JP4681661B2 - Method for forming resist pattern - Google Patents
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Description
この発明は、レジストパターンを形成する方法に関し、特にデバイスとしてフォトマスクやカラーフィルタを製造するのに適したレジストパターンの形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a resist pattern, and more particularly to a method for forming a resist pattern suitable for manufacturing a photomask or a color filter as a device.
フォトマスクは、集積回路等の電子素子を製造するのに用いられるデバイスである。フォトマスクのパターンが電子素子に転写されるため、パターンの良否が電子素子の品質に大きく関わる。 A photomask is a device used to manufacture electronic elements such as integrated circuits. Since the pattern of the photomask is transferred to the electronic element, the quality of the pattern greatly affects the quality of the electronic element.
フォトマスクの製造工程の一例を説明する。
充分に洗浄したガラス基板の表面全体にクロム等からなる遮光膜を被膜する(遮光膜形成工程)。この遮光膜上に、スピンコートやスリットコートによって感光性のレジストを塗布する(レジスト塗布工程)。レジストは、ポジ型とネガ型に分類できる。塗布したレジストをプリベーク(最初の焼き)した後、所望のパターンに沿って露光する(露光工程)。ポジ型のレジストにおいては、露光部分が分解して可溶性になる。ネガ型のレジストにおいては、露光部分が重合して不溶性になる。露光後、場合によっては再度ベークする。その後、現像液をレジストに接触させ、パターンを現像する(現像工程)。ポジ型のレジストの場合、露光部分を溶かす現像液を用いる。ネガ型のレジストの場合、露光部分以外のレジストを溶かす現像液を用いる。これにより、ポジ型のレジストは露光部分が除去され、ネガ型のレジストは露光部分が残る。現像後、リンス液で洗浄し、水分を充分に除去したうえで、ポストベーク(最終の焼き)を行なう。ここまでの工程は、フォトリソグラフィ法と呼ばれる。その後、レジストが被さっていない部分の遮光膜をエッチングする(エッチング工程)。そして、残った遮光膜を覆っているレジストを有機溶媒に溶かす等して除去する(レジスト除去工程)。
上記のフォトリソグラフィ法は、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造にも適用されている。
An example of a photomask manufacturing process will be described.
A light-shielding film made of chromium or the like is coated on the entire surface of the sufficiently cleaned glass substrate (light-shielding film forming step). A photosensitive resist is applied on the light-shielding film by spin coating or slit coating (resist coating process). The resist can be classified into a positive type and a negative type. The applied resist is pre-baked (initial baking) and then exposed along a desired pattern (exposure process). In a positive type resist, the exposed portion is decomposed and becomes soluble. In a negative resist, the exposed portion is polymerized and becomes insoluble. After exposure, it may be baked again in some cases. Then, a developing solution is made to contact a resist and a pattern is developed (development process). In the case of a positive resist, a developer that dissolves the exposed portion is used. In the case of a negative resist, a developer that dissolves the resist other than the exposed portion is used. As a result, the exposed portion of the positive resist is removed, and the exposed portion of the negative resist remains. After development, the substrate is washed with a rinsing solution to sufficiently remove moisture, and then post-baking (final baking) is performed. The process so far is called a photolithography method. Thereafter, the light shielding film in the portion not covered with the resist is etched (etching step). Then, the resist covering the remaining light shielding film is removed by dissolving it in an organic solvent (resist removing step).
The photolithography method described above is also applied to the production of color filters for liquid crystal displays.
品質の優れたフォトマスクやカラーフィルタ等のデバイスを作製するためには、レジストの露光部分と非露光部分を明確にして、設計通りのレジストパターンを形成する必要がある。そのため、露光工程と現像工程が特に重要視されている。 In order to fabricate devices such as photomasks and color filters with excellent quality, it is necessary to clarify the exposed and unexposed portions of the resist and form a resist pattern as designed. Therefore, the exposure process and the development process are particularly emphasized.
露光工程は、電子ビームをレジストに照射してパターンを直接的に描画する方式や、レジストの上側にパターンマスクを配置し、このパターンマスクの上側から紫外線を照射して露光する方式が採用されている。 The exposure process employs a method in which a resist is directly drawn by irradiating an electron beam on the resist, or a method in which a pattern mask is arranged on the upper side of the resist and ultraviolet rays are irradiated from above the pattern mask. Yes.
現像工程は、一般に、ディップ、シャワー、パドルの3つの現像方式の何れかによって行なわれている。
ディップ現像は、被現像基板を現像液の中に浸漬して揺動させる現像方式である。量産初期の手作業による現像作業に適用されることが多い。多数枚の被現像基板をまとめて専用の懸架器具に取り付けて行うのが一般的である。この方法では、液交換が容易でないため、現像液の劣化や現像液中への混入異物の増加などの問題が起きやすい。また、被現像基板を現像液中で揺動させるのは、現像の進行を促進させるためであるが、シャワー現像と比べると、被現像基板表面での現象液の流れが悪い。
The development process is generally performed by any one of the three development methods of dip, shower, and paddle.
Dip development is a development method in which a substrate to be developed is immersed in a developer and rocked. It is often applied to manual development work in the early stage of mass production. In general, a large number of substrates to be developed are collectively attached to a dedicated suspension device. In this method, since the replacement of the liquid is not easy, problems such as deterioration of the developing solution and increase in foreign matters mixed in the developing solution are likely to occur. Further, the substrate to be developed is swung in the developing solution in order to promote the progress of the development, but the flow of the phenomenon solution on the surface of the substrate to be developed is poor compared to the shower development.
シャワー現像は、現像液を噴出口からシャワー状に常時吹出しながら、被現像基板をローラーコンベアに載せて現像液のシャワーを横切るように移動させる現像方式である。自動化された流れ作業を行う装置において最も一般的な方法である。次々と新しい現像液が加速度をつけて被現像基板の表面のレジストと接触する。このため、現像速度が、3つの現像方式のうち最も速い。また、吹き付け後の現像液を回収して濾過装置に通して循環再利用することで、被現像基板1枚当たりの現像液の消費量を少なくできる。しかし、現像液のシャワーが不均一になりやすく、現像ムラが起きやすい。シャワーの噴出口の配置や動き(首振り式等)により被現像基板表面への現像液の当たり具合が偏らないようにする工夫がなされているが、現像ムラはなかなか解消できていない。 Shower development is a development system in which a developing substrate is placed on a roller conveyor and moved across a shower of the developing solution while the developing solution is constantly blown out from a jet outlet. It is the most common method in devices that perform automated flow operations. One after another, new developer is accelerated and comes into contact with the resist on the surface of the substrate to be developed. For this reason, the developing speed is the fastest among the three developing methods. Further, by collecting the developing solution after spraying and circulating and reusing it through the filtration device, the consumption of the developing solution per substrate to be developed can be reduced. However, the shower of the developer tends to be non-uniform and uneven development tends to occur. Although there has been devised to prevent the developer from hitting the surface of the substrate to be developed by the arrangement and movement of the shower spout (swinging type, etc.), development unevenness has not been easily solved.
パドル現像は、被現像基板の表面に現像液の膜を形成し、現像する方法である。現像液の膜は、被現像基板の表面に現像液をスリット状の開口部から滴下したり、噴霧器で霧状に吹き付けたりして形成する。パドル現像は、現像の均一性の点では3つの現像方式の中で最も優れており、シャワー現像における現像ムラに対処するには有効である。一方、現像期間中、現像液が被現像基板の表面の同じ位置に留まる。したがって、レジストと現像液との接触は静的であり、ほとんど化学的反応力のみで現像される。このため、現像速度が他の現像方式よりも遅い。また、現像液が被現像基板上に静止しているため、使用済みの現像液は、劣化して現像力が低下している。不純物の混入量も多い。したがって、現像液を循環再利用するのは困難であり、常に新しい現像液を使う必要がある。このため、被現像基板1枚当たりの現像液の消費量が他の現像方式よりも多い。特にレジストの表面が凸凹になっていると、現像液の膜厚を大きくする必要があり、現像液の消費量が益々増加する。 Paddle development is a method in which a developer film is formed on the surface of a substrate to be developed and developed. The film of the developer is formed by dropping the developer on the surface of the substrate to be developed from a slit-shaped opening or spraying it in a mist with a sprayer. Paddle development is the best among the three development methods in terms of development uniformity, and is effective in dealing with development unevenness in shower development. On the other hand, during the development period, the developer remains at the same position on the surface of the substrate to be developed. Therefore, the contact between the resist and the developer is static, and the development is performed with almost only chemical reaction force. For this reason, the developing speed is slower than other developing methods. Further, since the developer is stationary on the substrate to be developed, the used developer is deteriorated and the developing power is reduced. There is also a large amount of impurities. Accordingly, it is difficult to circulate and reuse the developer, and it is always necessary to use a new developer. For this reason, the consumption amount of the developer per one substrate to be developed is larger than in other development methods. In particular, when the surface of the resist is uneven, it is necessary to increase the film thickness of the developer, and the consumption of the developer increases more and more.
特許文献1には、大気圧近傍下で酸素を含むガスをプラズマ化し、フォトレジストをアッシングすることが記載されている。
特許文献2には、フッ化物を含むガスを大気圧放電させ、レジストをアッシングすることが記載されている。
Patent Document 1 describes that a gas containing oxygen is turned into plasma under the vicinity of atmospheric pressure to ash the photoresist.
レジスト塗布工程において、レジストを均一の厚さになるように塗布するのは困難である。
レジスト塗布工程をスピンコートにて行なった場合、基板の外周部のレジスト厚さが基板の内側部のレジスト厚さに比べて大きくなる傾向がある。また、スリットコートにて行なった場合、塗り始めの部分のレジスト厚さが他の部分に比べて大きくなる傾向がある。レジストに厚さのばらつきがあると、露光工程の際、レジストの露光されるべき領域内における光吸収量が場所によって異なり、感光による変質度合いに違いが生じる。結果として、パターンの鮮明度が低下する。レジストの膜厚を均一にするために、レジストの粘度、温度、室内の湿度、スピン(塗布)速度などのコーティング条件を実験的に最適化することが行われている。しかし、実験による最適化は煩雑であり、しかも充分な均一性を得るまでには至っていない。
In the resist coating process, it is difficult to apply the resist so as to have a uniform thickness.
When the resist coating process is performed by spin coating, the resist thickness at the outer peripheral portion of the substrate tends to be larger than the resist thickness at the inner portion of the substrate. Further, when performed by slit coating, the resist thickness at the beginning of coating tends to be larger than at other portions. If there is a variation in thickness of the resist, the amount of light absorption in the region to be exposed of the resist varies depending on the location during the exposure process, and the degree of alteration due to light exposure varies. As a result, the sharpness of the pattern decreases. In order to make the resist film thickness uniform, experimentally optimizing coating conditions such as the resist viscosity, temperature, indoor humidity, and spin (application) speed is performed. However, the optimization by experiment is complicated and has not yet achieved sufficient uniformity.
上記課題を解決するために、本発明に係るレジストパターンの形成方法は、
デバイスの基板に感光性のレジストを塗布してレジスト層を形成するレジスト塗布工程と、
アッシング用処理ガスを、大気圧近傍の放電空間に通して吹出し前記放電空間の外部で前記レジスト層に接触させ、前記レジスト層の表面の凸の部分を凹の部分より大きなアッシング速度でアッシングして前記レジスト層の表面を平坦化する大気圧リモートプラズマアッシング工程と、
前記レジスト層に部分的に光を照射する露光工程と、
前記レジスト層に現像液を接触させる現像工程と、
を順次実行することを第1特徴とする。
また、本発明に係るレジストパターンの形成方法は、デバイスの基板に感光性のレジストを塗布してレジスト層を形成するレジスト塗布工程と、
アッシング用処理ガスを、大気圧近傍の放電空間に通して吹出し前記レジスト層に接触させる大気圧リモートプラズマアッシング工程と、
前記レジスト層に部分的に光を照射する露光工程と、
親液化用処理ガスを、大気圧近傍の放電空間に通して吹出し前記レジスト層に接触させる大気圧リモートプラズマ親液化工程と、
前記レジスト層に現像液を接触させる現像工程と、
を順次実行することを第2特徴とする。
大気圧リモートプラズマアッシング工程では、レジスト層の表層部分を軽くアッシング(ライトアッシング)する。アッシングの時間や処理ガス条件などを調節することで、レジスト層の表層より下側の層部分は残置されるようにする。リモートプラズマアッシングにおいては、被処理体の盛り上がっている部分のほうが凹んでいる部分よりも、より活性のアッシングガスと接触しやすく、アッシング速度が大きい。これによって、レジスト層の厚さを均一化でき、レジスト層の表面を平坦化できる。したがって、その後の露光工程において、露光すべきレジスト部分を均一に露光して均一に変質させることができ、該変質されたレジスト部分と変質されていないレジスト部分とを明瞭に区分けできる。よって、現像工程において、現像液によって除去されるレジスト部分と残るレジスト部分とを明瞭に区分けできる。この結果、所望のレジストパターンを形成でき、良好な品質の製品を作製できる。
In order to solve the above problems, a method for forming a resist pattern according to the present invention includes:
A resist coating process in which a photosensitive resist is applied to the substrate of the device to form a resist layer;
A gas for ashing is blown out through a discharge space near atmospheric pressure to contact the resist layer outside the discharge space, and a convex portion on the surface of the resist layer is ashed at a higher ashing speed than a concave portion. and atmospheric pressure remote plasma ashing step flattening the surface of the resist layer,
An exposure step of partially irradiating the resist layer with light;
A development step of bringing a developer into contact with the resist layer;
The first feature is to sequentially execute.
The resist pattern forming method according to the present invention includes a resist coating step in which a photosensitive resist is applied to a device substrate to form a resist layer;
An atmospheric pressure remote plasma ashing process in which an ashing process gas is blown out through a discharge space near atmospheric pressure and brought into contact with the resist layer;
An exposure step of partially irradiating the resist layer with light;
An atmospheric pressure remote plasma lyophilic process in which a processing gas for lyophilicity is blown out through a discharge space near atmospheric pressure and brought into contact with the resist layer;
A development step of bringing a developer into contact with the resist layer;
Are sequentially executed.
In the atmospheric pressure remote plasma ashing process, the surface layer portion of the resist layer is lightly ashed (light ashing). The layer portion below the surface layer of the resist layer is left by adjusting the ashing time and the processing gas conditions. In remote plasma ashing, the swelled portion of the object to be processed is more likely to come into contact with the active ashing gas and the ashing speed is higher than that of the recessed portion. Thereby, the thickness of the resist layer can be made uniform, and the surface of the resist layer can be flattened. Therefore, in the subsequent exposure step, the resist portion to be exposed can be uniformly exposed and uniformly altered, and the altered resist portion and the unaltered resist portion can be clearly distinguished. Therefore, in the development process, the resist portion removed by the developer and the remaining resist portion can be clearly distinguished. As a result, a desired resist pattern can be formed and a product of good quality can be manufactured.
前記アッシング用処理ガスは、窒素ガス、又は窒素と酸素の混合ガスであることが好ましい。アッシング用処理ガスの酸素含有量は、好ましくは0〜20体積%であり、より好ましくは0〜10体積%であり、一層好ましくは0.01〜5体積%である。 The ashing processing gas is preferably nitrogen gas or a mixed gas of nitrogen and oxygen. The oxygen content of the ashing processing gas is preferably 0 to 20% by volume, more preferably 0 to 10% by volume, and still more preferably 0.01 to 5% by volume.
大気圧リモートプラズマアッシング工程は、大気圧を含む大気圧近傍下で行なう。大気圧近傍とは、1.013×104〜50.663×104Paの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、1.333×104〜10.664×104Paが好ましく、9.331×104〜10.397×104Paがより好ましい。 The atmospheric pressure remote plasma ashing process is performed near atmospheric pressure including atmospheric pressure. The vicinity of atmospheric pressure refers to a range of 1.013 × 10 4 to 50.663 × 10 4 Pa, and 1.333 × 10 4 to 10.664 considering the ease of pressure adjustment and the simplification of the apparatus configuration. × 10 4 Pa is preferable, and 9.331 × 10 4 to 10.9797 × 10 4 Pa is more preferable.
なお、真空プラズマによってレジストをライトアッシングすることは困難である。プリベーク状態のレジストを真空装置に入れ、真空引きすると、レジスト中の溶剤が揮発し、レジストの組成が変質してしまうからである。
レジストが感光性であるため、紫外線アッシャーにてライトアッシングすることもできない。紫外線アッシャーとは、オゾン等のガスを導入したアッシング室内で、紫外線の照射下でガスとレジストの化学反応を使ってレジストを剥離する光励起アッシング装置である。
Note that it is difficult to light ash the resist with vacuum plasma. This is because if the pre-baked resist is put in a vacuum apparatus and evacuated, the solvent in the resist is volatilized and the composition of the resist is altered.
Since the resist is photosensitive, it cannot be light ashed with an ultraviolet asher. The ultraviolet asher is a photoexcited ashing apparatus that strips a resist using a chemical reaction between the gas and a resist under irradiation of ultraviolet rays in an ashing chamber into which a gas such as ozone is introduced.
大気圧プラズマアッシングであっても、被処理基板を大気圧近傍の放電空間の内部に配置して、プラズマを被処理基板にダイレクトに照射する大気圧ダイレクトプラズマアッシングの場合、プラズマ光が感光性レジストに照射されるため、採用困難である。また、被処理基板に金属膜が被膜されていると、該金属膜に放電が落ち、被処理基板がダメージを受けるおそれがある。 Even in the case of atmospheric pressure plasma ashing, in the case of atmospheric pressure direct plasma ashing in which a substrate to be processed is placed inside a discharge space near atmospheric pressure and the substrate is directly irradiated with plasma, the plasma light is exposed to a photosensitive resist. Is difficult to adopt. In addition, if a metal film is coated on the substrate to be processed, the metal film may be discharged, and the substrate to be processed may be damaged.
これに対して、大気圧リモートプラズマアッシングは、被処理基板を大気圧近傍の放電空間から離して配置し、放電空間でプラズマ化した処理ガスを被処理基板へ向けて吹き出すものである。そのため、放電空間と処理ガスの吹出し口との位置関係を調節したり、放電空間と吹出し口との間又は吹出し口と被処理基板との間に遮光部材を設けたりすることで、放電空間で発生するプラズマ光が被処理基板に当たるのを容易に回避でき、プラズマ光によるレジストの変質を防止できる。また、被処理基板に金属膜が被膜されていても、電極と被処理基板との距離を調節したり、電気的に接地された導電体からなる電界遮蔽部材を電極と被処理基板との間に介在させたりすることで、被処理基板がダメージを受けるのを容易に防止できる。 On the other hand, atmospheric pressure remote plasma ashing is a method in which a substrate to be processed is arranged away from a discharge space near atmospheric pressure, and a processing gas that has been converted into plasma in the discharge space is blown toward the substrate to be processed. Therefore, by adjusting the positional relationship between the discharge space and the process gas blowout port, or by providing a light shielding member between the discharge space and the blowout port or between the blowout port and the substrate to be processed, It is possible to easily avoid the generated plasma light from hitting the substrate to be processed, and to prevent the resist from being altered by the plasma light. Even if a metal film is coated on the substrate to be processed, the distance between the electrode and the substrate to be processed is adjusted, or an electric field shielding member made of an electrically grounded conductor is provided between the electrode and the substrate to be processed. By interposing it in the substrate, it is possible to easily prevent the substrate to be processed from being damaged.
前記露光工程の後、かつ前記現像工程の前に、親液化用処理ガスを、大気圧近傍の放電空間に通して吹出し前記レジスト層に接触させる大気圧リモートプラズマ親液化工程を行なうことが好ましい。大気圧リモートプラズマ親液化工程は、大気圧を含む大気圧近傍下で行なう。
これによって、レジスト層の表面を親液化でき、濡れ性を向上できる。したがって、その後の現像工程において、現像液をレジスト層の表面に均一に被膜でき、現像を均一に行なうことができる。濡れ性が良いため、シャワー現像においても現像の均一性を十分に確保できる。ディップ現像において被現像基板表面での現象液の流れが多少悪くても現像の均一性を十分に確保できる。よって、良好なレジストパターンを形成でき、良好な品質の製品を作製できる。また、濡れ性が良いため、現像液の消費量を低減できる。特に、パドル現像において、レジスト層の表面が凸凹になっていても、現像液の膜厚をあまり大きくする必要がなく、現像液の消費量を確実に低減できる。
It is preferable to perform an atmospheric pressure remote plasma lyophilic step after the exposure step and before the developing step, in which a processing gas for lyophilicity is blown out through a discharge space near atmospheric pressure to come into contact with the resist layer. The atmospheric pressure remote plasma lyophilic process is performed near atmospheric pressure including atmospheric pressure.
Thereby, the surface of the resist layer can be made lyophilic and wettability can be improved. Therefore, in the subsequent development process, the developer can be uniformly coated on the surface of the resist layer, and development can be performed uniformly. Since the wettability is good, the uniformity of development can be sufficiently ensured even in shower development. In dip development, even if the flow of the phenomenon liquid on the surface of the substrate to be developed is somewhat bad, the uniformity of development can be sufficiently ensured. Therefore, a good resist pattern can be formed, and a product with good quality can be manufactured. Further, since the wettability is good, the consumption of the developer can be reduced. In particular, in paddle development, even if the surface of the resist layer is uneven, it is not necessary to increase the film thickness of the developer, and the consumption of the developer can be reliably reduced.
前記親液化用処理ガスは、窒素ガス、又は窒素と酸素の混合ガスであることが好ましい。親液化用処理ガスの酸素含有量は、好ましくは0〜20体積%であり、より好ましくは0〜5体積%であり、一層好ましくは0.01〜1体積%である。 The lyophilic processing gas is preferably nitrogen gas or a mixed gas of nitrogen and oxygen. The oxygen content of the lyophilic processing gas is preferably 0 to 20% by volume, more preferably 0 to 5% by volume, and still more preferably 0.01 to 1% by volume.
なお、親液化(表面濡れ性付与、表面エネルギーの向上)処理方法として、酸素(空気)雰囲気での紫外線照射処理やコロナ処理がよく知られている。しかし、レジストが感光性であるため紫外線照射処理を適用することはできない。また、コロナ処理においては、被処理基板に金属膜が被膜されていると、金属膜に局所的なアーク放電が落ち、被処理基板を損傷するおそれがある。
真空下で酸素プラズマに曝すことで濡れ性を付与することも考えられるが、被処理基板を真空装置に入れ、プラズマ処理後、取り出して次工程に進めるのは、工程が増え、設備コストの増大及び処理時間の増大を招く。
As a lyophilic (surface wettability imparting, surface energy improvement) treatment method, ultraviolet irradiation treatment or corona treatment in an oxygen (air) atmosphere is well known. However, since the resist is photosensitive, ultraviolet irradiation treatment cannot be applied. Further, in the corona treatment, if a metal film is coated on the substrate to be processed, local arc discharge may fall on the metal film, and the substrate to be processed may be damaged.
It is conceivable that wettability is imparted by exposure to oxygen plasma under vacuum, but placing the substrate to be processed in a vacuum device, removing it after plasma processing, and proceeding to the next process will increase the process and increase equipment costs. In addition, the processing time is increased.
大気圧プラズマ親液化処理であっても、被処理基板を大気圧近傍の放電空間の内部に配置して、プラズマを被処理基板にダイレクトに照射する大気圧ダイレクトプラズマ親液化処理の場合、プラズマ光が感光性レジストに照射されるため、採用困難である。また、被処理基板に金属膜が被膜されていると、該金属膜に放電が落ち、被処理基板がダメージを受けるおそれがある。 Even in the case of atmospheric pressure plasma lyophilic processing, in the case of atmospheric pressure direct plasma lyophilic processing in which the substrate to be processed is placed inside a discharge space near atmospheric pressure and the substrate is directly irradiated with plasma, Is difficult to adopt because it is irradiated onto the photosensitive resist. In addition, if a metal film is coated on the substrate to be processed, the metal film may be discharged, and the substrate to be processed may be damaged.
これに対して、大気圧リモートプラズマ親液化処理は、被処理基板を大気圧近傍の放電空間から離して配置し、放電空間でプラズマ化した処理ガスを被処理基板へ向けて吹き出すものである。そのため、放電空間と処理ガスの吹出し口との位置関係を調節したり、放電空間と吹出し口との間又は吹出し口と被処理基板との間に遮光部材を設けたりすることで、放電空間で発生するプラズマ光が被処理基板に当たるのを容易に回避でき、プラズマ光によるレジストの変質を防止できる。また、被処理基板に金属膜が被膜されていても、電極と被処理基板との距離を調節したり、電気的に接地された導電体からなる電界遮蔽部材を電極と被処理基板との間に介在させたりすることで、被処理基板がダメージを受けるのを容易に防止できる。 On the other hand, in the atmospheric pressure remote plasma lyophilic process, the substrate to be processed is arranged away from the discharge space near the atmospheric pressure, and the processing gas that is converted into plasma in the discharge space is blown out toward the substrate to be processed. Therefore, by adjusting the positional relationship between the discharge space and the process gas blowout port, or by providing a light shielding member between the discharge space and the blowout port or between the blowout port and the substrate to be processed, It is possible to easily avoid the generated plasma light from hitting the substrate to be processed, and to prevent the resist from being altered by the plasma light. Even if a metal film is coated on the substrate to be processed, the distance between the electrode and the substrate to be processed is adjusted, or an electric field shielding member made of an electrically grounded conductor is provided between the electrode and the substrate to be processed. By interposing it in the substrate, it is possible to easily prevent the substrate to be processed from being damaged.
本発明に係るデバイスは、上記のレジストパターンの形成方法により製造したことを特徴とする。デバイスとして、例えばフォトレジストや、カラーフィルタが挙げられる。本発明に係るレジストパターンの形成方法をフォトレジストの製造に適用することで、良好な転写パターンを有するフォトレジストを得ることができる。このフォトレジストを用いることで、優れた品質の電子素子製品を製造できる。発明に係るレジストパターンの形成方法をカラーフィルタの製造に適用することで、良好なマトリックスパターンを有し、ひいては良好なRGBパターンを有するカラーフィルタを得ることができる。 A device according to the present invention is manufactured by the above resist pattern forming method. Examples of the device include a photoresist and a color filter. By applying the method for forming a resist pattern according to the present invention to the production of a photoresist, a photoresist having a good transfer pattern can be obtained. By using this photoresist, it is possible to manufacture an electronic device product of excellent quality. By applying the resist pattern forming method according to the present invention to the manufacture of a color filter, a color filter having a good matrix pattern and thus a good RGB pattern can be obtained.
本発明によれば、レジスト層の厚さの均一度及びレジスト層の表面の平坦度を高めたうえで、露光及び現像を行なうことができる。これによって、良品質のレジストパターンを形成できる。 According to the present invention, exposure and development can be performed after increasing the uniformity of the thickness of the resist layer and the flatness of the surface of the resist layer. Thereby, a good quality resist pattern can be formed.
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図7に示すように、この実施形態において製造対象とするデバイスは、フォトマスク9である。フォトマスク9は、ガラス基板91を有している。ガラス基板91の表面に遮光膜92が被膜されている。遮光膜92に所定のパターン92aが形成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 7, the device to be manufactured in this embodiment is a photomask 9. The photomask 9 has a
フォトマスク9の製造方法を説明する。
[洗浄工程]
まず、ガラス基板91の表面を洗浄し、基板91の表面の有機物や脂質を落す。これにより、遮光膜92やレジスト93の付着性を確保できる。
A method for manufacturing the photomask 9 will be described.
[Washing process]
First, the surface of the
[遮光膜形成工程]
次に、図1に示すように、ガラス基板91の全面に遮光膜92を被膜し、フォトマスクブランク90を形成する。遮光膜92の成分は、例えばクロム等の金属である。被膜方法は例えばスパッタリングである。
[Shading film forming step]
Next, as shown in FIG. 1, a
[レジスト塗布工程]
次に、遮光膜92上に液状の感光性樹脂からなるレジストを塗布し、レジスト層93を形成する。この実施形態では、ポジ型のレジストを用いているが、ネガ型のレジストを用いてもよい。レジスト層93の厚さは、数μm〜100μm程度である。塗布機として、スピンコータを用いてもよく、スリットコータを用いてもよい。レジストをスピンコートにて塗布すると、フォトマスクブランク90の外周部のレジストの厚さがフォトマスクブランク90の内側部のレジストの厚さに比べて大きくなりやすい。スリットコートにて塗布すると、塗り始めの部分のレジストの厚さが他の部分に比べて大きくなりやすい。したがって、図1において誇張して示すように、レジスト層93の表面(上面)が凸凹になりやすい。
[Resist application process]
Next, a resist made of a liquid photosensitive resin is applied on the
[プリベーク工程]
次に、フォトマスクブランク90を焼き、レジスト層93を硬化させる。
[Pre-baking process]
Next, the
[大気圧リモートプラズマアッシング工程]
次に、図2に示すように、フォトマスクブランク90を大気圧リモートプラズマアッシング装置1に導入する。大気圧リモートプラズマアッシング装置1は、処理ヘッド10を有している。処理ヘッド10内に一対の電極11,11が互いに対向して設けられている。各電極11の対向面には固体誘電体層(図示省略)が形成されている。一方の電極11が電源12に接続されている。他方の電極11が電気的に接地されている。電源12からの電圧供給によって、電極11,11間の空間が大気圧近傍の放電空間13になる。電源12の供給電圧の波形は、パルス波でもよく連続波でもよい。
[Atmospheric pressure remote plasma ashing process]
Next, as shown in FIG. 2, the
アッシング用処理ガス供給源14が放電空間13の上流端に連なっている。供給源14のアッシング用処理ガスとして、窒素の純ガス、又は窒素及び酸素の混合ガスが用いられている。処理ガス中の酸素濃度は、好ましくは0〜20体積%であり、より好ましくは0〜10体積%であり、一層好ましくは0.01〜5体積%である。
An ashing processing
このアッシング用処理ガス(N2+O2)を、放電空間13に導入してプラズマ化する。プラズマ化された処理ガスを、処理ヘッド10の底部の吹出し口15から吹き出す。処理ヘッド10の下方に離してフォトマスクブランク90を配置する。このフォトマスクブランク90に、上記プラズマ化されたアッシング用処理ガスを吹き付ける。これにより、図2の仮想線で示すように、レジスト層93の表層部分93eを軽くアッシングする。アッシングの時間や処理ガス条件などを調節することで、表層部分93eより下側のレジスト層93は残置されるようにする。リモートプラズマ照射では、被処理体の盛り上がっている部分のほうが凹んでいる部分よりも処理ヘッド10に近く、より活性のアッシングガスと接触し、アッシング速度が大きい。したがって、レジスト層93の表面の凸の部分が凹の部分より先にアッシングされて除去される。これより、レジスト層93の厚さを均一にでき、レジスト層93の表面を平坦化できる。したがって、上記レジスト塗布工程では、塗布の均一性をシビアに要求する必要が無い。
This ashing processing gas (N 2 + O 2 ) is introduced into the
アッシング用処理ガスの吹き付けと併行して、移動機構17によってフォトマスクブランク90を左右に往復移動させる。フォトマスクブランク90を固定し、処理ヘッド10を往復移動させてもよい。往復移動の速度及び回数は、レジストの種類及びアッシングしたい膜厚に応じて適宜設定し、望ましくはレジストを軽くアッシングする程度に設定する。具体的には、移動速度は、好ましくは0.2〜10m/minであり、より好ましくは0.5〜2m/minである。移動回数は、往方向又は復方向の片道分を1回として、好ましくは5〜50回程度である。
In parallel with the blowing of the ashing process gas, the
更に、加熱部18によってフォトマスクブランク90を適度な温度に加熱することにしてもよい。
Further, the
フォトマスクブランク90が放電空間13の外部に配置されているため、遮光膜92がプラズマに晒されてダメージを受けるのを容易に防止できる。また、放電空間13と吹出し口15の配置関係を調節したり、放電空間13と吹出し口15との間又は吹出し口15とフォトマスクブランク90との間に遮光部材(図示せず)を設けたりすることで、放電空間13で発生するプラズマ光がフォトマスクブランク90に当たるのを容易に回避できる。これにより、レジスト層93がプラズマ光によって変質するのを防止できる。
処理ヘッド10の底部には電界遮蔽部材16を設けることが好ましい。電界遮蔽部材16は、金属で構成され、電気的に接地されている。電界遮蔽部材16は、電源12に接続された電極11からの電界を遮蔽し、ひいては、電極11から遮光膜92にアーク放電が落ちるのを防止する。これにより、フォトマスクブランク90が電界ダメージを受けるのを防止できる。
処理ヘッド10とフォトマスクブランク90との間の距離WDは、小さいほど有効であるが、フォトマスクブランク90の反りなどがあった場合でも処理ヘッド10が接触しない程度の大きさにする。通常、距離WDは、WD=0.3〜10mmとするのが好ましく、0.5〜3mmとするのがより好ましい。
Since the
An electric
The smaller the distance WD between the processing
[露光工程]
次に、図4に示すように、電子ビーム照射装置3にてフォトマスクブランク90に電子ビーム3aを照射し、かつ電子ビーム3aの照射点を、所望のパターンを描画するようにフォトマスクブランク90に対し相対移動させる。これにより、レジスト層93を部分的に露光できる。レジスト層93の表面が充分に平坦化されているため、レジスト層93のうち露光すべきレジスト部分93aを均一に露光して均一に変質させることができる。したがって、当該露光により変質されたレジスト部分93aと、露光されず変質していないレジスト部分93bとを明瞭に区分けすることができる。
[Exposure process]
Next, as shown in FIG. 4, the
電子ビーム3aでパターンを直接描画するのに代えて、フォトマスクブランク90の上側にパターンマスクを配置し、紫外線をパターンマスク3のパターン孔を通してレジスト層93に部分的に照射してもよい。紫外線としては、主に、436nmのg線、又は365nmのi線を用いる。レジストの種類に応じて何れの紫外線を選択するとよい。紫外線の露光時間は、通常、数秒〜30秒程度である。
Instead of directly drawing the pattern with the
[PEB(Post Exposure Bake)工程]
露光後のフォトマスクブランク90を焼く。この工程は、省略される場合が多い。
[PEB (Post Exposure Bake) process]
The photomask blank 90 after exposure is baked. This step is often omitted.
[大気圧リモートプラズマ親液化工程]
次に、図4に示すように、フォトマスクブランク90を大気圧リモートプラズマ親液化装置2に導入する。大気圧リモートプラズマ親液化装置2は、処理ヘッド20を有している。処理ヘッド20内に一対の電極21,21が互いに対向して設けられている。各電極21の対向面には固体誘電体層(図示省略)が形成されている。一方の電極21が電源22に接続されている。他方の電極21が電気的に接地されている。電源22からの電圧供給によって、電極21,21間の空間が大気圧近傍の放電空間23になる。電源22の供給電圧の波形は、パルス波でもよく連続波でもよい。
[Atmospheric pressure remote plasma lyophilic process]
Next, as shown in FIG. 4, the
親液化用処理ガス供給源24が放電空間23の上流端に連なっている。供給源24の親液化用処理ガスとして、窒素の純ガス、又は窒素及び酸素の混合ガスが用いられている。処理ガス中の酸素濃度は、好ましくは0〜20体積%であり、より好ましくは0〜5体積%であり、一層好ましくは0.01〜1体積%である。
A lyophilic processing
この処理ガス(N2+O2)を、放電空間23に導入してプラズマ化する。プラズマ化された処理ガスを、処理ヘッド20の底部の吹出し口25から吹き出す。処理ヘッド20の下方に離してフォトマスクブランク90を配置する。このフォトマスクブランク90に、上記プラズマ化された処理ガスを吹き付ける。これにより、レジスト層93の表面エネルギーが高くなり、レジスト層93の表面を親液化して現像液に対する濡れ性を向上できる。
This processing gas (N 2 + O 2 ) is introduced into the
処理ガスの吹き付けと併行して、移動機構27によってフォトマスクブランク90を左右方向に移動させる。フォトマスクブランク90を固定し、処理ヘッド20を移動させてもよい。移動の速度及び回数は適宜設定できるが、通常、片道方向に1回の移動で十分である。
In parallel with the blowing of the processing gas, the
フォトマスクブランク90が放電空間23の外部に配置されているため、遮光膜92がプラズマに晒されてダメージを受けるのを容易に防止できる。また、放電空間23と吹出し口25の配置関係を調節したり、放電空間23と吹出し口25との間又は吹出し口25とフォトマスクブランク90との間に遮光部材(図示せず)を設けたりすることで、放電空間23で発生するプラズマ光がフォトマスクブランク90に当たるのを容易に回避できる。これにより、レジスト層93がプラズマ光によって変質するのを防止できる。
処理ヘッド20の底部には電界遮蔽部材26を設けることが好ましい。電界遮蔽部材26は、金属で構成され、電気的に接地されている。電界遮蔽部材26は、電源22に接続された電極21からの電界を遮蔽し、ひいては、電極21から遮光膜92にアーク放電が落ちるのを防止する。これにより、フォトマスクブランク90が電界ダメージを受けるのを防止できる。
Since the
An electric
[現像工程]
次に、図5に示すように、現像液5をフォトマスクブランク90に接触させる。前工程の大気圧リモートプラズマ処理によってレジスト層93の表面が親水化されているため、現像液5をレジスト層93の表面に速やかに均一に接触させることができる。これにより、ポジ型レジスト層93の光照射された変質部分93aが現像液5に溶けて除去され、光照射されていない非変質部分93bだけが残る。なお、ネガ型のレジストを用いた場合には、光照射されていない非変質部分が除去され、光照射された変質部分が残る。変質部分93aと非変質部分93bとが明瞭に区分けされているため、所望のレジストパターンを得ることができる。
[Development process]
Next, as shown in FIG. 5, the developer 5 is brought into contact with the
現像方式は、ディップ現像でもよく、シャワー現像でもよく、パドル現像でもよい。現像液5の塗れ性が良いため、パドル現像では勿論のこと、シャワー現像においても、現像ムラを防止して、充分に均一に現像できる。ディップ現像においてフォトマスクブランク90の表面での現象液の流れが多少悪くても現像の均一性を充分に確保できる。更には、露光前の大気圧リモートプラズマアッシング工程によりレジスト層93の表面が平坦化されているため、現像液5をレジスト層93の表面に確実に均一に接触させることができ、現像の均一性をより高めることができる。更には、1枚のフォトマスクブランク90あたりの現像液5の消費量を低減できる。特にパドル現像において、レジスト層93上に張る現像液5の膜の厚さを小さくでき、現像液5の消費量を低減できる。なお、レジスト層93の表面がたとえ凸凹になっていたとしても、濡れ性が良いため、パドル現像において、現像液5の膜厚をあまり大きくする必要がなく、現像液の消費量を確実に低減できる。
The development method may be dip development, shower development, or paddle development. Since the developing solution 5 has good paintability, it is possible to develop sufficiently uniformly by preventing development unevenness in shower development as well as in paddle development. In the dip development, even if the flow of the phenomenon liquid on the surface of the
[リンス工程]
現像後、リンス液で洗浄する。リンス液は、純水でもよい。
[Rinse process]
After development, wash with a rinse solution. The rinse liquid may be pure water.
[ポストベーク工程]
次に、現像工程及びリンス工程で付着した水分を充分に除去したうえで、最終の焼きを行ない、残ったレジストを充分に硬化させる。
洗浄工程からポストベークまでの工程が、フォトリソグラフィ法と呼ばれている。
[Post-baking process]
Next, after sufficiently removing the water adhering in the development process and the rinsing process, the final baking is performed to sufficiently cure the remaining resist.
The process from the cleaning process to post-baking is called a photolithography method.
[遮光膜エッチング工程]
次に、図6に示すように、レジスト層93が被さっていない部分の遮光膜92をエッチングする。レジスト層93に覆われている部分の遮光膜92が残される。
[Shading film etching process]
Next, as shown in FIG. 6, the portion of the
[レジスト除去工程]
次に、図7に示すように、残った遮光膜92を覆っているレジスト層93を有機溶剤で溶解する等して除去する。これにより、遮光膜92が露出する。現像工程において所望のレジストパターンが得られているため、遮光膜92についても所望のパターン92aを得ることができる。これにより、良好な品質のフォトマスク9を形成することができる。
[Resist removal process]
Next, as shown in FIG. 7, the resist
本発明は、上記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において種々の態様を採用できる。
例えば、1つの大気圧リモートプラズマ処理装置を、大気圧リモートプラズマアッシング装置1及び大気圧リモートプラズマ親液化装置2として兼用してもよい。
各工程の具体的手順は適宜変更してもよく、洗浄工程、ベーク工程等は適宜省略してもよい。
本発明は、フォトマスクの製造に限られず、カラーフィルタ等の、フォトリソグラフィ法による他のデバイスの製造にも適用できる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modes can be adopted within the scope of the gist.
For example, one atmospheric pressure remote plasma processing apparatus may be used as the atmospheric pressure remote plasma ashing apparatus 1 and the atmospheric pressure remote plasma
The specific procedure of each process may be changed as appropriate, and the washing process, baking process, and the like may be omitted as appropriate.
The present invention is not limited to the production of a photomask, but can also be applied to the production of other devices such as color filters by photolithography.
実施例を説明する。本発明が、この実施例に限定されないことは言うまでもない。
ガラス基板91の全面にポジ型レジストをスリットコートにて塗布し、更にプリベークした。ガラス基板のサイズは、510mm×610mmであった。レジスト層93の初期平均厚さは、500nmであった。レジストとして、日本ゼオン社製のZEP520を用いた。プリベークの温度は、150℃とした。
図2又は図4に示す大気圧リモートプラズマ処理装置1,2と実質的に同じ構造の装置を用い、上記のサンプルに大気圧リモートプラズマ処理を施した。処理ガスとして、窒素 600L/minと、酸素 0.15L/minの混合ガスを用いた。電源12から電極11への投入電力は、3kWとした。移動機構17による搬送速度は、1.2m/minとした。移動回数(処理回数)は、片道移動を1回として20回とした、処理ヘッド10とサンプルとの距離は、WD=1mmとした。処理温度は室温とし、加熱は行なわなかった。
その後、現像工程、リンス工程、ポストベーク工程を順次行なった。現像工程の現像方式は、ディップ現像とした。現像液としてZED−50N(日本ゼオン社製)を用いた。現像液の浸漬時間は90secとした。リンス工程のリンス液として純水を用いた。ポストベークの温度は、150℃とした。
Examples will be described. Needless to say, the present invention is not limited to this embodiment.
A positive resist was applied to the entire surface of the
Using the apparatus having substantially the same structure as the atmospheric pressure remote
Thereafter, a developing process, a rinsing process, and a post-baking process were sequentially performed. The development method in the development process was dip development. ZED-50N (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used as a developer. The immersion time of the developer was 90 sec. Pure water was used as a rinsing liquid in the rinsing process. The post-baking temperature was 150 ° C.
そして、レジスト層93の厚さを測定し、厚さの減少量(初期平均厚さ−測定厚さ)を評価した。測定は、レジスト層93の表面の搬送方向と直交する幅方向に60mm間隔、搬送方向に65mm間隔で、合計99箇所で行った。また、プリベーク後(大気圧リモートプラズマ処理前)及び大気圧リモートプラズマ処理後におけるレジスト層93の表面の対水接触角を測定した。
Then, the thickness of the resist
比較例として、大気圧リモートプラズマ処理を省略したこと以外、実施例1と同一の条件で同一の処理工程を施したサンプルに対し、実施例1と同様にレジスト厚さの減少量評価及び対水接触角の測定を行なった。 As a comparative example, with respect to a sample subjected to the same treatment process under the same conditions as in Example 1 except that the atmospheric pressure remote plasma treatment is omitted, the resist thickness reduction evaluation and water resistance are the same as in Example 1. The contact angle was measured.
結果を下記の表1及び表2に示す。
表1から明らかなように、大気圧リモートプラズマ処理を行なうことによって、レジスト層の表面を平坦化できることが確認された。
表2から明らかなように、大気圧リモートプラズマ処理を行なうことによって、レジスト層の親水性を大きく向上できた。よって、その後の現像工程において、現像液をレジスト層の表面に速やかに均一に接触させることができ、均一に現像できることが確認された。
As is clear from Table 1, it was confirmed that the surface of the resist layer can be planarized by performing the atmospheric pressure remote plasma treatment.
As is apparent from Table 2, the hydrophilicity of the resist layer can be greatly improved by performing the atmospheric pressure remote plasma treatment. Therefore, it was confirmed that in the subsequent development process, the developer can be brought into contact with the surface of the resist layer quickly and uniformly, and development can be performed uniformly.
本発明は、例えばフォトマスクの製造に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, photomask manufacturing.
1 大気圧リモートプラズマアッシング装置
10 処理ヘッド
11 電極
12 電源
13 放電空間
14 アッシング用処理ガス供給源
15 吹出し口
16 電界遮蔽部材
17 移動機構
18 加熱部
2 大気圧リモートプラズマ親液化装置
20 処理ヘッド
21 電極
22 電源
23 放電空間
24 親液化用処理ガス供給源
25 吹出し口
26 電界遮蔽部材
27 移動機構
3 電子ビーム照射機
3a 電子ビーム
5 現像液
9 フォトマスク(デバイス)
90 フォトマスクブランク(被処理物)
91 ガラス基板
92 遮光膜
92a パターン
93 レジスト
93a 変質部分
93b 非変質部分
93e アッシング除去部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Atmospheric pressure remote
90 Photomask blank (object to be processed)
91
Claims (3)
アッシング用処理ガスを、大気圧近傍の放電空間に通して吹出し前記放電空間の外部で前記レジスト層に接触させ、前記レジスト層の表面の凸の部分を凹の部分より大きなアッシング速度でアッシングして前記レジスト層の表面を平坦化する大気圧リモートプラズマアッシング工程と、
前記レジスト層に部分的に光を照射する露光工程と、
前記レジスト層に現像液を接触させる現像工程と、
を順次実行することを特徴とするレジストパターンの形成方法。 A resist coating process in which a photosensitive resist is applied to the substrate of the device to form a resist layer;
A gas for ashing is blown out through a discharge space near atmospheric pressure to contact the resist layer outside the discharge space, and a convex portion on the surface of the resist layer is ashed at a higher ashing speed than a concave portion. and atmospheric pressure remote plasma ashing step flattening the surface of the resist layer,
An exposure step of partially irradiating the resist layer with light;
A development step of bringing a developer into contact with the resist layer;
The method of forming a resist pattern characterized by sequentially executing.
アッシング用処理ガスを、大気圧近傍の放電空間に通して吹出し前記レジスト層に接触させる大気圧リモートプラズマアッシング工程と、
前記レジスト層に部分的に光を照射する露光工程と、
親液化用処理ガスを、大気圧近傍の放電空間に通して吹出し前記レジスト層に接触させる大気圧リモートプラズマ親液化工程と、
前記レジスト層に現像液を接触させる現像工程と、
を順次実行することを特徴とするレジストパターンの形成方法。 A resist coating process in which a photosensitive resist is applied to the substrate of the device to form a resist layer;
An atmospheric pressure remote plasma ashing process in which an ashing process gas is blown out through a discharge space near atmospheric pressure and brought into contact with the resist layer;
An exposure step of partially irradiating the resist layer with light;
An atmospheric pressure remote plasma lyophilic process in which a processing gas for lyophilicity is blown out through a discharge space near atmospheric pressure and brought into contact with the resist layer ;
A development step of bringing a developer into contact with the resist layer;
The method of forming a resist pattern characterized by sequentially executing .
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