JPS61147527A - レジストパタ−ンの形成方法 - Google Patents

レジストパタ−ンの形成方法

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JPS61147527A
JPS61147527A JP59269985A JP26998584A JPS61147527A JP S61147527 A JPS61147527 A JP S61147527A JP 59269985 A JP59269985 A JP 59269985A JP 26998584 A JP26998584 A JP 26998584A JP S61147527 A JPS61147527 A JP S61147527A
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JP
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substrate
cooling
resist
temperature control
resist pattern
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Yasuo Matsuoka
康男 松岡
Yoshiji Tsuchiya
土屋 宣司
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • 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
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、レジストパターンの形成方法に関し、詳しく
はベーキング処理後のレジスト膜の冷却工程を改良した
レジストパターンの形成方法に係わる。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
超LSIを始めとして、半導体素子の集積度が高まるの
伴って微細にして、かつ高精度のパターン形成技術が要
求されている。このため、許容される寸法精度は非常に
厳しいものとなり、最先端分野では6インチマスク或い
は5インチウェハ内で3σ≦0.1μm(但し、σはウ
ェハ等の平均寸法値に対するばらつきを示す)の寸法精
度が要求され始めている。また、量産ラインで使用され
るためにはマスク間或いはウェハ間での寸法変動を3σ
≦0.15μmに抑えることが必要である。
一方、量産効果を高めるためには高感度のレジストが必
要であると共に、使用する露光装置(エネルギー照射装
置)に適合した感度にすべく感度制御が必要となる。
ところで、従来、レジストパターンを形成するには次の
ような方法が採用されている。まず、基板(例えばマス
ク基板)上にレジストを回転塗布法や浸漬法により塗布
する。つづいて、基板上のレジスト膜をオーブン或いは
熱板等の加熱手段で所定温度(Tb)加熱する、いわゆ
るベーキング処理を行なう。所定時間のベーキング処理
を行なった後、レジスト膜付基板を常温、常圧中で20
〜30分間程度自然冷却する。次いで、冷却後の基板上
のレジスト膜にそのレジストに応じた所定の露光量で、
露光を行ない、更に所定の現像、リンス処理を施してレ
ジストパターンを形成する。
しかしながら、上述した従来の方法では微妙な範囲での
感度の均一化を同一レジストで行なうことが難しく、露
光条件が一定でもその基板1枚1枚のレジスト感度が変
動したり、基板内での感度差が生じたりして、結果的に
は基板間、基板内で高精度のレジストパターンを安定的
に形成することが困難であった。
このようなことから、ベーキング処理後のレジスト膜の
冷却速度を上げる(例えばレジストが溶解されない流体
中で基板を浸漬する方法)ことによりレジストの高感度
化を達成する方法が試みられている。しかしながら、か
かる方法では流体中に浸漬した後の乾燥工程等が複雑と
なる。しがも、高感度化を達成できるものの、基板面内
では従来の自然冷却による方法以上にばらつきが大きく
なる。従って、かかる方法では安価なシステムで、かつ
^感度で面内寸法が均一なレジストパターンを形成する
ことは困難であった。
〔発明の目的〕
本発明は、ベーキング処理後の冷却工程を改良すること
によって、レジスト感度を安定化させ、ひいては基板間
、基板の面内で均一かつ高精度のレジストパターンを再
現性よく形成し得る方法を提供しようとするものである
〔発明の概要〕
本発明者らは、従来法による基板のレジストパターンの
寸法の差異について鋭意研究た結果、ベーキング処理後
のレジスト膜が被覆された基板の自然冷却時において、
基板を立置きにしてた場合の冷却速度は第7図に示すよ
うに冷却曲線Aのような冷却速度で冷却される上部と、
冷却曲線Bのような冷却速度で冷却される下部とが生じ
ることを究明した。事実、第7図図示の曲線Aで冷却さ
れた基板上のレジスト膜部分の感度について調べたとこ
ろ、第8図に示すように曲線へ−の感度特性を示し、同
様に第7図図示の曲線Bで冷却された基板上のレジスト
膜部分の感度は、同第8図図示の曲線B−の感度特性を
示し、冷却速度と感度特性が強い相関があり、これが寸
法の差異を生じさせる原因であることがわかった。
以上の事から、従来技術では冷却過程での冷却速度を制
御していないため、冷却条件により感度がふらつき、そ
れが高精度のレジストパターンの形成を困難にしている
原因であることがわかった。
そこで、本発明者らはレジストの感度特性がベーキング
処理後の冷却速度に相関すると共に、その冷却むらによ
って感度のバラツキが生じることを踏まえて、レジスト
を塗布した基板をベーキング処理し、現像処理前でベー
キング処理後の冷却中に前記基板と温度制御板が平行な
状態で近接させて冷却を行なうことによって、感度を常
に安定化でき、かつ同一レジストでの感度条件を限られ
た範囲内で選択することが可能で、最もプロセス上、安
定した感度条件下で再現性よく、量産的に高精度のレジ
ストパターンを形成し得る方法を見出した。
即ち、本発明は基板上にレジストを塗布した後、所定波
長域の電磁波或いは所定エネルギーの粒子線の照射(以
下、露光と称す)、更に現像処理を施してレジストパタ
ーンを形成する方法において、前記現像処理前でベーキ
ング処理後の冷却中に前記基板と温度制御板が平行な状
態で近接させて冷却を行なうことを特徴とするレジスト
パターンの形成方法である。
上記基板としては、例えばマスク基板、ウェハ、又はウ
ェハ上に各種の半導体膜、絶縁膜もしくは金属膜を被覆
したもの等を挙げることができる。
上記レジストとしては、例えばフォトレジスト、遠紫外
線感応レジスト、電子線感応レジスト、X線感応レジス
ト、高加速X線感応レジスト、イオンビーム感応レジス
ト等を挙げることができる。
特に、弗素を含有したポリロチルメタクリレート(PM
MA)からなるポジ型レジストは、本発明方法を適用し
た場合に感度の安定化効果が高いために好適である。
上記レジスト膜が被覆された基板と温度制御板が平行な
状態で近接させて冷却を行なう工程においては、レジス
トパターンの寸法均一性に悪影響を与えない温度(具体
的にはレジストのガラス転移温度より30℃以上低い温
度)に達するまで冷却することが望ましい。こうした温
度まで下げて冷却した後は、冷却効率を向上させるため
に基板を温度制御板上に載置させてもよい。なお、かか
る冷却工程において、一層の感度の安定化を達成する観
点から、基板と温度制御板に近接させるまでの距離、温
度制御板に近接させるまでの時間及び温度制御板の温度
を夫々調節して基板のレジスト膜表面の冷却速度を制御
しながら冷却することが好ましい。
〔発明の実施例) 以下、本発明の実施例を第1図を参照して詳細に説明す
る。
第1図は、本発明のレジストパターンの形成方法に用い
られるベーキング・冷却装置を示す概略図であり、図中
の1は基板が設置され、矢印のように前方、下方(L2
の位置)、後方、及び上方(11の位置)に駆動する一
対のビーム状レールからなるウオーキングビームである
。このウオーキングビーム1の途中には、ベーキングを
行なう空間と冷却を行なう空間とを区画するための断熱
プレート2及び二重の開閉自在なシャッタ3とが設けら
れている。前記ベーキングのための空間側の前記ビーム
1上方には、第1の断熱カバー41が前記断熱プレート
2に固定されて配置され、かつ該カバー41の内面には
発熱体5が配置されている。また、同ベーキング側空間
の前記ビーム1下方にはベーキング処理を行なうための
熱板6が配置されている。一方、前記冷却側空間の前記
ビーム1上方には第2の断熱カバー42が配置されてい
る。また、同冷却側空間の前記ビーム1下方には冷却機
構りが配置されている。この冷fi11I!l構りは、
温度制御板8と、この制御板8の4隅に貫通され、前記
ウオーキングビーム1上を搬送された基板を支持して下
方に移動させる4本の断熱ビン9とから構成されている
。前記温度制御板8は、第2図及び第3図に示すように
上面付近に蛇行したヒータ10が埋設され、かつ下面付
近に冷媒を循環させるための蛇行した配管11が埋設さ
れている。前記断熱ビン9は、例えばフッ素樹脂、デル
リンその他の耐熱性樹脂により形成されている。
なお、前記ウオーキングビーム1と温度制御板8との間
は例えば20リミ離間している。また、同ビーム1と前
記断熱ビン9先端との間は、2リミ離間されている。
次に、前述したベーキング・冷却装置を用いてレジスト
パターンの形成方法を説明する。
まず、ガラス転移温度(T9)が133℃のFBレジス
トが塗布されたマスク基板を用意し、該マスク基板12
をウオーキングビーム1上に設置した。つづいて、二重
シャッタ3を開放した状態でビーム1を第1図の矢印に
示すように駆動して基板12を熱板6の上方に位置させ
、該熱板6及び発熱体5により基板12を200℃(T
b)までベーキング処理した。
次いで、ウオーキングビーム1を再度、前方及び下方に
駆動してビーム1の位置をLlから12に移動させて、
ビーム1上の基板12を4本の断熱ビン9上にセットし
、同時に二重シャッタ3を閉じた。ひきつづき、4本の
断熱ビン9を下降させて、ビン9上の基板12を25℃
に設定した温度制御板8上に接触させて冷却を行なった
。こうした冷却工程において、ウオーキングビーム1か
ら4本の断熱ビン9にセットするまでの時間を1分間、
ビン9上の基板12を温度制御板8に接触させるまでの
時間を1分間数するように設定した。
この後、前記下方に位置するウオーキングビーム1を冷
却後8分間経過した後に駆動して温度制御板8上の基板
12をビーム1上に乗せ、前方に移動じて露光装置に搬
送した。
次いで、冷却後のレジスト膜を加速電圧20keVの電
子ビームを用いて露光を行ない、メチルイソブヂルケト
ン(MIBK)とイソプロピルアルコール(IPA)の
混液(MIBK:IPA=7;3)からなる現像l(液
温:25℃)で10分間処理し、更にIPAのリンス液
(液温;25’C)で30秒間処理してマスク基板上に
レジメ[・パターンを形成した。
しかして、本実施例におけるベーキング処理後の冷却過
程での基板の温度(中央部とコーナ部との2点温度〉を
測定したところ、第4図に示す特性図を得た。なお、第
4図中のCIは本実施例における基板の中央部の温度曲
線、CI ”は本実施例におけるコーナ部の温度曲線、
C2はベーキング処理後自然冷却した基板(従来法)の
中央部の温度曲線、C2−は同従来法におけるコーナ部
の温度曲線、を夫々示す。また、図中のptは、ウオー
キングビームから4本の断熱ビン上に基−板を移動させ
た時点、P2は基板を温度制御板に乗せた時点、を夫々
示す。この第4図から明らかなように本実施例の方法で
は、従来法に比べてマスク基板の面内温度を均一化でき
ることがわかる。
また、ベーキング処理後自然冷却する従来法により形成
されたレジストパターン、並びに本実施例により形成さ
れたレジストパターンについて、面内のバラツキを調べ
た。その結果、従来法では第5図に示す特性図が、本実
施例では第6図に示す特性図が、夫々得られた。これら
第5図及び第6図から明かなように従来法では、面内バ
ラツキが3σ≦0.15であるのに対し、本実施例では
同バラツキが3σ≦0.04と2倍以上の高精度のレジ
ストパターンを形成できることがわかる。
更に上記実施例において、温度制御板の温度を例えば8
0℃、50℃に調節してレジストパターンを形成したと
ころ、25℃に温度制御板を設定した場合に比べてレジ
スト膜の感度を制御することができた。
なお、上記実施例では、ベーキング処理をレジスト膜の
塗布直後に行なったが、露光後で現像処理前に行なって
も同様な効果を達成することが可能であった。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば感度を常に安定化で
き、かつ同一レジストでの感度条件を限られた範囲内で
選択することが可能で、最もプロセス上、安定した感度
条件下で再現性より、量産的に高精度のレジストパター
ンを形成し得る方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のレジストパターンの形成方法に使用さ
れるベーキング・冷却装置を示す概略図、第2図は第1
図で使用した冷却機構の上面図、第3図は第1図の冷却
機構の底面図、第4図は本実施例及び従来法による冷却
過程でのマスク基板の2箇所の面内温度を示す特性図、
第5図は従来法により形成されたレジストパターンの面
内寸法バラツキを示す特性図、第6図は本実施例により
形成されたレジストパターンの面内寸法バラツキを示す
特性図、第7図はベーキング処理後の基板を立装置きに
して自然冷却した時の冷却過程を示す特性図、第8図は
第7図図示の異なる冷却過程のレジスト部分における露
光量と膜厚残存率との関係を示す特性図である。 1・・・ウオーキングビーム、3・・・二重シャッタ、
6・・・熱板、7・・・冷却機構、8・・・温度制御板
、9・・・断熱ビン、10・・・ヒータ、11・・・冷
媒の配管、12・・・マスク基板。 出願人代理人 弁理士  鈴江武彦 2:’S 、図 第2図     第3図 第4図 時間ぼ) 第5図     第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上にレジストを塗布した後、所定波長域の電
    磁波或いは所定エネルギーの粒子線の照射(以下、露光
    と称す)、更に現像処理を施してレジストパターンを形
    成する方法において、前記現像処理前でベーキング処理
    後の冷却中に前記基板と温度制御板が平行な状態で近接
    させて冷却を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)基板を温度制御板に近接させて冷却を行なう工程
    において、該基板を温度制御板に近接させるまでの距離
    、温度制御板に近接させるまでの時間、及び温度制御板
    の温度を夫々調整して基板のレジスト膜表面の冷却速度
    を制御しながら、冷却を行なうことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のレジストパターンの形成方法。
JP59269985A 1984-12-21 1984-12-21 レジストパタ−ンの形成方法 Granted JPS61147527A (ja)

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EP85116113A EP0185366B1 (en) 1984-12-21 1985-12-17 Method of forming resist pattern
DE8585116113T DE3580978D1 (de) 1984-12-21 1985-12-17 Verfahren zur herstellung von resistmustern.
KR1019850009520A KR900003362B1 (ko) 1984-12-21 1985-12-18 레지스트 패턴의 형성방법과 그에 따른 레지스트막의 처리장치
US07/129,907 US4946764A (en) 1984-12-21 1987-12-07 Method of forming resist pattern and resist processing apparatus used in this method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0341926U (ja) * 1989-08-31 1991-04-22
JP2016201399A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 東京エレクトロン株式会社 加熱装置及び加熱方法並びに記憶媒体

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