JPH0427113A - レジスト処理装置、レジスト処理方法及びレジストパターン - Google Patents
レジスト処理装置、レジスト処理方法及びレジストパターンInfo
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- JPH0427113A JPH0427113A JP2161554A JP16155490A JPH0427113A JP H0427113 A JPH0427113 A JP H0427113A JP 2161554 A JP2161554 A JP 2161554A JP 16155490 A JP16155490 A JP 16155490A JP H0427113 A JPH0427113 A JP H0427113A
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Classifications
-
- 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
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/942—Masking
- Y10S438/948—Radiation resist
- Y10S438/949—Energy beam treating radiation resist on semiconductor
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、レジスト処理装置、レジスト処理方法及びレ
ジストパターンに係り、特に高精度のレジストパターン
形成を可能にし、さらに、引き続くドライエツチングに
おいて、極めて高い選択性を有する異方性エツチングを
可能にするレジスト処理装置、レジスト処理方法及びレ
ジストパターンに関する。
ジストパターンに係り、特に高精度のレジストパターン
形成を可能にし、さらに、引き続くドライエツチングに
おいて、極めて高い選択性を有する異方性エツチングを
可能にするレジスト処理装置、レジスト処理方法及びレ
ジストパターンに関する。
[従来の技術]
近年、LSI製造技術の発展は目ざましく、その集積度
は益々増大している。このような集積度の増大は、微細
な寸法のレジストパターンを形成するホトリソグラフプ
ロセス技術の進歩によるところが大きい。
は益々増大している。このような集積度の増大は、微細
な寸法のレジストパターンを形成するホトリソグラフプ
ロセス技術の進歩によるところが大きい。
第1図に一般的ホトリソグラフ工程を示す。図中のエツ
チング工程においては、現在、微細パターン形成のため
のドライエツチング、特に反応性イオンエツチング法(
RIE)が広く用いられ、これによって、サブミクロン
、ハーフミクロンの微細パターンが正確にエツチングで
きるようになってきた。
チング工程においては、現在、微細パターン形成のため
のドライエツチング、特に反応性イオンエツチング法(
RIE)が広く用いられ、これによって、サブミクロン
、ハーフミクロンの微細パターンが正確にエツチングで
きるようになってきた。
しかしながら、第1図に示す工程によりレジストパター
ンを形成し、反応性イオンエツチング法を用いた場合、
エツチングのマスクであるレジストパターンも強いイオ
ンプラズマに曝され、またそのために、局所的高温域を
生じる。この結果、レジストの熱によるパターン弛れ、
物理的衝撃によるパターン欠損等の欠陥が観察されてい
た。
ンを形成し、反応性イオンエツチング法を用いた場合、
エツチングのマスクであるレジストパターンも強いイオ
ンプラズマに曝され、またそのために、局所的高温域を
生じる。この結果、レジストの熱によるパターン弛れ、
物理的衝撃によるパターン欠損等の欠陥が観察されてい
た。
これを、防止するために耐熱性、耐プラズマ性の改善さ
れたレジストの研究開発が鋭意進められてきた。
れたレジストの研究開発が鋭意進められてきた。
更に、プロセス側からもU V (Ultra Vio
let紫外光の略)キュア法という、第1図に示すボス
トベークの代わりに、レジストパターンに紫外光を照射
する方法か試みられている。この方法は紫外線の照射自
身による作用と、加熱作用との相乗効果により、レジス
ト樹脂の架橋度を増大させ、それにより、レジストを硬
化させて、耐熱性、耐プラズマ性を向上させんとするも
のである。第2図にUVキュア法を用いたホトリソグラ
フ工程を示す。
let紫外光の略)キュア法という、第1図に示すボス
トベークの代わりに、レジストパターンに紫外光を照射
する方法か試みられている。この方法は紫外線の照射自
身による作用と、加熱作用との相乗効果により、レジス
ト樹脂の架橋度を増大させ、それにより、レジストを硬
化させて、耐熱性、耐プラズマ性を向上させんとするも
のである。第2図にUVキュア法を用いたホトリソグラ
フ工程を示す。
しかし、第2図に示す工程でレジストパターンを形成し
、RIEを行った場合、第1図に示す場合に比べると、
より高精度のRIEエツチングを行い得るとはいうもの
の、パターン幅がサブミクロン以下という微細エツチン
グのものについては、高い選択性をもってエツチングを
行い得ないことが判明した。
、RIEを行った場合、第1図に示す場合に比べると、
より高精度のRIEエツチングを行い得るとはいうもの
の、パターン幅がサブミクロン以下という微細エツチン
グのものについては、高い選択性をもってエツチングを
行い得ないことが判明した。
以上のような理由で、現在のLSI製造技術では、表面
汚染がなく、同時に欠陥も伴わず、かつ高い選択性をも
って微細なエツチングパターンをドライエツチングで得
ることは困難である。
汚染がなく、同時に欠陥も伴わず、かつ高い選択性をも
って微細なエツチングパターンをドライエツチングで得
ることは困難である。
[発明が解決しようとする課題]
本発明の目的は、ドライエツチング時におけるレジスト
からの脱ガスに起因する種々のエツチングパターン欠陥
や汚染を防止することができ、高い選択性をもって高精
度のエツチングパターン形成を可能にするレジスト処理
装置、レジスト処理方法及びレジストパターンを提供す
ることを目的とする。
からの脱ガスに起因する種々のエツチングパターン欠陥
や汚染を防止することができ、高い選択性をもって高精
度のエツチングパターン形成を可能にするレジスト処理
装置、レジスト処理方法及びレジストパターンを提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明のレジスト処理装置は、レジストの形成された基
体に紫外光を照射する手段と、装置内部に不活性ガスを
導入する手段とを少なくとも設けたことを特徴とする。
体に紫外光を照射する手段と、装置内部に不活性ガスを
導入する手段とを少なくとも設けたことを特徴とする。
本発明のレジスト処理方法は、レジストの形成された基
体への紫外光の照射を、不活性ガス雰囲気中において行
うことを特徴とする。
体への紫外光の照射を、不活性ガス雰囲気中において行
うことを特徴とする。
本発明のレジストパターンは、レジストからの溶剤の脱
ガス量が、230℃において大気圧イオン化質量分析装
置で検出した相対イオン強度(IR)で換算して、0.
5%以下であることを特徴とする。
ガス量が、230℃において大気圧イオン化質量分析装
置で検出した相対イオン強度(IR)で換算して、0.
5%以下であることを特徴とする。
[作用]
以下に発明の作用を、本発明をなすに際して得た知見と
ともに説明する。
ともに説明する。
本発明者は、ドライエツチングによる微細パターンの作
成を目的として、欠陥の原因となるパーティクル等の不
純物の除去のため、エツチングチャンバー内表面の電解
研磨技術による加工変質層の無い鏡面仕上げおよび超高
純度酸素雰囲気中における酸化不動態処理技術による高
清浄化、導入ガスの高清浄高品質化の研究を行ってきた
。
成を目的として、欠陥の原因となるパーティクル等の不
純物の除去のため、エツチングチャンバー内表面の電解
研磨技術による加工変質層の無い鏡面仕上げおよび超高
純度酸素雰囲気中における酸化不動態処理技術による高
清浄化、導入ガスの高清浄高品質化の研究を行ってきた
。
しかし、完全制御された微細パターンを得るためには、
導入ガスの高清浄化だけにとどまらず、エツチングの進
行している雰囲気の高清浄化が必要であり、その雰囲気
を最も汚染しているのがレジスト材料自身からの脱ガス
成分であることを本発明者は見い出した。
導入ガスの高清浄化だけにとどまらず、エツチングの進
行している雰囲気の高清浄化が必要であり、その雰囲気
を最も汚染しているのがレジスト材料自身からの脱ガス
成分であることを本発明者は見い出した。
本発明者は、レジストからの脱ガス成分低減の研究を、
大気圧質量分析装置により鋭意行った。
大気圧質量分析装置により鋭意行った。
その結果、レジストからの脱ガス成分が以下の3要素か
らなることを発見した。すなわち第1に水分であり、第
2にレジストの溶媒であり、第3にレジスト樹脂自身で
ある。
らなることを発見した。すなわち第1に水分であり、第
2にレジストの溶媒であり、第3にレジスト樹脂自身で
ある。
更に、段階的昇温解析によるレジストからの脱ガス成分
解析を詳しく行った結果、水分は高分子樹脂としては驚
くほど脱ガスしないこと、溶剤成分が、例えば通常使用
される設定温度130℃での、ボストベーク後も大量に
残存し、これがレジストからの脱ガス成分のほとんどを
占めること、レジストからの樹脂成分自身の脱ガス発生
温度が、そのレジストパターンの熱弛れ温度とほとんど
同一であることを発見した。
解析を詳しく行った結果、水分は高分子樹脂としては驚
くほど脱ガスしないこと、溶剤成分が、例えば通常使用
される設定温度130℃での、ボストベーク後も大量に
残存し、これがレジストからの脱ガス成分のほとんどを
占めること、レジストからの樹脂成分自身の脱ガス発生
温度が、そのレジストパターンの熱弛れ温度とほとんど
同一であることを発見した。
更に、研究を続けた結果、本発明者は、溶剤成分のレジ
ストからの脱ガスは、その溶剤の沸点以上にレジストを
ベータすることでほぼ0にすることができることを明ら
かにした。しかし溶剤の沸点以上の温度においてベータ
した時のレジストパターンは、熱フローによりパターン
断面形状がかまぼこ状に丸まることも判明した。
ストからの脱ガスは、その溶剤の沸点以上にレジストを
ベータすることでほぼ0にすることができることを明ら
かにした。しかし溶剤の沸点以上の温度においてベータ
した時のレジストパターンは、熱フローによりパターン
断面形状がかまぼこ状に丸まることも判明した。
−例を挙げると、現在LS I S Iプロセスに汎用
されるレジスト、例えばG線用ポジ型レジスト(フェノ
ールノボラック樹脂)の熱フロー発生温度は通常のボス
トベークでは約130℃〜150℃である。また、23
℃空気中でスピン塗布特性の良い溶剤としては、例えば
、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(
商標名エチルセルソルブアセテート以下ECAと略す。
されるレジスト、例えばG線用ポジ型レジスト(フェノ
ールノボラック樹脂)の熱フロー発生温度は通常のボス
トベークでは約130℃〜150℃である。また、23
℃空気中でスピン塗布特性の良い溶剤としては、例えば
、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(
商標名エチルセルソルブアセテート以下ECAと略す。
)があり、その沸点は大気圧で156℃である。この様
に、通常のプロセスにおいては、レジストパターンの熱
弛れを伴なうこと無くして、ECAの沸点温度以上にレ
ジストの温度を上昇させることは不可能であった。−例
として、第4図に、本発明者が解明した、走査電子顕微
鏡によるノボラ・ン、り系樹脂レジストパターン断面の
熱フローの様子を示す。
に、通常のプロセスにおいては、レジストパターンの熱
弛れを伴なうこと無くして、ECAの沸点温度以上にレ
ジストの温度を上昇させることは不可能であった。−例
として、第4図に、本発明者が解明した、走査電子顕微
鏡によるノボラ・ン、り系樹脂レジストパターン断面の
熱フローの様子を示す。
第4図に示すように、143℃までのベーキングであれ
ば、レジスト形状は正確に保持されているが、149℃
以上のベーキングになると次第にレジスト形状は変形し
ている。このように、溶剤の沸点以上にベーキング温度
を上げることが不可能なことを、第4図は示している。
ば、レジスト形状は正確に保持されているが、149℃
以上のベーキングになると次第にレジスト形状は変形し
ている。このように、溶剤の沸点以上にベーキング温度
を上げることが不可能なことを、第4図は示している。
そこで、熱変形を生じさせることなく、高温ベーキング
可能な手段の探究を鋭意行ったところ、UVキュアを不
活性ガス雰囲気中に行うと、溶剤の沸点以上でベーキン
グを行っても熱フローが生じないことを見い出した。
可能な手段の探究を鋭意行ったところ、UVキュアを不
活性ガス雰囲気中に行うと、溶剤の沸点以上でベーキン
グを行っても熱フローが生じないことを見い出した。
つまり、例えばG線用ポジ型レジスト(フェノールノボ
ラック樹脂)は、例えば、波長250〜3001mの紫
外光を用いてUVキュア処理を窒素ガス7囲気中で行う
ことにより、その熱フロー開始温度が230℃以上に改
善される。
ラック樹脂)は、例えば、波長250〜3001mの紫
外光を用いてUVキュア処理を窒素ガス7囲気中で行う
ことにより、その熱フロー開始温度が230℃以上に改
善される。
上記結論に従って研究を行った結果、ついに、レジスト
溶剤成分の沸点より更に高い温度まで、レジストパター
ンの変形の全く無い、しかも、レジストからの脱ガスが
同様に殆ど全く無いレジスト処理装置、および方法を発
明するに到った。上記の方法および装置を用いて実験を
行った結果を第5図に示す。すなわち、例えば250〜
300nmの紫外光によるUVキュアを不活性ガス雰囲
気大気圧下で行った後、不活性ガス雰囲気大気圧下で2
30℃においてベーキング(以下、UCベーキング、U
CBと略#I)シて得られたレジストパターンの走査電
子顕微鏡写真を第5図に示す。レジスト形状は、230
℃まで温度が上げられているにもかかわらず、全く変形
していないことを第5図は示している。
溶剤成分の沸点より更に高い温度まで、レジストパター
ンの変形の全く無い、しかも、レジストからの脱ガスが
同様に殆ど全く無いレジスト処理装置、および方法を発
明するに到った。上記の方法および装置を用いて実験を
行った結果を第5図に示す。すなわち、例えば250〜
300nmの紫外光によるUVキュアを不活性ガス雰囲
気大気圧下で行った後、不活性ガス雰囲気大気圧下で2
30℃においてベーキング(以下、UCベーキング、U
CBと略#I)シて得られたレジストパターンの走査電
子顕微鏡写真を第5図に示す。レジスト形状は、230
℃まで温度が上げられているにもかかわらず、全く変形
していないことを第5図は示している。
また、上記研究をパターンの無いレジストのベタ膜でも
行ったが、上記レジストパターンの場合と同じくレジス
トからの脱ガスが殆ど全く無い結果が同時に得られた。
行ったが、上記レジストパターンの場合と同じくレジス
トからの脱ガスが殆ど全く無い結果が同時に得られた。
これら上記目的を達成するためのさらなる研究の結果、
レジストからの脱ガス量低減のため、レジストパターン
の形成された基板に紫外光を照射する装置に於いて、前
記UV光が照射される基板が不活性ガス雰囲気中に設置
されていることが重要な事を見いだした。UV光が照射
される基体が設置されている雰囲気ガスは不活性ガスで
なくては本発明の効果を充分に発揮することができない
。ここで不活性ガスとしては例えばN2゜Ar、Ne、
He等をあげることができ、特にN2が顕著な効果が得
られ好ましい。導入する不活性ガスは含まれる水分が数
1 oppb以下(より好ましくは数PPb以下)で、
かつ、その他の不純物も可能な限り含まない高清浄なも
のが望ましい。しかし、これに限定されるものではない
。
レジストからの脱ガス量低減のため、レジストパターン
の形成された基板に紫外光を照射する装置に於いて、前
記UV光が照射される基板が不活性ガス雰囲気中に設置
されていることが重要な事を見いだした。UV光が照射
される基体が設置されている雰囲気ガスは不活性ガスで
なくては本発明の効果を充分に発揮することができない
。ここで不活性ガスとしては例えばN2゜Ar、Ne、
He等をあげることができ、特にN2が顕著な効果が得
られ好ましい。導入する不活性ガスは含まれる水分が数
1 oppb以下(より好ましくは数PPb以下)で、
かつ、その他の不純物も可能な限り含まない高清浄なも
のが望ましい。しかし、これに限定されるものではない
。
不活性ガス雰囲気は大気圧が望ましく、数10Torr
未溝の減圧にすると、レジストからの脱ガス量は増加す
る。またUV光照射時の基体温度は、レジスト形状が正
確に保たれる温度、例えばG線用ポジ型レジストでは1
30℃程度が望ましい。
未溝の減圧にすると、レジストからの脱ガス量は増加す
る。またUV光照射時の基体温度は、レジスト形状が正
確に保たれる温度、例えばG線用ポジ型レジストでは1
30℃程度が望ましい。
更に、基体表面に紫外光を照射した後、レジストからの
脱ガス量低減のため、前記基体を加熱する手段を有し、
基体温度を紫外光照射時よりも高く設定できる様に構成
することが重要である。特に、レジストからの脱ガスの
主成分であるレジストの溶剤の沸点よりも高い温度、例
えばG線用ポジ型レジストでは156℃以上で処理する
ことが有効である。
脱ガス量低減のため、前記基体を加熱する手段を有し、
基体温度を紫外光照射時よりも高く設定できる様に構成
することが重要である。特に、レジストからの脱ガスの
主成分であるレジストの溶剤の沸点よりも高い温度、例
えばG線用ポジ型レジストでは156℃以上で処理する
ことが有効である。
UCベーキング温度は、レジスト溶剤の沸点温度よりも
高くし、レジスト形状が正確に保たれる限り、高い温度
であるほど脱ガス量は低下する。
高くし、レジスト形状が正確に保たれる限り、高い温度
であるほど脱ガス量は低下する。
しかも、この紫外光照射後のUCベーキングも空気中で
はなく不活性ガス雰囲気中大気圧下で行うことが好まし
い。
はなく不活性ガス雰囲気中大気圧下で行うことが好まし
い。
また、UV光照射後の高温ベータ時に、不活性ガス雰囲
気は高清浄の不活性ガスを4 It / m i n程
度以上の流速で流すことが望ましい。減圧にする場合、
好ましくは、10−4Torr以下、より好ましくは1
0−4Torr以下の減圧状態にした場合に、本発明の
効果がより一層発揮される。
気は高清浄の不活性ガスを4 It / m i n程
度以上の流速で流すことが望ましい。減圧にする場合、
好ましくは、10−4Torr以下、より好ましくは1
0−4Torr以下の減圧状態にした場合に、本発明の
効果がより一層発揮される。
[実施態様例]
以下に、図面を用いて本発明の実施態様例を具体的に説
明する。第3図は、本発明におけるUVキュア後更に再
ベータを行うホトリソグラフ工程図である。
明する。第3図は、本発明におけるUVキュア後更に再
ベータを行うホトリソグラフ工程図である。
UVキュアは、第6図に模式的に示される様なレジスト
処理装置を用いて行われた。図中、1はUV光源であり
、2は基板加熱用ホットプレート、3は内面を電解複合
研磨した5US316L製のチャンバー、4は基板搬出
入用のゲートバルブ、5は搬送アーム、9は不活性ガス
気流が効率良く基板表面に当たるように工夫された不活
性ガス導入配管ノズルである。
処理装置を用いて行われた。図中、1はUV光源であり
、2は基板加熱用ホットプレート、3は内面を電解複合
研磨した5US316L製のチャンバー、4は基板搬出
入用のゲートバルブ、5は搬送アーム、9は不活性ガス
気流が効率良く基板表面に当たるように工夫された不活
性ガス導入配管ノズルである。
露光現像された基板は、充分に水洗リンス後窒素ガス等
で乾燥され、搬送アームにて、4のゲートバルブを通し
てUVチャンバー内へ搬入される。搬送アームは裏面接
触形式のものである。基板が2のホットプレート上に置
かれる前に、4のゲートバルブは閉じられ、充分に雰囲
気ガスを不活性ガスに置換し、2のホットプレート上に
基板が接地すると同時にUV光照射が開始される。この
時のホットプレート温度はレジストパターンの熱変形を
防止するために、通常ポストベーク温度程度以下に設定
される。所定エネルギー(例えば、数100mJ/cm
2〜数J/cm2)のUV光照射後、照射を停止し、そ
のままホットプレートを昇温し、レジスト中に含まれる
溶媒の沸点以上で、UVキュア後向上したレジストの熱
変形温度以下の温度に保たれる。UV光照射エネルギー
は、照射時の基板温度を高くすることによって低くでき
る。また、LIVキュア後の熱変形開始温度はほぼ25
0℃程度である。この操作によって、脱ガスのほとんど
無いレジストパターンが得られる。
で乾燥され、搬送アームにて、4のゲートバルブを通し
てUVチャンバー内へ搬入される。搬送アームは裏面接
触形式のものである。基板が2のホットプレート上に置
かれる前に、4のゲートバルブは閉じられ、充分に雰囲
気ガスを不活性ガスに置換し、2のホットプレート上に
基板が接地すると同時にUV光照射が開始される。この
時のホットプレート温度はレジストパターンの熱変形を
防止するために、通常ポストベーク温度程度以下に設定
される。所定エネルギー(例えば、数100mJ/cm
2〜数J/cm2)のUV光照射後、照射を停止し、そ
のままホットプレートを昇温し、レジスト中に含まれる
溶媒の沸点以上で、UVキュア後向上したレジストの熱
変形温度以下の温度に保たれる。UV光照射エネルギー
は、照射時の基板温度を高くすることによって低くでき
る。また、LIVキュア後の熱変形開始温度はほぼ25
0℃程度である。この操作によって、脱ガスのほとんど
無いレジストパターンが得られる。
第7図は現在汎用されている最も基本的なUVキュア装
置の一例である。
置の一例である。
第8図は、UVキュア前の不活性ガスへの完全雰囲気置
換を容易にするため、もしくは、不活性ガス雰囲気中大
気圧下でのUVキュア後レジストからの脱ガス除去を容
易にするために、磁気浮上型のターボ分子ポンプ等で瞬
時に高真空に減圧できるようにした装置例である。図中
6はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを、7は油回転型
等の真空ポンプを示す。
換を容易にするため、もしくは、不活性ガス雰囲気中大
気圧下でのUVキュア後レジストからの脱ガス除去を容
易にするために、磁気浮上型のターボ分子ポンプ等で瞬
時に高真空に減圧できるようにした装置例である。図中
6はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを、7は油回転型
等の真空ポンプを示す。
第9図は不活性ガストンネルを用いたりソグラフ工程の
システム構成例である。本発明の装置は、リソグラフ工
程の前後の装置とドツキングしたり、共用されても問題
なく、特に単一構成品に限定されるものではない。図中
8は、基板搬送用の不活性ガストンネルを示す。
システム構成例である。本発明の装置は、リソグラフ工
程の前後の装置とドツキングしたり、共用されても問題
なく、特に単一構成品に限定されるものではない。図中
8は、基板搬送用の不活性ガストンネルを示す。
本発明におけるレジストとは、光や放射線に反応し、露
光、未露光部の差でレジストパターンの描けるものであ
れば何でも良く、特に限定されるものではないが、UV
キュア処理効果の有するものである必要がある。また、
紫外光(UV光)とは短波長紫外(200〜350nm
)、近紫外(350〜400nm)があり、これら波長
に限定されるものではないが、UVキュア効果の有る波
長帯でかつUV光がレジスト−基板界面まで達するよう
にレジストを透過できるものが望ましい。
光、未露光部の差でレジストパターンの描けるものであ
れば何でも良く、特に限定されるものではないが、UV
キュア処理効果の有するものである必要がある。また、
紫外光(UV光)とは短波長紫外(200〜350nm
)、近紫外(350〜400nm)があり、これら波長
に限定されるものではないが、UVキュア効果の有る波
長帯でかつUV光がレジスト−基板界面まで達するよう
にレジストを透過できるものが望ましい。
一例を挙げると、G線用ポジ型レジスト(フェノールノ
ボラック樹脂)は、約250nm以下の波長ではレジス
ト中をUV光がほとんど透過できず、約300nm以上
ではUVキュア効果がほとんど見られなかった。故にこ
のレジストに対しては、250〜300nmの波長帯が
有効である。
ボラック樹脂)は、約250nm以下の波長ではレジス
ト中をUV光がほとんど透過できず、約300nm以上
ではUVキュア効果がほとんど見られなかった。故にこ
のレジストに対しては、250〜300nmの波長帯が
有効である。
[実施例コ
(実施例1)
本例では不活性ガスの一例として窒素ガスを使用した例
を説明する。
を説明する。
第1図〜第3図で示した工程にしたがって、予め3イン
チシリコウェハにレジスト(東京応化社製TSMR−8
900)を膜厚1.5μmにスピン塗布し、1.0μm
ラインアンドスペースをステッパー(キャノン社製FP
A−1550M2)にて露光、現像液(東京応化社製N
MD−3)にてデイツプ現像を行い、第1図〜第3図ま
でに示されるそれぞれの工程での処理を行った。
チシリコウェハにレジスト(東京応化社製TSMR−8
900)を膜厚1.5μmにスピン塗布し、1.0μm
ラインアンドスペースをステッパー(キャノン社製FP
A−1550M2)にて露光、現像液(東京応化社製N
MD−3)にてデイツプ現像を行い、第1図〜第3図ま
でに示されるそれぞれの工程での処理を行った。
これらのサンプルは、ウェハの一方向のみを5mmの短
冊状にカッティングし、内表面を複合電解研磨した3/
8インチの5US316Lチユーブで製作した試験用カ
ラム中に、上記カッティングサンプル3枚を挿入後、そ
れぞれ測定を行う温度条件まで連続して昇温し、アルゴ
ン(1℃/m1n)をキャリアガスとして大気圧イオン
化買量分析装置(日立東京エレクトロニクス社製UG−
240A型、以下、APIMSと略)にて脱ガス分析を
行った。挿入サンプルの総レジスト塗布表面積は約11
.2cm2である。実験は数置におよび再現性の確認を
行った。
冊状にカッティングし、内表面を複合電解研磨した3/
8インチの5US316Lチユーブで製作した試験用カ
ラム中に、上記カッティングサンプル3枚を挿入後、そ
れぞれ測定を行う温度条件まで連続して昇温し、アルゴ
ン(1℃/m1n)をキャリアガスとして大気圧イオン
化買量分析装置(日立東京エレクトロニクス社製UG−
240A型、以下、APIMSと略)にて脱ガス分析を
行った。挿入サンプルの総レジスト塗布表面積は約11
.2cm2である。実験は数置におよび再現性の確認を
行った。
分析結果を表1〜3に示す。
表中の数字はサンプルガス中の各成分ガスイオンの相対
イオン強度[%コである。ここで、相対イオン強度(I
R)とはAPIMS検出されたすべてのイオン量(IT
)に対する目的とする脱ガス成分量(IX )の割合と
して定義する。
イオン強度[%コである。ここで、相対イオン強度(I
R)とはAPIMS検出されたすべてのイオン量(IT
)に対する目的とする脱ガス成分量(IX )の割合と
して定義する。
I*=(Ix/IT)X100 [%]ここで、レジ
ストからの脱ガス量の増加、減少は、上記定義した相対
イオン強度の増減と1:1の関係にある。つまり、本実
施例において、相対イオン強度の増減は、レジスト脱ガ
ス量の増減をボしている。
ストからの脱ガス量の増加、減少は、上記定義した相対
イオン強度の増減と1:1の関係にある。つまり、本実
施例において、相対イオン強度の増減は、レジスト脱ガ
ス量の増減をボしている。
各表中、いちばん左の列は、脱ガス測定時のサンプル温
度を示す。項目Aはこのレジストの標準のボストベーク
温度130℃で処理したプロセスであり、項目BはUV
キュアを130℃ホットプレート上で行フたプロセスで
ある。また、項目Cは項目Bと同一条件で処理後、続け
て230℃で最終ベータで処理したプロセスであり、項
目りは項目Cと全く同一処理を完全窒素雰囲気中で窒素
ガスを流しながら行ったプロセスである。
度を示す。項目Aはこのレジストの標準のボストベーク
温度130℃で処理したプロセスであり、項目BはUV
キュアを130℃ホットプレート上で行フたプロセスで
ある。また、項目Cは項目Bと同一条件で処理後、続け
て230℃で最終ベータで処理したプロセスであり、項
目りは項目Cと全く同一処理を完全窒素雰囲気中で窒素
ガスを流しながら行ったプロセスである。
表1は、レジストからの水分成分の脱ガスに関する相対
イオン強度の積算値である0項目Aの通常ベーキング法
、項目BのUVキュア単一の場合、脱ガスの増加が見ら
れるが、項目りの本発明における大気圧窒素気中UVキ
ュア後UCベーキングを行ったものは、キャリアガスか
らの脱ガス成分とほぼ同等となった。項目Cの、大気圧
空気中UVキュア後UCベークキングに比較しても、項
目りの本発明法の方が脱ガス量が少ないことが明らかで
ある。
イオン強度の積算値である0項目Aの通常ベーキング法
、項目BのUVキュア単一の場合、脱ガスの増加が見ら
れるが、項目りの本発明における大気圧窒素気中UVキ
ュア後UCベーキングを行ったものは、キャリアガスか
らの脱ガス成分とほぼ同等となった。項目Cの、大気圧
空気中UVキュア後UCベークキングに比較しても、項
目りの本発明法の方が脱ガス量が少ないことが明らかで
ある。
同様に、表2は、レジストからの溶媒成分(ECA)の
脱ガスに関する相対イオン強度の積算値である。上記表
1の結果と同様に、項目りの本発明法を用いた場合、各
温度条件にわたってレジストからの脱ガスをほぼOにす
ることができた。
脱ガスに関する相対イオン強度の積算値である。上記表
1の結果と同様に、項目りの本発明法を用いた場合、各
温度条件にわたってレジストからの脱ガスをほぼOにす
ることができた。
表3は、レジストからのレジスト樹脂自体の分解に伴う
脱ガスに関する相対イオン強度の積算値である。上記表
1および表2と同様な結果が得られた。本発明による項
目りにおいて、熱によるレジスト分解に対してもその脱
ガス量を低減させる効果が確認できる。
脱ガスに関する相対イオン強度の積算値である。上記表
1および表2と同様な結果が得られた。本発明による項
目りにおいて、熱によるレジスト分解に対してもその脱
ガス量を低減させる効果が確認できる。
これらのプロセスの比較の結果、大気圧窒素中で本発明
の方法および装置を用いた項目りにおいて、項目AやB
の従来方法と比較して、および大気圧空気中UVとUC
ベーキングを行った項目Cと比較して、レジストの脱ガ
ス量が230℃高温域においても極端に低く抑えられて
いることが分かる。
の方法および装置を用いた項目りにおいて、項目AやB
の従来方法と比較して、および大気圧空気中UVとUC
ベーキングを行った項目Cと比較して、レジストの脱ガ
ス量が230℃高温域においても極端に低く抑えられて
いることが分かる。
このため、ドライエツチング時にたとえイオンによりレ
ジストがたたかれても、レジストからの脱ガス量を、極
端に少なくすることができ、エツチング雰囲気を劣化さ
せること無く高精度エツチングパターンの精密制御が可
能となった。また、エツチングチャンバーのレジスト脱
ガス成分による汚染を低減することができる。
ジストがたたかれても、レジストからの脱ガス量を、極
端に少なくすることができ、エツチング雰囲気を劣化さ
せること無く高精度エツチングパターンの精密制御が可
能となった。また、エツチングチャンバーのレジスト脱
ガス成分による汚染を低減することができる。
(実施例2)
実施例1と全く同一方法で、通常のポストベークによる
方法、及び、本発明による大気圧下窒素気中でのUVキ
ュア後にUCベーク処理する方法の二条性について、レ
ジストからの脱ガスのAPIMSによるマススペクトル
データを採取した。この時の、ウェハ温度は200℃で
あった。
方法、及び、本発明による大気圧下窒素気中でのUVキ
ュア後にUCベーク処理する方法の二条性について、レ
ジストからの脱ガスのAPIMSによるマススペクトル
データを採取した。この時の、ウェハ温度は200℃で
あった。
第10図に、通常のポストベークを行った時のマススペ
クトルを、第11図に本発明による大気圧下窒素気中で
のUVキュア後UCベークを処理したときのマススペク
トルを示す。図中、補軸に各マスナンバーが示され、縦
軸にそれぞれのマスイオンの強度がボルトで示される。
クトルを、第11図に本発明による大気圧下窒素気中で
のUVキュア後UCベークを処理したときのマススペク
トルを示す。図中、補軸に各マスナンバーが示され、縦
軸にそれぞれのマスイオンの強度がボルトで示される。
第10図及び第11図は、感度等全く同一のAPIMS
条件で測定された。
条件で測定された。
図より、UCベーク処理のスペクトルが、アルゴンキャ
リアガスのマス(m/z)=36゜40.41.76.
80.81以外は、殆ど検出されないのに対して、通常
ベータによるものは、m/z=18を中心とする水ビー
ク、31.44を中心とする溶媒のピーク、m / z
= 64 。
リアガスのマス(m/z)=36゜40.41.76.
80.81以外は、殆ど検出されないのに対して、通常
ベータによるものは、m/z=18を中心とする水ビー
ク、31.44を中心とする溶媒のピーク、m / z
= 64 。
108.121を中心とするレジスト樹脂ピークと多種
多様にかつ大量に出現している。
多様にかつ大量に出現している。
また、通常ベータ処理のものは、本実験条件である20
0℃に連続昇温する間、大量の溶剤成分脱ガスが有った
後の溶剤成分としては減少時点のスペクトルデータであ
るが、UCベーク処理したものについては、昇温時は更
にピークの無いものであった。
0℃に連続昇温する間、大量の溶剤成分脱ガスが有った
後の溶剤成分としては減少時点のスペクトルデータであ
るが、UCベーク処理したものについては、昇温時は更
にピークの無いものであった。
(実施例3)
上記実施例の項目りの実験を、最終ベーク特派圧下窒素
気流中で行った。
気流中で行った。
表4は、レジストからの溶媒成分の脱ガスに関する相対
イオン強度の積算値である。表中多縦列は、それぞれ窒
素雰囲気下、大気圧、20Torr減圧、30mTor
r減圧、0,03mT o r r減圧の条件下でのデ
ータである。30mTorr減圧では窒素による脱ガス
抑止効果が薄れてきているが、減圧度を上げることによ
って大気圧窒素雰囲気下と同一の効果が得られることが
確認された。
イオン強度の積算値である。表中多縦列は、それぞれ窒
素雰囲気下、大気圧、20Torr減圧、30mTor
r減圧、0,03mT o r r減圧の条件下でのデ
ータである。30mTorr減圧では窒素による脱ガス
抑止効果が薄れてきているが、減圧度を上げることによ
って大気圧窒素雰囲気下と同一の効果が得られることが
確認された。
なお、以上の例では、不活性ガスとして窒素ガスを用い
た場合を示したが、他の不活性ガスを用いた場合も実施
例1〜実施例3とほぼ同様の結果が得られた。
た場合を示したが、他の不活性ガスを用いた場合も実施
例1〜実施例3とほぼ同様の結果が得られた。
また、基体として半導体ウェハ(シリコンウェハ)を用
いた例を示したが、もちろん、他の基体、例えば超伝導
体、伝導体、絶縁体の基体を用いた場合にもほぼ同様の
結果が得られた。
いた例を示したが、もちろん、他の基体、例えば超伝導
体、伝導体、絶縁体の基体を用いた場合にもほぼ同様の
結果が得られた。
[発明の効果]
本発明によれば、ドライエツチング時にたとえイオンに
よりレジストがたたかれても、レジストからの脱ガス量
を、極端に少なくすることができ、エツチング雰囲気を
劣化させること無く高精度エツチングパターンの精密制
御が可能となった。また、エツチングチャンバーのレジ
スト脱ガス成分による汚染が低減された。このため、集
積度の著しく大きな大面積の集積素子チップ、例えばL
SIチップ、超伝導集積素子チップを実現することがで
き、今後の半導体等の製造技術分野における有用性は絶
大である。
よりレジストがたたかれても、レジストからの脱ガス量
を、極端に少なくすることができ、エツチング雰囲気を
劣化させること無く高精度エツチングパターンの精密制
御が可能となった。また、エツチングチャンバーのレジ
スト脱ガス成分による汚染が低減された。このため、集
積度の著しく大きな大面積の集積素子チップ、例えばL
SIチップ、超伝導集積素子チップを実現することがで
き、今後の半導体等の製造技術分野における有用性は絶
大である。
第1図は、フォトリングラフプロセスにおける、通常一
般的に行われる処理の工程図を示す。 第2図は、フォトリングラフ工程の通常一般に行われる
UVキュア処理を含めた工程図である。第3図は、本発
明のUVキュア後更に高温ベーキングを施す方法での工
程図である。第4図は、ノボラック系樹脂のレジストパ
ターン断面の熱フローの様子を示す走査電子顕微鏡写真
である。第5図は、本発明法による大気圧窒素雰囲気下
、UVキュア後230℃の高温まで再ベーキングを行っ
た後得られたレジストパターンの走査電子顕微鏡写真で
ある。第6図は、本発明に使用したUVキュアおよびそ
の後の高温再ベータ装置の断面概要図である。第7図は
、現在汎用されているUVキュア装置の概要図の一例で
ある。第8図は、装置チャンバー内=囲気置換用に、も
しくは、高温再ヘーク時減圧度の高い状態で処理できる
ように、減圧排気系を有する本発明の応用例の装置断面
概要図である。第9図は、基板の窒素トンネル搬送装置
と本発明装置とをドツキングした応用例の装置断面概要
図である。第10図は、ウェハ温度200℃での、通常
のボストベークを行った時のマススペクトル図である。 第11図は、ウェハ温度200℃での、本発明による大
気圧下窒素気中でのUVキュア後UCベークを処理した
ときのマススペクトル図である。 1・・・UV光光源、2・・・ホットプレート、3・・
・チャンバー、4・・・ゲートバルブ、5・・・搬送ア
ーム、6・・・ターボポンプ、7・・・油回転ポンプ、
8・・・窒素トンネル、9・・・窒素ノズル。 第 図 第 図 第 図 稟1図 第5図
般的に行われる処理の工程図を示す。 第2図は、フォトリングラフ工程の通常一般に行われる
UVキュア処理を含めた工程図である。第3図は、本発
明のUVキュア後更に高温ベーキングを施す方法での工
程図である。第4図は、ノボラック系樹脂のレジストパ
ターン断面の熱フローの様子を示す走査電子顕微鏡写真
である。第5図は、本発明法による大気圧窒素雰囲気下
、UVキュア後230℃の高温まで再ベーキングを行っ
た後得られたレジストパターンの走査電子顕微鏡写真で
ある。第6図は、本発明に使用したUVキュアおよびそ
の後の高温再ベータ装置の断面概要図である。第7図は
、現在汎用されているUVキュア装置の概要図の一例で
ある。第8図は、装置チャンバー内=囲気置換用に、も
しくは、高温再ヘーク時減圧度の高い状態で処理できる
ように、減圧排気系を有する本発明の応用例の装置断面
概要図である。第9図は、基板の窒素トンネル搬送装置
と本発明装置とをドツキングした応用例の装置断面概要
図である。第10図は、ウェハ温度200℃での、通常
のボストベークを行った時のマススペクトル図である。 第11図は、ウェハ温度200℃での、本発明による大
気圧下窒素気中でのUVキュア後UCベークを処理した
ときのマススペクトル図である。 1・・・UV光光源、2・・・ホットプレート、3・・
・チャンバー、4・・・ゲートバルブ、5・・・搬送ア
ーム、6・・・ターボポンプ、7・・・油回転ポンプ、
8・・・窒素トンネル、9・・・窒素ノズル。 第 図 第 図 第 図 稟1図 第5図
Claims (17)
- (1)レジストの形成された基体に紫外光を照射する手
段と、装置内部に不活性ガスを導入する手段とを少なく
とも設けたことを特徴とするレジスト処理装置。 - (2)基体を加熱するための手段を設けたことを特徴と
する請求項1記載のレジスト処理装置。 - (3)前記加熱手段は、基体を、紫外光照射時の基体温
度よりも高い温度に加熱できるものであることを特徴と
する請求項2記載のレジスト処理装置。 - (4)前記不活性ガスを導入する手段のガス出口は、基
体にガスが当たるように配置されていることを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレジスト処理
装置。 - (5)装置内を排気するための手段を設けたことを特徴
とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレジスト
処理装置。 - (6)装置内面は電解複合研磨したステンレス鋼で形成
されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
1項に記載のレジスト処理装置。 - (7)レジストの形成された基体への紫外光の照射を、
不活性ガス雰囲気中において行うことを特徴とするレジ
スト処理方法。 - (8)前記不活性ガス雰囲気は、大気圧であることを特
徴とする請求項7記載のレジスト処理方法。 - (9)前記不活性ガスは、水分濃度が数十ppm以下で
ある請求項7または8のいずれか1項に記載のレジスト
処理方法。 - (10)紫外光の照射後、不活性ガス雰囲気もしくは窒
素ガスを導入した減圧雰囲気中において、前記基体のベ
ーキングを行うことを特徴とする請求項7乃至9のいず
れか1項に記載のレジスト処理方法。 - (11)ベーキング時の不活性ガス雰囲気を10^−^
4Torr以下の減圧状態とすることを特徴とする請求
項10記載のレジスト処理方法。 - (12)ベーキング時の不活性ガス雰囲気を大気圧とす
ることを特徴とする請求項10記載のレジスト処理方法
。 - (13)前記ベーキングを、前記レジスト中に含まれる
溶剤の沸点よりも高い温度で行うことを特徴とする請求
項11又は12記載のレジスト処理方法。 - (14)前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴と
する請求項1乃至13のいずれか1項に記載のレジスト
処理方法。 - (15)レジストからの溶剤の脱ガス量が、230℃に
おいて大気圧イオン化質量分析装置で検出した相対イオ
ン強度(I_R)で換算して、0.5%以下であること
を特徴とするレジストパターン。 - (16)エッチングパターン間隔が1μm以下であるこ
とを特徴とする請求項15記載のレジストパターン。 - (17)前記レジストパターンは、反応性イオンエッチ
ング用であることを特徴とする請求項15又は16のい
ずれか1項に記載のレジストパターン。
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