JPH0480531B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、パターン精度を向上させたレジスト
パターンの形成方法に関する。

〔従来技術及びその問題点〕 超LSIをはじめとして、半導体素子の集積密度
が大きくなるにつれて微細にしてかつ高精度なパ
ターン形成技術が要求されている。この為許容さ
れる寸法精度は非常に厳しいものとなり、６イン
チマスクあるいは５インチウエハではパターン寸
法の最大偏差値が0.1μｍ以下の寸法精度が要求さ
れて始めている。

第１図は従来技術によるレジストパターン形成
プロセスを示すブロツク図である。先づ被処理基
板上にスピン塗布法により所望の膜厚にレジスト
を塗布する。次に塗布溶媒を除去し、基板との密
着性を向上させるために基板をオーブン内に置い
てレジストの種類に応じた所定の温度（Tb）で
ベーキング（プリベーク）を行なう。この後、オ
ーブンから取り出されたレジスト膜付被処理基板
を清浄な大気中で自然放冷することにより、室温
程度迄20〜30分かけて冷却する。レジスト膜付被
処理基板に対して、レジストの種類に応じた所定
の照射量で所定波長域の電磁波、例えば紫外光あ
るいは所定エネルギーの粒子線、例えば電子線を
選択的に照射して露光する。その後現像・リンス
処理工程を経て所望のレジストパターンが形成さ
れる。

ところで発明者等が上述した自然放冷中の被処
理基板（レジスト膜）のある時点に於ける全面の
温度分布を赤外線放射温度計により調べた結果、
第２図に示す通りであつた。即ち、被処理基板１
の上方中央部（Ａ点）では温度が高く冷え難く、
その下方及び周辺部（Ｂ点、Ｃ点）では温度が低
くなり、冷却されやすいことが判明した。

尚、図中の曲線は等温線である。第３図は更に
上記各点Ａ，Ｂ，Ｃの時間経過に対する温度変化
の様子を示しており、曲線１，２，３は点Ａ，
Ｂ，Ｃに対応する特性である。Ａ点とＢ点の最大
温度差が15℃程度、Ａ点とＣ点の最大温度差が30
℃程度であつた。このような温度分布が生じる理
由としては、自然放冷中被処理基板が支持台上に
立てられる為、熱放散による自然対流が基板面に
沿つて上方向に起こり易いこと及び基板底部が支
持台により熱を奪われ易いことが考えられる。

更に発明者等が基板（レジスト膜）の温度分布
とパターン精度の関係について着目し、温度測定
点Ａ，Ｂ，Ｃに於いて形成パターンの寸法を測定
した所、本来それぞれ同一寸法（2μｍ）である
べきパターンが各々Ｂ点に於いて0.1μｍ、Ｃ点に
於いて0.2μｍ程度の誤差が生じており、基板（レ
ジスト膜）の温度分布と形成されるパターンの寸
法分布が極めて対応することが確認され、第５図
に示すように基板（レジスト膜）の温度分布が均
一な状態で温度降下させると各点の冷却速度のば
らつきがなくなりパターン寸法にむらが少くなく
精度が向上することが見い出された。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、電磁波もしくは
粒子線照射及び現像処理により形成されるレジス
トパターンの精度がすぐれたレジストパターンの
形成方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明によるレジストパターン形成プロセスの
概要を第４図に示す。先づ被処理基板上にレジス
トを塗布した後、レジスト膜をベーキング（プリ
ベーク）する。ここ迄は従来の工程と同様であ
る。次に前記レジスト膜を冷却するのであるが、
これをレジスト膜全体として均一な冷却速度でそ
の温度を低下させることにより行なう。その後レ
ジスト膜に対して所定波長域の電磁波あるいは所
定エネルギーの粒子線を選択的に照射し、それを
現像・リンス処理することによりレジストパター
ンを形成するものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被処理基板上全体に亘り寸法
のばらつきが少くなりパターン精度が大幅に向上
する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について具体的に説明す
る。先づ、第４図に示された本発明によるレジス
トパターン形成プロセスに従つて、次の実験を行
なつた。

回転台に載置されたクロムを蒸着したガラス基
板上に、溶媒に溶かされたレジストとしてポリ
２，２，２−トリフルオロエチル−α−クロロア
クリレートを噴出ノズルより滴下して周知のスピ
ン塗布法により所定膜厚塗布した。その後、レジ
スト膜をオーブンにより200℃で30分間ベーキン
グ（プリベーク）した。プリベーク完了後、レジ
スト膜を前記基板と共に冷却液としての常温の純
水を入れた水槽中に一気に浸漬してガラス転移温
度（Tg）を通過して均一冷却した。この場合、
第５図に示すようにレジスト膜がプリベーク温度
から常温近く迄温度が低下する間に第３図のＡ，
Ｂ，Ｃの各点に相当する箇所の温度が曲線１，
２，３のように均一に低下した。

次にレジスト膜付の基板を回転台に載置してス
ピン乾燥した。十分乾燥したレジスト膜に対し、
加速電圧20KVで電子線を選択的に照射し、更に
それをメチルイソブチルケトン：イソプロピルア
ルコール＝７：３の現像液により25℃で10分間現
像処理し、続いてイソプロピルアルコールにより
25℃で30秒間リンス処理した。

その結果、基板上のレジストパターン寸法の最
大偏差値が0.1μｍ以下という高精度のパターンを
形成することができた。

レジストの種類としてポリメチルメタクリレー
トを用いた場合に於いても上記実施例と同様に
0.1μｍ以下の最大偏差値で高精度なパターンを形
成することができた。

更にフオトレジストやＸ線レジストについても
従来プロセスに比しパターン精度が大幅に向上す
ることが確認された。ポジ型のみならずネガ型の
レジストについても本発明は適用され得る。

尚、本発明の主眼は、プリベーク後のレジスト
膜の冷却を膜全体として均一な冷却速度で温度低
下させることにあり、その冷却速度は任意に選択
できるし、その冷媒や冷却手段並びにその後の乾
燥方法等については、特に上述した実施例に限定
されるものではない。例えば冷媒としては、純水
以外にレジストに対して溶解もしくは反応を生じ
ない液体もしくは気体を用いることができる。そ
の場合、できる限り比熱の大きな材料を選択する
と効果的である。適合する冷媒として液体フロ
ン、低温の窒素ガス、フロンガス等がある。又、
レジストの種類やレジスト膜が被着される基板材
料、レジストの溶媒、現像液、プリベーク温度等
についても上述した実施例に限定されるものでは
なく、公知の種々な材料及び温度について高精度
が達成されることが確認された。レジストの露光
方法についても、上述した電子線、光線、Ｘ線以
外にイオンビーム等の所定エネルギーの粒子線や
所定波長域の電磁波を用いて同様な結果が得られ
る。

次に本発明方法を実施するのに適合する装置の
一例について第６図を参照して説明する。第６図
の装置は、基板に対するレジスト塗布から露光前
迄の一連の工程を全自動で行うものである。

先づレジストが塗布されるべき基板１が真空チ
ヤツク２によりスピン塗布用回転試料台３上に置
かれる。上方の噴出ノズル４から溶媒に溶解した
レジストが滴下され、基板が回転され基板１上に
レジスト膜が形成される。次に、基板１は真空チ
ヤツク２によつてベルトコンベア５上に載置され
プリベーク用オーブン６内に導入される。オーブ
ン６の室内にはプリベークの為のヒーター７が設
けられ、又ヒーター７の下方には基板１の搬送用
の低速ベルトコンベア８も設けられている。ベル
トコンベア５により搬送された基板１はオーブン
６内に入るとベルトコンベア８に移され、このベ
ルトコンベア８によりゆつくりとオーブン６内を
通過しヒーター７により所定時間、所定温度でプ
リベークされる。プリベークの終了した基板１は
ベルトコンベア９へ移されさらに搬送され冷却機
構１０へ導入される。即ち、ベルトコンベア９に
より搬送されてきた基板１は上下・左右に移動可
能な搬送機構１１に移され冷却槽１２内の液体冷
媒である純水１３に浸漬され、均一冷却される。
冷却された基板１は搬送機構１１によりベルトコ
ンベア１４に移され、スピン乾燥用回転試料台１
５上に載置される。試料台１５の回転により乾燥
した基板１は、真空チヤツク１６によりベルトコ
ンベア１７に移され搬出される。こうして得られ
たレジスト膜付の基板１は所定の露光工程及び現
像・リンス処理工程を経てパターン形成される。
４０及び４１はレジストの温度を測定する為の熱
電対である。温度測定には赤外線放射温度計をも
ちいることもできる。

尚、冷却機構１０としては、第６図の浸漬式に
限定されることなく、例えばスプレー式、シヤワ
ー式あるいは冷却プレート式等種々変形実施が可
能である。

第７図はスプレー法による冷却機構を示してお
り、基板１を回転試料台２０に載置し、回転駆動
しつつ、上方の噴出ノズル２１から液体又は気体
の冷媒を吹き付けるものである。冷却された基板
１は真空チヤツク２２により移送される。

第８図はシヤワー式の冷却機構を示しており、
ベルトコンベア９により搬送されてきた基板１を
多孔式の冷却装置２３の冷却室２４内にある低速
ベルトコンベア２５に移し、液体冷媒室２６に溜
められた冷媒２７を隔壁２８の多孔ノズル２９か
ら噴出するものである。冷却された基板１はベル
トコンベア１４に移され回転試料台１５により乾
燥されその後真空チヤツク１６によりベルトコン
ベア１７へ移され搬出される。冷媒２７として気
体を用いることもできる。その場合回転試料台１
５は不要となる。

第９図は、冷却プレート式の冷却機構を示して
いる。基板１がベルトコンベア３１により搬送さ
れている間、上方の基板１に近接する冷却プレー
ト３２により均一に冷却されるようになつてい
る。尚、ベルトコンベア３１を止めて冷却プレー
ト３２を基体１に接触させてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレジストパターン形成工程を概
略的に示すブロツク図、第２図は、従来工程に於
けるプリベーク後の被処理基板の各点の温度変化
の様子を等温曲線で示す説明図、第３図は同温度
変化の様子を時間対温度曲線で示す特性図、第４
図は本発明によるレジストパターン形成工程を概
略的に示すブロツク図、第５図は本発明に於ける
レジスト均一冷却による被処理基板の温度変化の
様子を示す特性図、第６図は本発明方法の実施に
適合する装置の一例を示す配置図、第７図乃至第
９図は均一冷却機構の各変形例を示す説明図であ
る。 １……基板、４……レジスト噴出ノズル、６…
…オーブン、５，８，９，１４，１５，２５，３
１……ベルトコンベア、１１……搬送機構、１２
……冷却槽、３，１５，２０……試料回転台、２
１……冷媒噴出ノズル、２３……冷却装置、３２
……冷却プレート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基板上にレジストを塗布する工程と、形成さ
   れたレジスト膜をベーキングする工程と、しかる
   後レジスト膜を基板１枚単位で強制冷却し、レジ
   スト膜全体を均一な冷却速度で冷却させる工程
   と、この後所定波長域の電磁波あるいは所定エネ
   ルギーの粒子線を前記レジスト膜に照射する工程
   と、このレジスト膜を現像処理することによりレ
   ジストパターンを形成する工程とを備えた事を特
   徴とするレジストパターンの形成方法。