(57)【要約】【課題】  液浸露光方法において、レジストパターンの形成を容易にすること。【解決手段】  基板上に塗布されたレジスト膜とレジスト膜に対向して配置される露光装置のレンズとの間にＨ２Ｏを満たしてレジスト膜を露光する液浸露光方法において、レジスト膜中に吸収されたＨ２Ｏを除去してからＰＥＢ処理する液浸露光方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に塗布されたレジスト膜とレジスト膜に対向して配置される露光装置のレンズとの間にＨ２Ｏを満たしてレジスト膜を露光する液浸露光方法において、レジスト膜中に吸収されたＨ２Ｏを除去してからＰＥＢ処理することを特徴とする液浸露光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液浸露光方法において、レジスト膜を１００℃〜１２０℃で熱処理して、レジスト膜中に吸収されたＨ２Ｏを除去することを特徴とする液浸露光方法。
【請求項３】
請求項１に記載の液浸露光方法において、レジスト膜は、ＡｒＦ露光用のレジストで形成されることを特徴とする液浸露光方法。
【請求項４】
請求項１に記載の液浸露光方法において、ＰＥＢ処理の温度がＨ２Ｏを除去するための熱処理の温度より高温であることを特徴とする液浸露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置などの製造における光リソグラフィー工程において、レジスト膜とレンズ間に液体を介してレジスト膜を露光する液浸露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
露光装置の解像性能の向上として、次世代露光装置の一つとして液浸露光装置がある。液浸露光装置に使用する液体として、純水を使用し、それに界面活性剤を添加する技術が特許文献１に示されている。その界面活性剤は、液体の界面活性度を増大させ、レジスト層を溶解させず、また、レンズの光学コートに対して影響が無視できるものを使用する。また、界面活性剤は、純水とほぼ等しい屈折率を有するメチルアルコールなどを使用して、蒸発して含有濃度が変化しても、液体の屈折率変化が小さくなるようにしている。
【０００３】
ポジ型化学増幅レジストにおいては、微細化が進み、アスペクト比が高まるに従って、レジストパターンが倒壊する現象が生じている。その原因として、露光部と未露光部において、ＰＥＢ（post exposure bake）による膜収縮がかなり異なることにある。そこで、レジスト膜形成後、露光前或いは露光後にレジスト膜面に透明で水溶性の補強膜を形成し、１００℃でＰＥＢを行う技術が特許文献２に示されている。これにより、露光部のレジストに大きく膜収縮が生じても、レジストパターンの倒壊を防止している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０３１１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１８５４７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液浸露光において、レジスト膜を露光する際、レジスト膜が水と接し、水がレジスト膜中に吸収されると、水の影響を受けて、レジスト膜のパターン形成が困難になる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板上に塗布されたレジスト膜とレジスト膜に対向して配置される露光装置のレンズとの間にＨ２Ｏを満たしてレジスト膜を露光する液浸露光方法において、上記課題を解決するために、レジスト膜中に吸収されたＨ２Ｏを除去してからＰＥＢ処理することを特徴とする液浸露光方法にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、レジスト膜中のＨ２Ｏを除去することで、レジスト膜のパターンの形成を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態は、シリコンウェハなどの基板上にレジスト膜を形成し、レジスト膜にパターンを露光する露光方法である。この露光方法は、具体的には、図１（Ａ）に示すように、液浸露光装置１を用い、レジスト膜２１が塗布された基板２をステージ１２上に配置し、液浸露光装置１のレンズ１１を基板２上に対抗して配置し、図１（Ｂ）に示すように、レジスト膜２１とレンズ１１との間に水（Ｈ２Ｏ）３を満たして、レジスト膜２１を露光する、液浸露光方法である。
【０００９】
液浸露光装置１は、例えば、シリコンウェハなどの基板２に塗布したレジスト膜２１とレンズ１１の間にＡｒＦ露光であればＨ２Ｏを満たす。通常の空気中の露光であれば屈折率ｎが１．０であるのに対して、Ｈ２Ｏを満たすことで屈折率がｎ＝１．４４となるため、実効波長をＡｒＦの１９３ｎｍから１９３／１．４４、即ち１３４ｎｍとすることができ、解像性能を上げることができる。
【００１０】
液浸露光において、レジスト膜２１がＨ２Ｏと接すると、図１（Ｂ）に示すように、Ｈ２Ｏがレジスト膜２１中に吸収される。また、レジストとＨ２Ｏの間で反応が生じ、レジストパターン形成に影響を及ぼす。例えば、レジストからＨ２Ｏへの反応としては、酸発生剤そのものがＨ２Ｏ中へ溶ける点、又は、露光により酸発生剤から発生した酸がＨ２Ｏに溶ける点、又は、樹脂の保護基がはずれて溶けるといった点などが考えられる。これにより、レジスト膜２１のパターニングが困難になり、パターン分離がされず、レジストパターンが、Ｔ−トップ形状になる。或いは、パターン倒れが生じる。
【００１１】
レジスト膜中に吸収されたＨ２Ｏを除去する方法は、種々の方法があるが、例えば、レジスト膜を熱処理して水を蒸発させる。この熱処理は、ＰＥＢ処理（post exposure bake処理）の前に行い、同一装置内に設けられた熱板でＰＥＢ処理より低い温度で行う。そのために、ＰＥＢ処理の温度は、Ｈ２Ｏ除去のための熱処理温度より高温になるレジスト材料を選択する。Ｈ２Ｏを除去する熱処理の温度は、水が除去できる温度であればよく、例えば１００℃〜１２０℃とし、その時の処理時間は数１０秒から数分であることが望ましい。また、その場合、ＰＥＢ処理の温度は、例えば１３０℃〜１５０℃となるレジスト材料を選択する。
【００１２】
ＰＥＢ処理は、基板上でレジストを塗布して露光、現像を行う処理において、露光に引き続いて行われるベーキング処理である。レジストがボジ型化学増幅レジストであれば、露光により発生した酸を触媒とした反応で樹脂の溶解抑止機能を持つ保護基がはずれることによりアルカリ現像液に可溶となり、パターンが形成される。また、ネガ型化学増幅レジストであれば、露光を行うことで発生した酸が触媒となり、この熱処理により架橋物質に作用して樹脂の架橋反応を起こし、アルカリ現像液に不溶となり、パターンが形成される。
【００１３】
［プロセスフロー］
実施例のプロセスフローを図２に示す。半導体基板上に反射防止性能を有するＢＡＲＣ（bottom antireflective coating）を塗布した後（Ｓ２１）、２００℃程度の熱処理を行って（Ｓ２２）、反射防止膜を形成する。その後、レジスト膜を基板上に塗布し（Ｓ２３）、レジスト膜中の溶液中の溶媒を除去するための熱処理を行う（Ｓ２４）。この後、液浸露光を行う（Ｓ２５）。液浸露光により、レジスト膜中にはＨ２Ｏが吸収されるため、ＰＥＢ処理の前に１００℃〜１２０℃の熱処理１を数１０秒から数分間行い、吸収されたＨ２Ｏを除去する（Ｓ２６）。その後、ＰＥＢ処理のために、１３０℃〜１５０℃前後で数１０秒から数分ほどの熱処理２を行い、触媒の反応を促進する（Ｓ２７）。次に、現像処理を行い、レジスト膜にパターンを形成する（Ｓ２８）。
【００１４】
このような処理を行うことにより、レジストパターンがＴ−トップ形状になることを防止でき、或いはパターン倒れが生ずるのを防止でき、レジストパターンの形成を容易に行うことができる。
【００１５】
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】液浸露光方法の説明図
【図２】液浸露光のプロセスフローの図
【符号の説明】
【００１７】
１・・・露光装置
１１・・レンズ
１２・・ステージ
２・・・基板
２１・・レジスト膜
３・・・水
【図１】
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【図２】
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