JP2003142390A - レジスト処理方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
レジスト処理方法および半導体装置の製造方法Info
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- JP2003142390A JP2003142390A JP2001342025A JP2001342025A JP2003142390A JP 2003142390 A JP2003142390 A JP 2003142390A JP 2001342025 A JP2001342025 A JP 2001342025A JP 2001342025 A JP2001342025 A JP 2001342025A JP 2003142390 A JP2003142390 A JP 2003142390A
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】膜厚約１５０ｎｍ以下のレジストで起こる解像
特性の低下を改善できるレジスト処理方法および半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１５
０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程と、
塗布膜上部から溶媒を含まない気体のダウンフローをウ
ェハ上にある程度の圧力が加わるように供給しながら、
塗布膜を加熱して溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工
程と、塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像を
行い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有
するレジスト処理方法および半導体装置の製造方法。
特性の低下を改善できるレジスト処理方法および半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１５
０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程と、
塗布膜上部から溶媒を含まない気体のダウンフローをウ
ェハ上にある程度の圧力が加わるように供給しながら、
塗布膜を加熱して溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工
程と、塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像を
行い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有
するレジスト処理方法および半導体装置の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィ工程
におけるレジスト処理方法および半導体装置の製造方法
に関する。
におけるレジスト処理方法および半導体装置の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの微細化に伴い、パターンのアス
ペクト比が増大し、パターン倒れが起こりやすくなる。
また、レジストのエッチング耐性が低下するため、レジ
ストとエッチングされる層との層間に、例えばＳＯＧ
（spin on glass)膜等を形成し、エッチングマスクとし
て用いる多層プロセスも導入される。パターン倒れの防
止や、多層プロセスの導入には、レジストの薄膜化が要
求される。
ペクト比が増大し、パターン倒れが起こりやすくなる。
また、レジストのエッチング耐性が低下するため、レジ
ストとエッチングされる層との層間に、例えばＳＯＧ
（spin on glass)膜等を形成し、エッチングマスクとし
て用いる多層プロセスも導入される。パターン倒れの防
止や、多層プロセスの導入には、レジストの薄膜化が要
求される。
【０００３】あるいは、低加速電子ビーム近接転写リソ
グラフィの一つであるＬＥＥＰＬ（low energy electro
n-beam proximity projection lithography)の場合に
は、低加速電子がレジスト中に侵入できる深さに制限が
ある。したがって、レジストの薄膜化が必要とされる。
グラフィの一つであるＬＥＥＰＬ（low energy electro
n-beam proximity projection lithography)の場合に
は、低加速電子がレジスト中に侵入できる深さに制限が
ある。したがって、レジストの薄膜化が必要とされる。
【０００４】レジストを薄膜化するには、通常、レジス
ト材料に溶媒を添加して、塗布液を低粘度化する。回転
塗布における回転数が同じであれば、低粘度の塗布液を
用いるほど、レジストを薄膜化できる。塗布液に過剰に
含まれる溶媒は、塗布後、露光前に行われる熱処理（プ
リベーキング；pre-baking）によって蒸発する。プリベ
ーキング後のレジスト膜は、残留溶媒として適当な量の
溶媒を含有する。
ト材料に溶媒を添加して、塗布液を低粘度化する。回転
塗布における回転数が同じであれば、低粘度の塗布液を
用いるほど、レジストを薄膜化できる。塗布液に過剰に
含まれる溶媒は、塗布後、露光前に行われる熱処理（プ
リベーキング；pre-baking）によって蒸発する。プリベ
ーキング後のレジスト膜は、残留溶媒として適当な量の
溶媒を含有する。
【０００５】従来、プリベーキングにおいて残留溶媒の
除去を促進できる方法としては、例えば特開昭５３−１
４２１８１号公報に開示された半導体素子の製造方法が
ある。この方法によれば、減圧下でプリベーキングを行
い、プリベーキングに要する時間を短縮させている。こ
の公報には、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜レジストを形成
することや、減圧下でプリベーキングを行うことによる
レジスト解像特性の変化については、記載されていな
い。
除去を促進できる方法としては、例えば特開昭５３−１
４２１８１号公報に開示された半導体素子の製造方法が
ある。この方法によれば、減圧下でプリベーキングを行
い、プリベーキングに要する時間を短縮させている。こ
の公報には、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜レジストを形成
することや、減圧下でプリベーキングを行うことによる
レジスト解像特性の変化については、記載されていな
い。
【０００６】プリベーキングを窒素雰囲気または窒素気
流中で行うことは、従来、広く行われている。また、特
開昭５９−７４５５２号公報には、レジスト塗布後、露
光を行う前に、プリベーキングを行うかわりに相対湿度
３０％以下の雰囲気、好適には乾燥窒素中でレジスト塗
膜の乾燥硬化を行うことを特徴とするレジスト膜の乾燥
硬化方法が開示されている。この方法によれば、積極的
に加温を行わず、常温でレジスト塗膜を乾燥硬化させて
いる。
流中で行うことは、従来、広く行われている。また、特
開昭５９−７４５５２号公報には、レジスト塗布後、露
光を行う前に、プリベーキングを行うかわりに相対湿度
３０％以下の雰囲気、好適には乾燥窒素中でレジスト塗
膜の乾燥硬化を行うことを特徴とするレジスト膜の乾燥
硬化方法が開示されている。この方法によれば、積極的
に加温を行わず、常温でレジスト塗膜を乾燥硬化させて
いる。
【０００７】この公報には、ベーキング温度が高いほ
ど、溶剤が飛散し易くなり処理時間が短くなるが、レジ
ストが熱反応を起こし易くなり、解像特性の低下、膜残
りなどパターニング性の劣化を招くことが記載されてい
る。また、ベーキング温度が低いと、ベーキング時間が
長くなるだけでなく、溶剤が塗膜中に残り易いため、得
られる膜の品質が劣化することも記載されている。
ど、溶剤が飛散し易くなり処理時間が短くなるが、レジ
ストが熱反応を起こし易くなり、解像特性の低下、膜残
りなどパターニング性の劣化を招くことが記載されてい
る。また、ベーキング温度が低いと、ベーキング時間が
長くなるだけでなく、溶剤が塗膜中に残り易いため、得
られる膜の品質が劣化することも記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】近年、露光用の光源の
波長も短波長化し、紫外領域（ＫｒＦレーザ）あるいは
真空紫外領域（ＡｒＦ、Ｆ2 レーザ）やＥＵＶ（Extrem
e UV）光を用いたリソグラフィも開発・検討されてい
る。一方、電子線転写型リソグラフィも実用化されてい
る。これらのリソグラフィには、化学増幅型レジスト材
料が用いられる。
波長も短波長化し、紫外領域（ＫｒＦレーザ）あるいは
真空紫外領域（ＡｒＦ、Ｆ2 レーザ）やＥＵＶ（Extrem
e UV）光を用いたリソグラフィも開発・検討されてい
る。一方、電子線転写型リソグラフィも実用化されてい
る。これらのリソグラフィには、化学増幅型レジスト材
料が用いられる。
【０００９】化学増幅型レジストにおいては、露光によ
り発生する酸を触媒として反応が起こり、露光部が不溶
化または可溶化する。露光により発生した酸は、レジス
ト中の残留溶媒を拡散経路として、露光部から未露光部
に拡散する。酸の移動量はある程度のところで飽和す
る。通常、酸の拡散により解像特性は向上するが、エッ
ジラフネスは悪化する。したがって、残留溶媒の含有率
は、レジストの解像特性に対して大きな影響を与える。
り発生する酸を触媒として反応が起こり、露光部が不溶
化または可溶化する。露光により発生した酸は、レジス
ト中の残留溶媒を拡散経路として、露光部から未露光部
に拡散する。酸の移動量はある程度のところで飽和す
る。通常、酸の拡散により解像特性は向上するが、エッ
ジラフネスは悪化する。したがって、残留溶媒の含有率
は、レジストの解像特性に対して大きな影響を与える。
【００１０】前述したように、多層プロセスや低加速電
子ビーム転写型リソグラフィにおいてはレジストの薄膜
化が要求されている。図４は電子の侵入深さと加速電圧
との関係を示す。ＬＥＥＰＬでは２ｋｅＶの電子が用い
られるため、電子はレジスト中に１５０ｎｍ程度しか侵
入しない。したがって、ＬＥＥＰＬの場合、レジストを
１５０ｎｍ以下の厚さで塗布する必要がある。但し、２
ｋｅＶの電子が１５０ｎｍ程度の深さまで到達したとき
には、レジストのパターニングに十分なエネルギーをも
たない。したがって、実際にはレジストの膜厚は１５０
ｎｍより薄くされる。
子ビーム転写型リソグラフィにおいてはレジストの薄膜
化が要求されている。図４は電子の侵入深さと加速電圧
との関係を示す。ＬＥＥＰＬでは２ｋｅＶの電子が用い
られるため、電子はレジスト中に１５０ｎｍ程度しか侵
入しない。したがって、ＬＥＥＰＬの場合、レジストを
１５０ｎｍ以下の厚さで塗布する必要がある。但し、２
ｋｅＶの電子が１５０ｎｍ程度の深さまで到達したとき
には、レジストのパターニングに十分なエネルギーをも
たない。したがって、実際にはレジストの膜厚は１５０
ｎｍより薄くされる。
【００１１】図５は、孤立ラインパターンの解像限界と
レジスト膜厚との関係を示す。レジストは、化学増幅型
ネガレジストＮＥＢ２２およびＮＥＢ３１（住友化学工
業製）を用いた。露光には、電子ビーム直接描画機ＨＬ
−８００Ｄ（日立製作所製）を用いた。解像限界の測定
には測長ＳＥＭ（KLA-Tencor製／ＫＬＡ−８１００）を
用いた。図５に示すように、膜厚２５０ｎｍまではレジ
ストの薄膜化に伴って解像特性が向上しているが、膜厚
２００ｎｍに薄膜化すると、解像特性の向上が見られな
くなる。
レジスト膜厚との関係を示す。レジストは、化学増幅型
ネガレジストＮＥＢ２２およびＮＥＢ３１（住友化学工
業製）を用いた。露光には、電子ビーム直接描画機ＨＬ
−８００Ｄ（日立製作所製）を用いた。解像限界の測定
には測長ＳＥＭ（KLA-Tencor製／ＫＬＡ−８１００）を
用いた。図５に示すように、膜厚２５０ｎｍまではレジ
ストの薄膜化に伴って解像特性が向上しているが、膜厚
２００ｎｍに薄膜化すると、解像特性の向上が見られな
くなる。
【００１２】図６は、パターンのエッジラフネスとプリ
ベーキング温度との関係を示す。レジストはＮＥＢ２２
を用い、露光にはＨＬ−８００Ｄを用いて、線幅１００
ｎｍの３本のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン
を形成した。図６に示すように、膜厚２５０ｎｍのと
き、エッジラフネスの最小値は７ｎｍ程度であるが、レ
ジストを膜厚７０ｎｍに薄膜化すると、エッジラフネス
の最小値は増加して、１０ｎｍ程度となる。
ベーキング温度との関係を示す。レジストはＮＥＢ２２
を用い、露光にはＨＬ−８００Ｄを用いて、線幅１００
ｎｍの３本のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン
を形成した。図６に示すように、膜厚２５０ｎｍのと
き、エッジラフネスの最小値は７ｎｍ程度であるが、レ
ジストを膜厚７０ｎｍに薄膜化すると、エッジラフネス
の最小値は増加して、１０ｎｍ程度となる。
【００１３】また、図６に示すように、エッジラフネス
が最小となる最適プリベーキング温度は、膜厚２５０ｎ
ｍのとき１１０℃であるのに対し、膜厚７０ｎｍのとき
には９０℃に低下する。したがって、薄膜レジストにお
いては、厚膜のレジストに比較して、プリベーキング中
に溶媒が蒸発しにくいことが考えられる。
が最小となる最適プリベーキング温度は、膜厚２５０ｎ
ｍのとき１１０℃であるのに対し、膜厚７０ｎｍのとき
には９０℃に低下する。したがって、薄膜レジストにお
いては、厚膜のレジストに比較して、プリベーキング中
に溶媒が蒸発しにくいことが考えられる。
【００１４】以上のように、例えば化学増幅型レジスト
材料を用いて薄膜のレジストを形成すると、解像特性が
低下してエッジラフネスの悪化が起こる。また、薄膜の
レジストには、低粘度化するために厚膜のレジストより
も過剰に溶媒が添加される。これが一因となり、エッジ
ラフネスが最小となる最適プリベーキング温度が変化す
る。
材料を用いて薄膜のレジストを形成すると、解像特性が
低下してエッジラフネスの悪化が起こる。また、薄膜の
レジストには、低粘度化するために厚膜のレジストより
も過剰に溶媒が添加される。これが一因となり、エッジ
ラフネスが最小となる最適プリベーキング温度が変化す
る。
【００１５】これらのことから、薄膜レジストは厚膜レ
ジストよりも残留溶媒の含有率が高いと考えられる。レ
ジスト中の残留溶媒を定量する方法としては、赤外分光
法が挙げられる。しかしながら、例えば膜厚７０ｎｍ程
度の薄膜レジストは、レジスト自体が微量であり、残留
溶媒量を正確に定量するのは困難である。
ジストよりも残留溶媒の含有率が高いと考えられる。レ
ジスト中の残留溶媒を定量する方法としては、赤外分光
法が挙げられる。しかしながら、例えば膜厚７０ｎｍ程
度の薄膜レジストは、レジスト自体が微量であり、残留
溶媒量を正確に定量するのは困難である。
【００１６】薄膜レジストで厚膜レジストより残留溶媒
の含有率が高ければ、残留溶媒を拡散経路とする酸の拡
散長は、薄膜レジストの方が長くなる。エッジラフネス
評価法（Edge roughness evaluation method for quant
ifying at-size beam blur in electron beam lithogra
phy, Proceedings of SPIE Vol. 3997, 301 (2000）参
照）により、レジスト中での酸の拡散長を測定した結
果、膜厚２５０ｎｍのとき２２ｎｍ、膜厚７０ｎｍのと
き６０ｎｍ以上であった。
の含有率が高ければ、残留溶媒を拡散経路とする酸の拡
散長は、薄膜レジストの方が長くなる。エッジラフネス
評価法（Edge roughness evaluation method for quant
ifying at-size beam blur in electron beam lithogra
phy, Proceedings of SPIE Vol. 3997, 301 (2000）参
照）により、レジスト中での酸の拡散長を測定した結
果、膜厚２５０ｎｍのとき２２ｎｍ、膜厚７０ｎｍのと
き６０ｎｍ以上であった。
【００１７】したがって、薄膜レジスト中での酸の過剰
な拡散により、潜像プロファイルのコントラストが低下
し、これにより、レジストのエッジラフネスのような解
像特性が低下すると考えられる。このような現象は、膜
厚約１５０ｎｍ以下でレジストを形成した場合に特有の
ものであり、厚膜レジストでは見られない。
な拡散により、潜像プロファイルのコントラストが低下
し、これにより、レジストのエッジラフネスのような解
像特性が低下すると考えられる。このような現象は、膜
厚約１５０ｎｍ以下でレジストを形成した場合に特有の
ものであり、厚膜レジストでは見られない。
【００１８】前述したように、特開昭５３−１４２１８
１号には減圧下でプリベーキングを行うことが開示され
ており、特開昭５９−７４５５２号公報等には窒素の供
給下でプリベーキングを行うことが開示されている。し
かしながら、これらの発明は、膜厚約１５０ｎｍ以下の
薄膜レジストで観察される上記のような問題を解決する
ためになされたものではない。
１号には減圧下でプリベーキングを行うことが開示され
ており、特開昭５９−７４５５２号公報等には窒素の供
給下でプリベーキングを行うことが開示されている。し
かしながら、これらの発明は、膜厚約１５０ｎｍ以下の
薄膜レジストで観察される上記のような問題を解決する
ためになされたものではない。
【００１９】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、膜厚約１５０ｎｍ以下
のレジストで起こる解像特性の低下を改善できるレジス
ト処理方法および半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
のであり、したがって本発明は、膜厚約１５０ｎｍ以下
のレジストで起こる解像特性の低下を改善できるレジス
ト処理方法および半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のレジスト処理方法は、溶媒で希釈されたレ
ジスト材料をほぼ１５０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布
膜を形成する工程と、前記塗布膜上部から前記溶媒を含
まない気体のダウンフローを供給しながら、前記塗布膜
を加熱して前記溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程
と、前記塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像
を行い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを
有することを特徴とする。好適には、前記レジストは化
学増幅型レジストを含む。
め、本発明のレジスト処理方法は、溶媒で希釈されたレ
ジスト材料をほぼ１５０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布
膜を形成する工程と、前記塗布膜上部から前記溶媒を含
まない気体のダウンフローを供給しながら、前記塗布膜
を加熱して前記溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程
と、前記塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像
を行い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを
有することを特徴とする。好適には、前記レジストは化
学増幅型レジストを含む。
【００２１】あるいは、気体のダウンフローを供給する
かわりに、前記溶媒の飽和蒸気圧より高圧の範囲で減圧
した雰囲気で、前記塗布膜を加熱する。あるいは、気体
のダウンフローを供給するかわりに、前記溶媒を含まな
い気体で雰囲気を置換しながら、前記塗布膜を加熱す
る。
かわりに、前記溶媒の飽和蒸気圧より高圧の範囲で減圧
した雰囲気で、前記塗布膜を加熱する。あるいは、気体
のダウンフローを供給するかわりに、前記溶媒を含まな
い気体で雰囲気を置換しながら、前記塗布膜を加熱す
る。
【００２２】これにより、露光によりレジストで発生す
る酸の拡散長を短くすることが可能となる。本発明のレ
ジスト処理方法によれば、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜の
レジストでエッジラフネスを低減し、解像特性を向上さ
せることができる。
る酸の拡散長を短くすることが可能となる。本発明のレ
ジスト処理方法によれば、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜の
レジストでエッジラフネスを低減し、解像特性を向上さ
せることができる。
【００２３】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体装置の製造方法は、溶媒で希釈されたレジス
ト材料をほぼ１５０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を
形成する工程と、前記塗布膜上部から前記溶媒を含まな
い気体のダウンフローを供給しながら、前記塗布膜を加
熱して前記溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程と、
前記塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
ることを特徴とする。
明の半導体装置の製造方法は、溶媒で希釈されたレジス
ト材料をほぼ１５０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を
形成する工程と、前記塗布膜上部から前記溶媒を含まな
い気体のダウンフローを供給しながら、前記塗布膜を加
熱して前記溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程と、
前記塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
ることを特徴とする。
【００２４】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記塗布膜を形成する工程において、前記レジスト
材料を少なくとも１層の他のレジスト層上に塗布し、前
記露光および現像により前記レジストを形成した後、前
記レジストをマスクとして下地のレジスト層にエッチン
グを行う工程をさらに有する。
は、前記塗布膜を形成する工程において、前記レジスト
材料を少なくとも１層の他のレジスト層上に塗布し、前
記露光および現像により前記レジストを形成した後、前
記レジストをマスクとして下地のレジスト層にエッチン
グを行う工程をさらに有する。
【００２５】あるいは、気体のダウンフローを供給する
かわりに、前記溶媒の飽和蒸気圧より高圧の範囲で減圧
した雰囲気で、前記塗布膜を加熱する。あるいは、気体
のダウンフローを供給するかわりに、前記溶媒を含まな
い気体で雰囲気を置換しながら、前記塗布膜を加熱す
る。
かわりに、前記溶媒の飽和蒸気圧より高圧の範囲で減圧
した雰囲気で、前記塗布膜を加熱する。あるいは、気体
のダウンフローを供給するかわりに、前記溶媒を含まな
い気体で雰囲気を置換しながら、前記塗布膜を加熱す
る。
【００２６】これにより、露光によりレジストで発生す
る酸の拡散長を短くすることが可能となる。本発明の半
導体装置の製造方法によれば、リソグラフィ工程におい
て、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜のレジストでエッジラフ
ネスを低減し、解像特性を向上させることができる。し
たがって、微細パターンをより高精度に形成することが
可能となり、半導体装置の高集積化が可能となる。
る酸の拡散長を短くすることが可能となる。本発明の半
導体装置の製造方法によれば、リソグラフィ工程におい
て、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜のレジストでエッジラフ
ネスを低減し、解像特性を向上させることができる。し
たがって、微細パターンをより高精度に形成することが
可能となり、半導体装置の高集積化が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のレジスト処理方
法および半導体装置の製造方法の実施の形態について、
図面を参照して説明する。本実施形態のレジスト処理方
法によれば、レジスト材料を１５０ｎｍ以下の膜厚で塗
布した後、窒素等のダウンフローをウェハ上に圧力が加
わるように供給しながら、プリベーキングを行う。これ
により、ダウンフローを供給せずにプリベーキングを行
った場合と比較して、レジストのエッジラフネスのよう
な解像特性を向上させることができる。
法および半導体装置の製造方法の実施の形態について、
図面を参照して説明する。本実施形態のレジスト処理方
法によれば、レジスト材料を１５０ｎｍ以下の膜厚で塗
布した後、窒素等のダウンフローをウェハ上に圧力が加
わるように供給しながら、プリベーキングを行う。これ
により、ダウンフローを供給せずにプリベーキングを行
った場合と比較して、レジストのエッジラフネスのよう
な解像特性を向上させることができる。
【００２８】以下、ＬＥＥＰＬ用のレジスト処理方法の
例を説明する。まず、化学増幅型ネガレジストＮＥＢ２
２を、２ｋｅＶの電子が侵入できる膜厚範囲、例えば膜
厚７０ｎｍでシリコンウェハ上に回転塗布する。その
後、例えば１００℃で１２０秒間のプリベーキングを行
う。このプリベーキングは、ウェハ上部から流量４Ｌ／
ｍｉｎで例えば窒素のダウンフローを供給しながら行
う。
例を説明する。まず、化学増幅型ネガレジストＮＥＢ２
２を、２ｋｅＶの電子が侵入できる膜厚範囲、例えば膜
厚７０ｎｍでシリコンウェハ上に回転塗布する。その
後、例えば１００℃で１２０秒間のプリベーキングを行
う。このプリベーキングは、ウェハ上部から流量４Ｌ／
ｍｉｎで例えば窒素のダウンフローを供給しながら行
う。
【００２９】図１は、ダウンフローの模式図である。図
１に示すように、ウェハ１に対して窒素ガス（Ｎ2 ）を
上部からシャワー状に供給する。窒素のダウンフローを
供給しながら、ウェハ１をヒーター２で加熱する。
１に示すように、ウェハ１に対して窒素ガス（Ｎ2 ）を
上部からシャワー状に供給する。窒素のダウンフローを
供給しながら、ウェハ１をヒーター２で加熱する。
【００３０】次に、ＨＬ−８００Ｄを用いて露光量３０
μＣ／ｃｍ2 で所望のデバイスパターンをレジストに転
写する。露光後、例えば９０℃で１２０秒間、ポスト露
光ベーキング（post exposure baking）を行う。その
後、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔ
ＭＡＨ；tetramethylammonium hydroxide)を２．３８％
含有する現像液を用いて現像を行う。以上の工程によ
り、過剰な残留溶媒を介した酸拡散が抑制される。した
がって、レジスト中での酸の拡散を一因とする解像特性
の低下が抑制される。
μＣ／ｃｍ2 で所望のデバイスパターンをレジストに転
写する。露光後、例えば９０℃で１２０秒間、ポスト露
光ベーキング（post exposure baking）を行う。その
後、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔ
ＭＡＨ；tetramethylammonium hydroxide)を２．３８％
含有する現像液を用いて現像を行う。以上の工程によ
り、過剰な残留溶媒を介した酸拡散が抑制される。した
がって、レジスト中での酸の拡散を一因とする解像特性
の低下が抑制される。
【００３１】図２は、レジスト中での酸拡散長とダウン
フローのガス流量との関係を示す。レジストはＮＥＢ２
２を用い、レジストの膜厚は７０ｎｍとした。プリベー
キングの際、ガス流量２、３または４Ｌ／ｍｉｎで乾燥
窒素を供給した。露光にはＨＬ−８００Ｄを用いた。プ
リベーキングとポスト露光ベーキングは、いずれも９０
℃、１２０秒で行った。
フローのガス流量との関係を示す。レジストはＮＥＢ２
２を用い、レジストの膜厚は７０ｎｍとした。プリベー
キングの際、ガス流量２、３または４Ｌ／ｍｉｎで乾燥
窒素を供給した。露光にはＨＬ−８００Ｄを用いた。プ
リベーキングとポスト露光ベーキングは、いずれも９０
℃、１２０秒で行った。
【００３２】図２に示すように、ガス流量を上げると酸
拡散は抑制され、ガス流量２Ｌ／ｍｉｎのとき酸拡散長
がほぼ６４ｎｍであるのに対し、ガス流量４Ｌ／ｍｉｎ
のとき酸拡散長がほぼ５１ｎｍとなった。ダウンフロー
の供給によりウェハ上の溶媒雰囲気が置換され、溶媒の
揮発が促進される。これにより、レジストの残留溶媒の
含有率が低下し、酸拡散が抑制されたと考えられる。
拡散は抑制され、ガス流量２Ｌ／ｍｉｎのとき酸拡散長
がほぼ６４ｎｍであるのに対し、ガス流量４Ｌ／ｍｉｎ
のとき酸拡散長がほぼ５１ｎｍとなった。ダウンフロー
の供給によりウェハ上の溶媒雰囲気が置換され、溶媒の
揮発が促進される。これにより、レジストの残留溶媒の
含有率が低下し、酸拡散が抑制されたと考えられる。
【００３３】図３は、パターンのエッジラフネスとプリ
ベーキング温度との関係を示す。レジストはＮＥＢ２２
を用い、露光にはＨＬ−８００Ｄを用いて、線幅１００
ｎｍの３本のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン
を形成した。ダウンフローを行わないときの膜厚７０ｎ
ｍと膜厚２５０ｎｍのデータは図６と共通である。
ベーキング温度との関係を示す。レジストはＮＥＢ２２
を用い、露光にはＨＬ−８００Ｄを用いて、線幅１００
ｎｍの３本のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン
を形成した。ダウンフローを行わないときの膜厚７０ｎ
ｍと膜厚２５０ｎｍのデータは図６と共通である。
【００３４】膜厚７０ｎｍのとき、ガス流量４／ｍｉｎ
で窒素のダウンフローを供給すると、膜厚７０ｎｍでダ
ウンフローを供給しない場合に比較して、エッジラフネ
スの最小値が低減され、８ｎｍ程度となった。また、最
適プリベーキング温度もダウンフローを行う場合に比較
して高くなり、１００℃となった。以上のように、ウェ
ハにある程度の圧力がかかるダウンフローの供給によ
り、レジストの薄膜化に伴う解像特性の低下を抑制でき
る。
で窒素のダウンフローを供給すると、膜厚７０ｎｍでダ
ウンフローを供給しない場合に比較して、エッジラフネ
スの最小値が低減され、８ｎｍ程度となった。また、最
適プリベーキング温度もダウンフローを行う場合に比較
して高くなり、１００℃となった。以上のように、ウェ
ハにある程度の圧力がかかるダウンフローの供給によ
り、レジストの薄膜化に伴う解像特性の低下を抑制でき
る。
【００３５】上記の本実施形態においては、プリベーキ
ングの際に窒素ガスのダウンフローを供給するが、窒素
以外の不活性ガスや乾燥空気のダウンフローをウェハ上
に圧力が加わるように供給しても、溶媒の揮発を促進さ
せることができる。これにより、レジスト中の酸拡散を
抑制し、解像特性を向上させることができる。
ングの際に窒素ガスのダウンフローを供給するが、窒素
以外の不活性ガスや乾燥空気のダウンフローをウェハ上
に圧力が加わるように供給しても、溶媒の揮発を促進さ
せることができる。これにより、レジスト中の酸拡散を
抑制し、解像特性を向上させることができる。
【００３６】あるいは、ベーキング雰囲気を減圧するこ
とによっても、溶媒の揮発を促進させ、酸拡散を抑制す
ることができる。このとき、ベーキング雰囲気の圧力が
溶媒の飽和蒸気圧よりも低くならないようにする。例え
ば、溶媒がＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート）であり、９０℃でプリベーキン
グを行う場合には、溶媒の９０℃での飽和蒸気圧が１０
１．６ｍｍＨｇであることから、１０１．６ｍｍＨｇを
下回らない範囲で減圧する。
とによっても、溶媒の揮発を促進させ、酸拡散を抑制す
ることができる。このとき、ベーキング雰囲気の圧力が
溶媒の飽和蒸気圧よりも低くならないようにする。例え
ば、溶媒がＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート）であり、９０℃でプリベーキン
グを行う場合には、溶媒の９０℃での飽和蒸気圧が１０
１．６ｍｍＨｇであることから、１０１．６ｍｍＨｇを
下回らない範囲で減圧する。
【００３７】あるいは、図１に示すように、ウェハのほ
ぼ真上からシャワー状に窒素等の気体のダウンフローを
供給するかわりに、ベーキング炉の壁面の任意の箇所に
設けられた給気管から炉内に窒素等の気体を供給し、ベ
ーキング雰囲気を置換することもできる。気体をシャワ
ー状に供給してダウンフローさせる場合も、ベーキング
炉の任意の箇所に設けられた給気管から導入する場合
も、ベーキング炉内の気体はポンプにより排気管を介し
て炉外に排出される。
ぼ真上からシャワー状に窒素等の気体のダウンフローを
供給するかわりに、ベーキング炉の壁面の任意の箇所に
設けられた給気管から炉内に窒素等の気体を供給し、ベ
ーキング雰囲気を置換することもできる。気体をシャワ
ー状に供給してダウンフローさせる場合も、ベーキング
炉の任意の箇所に設けられた給気管から導入する場合
も、ベーキング炉内の気体はポンプにより排気管を介し
て炉外に排出される。
【００３８】本実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記のレジスト処理方法により所定のパターンのレジスト
を形成するリソグラフィ工程を含む。本実施形態の半導
体装置の製造方法によれば、２ｋｅＶの電子により薄膜
にエッジラフネスの少ないパターンを転写することが可
能となる。したがって、半導体装置に微細パターンを高
精度に形成することが可能となる。
記のレジスト処理方法により所定のパターンのレジスト
を形成するリソグラフィ工程を含む。本実施形態の半導
体装置の製造方法によれば、２ｋｅＶの電子により薄膜
にエッジラフネスの少ないパターンを転写することが可
能となる。したがって、半導体装置に微細パターンを高
精度に形成することが可能となる。
【００３９】本発明のレジスト処理方法および半導体装
置の製造方法の実施形態は、上記の説明に限定されな
い。例えば、上記の実施形態はＬＥＥＰＬの例を示した
が、ＰＲＥＶＡＩＬ（projection exposure with varia
ble axis immersion lenses)等のＬＥＥＰＬ以外の電子
線転写型リソグラフィや電子線直接描画機に本発明を適
用することもできる。
置の製造方法の実施形態は、上記の説明に限定されな
い。例えば、上記の実施形態はＬＥＥＰＬの例を示した
が、ＰＲＥＶＡＩＬ（projection exposure with varia
ble axis immersion lenses)等のＬＥＥＰＬ以外の電子
線転写型リソグラフィや電子線直接描画機に本発明を適
用することもできる。
【００４０】但し、ＰＲＥＶＡＩＬのように高加速電子
ビームを用いる場合、レジスト中での電子の散乱が少な
く、レジストへの電子の侵入深さは、通常１μｍ以上と
なる。したがって、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜レジスト
を形成したり、下層レジストをドライエッチングで加工
する多層プロセスを採用したりする必要は少ない。本発
明は、ＬＥＥＰＬのように低加速電子ビームを用いるリ
ソグラフィに特に好適である。
ビームを用いる場合、レジスト中での電子の散乱が少な
く、レジストへの電子の侵入深さは、通常１μｍ以上と
なる。したがって、膜厚１５０ｎｍ以下の薄膜レジスト
を形成したり、下層レジストをドライエッチングで加工
する多層プロセスを採用したりする必要は少ない。本発
明は、ＬＥＥＰＬのように低加速電子ビームを用いるリ
ソグラフィに特に好適である。
【００４１】また、紫外領域や真空紫外領域の波長の光
あるいはＥＵＶを用いるフォトリソグラフィ用のレジス
トを形成する場合や、多層プロセスにおける最上層のレ
ジストを形成する場合にも、本発明を適用することが可
能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の変更が可能である。
あるいはＥＵＶを用いるフォトリソグラフィ用のレジス
トを形成する場合や、多層プロセスにおける最上層のレ
ジストを形成する場合にも、本発明を適用することが可
能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の変更が可能である。
【００４２】
【発明の効果】本発明のレジスト処理方法によれば、膜
厚約１５０ｎｍ以下のレジストで起こる解像特性の低下
を改善できる。本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、膜厚約１５０ｎｍ以下のレジストで起こる解像特性
の低下を改善し、微細パターンを高精度に形成すること
が可能となる。
厚約１５０ｎｍ以下のレジストで起こる解像特性の低下
を改善できる。本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、膜厚約１５０ｎｍ以下のレジストで起こる解像特性
の低下を改善し、微細パターンを高精度に形成すること
が可能となる。
【図１】図１は本発明のレジスト処理方法の実施形態に
係り、窒素ガスのダウンフローを供給しながらプリベー
キングを行う模式図である。
係り、窒素ガスのダウンフローを供給しながらプリベー
キングを行う模式図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係り、レジスト中で
の酸拡散長とダウンフローのガス流量との関係を示す。
の酸拡散長とダウンフローのガス流量との関係を示す。
【図３】図３は本発明の実施形態に係り、パターンのエ
ッジラフネスとプリベーキング温度との関係を示す。
ッジラフネスとプリベーキング温度との関係を示す。
【図４】図４は電子の侵入深さと加速電圧との関係を示
す。
す。
【図５】図５は、孤立ラインパターンの解像限界とレジ
スト膜厚との関係を示す。
スト膜厚との関係を示す。
【図６】図６は、パターンのエッジラフネスとプリベー
キング温度との関係を示す。
キング温度との関係を示す。
１…ウェハ、２…ヒーター。
Claims (10)
- 【請求項１】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１５
０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程と、 前記塗布膜上部から前記溶媒を含まない気体のダウンフ
ローを供給しながら、前記塗布膜を加熱して前記溶媒の
少なくとも一部を蒸発させる工程と、 前記塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
るレジスト処理方法。 - 【請求項２】前記気体は窒素を含む請求項１記載のレジ
スト処理方法。 - 【請求項３】前記レジストは化学増幅型レジストを含む
請求項１記載のレジスト処理方法。 - 【請求項４】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１５
０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程と、 前記溶媒の飽和蒸気圧より高圧の範囲で減圧した雰囲気
で、前記塗布膜を加熱して前記溶媒の少なくとも一部を
蒸発させる工程と、 前記塗膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
るレジスト処理方法。 - 【請求項５】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１５
０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程と、 前記溶媒を含まない気体で雰囲気を置換しながら、前記
塗布膜を加熱して前記溶媒の少なくとも一部を蒸発させ
る工程と、 前記塗膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
るレジスト処理方法。 - 【請求項６】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１５
０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程と、 前記塗布膜上部から前記溶媒を含まない気体のダウンフ
ローを供給しながら、前記塗布膜を加熱して前記溶媒の
少なくとも一部を蒸発させる工程と、 前記塗布膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】前記塗布膜を形成する工程において、前記
レジスト材料を少なくとも１層の他のレジスト層上に塗
布し、 前記露光および現像により前記レジストを形成した後、
前記レジストをマスクとして下地のレジスト層にエッチ
ングを行う工程をさらに有する請求項６記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項８】前記レジストは化学増幅型レジストを含む
請求項６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１５
０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程と、 前記溶媒の飽和蒸気圧より高圧の範囲で減圧した雰囲気
で、前記塗布膜を加熱して前記溶媒の少なくとも一部を
蒸発させる工程と、 前記塗膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】溶媒で希釈されたレジスト材料をほぼ１
５０ｎｍ以下の厚さで塗布して塗布膜を形成する工程
と、 前記溶媒を含まない気体で雰囲気を置換しながら、前記
塗布膜を加熱して前記溶媒の少なくとも一部を蒸発させ
る工程と、 前記塗膜に光または荷電粒子線の露光および現像を行
い、所定のパターンでレジストを形成する工程とを有す
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001342025A JP2003142390A (ja) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | レジスト処理方法および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001342025A JP2003142390A (ja) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | レジスト処理方法および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142390A true JP2003142390A (ja) | 2003-05-16 |
Family
ID=19155959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001342025A Pending JP2003142390A (ja) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | レジスト処理方法および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003142390A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007101738A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Dainippon Printing Co Ltd | レジスト基板、レジストパターン形成方法及びレジスト基板の保存方法 |
| CN100437904C (zh) * | 2004-03-30 | 2008-11-26 | Hoya株式会社 | 带有抗蚀膜的基板的制造方法 |
| JP2012008194A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 光架橋性樹脂層の薄膜化処理方法 |
| JP2013235901A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法及び記憶媒体 |
-
2001
- 2001-11-07 JP JP2001342025A patent/JP2003142390A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100437904C (zh) * | 2004-03-30 | 2008-11-26 | Hoya株式会社 | 带有抗蚀膜的基板的制造方法 |
| JP2007101738A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Dainippon Printing Co Ltd | レジスト基板、レジストパターン形成方法及びレジスト基板の保存方法 |
| JP2012008194A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 光架橋性樹脂層の薄膜化処理方法 |
| JP2013235901A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法及び記憶媒体 |
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