JPS6381820A - レジストパタ−ン形成方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造のため、マスク基板、半導体
基板等にレジストパターンを形成する方法に関する。

（従来の技術） 超ＬＳＩをはじめとして、半導体素子の集積度が高まる
につれて微細にして、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り、一方量産効
果を高めるために、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、彼処理板（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所定の温度
でオーブン或いは熱板等の加熱手段で加熱する、いわゆ
るベークを行なう。所定時間ベーク後、レジスト膜付被
処理板を常温、常圧中で２０〜３０分間程度自然放冷し
て室温程度まで冷却する。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口で、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。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来の方法では同一のレジスト間で
の感度調整が難しい。このため、露光条件やプロセス条
件においても制約が加わり、任意の条件下でのレジスト
パターンの形成ができないという問題を生じている。又
、レジスト膜の感度が同一の被処理基板上で変化し易く
、均一の寸法のレジストパターンを形成することが固気
となっている。

本発明は」−記事情を考慮してなされ、レジストの感度
を安定化させると共に、その感度制御を可能としたレジ
ストパターン形成方法を提供することを目的としている
。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 概要 上記目的は被処理基板上に塗布されたレジストをベーク
して冷却するベーキング工程と、電磁波あるいは粒子線
によって露光する露光工程と、露光部を選択的に現像す
る現像工程とを存するレジストパターン形成方法におい
て、前記ベーキング工程は前記被処理基板をレジストの
ガラス転移温度領域以−１―でベークし、前記ベーキン
グ工程後前記現像工稈前にレジストのガラス転移温度領
域内の１Ｍ度で所定時間アニーリングするアニーリング
工程を更に存することを特徴とするレジストパターン形
成方法によって達成される。

発明の詳細な説明 以下本発明を具体的に説明する。

Ｔｇ領域以上の温度でレジストをベークし、その後、急
冷するとレジストのエンタルピーは高い状態で凍結され
るため、現像における感度、すなわち溶解性も高い状態
で保たれる。これらの処理の後、レジストをＴｇ領域内
の温度でアニーリング（加熱）すると、エンタルピー、
すなわち体積の緩和が進み、感度（溶解性）が低ドする
。従って、アニーリングの時間とレジストの感度との関
係をｒめ、求めておくことにより同一のレジストにおい
ても異なる感度を得ることかでき、感度の調整が可能と
なる。第２図は電子線に感応するポジ型レジストである
２、２．２−）リフルオロエチル−α−クロロアクリレ
ート（以下、ＥＢＲ・９と略記する）をＴｇ領域以−［
二の温度でベークした後、急冷した試料の示差走査熱＝
１’（ＤＳＣ）の測定結果である。曲線Ａは冷却速度を
１６０℃／ｓｅｅで急冷し、曲線Ｂは冷却速度２℃／ａ
ｋｉｎで暖冷したＤＳＣ曲線を示している。試料Ｂでは
７ｇ領域に吸熱ピークが表われるが、試料Ａでは表われ
ていない。このＤＳＣ曲線をエンタルピー曲線に積分変
換した第３図においては、試料Ａの方が高いエンタルピ
ー状態となっている。これは緩慢冷却された試料Ｂが７
ｇ領域内に保持される時間が長いため、エンタルピーの
緩和が試料Ａよりも進行するためである。従って、Ｔｇ
領域以上の温度でベークし、その後、急冷することによ
りレジストは高いエンタルピー状態とすることができる
。そして次にこれを７ｇ領域内の温度で所定時間アニー
リングすることにより、エンタルピーの緩和、すなわち
レジストの感度調整が可能となる。第４図はＴｇ領域以
上の温度によるベークとその後の急冷を行なった試料Ａ
を、７ｇ領域内の一定の温度（１３０℃）でアニーリン
グ時間を変えた場合のＤＳＣ曲線である。アニーリング
時間が長くなるに従って、吸熱ピークが大きくなってい
る。第５図は第４図のＤＳＣ曲線を積分して得たエンタ
ルピー総和量ΔＨ（ｃａｔ／ｇ＞と、アニーリング後の
試料Ａを１μｃ　／　ｃｄのドーズ量で露光パターニン
グした場合のレジストの溶解速度Ｒ（入／５ｅｅ）とを
アニーリング時間に対応してプロットした図である。エ
ンタルピー総和量ΔＨが大きくなるにつれてレジストの
溶解速度（感度）が低下している。これはΔＨが大きい
場合はレジストの体積が密にあり、内部の空孔も少なく
、溶媒が浸透しにくいためである。以上のことから、レ
ジストをＴｇ領域以上の温度でベークした後、急冷して
一旦、エンタルピーを高い状態に維持し、次に、７ｇ領
域内の温度でアニーリングを所定時間行なうことにより
、アニーリング時間に応じたレジストの感度（溶解速度
）の調整が可能であり、本発明はかかる工程を改だに加
えることにより、任意の条件のレジストパターンの形成
を可能としたものである。

なお、レジストの感度調整はアニーリング時間のみなら
ず、アニーリング温度とも相関関係を有するものである
。従って、本発明においてはアニーリング時間を一定に
しアニーリング温度を変化させて感度調整を行なうよう
にしてもよい。第６図はレジストとして前記ＥＢＲ・９
を用い、このレジストを被処理板に塗布し、Ｔｇ領域以
上の温度でベークし、その後急冷した試料をアニーリン
グ温度を変えて、それぞれ３０分アニーリングした場合
の膜減り速度をプロットした図である。この場合、溶解
にはメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）を現像液とし
て行なっている。レジストの感度と膜減り速度は別途、
予備実験で求めることができ、ＥＢＲ・９の場合には例
えば、感度４μｃ　／　ｃｄのドーズ量は膜減り速度２
０人／ｓｅａである。したがっ、４μｃ／ｃｄの感度を
得るには同図から１１７℃の温度で３０分間アニーリン
グすればよく、これにより、レジストの感度調整が可能
となっている。

さらに本発明では、アニーリング温度とアニーリング時
間の双方を調整してレジストの感度調整が１１能である
。

第１図（ａ）は本発明のレジストパターン形成方法の工
程図である。マスク基板あるいはウェハ基板等の被処理
板」二に回転塗布法や浸漬法によりレジストが塗布され
、これをＴｇ領域以上の温度でベークし、その後、急速
冷却する。そして、レジストを露光し、露光後に７ｇ領
域内の温度でアニーリングを行なってレジストの感度調
整を調整し、露光部を選択的に現像する。ここで前記ア
ニーリング処理はベーク・急冷処理後であれば露光の前
後を問わず感度調整が可能である。従って、同図（ｂ）
のように、ベーク・急冷処理後にアニーリングを行ない
、その後、露光して現像を行なっても同様な効果を得る
ことができる。又、Ｔｇ領域以上の温度でのベータおよ
びその急冷は露光後であっても高いエンタルピーの保持
作用がある。

従って、同図（ｃ）のように露光後にＴｇ領域以上の温
度でのベークと急速冷却を行ない、続いてアニーリング
処理を行なって現像してもよい。なお、同図（ｃ）にお
いては、露光前に任意の条件でプリベークし、冷却する
ことが前処理として行なわれる。

Ｔｇ領域以−Ｌの温度でレジストをベークし、その後、
急冷すると、レジストのエンタルピーが高い水りに維持
される。１ｇ領域内でのアニーリングはこのエンタルピ
ーの緩和調整を行ない、間接的にレジストの感度調整を
行なう。

（実施例） シリコン基板又はマスク基板にＥＢＲ・９を回転塗布し
、厚さ５０００〜６０００Ａのレジスト膜を形成した。

次に、１８０℃でベークし、速度１６０℃／ｓｅｅで急
冷１、た。この被処理基板に対し、ビーム径０．５ａｍ
、ビーム電流４４０ｎＡの条件で電子線を照射して所定
パターンを露光した。この露光後に１３０℃で５分間ア
ニル　リングし、現像液Ｍ　Ｉ　Ｂ　Ｋを用いて２５℃
下で現像を行ないレジストパターンを形成した。対照と
して、同条件でベークし、急冷を行ない、アニーリング
を行なわなかった彼処理板を同条件で現像した。

現像時間３分３０秒における対照区のレジストの感度は
０，１μｃ／ｃｄであるのに対し、本実施例の感度は４
μＣ／Ｃ−まで低下しており、感度調整か良好に行なわ
れていることが判明した。

〔発明の効果〕

以」−のとおり本発明によると、レジストのＴｇ領域以
」−の温度でベータし冷却しエンタルピーを高い水準に
維持し、次に、１ｇ領域内の温度でアニーリングしてエ
ンタルピーの緩和を図り、間接的にレジストの感度調整
を行なうようにしたから、同一レジストでも感度調整を
することができると共に、感度の安定化が可能となる。

従って、露光条件や他のプロセス条件の制御も容易とな
り、高精度のレジストパターンを形成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明のレジストパターン形成方法の工程図
、第２図はレジストをベークした後の冷却速度を変化さ
せた場合のＤＳＣ線図、第３図は第２図をエンタルピー
変換した特性図、：０４図はアニーリング時間を変化さ
せた場合のＤＳＣ線図、第５図はレジストの溶解速度と
エンタルピー総和縁とをアニーリング時間に対応してプ
ロソトシた特性図、第６図はアニーリング温度とレジス
ト膜減り速度との関係を示す特性図である。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ↓ （Ｃ） 第１図 温　　度　（°Ｃ） 第２区 柩３図 温　　！Ｅ　　　Ｃ’Ｃン 第４図 第５区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被処理基板上に塗布されたレジストをベークして冷
   却するベーキング工程と、電磁波あるいは粒子線によっ
   て露光する露光工程と、露光部を選択的に現像する現像
   工程とを有するレジストパターン形成方法において、 前記ベーキング工程は前記被処理基板をレジストのガラ
   ス転移温度領域以上でベークし、前記ベーキング工程後
   、前記現像工程前に、レジストのガラス転移温度領域内
   の温度で所定時間アニーリングするアニーリング工程を
   更に有することを特徴とするレジストパターン形成方法
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 前記露光工程前に前記ベーキング工程を行ない、前記露
   光工程後に前記アニーリング工程を行なうことを特徴と
   するレジストパターン形成方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 前記露光工程前に前記ベーキング工程と前記アニーリン
   グ工程を行なうことを特徴とするレジストパターン形成
   方法。 ４、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 前記露光工程後に前記ベーキング工程と前記アニーリン
   グ工程とを行なうことを特徴とするレジストパターン形
   成方法。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の方法において、 所望のレジストの溶解速度になるように前記アニーリン
   グ工程のアニーリング時間および温度を決定することを
   特徴とするレジストパターン形成方法。