JPH0740547B2 - レジスト処理方法 - Google Patents

レジスト処理方法

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JPH0740547B2
JPH0740547B2 JP62067889A JP6788987A JPH0740547B2 JP H0740547 B2 JPH0740547 B2 JP H0740547B2 JP 62067889 A JP62067889 A JP 62067889A JP 6788987 A JP6788987 A JP 6788987A JP H0740547 B2 JPH0740547 B2 JP H0740547B2
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウエハに塗布されたレジストの処理方
法に係り、特に、レジストの耐熱性や耐プラズマ性など
を向上させるために加熱処理と紫外線照射処理とを組合
せた処理方法に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体素子の製造工程において、レジストパターンの形
成工程は大きく分けると、レジスト塗布、プレベーク、
露光、現像、ポストベークの順に行われる。この後、こ
のレジストパターンを用いて、イオン注入、あるいはレ
ジスト塗布前にあらかじめ半導体ウエハの表面に形成さ
れたシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミニウム薄
膜などのプラズマエッチングなどが行われる。このと
き、イオン注入時にはレジストが昇温するので耐熱性が
高い方が良く、プラズマエッチング時では、「膜べり」
が生じない耐久性が要求される。ところが、近年は半導
体素子の高集積化、微細化などに伴い、レジストがより
高分解能のものが使われるようになったが、この場合レ
ジストはポジ型であり、一般的にネガ型より耐熱性が悪
い。
レジストの耐熱性や耐プラズマ性を高める方法としてポ
ストベークにおいて段階的に温度を上げ、充分な時間加
熱処理する方法は現像後のレジストパターンに紫外線を
照射する方法が検討されている。しかし、前者の方法で
は十分な耐熱性や耐プラズマ性が得られず、また処理時
間が大巾に長くなるという欠点がある。そして、後者の
方法においては、紫外線照射により耐熱温度は上昇する
ものの、レジスト膜が厚い場合には、紫外線が内部まで
到達せず、レジストの内部まで十分に耐熱性が向上しな
かったり、処理時間が長いという欠点がある。
そのため最近は、例えば特開昭60-45247号「フォトレジ
ストの硬化方法及び硬化装置」に開示されているよう
に、「加熱」と「紫外線照射」を組合せることが提案さ
れている。しかしながら、この組合せでも、加熱温度を
レジストのフロー温度より低く設定して昇温し、かつ紫
外線を照射しているので、生産性の向上やスループット
の向上などの要求には十分に対応できず、従来の欠点が
問題化してしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来のレジスト処理方法においては、耐熱
性や耐プラズマ性の若干の改良を達成することができた
としても、処理時間がどうしても長く、更に、レジスト
膜が厚い場合はその底部において十分には耐熱性が向上
しないという問題点が残っている。即ち、レジスト処理
全体を有機的かつ効果的に遂行することができないとい
う問題点があった。
この発明は、かかる事情に鑑みて、紫外線照射に加熱処
理を有機的に組み合わせてレジスト処理を効果的に行う
ことを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的を達成するために、本発明では、温度制御手段
を有するウエハ処理台上で半導体ウエハに塗布されたレ
ジストを紫外線処理するにあたり、レジストを減圧雰囲
気中に配置し、ウエハ温度を加熱および/または紫外線
処理によりレジストのフロー温度の上昇速度とほゞ同じ
速度で、かつ、フロー温度より少し高い状態で昇温させ
ながら紫外線照射処理を行うものである。
〔作用〕
この発明においては、強力な紫外線照射によるレジスト
処理に、加熱を有機的に組み合わせることによりレジス
ト処理に要する時間を大巾に短縮し、処理能力を向上さ
せることが可能になり、また、レジスト膜が厚い場合で
もその底部まで効果的に耐熱性を向上させることができ
る。更に詳細に説明すると、この発明は、減圧雰囲気中
に配置されたレジストの初期温度を初期フロー温度より
も高く設定しておいて紫外線照射処理を開始し、紫外線
照射によりレジストのフロー温度を上昇するのに合わせ
て、レジスト温度を上昇させながら照射時間を行う。こ
こで本明細書において使用するフロー温度とは、レジス
トを30分間当該温度に保持してもレジストパターンの形
状が変化しない最高温度をいう。そして当然ながらその
温度はレジストの種類や膜厚によって異なる。また紫外
線照射の経過につれてフロー温度は上昇し、つまりレジ
ストの耐熱性は向上していくので、その上昇速度にあわ
せ、かつフロー温度より少し高めな温度で処理をする。
つまり、本発明の方法では、フロー温度より高い状態に
温度を保つとはいえ、その瞬間の「短時間処理」の積み
重ねなので事実上パターン形状を損なうことはない。フ
ロー温度より10℃程度高い範囲内で処理した結果、パタ
ーン形状のみだれが生じたとしても、処理前のパターン
寸法に対してせいぜい1%程度である。従って、レジス
ト処理としては、フロー温度より少し高めの温度で処理
をすることによる支障は生じず、レジストが減圧雰囲気
中に配置されていることと合いまって、飛躍的に処理速
度を大きくして生産性を上げることができる。また、処
理温度が高いために、紫外線がレジスト内を良く浸透
し、レジスト膜が厚い場合でもその底部の耐熱性が十分
に向上する。
〔実施例〕
第1図は、この発明によるレジスト処理方法を実施する
ための装置の一例を模式的に示す。
処理室7の上面には石英ガラスからなる照射窓8が配設
され、下面には排気口12が形成されているが、この排気
口12には図示略の真空ポンプが接続されており、処理室
7内が減圧される。パターン化されたレジスト4が半導
体ウエハ5の上に形成されており、半導体ウエハ5は処
理室7内に配置されたウエハ処理台6に載置される。ウ
エハ処理台6は、ヒータリード線9より通電することに
よりヒータ10で加熱され、あるいは冷却孔11に冷却水を
流すことによって冷却される。この加熱および冷却機構
により半導体ウエハ5の温度制御が行われる。照射窓8
の上に配置された照射部は、高圧水銀灯1、凹面ミラー
2、開閉可能なシャッター3から構成されており、高圧
水銀灯1から発光された紫外線を含む放射光は、凹面ミ
ラー2などにより反射されて照射窓8を透過し、減圧雰
囲気中に配置された半導体ウエハ5に塗布されたレジス
ト4上に照射される。
次に、このレジスト処理装置を用いてレジスト処理する
方法について説明する。レジスト4が塗布された半導体
ウエハ5を、予めレジスト4の耐熱温度であるフロー温
度より少し高く加熱されたウエハ処理台6上に載置す
る。このとき、処理室7は、予め1×10-1トール程度に
減圧されているが、半導体ウエハ5をウエハ処理台6上
に載置してから減圧してもよい。この状態でシャッター
3を開き、レジスト4に高圧水銀灯1から発光される紫
外線を含む光を照射する。この照射によりレジスト4の
フロー温度が上昇するが、これに合わせてウエハ処理台
6のヒータ電力を制御し、レジスト温度を常にフロー温
度より少し高い状態で上昇させる。処理が終了すると加
熱を停止し、シャッター3を閉じて放射光照射を停止さ
せる。そして、冷却孔11に冷却水を流して半導体ウエハ
5を所定の温度まで冷却し、半導体ウエハ5をウエハ処
理台6から取り去る。処理が完了すると以上の操作を繰
り返して順次レジスト処理を実施すれば良い。
以下に更に具体的に説明する。
具体例1 ナフトキノンジアジド構造を持つ光分解剤とフェノール
ノボラック樹脂から構成される厚さ3.0μmのポジ型レ
ジストは、初期フロー温度が120℃であるが、減圧雰囲
気中に配置されたレジストの初期加熱温度を125℃に設
定し、30秒間で155℃まで昇温させながら紫外線照射を
行った。この昇温速度はフロー温度の上昇速度とほゞ同
じである。このとき、パターン形状の変化は寸法変化で
1%以下もしくは殆ど生じなかつた。そして、フロー温
度は加熱および紫外線照射停止後もそのまま上昇して25
0℃になり、つまり耐熱性としては250℃まで向上した。
ところが、従来のように、大気圧中に配置されたレジス
トの初期加熱温度を初期フロー温度の120℃より低い110
℃に設定し、かつ、常にフロー温度以下に保ちながら昇
温させると、250℃の耐熱温度に向上させるのに加熱お
よび紫外線照射時間は240秒を要した。すなはち、この
実施例では生産性が8倍に向上し、非常に大きな効果が
認められた。
具体例2 HPR204レジスト(富士ハントエレクトロニクステクノロ
ジー社製)で厚さ2.8μmのレジストパターンを作っ
た。このレジストパターンの初期フロー温度は125℃で
あるが、減圧雰囲気中に配置されたレジストの初期加熱
温度を130℃にして20秒間で180℃まで、常にフロー温度
より高く保ちながら昇温させ、紫外線を照射した。その
結果、フロー温度は加熱および紫外線照射停止後も上昇
して200℃になり、つまり耐熱性としては200℃まで向上
した。ところが、従来のように、大気圧中に配置された
レジストの初期加熱温度を例えば110℃に設定し、か
つ、常にフロー温度以下に保ちながら昇温させると、20
0℃の耐熱温度に向上させるのに加熱および紫外線照射
時間は140秒を要した。すなわち、この実施例でも生産
性が7倍に向上し、非常に大きな効果が認められた。そ
して、前記の実施例と同様に、フロー温度より少し高い
温度で昇温しているにもかかわらず、パターン変形は寸
法変化で1%以下であり、実用上は全く支障がないこと
が確認された。
なお、レジスト4を大気圧中に配置し、他の処理条件を
具体例2と同様にしたときは、その処理時間は具体例2
に比べて5倍程度必要とし、レジスト4を減圧雰囲気中
に配置することが本発明の効果に大きく寄与しているこ
とが判明した。
〔発明の効果〕
以上説明したように、減圧雰囲気中に配置されたレジス
トの初期加熱温度を初期フロー温度より少し高い温度に
設定し、かつ、レジストをフロー温度の上昇速度とほゞ
同じ速度で昇温せしめるようにしたので、短時間の加熱
と紫外線照射で耐熱性と耐プラズマ性をともに向上させ
ることができ、生産性が著しく向上する。特に、レジス
ト膜の底部まで確実に紫外線が浸透し、この底部の耐熱
性と耐プラズマ性をも十分に向上できる効果がある。そ
して、フロー温度より少し高い温度で昇温しているにも
かかわらず、パターン変形は寸法変化で1%以下であ
り、実用上は全く支障がない。
なお、レジストの昇温制御は、フロー温度のデータを採
取しておき、その温度を記憶させた比較的簡単なコンピ
ューターでヒータ電力を制御すれば容易に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるレジスト処理方法を実施するた
めの装置の一例の説明図である。 1…高圧水銀灯、2…凹面ミラー 3…シャッター、4…レジスト 5…半導体ウエハ、6…ウエハ処理台 7…処理室、8…照射窓 9…ヒータリード線、10…ヒータ 11…冷却孔、12…排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】温度制御手段を備えた処理台に載置された
    ウエハに塗布されたレジストに紫外線を照射して該レジ
    ストのフロー温度を上昇させ、その耐熱性や耐プラズマ
    性などを向上させるレジスト処理方法において、 該レジストを減圧雰囲気中に配置し、このレジストの初
    期加熱温度を初期フロー温度より高い温度に設定し、か
    つ、該レジストが加熱および/または紫外線照射されて
    上昇するフロー温度の上昇速度とほゞ同じ速度で昇温せ
    しめるよう前記温度制御手段によって処理台の温度を制
    御することを特徴とするレジスト処理方法。
JP62067889A 1987-03-24 1987-03-24 レジスト処理方法 Expired - Lifetime JPH0740547B2 (ja)

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EP88101171A EP0283666B1 (en) 1987-03-24 1988-01-27 Method of treating photoresists
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EP0283666A2 (en) 1988-09-28
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