JP3348332B2 - Lithography method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィー方
法に関し、特には半導体装置の製造工程で行われるリソ
グラフィー方法に関する。The present invention relates to a lithography method, and more particularly, to a lithography method performed in a semiconductor device manufacturing process.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、例えば図５
の工程フロー図に示すような以下の手順でリソグラフィ
ーを行っている。先ず、第１工程Ｓ５１では、ウエハ上
に成膜したレジスト膜に対して電子ビームを露光光に用
いたパターン露光を行う。次に、第２工程Ｓ５２では、
剥離液によって、レジスト膜上を覆っていた帯電防止用
の上層膜を剥離除去する。次の第３工程Ｓ５３では、ベ
ーキング装置を用いてレジスト膜のポストエクスポージ
ャーベイク（以下、ＰＥＢと記す）を行う。その後、第
４工程Ｓ５４では、上記ＰＥＢによって加熱されたウエ
ハ及びレジスト膜の除熱（以下、クーリングと記す）を
行う。しかる後、第５工程Ｓ５ではデベロッパを用いて
レジスト膜の現像処理を行い、次いでここでは図示しな
い加熱による乾燥工程とこれに続くクーリング工程とを
行い、リソグラフィー工程を終了する。以上のようなリ
ソグラフィー工程によって、ウエハ上にレジスト膜から
なるレジストパターンが形成される。2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, for example, FIG.
The lithography is performed according to the following procedure as shown in the process flow chart of FIG. First, in a first step S51, pattern exposure using an electron beam as exposure light is performed on a resist film formed on a wafer. Next, in a second step S52,
The antistatic upper layer film that has covered the resist film is stripped and removed by a stripping solution. In the next third step S53, post-exposure baking (hereinafter, referred to as PEB) of the resist film is performed using a baking apparatus. Thereafter, in a fourth step S54, heat removal (hereinafter, referred to as cooling) of the wafer and the resist film heated by the PEB is performed. Thereafter, in a fifth step S5, the resist film is developed using a developer, and then a drying step by heating (not shown) and a cooling step subsequent thereto are performed, and the lithography step is completed. Through the lithography process as described above, a resist pattern composed of a resist film is formed on the wafer.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記で述べた
リソグラフィー方法では、上層膜の剥離除去とレジスト
膜の現像処理との間にベーキング装置を用いたＰＥＢ工
程を行うため、これがリソグラフィー工程のスループッ
トと半導体装置製造のＴＡＴとを低下させる要因になっ
ている。これは、将来的に１台のデバロッパに対して複
数台の露光装置を組み合わせてマルチデベロッパシステ
ムを構築した場合も同様である。However, in the lithography method described above, the PEB process using a baking device is performed between the peeling-off of the upper layer film and the developing process of the resist film. And the TAT of semiconductor device manufacture. The same applies to the case where a multi-developer system is constructed by combining a plurality of exposure apparatuses with one developer in the future.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明のリソグ
ラフィー方法は、パターン露光を行った後に、加熱した
剥離液によって前記レジスト膜上の上層膜を剥離除去す
ると共に当該レジスト膜のポストエクスポージャーベイ
クを行うか、または加熱した溶液によって当該レジスト
膜のＰＥＢを行うことを上記課題を解決するための手段
としている。上記リソグラフィー工程では、加熱した剥
離液や溶液によって上記レジスト膜のＰＥＢを行うこと
で、通常のＰＥＢを省略して、上層膜の除去及びＰＥＢ
から現像処理までが連続して行われる。Therefore, in the lithography method of the present invention, after performing pattern exposure, an upper layer film on the resist film is peeled off with a heated peeling solution and post-exposure bake of the resist film is performed. Performing or performing PEB of the resist film with a heated solution is a means for solving the above problem. In the lithography process, the PEB of the resist film is performed with a heated stripping solution or solution, thereby omitting ordinary PEB, removing the upper layer film, and removing the PEB.
To the developing process are continuously performed.

【０００５】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一例を
図面に基づいて説明する。図１は、本発明における請求
項１及び請求項２のリソグラフィー方法を示す工程フロ
ー図であり、先ず、この図１と図２及び図３とを用いて
第１実施形態を説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a process flow chart showing a lithography method according to claims 1 and 2 of the present invention. First, a first embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2 and FIG.

【０００６】先ず、図１に示す第１工程Ｓ１１では、ウ
エハ上に成膜されたレジスト膜に対して、パターン露光
を行う。上記レジスト膜は、例えば図２（１）に示すよ
うなポリメチルメタクリレート系の樹脂と図２（２）に
示すような光酸発生剤とを含有する化学増幅型のレジス
ト材料からなり、例えば通常の回転塗布方法によってウ
エハ上に成膜されたものである。上記レジスト材料とし
ては、上記のレジスト材料のように反応性が良好なもの
であれば、上記に限定されるものではなく、例えば、ポ
リ−ヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）系を用いることがで
きる。First, in a first step S11 shown in FIG. 1, pattern exposure is performed on a resist film formed on a wafer. The resist film is made of a chemically amplified resist material containing, for example, a polymethyl methacrylate-based resin as shown in FIG. 2 (1) and a photoacid generator as shown in FIG. 2 (2). Formed on the wafer by the spin coating method. The resist material is not limited to the above, as long as it has good reactivity like the above-mentioned resist material. For example, a poly-hydroxystyrene (PHS) -based material can be used.

【０００７】また、このレジスト膜上には、パターン露
光に用いる露光光に対応する上層膜が成膜されている。
例えば、上記感光性組成物からなるレジスト材料を用た
場合においては、露光光が電子ビームであれば上記レジ
スト膜上には帯電防止剤からなる上層膜が成膜され、露
光光がＡｒＦ（アルゴンフッ素）エキシマレーザ光であ
れば上記レジスト膜上には反射防止膜からなる上層膜が
成膜される。また、ここでは例えば、上記上層膜は水溶
性の材料からなるものを用いることとする。そして、上
記パターン露光は、電子ビームまたはＡｒＦ（アルゴン
フッ素）エキシマレーザ光を露光光に用いて、上記上層
膜上から上記レジスト膜に対して行われる。尚、露光光
としては、レジスト膜を構成するレジスト材料によって
は、上記各露光光以外の光を用いても良い。On this resist film, an upper layer film corresponding to the exposure light used for pattern exposure is formed.
For example, when a resist material comprising the photosensitive composition is used, if the exposure light is an electron beam, an upper layer film made of an antistatic agent is formed on the resist film, and the exposure light is ArF (argon). In the case of (fluorine) excimer laser light, an upper layer film made of an antireflection film is formed on the resist film. Here, for example, the upper layer film is formed of a water-soluble material. Then, the pattern exposure is performed on the resist film from above the upper layer film by using an electron beam or ArF (argon fluorine) excimer laser light as exposure light. Note that, as the exposure light, light other than the above-described exposure light may be used depending on the resist material constituting the resist film.

【０００８】次に、図１に示す第２工程Ｓ１２では、加
熱した剥離液を用いて、上記上層膜の剥離除去と上記レ
ジスト膜のポストエクスポージャベーキング（以下、Ｐ
ＥＢと記す）とを同時に行う。ここでは、例えば図３に
示すスピンデベロッパ３を用いて以下のように第２工程
Ｓ１２を行う。先ず、図３（１）に示すように、スピン
デバロッパ３の回転試料台３１上に、上記パターン露光
が施されたレジスト膜が形成された面を上に向けた状態
でウエハ１を載置し、当該回転試料台３１に当該ウエハ
１０を吸着固定する。次に、図３（２）に示すように、
スピンデベロッパ３のカップ３２内に、加熱した剥離液
２０を供給する。この際、剥離液２０としては、上記上
層膜が水溶性であることからここでは純水を用いること
とする。そして、上記図２で示したレジスト材料を用い
た場合には、７０℃〜９０℃程度の範囲に加熱された剥
離液２０（純水）中に上記レジスト膜及び上記上層膜が
浸漬されるようにする。Next, in a second step S12 shown in FIG. 1, the removal of the upper layer film and the post-exposure baking (hereinafter referred to as P
EB) at the same time. Here, for example, the second step S12 is performed as follows using the spin developer 3 shown in FIG. First, as shown in FIG. 3A, the wafer 1 is placed on the rotating sample stage 31 of the spin devarper 3 with the surface on which the resist film subjected to the pattern exposure is formed facing upward. Then, the wafer 10 is fixed to the rotating sample table 31 by suction. Next, as shown in FIG.
The heated stripper 20 is supplied into the cup 32 of the spin developer 3. At this time, pure water is used as the stripping liquid 20 because the upper layer film is water-soluble. When the resist material shown in FIG. 2 is used, the resist film and the upper layer film are immersed in a stripping solution 20 (pure water) heated to about 70 ° C. to 90 ° C. To

【０００９】そして、図３（３）に示すように、加熱し
た剥離液２０によって上層膜が剥離除去され、かつ当該
剥離液によって上記レジスト膜のＰＥＢが充分に行われ
るまで、ウエハ１０を剥離液２０中に保持し、上層膜の
剥離除去とレジスト膜のＰＥＢとを同一工程で行う。Then, as shown in FIG. 3 (3), the wafer 10 is stripped until the upper layer film is stripped and removed by the heated stripping solution 20 and the resist film is sufficiently PEBed by the stripping solution. 20 and peeling and removing the upper layer film and PEB of the resist film are performed in the same step.

【００１０】その後、図３（４）に示すように、剥離液
２０をカップ３２中から排液し、当該カップ３２中に純
水を供給してウエハ１０表面の洗浄及び除熱を行う。こ
こでは、次の現像処理工程での現像温度と同程度の温度
の純水、例えば２０℃〜３０℃程度の常温の純水を用い
る。次いで、図３（５）に示すように、回転試料台３１
を回転させることによって、てウエハ１０の回転乾燥を
行う。以上によって、図１の第２工程Ｓ１２に示す上層
膜の剥離除去とレジスト膜のＰＥＢとを同一工程で行
う。Thereafter, as shown in FIG. 3D, the stripper 20 is drained from the cup 32, and pure water is supplied into the cup 32 to clean the surface of the wafer 10 and remove heat. Here, pure water having the same temperature as the developing temperature in the next development processing step, for example, pure water at room temperature of about 20 ° C. to 30 ° C. is used. Next, as shown in FIG.
Is rotated to rotate and dry the wafer 10. As described above, the peeling and removal of the upper layer film and the PEB of the resist film shown in the second step S12 in FIG. 1 are performed in the same step.

【００１１】次に、図１の第３工程Ｓ１３では、上記第
２工程Ｓ１２に引き続き、図３に示したスピンデベロッ
パ３を用いてレジスト膜の現像処理を行い、ウエハの表
面上にレジストパターンを形成する。以上のようにし
て、上層膜の剥離除去及びレジスト膜のＰＥＢと、レジ
スト膜の現像処理とを同一のスピンデベロッパを用いて
連続して行った後、ホットプレートを用いてウエハの加
熱乾燥を行う。次いで、当該ウエハをキャリアステ−シ
ョンに収納してリソグラフィー工程を終了する。Next, in a third step S13 of FIG. 1, subsequent to the second step S12, the resist film is developed using the spin developer 3 shown in FIG. 3 to form a resist pattern on the surface of the wafer. Form. As described above, after the peeling and removal of the upper layer film, the PEB of the resist film, and the development process of the resist film are continuously performed using the same spin developer, the wafer is heated and dried using a hot plate. . Next, the wafer is stored in a carrier station, and the lithography process is completed.

【００１２】次に、図４は、本発明における請求項３及
び請求項４のリソグラフィー方法を示す工程フロー図で
あり、以下にこの図４を用いて第２実施形態を説明す
る。先ず、図４の第１工程Ｓ４１では、ウエハ上に成膜
されたレジスト膜に対して、パターン露光を行う。上記
レジスト膜は、例えば上記第１実施形態で述べたと同様
に、反応性の良好なレジスト材料からなると共に上面が
上層膜で覆われたものである。そして、このレジスト膜
に対すパターン露光は、上記第１実施形態と同様に行わ
れる。FIG. 4 is a process flow chart showing a lithography method according to claims 3 and 4 of the present invention. The second embodiment will be described below with reference to FIG. First, in a first step S41 in FIG. 4, pattern exposure is performed on a resist film formed on a wafer. The resist film is made of, for example, a resist material having good reactivity and has an upper surface covered with an upper layer film, as described in the first embodiment. The pattern exposure of the resist film is performed in the same manner as in the first embodiment.

【００１３】次に、図４の第２工程Ｓ４２では、純水を
剥離液に用いて上記上層膜の剥離除去を行う。この工程
は、例えば図３で示したスピンデベロッパ３を用い、常
温の剥離液２０をウエハ１０表面に供給し続けることで
上層膜を剥離する。Next, in a second step S42 in FIG. 4, the upper layer film is peeled and removed using pure water as a peeling solution. In this step, the upper layer film is stripped by continuously supplying the stripper 20 at room temperature to the surface of the wafer 10 using, for example, the spin developer 3 shown in FIG.

【００１４】次いで、図４の第３工程Ｓ４３では、加熱
した溶液を用いてレジスト膜のＰＥＢを行う。この工程
は、例えば上記第２工程（Ｓ４２）に引き続き、図３で
示したスピンデベロッパ３を用いて行う。そして、上記
溶液５０には、例えば純水を用い、上記第１実施形態の
第２工程（Ｓ１２）と同様に溶液５０中にウエハ１０を
浸漬する。これによって、例えばレジスト膜に対する上
層膜中の酸やフッ素の影響を防止した状態で、かつプロ
セスの安定性を確保しながら、レジスト膜のＰＥＢを行
う。その後、例えばウエハ１０に常温の純水４０を供給
して除熱を行い、次いでウエハ１０のスピン乾燥を行
う。Next, in a third step S43 of FIG. 4, PEB of the resist film is performed using the heated solution. This step is performed using the spin developer 3 shown in FIG. 3, for example, following the second step (S42). Then, for example, pure water is used for the solution 50, and the wafer 10 is immersed in the solution 50 in the same manner as in the second step (S12) of the first embodiment. Thus, for example, PEB of the resist film is performed in a state where the influence of the acid or fluorine in the upper layer film on the resist film is prevented and the stability of the process is ensured. Thereafter, for example, normal temperature pure water 40 is supplied to the wafer 10 to remove heat, and then the wafer 10 is spin-dried.

【００１５】尚、上記溶液５０としては、純水に限定さ
れるものではなく、レジスト膜のＰＥＢを行うのに充分
な温度にまで加熱可能な液体が用いられる。そして、こ
の溶液５０が、上記上層膜を溶解しないものである場合
には、上記図４の第２工程Ｓ４２とこの第３工程Ｓ４３
とを逆の手順で行っても良い。The solution 50 is not limited to pure water, but may be a liquid that can be heated to a temperature sufficient for PEB of the resist film. If the solution 50 does not dissolve the upper film, the second step S42 and the third step S43 in FIG.
May be performed in the reverse order.

【００１６】次に、第４工程Ｓ４４では、上記第１実施
形態の第３工程（Ｓ１３）と同様にスピンデベロッパを
用いてレジスト膜の現像処理を行い、ウエハの表面上に
レジストパターンを形成する。その後、ホットプレート
を用いた加熱乾燥を行い、次いで、キャリアステーショ
ンにウエハを収納してリソグラフィー工程を終了する。Next, in a fourth step S44, similarly to the third step (S13) of the first embodiment, the resist film is developed using a spin developer to form a resist pattern on the surface of the wafer. . Thereafter, heat drying using a hot plate is performed, and then the wafer is stored in the carrier station, and the lithography process is completed.

【００１７】[0017]

【発明の効果】以上説明したように本発明のリソグラフ
ィー方法によれば、加熱した剥離液を用いてレジスト膜
上の上層膜の剥離除去と当該レジスト膜のＰＥＢとを同
一工程で行うかまたは加熱した溶液を用いてＰＥＢを行
うことによって、上層膜の剥離及びレジスト膜のＰＥＢ
から当該レジスト膜の現像処理までの工程を、通常のＰ
ＥＢ工程を省略して同一デベロッパ内で連続して行うこ
とが可能になる。このため、リソグラフィー工程を削減
し、スループットの上昇とＴＡＴの向上とを図ることが
できる。As described above, according to the lithography method of the present invention, the removal of the upper layer film on the resist film and the PEB of the resist film are carried out in the same step by using a heated remover or by heating. Performing PEB using the prepared solution removes the upper layer film and removes the PEB of the resist film.
The process from to the development process of the resist film is a normal P
The EB step can be omitted and the steps can be performed continuously within the same developer. Therefore, the number of lithography steps can be reduced, and the throughput can be increased and the TAT can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】第１実施形態のリソグラフィー方法の工程フロ
ー図である。FIG. 1 is a process flowchart of a lithography method according to a first embodiment.

【図２】リソグラフィー方法に用いるレジスト膜の成分
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing components of a resist film used in a lithography method.

【図３】剥離液による処理を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a process using a stripping solution.

【図４】第２実施形態のリソグラフィー方法の工程フロ
ー図である。FIG. 4 is a process flowchart of a lithography method according to a second embodiment.

【図５】従来のリソグラフィー方法の工程フロー図であ
る。FIG. 5 is a process flowchart of a conventional lithography method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２０ 剥離液 ５０ 溶液 20 stripper 50 solution

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６９Ｆ ５７１ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI H01L 21/30 569F 571

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 表面が上層膜で覆われた状態のレジスト
膜に対してパターン露光を行う第１工程と、 加熱した剥離液によって、前記レジスト膜上から前記上
層膜を剥離除去すると共に当該レジスト膜のポストエク
スポージャベーキングを行う第２工程と、 前記レジスト膜の現像処理を行う第３工程と、 を行うことを特徴とするリソグラフィー方法。1. A first step of performing pattern exposure on a resist film having a surface covered with an upper layer film, and removing and removing the upper layer film from above the resist film with a heated stripper. A lithography method, comprising: performing a second step of performing post-exposure baking of a film; and a third step of performing a development process of the resist film. 【請求項２】 請求項１記載のリソグラフィー方法にお
いて、 前記レジスト膜はポリメチルメタクリレート系の化学増
幅型レジストであることを特徴とするリソグラフィー方
法。2. The lithography method according to claim 1, wherein the resist film is a polymethyl methacrylate-based chemically amplified resist.