍの円形の構
造に多層誘電体膜をコーティングして、波長１８５ｎｍ
の光の透過率を１２％、波長２５４ｎｍの光の透過率を
０．０１％とすることができる。

【００３７】本発明においては、低圧水銀ランプからの
波長１８５ｎｍの光出力（Ｉ185 ）と波長２５４ｎｍの
光出力（Ｉ254 ）、及び光学フィルターの波長１８５ｎ
ｍの光透過率（Ｔ185 ）と波長２５４ｎｍの光透過率
（Ｔ254 ）は、（Ｉ185 ×Ｔ185 ）／（Ｉ254 ×Ｔ254
）が１５以上にあることが望ましい。このような構成
によれば、光取出窓とフォトレジストの間に数ｍｍ程度
の空気の層が存在して、波長１８５ｎｍの真空紫外光を
吸収したとしても、フォトレジストに到達する波長１８
５ｎｍの真空紫外光と波長２５４ｎｍの紫外光の強度比
を１０倍以上にすることができる。このため、光取出窓
とフォトレジストの間を窒素などで置換する必要が無く
なる。また、ランプハウス内を窒素ガスで置換している
ので、ランプハウス内において酸素による波長１８５ｎ
ｍの真空紫外光の吸収がなくなり、実質的に平面状の真
空紫外光源が実現でき、効率良く波長１８５ｎｍの光を
取り出すことができ、ランプハウス内でオゾンが発生す
ることもなくランプハウスも腐食されない。

【００３８】さらに、低圧水銀ランプに加熱手段を設け
ることができる。これにより、ランプ消灯時にランプを
予熱して水銀の蒸気圧を高くすることができ、ランプの
点灯開始直後から１８５ｎｍの真空紫外光の出力が一定
として、フォトレジストへの１８５ｎｍの真空紫外光の
照射量を精密に制御することができる。これは、波長１
８５ｎｍの真空紫外光の照射はフォトレジストを透過し
ないものの、１８５ｎｍの照射量を精密に制御すること
は不可欠だからである。加熱手段は、具体的には、低圧
水銀ランプの背面（光取出窓と反対側）に平面状ヒータ
を配置することができ、例えば、ランプの温度が４０℃
になるように予熱する。

【００３９】低圧水銀ランプをして冷陰極型低圧水銀ラ
ンプ、無電極型低圧水銀ランプを使用した場合には、電
極を予熱することなく瞬時にランプを点灯することがで
き、すなわち機械的な光学シャッターを使用することな
くランプの点灯時間を制御できる。

【００４０】低圧水銀ランプの管壁負荷を２０ｍＷ／cm
² 以下にすることでランプ消灯時と点灯時のランプの温
度差を小さくすることができ、ランプ点灯開始直後から
１８５ｎｍの真空紫外光の出力を一定にすることがで
き、フォトレジストへの１８５ｎｍの光の照射量を精密
に制御できる。

【００４１】さらに、低圧水銀ランプにあっては、発光
管内部に電極を有する、いわゆる内部電極型のものに限
られず、発光管の内部には電極を有しない、いわゆる外
部電極型のランプであっても本発明の作用効果を奏する
ことができる。具体的には、図７に示すように石英ガラ
ス管７０の中に水銀とアルゴンが封入され、発光管７０
の周囲に半円型光透過性の金属網電極７１と、もう一方
の同じく半円型金属電極７２との間でランプの直径方向
に放電を発生させる構造であってもかまわない。図７に
あっては、概念的にランプを１つだけ記載して説明した
が、図１に示す処理装置において当該ランプを使用でき
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォトレジストの表面処理装置を示
す。

【図２】誘電体バリア放電を使ったエキシマランプを示
す。

【図３】フォトレジストの分光透過率を示す。

【図４】誘電体バリア放電を使ったエキシマランプによ
る放射波長の分布を示す。

【図５】フォトレジストの分光透過率を示す。

【図６】放電開始電圧と放電維持電圧を示すリサージュ
図を示す。

【図７】無電極型の低圧水銀ランプを示す。

【符号の説明】

１（１ａ、１ｂ、１ｃ・・）：ランプ ２（２ａ、２ｂ、２ｃ・・）：反射ミラー １１ ：ランプハウス基体部 １２ ：光取出窓 １３ ：ランプハウス １４ ：ガス導入口 １５ ：ガス排出口 ２１ ：内側管 ２２ ：外側管 ２４ ：放電空間 ２５ ：内側電極 ２６ ：外側電極 ２７ ：ゲッター室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 新井 重雄 (56)参考文献 特開 平８−115891（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−122537（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−7353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−161824（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224168（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132215（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−199483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−204615（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−288109（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−124540（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−231735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−295417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−14724（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管壁負荷が０．３Ｗ／ｃｍ² 以下である誘
   電体バリア放電を利用したエキシマランプから主に１７
   ２ｎｍの真空紫外光を放射して、 この真空紫外光によってフォトレジストの表面のみを改
   質処理するとともに、波長１７０ｎｍ〜波長２００ｎｍ
   の範囲外の放射光によって実質的にフォトレジストとの
   反応をさせることのないフォトレジストの表面処理装
   置。
2. 【請求項２】前記エキシマランプの波長１７２ｎｍの真
   空紫外光の出力をＩ172 、波長１６０ｎｍの紫外光の出
   力をＩ160 とし、 当該エキシマランプの放射光に対する光学フィルターの
   波長１７２ｎｍに対する光透過率をＴ172 、波長１６０
   ｎｍに対する光透過率をＴ160 としたとき、 （Ｉ172 ×Ｔ172 ）／（Ｉ160 ×Ｔ160 ）が３０以上で
   あることを特徴とする請求項１に記載するフォトレジス
   トの表面処理装置。
3. 【請求項３】前記エキシマランプに対して放電を開始さ
   せるために印加する電圧は、放電を維持するために必要
   とする電圧の２倍以下であることを特徴とする請求項１
   に記載のフォトレジストの表面処理装置。
4. 【請求項４】低圧水銀ランプから放射される波長１８５
   ｎｍの真空紫外光と波長２５４ｎｍの紫外光を、波長１
   ８５ｎｍに対する透過率が波長２５４ｎｍに対する透過
   率より大きい光学フィルタを介してフォトレジストに照
   射するともに、 このフォトレジストの表面における波長１８５ｎｍの真
   空紫外光の強度は、波長２５４ｎｍの紫外光の強度の１
   ０倍以上であり、 当該波長１８５ｎｍの真空紫外光によってフォトレジス
   トの表面のみを改質処理するとともに、波長２５４ｎｍ
   の紫外光によって実質的にフォトレジストとの反応をさ
   せることのないフォトレジストの表面処理装置。
5. 【請求項５】前記低圧水銀ランプの波長１８５ｎｍの真
   空紫外光の出力をＩ185 、波長２５４ｎｍの紫外光の出
   力をＩ254 とし、 当該低圧水銀ランプの放射光に対する光学フィルターの
   波長１８５ｎｍに対する光透過率をＴ185 、波長２５４
   ｎｍに対する光透過率をＴ254 としたとき、 （Ｉ185 ×Ｔ185 ）／（Ｉ254 ×Ｔ254 ）が１５以上で
   あることを特徴とする請求項４に記載するフォトレジス
   トの表面処理装置。
6. 【請求項６】前記低圧水銀ランプに加熱手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項５に記載するフォトレジストの表
   面処理装置。
7. 【請求項７】前記低圧水銀ランプの管壁負荷が２０ｍＷ
   ／cm² 以下であることを特徴とする請求項５に記載する
   フォトレジストの表面処理装置。