JP3391683B2 - Resist coating equipment - Google Patents
Resist coating equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超ＬＳＩ等の超微
細加工用のレジストを用いて微細パタンを形成する際に
用いるレジスト塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超ＬＳＩ加工技術ではパタンの微細化が
進められ、開発段階では０．２μｍ以下の領域に入りつ
つある。本技術は、被加工基板上に塗布された感光性高
分子（通称、レジストという）に紫外線、電子線、Ｘ線
等を照射し、現像工程によりレジスト膜にレジストパタ
ンを形成する微細パタン形成技術とそのレジストパタン
をマスクとしてエッチング工程により基板にパタンを転
写する基板加工技術とからなっている。
【０００３】微細パタン形成技術でのレジスト塗布工程
では、図３に示すような塗布工程を自動化したレジスト
塗布装置が使用されている。以下に簡単に工程を説明す
る。基板保持用カセット５ａにセットされた基板２は搬
送用ロボット６ａで回転式レジスト塗布機構３に搬送さ
れた後、所定量のレジスト溶液が滴下され回転されるこ
とにより所望の厚さのレジスト膜１が形成される。次
に、レジスト膜１の形成された基板２は搬送用ロボット
６ｂで熱処理用ホットプレート４に搬送され、予め設定
された温度、時間で加熱処理される。その後、加熱処理
された基板２は基板搬送用ロボット６ｃで、基板保持用
カセット５ｂに搬送され処理が終了する。なお、７は上
記機構、部材が設置されているレジスト塗布装置筐体で
ある。
【０００４】微細パタン形成技術ではパタンの高精度化
の点からレジスト膜１は薄いほど好ましく、したがっ
て、レジスト塗布工程ではレジスト膜１をできるだけ薄
膜化することが一般的となっている。しかしながら、パ
タン形成後の基板加工工程では近年ドライエッチング技
術が採用されており、レジストパタンをドライエッチン
グのマスクとするためには、エッチング耐性の点からあ
る程度（通常０．５μｍ程度）の膜厚が必要であり、ま
たレジスト塗布時のピンホール等の欠陥を無くす上でも
一定の膜厚を確保する必要がある。この場合、パタンの
微細化に伴いレジストパタンの［高さ］／［幅］の比
（アスペクト比と呼ばれる）の値が高くなり、特にこの
アスペクト比が４〜５を越えると現像過程でパタンが倒
壊する現象が生じる。これは現像時の最終リンス液が乾
燥する際にリンス液の表面張力がレジストパタンに働
き、微細なレジストパタンが強度的に耐えられなくなっ
てしまうためである。この問題を解決するために、従
来、最終リンスに低表面張力溶剤であるパーフルオロカ
ーボン系溶剤を使用する方法や最終リンス液を凍結乾燥
する方法等が用いられてきた。しかしながら、上記のパ
ーフルオロカーボン系溶剤を使用する方法では溶剤が高
価であるばかりでなく、不燃、非分解性で大気中に拡散
した場合地球環境上問題があった。また後者の最終リン
ス液を凍結乾燥する方法では、液体窒素の使用、真空乾
燥過程等で大幅なコストと処理時間の増大となりＬＳＩ
製造上実用的ではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、これ
までの微細パタン形成ではパタン倒壊を防ぐために現像
工程で低表面張力溶剤を使用したり、あるいは凍結乾燥
を行ったりしている。しかし、これらの方法は、現像中
に微細なレジストパタンに働く外力を抑制するものであ
って、レジスト材料自体の強度を本質的に増強してパタ
ン倒壊を抑制するものではなかった。また、パーフルオ
ロカーボン系溶剤を使用する方法では価格面、地球環境
上問題があった。一方、凍結乾燥する方法では、コス
ト、処理時間の点から非実用的であった。
【０００６】本発明は上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、レジス
トパタンの強度、耐性を向上させパタン倒壊を防止する
ことができ、微細パタンを高精度に形成し得るようにし
たレジスト塗布装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上にレジスト膜を形成するレジスト塗
布装置において、レジスト膜を圧縮する機構を備えてな
り、このレジスト膜を圧縮する機構が、円筒形ローラー
を用いてレジスト膜を圧縮する機構であることを特徴と
する。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】本発明において、レジスト膜を圧縮する機
構はレジスト膜の密度を増大させ、レジストパタンの強
度、耐性を向上させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１はレジスト塗布装
置の参考例を示す概略図である。なお、従来技術の欄で
示した構成部材等と同一のものについては同一符号をも
って示す。基板保持用カセット５ａにセットされたシリ
コン基板２を搬送用ロボット６ａで回転式レジスト塗布
機構３に搬送した後、ポジ形電子ビームレジストＺＥＰ
５２０（日本ゼオン社製）を前記シリコン基板２上に所
定量滴下し、回転塗布して厚さ０．５μｍのレジスト膜
１を形成する。このレジスト膜付きシリコン基板２を搬
送用ロボット６ｂで熱処理用ホットプレート４に搬送し
１６５°Ｃで加熱しながら平板形レジスト膜圧縮機構８
を用いてレジスト膜１上部より均一に圧縮し約０．４３
μｍのレジスト膜１’とする。この後、この圧縮後のレ
ジスト膜１’の付いた基板２を加速電圧２５ｋＶの電子
ビーム描画装置を用いてパタン描画しＺＥＰ５２０用現
像液で現像することによりアスペクト比５以上の０．０
８μｍパタンが倒壊することなく形成できた。
【００１４】ここで、ポジ形電子ビームレジストを用い
たが、これに限らず、ネガ形レジストを用いても同様の
効果があり、またフォトレジストやＸ線レジストでもレ
ジストの種類に関係なく適用が可能である。
【００１５】また、平板形レジスト膜圧縮機構８には、
レジストの付着を防止するためにフッ素系樹脂でコーテ
ィング処理を行った平板を使用したが、繰り返し処理を
行う場合、平板８ａに付着したダスト等によりレジスト
膜に欠陥が発生する恐れがあるため、それを予防するた
めに洗浄機構を設けて定期的に平板８ａを洗浄するよう
な構造としてもよい。
【００１６】また、上記レジスト塗布装置は、圧縮時の
レジスト膜の膜厚および膜厚の均一性を高精度に制御す
る点から図示しない膜厚制御用のセンサー、ゲージ等が
レジスト膜の圧縮時にウエハ基板２の周囲に配置してい
る。あるいは、平板形レジスト膜圧縮機構８に公知の膜
厚測定機構１０を直接接続したり、平板８ａの上部や側
面等にミラー等を設け、レーザー光を反射させてその変
化量から膜厚を測定するなどの種々の手段により、平板
８ａそのもので膜厚を測定する機構を兼ねるように構成
してもよい。
【００１７】さらに、上記レジスト塗布装置において
は、レジスト膜圧縮行程で有害ガスの発生や大気暴露に
よりレジスト特性が劣化する恐れがあるような場合、必
要に応じて平板形レジスト膜圧縮機構８の一部、あるい
は全体を密閉容器内に格納し、真空排気や不活性ガス雰
囲気下とする構造とすることも可能である。
【００１８】図２は本発明の一実施の形態を示す概略図
である。本実施の形態においては、レジスト膜１を圧縮
する機構として円筒形ローラー９ａを用いたレジスト膜
圧縮機構９を用いている。基板保持用カセット５ａにセ
ットされたシリコン基板２を搬送用ロボット６ａで回転
式レジスト塗布機構３に搬送した後、ポジ形電子ビーム
レジストＺＥＰ５２０（日本ゼオン社製）を上述シリコ
ン基板２上に所定量滴下し、回転塗布して厚さ０．５μ
ｍのレジスト膜２を形成する。このレジスト膜付きシリ
コン基板２を搬送用ロボット６ｂで熱処理用ホットプレ
ート４に搬送し１６５°Ｃで加熱しながら円筒ローラー
形レジスト膜圧縮機構９を用いてレジスト膜上部より均
一に圧縮し約０．４３μｍのレジスト膜１’とする。こ
の後、この圧縮後のレジスト膜１’の付いた基板２を加
速電圧２５ｋＶの電子ビーム描画装置を用いてパタン描
画しＺＥＰ５２０用現像液で現像することによりアスペ
クト比５以上の０．０８μｍパタンが形成できた。
【００１９】本実施の形態では、図１に示した装置と同
様にポジ形電子ビームレジストを用いた例について説明
したが、これに限らずネガ形レジストを用いても同様の
効果があり、またフォトレジストやＸ線レジストでもレ
ジストの種類に関係なく適用が可能である。
【００２０】また、本実施の形態に係る円筒ローラー形
レジスト膜圧縮機構９には、レジストの付着を防止する
ためにフッ素系樹脂でコーティング処理を行ったローラ
ーを使用したが、繰り返し処理を行う場合、円筒ローラ
ー９ａに付着したダスト等によりレジスト膜に欠陥が発
生する恐れがあるため、それを予防するために洗浄機構
を設け定期的に円筒ローラー９ａを洗浄するような構造
としてもよい。
【００２１】また、本実施の形態に係るレジスト塗布装
置は、圧縮時のレジスト膜の膜厚および膜厚の均一性を
高精度に制御する点から膜厚制御用のセンサー、ゲージ
等がレジスト膜の圧縮時にウエハ基板２の周囲に配置さ
れている。あるいは、円筒ローラー形レジスト膜圧縮機
構９に公知の膜厚測定機構１０を直接接続したり、前記
機構の上部や側面等にミラー等を設け、レーザー光を反
射させてその変化量から膜厚を測定するなどの種々の手
段により、円筒ローラー９ａそのもので膜厚を測定する
機構を兼ねるように構成してもよい。
【００２２】さらに、本実施の形態に係る塗布装置にお
いては、レジスト膜圧縮行程で有害ガスの発生や大気暴
露によりレジスト特性が劣化する恐れがあるような場
合、必要に応じて円筒ローラー形レジスト膜圧縮機構９
の一部、あるいは全体を密閉容器内に格納し、真空排気
や不活性ガス雰囲気下とする構造とすることも可能であ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明に係るレジスト塗布装置によれ
ば、基板上に塗布したレジスト膜を圧縮する機構として
円筒形ローラーを用いたので、レジスト膜の密度を増大
させ強度を増大させることができる。その結果として、
パタン倒壊を防止でき、高アスペクト比、高耐性のレジ
スト膜が得られ、高精度な微細パタン加工が実現可能と
なる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a resist coating apparatus used for forming a fine pattern using a resist for ultrafine processing such as a super LSI. 2. Description of the Related Art In ultra LSI processing technology, patterns have been miniaturized, and in the development stage, they are entering a region of 0.2 μm or less. This technology irradiates a photosensitive polymer (commonly referred to as a resist) applied on a substrate to be processed with ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc., and forms a resist pattern on the resist film by a development process. And a substrate processing technique of transferring a pattern to a substrate by an etching process using the resist pattern as a mask. [0003] In the resist coating process in the fine pattern forming technique, a resist coating apparatus that automates the coating process as shown in FIG. 3 is used. The steps will be briefly described below. The substrate 2 set in the substrate holding cassette 5a is transported to the rotary resist coating mechanism 3 by the transport robot 6a, and then a predetermined amount of resist solution is dropped and rotated so that the resist film 1 having a desired thickness is formed. Is formed. Next, the substrate 2 on which the resist film 1 is formed is transferred to the heat treatment hot plate 4 by the transfer robot 6b, and is heated at a preset temperature and time. Thereafter, the substrate 2 subjected to the heat treatment is transferred to the substrate holding cassette 5b by the substrate transfer robot 6c, and the processing is completed. Reference numeral 7 denotes a housing of the resist coating apparatus in which the above mechanisms and members are installed. [0004] In the fine pattern forming technique, the resist film 1 is preferably as thin as possible in terms of increasing the precision of the pattern. Therefore, in the resist coating step, it is general to make the resist film 1 as thin as possible. However, in recent years, a dry etching technique has been adopted in a substrate processing step after pattern formation, and in order to use a resist pattern as a mask for dry etching, a film thickness of a certain degree (usually about 0.5 μm) is required from the viewpoint of etching resistance. In addition, it is necessary to secure a constant film thickness in order to eliminate defects such as pinholes at the time of resist coating. In this case, as the pattern becomes finer, the value of the [height] / [width] ratio (called the aspect ratio) of the resist pattern becomes higher. In particular, when this aspect ratio exceeds 4 to 5, the pattern becomes unclear during the development process. A phenomenon of collapse occurs. This is because the surface tension of the rinsing liquid acts on the resist pattern when the final rinsing liquid during development is dried, and the fine resist pattern cannot withstand the strength. In order to solve this problem, a method of using a perfluorocarbon-based solvent which is a low surface tension solvent for the final rinse, a method of freeze-drying the final rinse liquid, and the like have been conventionally used. However, the above-mentioned method using a perfluorocarbon-based solvent is not only expensive but also has a problem on the global environment when it is nonflammable and non-decomposable and diffuses into the atmosphere. In the latter method of freeze-drying the final rinse liquid, the use of liquid nitrogen, the vacuum drying process, and the like greatly increase the cost and processing time, resulting in an LSI.
It was not practical for manufacturing. [0005] As described above, in the conventional fine pattern formation, a low surface tension solvent is used in the development step or freeze drying is performed in order to prevent the pattern from collapsing. . However, these methods suppress the external force acting on a fine resist pattern during development, and do not essentially increase the strength of the resist material itself to suppress pattern collapse. Further, the method using a perfluorocarbon-based solvent has problems in terms of price and global environment. On the other hand, the freeze-drying method is impractical in terms of cost and processing time. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. An object of the present invention is to improve the strength and resistance of a resist pattern, prevent the pattern from collapsing, and improve the fine pattern. An object of the present invention is to provide a resist coating apparatus capable of forming with high precision. According to the present invention, there is provided a resist coating apparatus for forming a resist film on a substrate, comprising a mechanism for compressing the resist film. The mechanism for compressing is a cylindrical roller
And a mechanism for compressing the resist film using In the present invention, the mechanism for compressing the resist film increases the density of the resist film and improves the strength and durability of the resist pattern. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on an embodiment shown in the drawings. Figure 1 shows the resist coating equipment
It is the schematic which shows the reference example of an apparatus . Note that the same components as those shown in the section of the prior art are denoted by the same reference numerals. After the silicon substrate 2 set in the substrate holding cassette 5a is transferred to the rotary resist coating mechanism 3 by the transfer robot 6a, the positive electron beam resist ZEP is used.
A predetermined amount of 520 (manufactured by Zeon Corporation) is dropped on the silicon substrate 2 and spin-coated to form a resist film 1 having a thickness of 0.5 μm. The silicon substrate 2 with the resist film is transferred to the hot plate 4 for heat treatment by the transfer robot 6b and heated at 165 ° C. while the flat plate type resist film compression mechanism 8
And compress uniformly from the top of the resist film 1 to about 0.43
The thickness of the resist film is 1 μm. Thereafter, the substrate 2 having the resist film 1 ′ after compression is patterned using an electron beam lithography apparatus having an acceleration voltage of 25 kV and developed with a developing solution for ZEP 520 to obtain an image having an aspect ratio of 5 or more.
An 8 μm pattern could be formed without collapse. Here, a positive type electron beam resist is used.
However, the present invention is not limited to this, and a similar effect can be obtained even if a negative resist is used, and a photoresist or an X-ray resist can be applied regardless of the type of the resist. The flat resist film compression mechanism 8 includes:
A flat plate coated with a fluorine resin was used to prevent the resist from adhering. However, when the repetitive processing is performed, a defect may occur in the resist film due to dust or the like adhering to the flat plate 8a. In order to prevent this, a cleaning mechanism may be provided to periodically clean the flat plate 8a. Further, the resist coating apparatus, the thickness and thickness uniformity of the resist film at the time of compression sensors for thickness control which is not shown from the viewpoint of accurately controlled, during compression of the gauge and the like resist film It is arranged around the wafer substrate 2. Alternatively, a known film thickness measuring mechanism 10 is directly connected to the plate-type resist film compression mechanism 8, or a mirror or the like is provided on the upper portion or side surface of the plate 8a, and the laser beam is reflected to measure the film thickness from the change amount. For example, the flat plate 8a itself may be configured to also serve as a mechanism for measuring the film thickness by various means such as performing. Further, in the above resist coating apparatus, when there is a possibility that the resist characteristics may be degraded due to generation of harmful gas or exposure to the atmosphere during the resist film compression process, the flat resist film compression mechanism 8 may be used as necessary. It is also possible to adopt a structure in which a part or the whole is housed in a closed container and evacuated or under an inert gas atmosphere. FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a resist film compression mechanism 9 using a cylindrical roller 9a is used as a mechanism for compressing the resist film 1. After the silicon substrate 2 set in the substrate holding cassette 5a is transferred to the rotary resist coating mechanism 3 by the transfer robot 6a, a positive type electron beam resist ZEP520 (manufactured by Zeon Corporation) is placed on the silicon substrate 2 by a predetermined amount. Drop, spin-coat and 0.5μ thick
An m-th resist film 2 is formed. The silicon substrate 2 with the resist film is transferred to the hot plate 4 for heat treatment by the transfer robot 6b, and is uniformly compressed from the upper portion of the resist film using the cylindrical roller type resist film compression mechanism 9 while heating at 165 ° C. The resist film 1 ′ is 43 μm. Thereafter, the substrate 2 having the compressed resist film 1 ′ is subjected to pattern drawing using an electron beam drawing apparatus with an acceleration voltage of 25 kV and developed with a developing solution for ZEP520 to form a 0.08 μm pattern having an aspect ratio of 5 or more. Could be formed. In this embodiment, an example in which a positive electron beam resist is used as in the apparatus shown in FIG. 1 has been described. However , the present invention is not limited to this. It has an effect, and can be applied to a photoresist or an X-ray resist regardless of the type of the resist. In the cylindrical roller type resist film compression mechanism 9 according to the present embodiment, a roller coated with a fluororesin to prevent the adhesion of the resist is used. Since there is a possibility that a defect may occur in the resist film due to dust or the like attached to the cylindrical roller 9a, a cleaning mechanism may be provided to prevent the defect, and the cylindrical roller 9a may be periodically cleaned. In the resist coating apparatus according to the present embodiment, a sensor and a gauge for controlling the thickness of the resist film are used in order to control the thickness and uniformity of the thickness of the resist film during compression with high accuracy. Are arranged around the wafer substrate 2 during the compression. Alternatively, a known film thickness measuring mechanism 10 is directly connected to the cylindrical roller type resist film compressing mechanism 9, or a mirror or the like is provided on the upper portion or side surface of the mechanism, and the laser beam is reflected to determine the film thickness from the change. By various means such as measurement, the cylindrical roller 9a itself may serve as a mechanism for measuring the film thickness. Further, in the coating apparatus according to the present embodiment, when there is a possibility that the resist characteristics may be degraded due to generation of harmful gas or exposure to the atmosphere during the resist film compression process, a cylindrical roller type resist film may be used if necessary. Compression mechanism 9
It is also possible to house a part or the whole of the inside of a closed container and to make it a vacuum exhaust or an inert gas atmosphere. According to the resist coating apparatus of the present invention, a mechanism for compressing a resist film applied on a substrate is provided.
Since the cylindrical roller is used , the density of the resist film can be increased and the strength can be increased. As a result,
A pattern collapse can be prevented, a resist film having a high aspect ratio and a high resistance can be obtained, and highly precise fine pattern processing can be realized.
【図面の簡単な説明】
【図１】 レジスト塗布装置の参考例を示す概略図であ
る。
【図２】 本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【図３】 従来のレジスト塗布装置の一例を示す概略図
である。
【符号の説明】
１，１’…レジスト膜、２…基板、３…回転式レジスト
塗布機構、４…熱処理用ホットプレート、５ａ，５ｂ…
基板保持用カセット、６ａ，６ｂ，６ｃ…基板搬送用ロ
ボット、７…レジスト塗布装置筐体、８…平板形レジス
ト膜圧縮機構、８ａ…平板、９…円筒ローラー形レジス
ト膜圧縮機構、９ａ…円筒ローラー、１０…膜厚測定機
構。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a reference example of a resist coating apparatus . FIG. 2 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic view showing an example of a conventional resist coating apparatus. [Description of Signs] 1, 1 ': resist film, 2: substrate, 3: rotary resist coating mechanism, 4: hot plate for heat treatment, 5a, 5b ...
Substrate holding cassette, 6a, 6b, 6c: substrate transport robot, 7: resist coating device housing, 8: flat resist film compression mechanism, 8a: flat plate, 9: cylindrical roller type resist film compression mechanism, 9a: cylinder Roller, 10 ... film thickness measuring mechanism.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｄ (56)参考文献 特開 平６−177015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−170527（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224115（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−92687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−98654（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/16 G03F 7/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/30 564D (56) References JP-A-6-177015 (JP, A) JP-A-57-170527 (JP, A) JP-A-6-224115 (JP, A) JP-A-7-92687 (JP, A) JP-A-63-98654 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/16 G03F 7/20
Claims (1)
塗布装置において、 レジスト膜を圧縮する機構を備えてなり、このレジスト
膜を圧縮する機構が、円筒形ローラーを用いてレジスト
膜を圧縮する機構であることを特徴とするレジスト塗布
装置。(57) In the resist coating unit for forming a Claims 1. A resist film on a substrate, it includes a mechanism for compressing the resist film, the resist
The mechanism that compresses the film uses a cylindrical roller to resist
A resist coating apparatus characterized by a mechanism for compressing a film .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02189198A JP3391683B2 (en) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | Resist coating equipment |
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| JP02189198A JP3391683B2 (en) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | Resist coating equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219886A JPH11219886A (en) | 1999-08-10 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006243499A (en) | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method for forming photoresist pattern and method for manufacturing semiconductor device |
-
1998
- 1998-02-03 JP JP02189198A patent/JP3391683B2/en not_active Expired - Fee Related
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