JPH0462914A - 露光処理装置及び露光処理方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の製造工程で用いられる露光処理
装置及び露光処理方法に関し、特に、化学増幅型レジス
トの露光処理に係わる。

［発明の概要］ 請求の範囲第１項記載の発明は、レジストの露光処理を
行なう露光処理装置において、レジストの露光を行なう
露光用光源と、露光後のレジストの熱処理を選択的に行
なう熱処理用光源とを備えたことにより、 露光から露光後の熱処理までの時間を、一定化し且つ短
時間化することを可能となし、レジストパターンの精密
な線幅制御を可能にしたものである。

請求の範囲第２項記載の発明は、露光処理方法において
、 レジストの露光を行なった後、所定短時間後に熱処理用
光源で熱処理を行なうことにより、請求の範囲第１項記
載の発明と同様に、レジストパターンの精密な線幅制御
を可能にしたものである。

［従来の技術］ 従来、リソグラフィ技術における露光装置としては、通
常のレジストを表面にスピンコードしたウェハを、ＸＹ
移動台の−にに載置し、投影レンズ（縮小レンズ）、ガ
ラスマスク（レヂクル）、コンデンサレンズ等を介して
露光用光源からの光をウェハ上のレジストに照射する構
成となっている。

この露光装置は、ウェハ上のアライメント（位置合せ）
マークを検出して、各露光フィールド毎の精密な位置合
せ露光を行ない、ウエノ＼を機械的に精密移動させ、所
謂ステップアンドリピートを繰り返してウェハ全面を露
光するものである。

一方、レジストの露光後の熱処理装置は、全面の露光が
行なわれたウェハの各露光フィールドに一括して赤外光
を照射する照射法等を用いたベーク炉が知られている。

さらに、他の露光装置としては、特開昭６０１８３０号
公報記載の従来技術が知られている。

この従来技術は、ＵＶ光源用とＤｅｅｐ　ＵＶ光源用と
の２つの照明光学系からの照射光線を選択的に反射して
、一方の反射光線をフォトマスク上に垂直に照射させる
一枚のセカンドミラーを備えたものであり、光源にＵＶ
光を用いるＵＶ光源用フォトレジストと、光源にＤｅｅ
ｐ　　ＵＶ光を用いるＤｅｅｐ　　ＵＶ光源用フォトレ
ジストを露光する場合に、セカンドミラーの切換えによ
り光源を交換し得るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、高解像度を有するレジストの開発が盛んに行なわ
れており、化学増幅型レジストと称される高感度レジス
トの開発が達成されている。

この化学増幅型レジストは、ネガ型では、アルカリ可溶
樹脂に架橋剤と感光性酸発側を加えて構成され、ポジ型
では、アルカリ可溶樹脂に溶解阻止剤（基）と感光性酸
発生剤を加えて構成されている。ネガ型の酸発生化学増
幅型レジストは、露光部が、感光性酸発側によって生成
された酸を触媒として、露光後のベーキング（ＦＥＢ）
時に架橋が不溶化し、アルカリ現像によってネガパター
ンが得られる。一方、ポジ型の酸発生化学増幅型レジス
トの場合は、露光部が、発生した酸を触媒として溶解阻
止剤（基）が分解、アルカリ可溶となり、ポジパターン
を得るようになっている。

このように、化学増幅型レジストに用いられる触媒は主
に酸であり、この酸は質量が小さいためレジスト中でも
非常に移動し易い。゛従って、光反応による触媒の発生
から熱処理（Ｆ　Ｅ　Ｂ）までの放置時間が異なれば、
酸の拡散長も変化し、現像後のパターンサイズが異なっ
てしまう問題が生じる。

斯る化学増幅型レジストに、上記した露光装置や熱処理
装置を適用した場合も、各露光フィールド毎において、
露光から露光後熱処理（Ｆ　Ｅ　Ｂ）までの時間が異な
るため、酸の拡散長も異なり、現像後に同−設計値のパ
ターンの線幅が異なってしまうという問題が生じる。こ
の場合、例えインラインのデイベロツバを導入したとし
ても、この現象を完全には防止し得ないものである。

即ち、第４図Ａに示すように、ウェハ１上に塗布した例
えばポジ型の化学増幅型レジスト２に所定幅Ｗ１のパタ
ーン露光を行なった場合、各露光フィールドを露光して
相当時間を経た後、熱処理（Ｆ　Ｅ　Ｂ）が行なわれる
こととなる。この場合、第４図Ｂに示すように、酸が時
間を経て拡散することによりパターン幅はＷ２に広がり
、現像すると第４図Ｃに示すようなレジストパターンと
なる。

第５図は、露光フィールドの異なる境界部（−点鎖線で
示す）でパターン幅が異なり段差２ｂが生じた状態を示
している。

また、上記した特開昭６０−１８３０号公報記載の従来
技術にあっては、２種類の露光光源を備えたものであり
、レジストの秤順に応じて択一的に露光光源を選べる利
点を有するが、露光から露光後熱処理（Ｆ　Ｅ　Ｂ　）
までの時間の格一化に寄与するものではなく、上記した
問題を解決し得ないものである。

本発明は、このような従来の問題点に着目して創案され
たものであって、化学増幅型レジストをはじめとする、
露光−ＦＥＢ間の所要時間によりパターン線幅が変動す
るようなレジストを用いても精密な線幅制御が可能な露
光処理装置及び露光処理方法を得んとするものである。

「課題を解決するための手段］ そこで、請求の範囲第１項記載の発明は、レジストの露
光を行なう露光用光源と、露光後のレジストの熱処理を
選択的に行なう熱処理用光源とを備えたことを、その解
決手段としている。

また、請求の範囲第２項記載の発明は、レジストの露光
を行なった後、所定短時間後に熱処理用光源で熱処理を
行なうことを、その解決手段としている。

［作用］ 露光用光源での露光から所定短時間後に熱処理用光源よ
りレジストに光照射することにより、各露光フィールド
毎の露光から熱処理までの時間の格一化が図られ、レジ
スト中の酸の拡散長を均一化することが可能となる。な
お、露光から熱処理までの時間が短かい程、酸の拡散長
が短かくなる。

［実施例］ 以下、本発明に係る露光処理装置及び露光処理方法の詳
細を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る露光処理装置の一実施例を示す
説明図である。

同図中、Ａは露光処理装置であって、レジストの露光に
供される露光用光源ＩＯと、露光後のレジストの熱処理
を選択的に行なう熱処理用光源ｌｌとを備えている。ま
た、露光用光源ｌＯ側には、同図に示すように、コンデ
ンサレンズ■２と、ガラスマスク（レチクル）１３と、
投影レンズ１４が設けられている。さらに、装置下部に
は、化学増幅型レジストが塗布されたウェハｌを載置す
るＸＹ移動台１５が設けられていて、ウェハｌをこのＸ
Ｙ移動台１５でＸ、Ｙ方向に移動させることにより、露
光用光源ＩＯ及び熱処理用光源１１からの光が各露光フ
ィールド１ａに選択的に照射され得るようになっている
。

また、上記露光用光源ＩＯは、ＫｒＦエキシマレーザ光
源（２４８ｎｍ）で成り、熱処理用光源１１は、赤外線
ランプで成る。

次に、上記露光処理装置を用いた露光処理方法を、第１
図及び第２図へ〜Ｃに基づいて説明する。

なお、化学増幅型レジストは、ポジ型のものを用いた場
合である。

先ず、表面に化学増幅型レジスト２が塗布されたウェハ
ｌを、ＸＹ移動台１５に載置し、露光用光源１０にてウ
ェハ１上の所定の露光フィールド１ａを露光する。この
とき、第２図Ａに示すように、化学増幅型レジスト２の
所定のパターン幅（Ｗｌ）の露光部２ａ内に酸が発生す
る。

次に、上記露光終了と同時に、第２図Ｂに示すように、
熱処理用光源１１より赤外線を同一の露光フィールド１
ａに照射して露光後のベーク（ＰＥ　Ｂ　：　Ｐｏ５ｔ
　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｂａｋｅ）を所定時間待ないレジ
スト中の溶解阻止剤を分解する。このため、露光部２ａ
は、同図Ｂに示すように、パターン幅Ｗ１を保持する。

　次に、ＸＹ移動台１５を操作することにより、露光フ
ィールド１ａを変更し、第２図Ａ及びＢの操作を行ない
、これを繰り返して一枚のウェハの露光及びＦＥＢを終
了する。

次に、アルカリ水溶液で現像を行なう。このとき、上記
レジストパターンのパターン幅Ｗ１は変化せず、各露光
フィールドｌａ毎のパターンは精密な線幅制御が達成さ
れる。

なお、第３図は、上記方法により形成されたレジストパ
ターン（露光部２ａ）を示したものであり、−点鎖線は
露光フィールド１ａの境界を示している。このように、
本方法によれば露光フィールド１ａの境界において、線
幅の異なりによる段差が発生しない。

即ち、露光からＦＥＢまでの時間が各露光フィールドで
同一となるため線幅の変動が生じない。

以上、実施例について説明したが、本発明は、これに限
られるものではなく、各種の設計変更が可能である。

例えば、上記実施例においては、投影レンズ（縮小レン
ズ）を用いたが縮小投影型の露光機構としたが、これに
限るものではなく、等倍投影露光機構その他を採用して
も勿論よい。

また、上記実施例においては、露光用光源にＫｒＦエキ
シマレーザを用いたが、この他のＡｒＦレーザ（１９３
ｎｍ）等の各種の光源が適用可能である。

さらに、上記実施例においては、ポジ型の化学増幅レジ
ストを用いたが、ネガ型でもよく、さらには、他の高感
度レジストにも適用可能である。

また、露光用光源１０と熱処理用光源１１の操作は、上
記実施例のように、露光終了と同時に熱処理用光源１１
から光照射を行なう必要はなく、例えば１秒後、５秒後
など一定時間に設定すれば良く、デイレイタイマ等の手
段を用いて自動化が達成されるものである。

示す説明図、第２図Ａ−Ｃは本実施例の工程説明図、第
３図は本実施例のレジストパターンの平面図、第４図Ａ
−Ｃは従来例の工程説明図、第５図は従来のレジストパ
ターンの平面図である。

１・・・ウェハ、２・・・化学増幅型レジスト、１０・
・・露光用光源、１１・・・熱処理用光源。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係る露光処理
装置及び露光処理方法によれば、化学増幅型レジストを
はじめとする、露光−ＰＥＢ間の主要時間差によりパタ
ーンの線幅が変動するようなレジストを用いた場合でも
精密な線幅制御が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る露光処理装置の実施例を手続補正
書、ヵよ。 平成　２年１０月２４日 平成２年特許願第１７５０１６号 発明の名称 露光処理装置及び露光処理方法 補正をする者 事件との関係　　出願人 （２１Ｂ）　　ソニー株式会社 代 埋入〒１０４ 東京都中央区明石町１番２９号 液済会ビル ６゜ 補正命令の日付　　平成２年９月２５日補正の対象　　
明細書の１発明の名称」の欄補正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レジストの露光を行なう露光用光源と、露光後の
   レジストの熱処理を選択的に行なう熱処理用光源とを備
   えたことを特徴とする露光処理装置。
2. （２）レジストの露光を行なった後、所定短時間後に熱
   処理用光源で熱処理を行なうことを特徴とする露光処理
   方法。