JPH04369211A - レジストベーク方法及びレジストベーク装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レジストベーク方法及
びレジストベーク装置に係り、詳しくは半導体集積回路
の製造におけるフォトリソグラフィー技術に適用するこ
とができ、特に、化学増幅型レジストの現像後、パター
ン間の抜け不良及びパターン上の庇等を生じ難くするこ
とができるレジストベーク方法及びレジストベーク装置
に関する。

【０００２】近年、ＬＳＩは高集積化が要求されており
、この高集積化に伴い、回路パターンの微細化が必要と
なっている。このため、パターン露光装置の高解像力化
とともに、その露光波長が次第に短波長へと進みつつあ
る。更には、レジストの高解像力化も必要となっており
、この高解像力化については、近時、光酸発生剤（ＰＡ
Ｇ：Ｐｈｏｔｏ　Ａｃｉｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）　を
含む所謂化学増幅型レジストなるものが脚光を浴びてお
り、その開発が盛んに行われている。

【０００３】

【従来の技術】従来の化学増幅型レジストの処理は、レ
ジスト塗布工程→プリベーク工程→パターン露光工程→
ベーク（通称ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｂ
ａｋｅ）　工程→現像工程という工程に沿って行われて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の化学増幅型レジスト処理では、現像後のパター
ンを観察すると、パターン間の抜け不良が生じていたり
パターン上部に庇が発生したりしていて、良好なパター
ンを得ることが困難であった。化学増幅型レジストの反
応は主に露光時とＰＥＢ時に起こるが、特に後者の時の
ウェーハ雰囲気によって現像後のパターン形状が変化し
易い。

【０００５】ＰＥＢを減圧下で行うと、パターン特性は
良くなることが判っているが、恐らくこれは雰囲気中の
水又はＯ２　等が化学増幅型レジストの反応に悪影響し
て生じたものと考えられる。また、この化学増幅型レジ
ストのベークは通常のベーク装置では実行し難い。なぜ
なら、通常のベーク装置ではホットプレートにウェーハ
を吸着させ真空に引くと同時にベークを行っていたため
、ウェーハがベーク用チャンバー内のホットプレートに
吸着させると、略同時にウェーハがベークされ始め、一
方、減圧状態にするには時間を有するため、レジスト反
応自体がウェーハが充分な減圧状態に達する前に終わっ
てしまうからである。

【０００６】従って、良好な微細パターンを形成するこ
とができ、ＬＳＩ開発を進めるうえで障害となっていた
。そこで本発明は、以上の点を鑑み、化学増幅型レジス
トの現像後、パターン間の抜け不良及びパターン上の庇
等を生じ難くして良好な微細パターンを形成することが
できるレジストベーク方法及びレジストベーク装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるレジストベ
ーク方法は上記目的達成のため、ウェーハ上に塗布した
レジスト露光後に該レジストをベークするレジストベー
ク方法において、ウェーハ雰囲気を所定減圧下にし、該
減圧下の状態でウェーハ温度を所定温度上昇させてベー
クするものである。

【０００８】本発明によるレジストベーク装置は上記目
的達成のため、ベーク用ホットプレートのユニットの前
工程でウェーハを予め減圧下にする予備排気用のユニッ
トが該ベーク・ユニットに隣接配置され、前記両ユニッ
ト間で両ユニット内が減圧下でウェーハ移動可能になる
ように構成されてなるものである。本発明においては、
所定温度としては３０℃以上１００　℃以下であるのが
好ましく、３０℃より小さくするとＨ２　Ｏ、Ｏ２　等
の影響を受け易くレジストのパターン精度が上げ難くな
り好ましくなく、また１００　℃より大きくすると公知
のレジストの耐熱温度を越えてしまい実用上好ましくな
いからである。

【０００９】

【作用】本発明では、まず、ウェーハ雰囲気を所定の減
圧下にし、その後にウェーハ温度を所定温度上昇させて
レジストベークするようにしている。具体的には、ウェ
ーハ上にレジストを塗布し、プリーベークした後、パタ
ーン露光する。その後、図１（ａ）に示す如くウェーハ
１をチャンバー２内のホットプレート３内蔵のピン４上
に載置し、ウェーハ１を低温に保ったままチャンバー２
内を排気し所望の真空度にし、この状態で図１（ｂ）に
示す如くウェーハ１をホットプレート３近傍に近づけて
ウェーハ１温度を所定温度上昇させてＰＥＢする。そし
て、現像処理する。なお、図１（ｂ）ではウェーハ１を
ホットプレート３に接近させてウェーハ１温度を上昇さ
せる場合であるが、ウェーハをホットプレートに吸着さ
せるタイプでウェーハ温度を上昇させる場合であっても
よい。

【００１０】このように、本発明では、減圧下の状態で
ウェーハ温度を所定温度上昇させるようにしたため、Ｐ
ＥＢ中のレジスト表面での空気を希薄にすることができ
、水、Ｏ２　等の影響を低減することができる。更には
、減圧した状態で行っているため、既にレジスト中に入
り込んでいる水等もある程度引き抜くことができる。 このため、純粋に近い状態でレジスト中の反応を行うこ
とができるため、レジスト材料の最適化を容易に行うこ
とができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、化学増幅型ネガレジスト（例えば、商品名ＸＰ８８
４３；シプレー社製）等のレジストをウェーハ上１μｍ
厚程度で塗布し、９０℃、９０秒程度ホットプレートで
プリベークした後、波長λ＝２４８μｍ程度でパターン
露光する。次いで、ウェーハを４０℃程度の低温に保っ
たままチャンバー内を排気しウェーハ雰囲気を１０Ｔｏ
ｒｒ程度まで減圧状態にする。次いで、この減圧状態下
でウェーハ温度を４０℃から　１３０℃まで上昇させ、
ＰＥＢ時間６０秒程度でＰＥＢする。そして、ウェーハ
を大気圧下に戻し、アルカリ現像液で約９０秒間現像処
理した後更に１３０　℃、６０秒程度でポストベークす
ることにより所望のレジストパターンを得ることができ
る。

【００１２】このように、本実施例では、予め減圧下の
状態にした後ウェーハ温度を９０℃上昇させるようにし
たため、ＰＥＢ中のレジスト表面での空気を希薄にする
ことができ、水、Ｏ２　等の影響を低減することができ
る。 更には、減圧下で行っているため、既にレジスト中に入
り込んでいる水等もある程度は引き抜くことができる。 このため、純粋に近い状態でレジスト中の反応を行うこ
とができ、レジスト材料の最適化を容易に行うことがで
きる。従って、レジスト現像後、パターン間の抜け不良
及びパターン上の庇等を生じ難くして良好な微細パター
ンを形成することができ、ＬＳＩの高集積化に寄与する
ところが大きい。

【００１３】なお、上記実施例では、ウェーハ雰囲気を
減圧状態にした後直ちにウェーハ温度を上昇させてＰＥ
Ｂする場合について説明したが、本発明においては、ウ
ェーハ雰囲気を減圧下にした後、Ｎ２　ガス等の不活性
ガスに置換してからウェーハ温度を上昇させてＰＥＢす
る場合であってもよく、この場合、真空系の中に駆動系
を設ける場合よりも容易に駆動系を設けることができ好
ましい。なお、Ｎ２　ガス雰囲気状態は減圧状態でもよ
いし、大気圧状態でよい。

【００１４】次に、本発明においては、図２に示すよう
に、ウェーハ１とホットプレート３の間隔を適宜小さく
することによってウェーハ１温度を適宜上昇させる場合
であってもよい。具体的には、図２（ａ）に示す如く、
チャンバー２内にレジストが塗布されパターン露光され
たウェーハ１を搬入し、ホットプレート３内蔵のピン４
上にウェーハ１を載置し、チャンバー２の扉を閉じチャ
ンバー２内を排気して減圧状態にする。この時のウェー
ハ１温度は、ホットプレート３から十分離れているため
、ウェーハ１はそれ程高温にはなっておらず、レジスト
反応はほとんど進まない。次いで、ピン４を下げてウェ
ーハ１をホットプレート３に近づけてウェーハ１温度を
上昇させる。この時、ウェーハ１をホットプレート３に
少し離れるようにしても吸着させるようにしてもよい。 そして、ピン４を上昇させ、ウェーハ１温度を下げ、更
に不活性ガスで置換して大気圧下に戻した後、扉を開け
てウェーハ１を搬出する。以下の工程は上記実施例と同
様である。

【００１５】次に、本発明においては、図３に示すよう
に、ベーク用ホットプレートのユニット２の前工程でウ
ェーハ１を予め減圧下にする予備排気用のユニット６を
ベークユニット２に隣接するように配置し、両ユニット
２，６間で両ユニット２，６内が減圧下でウェーハ１移
動可能になるようにレジストベーク装置を構成してもよ
く、この場合、ウェーハ１枚毎に減圧下にしてベークす
る場合よりもスループットを向上させることができる。

【００１６】具体的には、図３（ａ）に示す如く、予備
排気室６内にウェーハ１を搬入し、図３（ｂ）に示す如
く、扉を閉じて予備排気室６内を排気して予備排気室６
内を所望の減圧状態にし、次いで、図３（ｃ）に示す如
く、両室２，６内の扉を開けてウェーハ１をベーク室２
に搬入し、ホットプレートが内蔵されたピン４上に載置
する。そして、図３（ｄ）に示す如く両室２，６間の扉
を閉め、ピン４を下げてウェーハ１をホットプレート３
に近づけてウェーハ１温度を上昇させてベークする。な
お、このベーク間に予備室を大気圧下に戻して次のウェ
ーハを搬入し排気しておけば、ベーク室のウェーハのベ
ークが終了した時にウェーハを入れ換えさえすればよい
。また、予備排気室はベーク室を挟むように両側に設け
てもよく、ウェーハをライン状に流すことができ好まし
い。

【００１７】次に、本発明においては、図４に示すよう
に、減圧状態にしうるチャンバー２内に温度差５０℃以
上のプレート３，３ａを複数個設け、複数のプレート３
，３ａ間でウェーハ移動可能になるようにレジストベー
ク装置を構成してもよく、この場合、異なる温度のホッ
トプレート３，３ａ間で各々適宜ウェーハ１温度を制御
することができる。

【００１８】具体的には、図４（ａ）に示す如く、チャ
ンバー２内に室温近傍の温度に設定しクールプレート３
ａと、高温に設定したホットプレート３を複数個設けら
れたレジストベーク装置内にウェーハ１を搬入しクール
プレート３ａのピン４上にウェーハ１を載置する（クー
ルプレート３ａに吸着させてもよい）。次いで、図４（
ｂ）に示す如くベーク室２の扉を閉め、ベーク室２内を
減圧下にして所望の減圧状態にし、次いで、図４（ｃ）
に示す如くウェーハ１をホットプレート３が内蔵された
ピン４上に載置する（ホットプレート３に吸着させさて
もよい）。

【００１９】次に、本発明においては、ウェーハのベー
ク後に、ウェーハ温度を５０℃以下に下げてからウェー
ハを空気の大気圧下に戻すようにしてもよく、この場合
、ウェーハ温度を効率よく下げることができ、空気中の
Ｈ２　Ｏ等の影響を受け難くすることができ好ましい。 具体的には、図５に示す如く予備排気室６内にクールプ
レート３ａを設けておき、ホットプレート室２から戻っ
てきたウェーハ１をクールプレート３ａで冷却してから
空気の大気圧下に戻すようにする。

【００２０】次に、本発明においては、化学増幅型レジ
ストに限定されるものではなく、ベーク時の反応で空気
中のＨ２　Ｏ等影響を受けるレジスト全てに適用するこ
とができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、化学増幅型レジストの
現像後、パターン間の抜け不良及びパターン上の庇等を
生じ難くして良好な微細パターンを形成することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明に適用できるレジストベーク方法を説明
する図である。

【図３】本発明に適用できるレジストベーク装置を説明
する図である。

【図４】本発明に適用できるレジストベーク装置を説明
する図である。

【図５】本発明に適用できるレジストベーク方法を説明
する図である。

【符号の説明】

１　　ウェ−ハ ２　　チャンバ− ３　　ホットプレ−ト ４　　ピン

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ウェーハ上に塗布したレジスト露光後
   に該レジストをベークするレジストベーク方法において
   、ウェーハ雰囲気を所定の減圧下にし、該減圧下の状態
   でウェーハ温度を所定温度上昇させてベークすることを
   特徴とするレジストベーク方法。
2. 【請求項２】　　ウェーハ雰囲気を減圧下にした後、不
   活性ガスに置換してからウェーハ温度を所定温度上昇さ
   せてベークすることを特徴とする請求項１記載のレジス
   トベーク方法。
3. 【請求項３】　　ウェーハとホットプレートの間隔を小
   さくすることによってウェーハ温度を所定温度上昇させ
   ることを特徴とする請求項１乃至２記載のレジストベー
   ク方法。
4. 【請求項４】　　ウェーハのベーク後に、ウェーハ温度
   を所定温度下げてからウェーハを空気の大気圧下に戻す
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載のレジストベーク
   方法。
5. 【請求項５】　　前記所定温度が３０℃以上１００　℃
   以下であることを特徴とする請求項１乃至３記載のレジ
   ストベーク方法。
6. 【請求項６】　　ベーク用ホットプレートのユニットの
   前工程でウェーハを予め減圧下にする予備排気用のユニ
   ットが該ベーク・ユニットに隣接配置され、前記両ユニ
   ット間で両ユニット内が減圧下でウェーハ移動可能にな
   るように構成されてなることを特徴とするレジストベー
   ク装置。
7. 【請求項７】　　減圧状態にしうるチャンバー内に所定
   温度差のプレートが複数個設けられ、前記複数のプレー
   ト間でウェーハ移動可能になるように構成されてなるこ
   とを特徴とするレジストベーク装置。
8. 【請求項８】　　前記所定温度差が３０℃以上１００　
   ℃以下であることを特徴とする請求項７記載のレジスト
   ベーク装置。