JPS6362232A - レジスト処理方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体ウェハに塗布されたフォトレジスト
（以下レジストという）の処理に係り、特に紫外線照射
器を用いてレジストの耐熱性、耐プラズマ性を高めるこ
とを目的としたレジスト処理方式に関するものである。

［従来の技術］ 従来の紫外線照射によるレジストの処理については、半
導体ウェハに塗布されたレジストにマスクパターンを露
光する処理、レジスト表面に付着した有機汚染物を分解
洗浄する予備洗浄処理等において、紫外線照射が利用さ
れているが、最近、レジスト処理工程のひとっであるベ
ーキング１程への適用が注目されているつ ベーキング工程とは、レジスト塗布、露光、現像による
レジストパターンを形成する工程とこのレジストパター
ンを用いて一イオン注入やプラズマエツチングなどを行
う工程との中間の工程てあって、レジスｌ〜の半導体基
板への接若性や耐熱性の向上などを目的とした加熱工程
である。そして最近ては、現像後のベーキング工程の前
、あるいはベーキング時にレジストに紫外線を当てて、
より短時間にベーキング時の耐熱性や耐プラズマエツチ
ング性を高める方法及び装置についての検討がなされて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、最近は、レジ゛ストベーキング工程におい
ては　紫外線を照射することか検討されている。

ところが、処理の高速化のために紫外線強度の大きな光
をレジストに照射すると、レジスト内部よりガスが発生
し、このガスによって気泡の発生、レジストパターンの
くずれ、レジスト膜のはかれや破裂、荒れなどのレジス
ト膜の破壊が発生し、半導体素子不良の原因となってい
た。

このガスの発生原因の一つとしては、レジストの露光感
光基の急激な光化学反応、レジスト塗布の前処理として
ウェハに塗布した）ｆＭＤｓ（ヘキサメチルジシラザン
）や反射防止剤などとレジストとの光化学反応、色素な
どのレジスト添加剤の光化学反応、レジスト内に残留す
る溶剤の光化学　゛反応などが考えられる。

これらの光化学反応は、波長が３００ｎｍ〜５００ｎｍ
の範囲の光、特にレジストの露光感光波長の光によって
著しく進行し、従って、これらの波長域を含む光を放射
するレジスト処理装置では、光の強度を強くできない。

すなわち、高速な処理か行えないという問題点があった
。

本発明は、かかる問題点に鑑みて、紫外線！！！射器よ
りの放射光によるレジスト膜の破壊を防止することによ
り、紫外線照射によるレジストの処理を高速、かつ効果
的に行うことのできるレジスト処理方式を提供すること
を目的とするものである。

［問題点を解決するためのｒ段］ この目的を達成するために、この９．岬！では、紫外線
照射器と処理室とを紫外線透過部材を挾んで構成して、
この紫外線照射器内のシャタター開閉時間を制御する制
御手段と、フィルタ駆動時間なｉＪＩ御する制御子・段
と、紫外線照射用の少なくとも１個のランプの発光強度
とその発光時間な制御する制御１段をｊＬＪｉし、さら
に前記処理室内の処理台の温度とその温度に対する経過
時間とを：ｒＡｎする制御手段とを具備したものである
。

［作用］ この５１明においては、例えばレジストの露光慈光波１
そが効果的に遮断ないしは減少されることにより、レジ
ストよりガスを発生させる光化学反応が抑制され、レジ
スト膜の破壊が防止される。しかも、レジストの露光感
光波長を遮断ないしは減少させても照射される光にはレ
ジストの耐熱性や耐プラズマエツチング性の向Ｊ二に有
効な紫外線成分は決然として強力に含まれているので高
速かつ効果的なレジスト処理ができる。また、ガスの発
生原因や発生のしかた。その他膜の破損原因に応し・て
フィルタやシャッターの粁類を変えておけば良いので、
多様な処理ができる。

［実施例］ 第１図はこの発明のレジスト処理方式の一実施例を示す
紫外線処理装置の説明図であり、２０は紫外線照射器、
３０は処理室である。また、ｌは紫外線照射器の１個も
しくは複数個のランプ、２はこのランプｌの発光強度及
び発光時間を制御する制御手段、３はシャター、４はこ
のシャッター３を開閉駆動するリバーシブルモータ、５
はこのリバーシブルモータ４の動作を制御してシャッタ
−３の開閉時間を制御する制御手段、６は石英ガラス板
に多層の蒸着膜を形成した波長選択性のフィルタ、７は
このフィルタ６を開閉駆動するリバーシブルモータ、８
はフィルタ６の駆動時間を制御する制御手段、９はラン
プ１の背後に配置されたミラー、ｌＯは紫外線透過ガラ
ス板、１１はこの紫外線透過ガラス板の縁部を覆うフラ
ンジ、１２はこのフランジ１１と処理室３０との間隙な
埋めるバ・ソギング、１３は紫外線照射器２０内の空気
の温度」−５１を防止し、ランプｌを冷却するために吸
引するブロワ、１４．１５はこのブロワ１３によって吸
引する為の空気の出入口、３１は被処理物を載せる処理
台、３２はこの処理台３１を加熱するための加熱手段、
３３は逆にこの処理台３１を冷却する冷却手段、３４は
被処理物を搬送ライン３５に沿って出し入れするための
出入【］であり、加熱手段３２と冷却手段３３とは処理
台３１の温度と、その温度に対する経過時間とを訪御す
る制御手段を構成している。

第２図は第１図の紫外線処理装置を用いて、レジ、スト
処理を行う場合の動作状態の一例を示すタイミングチャ
ートである。

処理するレジストの種類によって色々なパターンの動作
があるか、第２図の例に従って、第１図の実施例におけ
るレジスト処理方式を以下に説明する。

まず、シャッター３を閉じたまま処理台３１の温度をあ
る時間ｘ、（約５８）の間Ｔ、　（１２０°Ｃ）まて上
昇させて所謂ベーキングを行う。これはレジストの耐熱
性を上げ、レジスト処理を早くするためにレジストの温
度を出来るだけ高くする必要があるからである。レジス
ト処理を早くするために突然、紫外線強度の大きな光を
レジス１〜に照射するとレジスト内部よりガスが発生す
るが、上記のようなベーキング工程を行えば、加熱によ
る温度上昇のみである程度のガスを逃がすことができて
突発的なレジスト内の発砲は防ぐことかできる。

次に、シャッター３を時間ｙ＋（約５秒）の間、開いて
弱い光を照射すると、レジスト内に徐々に光化学反応が
起きてガスが発生する。この場合、シャッターを開いて
もフィルタ６があるので後述するようにフィルタ６の作
用によって弱い光しか透過しない。このシャッター３を
開いた状態を放置すると、ガスが成長するので、その成
長を遅らせる意味で、シャッター３を時間Ｘ２（約５秒
）の間、閉じて光の照射を一時停止し、再びベーキング
工程を継続して、レジスト内に発生したガスな外に逃が
してやる。

その後、シャッター３を開くわけであるが、光を急激に
照射すると、まだ残っているガスが発砲する怖れがある
ので、ある時間Ｕ４Ｃ約２秒）照射し、段階的に照射を
強める。また、処理台温度も時間１＋（約１５秒程）の
ベーキング工程の後、徐々′に加熱を強め、さらにフィ
ルタ６の使用も最初の時間ｔ、（１２秒間）位てやめて
フィルタ６を取除き、紫外線強度の強い光を被処理物に
照射して強い照射と高温度にもっていく。

ここでフィルタ６の使用について述べる。レジスト内の
光化学反応によってガスが発生して成長するのはレジス
トに照射する光の波長に依存しているので、後述するあ
る一定波長の光をカットしてやるとガスが発生しても外
部に逃げ易い。そこでフィルタ６を用いて一定波長の光
をカットして、ガス抜き工程を行う、フィルタ６によっ
てカットする一定波長の光とは、具体的には例えば３０
０ｎｍ以下の短波長の紫外線である。

この３００ｎｍ以下の短波長の光が照射されると、レジ
ストは手合反応によって硬化し易く、レジストか一度硬
化するとその表面に薄皮が張り。

その薄皮の影響によってレジスト内部に発生したガスが
放散し難くなり、ガスは内部に溜って、その結果レジス
ト自体が破裂する。従って、この破裂を防ぐために、前
述の初期のガス抜き工程では出来るだけ前記薄皮をつく
らないようにする必要がある。

また、ガスの発生し易い波長とは３００〜５００ｎｍの
波長の光であるから、レジスト内に発生したガスを放散
させてしまう迄は３００〜５００ｎｍの波長の光は弱く
して短い時間ｕｚ（約５秒）照射する。勿論、そのとき
はフィルタを用いる時間ｔｒ（約１２秒）内であるので
３ＱＱｎｍの光はカットされていて、レジスト表面に薄
皮ができることはなく、発生したガスは外部に放散され
る。

−度、ガスを抜き切ってしまうと、フーｆルタ６を用い
たままでは３００ｎｍ以下の光はカットされていて、レ
ジストは硬化しないので、ガスが放散された時点し）−
（処理開始から約１２秒）でフィルタ６を除去して、３
００ｎｍ以下の短波長の光も充分に照射する。

以上かレジスト処理方式の一例の概略であるが、処理開
始時の一定時間ｔ１（約１５秒）の間は処理台３１の温
度は−・定Ｔ、にしている。それは、レジストが硬化し
てはじめて耐熱性が上るのであるか、初期の段階（時間
ｔ２：約１２秒間）はフィルタ６を用いてレジストの硬
化する波長の光をカットしているので、レジストは硬化
していないために耐熱性に欠けるからである。従ってフ
ィルタ６を除去して＃熱性が向上した状態になってから
処理台３１の温度を１＝昇させて、レジスト処理を高速
化することがてきる。

尚、シャッター３の開いた時間ｙ２の状態で、処理台の
温度と時間の関係か時間ｔ２経過した時点と時間ｔ：ｌ
経過する時点で一直線に、上昇していないのは、時間に
対して、レジストの耐熱性の１−昇は必ずしもｆＥ線的
に上昇するものでないことを示している。そしてレジス
トの温度上昇もある程度高温になると、耐熱性の向−ヒ
も緩やかになり、急激な温度上昇は望ましくない。そこ
で、ある程度、温度が上昇すると、処理台の温度制御手
段である加熱手段３２もしくは冷却手段３３を用いて温
度上昇の度合を緩やかにしてやる必要がある。そこで第
２図の曲線で示すように温度パターンを切換えている。

また１以上の実施例は温度制御及び照射光の波長、強さ
等を、時間をパラメータにして種々切換えていたが、す
べてのレジスト処理が、第２図の曲線に従って処理され
る必要はなく、各々のレジストパターンに応じて変更す
ることが回部であることは勿論である。

ｉ３図は第１図におけるシャッター３の開閉時間を制御
する制御手段５もしくは、フィルタ６の駆動時間を制御
する制御手段８の具体例、第４図は第１図のランプｌの
発光強度及び発光時間を制御する制御手段２の具体例、
第５図は第１図の冷却手段３３の具体例、第６図は第１
図の加／８手段３２の具体例をそれぞれ示す回路図であ
る。また、各図中、ＣＰＵはこの発明の処理方式を制御
するコンピュータの中央処理袋Ｌ　３１，４１゜５１は
リレー、３２，４２．５２はスイッチ。

ＬＴはリーケージトランス、ＰＳは供給電源、Ｈくまヒ
ータ、Ｃはコンデンサ、ＳＣＲはサイリスタ、Ｖ、、Ｖ
、は電磁弁を示し、第１図と同一符号は同−又は相当部
分を示す。゛ 第３図の回路をシャッター３の制御手段５として用いる
ときは、あらかじめ、不図示のコンピュータに入力され
た処理方式のプログラムに従い、ＣＰＵからの信号が出
力され、この出力信号に基づいて、リバーシブルモータ
４における駆動コイルへの供給電圧をリレー３１に切換
えてリバーシブルモータ４の回転方向を制御してシャッ
ター３を開閉する。

また、この第３図の回路をフィルタ６の制御手段８とし
て用いるときは、制御手段５の場合と同しようにして、
リバーシブルモータ７の回転方向を制御してフィルタ６
を移動させる。

ｔＪＳ４図における制御手段２は、ランプｌの発光強度
及び発光時間を制御するプログラムがあらかじめコンピ
ュータに入力されている。そして。

このプログラムに従ってＣＰＵから信号が出力され、こ
の出力信号に基づいてリレー４１の付勢の成否かあり、
それによフて、リーケージトランスＬＴ、コンデンサＣ
，，ｃ２．ランプ１．抵抗Ｒからなる２つの共振回路を
切換えてランプｌに流れる電流を制御して、ランプ１の
強度を切換えている。

第５図の冷却手段３３はあらかじめコンピュータにプロ
グラムされた処理台３１の温度とその温度に対する経過
時間とを制御するために、処理台３１の内部に配管され
た不図示のバイブに冷水を供給することによって処理台
の温度を下降させるためのものである。

この処理台３１を冷却する場合は、ＣＰＵからの信号に
より、リレー５１がスイッチ５２を切換えることによっ
て電磁弁ｖ２を閉じ、ｖＩを開いて冷却水を流す。冷却
を中止する場合はＶ、を閉じた後、ｖ′２を数秒間開く
ことによって処理台３１のパイプ内に残った木を抜き去
る。

また、第６図の加熱手段３２は、あらかじめコンピュー
タにプログラムされた処ＦＪｔ↑３１の温度と、その温
度に対する経過時間とを制御するために、処理台３１の
内部に配置されたヒータに電流を供給することによって
処理台の温度をＬ昇させるものである。

加熱したいときは、ＣＰＵからの出力信号によってサイ
リスタＳＣＲ，もし・くはＳＣＲ，のゲートを励起して
ヒータ電流を供給し、加熱を中止するときはＳＣＲ，、
ＳＣＲ，のゲートの付勢を止めてヒータ回路を切断する
。

尚、第３図乃至第６図の回路はこの発明を実施する場合
の一例であって、他の制御手段を設けて、この発明のレ
ジスト処理方式を行うことかできるのはいうまてもない
ことである。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、紫外線照射器と処理室
とを紫外線透過部材を挾んで構成して、この紫外線照射
器内のシャッター開閉時間を制御する手段と、フィルタ
駆動時間を制御する制御手段と、紫外線照射用の少なく
とち１個のランプの発光強度とその発光時間な制御する
制御手段を具備し、さらに前記処理室内の処理台の温度
とその温度に対する経過時間とを制御する創御手段とを
具備したことにより、高速かつ効果的なレジスト処理が
可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１ＬＡはこの発明のレジスト処理方式の一実施例を示
す紫外線照射器この要部構成を示す断面図、第２図は第
１図の装置を用いてレジスト処理を行う場合の動作状態
の−・例を示すタイミングチャート、第３図は第１図の
シャッターもしくはフィルタの開閉駆動を制御する制御
手段の一具体例を示す回路図、第４図はランプの発光制
御をする制御手段の一具体例を示す回路図、第５図は第
１図の冷却手段の一具体例を示す回路図、第６図は加熱
手段の一旦体例を示す回路図である。 図中。 ｌ：ランプ　　　　Ｚ、５，８，３：ｌ　：制御手段］
：シャッター　　　５＝フィルタ ９：ミラー　　　　ｌＯ：紫外線透過ガラス板２０：紫
外線照射器　３０：処理室 ３１：処理台　　　　３４−出入口 ３５：＠送うイン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）背後にミラーを配置した少くとも１つの紫外線照
   射用のランプと、これらランプの前方に設けられかつそ
   れぞれ駆動機構を備えたシャッターおよびフィルタとを
   内蔵する紫外線照射器と、温度調節手段を備えた処理台
   を内蔵し、この処理台に被処理物を搬送するためのスリ
   ット状の出入口を備えた処理室と、 前記紫外線照射器からの紫外線が前記処理台に指向され
   るように前記紫外線照射器を前記処理室上に装備する際
   に、この紫外線照射器の内部と処理室の内部とを区画す
   る紫外線透過部材とから構成され、かつ、 前記シャッター開閉時間を制御する制御手段と、前記フ
   ィルタ駆動時間を制御する制御手段と、前記ランプの発
   光強度とその発光時間を制御する制御手段と、前記処理
   台の温度とその温度に対する経過時間とを制御する制御
   手段と、を具備したことを特徴とするレジスト処理方式
   。
2. （２）紫外線透過部材を紫外線透過ガラス板で構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のレジ
   スト処理方式。