JPH11224841A - Ｘ線マスク製造用加熱処理装置およびそれを使用したレジストコーター、レジストデベロッパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度および位置精度の高い吸収体パター
ンを形成する。 【解決手段】 加熱処理装置１はＸ線マスク基板１３を
載置する支持台７とメンブレン部１６ａを加熱するホッ
トプレート１０とを備える。シリコン基板１４には、メ
ンブレン部１６ａを形成する前に先行してバックエッチ
ングによって凹部１５が形成され、枠部１４が形成され
ている。支持台７には上下動させる上下動駆動手段９が
備えられ、ホットプレート１０はメンブレン部１６ａの
凹部１５と反対側の面に対向して配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線リソグラフィ
に使用されるＸ線マスクを製造するための加熱処理装置
およびそれを使用したレジストコーター、レジストデベ
ロッパーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路やメモリ素子等の
高集積化がめざましい速さで実現されている。これを技
術的に支えているのは、これらの素子に対応するパター
ンをシリコン基板等の被露光基板に形成するリソグラフ
ィ技術の進歩である。工業用には、これまで紫外線を光
源とした光リソグラフィが主に用いられてきており、光
源の波長を超高圧水銀灯のｇ線の４３６ｎｍ、ｉ線の３
６５ｎｍ、ＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍと短く
することにより解像性が向上されてきた。将来は、さら
に波長の短いＡｒＦエキシマレーザー１９３ｎｍの使用
や１ｎｍ程度の軟Ｘ線を光源としたＸ線リソグラフィの
使用が予測されている。

【０００３】Ｘ線リソグラフィにおいては、形成すべき
パターンの原版となるＸ線マスクを用いて、これに光源
のＸ線を一括的に照射して被露光基板に塗布したレジス
トを感光させる手法を用いている。Ｘ線マスクは、Ｘ線
を良く透過する軽元素材料からなる薄膜のメンブレン部
と、この上に形成されたＸ線を吸収する重金属膜の吸収
パターンとがシリコン基板により支持される構造となっ
ている。

【０００４】これらのＸ線マスクを製造するためには、
シリコン基板にＳｉＮやＳｉＣ等からなるメンブレンと
呼ばれる薄膜を形成した後に、吸収体となるＴａやＷの
薄膜を形成し、レジストを塗布しＰｒｅ Ｂａｋｅの加
熱処理を施し、電子線描画装置でパターン描画を行う。
レジストが化学増幅系レジストの場合は、露光後加熱処
理のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ−Ｅｘｐｏｓｕｒｅ−Ｂａｋｅ）
を行った後に現像し、レジストパターンを形成し、これ
をもとにドライエッチング法を用いて吸収体パターンに
変換し、続いてシリコン基板の裏側からマスクパターン
領域に対応するシリコン基板をアルカリもしくはフッ硝
酸のウェットエッチングにより除去するバックエッチン
グを行い薄膜化してメンブレン部を形成する工程を採用
していた。

【０００５】しかしながら、この工程では、吸収体パタ
ーンが形成された後にバックエッチングする工程がある
ため、この工程でメンブレン部と吸収体膜の内部応力が
一部解放され、再平衡状態になる過程で、吸収体パター
ンがパターンの密度に応じて局部的に位置歪みを起こ
し、要求されるパターン位置精度や寸法精度を満足でき
ないといった問題があった。この問題を解決するため
に、バックエッチングを吸収体パターンの形成に先行し
て行うＸ線マスクの製造方法が提案されている。図３は
この方法によってＸ線マスクを製造する加熱処理装置の
構成の概要を示す断面図であって、同図に基づいてこれ
を説明する。

【０００６】同図において、全体を符号４０で示すもの
は、Ｘ線マスク製造用加熱処理装置であって、密閉状態
の筺体２を備え、この筺体２には窒素パージガス５の入
口３と出口４とが設けられている。筺体２内部は、２３
℃に温度制御された窒素パージガス５が循環するように
構成されている。筺体２内部の下部には、温度制御手段
１１によって温度制御される電熱線が内蔵されたホット
プレート１０が設けられ、このホットプレート１０に
は、このホットプレート１０を上下方向に昇降させるた
めの上下動駆動手段９が付設され、上部には支持ピン
８，８が設けられている。１３は加熱処理がなされるＸ
線マスク基板であって、シリコン基板１４、Ｘ線透過性
薄膜１６、Ｘ線吸収体膜１７およびこれらの上に塗布さ
れたレジスト１８とによって形成されている。ここで、
シリコン基板１４には、加熱処理を行う前に先行してバ
ックエッチングによって中央に凹部１５が形成されるこ
とにより枠部１４ａが形成されるとともに、凹部１５が
形成されることにより薄膜化されたメンブレン部１６ａ
が形成される。このように形成されたＸ線マスク基板１
３を支持ピン８，８上に載置し、温度制御装置１１によ
ってホットプレート１０の電熱線により加熱温度を制御
し、レジスト１８の加熱処理を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たレジスト１８の加熱処理構造においては、ホットプレ
ート１０がＸ線マスク基板１３の下方に位置付けられた
構造になっているために、ホットプレート１０とレジス
ト１８との距離が、枠部１４ａの高さ分だけ大きくな
る。したがって、ホットプレート１０によるメンブレン
部１６ａへの直接的な加熱よりも、枠部１４ａを介して
メンブレン部１６ａを加熱する熱量が大きくなる。メン
ブレン部１６ａは常に窒素パージガスにさらされている
ために、枠部１４ａ、Ｘ線透過性薄膜１６、Ｘ線吸収体
膜１７、レジスト１８の方向に温度勾配が発生する。こ
のため、Ｘ線マスク基板１３のメンブレン部１６ａのレ
ジスト１８の温度が、Ｘ線マスク製造用加熱処理装置４
０内に搬送されてから１分以内に飽和しないだけではな
く、１００℃の設定にもかかわらず最終的な表面温度分
布も９５±１℃程度と温度制御性も悪化するので、メン
ブレン部１６ａ内で均一な温度分布の加熱処理ができな
くなっていた。

【０００８】本発明者らが実験した結果、枠部１４ａの
厚みを２ｍｍとし、Ｘ線マスク基板１３におけるレジス
トパターンの幅を０．１５μｍとしたときの寸法のばら
つきが、描画面内全域で５０ｎｍ（３σ）と大きく悪化
していることが確認された。さらに、１００℃に設定し
たにもかかわらず９５℃になったため、レジスト感度も
３０％低下した。この結果、吸収体パターンの電子線描
画が均一に行えなくなるので、位置精度および寸法精度
の高い吸収体パターンを形成することができないといっ
た問題があった。

【０００９】本発明は上記した従来の問題に鑑みなされ
たものであり、その目的とするところは、位置精度およ
び寸法精度の高い吸収体パターンを形成するＸ線マスク
用加熱処理装置およびそれを使用したレジストコーター
およびレジストデベロッパーを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係るＸ線マスク製造用加熱処理装置は、シ
リコン基板にバックエッチングを先行させてＸ線透過薄
膜となるメンブレン部を形成した後に、レジストを加熱
処理するホットプレートを備え、Ｘ線吸収体のパターン
を形成するＸ線マスクの製造に用いる加熱処理装置であ
って、前記ホットプレートをメンブレン部のバックエッ
チングと反対側のレジスト塗布面に近接して対向させた
ものである。したがって、ホットプレートによってメン
ブレン部が直接加熱される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明に係るＸ線マスク製造
用加熱処理装置の構成の概要を示す断面図、図２（ａ）
は同じくＸ線マスク製造用加熱処理装置を用いてＸ線マ
スクを製造するためのレジストコーターおよびレジスト
デベロッパーの構成図、（ｂ）は同じく工程図である。
図１において、上述した図３に示す従来技術において説
明した構成と同一もしくは同等の構成については同一の
符号を付し詳細な説明は適宜省略する。同図に示すよう
に、本発明の特徴とするところは、Ｘ線マスク製造用加
熱処理装置１におけるホットプレート１０をＸ線マスク
基板１３の上方、すなわちメンブレン部１６ａの凹部１
５と反対側の面に対向させて設けた点にあり、Ｘ線マス
ク基板１３は上下動駆動手段９が付設された支持台７に
ピン８を介して支持されている。

【００１２】図２（ａ）において、２０はウェハキャリ
アステーション、２１はレジスト塗布前処理用ステー
ジ、２２はレジストコーターとしてのレジストコートカ
ップ、２３は上述したＸ線マスク製造用加熱処理装置１
が備えられた加熱処理装置用ステージ、２４は冷却プレ
ート、２５は露光装置である。２６は加熱処理装置１が
備えられた加熱処理装置用ステージ、２７はレジストデ
ベロッパーとしての現像カップ、２８は加熱処理装置１
が備えられた加熱処理装置用ステージ、２９は冷却プレ
ート、３０はこれらステーションやプレート間を移動し
てＸ線マスクを搬送する搬送ロボットである。

【００１３】次に、このような構成のレジストコーター
およびレジストデベロッパーによるＸ線マスクの製造工
程を図２（ｂ）に基づいて説明する。Ｓ１においてバッ
クエッチングが施されたＸ線マスク基板１３をウェハキ
ャリアステーション２０上に載置し、Ｓ２においてこの
Ｘ線マスク基板１３を搬送ロボット３０によってレジス
ト塗布前処理用ステージ２１に搬送し、レジストを塗布
する前の処理を行い処理が終了したら、Ｓ３において搬
送ロボット３０によってレジストコートカップ２２に搬
送する。レジストコートカップ２２において、スピンコ
ートによって化学増幅系ネガ型のレジスト１８をＸ線吸
収体膜１７上に塗布し、Ｓ４において搬送ロボット３０
によって加熱処理装置用ステージ２３に搬送する。

【００１４】このとき、加熱処理装置用ステージ２３に
備えられた加熱処理装置１の支持台７は、上下動駆動手
段９によって下降している。したがって、図１に示すよ
うに、搬送ロボット３０によって支持台７のピン８上に
載置されたＸ線マスク基板１３とホットプレート１０と
の間の間隔Ｄは、ホットプレート１０による加熱がＸ線
マスク基板１３に影響を及ぼさないよう充分大きく形成
され、本実施例では２０ｍｍに設定されている。

【００１５】ホットプレート１０の加熱温度を１００℃
に設定し、上下動駆動手段９によって支持台７を上昇さ
せ、間隔Ｄが１００μｍになるように制御し、メンブレ
ン部１６ａにホットプレート１０を接近させる。このよ
うに接近させることにより、メンブレン部１６ａはホッ
トプレート１０によって直接加熱されるので、メンブレ
ン部１６ａの表面全体が均一に加熱される。発明者らが
実験した結果、Ｘ線マスク基板１３が加熱処理装置１内
に搬入された後、レジスト１８の表面温度分布を２０秒
以内で１００±０．２℃以内に制御できることが確認さ
れた。この状態で１分間のＰｒｅ Ｂａｋｅを行い、Ｓ
５において搬送ロボット２０によって冷却プレート２４
に搬送し冷却後、Ｓ６において搬送ロボット２０によっ
て露光装置２５に搬送し電子線描画を行う。

【００１６】Ｓ７において搬送ロボット２０によって、
Ｘ線マスク基板１３を加熱処理装置用ステージ２６内の
加熱処理装置１内に搬送し、ＰＥＢの処理を１分間行
い、Ｓ８において搬送ロボット２０によって冷却プレー
ト２４に搬送し、冷却後、Ｓ９において搬送ロボット２
０によって現像カップ２７に搬送し現像を行う。Ｓ１０
において搬送ロボット２０によって加熱処理装置用ステ
ージ２８内の加熱処理装置１内に搬送し、Ｐｏｓｔ Ｂ
ａｋｅを行い、Ｓ１１において搬送ロボットによって冷
却プレート２９に搬送し、冷却後、Ｓ１２においてウェ
ハキャリアステーション２０に搬送する。搬送されたＸ
線マスク基板１３は、ドライエッチングによってＸ線吸
収体膜１７に吸収体パターンを形成する。

【００１７】このように形成されたＸ線マスク基板１３
におけるレジストパターンの幅を０．１５μｍとしたと
きのばらつきは、描画面内全域で１０ｎｍ（３σ）以下
であり、上述した従来技術の場合の５０ｎｍと比較して
大幅に改善されたことが実験によって確認された。した
がって、レジストコーター、レジストデベロッパーにお
けるＸ線マスク基板の加熱処理において、面内の温度分
布が均一な加熱処理が可能になり、電子線描画パターン
が、面内で均一に高精度に形成することができ、このた
め位置精度および寸法精度の高い吸収体パターンを形成
することができる。

【００１８】なお、本実施の形態では、支持台７を上下
動させたが、ホットプレート１０を上下動させるように
構成してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｘ
線マスク製造用レジストコーター、レジストデベロッパ
ーのホットプレートをＸ線マスク基板のメンブレン部側
の面に近接して対向させたので、バックエッチング先行
のＸ線マスク基板の加熱処理において面内の温度分布が
均一な加熱処理が可能になり、電子線描画パターンが、
面内で均一に高精度に形成することができ、このため位
置精度および寸法精度の高い吸収体パターンを形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＸ線マスク製造用レジストコー
ターあるいはレジストデベロッパーに用いられるＸ線マ
スク製造用加熱処理装置の構成の概略を示す断面図であ
る。

【図２】 （ａ）は本発明に係るＸ線マスク製造用加熱
処理装置を用いてＸ線マスクを製造するためのレジスト
コーターおよびレジストデベロッパーの構成図、（ｂ）
は同じく工程図である。

【図３】 従来のＸ線マスク製造用レジストコーターあ
るいはレジストデベロッパーに用いられるＸ線マスク製
造用加熱処理装置の構成の概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１…Ｘ線マスク製造用加熱処理装置、７…支持台、９…
上下動駆動手段、１０…ホットプレート、１１…温度制
御手段、１３…Ｘ線マスク基板、１４…シリコン基板、
１４ａ…枠部、１５…バックエッチングによって除去さ
れた凹部、１６…Ｘ線透過薄膜、１６ａ…メンブレン
部、１７…Ｘ線吸収体膜、１８…レジスト、２０…ウェ
ハキャリアステーション、２１…レジスト塗布前処理用
ステージ、２２…レジストコートカップ、２３…加熱処
理装置用ステージ（Ｐｒｅ Ｂａｋｅ）、２４，２９…
冷却プレート、２５…露光装置、２６…加熱処理装置用
ステージ（ＰＥＢ）、２７…現像カップ、２８…加熱処
理装置用ステージ（ＰｏｓｔＢａｋｅ）、３０…搬送ロ
ボット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳賀 恒之 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板にバックエッチングを先行
   させてＸ線透過薄膜となるメンブレン部を形成した後
   に、レジストを加熱処理するホットプレートを備え、Ｘ
   線吸収体のパターンを形成するＸ線マスクの製造に用い
   る加熱処理装置であって、前記ホットプレートをメンブ
   レン部のバックエッチングと反対側のレジスト塗布面に
   近接して対向させたことを特徴とするＸ線マスク製造用
   加熱処理装置。
2. 【請求項２】 Ｘ線吸収体膜上にレジストを塗布した後
   の加熱処理に請求項１記載のＸ線マスク製造用加熱処理
   装置を用いたことを特徴とするレジストコーター。
3. 【請求項３】 露光装置によってレジストにパターンを
   描画した後の加熱処理に請求項１記載のＸ線マスク製造
   用加熱処理装置を用いたことを特徴とするレジストデベ
   ロッパー。