JPH07142342A - パターン形成方法及びパターン形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶解阻止剤を含有するレジスト（化学増幅型
レジスト等）の耐熱性を向上し、微細加工可能な状態で
ドライエッチングやイオンイン注入に十分に使用できる
ようにし、プロセス許容度も広がる技術を提供する。 【構成】 溶解阻止剤を含有するレジストを用いるパタ
ーン形成方法において、現像液後のレジストパターンの
表面のみを、酸性処理や、特定の光照射処理により選択
的に処理IIｂして、その部分の溶解阻止剤を分解するパ
ターン形成方法及びパターン形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パターン形成方法及び
パターン形成装置に関する。本発明は、例えば半導体製
造工程におけるフォトリソグラフィ工程に利用すること
ができ、特に、増幅型フォトレジストの耐熱性を向上し
た技術として好適に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化の更なる進行に伴
い、ＬＳＩ等の集積度を上げるため、より微細なパター
ンが要求されている。例えば１６ＭＤＲＡＭでは、最小
寸法は０．５μｍであるのに対し、６４ＭＤＲＡＭで
は、０．３５μｍの微細加工が必要になる。微細加工の
要であるリソグラフィ工程では、主に電光波長の短波長
化でこれに対応しているが、まずこの理由を説明する。

【０００３】リソグラフィ工程で使用される露光機は、
一般に、ステッパーと呼ばれる縮小投影露光装置であ
り、その解像度は一般に次式で表される。これはＲａｙ
ｌｅｉｇｈによって明らかにされた。 Ｒ＝Ｋ₁ ／λＮＡ ──────────── Ｋ₁ ：定数 λ ：波長 Ｒ ：解像度 ＮＡ：開口数

【０００４】この式からわかるように解像度を上げるた
めには、波長を短くするかＮＡを大きくすれば良いこと
がわかる。ところがＲａｙｌｅｉｇｈによれば焦点深度
は次式で表される。 Ｄ．Ｏ．Ｆ＝Ｋ₂ λ／（ＮＡ）² ──────── Ｄ．Ｏ．Ｆ：焦点深度 Ｋ₂ ：定数

【０００５】即ち、焦点深度を考慮するとＮＡを大きく
するより波長を短くする方が有利であることがわかる。

【０００６】以上のような理由から露光波長は世代ごと
に次のように短波長化された。 〜４ＭＤＲＡＭ ４３６ｎｍ（ｇ線） １６ＭＤＲＡＭ ３６５ｎｍ（ｉ線） ６４ＭＤＲＡＭ ２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレ
ーザー）

【０００７】一方、フォトレジスト（以下レジストとも
略す）も改良が加えられた。１６ＭＤＲＡＭ（ｉ線）世
代までは、従来のフェノールノボラック系の樹脂にナフ
トキノンジアジドを感光剤として加えたものの改良で、
各露光波長に対応してきた。しかし、６４ＭＤＲＡＭで
使用されるステッパーの露光波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエ
キシマレーザー光）は、感光剤及び一般のノボラック樹
脂が強く吸収する波長領域であり、従来の系は使えな
い。そこで、化学増幅型レジストが登場した。以下、従
来のレジストと化学増幅型レジストについて説明する。

【０００８】ステッパーで露光する場合、レティクル
（フォトマスク）直下（図２１（Ａ）参照）での光強度
分布は、図２１（Ｂ）の（ａ）のように矩形分布をなし
ている。ところが光の回折によって被露光材であるウェ
ハー上（図２１（Ａ）参照）での光強度分布は、図２１
（Ｂ）の（ｂ）のように、ブロードな分布になる。レジ
ストの溶解特性がこのような光強度分布を忠実に再現す
れば、レジストパターンの断面形状は図２２のようにテ
ーパー状となる。これでは次工程のドライエッチングで
の線幅制御性が悪化してしまう。なぜなら、レジストが
図２２のようにテーパー状になっていれば、図２３に示
すごとくエッチングレートの均一性が線幅均一性に大き
く影響するからである。即ち、エッチングレートが小さ
ければ、基板１上の被エッチング材１ａは図２３（Ａ）
のように加工され、エッチングレートが大きければ、図
２３（Ｂ）のように加工されて、その影響が大きい。よ
ってレジストの断面形状は矩形が望ましい。

【０００９】これに対しレジストには、図２１（Ｂ）の
（ｂ）に示したような、だれた光強度分布下において
も、矩形な断面形状が得られるように工夫がなされるに
至っている。具体的には次のようなことが挙げられる。

【００１０】（１）感光剤の特性 ある種のレジストの感光剤は、光が当たると酸になり現
像液（アルカリ水溶液）に溶けるようになる。更に未露
光の場合、レジストの溶解を阻止する働きがある。この
二つの働きによって露光部と未露光部との溶解速度差が
大きくなりレジスト形状は矩形に近くなる（この種のレ
ジストについての現像時間と膜厚の関係を示す図２４参
照）。

【００１１】（２）光退色性 ある種のレジストの感光剤には、露光光があたるとその
波長に対する透過率が大きくなる特性を持たせている。
これによって露光領域ではレジスト下部まで十分な光が
届き、未露光領域では吸収率が高い状態が保たれコント
ラストが高くなる。即ち、露光部と未露光部との溶解速
度差が大きくなりレジスト形状は矩形に近くなる（図２
５参照）。

【００１２】（３）溶解阻止効果 現像液が未露光部に接触すると感光剤が反応し、レジス
トの表層に難溶化層を形成するものである。これによっ
て露光部と未露光部との溶解速度差が大きくなり、また
レジスト上部ほど溶解速度が小さくなってレジスト形状
は矩形に近くなる（図２６参照）。

【００１３】（４）溶解促進効果 レジストが現像液に溶けだすと現像液の表面張力が小さ
くなる。レジスト下部ではレジストの溶出量が相対的に
多くなるから現像液の表面張力が小さくなり溶解反応が
促進されて、レジスト下部ほど現像速度が大きくなり形
状は矩形に近くなる（図２７参照）。

【００１４】以上のようにレジストは改良が重ねられて
きた。ところがＫｒＦエキシマレーザーの波長（２４８
ｎｍ）では感光剤及びノボラック樹脂の吸収が非常に大
きく、レジスト下部まで十分な光エネルギーが到達しな
くなり、またこの波長領域において光退色性を持つ材料
がなく、従来のレジスト系では形状がテーパー状になっ
た（図２８参照）。

【００１５】従来のレジスト系でも、（３）溶解阻止効
果、（４）溶解促進効果をより強調したレジストも現れ
た（フジハント社製ＦＨ−ＥＸ等）が、レジスト形状は
まだ満足できるものではなかった。

【００１６】これに対し、２４８ｎｍにおいても光吸収
の小さい化学増幅型レジストが開発された（シップレイ
社製ＸＰ８８４３等）。化学増幅型レジストは、例えば
ポジ型の場合、樹脂、溶解阻止剤、酸発生剤（感光剤）
からなり、未露光部では溶解阻止剤が樹脂を保護するた
めアルカリ水溶液（現像液）には溶けない。ところが露
光部においては、光酸発生剤から酸が発生しこの酸によ
って溶解阻止剤が取り去られてしまうためアルカリ水溶
液に溶けるようになる（図２９に模式的に示す）。

【００１７】この酸は触媒として働くためほとんど消費
されることがなく、次々と溶解阻止剤を外していく（こ
れが化学増幅型と呼ばれる所以である）。よって光酸発
生剤（感光剤）を少なくすることができ、レジストの光
吸収を小さくすることができるのである。更に樹脂、溶
解阻止剤、光酸発生剤各々独立しているから材料の選択
領域が広くなった。この効果でＫｒＦエキシマレーザー
の波長（２４８ｎｍ）領域で吸収の低くなっている樹脂
が採用できるようになり（図３０）、レジストとしての
透過率は十分達成され、レジスト形状はほぼ矩形になっ
た。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように化学増幅型
レジストの出現によって、例えばＫｒＦエキシマレーザ
ーによるパターニングにおいても矩形のレジスト形状が
得られるようになった。ところが、一般に化学増幅型レ
ジストの耐熱性は、樹脂自身のそれより低い。樹脂の耐
熱性は１５０℃近くあるもののレジストとしては１００
℃位しかない。よってレジストを焼き固めるリソグラフ
ィー最後の工程、ポストベイクは１００℃以下で行わな
ければならない。これ以上の温度でポストベイクを行う
とレジストは熱変形を起こし、矩形なレジスト形状を保
てなくなり、高精度のパターン形成が不可能となる。

【００１９】一方、耐熱性１００℃では、次の工程のド
ライエッチング、イオンインプランテーションを経るに
不十分である。例えばドライエッチング工程では処理最
中にウェハー温度が１００℃以上になることがある。そ
うなるとレジストはエッチング最中に熱変形を生じ変換
差が大きくなる。即ち、リソグラフィで高精度のレジス
トパターンを形成できても実際のデバイスパターンには
その精度が反映されなくなる。

【００２０】化学増幅型レジストの耐熱性が低い原因は
樹脂を保護している溶解阻止剤にあることが、松下電器
（株）勝山らによって報告された（信学技報Ｖｏｌ．９
２Ｎｏ．４６２ ＳＤＭ９２−１５６）。そのなかでレ
ジストパターニング後、遠紫外線を短時間照射すること
によって溶解阻止剤を分解し耐熱性を向上する方法が提
案されている。しかしこの方法ではレジストの透過率が
高いためレジスト内部にまで反応がおよび、レジストの
体積縮小が発生し、０．５μｍＬ／Ｓで０．０３μｍの
寸法変動が発生したとされている。

【００２１】本発明者の計算によれば、６４ＭＤＲＡＭ
クラスでレジストに要求される線幅均一性は、０．０４
６μｍであり、上記遠紫外線照射法による寸法変動０．
０３μｍは大きいと考えられる。よって、より寸法変動
が小さい耐熱性向上法が強く要求されている。

【００２２】

【発明の目的】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、溶解阻止剤を含有するレジスト（代表的には化学増
幅型レジスト）の耐熱性を向上させ、かつ微細加工可能
な状態で使用でき、これにより例えばドライエッチン
グ、イオンインプランテーション工程に十分に使用でき
るようにし、高精度のパターン形成を可能とし、ＬＳＩ
等の集積度を上げることができ、次工程のプロセス許容
度が広がって、ドライエッチング、イランインプランテ
ーションを高温で行うことも可能となるなど条件を緩和
できるようにした技術を提供せんとするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】以上述べたように、レジ
ストの耐熱性は重要なものである。化学増幅型レジスト
の耐熱性が低い原因は、前述のように樹脂を保護してい
る溶解阻止剤にあり、この溶解阻止剤を分解してやれば
耐熱性は向上する。更に、溶解阻止剤の分解反応をレジ
スト表面近傍のみに抑えればレジストパターンの寸法変
動（縮小）は抑えられる。

【００２４】本発明は、上記のことに着目して、本発明
を完成したものである。以下本出願の発明について、更
に詳述する。

【００２５】本出願の請求項１の発明は、溶解阻止剤を
含有するレジストを用いるパターン形成方法において、
現像液後のレジストパターンの表面のみを選択的に処理
して、その部分の溶解阻止剤を分解することを特徴とす
るパターン形成方法である。

【００２６】本出願の請求項２の発明は、前記処理が酸
性処理であることを特徴とする請求項１に記載のパター
ン形成方法である。

【００２７】この発明は、化学増幅レジスト等のポスト
ベイク（焼き固め）工程において、酸またはその水溶液
で処理した後に加熱することにより該レジストの耐熱性
を向上する態様で実施することができる。

【００２８】また、化学増幅レジスト等を酸またはその
水溶液中で加熱することにより、該レジストの耐熱性を
向上する態様で実施することができる。

【００２９】また、化学増幅レジスト等を酸性ガス中に
放置することにより、該レジストの耐熱性を向上する態
様で実施することができる。

【００３０】また、化学増幅レジスト等を酸性ガス中で
加熱することにより、該レジストの耐熱性を向上する態
様で実施することができる。

【００３１】本出願の請求項３の発明は、前記処理がポ
ストベイク（焼き固め）工程において、レジストが強い
吸収を示し、かつ感光剤が反応する波長の光を照射する
処理であることを特徴とするパターン形成方法である。

【００３２】この発明は、ＫｒＦエキシマリソグラフィ
用レジストの場合、照射する光波長は１９０ｎｍ〜２３
０ｎｍ、及び２６０ｎｍ〜３００ｎｍとする態様で実施
することができる。

【００３３】また、ＫｒＦエキシマリソグラフィ用レジ
ストの場合、２３０ｎｍ〜２６０ｎｍの波長の光を吸収
するフィルターを通してレジストに遠紫外線を照射する
態様で実施することができる。

【００３４】また、ＡｒＦエキシマリソグラフィ用レジ
ストの場合、照射する光波長は１５０ｎｍ〜１７５ｎ
ｍ、及び２１０ｎｍ〜２４０ｎｍとする態様で実施する
ことができる。

【００３５】本出願の請求項４の発明は、前記波長の光
を照射するために、フィルターを通して光照射を行うこ
とを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法であ
る。

【００３６】この発明は、例えばＡｒＦエキシマリソグ
ラフィ用レジストの場合、１７５ｎｍ〜２１０ｎｍの波
長の光を吸収するフィルターを通してレジストに遠紫外
線を照射する態様で実施することができる。

【００３７】本出願の請求項５の発明は、溶解阻止剤を
含有するレジストを用いてパターン形成を行うためのパ
ターン形成装置において、現像後のレジストパターンの
表面のみを選択的に処理する処理室を備えることを特徴
とするパターン形成装置である。

【００３８】本出願の請求項６の発明は、溶解阻止剤を
含有するレジストを用いてパターン形成を行うためのパ
ターン形成装置において、加熱処理室、現像後のレジス
トパターンの表面のみを選択的に処理する処理室とが、
同一処理室で兼ねられていることを特徴とするパターン
形成装置である。

【００３９】本出願の請求項７の発明は、前記加熱処理
室と現像後のレジストパターンの表面のみを選択的に処
理する処理室とが兼ねられた処理室が、更に現像処理室
を兼ねることを特徴とする請求項６に記載のパターン形
成装置である。

【００４０】本出願の請求項８の発明は、現像後のレジ
ストパターンの表面のみを選択的に処理する処理室が、
処理用の照射光を通すフィルターを備えることを特徴と
する請求項５ないし７に記載のパターン形成装置であ
る。これは、請求項４の発明を具体化した装置として実
施できる。

【００４１】本出願の請求項９の発明は、溶解阻止剤を
含有するレジストを用いてパターン形成を行うためのパ
ターン形成装置において、同一の制御系で制御される搬
送系をもって、現像装置、現像後のレジストパターン表
面処理装置、加熱装置間を被処理材が搬送されることを
特徴とするパターン形成装置である。

【００４２】

【作 用】溶解阻止剤を含有するレジストである化学増
幅レジスト等の代表的な構造は、未処理の状態で、下記
のとおりである。骨格をなす例えばフェノールのＨが保
護基Ｒによって置換されている。このＲが溶解阻止剤と
呼ばれるものであり、耐熱性悪化の原因である。

【００４３】

【化１】

【００４４】この溶解阻止剤は、保護基Ｒを離脱させる
物質によって、骨格（フェノール）から離れる。例え
ば、酸がこのような脱保護物質として用いられている。
一般に、光酸発生剤を用いる系にあっては、感光剤の感
光波長の光を照射することにより酸が発生し、この酸に
よって次のように保護基Ｒはフェノールから離れる。

【００４５】

【化２】

【００４６】よって、溶解阻止剤を分解する処理を行う
ことより、例えば酸の水溶液にレジストを浸す処理を行
うことにより、下記のように保護基Ｒはフェノールから
離れる。このとき酸の水溶液で処理するのであるから酸
はレジスト内部には浸透せず、表面近傍の保護基Ｒのみ
が分解する。

【００４７】酸性ガスを用いても同様の効果でレジスト
表面近傍の保護基Ｒが選択的に分解される。

【００４８】また上記したとおり、感光剤の感光波長の
光を照射すれば酸が発生し、この酸によって保護基Ｒは
フェノールから離れるのであるが、このとき、照射する
光としてレジストの吸収の強い波長の光を用いれば、光
はレジスト内部まで達しないから酸の発生はレジスト表
面近傍のみに限られる。よって表面近傍の保護基Ｒのみ
が分解する。

【００４９】更に、分解される保護基の量が少ないため
体積縮小はほとんど発生せず、寸法変動も発生しない。

【００５０】また、耐熱性の向上した部分はレジストの
表層のみであるが、図３１に示すように、この層がモー
ルドとして働きレジストの熱変形を抑えることができ
る。

【００５１】即ち、化学増幅型レジストの耐熱性が低い
原因は、前述のように樹脂を保護している溶解阻止剤に
あるので、この溶解阻止剤を分解してやれば、耐熱性は
向上するのである。更に、溶解阻止剤の分解反応をレジ
スト表面近傍のみに抑えればレジストパターンの寸法変
動（縮小）は抑えられる。

【００５２】よって現像後、酸雰囲気で処理すれば溶解
阻止剤は分解される。更に酸雰囲気として酸性の液体、
酸水溶液、または酸性ガスを用いれば溶解阻止剤の分解
はレジスト表面近傍に限定される。

【００５３】また、感光剤の感光波長の光を照射すれば
酸が発生し、溶解阻止剤は分解される。よって現像後、
感光波長の光を照射すれば溶解阻止剤は分解される。更
に感光剤の感光波長であり、かつレジストの光吸収の強
い波長の光を照射すれば溶解阻止剤の分解はレジスト表
面近傍に限定される。

【００５４】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定を受けるものではない。

【００５５】実施例１ この実施例は、微細化・集積化した半導体装置の製造に
おけるパターン形成に、本発明を適用した。

【００５６】実施例１の工程を、図１にフロー図で示
す。本実施例では、現像処理IIａ後のウェハーを被処理
材とし、これを酸処理によって、レジスト表面処理IIｂ
を行う。その後水洗III し、ポストベイクIIｃする。こ
れらの処理を、符号IIで示す如く、同一処理室で行うこ
ともできる。更に符号II′で示す如く、現像処理も同一
処理室で行うように構成することもできる。なお、Ｉａ
は基板の前処理であり、例えばＨＭＤＳ処理である。Ｉ
ｂはレジスト処理、Ｉｃはプリベイク、Ｉｄは露光の各
工程を示す。

【００５７】本実施例を、次に、図２に示す構成図を使
って説明する。

【００５８】被処理材である現像が終わったウェハー１
を酸処理剤バッチ２に入れ、３０秒間酸に浸す。その後
純水バッチ３で１０分洗浄する。その後オーブン６にお
いて、１４０℃、３０分、ポストベイクを行った。

【００５９】その結果、レジストの形状変化、寸法変動
は観察されず、耐熱性が１４０℃に向上したことが確認
された。

【００６０】このときの酸としては、０．０１Ｎ（規
定）の塩酸（ＨＣｌ）水溶液を用いた。レジストはＸＰ
８８４３（シップレイ社製）を用いた。

【００６１】実施例２ 本実施例の構成図を図３に示し、その構造を説明する。
ウェハーフローから見て現像装置４の後にレジスト表面
処理室（酸処理装置）５があり、その後にポストベイク
オーブン６がある。酸処理装置５には酸供給ノズル７、
純水ノズル８、ウェハー保持機構９がある。ウェハー保
持機構９にはモーター１０が接続されウェハーを回転さ
せることができるようになっている。

【００６２】次にその動作を説明する（図４参照）。 １）現像が終了後ウェハー１は搬送系によって酸処理装
置５に送られる。 ２）ウェハー１はウェハー保持機構９で保持されモータ
ー１０によって３０ｍｉｎ^-1で回転させられる。そして
酸供給ノズル７から０．０１ＮのＨＣｌ水溶液がウェハ
ー１に供給される。 ３）ウェハー１は静止し、該ウェハー上にＨＣｌ水溶液
がその表面張力により保持される。この状態で酸処理が
進む。 ４）３０秒後、純水ノズル８より純水がウェハー１上に
供給されると同時に、該ウェハーは１０００ｍｉｎ^-1で
回転する。この工程によって酸処理が停止する。 ５）純水の供給が停止し、ウェハー１の回転数は４００
０ｍｉｎ^-1まで上げられ、ウェハー上の純水が振りきら
れる。 ６）その後、ウェハー１はポストベイクオーブン６に送
られ、加熱処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１４０℃にまで向上した。

【００６３】実施例３ 構成図を図５に示し、その構造を説明する。ウェハーフ
ローから見て現像装置４の後にレジスト表面処理室（酸
処理装置５）があり、その後にポストベイクオーブン６
がある。酸処理装置５には酸供給ノズル７、純水ノズル
８、ウェハー保持機構９がある。ウェハー保持機構９に
はモーター１０が接続されウェハーを回転させることが
できるようになっている。更に酸処理装置５には赤外線
加熱装置（２００Ｗの赤外線ランプ）１１が設けられ、
酸処理中のウェハーを加熱できるようになっている。

【００６４】次のその動作を説明する（図６参照）。 １）現像終了後ウェハー１は搬送系によって酸処理装置
５に送られる。 ２）ウェハー１はウェハー保持機構９で保持されモータ
ー１０によって３０ｍｉｎ^-1で回転させられる。そして
酸供給ノズル７から０．０１ＮのＨＣｌ水溶液がウェハ
ー１上に供給される。 ３）ウェハー１は静止し、該ウェハー上にはＨＣｌ水溶
液がその表面張力により保持される。 ４）赤外線加熱装置から赤外線が照射されるウェハー温
度は８０℃に加熱される。この状態で酸処理が進む。 ５）３０秒後、純水ノズル８より純水がウェハー１上に
供給されると同時に該ウェハーは１０００ｍｉｎ^-1で回
転する。この工程によって酸処理が停止する。 ６）純水の供給が停止し、ウェハー１の回転数は４００
０ｍｉｎ^-1まで上げられ、ウェハー上の純水が振りきら
れる。 ７）その後、ウェハー１はポストベイクオーブン６に送
られ、加熱処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１６０℃にまで向上した。

【００６５】実施例４ 構成図を図７に示し、その構造を説明する。ウェハーフ
ローから見て現像装置４の後に酸処理チャンバー５があ
り、その後にポストベイクオーブン６がある。酸処理チ
ャンバー５には酸性ガス供給ノズル７、ウェハー保持機
構９、更に排気ダクト１２が設けられ、酸処理後の酸性
ガスを排気できるようになっている。

【００６６】次にその動作を説明する（図８参照）。 １）現像終了後ウェハー１は搬送系によって酸処理チャ
ンバー５に送られる。 ２）ウェハー１はウェハー保持機構９で保持され、酸性
ガス供給ノズル７からＨＣｌガスが０．１〜１０ｐｐｍ
の濃度になるようにウェハー１上に供給される。 ３）３０秒後、排気ダクト１２からＨＣｌガスが排気さ
れると同時に酸処理チャンバー５は大気開放される。 ４）その後、ウェハー１はポストベイクオーブン６に送
られ、加熱処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１４０℃にまで向上した。

【００６７】実施例５ 構成図を図９に示し、その構造を説明する。ウェハーフ
ローから見て現像装置４の後に酸処理チャンバー５があ
り、その後にポストベイクオーブン６がある。酸処理チ
ャンバー５には酸性ガス供給ノズル７、ウェハー保持機
構９、排気ダクト１２が設けられ、酸処理後の酸性ガス
を排気できるようになっている。更に酸処理装置５には
赤外線加熱装置（２００Ｗの赤外線ランプ）１１が設け
られ、酸処理中のウェハーを加熱できるようになってい
る。

【００６８】次にその動作を説明する（図１０参照）。 １）現像終了後ウェハー１は搬送系によって酸処理チャ
ンバー５に送られる。 ２）ウェハー１はウェハー保持機構９で保持され、酸性
ガス供給ノズル７からＨＣｌガスが０．１〜１０ｐｐｍ
の濃度になるようにウェハー１上に供給される。 ３）赤外線加熱装置１１から赤外線が照射されウェハー
温度は８０℃に加熱される。この状態で酸処理が進む。 ４）３０秒後、赤外線加熱装置１１が停止され、排気ダ
クト１２からＨＣｌガスが排気されると同時に酸処理チ
ャンバー５は大気開放される。 ５）その後、ウェハー１はポストベイクオーブン６に送
られ、加熱処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１６０℃にまで向上した。

【００６９】実施例６ 実施例５の赤外線ランのかわりに、ウェハー保持機構９
の内部にヒーターを設けた（図１１）。このままポスト
ベイクを兼ねた。

【００７０】酸処理中にヒーターによってウェハーを加
熱した。その結果ＸＰ８８４３の耐熱性は１６０℃にま
で向上した。

【００７１】実施例７ 本実施例の処理方法を、図１２を使って説明する。遠紫
外線照射装置IIには遠紫外線ランプIIがあり、そのま
わりに凹面鏡IIがある。この凹面鏡によって遠紫外線
はウェハー１に照射される。更に遠紫外線ランプIIと
ウェハー１との間には波長２３０〜２６０ｎｍをカット
する光学フィルターIXが設けられる。このフィルターIX
の光カット作用を、図１７に示す。破線で示すのがフィ
ルターIXの光吸収特性であり、実線で示すのはレジスト
の光吸収特性である。

【００７２】現像が終わったウェハー１を遠紫外線照射
装置IIに入れ、波長１９０〜２３０ｎｍ、及び２６０〜
３００ｎｍの遠紫外線を５０ｍＪ／ｃｍ^-2照射し、酸を
発生させた。その後１１０℃９０秒の加熱処理を行い溶
解阻止剤を分解した。その後１４０℃、１２０秒ポスト
ベイクを行った。

【００７３】その結果、レジストの形状変化、寸法変動
は観察されず耐熱性が１４０℃に向上したことが確認さ
れた。レジストはＸＰ８８４３（シップレイ社製）を用
いた。

【００７４】実施例８ 構成図を図１３に示し、その構造を説明する。ウェハー
フローから見て現像装置４の後に遠紫外線照射装置IIが
あり、その後に２台のホットプレートオーブン６ａ，６
ｂが設けられている。６ａは溶解阻止剤分解用のオーブ
ン、６ｂはポストベイク用オーブンである。遠紫外線照
射装置IIには遠紫外線ランプ、凹面鏡II、光学フィ
ルターIXがある。

【００７５】現像装置４、遠紫外線照射装置II、ホット
プレートオーブン６ａ，６ｂは搬送系で接続され、同一
制御系によって制御される。

【００７６】次にその動作を説明する。 １）現像が終了後ウェハー１は搬送系によって遠紫外線
照射装置IIに送られる。 ２）ウェハー１に遠紫外線が５０ｍＪ／ｃｍ^-2照射され
る。このとき２３０ｎｍ〜２６０ｎｍの遠紫外線は光学
フィルターIXによってカットされる。このとき感光剤か
ら酸が発生する。 ３）遠紫外線処理が施されたウェハーは搬送系によって
溶解阻止剤分解オーブン６ａに送られ１１０℃で９０秒
加熱される。このとき溶解阻止剤は分解される。 ４）その後、ウェハーはポストベイクオーブン６ｂに送
られ１４０℃、１２０秒加熱処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１４０℃にまで向上した。

【００７７】実施例９ 構成図を図１４に示し、その構造を説明する。ウェハー
フローから見て現像装置４の後に遠紫外線照射装置IIが
あり、その後に２段階に温度が変えられるホットプレー
トオーブン６が設けられている。６は溶解阻止剤分解用
のオーブン、及びポストベイク用オーブンを兼ねる。遠
紫外線照射装置２には遠紫外線ランプII、凹面鏡II
、光学フィルターIXがある。

【００７８】現像装置４、遠紫外線照射装置II、ホット
プレートオーブン６は搬送系で接続され、同一制御系に
よって制御される。

【００７９】次にその動作を説明する。 １）現像が終了後ウェハー１は搬送系によって遠紫外線
照射装置IIに送られる。 ２）ウェハー１に遠紫外線が５０ｍＪ／ｃｍ^-2照射され
る。このとき２３０ｎｍ〜２６０ｎｍの遠紫外線は光学
フィルターIXによってカットされる。このとき感光剤か
ら酸が発生する。 ３）遠紫外線処理が施されたウェハ搬送系によってホッ
トプレートオーブン６に送られ１１０℃で９０秒加熱さ
れる。このとき溶解阻止剤は分解される。 ４）その後ホットプレートオーブン６は１４０℃に昇温
し、ウェハーはポストベイク処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１４０℃にまで向上した。

【００８０】実施例１０ 構成図を図１５に示し、その構造を説明する。ウェハー
フローから見て現像装置４の後に遠紫外線照射装置IIが
あり、その後にポストベイク用ホットプレートオーブン
６が設けられている。遠紫外線照射装置IIには遠紫外線
ランプII、凹面鏡II、光学フィルターIX、溶解阻止
剤分解用オーブン６がある。

【００８１】現像装置４、遠紫外線照射装置II、ホット
プレートオーブン６は搬送系で接続され、同一制御系に
よって制御される。

【００８２】次のその動作を説明する。 １）現像終了後、ウェハー１は搬送系によって遠紫外線
照射装置II内の溶解阻止剤分解用オーブン６に送られ
る。該オーブンがウェハー保持台を兼ねる。 ２）ウェハー１は１１０℃に加熱され、同時に遠紫外線
が５０ｍＪ／ｃｍ^-2照射される。このとき２３０ｎｍ〜
２６０ｎｍの遠紫外線は光学フィルターIXによってカッ
トされる。このとき感光剤から酸が発生する。 ３）遠紫外線処理が施されたウェハーは搬送系によって
溶解阻止剤分解オーブン６に送られ１１０℃で９０秒加
熱される。このとき溶解阻止剤は分解される。 ４）その後、ウェハーはポストベイクオーブン６に送ら
れ１４０℃１２０秒加熱処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１４０℃にまで向上した。

【００８３】実施例１１ 構成図を図１６に示し、その構造を説明する。ウェハー
フローら見て現像装置４の後に遠紫外線照射装置IIがあ
り、遠紫外線照射装置IIには遠紫外線ランプII、凹面
鏡II、光学フィルターIX、及び２段階に温度が変えら
れるホットプレートオーブン６がある。

【００８４】現像装置４、遠紫外線照射装置IIは搬送系
で接続され、同一制御系によって制御される。

【００８５】次にその動作を説明する。 １）現像終了後、ウェハー１は搬送系によって遠紫外線
照射装置２内の溶解阻止剤分解用オーブン６に送られ
る。該オーブンがウェハー保持台を兼ねる。 ２）ウェハー１は１１０℃に加熱され、同時に遠紫外線
が５０ｍＪ／ｃｍ^-2照射される。このとき２３０〜２６
０ｎｍの遠紫外線は光学フィルターIXによってカットさ
れる。このとき感光剤から酸が発生すると同時に、溶解
阻止剤が分解される。 ３）遠紫外線処理が施された後、オーブンの温度は１４
０℃に上昇しウェハーはポストベイク処理される。 本実施例によって化学増幅レジストＸＰ８８４３を処理
したところ、耐熱性は１４０℃にまで向上した。

【００８６】実施例１２ 本実施例の装置は、溶解阻止剤を含有するレジストを用
いてパターン形成を行うためのパターン形成装置であっ
て、図１８に示すように、現像後のレジストパターンの
表面のみを選択的に処理する処理室IIを備えるととも
に、この現像後のレジストパターンの表面のみを選択的
に処理する処理室と加熱処理室とが、同一処理室で兼ね
られている処理装置である。

【００８７】かつこの装置は、同一の制御系で制御され
る搬送系（搬送機構であるロボット）IVをもって、現像
装置IIａ、現像後のレジストパターン表面処理装置IIａ
及び必要に応じ更に設けられている加熱装置間を被処理
材が搬送されるようになっている。

【００８８】図中、Ｖは前処理室、VIは露光装置（ステ
ッパ）、VII ａ，VII ｂはベークブロック、VII ′ａ，
VII ′ｂはインターフェース、VIIIはゲートバルブであ
る。また、ＨＰはホットプレート、ＳＤはスピンデベロ
ッパー、ＳＣはスピンコーター、ＡＣは密着強化チャン
バー付ＣＰを示す。この装置は、コーターデベロッパー
に本発明を適用した構成をなすものと言える。

【００８９】実施例１３ この実施例は、実施例１２で説明した加熱処理室と現像
後のレジストパターンの表面のみを選択的に処理する処
理室と兼ねられた処理室が、更に現像処理室を兼ねた処
理室IIになっているものである。本例装置を図１９に示
す。上記以外については、実施例１２と同様であり、対
応する符号を付して、詳しい説明は省略する。

【００９０】実施例１４ この実施例は、実施例１３と同じく加熱処理室と現像後
のレジストパターンの表面のみを選択的に処理する処理
室とが兼ねられた処理室が、更に現像処理室を兼ねた処
理室IIになっているとともに、フィルターIXを設けて、
特定波長の光を処理室に導き、この光により処理を行う
ようにしたもので、前記実施例７〜１１の実施などに用
いることができるものである。上記以外については、実
施例１２と同様であり、対応する符号を付して、詳しい
説明は省略する。

【００９１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、溶解阻止
剤を含有するレジストの耐熱性を向上させ、かつ微細加
工可能な状態で使用でき、これにより例えばドライエッ
チング、イオンインプランテーション工程に十分に使用
できるようにし、高精度のパターン形成を可能とし、Ｌ
ＳＩ等の集積度を上げることができ、次工程のプロセス
許容度が広がって、ドライエッチング、イランインプラ
ンテーションを高温で行うことも可能となるなど条件を
緩和できるようにした技術を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の工程を示すフロー図である。

【図２】実施例１の構成を示す図である。

【図３】実施例２の構成を示す図である。

【図４】実施例２の動作を示す図である。

【図５】実施例３の構成を示す図である。

【図６】実施例３の動作を示す図である。

【図７】実施例４の構成を示す図である。

【図８】実施例４の動作を示す図である。

【図９】実施例５の構成を示す図である。

【図１０】実施例５の動作を示す図である。

【図１１】実施例６の構成を示す図である。

【図１２】実施例７を示す構成図である。

【図１３】実施例８を示す構成図である。

【図１４】実施例９を示す構成図である。

【図１５】実施例１０を示す構成図である。

【図１６】実施例１１を示す構成図である。

【図１７】レジストとフィルターの光吸収を示す図であ
る。

【図１８】実施例１２の装置の構成図である。

【図１９】実施例１３の装置の構成図である。

【図２０】実施例１４の装置の構成図である。

【図２１】強光度（回折）の影響を示す図である。

【図２２】光強度分布に忠実なレジストの形状を示す図
である。

【図２３】エッチングレートと線幅変化との関係を示す
図である。

【図２４】感光剤の特性を示す図である。

【図２５】光退色性の説明図である。

【図２６】溶解阻止効果の説明図である。

【図２７】溶解促進効果の説明図である。

【図２８】従来のレジストを説明する図である。

【図２９】化学増幅レジストの反応メカニズムを示す図
である。

【図３０】樹脂の光吸収を示す図である。

【図３１】モールド効果を示す図である。

【符号の説明】

IIａ 現像処理 IIｂ レジスト表面処理 IIｃ ポストベイク II レジスト表面処理室

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】本出願の請求項１の発明は、現像液に対し
て溶解阻止効果を持つ溶解阻止剤を含有するレジストを
用いるパターン形成方法において、現像液後のレジスト
パターンの表面のみを選択的に処理して、該レジストの
表面部分の溶解阻止剤を脱離することを特徴とするパタ
ーン形成方法である。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】本出願の請求項２の発明は、前記処理が前
記レジストを酸性処理することであることを特徴とする
請求項１に記載のパターン形成方法である。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】本出願の請求項３の発明は、前記処理がポ
ストベイク（焼き固め）工程において、レジストが強い
吸収を示し、かつ感光剤が反応する波長の光を照射した
後、もしくは同時に該レジストを加熱する処理であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法であ
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】本出願の請求項５の発明は、現像液に対し
て溶解阻止効果を持つ溶解阻止剤を含有するレジストを
用いてパターン形成を行うためのパターン形成装置にお
いて、現像後のレジストパターンの表面のみを選択的に
処理する処理室を備えることを特徴とするパターン形成
装置である。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】本出願の請求項６の発明は、現像液に対し
て溶解阻止効果を持つ溶解阻止剤を含有するレジストを
用いてパターン形成を行うためのパターン形成装置にお
いて、加熱処理室、現像後のレジストパターンの表面の
みを選択的に処理する処理室とが、同一処理室で兼ねら
れていることを特徴とするパターン形成装置である。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図３】

【図８】

【図１１】

【図２２】

【図３０】

【図１】

【図２４】

【図４】

【図５】

【図６】

【図１７】

【図７】

【図９】

【図１２】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図１０】

【図１３】

【図１４】

【図３１】

【図１５】

【図１６】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２３】

【図２８】

【図２１】

【図２９】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶解阻止剤を含有するレジストを用いるパ
   ターン形成方法において、 現像後のレジストパターンの表面のみを選択的に処理し
   て、その部分の溶解阻止剤を分解することを特徴とする
   パターン形成方法。
2. 【請求項２】前記処理が酸性処理であることを特徴とす
   る請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 【請求項３】前記処理が、ホストベイク工程において、
   レジストが強い吸収を示し、かつ感光剤が反応する波長
   の光を照射する処理であることを特徴とするパターン形
   成方法。
4. 【請求項４】前記波長の光を照射するために、フィルタ
   ーを通して光照射を行うことを特徴とする請求項３に記
   載のパターン形成方法。
5. 【請求項５】溶解阻止剤を含有するレジストを用いてパ
   ターン形成を行うためのパターン形成装置において、 現像後のレジストパターンの表面のみを選択的に処理す
   る処理室を備えることを特徴とするパターン形成装置。
6. 【請求項６】溶解阻止剤を含有するレジストを用いてパ
   ターン形成を行うためのパターン形成装置において、 加熱処理室と、現像後のレジストパターンの表面のみを
   選択的に処理する処理室とが、同一処理室で兼ねられて
   いることを特徴とするパターン形成装置。
7. 【請求項７】前記加熱処理室と現像後のレジストパター
   ンの表面のみを選択的に処理する処理室とが兼ねられた
   処理室が、更に現像処理室を兼ねることを特徴とする請
   求項６に記載のパターン形成装置。
8. 【請求項８】現像後のレジストパターンの表面のみを選
   択的に処理する処理室が、処理用の照射光を通すフィル
   ターを備えることを特徴とする請求項５ないし７に記載
   のパターン形成装置。
9. 【請求項９】溶解阻止剤を含有するレジストを用いてパ
   ターン形成を行うためのパターン形成装置において、 同一の制御系で制御される搬送系をもって、現像装置、
   現像後のレジストパターン表面処理装置、加熱装置間を
   被処理材が搬送されることを特徴とするパターン形成装
   置。