JPS6346973B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、パターン形成装置に関する。より詳
しくは液体中でパターンを形成するための装置に
関する。 一般にパターン形成装置には広くホトリソグラ
フイツクな方法が用いられている。例えば集積回
路のパターン形成方法としては、シリコンなどの
基板の上に感光性組成物を塗布し、相当するホト
マスクを通して紫外線又はＸ線などで露光し、露
光部位の感光性組成物のみを変質せしめ、現像に
より所定の部分のみ基板を露出せしめ、エツチン
グ、デポジシヨン等必要に応じた後処理を行うの
が通例となつている。集積回路製作のプロセスは
対象がミクロンないしサブミクロンに及び微少寸
法より成るため、全工程を通しての塵埃の影響が
大きく、無欠陥を目指すには塵埃除去・管理が必
須の条件となつており露光現像等のいわゆるホト
プロセスもその例外ではなく、さらに露光工程で
はホトマスクが電磁波のエネルギーを吸収し熱膨
張するため寸法精度管理がプロセス上の問題とな
つている。 本発明の目的は、塵埃管理が容易で、マスクの
熱膨張の問題を解決したパターン形成装置を提供
することにある。 本発明の他の目的は、高解像度、高精度が得ら
れるパターン形成装置を提供することにある。 パターンを形成する方法は、感光性組成物の塗
膜を有する基板と、所定のパターンを有するマス
クとを上記感光性組成物の塗膜を溶解しない第１
の液体中に配置する工程と、上記塗膜に上記マス
クを通して露光する工程と、さらに好ましくは上
記第１の液体と相溶せず、かつ上記感光性組成物
の塗膜の現像作用を有する第２の液体を上記第１
の液体と接して配置し、上記露光後の塗膜を有す
る基板を上記第２の液体中に移動させ、現像する
工程とよりなる。 このように少くとも基板、ホトマスク部分を液
体中に設置し露光現像を液体中で行うので、液体
により室内塵埃から基板、マスクを保護するのみ
ならず、液体の運動によりすでに基板に付着して
いた塵埃を積極的に除去し、かつ液体の温度を一
定に保ち、マスクの熱膨張を抑えることができ
る。 さらに光が空気中から液体中に進行するとその
伝播速度が液体の屈折率に逆比例して変化するの
で短波長の光によつて照射したのとパターン形状
の点において同様の効果を生じる。 この短波長化の効果によつて、高解像度、高精
度のパターンを得ることができる。 さらにまた、感光性組成物のある種のもの、例
えば環化ゴム・ビスアジド系などの組成物は、酸
素の存在によつてその光重合性が妨げられるの
で、ふんい気の空気を窒素に置換してから露光し
ている。本発明方法を用いればこのような作業を
行う必要がない。 以下図面を用いて本発明を説明する。第１図
は、本発明のパターン形成装置の一実施例の説明
図である。容器１は、隔壁２によつて２つに分け
られる。しかし、容器内は完全に２つに分離され
ているのではなく、隔壁２の一部に空間部があつ
て、容器内の２つの部分はこの空間部で連絡して
いる。ここには開閉可能なシヤツター３が配置さ
れている。第１の液体４は、容器の第１の部分
（図では右側）及び隔壁の空間部を通して容器の
第２の部分（図では左側）に入れられる。現像液
である第２の液体５は、容器の第２の部分の第１
の液体の上に配置される。この場合第１の液体４
の比重が、第２液体のそれより大である場合を示
してある。容器には、第１の液体を恒温、清浄に
保つための恒温装置及び過装置が配置される。
すなわち第１の液体４は、ポンプ６により、温度
調節器７、フイルター８を経て循環し、恒温、清
浄に保たれる。 感光性組成物の塗膜１０を有する基板９と、マ
スク１１は、第１の液体４の中に置かれる。基板
９の支持具は図には省略してある。この状態でマ
スクを通して光１２を塗膜に照射する。シヤツタ
ー３を開き、露光後の塗膜１０を基板９と共に容
器の第２の部分の第２の液体５の中に移動させ、
現像する。以後の処理は、通常通り行なう。 第１図は、前述の通り第１の液体４の比重が第
２の液体５のそれより大である場合を示してある
が、この関係は逆であつてもよい。その場合隔壁
２の空間部が容器の上部にあることが必要であ
る。つまり隔壁２は、第２の液体５の配置されて
いる部分は、確実に容器内を２つの部分に分離し
ていることが必要である。 シヤツター３は必らずしも必要としないが、シ
ヤツターを設けた方が振動などによつて第２の液
体が容器の第１の部分に入るのを防ぐことができ
る。 マスクは、スペーサーを介して基板と圧着し、
塗膜とマスクの間に液体が容易に入り得るように
装着するのが実用的である。このような装置は、
空気中における露光の際の基板保持装置の適宜応
用することができる。その他、液体中でマスクと
基板とを圧着させる方法もとられる。マスクは、
基板を第２の液体に移動させるときは、基板と分
離して基板のみ移動させる。 第１及び第２の液体としては、前述の如く互に
相溶しないものであることが必要であり、また塗
膜や基板に悪影響を与えないものであることが必
要である。このような液体の一例と、15〜20℃に
おけるその液体の屈折率を表１にあげる。もちろ
ん表１はきわめてありふれた溶剤について記載し
たものであつて、その他多種の溶剤を用いること
ができる。またこれらの溶剤の混合物もあるいは
必要に応じて種々の物質を溶解した溶液も用いる
ことができる。例えばポジ型感光性組成物の現像
液として約２％の水酸化ナトリウムの水溶液が用
いられているが、このような溶液を第２の液体と
して用いることができる。

【表】 感光性組成物としてネガ型のものを用いるとき
は、表１記載の液体のうち水を第１の液体として
用いるのが好ましい。一般にネガ型感光性組成物
は、有機溶剤可溶のものが多く、四塩化炭素、ベ
ンゼン、クロルベンゼンを第１の液体として用い
ると塗膜が溶解したり膨潤したりするものが多
い。また三塩化三フツ化エタンは、塗膜に対して
悪影響を与えないが、現像液と相溶性を有するの
で好ましくない。しかし液中で露光し、一度空気
中に移し別の容器に配置した現像液で現像するな
らば第１の液体として三塩化三フツ化エタンを用
いることができる。 また、感光性組成物としてポジ型のものを用い
るときは、表１記載の液体のうち三塩化三フツ化
エタン、四塩化炭素、ベンゼン、クロルベンゼン
を第１の液体として用いることが好ましい。ポジ
型感光性組成物は、一般に水系の現像液が多いの
で第１の液体として水を使用するのは好ましくな
い。しかし前述のように別の容器で露光と現像を
行うなら、水を第１の液体として用いることは可
能である。 上記の傾向は、一般的な傾向を示したものであ
つて、それぞれの感光性組成物について適宜第１
の液体と第２の液体を選択する必要がある。例え
ばネガ型感光性組成物でも水溶性タイプのものを
用いるときは、当然第１の液体として水を用いる
ことは好ましくない。 本発明のパターン形成装置によれば、塵埃レベ
ルがクラス１万程度の室内でクラス100以下の室
内でパターンを形成したと同じ程度の品質のもの
が得られた。それ故俗にいうクリーンルームの設
営に多大の投資を必要としない。またホトマスク
の熱膨張による変化を皆無にすることができた。 以上述べた通り本発明によれば極めて経済的に
高品質の集積回路の製作が可能となりその工業的
効果は甚だ大きい。なお本発明は説明をより明快
にするため基板の露光現像工程について詳説した
ものであるが液体中で可能な各種のパターン形成
に係る集積回路工程たとえばエツチング液による
基板のエツチング工程等も本発明に含まれること
は云うまでもない。 以下実施例を用いて本発明を説明する。 実施例 基板として２インチ角のSiウエーハを準備し、
その上にポジ型感光性組成物であるAZ−1350J
（登録商標、シプレイ社製品）を希釈した溶液を
5000rpmで回転塗布し、80℃で20分空気中でプリ
ベークし、膜厚0.8μｍの塗膜を形成した。 一方第１図の装置を用い、第１の液体として三
塩化三フツ化エタン（CCl₂FCClF₂）（屈折率、
n²⁰ _D＝1.36）を満たし、また第２の液体として上
記感光性組成物の現像液であるMF−32（シプレ
イ社製品、水溶液）２容、水３容の混合物を入れ
た。 1.0μｍ、1.5μｍ、2.0μｍ、3.0μｍのパターンを
有するマスクを20μｍのスペーサーをはさんでウ
エーハに圧着して第１の液体中に浸す。マスク・
ウエーハ間に第１の液体が充満したことを確かめ
たのちに、マスクを通して紫外線を塗膜に照射す
る。照射後、マスク及びスペーサーをウエーハか
らはずし、ウエーハを現像液中に移動し、約60秒
現像する。その後通常通り水洗、乾燥した。得ら
れたパターンを第２図に示す。 また比較のため同じ塗膜を有するウエーハを用
い、露光を空気中で同じ露光量行なつたほかは同
様の処理を行なつた。得られたパターンを第３図
に示す。第２図、第３図共、左から順に1.0μｍ、
1.5μｍ、2.0μｍ、3.0μｍのパターンである。 第３図に示した空気中露光の場合は1.5μｍがや
つと解像できるのに対し、本発明の装置によつて
形成したパターンは、第２図に示したように1.0μ
ｍまで解像できる。また空気中照射の場合は光の
回折によつてパターンの縁が凹凸を有し、パター
ンの形状がくずれているのに対し、液体中で照射
した場合は、パターンの縁は直線状であり、マス
クのパターンの形状をそのまま保つている。 さらに第３図に示した空気中の照射によるパタ
ーンには、マスク面とウエーハ面との間の入射光
と反射光の干渉による濃淡縞が現れているが、本
発明の装置により得られたパターンには、このよ
うな濃淡縞は認められず、マスクのパターンが正
確に再現されている。 なお、同一のマスクを用いて液体中でつぎつぎ
と露光をくり返してもマスクが恒温に保たれてい
るため、得られたパターンはすべて同様の精度を
有していた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の一実施例の説明図、
第２図及び第３図は、本発明の装置及び比較の装
置によつてそれぞれ得られたパターンを示す図で
ある。 １……容器、２……隔壁、３……シヤツター、
４……第１液体、５……第２の液体、６……ポン
プ、７……温度調節器、８……フイルター、９…
…基板、１０……塗膜、１１……マスク、１２…
…光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ その内部を、１部に空間部を有する隔壁によ
   つて第１の部分と第２の部分に分離した容器、感
   光性組成物の塗膜を有する基板を、所定のパター
   ンを有するマスクと共に上記容器の第１の部分に
   おいて支持する手段、 上記容器の第１の部分及び該第１の部分と上記
   隔壁の空間部を通して連絡する第２の部分に配置
   されており、上記感光性組成の現像に用いられる
   第２の液体と相溶せず、かつ上記感光性組成物を
   溶解しない第１の液体、 上記容器の第２の部分に配置された第１の液体
   と接して、該第２の部分に配置された第２の液体
   及び、 上記容器の第１の部分に配置された感光性組成
   物の塗膜を上記マスクを通して照射するための照
   射手段を有することを特徴とするパターン形成装
   置。 ２ 上記隔壁の空間部は、開閉し得るシヤツター
   を設けた特許請求の範囲第１項記載のパターン形
   成装置。