JPS59132127A - レジストパタ−ンの形成方法及び装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、パターン精度を向上させたレジストパターン
の形成方法及び装置に関する。

〔従来技術及びその問題点〕

超ＬＳＩをはじめとして、半導体素子の集積密度が犬き
くなるにつれて微細にしてかつ高精度なパターン形成技
術が要求されている。この為許容される寸法精度は非常
に厳しいものとなり、６インチマスクあるいは５インチ
ウェハではパターン寸法の最大偏差値が０．１μｍ以下
の寸法精度が要求されて始めている。

第１図は従来技術によるレジストパターン形成プロセス
を示すブロック図である。先づ被処理基板上にスピン塗
布法により所望の膜厚にレジストを塗布する。次に塗布
溶媒を除去し、基板との密温度（Ｔｂ）でベーキング（
プリベーク）を行なう。

この後、オープンから取シ出されたレジスト膜付被処理
基板を清浄な大気中で自然放冷することにより、室温程
度迄２０〜３０分かけて冷却する。レジスト膜付被処理
基板に対して、レジストの種類に応じた所定の照射量で
所定波長域の電磁波、例えば紫外光あるいは所定エネル
ギーの粒子線、例えば電子線を選択的に照射して露光す
る。その後現像・リンス処理工程を経て所望のレジスト
膜くターンが形成される。

以下余白 ところで発明者等が上述した自然放冷中の被処理基板（
レジスト膜）のある時点に於ける全面の温度分布を赤外
線放射温度計により調べた結果、第２図に示す通りであ
った。即ち、被処理基板１の上方中央部（Ａ点）では温
度が高く冷え難く、その下方及び周辺部（Ｂ点、Ｃ点）
では温度が低くなり、冷却されやすいことが判明した。

尚、図中の曲線は等温線である。第３図は更に上記各点
Ａ、Ｂ、Ｃの時間経過に対する温度変化の様子を示して
おり、曲線１，２．３は点Ａ、Ｂ。

Ｃに対応する特性である。Ａ点とＢ点の最大温度差が１
５°Ｃ程度、Ａ点とＣ点の最大温度差が３０′Ｃ程度で
あった。このよゲな温度分布が生じる理由としては、自
然放冷中破処理基板が支持台上に立てられる為、熱放散
による自然対流が基板面に沿って上方向に起こり易いこ
と及び基板底部が支持台によシ熱を奪われ易いことが考
えられる。

更に発明者等が基板（レジスト膜）の温度分布とパター
ン精度の関係について着目し、温度測定点Ａ、Ｂ、Ｃに
於いて形成パターンの寸法を測定した所、本来それぞれ
同一寸法（２μｍ）であるべきパターンが各々Ｂ点に於
いて０．１．ｃｑｎ、Ｃ点に於いて０．２ｔｔｍ程度の
卿差が生じており、基板（レジスト膜）の温度分布と形
成されるパターンの寸法分布が極めて対応することが確
認され、第５図に示すように基板（レジスト膜）の温度
分布が均一な状態で温度降下させるとパターン寸法にむ
らが少くなく精度が向上することが見い出された。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、電磁波もしくは゛粒子線
照射及び現像処理により形成されるレジストパターンの
精度がすぐれたレジスト膜くターンの形成方法及び装置
を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明によるレジストパターン形成プロセスの概要を第
４図に示す。先づ被処理基板上にレジストを塗布した後
、レジスト膜をベーキング（グリベーク）する。ここ迄
は従来の工程と同様である。

次に前記レジスト膜を冷却するのであるが、これをレジ
スト膜全体として均一な温度でその温度を低下させるこ
とによシ行なう。その後レジスト膜に対して所定波長域
の電磁波あるいは所定エネルギーの粒子線を選択的に照
射し、それを現像・リンス処理することによシレジスト
パターンを形成するものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被処理基板上全体に亘シ寸法のばらつ
きが少くなりパターン精度が大幅に向上する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。先づ
、第４図に示された本発明によるレジストパターン形成
プロセスに従って、次の実験を行なった。

回転台に載置されたクロムを蒸着したガラス基板上に、
溶媒に溶かされたレジストとしてポリ２．２．２−トリ
フルオロエチル−α−クロロアクリレートを噴出ノズル
よりｍ下して周知のスピン塗布法によシ所定膜厚塗布し
た。その後、レジスト膜をオープンにより２００℃で３
０分間ベーキング（プリベーク）した。プリベーク完了
後、レジスト膜を前記基板と共に冷却液としての常温の
純水を入れた水槽中に一気に浸漬してカラス転移温度を
通過して均一冷却した。この場合、第５図に示すように
レジスト膜がプリベーク温度から常温近く迄温度が低下
する間に第３図のＡ、Ｂ、Ｃの各点に相当する箇所の温
度が曲線１，２．３のように均一に低下した。

次にレジスト膜付の基板を回転台に載置してスピン乾燥
した。十分乾燥したレジスト膜に対し、加速電圧２０Ｋ
Ｖで゛成子線を選択的に照射し、更にそれをメチルイソ
ブチルケトン：イソプロピルアルコール＝７＝３の現像
液によシ２５℃で１０分間現像処理し、続いてイソプロ
ピルアルコールにより２５℃で３０秒間リンス処理した
。

その結果、基板上のレジストパターン寸法の最大偏差値
が０．１μｍ以下という高精度のノくターンを形成する
ことができた。

レジストの種類としてポリメチルメタクリレートを用い
た場合に於いても上記実施例と同様に０．１μｍ以下の
最大偏差値で高精度なパターンを形成することができた
。

更にフォトレジストやＸ線レジストについても従来プロ
セスに比しパターン精度が大幅に向上することがＮ認さ
れた。ポジ型のみならずネガ型のレジストについても本
発明は適用され得る。

尚、本発明の主眼は、プリベーク後のレジスト膜の冷却
を膜全体として等しい温度で均一に温度低下させること
にあり、その冷却速度は任意に選択できるし、その冷媒
や冷却手段並びにその後の乾燥方法等については、特に
上述した実施例に限定されるものではない。例えば冷媒
としては、純水以外にレジストに対して溶解もしくは反
応を生じない液体もしくは気体を用いることができる。

その場合、できる限り比熱の大きな一材料を選択すると
効果的である。適合する冷媒と・して液体フロン、低温
の蟹素ガス、７０ンガス等がある。

又、レジストの種類やレジスト膜が被着される基板材料
、レジストの溶媒、現像液、プリベーク温度等について
も上述した実施例に限定されるものではなく、公知の種
々な材料及び温度について高精度が達成されることが確
認された。レジストの露光方法についても、上述した電
子線、光線、Ｘ線以外にイオンビーム等の所定エネルギ
ーの粒子線や所定波長域の電磁波を用いて同様な結果が
得られる。

次に本発明方法を実施するのに適合する装置の一例につ
いて第６図を参照して説明する。第６図の装置は、基板
に対するレジスト塗布から露光前照の一連の工程を全自
動で行うものである。

先づレジストが塗布されるべき基板１が真空チャック２
によシスビン塗布用回転試料台３上に置かれる。上方の
噴出ノズル４から溶媒に溶解したレジストが滴下され、
基板が回転され基板ｌ上にレジスト膜が形成される。次
に、基板１は真空チャック２によってベルトコンベア５
上に載置されプリベーク用オープン６内に導入される。

オーブン６の室内にはプリベークの為のヒーター７が設
けられ、又ヒーター７の下方には基板１の搬送用の低速
ベルトコンペア８も設けられている−。ベルトコンベア
５により搬送された基板１はオーブン６内に入るとベル
トコンベア８に移され、このベルトコンベア８によりゆ
っくりとオーブン６内を通過しヒーター７により所定時
間、所定温度でプリベークされる。プリベークの終了し
た基板１はベルトコンベア９へ移されざらに搬送され冷
却機構１０へ導入される。

即ち、ベルトコンベア９により搬送されてきた基板１は
上下・左右に移動可能な搬送機構１１に移され冷却槽１
２内の液体冷媒である純水１３に浸漬され、均一冷却さ
れる。冷却された基板１は搬送機構１１によりベルトコ
ンベア１４に移され、スピン乾燥用回転試料台１５上に
載置される。試料台１５０回転により乾燥した基板１は
、真空チャック１６によりベルトコンベア１７に移され
搬出される。こうして得られたレジスト膜付の基板１は
所定の露光工程及び現像・リンス処理工程を経てパター
ン形成される。４０及び４１はレジストの温度を測定す
る為の熱電対である。温度測定には赤外線放射温度計を
もちいることもできる。

尚、冷却機構１０としては、第６図の浸漬式に限定され
ることすく、例えばスプレ一式、シャワ一式あるいは冷
却グレート式等種々変形実施が可能である。

第７図はスプレー法による冷却機構を示しており、基板
１を回転試料台２０に載置し、回転駆動しつつ、上方の
噴出ノズル２１から液体又は気体の冷媒を吹き付けるも
のである。冷却された基板１は真空チャック２２により
移送される。

第８図はシャワ一式の冷却機構を示しており、ベルトコ
ンベア９によシ搬送されてきた基板１を多孔式の冷却装
置２３の冷却室２４内にある低速ベルトコンベア２５に
移し、液体冷媒室２６に溜められた冷媒２７を隔壁２８
σ多孔ノズル２９から噴出するものである。冷却された
基板１はベルトコンベア１４に移され回転試料台１５に
よシ乾燥されその後真空チャック１６によりベルトコン
ベア１７へ移され搬出される。冷媒２７として気体を用
いることもできる。その場合回転試料台１５は不要とな
る。

第９図は、冷却プレート式の冷却機構を示している。゛
基板１がベルトコンベア３１によシ搬送されている間、
上方の基板１に近接する冷却グレート３２により均一に
冷却されるようになっている尚、ベルトコンベア３１を
止めて冷却プレート３２を基体１に接触させてもよい。

更に簡便な均一冷却方法として、第６図に於いて搬送機
構１１に載置されたレジスト膜付の基板１を、冷却槽１
２に入れること無く、破線で示す位置で基板ｌを平置き
して空中放冷することによってもよい。この場合、従来
のように支持台上に基板を立てることによる基板に沿っ
た上方への気流が生じないのでレジスト膜の温度分布が
均一となる。この例の場合、温度が均一でかつ清浄なエ
アーフローを適用すると均一冷却の効果をあげることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレジストパターン形成工程を概略的に示
すブロック図、第２図は、従来工程に於けるプリベーク
後の被処理基板の各点の温７度変化の様子を等温曲線で
示す説明図、第３図は同温度変化の様子を時間対温度曲
線で示す特性図、第４図は本発明によるレジストパター
ン形成工程を概略的に示すブロック図、第５図は本発明
に於けるレジスト均一冷却による被処理基板の温度変化
の様子を示す特性図、第６図は本発明方法の実施に適合
する装置の一例を示す配置図、第７図乃至第９図は均一
冷却機構の各変形例を示す説明図である。 １・・・基板、４・・・レジスト噴出ノズル、６・・・
オープン、５，８，９，１４，１５，２５．３１・・・
ベルトコンベア、１１・・・搬送機構、１２・・・冷却
槽、３．１５．２０・・・試料回転台、２１・・・冷媒
噴出ノズ／ｌ＜２３・・・冷却装置、３２・・・冷却プ
レート。 第　　１　　図　　　　　　　　　第　３　　固溶４図
　　　第５図 手続補正誓（自発） 特許庁長官殿 １、　事件の表示 昭和５８年特願第５８７６号 ２、発明の名称 レジストパターンの形成方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）東京芝浦覗気株式会社 ４、代理人 〒１００ 東京都千代田区内幸町１−１−６ 明細書の特許請求の範囲の欄 同　　発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）本願明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通り補
正する。 （２）同明細書第１０項第２行目の「された。」と「レ
ジスト」の間に「ただプリベーク温度としては、上述し
た笑細例のようにレジストのガラス転移温度Ｔｇ以上で
あることがレジスト感度及び／ｓ。 ターン精度の向上に特に有効である。」を挿入する。 以上 特許請求の範囲 （１）基板上にレジストを塗布した後、形成されたレジ
スト膜をベーキングし、それを冷却した後、所定波長域
の■磁波あるいは所定エネルギーの粒子線を前記レジス
ト膜に選択的に照射し、現像享理することによりレジス
トパターンを形成する方法に於いて、 前記レジスト膜の冷却を全体として均一な温度でその温
度を低下させることにより行なうことを特徴とするレジ
ストパターンの形成方法。 （２）レジストの冷却は、該レジストに対して溶解もし
くは０反応を生じない液体又は気体により行なわれるこ
とを特徴とする特許 １項に記載したレジストパターンの形成方法。 （３）冷却用の液体は水もしくは液体フロンで゛あるこ
とを特徴とする上記特許請求の範囲第２項に記載したレ
ジストパターンの形成方法。 （４）冷却用の気体は、低温の窒素ガスもしくはフロン
ガスであることを特徴とする上記特許請求の範囲第２項
に記載したレジストパターンの形成方法。 （５）冷却用の液体又は気体は、浸漬法、スプレー法も
し《はシャワー法により、レジストに接触せしめられる
ことを特徴とする上記特許請求の範囲第２項に記載した
レジストパターンの形成方法。 （６１レジストの冷却は、レジスト又は極板に対し冷却
プレートを前記レジスト又は基板に接触もしくは近接さ
せることにより行なわれることを特徴とする上記特許請
求の範囲第１項に記載したレジストパターンの形成方法
。 （７）レジストの冷却は、基板を平置することによるこ
とを特徴とする上記特許請求の範囲第１項に記載したレ
ジストパターンの形成方法。 形成方法。 （９）レジストパターン形成方法に使用されるｉｆｆに
於いて、基板上にレジストを塗布する機構と、前記基板
を収納して前記レジストをプリベークする機構と、プリ
ベークされた前記レジストを冷却する機構と，前記レジ
スト塗布機構から、前記プリベーク機，溝経由で前記冷
却機構へ前記基板を搬送する機構を具備したことを特徴
とするレジストパターンの形成装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にレジストを塗布した後、形成されたレジ
   スト膜をベーキングし、それを冷却した後、所定波長域
   の電磁波あるいは所定エネルギーの粒子線を前記レジス
   ト膜に選択的に照射し、現像処着 理することによりレジストパターンを形成する方法に於
   いて、 前記レジスト膜の冷却を全体として均一な温度でその温
   度を低下させることＫより行なうことを特徴とするレジ
   ストパターンの形成方法。
2. （２）レジストの冷却は、該レジストに対して溶解もし
   くは、反応を生じない液体又は気体により行なわれるこ
   とを特徴とする特許 １項に記載したレジストパターンの形成方法。
3. （３）冷却用の液体は水もしくは液体フロンであること
   を特徴とする上記特許請求の範囲第２項に記載シたレジ
   ストパターンの形成方法。
4. （４）冷却用の気体は、低温の窒素ガスもしくはフロン
   ガスであることを特徴とする上記特許請求の範囲第２項
   に記載したレジストパターンの形成方法。
5. （５）冷却用の液体又は気゛体は、浸漬法、スプレー法
   もしくはシャワー法により、レジストに接触せしめられ
   ることを特徴とする上記特許請求の範囲第２項に記載し
   たレジストパターンの形成方法。
6. （６）レジストの冷却は、レジスト又は基板に対し冷却
   プレートを前記レジスト又は基板に接触もしくは近接さ
   せることによ９行なわれることを特徴とする上記特許請
   求の範囲第１項に記載したレジストパターンの形成方法
   。
7. （７）レジストの冷却は、基板を平置するととＫよるこ
   とを特徴とする上記特許請求の範囲第１項に記載したレ
   ジストバター／の形成方法。 ′（８）レジストパターン形成方法に使用される装置に
   於いて、基板上にレジストを塗布する機構と、前記基板
   を収納して前記レジストをプリベークする機構と、プリ
   ベークされた前記レジストを冷却する機構と、前記レジ
   スト塗布機構から、前記プリベーク機構経由で前記冷却
   機構へ前記基板を搬送する機構を具備したことを特徴と
   するレジストパターンの形成装置。