JPS59182443A - 写真蝕刻方法及び露光装置 - 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】 本発明は、写真蝕刻方法及び露光装置に関するものであ
る。

サブミクロン加工に対して必要な０．１μｍ以下のパタ
ーン形成誤差を実現するためには、きわめて高精度な露
光制御が必要である。特に、感度、工ッジの平滑性、耐
ドライエツチング性に優れ多用されているノボラック系
のレジストにおいては、ウェハー間の露光感度差が大き
く、問題であった。

本発明者は植々の検討を行なった結果、感度差の原因は
、前記レジストの感度を事実上、決定している水分の蒸
散状態が異るため感度差として表れることがわかった。

たとえば第１図はノボラック系ポジレジストについて、
その中に含まれる水の量によって露光感度がどのように
変化するのかを測定したものである。あらかじめ含まれ
る水の量が異なるレジスト液を別々の基板上に塗布し、
９０′ｃ、３０分という同じ条件でプリベークを行ない
、２０ＫＶで電子線照射してその残膜率を測定した。含
水量の測定にはカール・フィッシャー法を用いた。実線
が塗布前のレジスト液の含水量１．４ｍｇ／ｃｃ、破線
が同じく含水量５．４ｍ秒勉の場合である。ポジ型領域
だけでなくネガ型領域でも残膜率に差がでている。

ノボラック系レジストではエネルギー線照射により感応
化合物であるキノンジアジドの分解９再配列、加水分解
によシ疎水効果がら親水性効果の化合物変化をおこし、
それに伴いノボラック樹脂のアルカリへの溶解度が変化
することを現像に利用しているので、感度の再現性とい
う観点から水分量の制御は重要である。

この反応に使われる水は、レジスト塗布液中の水であっ
て塗布後のプリベーク工程で残存した水と、プリベーク
工程の後エネルギー線照射までの間に塗Ｍが吸収した水
分とが主体である。

本発明者の検討によれば通常行なわれている写真蝕刻工
程では、プリベークのあとそのまま露光するので、単位
重量のレジストに含まれる感光物質に対し、水の量がか
なシネ足しており、感光物質過剰の状態で露光している
ことになる。言いかえれば感光物質のノボラック樹脂ペ
ースに対する量は１０〜３０ｆｉ量％ときわめて多く、
前記の反応で最終的に生成される溶解促進物質の量は水
の量できまることになる。従って水の量が制御されてい
ないと露光感度が不安定となるわけである。

前記ノボラック系ポジレジストには吸湿性があシ、レジ
スト液のボトルを開封し大気にふれる時間が長いほど含
水量が多くなる。逆にレジストを基板に塗布してプリベ
ークを高温あるいは長時間性なって水の量がきわめて少
なくなるとウェハカセットやマスクに好ましくない付着
を起こしてしまうことも問題であった。

また電子線以外のエネルギー線を用いた露光法すなわち
Ｘ線、深紫外Ｍ、イオンビーム、長い波長の紫外線を用
いた場合でも露光時にレジスト中で生じる反応はほぼ同
じであるから、程度の差はあっても電子線におけると同
じ現象が生じる。

本発明の目的はレジスト中の水分の量が変化しても、精
度の高いパターンを形成することのできる写真蝕刻方法
とそれに用いる露光装置を提供することにある。

以下本発明の典型的な実施例について図面を参照して説
明する。

まず特許請求の範囲第１項の発明について電子線露光を
例にとって説明する。電子線露光ではレジストを堆積し
たウェハを露光前に予備排気室に入れ、真空排気した後
露光する場所へ移して電子線を照射する。このように真
空に保管した場合、第２図に示したように真空保管時間
による、レジスト中の水分量の変化が生じる。またあら
かじめ、第３図に示すようにレジスト中の水の量に対す
る電子線の最適照射量を示す検量線を作成しておく。

第２図と第３図をくみあわせると第４図に示す。

真空保管時間に対する電子線の最適照射量が得られる。

この第４図に従って最適な電子線をレジストへ照射すれ
ばよい。このようにして高精度のパターンを形成するこ
とができる。この実施例では真空保管時間から最適照射
量を求めたが、直接レジスト膜中の水分の量を赤外吸収
特性から測定し、第３図の検量線に従って最適照射量を
求めてもよい。具体的には水のＯＨ結合の赤外吸収に対
応する波数３７００〜３２００ｃＩＩＩ−’の領域の吸
収特性から水の量を測定すればよい。

次に特許請求の範囲第２項の発明について説明する。第
５図はその一実施例の電子線露光装置の概略図である。

４０１は鏡筒、４ｏ２はステージ、４０３がＹモータ、
４０４がＸモー１．４０５　＃Ｅ予備排気室の第１の扉
、４ｏ６がウェハ、４ｏ７が予備排気室の第２の扉、４
ｏ８がタイマ。

４０９が中央処理装置（ＣＰＵと略す）、４１０が電子
銃、４１１が基板、４１２がレジスト膜。

４１３が水分測定装置である。このように予備排気室と
連動したタイマー４０８を設置し、−ｏット分のウェハ
ー４０６をセットし予備排気により真空状態になった状
態でタイマー４０８を始動させる。そしてウェハー毎に
保管時間を管理しておく。ただし塗布するレジスト液に
ついては、同一製造ロフトのものを使い、塗布後のプリ
ベークの条件も一定にしておき、真空保管直前の水の量
をｔデは一定としておく。っまシ水の量が事実上真空保
管時間だけで＃１ぼ決まるようにしておく、。製造ロフ
トが異なったときはそのっど水の量を補正しておく。こ
のようにしておいて、無光時点での水の量から第４図に
示す真空保管時間による最適照射量で電子線を照射する
ようにＣＰＵ４０９で制御を行なう。仁のように真空保
管時間が露光精度に影響を与えない電子線露光装置が得
られる。

次に特許請求の範囲第３項の発明について説明する。第
６図に電子線露光についての実施例を示すように、無光
直前の電子線レジスト４１２中の水及び溶剤等の不純物
の量を測定機４１３によシ測定し、その結果にもとづい
てＣＰＵ４０９で露光量の最適化を行なうものである。

具体的な測定方法はレジスト４１２に赤外線を照射しそ
の吸収から水や溶剤の量を決める。水についてはＯＨ結
合の赤外吸収に対応する波数３７００〜３２００ｃＭの
領域の吸収特性からその量を測定すればよい。また溶剤
についてはレジスト本体のペースポリマと感光物質では
現われない溶剤特有の赤外吸収特性からその量を測定す
ればよい。ただし露光感度等に支配的なのは水の方であ
るから水の量だけを測定してもかまわない。

この第３の発明の場合は第２の発明よシ高精度々結果が
得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はレジスト中に含まれる水の量による露光感度の
変化を示す図である。第２図は真空保管時間とエネルギ
ー感応性樹脂中の水分の一例を示す図。第３図はレジス
ト中の水分の量による最適照射量の変化を示す図である
。第４図は真空保管時間と電子線の最適照射量の関係を
示す図。 第５図、第６図はそれぞれ第２の発明、第３の発明の一
実施例の電子線露光装置の概略図である。 図中の番号は以下のものを示す。 ４０１：鏡筒、４０２：ステージ、４０３：Ｙモーター
、４０４：Ｘモーター、４０５：予備排気室の第１の扉
、４０６：ウェハー、４０７：予備排気室の第２の扉、
７４０８：タイマー、４０９：ＣＰＵ、４１０：電子銃
。 第１図 電壬弄欺呪射量　〔０／ｃ７ｎ２〕 第Ｚ図 第３図 第４霞 真窒保劉子間　〔分］ 答５図 第ろ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所望の加工を施すべき基板上にレジスト膜を塗布
   し、次いでエネルギー線を照射して露光し、現像を行な
   い、レジストのパターンを形成シ、次いでこのレジスト
   パターンをマスクとして前記の加工を行なう写真蝕刻方
   法において、前もって、レジスト中に含まれる水分の量
   によるエネルギー線の最適照射量の変化を示す検量線を
   作成しておき、露光前にレジスト膜中に含まれる水分の
   量を測定し、前記検量線にもとづいて最適′な量のエネ
   ルギー線を照射することを特徴とする写真蝕刻方法。
2. （２）電子線露光装置において、はぼ一定の量の水分を
   含むレジスト膜が堆積された加工基板が予備排気室内で
   待機する時間を測定する時計と、この待機時間から前記
   レジスト膜中に含まれる水分の量の変化を検知する手段
   と、水分の量の変化による電子線の最適照射量の変化を
   示す検量線を記憶する手段とを備え、この検量線に従っ
   て最適な量の電子線を照射する手段とを備えたことを特
   徴とする電子線露光装置。
3. （３）所望の加工を行なうべき基板上に堆積されたレジ
   スト膜中の水分及び溶剤の量を測定する手段と、前記レ
   ジスト中に含まれる水分及び溶剤の量の変化によるエネ
   ルギー線の最適照射量の変化を示す検量線を記憶する手
   段とを備え、測定した水分及び浴剤の量から前記検量線
   に従って最適な量のエネルギー線を照射する手段を備え
   たことを特徴とする無光装置。