JPS6098632A - 試料処理方法および装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は試料処理技術、特に、レジスト膜をマスクとし
て基板の被エツチング材を精度良くエツチングするため
に利用して有効な技術に関する。

［背景技術１ 半導体装置、たとえば大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造
過程において半導体装Ｗ（ウェハ）」二にレジストを塗
布し、かつ、そのレジストを現像した後、加熱し、エツ
チングが行うことが考えられる。

たとえばウェハ」二へのコンタクトホールの微細バクー
ンのエツチングはフン酸によるウェットエツチングで行
っ一ζいたが、集積回路パターンの徹イ■化が進むにつ
れてドライエツチングによるコンタクトボールの形成が
要求されて来るものと考えられる。

しかしながら、レジスト、特にネガ系レジストをドライ
エンチングする場合、ネガ系レジストは而Ｊ　ｌ”ライ
エ、ヂング性が悪く、レジスト表面が荒れ、レジスト膜
を現像して選択的に形成したパターン形状が悪化する。

またレジスト、特にポジ系レジストにおいてば、ドライ
エツチングにレジストが耐えうるように、レジストを硬
化させるためにボストヘーキングを行ったときに、レジ
ストのパターン形状が熱により劣化することが本発明者
によっζ明らかにされた。

し発明の目的］ 本発明の目的は、基板に設けられた被エツチング材を精
度よくエツチングできるように、基板に選択的に形成し
たレジス日栗のパターン形状の劣化を防止する技術を提
供することである。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細刊の記述および添イ」図面から明らかになるであろ
う。

［発明の概要１ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、レジスト膜を選択的に形成している試料に紫
外線を照射して、前記レジスト膜を強化したのらに前記
試料の被エツチング材をエツチングすることにより、レ
ジス日東のパターン形状が良好の状態で１ソチングが可
能となるため、被エツチング材を精度良くエツチングす
ることが達成される。

し実施例１］ 第１図は本発明の一実施例である半導体製造装置を示す
概略説明図である。

この実施例においては、本発明はレジスト塗布現像装置
に適用されている。すなわち、この装造１は、処理され
る８１′導体基板（ウェハ）１を供給するローダ２と、
該ローダ２から供給されたウエノ＼】をスピンナ４」二
に水平方向に回転可能に支持し、該ウェハ１トにネガ系
しジストまたはポジ系しジストを図示しないノズルから
供給して塗布し、かつ現像する現像室３と、レジスト現
像処理を終えたウェハ■をヒータ６でポストヘーキング
する加熱手段としてのポストベーク炉５とを有している
。

このポストベーク炉５の後段には、紫外線照射室（Ｕ　
Ｖ　！！！！躬室）７が設置され、このＵＶ照射室７内
には、紫外線照射源（ＵＶ照射源）８がウェハ１の上方
に該ウェハ１のレジスト被着面と対向するよう配置され
ている。ＵＶ照射源８としては、たとえば低圧水銀ラン
プが用いられる。ＵＶ照射室７には、該室の中に０２ガ
スを供給するダク１−９と、該室からオゾンを排１］４
する排出ダクト１０とがそれぞれ接続されζいる。

また、前記ＵＶ照射室７の後段には、ＬＪ　Ｖ照射を終
えたウェハ１を収納するアンローダ１１が設しノられて
いる。

次に、本実施例の作用について説明する。

被処理物であるウェハｌはローダ２から現像室３内のス
ピンナ４の上に載せられ、その−ににノズル（し１示せ
ず）からのレジストを供給して該スピンナ４を回転させ
るごとにより、レジストを被着された後、ＩＪ像処理を
受りる。現像後のウェハＩはボストヘーク炉５の中に送
られ、ヒータ６でボストベーキングされる。

その後、ウェハｌはＵＶ照射室７内に供給され、Ｕ　Ｖ
照射源８から照射される紫外線１２をレジスト被着面全
体の」−に受りる。ごのｔＪＶ照躬により、ネガレジス
トの場合には、その成分である環化ゴムと架橋剤とで光
重合し、高分子化する。

ずなわら、この現象を具体的に示せば架橋剤であるヒス
アジドが、紫外線エネルギーによっ°ζ活性化されたナ
イＩ・レン（Ｎ−）構造を作り出し、ゴム分子と不飽和
結合し、高分子化する。

この状態のレジストに対しくＵＶ照射を行うと。

Ｃ−Ｃ−Ｃ＝０４−Ｃｏ２↑ ゛ノＣ−０−Ｃ Ｃ−Ｈ−（：、　−ＯＨ となり、酸化反応が進み、高分子化する。

このようなメカニズムにより、レジストの分子構造の三
次元化が促進され、耐ドライエノチング性が向上する。

本発明者が実験したところによれば、紫外線を照度９０
００μｗ　／　ｃｎｌで１５分照射したウェハではレジ
スト表面の荒れ発生がなく、コンタクトホールの形状も
良好であった。

なお、本実施例では、ＵＶ照射室７内をダクト９からの
０２ガスで完全に置換すれば、より短時間で目的の処理
を終了できる。また、その際に紫外線１２でＵＶ照射室
７内にオゾンが形成されるので、そのオゾンを排出ダク
）１０によってＵＶ照射室外に排出すれば、オゾンによ
る機械部分の腐食、悪臭の発生等を防止できる。

前記のようにしてＵＶ照射を受けたウェハｌは［ＪＶ照
躬室７からアンローダ１１に回収される。

こののち、このネガレジストをマスクとしてウェハ１に
ドライエツチングを施し、良好な精度でウェハ１の被エ
ツチング部をエツチングして、所望のパターンをウェハ
１上に形成することができる。

また、ポジ系レジストの場合には、波長が３５００人〜
４５０　ｆ１人の紫外線を照射すると、ポジレジストの
成分であるノボラック樹脂とナフトキノンジアジトスル
フィン酸の高分子結合がとかれてしまうが、たとえば２
５００人近傍の波長の紫外線をポジ系レジストに照射す
るとポジ系しジス（・が硬化することは実験により確認
している。つまり、ポジ系レジストにあってはＵＶ照射
室７のＵＶ照射源８から波長２５００人程度０紫外線を
照射することにより、耐ドライエツチング性が向−ヒし
たポジ系レジスト膜をウェハ１のマスクとして用いるこ
とができる。なお、レジストとしてポジ系のものを使用
する場合にば、Ｕ　Ｖ照射室７内に０２ガスを供給し７
なくてもよい。

し実施例２」 第２図は本発明の実施例２である半導体製造装置の概略
説明図である。

本実施例では、ＵＶ照射源８はポストベーク炉５内に設
りられており、特別な［ＪＶ照射室は省略されている。

この場合にも、現像室３内でレジストの被着、現像を終
了したウェハはポストベーク炉５内でボストヘーク処理
とＵＶ照射を受り、レジスト表面の荒れを防止し、かつ
コンタクトホールの形状も良好にすることができる。特
に、ネガ系レジストを使用している場合には、ウェハ１
をヒータ６で加熱できることにより、ＵＶ照射による酸
化反応を促進できる。ヒータ６に代えて赤外線を照射す
ることによって加熱してもよい。

また、ポジ系レジストを使用している場合には、ポスト
−＼−り炉５内でレジストが熱により劣化するのをレジ
ストに波長２５００人程度０紫外線を照射し゛ζ硬化す
ることにより防止することができる。なお、このときポ
ストベーク炉５内に０２ガスを供給しなくても良い。

［実施例３］ 第３図は本発明の実施例３を示す概ＩＩｌ！）説明図で
ある。

この実施例においては、ＵＶ照射源８はポストヘーク炉
５の前段、たとえば現像室３内に設けられている。

この場合、現像室３内でレジストの被着、現像を終了し
たウェハｌはスピンナ４上でＵＶ照射源８からの紫外線
１２の照射を受ける。

このあと、ポストベーク炉５内で、ヒータ６によってポ
ストヘーキングされる。なお、ポジ系レジストを使用し
ているときには、現像室３内に０２ガスを供給しなくて
もよい。

［実施例４］ 第４図は本発明の実施例４を示す概略説明図である。

本実施例は前記実施例１〜３とは違って本発明をドライ
エツチング装置に適用したものである。

ずなわら、この実施例では前工程でレジストの被着、現
像を終了したウェハ１はローダＩ３からＵＶ照射室７内
に供給されてｔＪＶ照射を受りた後、１−ライエツチン
グ室１４でドライエツチング処理を受け、アンローダ１
５に回収される。

本実施例でも、ウェハｌはトライエツチング室１４の前
段のＵＶ照射室７におりるｔＪ　Ｖ照射によって、耐ド
ライエツチング性が改善され、レジスト表面の荒れの防
止やコンタクトホールの形状の良好化を図ることができ
る。なお、ポジ系レジストを使用する場合には、ＵＶ照
射室７内に０２ガスを供給しなくてもよい。

［効果］ （Ｉ）、レジスト膜を選択的に形成してなる試料に、紫
外線を照射することにより、レジスト膜を硬化させると
いう作用で、エツチング前あるいはエツチング中にレジ
スト膜で形成したパターン形状が劣化するのを防止する
ことができるという効果が得られる。

（２）、レジスト膜を選択的に形成してなる試料に、紫
外線をポストヘーク前あるいはポストヘーク中に照射す
ることにより、レジスト膜を硬化させるという作用で、
レジスト膜で形成したパターン形状が劣化するのを防止
することができるという効果が得られる。

（３＋、＝Ｗ板に設けられた被エツチング材をエツチン
グするためにマスクとして形成したレジスト膜のパター
ンがエツチングのときに良好な形状に保たれているため
、被エツチング材を精度良くエツチングすることができ
るという効果が得られる。

（４１，（３＋により被エツチング材が精度良くエツチ
ングできるので、基板上に形成する素子の微細化が可能
となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることばいうまでもない。

たとえば、［Ｊ　Ｖ照射源の設置位置等は前記実施例に
限定されるものではない。また、紫外線の波長や照度は
レジストの特性により変更する必要がある。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をそのｌとなった利用分野である半導体基板に用いるレ
ジストに適用した例について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、たとえばホトマスクや種々の被エツ
チング材をエツチングするためにレジストを使用する場
合には広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を説明する概略説明図、 第２図は本発明の実施例２を示す概略説明図、第３図は
本発明の実施例３を示す概略説明図、第４図は本発明の
実施例４を示す概略説明図である。 １・・・ウェハ、２・・・ローダ、３・・・現１１’Ａ
、４・・・カバー、５・・・ボストベーク炉、６・・・
ヒータ、７・・・ＵＶ照射室、８・・・ＬＪＶ照射源、
９・・・ダクト、１０・・・排出管、１１・・・アンロ
ーダ、１２・・・紫外線、１３・・・ローダ、１４・・
・ドライエソヂング室、１５・・・アンローダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板に被エツチング材が設けられ、その表面にレジ
   スト膜を選択的に形成してなる試料に、紫外線を照射し
   、ついで前記レジスト膜をマスクとして前記被エツチン
   グ材を工・７チングすることを特徴とする試料処理方法
   。 ２、基板に被エンチング材が設けられ、その表面にレジ
   スト膜を選択的に形成してなる試料を加熱処理する加熱
   手段を具備してなる試料処理装置であって、前記試料に
   紫外線を照射する紫外線照射手段を設４Ｊていることを
   特徴とする試料処理装置。 ３、前記紫外線照射手段は、前記加熱手段の前段に設り
   られてなる特許請求の範囲第２項記載の試料処理装置。 ４、前記紫外線照射手段は、前記加熱手段の後段に設け
   られてなる特許請求の範囲第２項記載の試料処理装置。 ５、前記紫外線照射手段は、前記加熱手段内に設りられ
   てなる特許請求の範囲第２項記載の試料処理装置。 ６、前記試料は、レジスト膜が選択的に形成されている
   半導体基板であることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項から第５項のいずれかに記載の試料処理装置。