(57)【要約】【課題】基板上に配置されているレジストパターンの線幅の均一且つ高精度な細線化を、安価且つ容易な手法で実現することが可能なレジストパターン処理装置及びレジストパターン処理方法を提供する。【解決手段】  レジストパターン処理装置１は、パターニングされたフォトレジストＲが表面に配置された基板１０を載置するためのステージ１２と、ステージ１２に向けて紫外線を照射する紫外線照射部１４と、基板１０の周囲全体を囲む環状部材１６とを備える。このようにすると、ステージ１２における基板１０の載置面Ｓ近傍に供給されたオゾンが、ステージの周囲へと拡散してしまうことが環状部材１６によって抑制され、ステージ１２に載置された基板１０の表面においてオゾンの濃度が均一となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターニングされたフォトレジストが表面に配置された基板を載置するためのステージと、
前記ステージに向けて紫外線を照射する紫外線照射手段と、
前記基板の周囲全体を囲む環状部材とを備えるレジストパターン処理装置。
【請求項２】
前記環状部材の厚みは、前記基板の厚みの１／２以上である請求項１に記載のレジストパターン処理装置。
【請求項３】
前記環状部材の厚みは、前記基板の厚みと略同一である請求項２に記載のレジストパターン処理装置。
【請求項４】
前記環状部材の外周面と前記環状部材の内周面との最短距離は、２０ｍｍ以上である請求項１に記載のレジストパターン形成装置。
【請求項５】
前記紫外線照射手段は、前記ステージに向かう開口部を有する筐体と、前記開口部を塞ぐように配置された紫外線透過部材と、前記筐体と前記紫外線透過部材とで形成される空間内に配置された紫外線ランプとを有し、
前記環状部材の内周面と前記基板の側面との間の間隙は、前記基板の厚み又は前記紫外線透過部材と前記基板との距離のいずれか小さい方よりも小さい請求項１に記載のレジストパターン処理装置。
【請求項６】
パターニングされたフォトレジストが表面に配置された基板を、当該基板の周囲全体に環状部材が位置するようにステージに載置する載置工程と、
紫外線照射手段によって紫外線を前記ステージに載置された前記基板の表面に向けて照射する照射工程とを備えるレジストパターン処理方法。
【請求項７】
前記環状部材の厚みは、前記基板の厚みの１／２以上である請求項６に記載のレジストパターン処理方法。
【請求項８】
前記環状部材の厚みは、前記基板の厚みと略同一である請求項７に記載のレジストパターン処理方法。
【請求項９】
前記環状部材の外周面と前記環状部材の内周面との最短距離は、２０ｍｍ以上である請求項６に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項１０】
前記紫外線照射手段は、前記ステージに向かう開口部を有する筐体と、前記開口部を塞ぐように配置された紫外線透過部材と、前記筐体と前記紫外線透過部材とで形成される空間内に配置された紫外線ランプとを有し、
前記環状部材の内周面と前記基板の側面との間の間隙は、前記基板の厚み又は前記紫外線透過部材と前記基板との距離のいずれか小さい方よりも小さい請求項６に記載のレジストパターン処理方法。
【請求項１１】
前記環状部材は、前記ステージと別体となっており、
前記載置工程では、前記環状部材を前記ステージに載置した後に、前記基板を前記ステージに載置する請求項６に記載のレジストパターン処理方法。
【請求項１２】
前記環状部材は、前記ステージと別体となっており、
前記載置工程では、前記基板を前記ステージに載置した後に、前記環状部材を前記ステージに載置する請求項６に記載のレジストパターン処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターン処理装置及びレジストパターン処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フォトレジストが表面に配置された基板を載置するためのステージと、ステージに向けて紫外線を照射する紫外線ランプとを備え、紫外線ランプによって照射された紫外線が雰囲気中の酸素（Ｏ２）と反応することで生成されたオゾン（Ｏ３）をステージにおける基板の載置面近傍に供給するレジスト除去装置（アッシング（ashing）装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２３１７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、基板の超微細加工を行うため、ナノメートルオーダーでのフォトレジストの線幅を高精度に制御することが求められている。この要求に応えるため、上記のレジスト除去装置等を用いて、基板上にパターニングされたフォトレジスト（レジストパターン）の線幅を細線化（スリミング：sliming）する技術が提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のレジスト除去装置では、ステージ上に基板以外が載置されることがなかったので、基板の周囲における紫外線ランプとステージとの距離が、紫外線ランプと基板との距離よりもかなり大きなものとなっていた。そのため、基板の周囲において存在する紫外線ランプとステージとの間の空間では、基板の表面近傍に供給されたオゾンが紫外線ランプと基板との間の空間よりも拡散しやすくなり、オゾンの濃度が低下しやすかった。その結果、従来のレジスト除去装置ではステージに載置された基板の表面においてオゾンの濃度が均一とならず、従来のレジスト除去装置を用いて基板表面のレジストパターンの線幅を細くしようとすると、基板表面におけるオゾンの濃度分布に応じてレジストパターンの線幅の太さが変化してしまい、レジストパターンの線幅が均一なフォトレジストを得ることができないという問題があった。
【０００５】
また、レジスト除去装置として、周波数が２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波や周波数が１３．６５ｋＨｚ程度のラジオ波（ＲＦ：Radio Frequency）といった高周波によって生成された酸素プラズマを用いるものも知られている。しかしながら、酸素プラズマを用いたレジスト除去装置では、プラズマの着火時にフォトレジストが大量に除去されてしまうので、ナノメートルオーダーでのレジストパターンの線幅の制御に適さないという問題があった。この問題を回避するために、シャッタ装置をレジスト除去装置に付加することが検討されるが、レジスト除去装置の複雑化や大型化を招き、安価且つ容易にレジストパターンの線幅の制御をすることができない。
【０００６】
そこで、本発明は、基板上に配置されているレジストパターンの線幅の均一且つ高精度な細線化を、安価且つ容易な手法で実現することが可能なレジストパターン処理装置及びレジストパターン処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレジストパターン処理装置は、パターニングされたフォトレジストが表面に配置された基板を載置するためのステージと、ステージに向けて紫外線を照射する紫外線照射手段と、基板の周囲全体を囲む環状部材とを備える。
【０００８】
本発明に係るレジストパターン処理装置では、ステージに載置された基板の周囲全体を囲むための環状部材を備えている。そのため、従来のように環状部材がない場合と比較して、基板の周囲における紫外線照射手段と環状部材との距離と、紫外線照射手段と基板との距離との差が小さくなる。その結果、基板の表面近傍に供給されたオゾンが基板の周囲へと拡散してしまうことが環状部材によって抑制され、ステージに載置された基板の表面におけるオゾンの濃度が均一になりやすくなり、基板上に配置されているレジストパターンの線幅の均一且つ高精度な細線化を、安価且つ容易な手法で実現することが可能となっている。
【０００９】
また、環状部材の厚みは、基板の厚みの１／２以上であると好ましい。このようにすると、ステージの周囲へのオゾンの拡散をより抑制することが可能となる。
【００１０】
また、環状部材の厚みは、基板の厚みと略同一であると好ましい。このようにすると、ステージの周囲へのオゾンの拡散を更に抑制することが可能となる。
【００１１】
また、環状部材の外周面と環状部材の内周面との最短距離は、２０ｍｍ以上であると好ましい。このようにしても、ステージの周囲へのオゾンの拡散をより抑制することが可能となる。
【００１２】
また、紫外線照射手段は、ステージに向かう開口部を有する筐体と、開口部を塞ぐように配置された紫外線透過部材と、筐体と紫外線透過部材とで形成される空間内に配置された紫外線ランプとを有し、環状部材の内周面と基板の側面との間の間隙は、基板の厚み又は紫外線透過部材と基板との距離のいずれか小さい方よりも小さいと好ましい。このようにすると、基板と環状部材との間に間隙が存在する場合であっても、その間隙に必要以上のオゾンが滞留しなくなるので、ステージに載置された基板の表面におけるオゾンの濃度をより均一にすることが可能となる
【００１３】
一方、本発明に係るレジストパターン処理方法は、パターニングされたフォトレジストが表面に配置された基板を、当該基板の周囲全体に環状部材が位置するようにステージに載置する載置工程と、紫外線照射手段によって紫外線をステージに載置された基板の表面に向けて照射する照射工程とを備える。
【００１４】
本発明に係るレジストパターン処理方法では、基板の周囲全体に環状部材が位置するように、基板をステージに載置している。そのため、従来のように環状部材がない場合と比較して、基板の周囲における紫外線照射手段と環状部材との距離と、紫外線照射手段と基板との距離との差が小さくなる。その結果、基板の表面近傍に供給されたオゾンが基板の周囲へと拡散してしまうことが環状部材によって抑制され、ステージに載置された基板の表面におけるオゾンの濃度が均一になりやすくなり、基板上に配置されているレジストパターンの線幅の均一且つ高精度な細線化を、安価且つ容易な手法で実現することが可能となっている。
【００１５】
また、環状部材の厚みは、基板の厚みの１／２以上であると好ましい。このようにすると、ステージの周囲へのオゾンの拡散をより抑制することが可能となる。
【００１６】
また、環状部材の厚みは、基板の厚みと略同一であると好ましい。このようにすると、ステージの周囲へのオゾンの拡散を更に抑制することが可能となる。
【００１７】
また、環状部材の外周面と環状部材の内周面との最短距離は、２０ｍｍ以上であると好ましい。このようにしても、ステージの周囲へのオゾンの拡散をより抑制することが可能となる。
【００１８】
また、紫外線照射手段は、ステージに向かう開口部を有する筐体と、開口部を塞ぐように配置された紫外線透過部材と、筐体と紫外線透過部材とで形成される空間内に配置された紫外線ランプとを有し、環状部材の内周面と基板の側面との間の間隙は、基板の厚み又は紫外線透過部材と基板との距離のいずれか小さい方よりも小さいと好ましい。このようにすると、基板と環状部材との間に間隙が存在する場合であっても、その間隙に必要以上のオゾンが滞留しなくなるので、ステージに載置された基板の表面におけるオゾンの濃度をより均一にすることが可能となる。
【００１９】
また、環状部材は、ステージと別体となっており、載置工程では、環状部材をステージに載置した後に、基板をステージに載置すると好ましい。
【００２０】
また、環状部材は、ステージと別体となっており、載置工程では、基板をステージに載置した後に、環状部材をステージに載置すると好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板上に配置されているレジストパターンの線幅の均一且つ高精度な細線化を、安価且つ容易な手法で実現することが可能なレジストパターン処理装置及びレジストパターン処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２３】
図１及び図２を参照して、本実施形態に係るレジストパターン処理装置１について説明する。図１は、本実施形態に係るレジストパターン処理装置を示す縦断面図である。図２は、本実施形態に係るレジストパターン処理装置が備えるステージを示す上面図である。
【００２４】
レジストパターン処理装置１は、オゾン（Ｏ３）によって基板１０の表面に配置されたレジストパターン（パターニングされたフォトレジストＲ）の線幅を細線化するための装置である。レジストパターン処理装置１は、ステージ１２と、紫外線照射部１４と、環状部材１６とを備える。なお、本実施形態において、基板１０は、略円形状を呈している。基板１０としては、直径が２インチ、３インチ、４インチ、６インチ、８インチ、１２インチ等の種々の大きさのものを用いることができる。また、フォトレジストＲとしては、ポジ型でもネガ型でもよく、ＫｒＦエキシマレーザ用レジスト、ｇ線用レジスト、ｉ線用レジスト、ＡｒＦエキシマレーザ用レジスト、ＥＵＶ（extreme ultraviolet：極端紫外線）用レジスト、電子線用レジストといった種々のレジストを用いることができる。
【００２５】
ステージ１２は、基板１０を載置するためのものであり、載置面Ｓを有している。本実施形態において、ステージ１２の載置面Ｓには、環状部材１６についても載置されている。
【００２６】
紫外線照射部１４は、筐体１４ａ、石英からなるガラス板１４ｂ及び複数の紫外線ランプ１４ｃを有する。筐体１４ａは、ステージ１２に向かう開口部１４ｄを有しており、ガラス板１４ｂは、この開口部１４ｄを塞ぐように設けられている。紫外線ランプ１４ｃは、筐体１４ａとガラス板１４ｂとで形成される空間Ｖ内に配置されている。この空間Ｖ内には、紫外線ランプ１４ｃが紫外線を照射することによって発生する熱を冷却するため、例えば、Ｎ２やＡｒといった冷却ガスを循環させている。なお、基板１０の表面の全域に紫外線を照射させるため、外線照射部１４のガラス板１４ｂは基板１０よりも大きなものとなっている。また、紫外線照射部１４のガラス板１４ｂの下面とステージ１２の載置面Ｓに載置される基板１０の表面との距離Ｄ１は、１ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定すると好ましく、２ｍｍ程度に設定するとより好ましい。
【００２７】
環状部材１６は、図１及び図２に示されるように、基板１０の周囲を囲むため、基板１０に対応する形状（本実施形態においては略円環状）の開口部１６ａを有している。環状部材１６は、オゾンが環状部材１６を透過しないような物質であれば良く、例えばステンレス、鉄、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉ等の金属材料によって形成することができる。
【００２８】
環状部材１６の厚さＴ１は、基板１０の厚さＴ２の１／２以上であると好ましく、基板１０の厚さＴ２と略同一であるとより好ましい。環状部材１６の厚さＴ１が基板１０の厚さＴ２の１／２より小さい場合には、ステージ１２の周囲へのオゾンの拡散を抑制する環状部材１６の効果が小さくなる傾向にある。環状部材１６の厚さＴ１が基板１０の厚さＴ２より大きい場合には、ステージ１２の周囲へのオゾンの拡散が必要以上に抑制され、基板１０の周辺部においてレジストパターンの線幅が細線化されすぎてしまう傾向にある。
【００２９】
環状部材１６の幅（環状部材１６の外周面と環状部材１６の内周面との最短距離）Ｌは、２０ｍｍ以上であると好ましい。環状部材１６の幅Ｌが２０ｍｍより小さい場合には、ステージ１２の周囲へのオゾンの拡散を抑制する環状部材１６の効果が小さくなる傾向にある。この場合、基板１０の外周部分におけるレジストパターンの線幅が太くなり易くなってしまい、基板１０上に配置されているレジストパターンの線幅が不均一になり易くなる虞がある。
【００３０】
続いて、上述した構成を有するレジストパターン処理装置１を用いて、基板１０上に配置されたレジストパターン（パターニングされたフォトレジストＲ）の線幅を細線化する方法について説明する。
【００３１】
まず、ステージ１２の載置面Ｓに環状部材１６を載置する。そして、ステージ１２の載置面Ｓであって、環状部材１６の開口部１６ａ内に、パターニングされたフォトレジストＲが表面に配置された基板１０を、フォトレジストＲが配置された面が上向きとなるように載置する。そのため、基板１０の周囲全体は、環状部材１６によって囲まれることとなる。このとき、基板１０の側面と環状部材１６の開口部１６ａの内周面との距離Ｇ（図１及び図２参照）は、基板１０の厚みＴ２又はガラス板１４ｂの下面と基板１０の表面との距離Ｄ１のいずれか小さい方よりも小さいと好ましく、具体的には、０ｍｍ（基板１０の側面と環状部材１６の開口部１６ａの内周面とが接触した状態）〜２ｍｍ程度に設定することができる。なお、基板１０を先にステージ１２の載置面Ｓに載置して、その後、基板１０が環状部材１６の開口部１６ａ内に位置するように環状部材１６をステージ１２の載置面Ｓに載置するようにしてもよい。
【００３２】
続いて、ガラス板１４ｂの下面と基板１０の表面との距離Ｄ１が所定の大きさとなるように、紫外線照射部１４をステージ１２に近づける。そして、ガラス板１４ｂと基板１０との間を空気雰囲気としたうえで、紫外線ランプ１４ｃによって紫外線をステージ１２（基板１０）に向けて照射する。これにより、空気中の酸素と紫外線とが反応して生成されたオゾンが、基板１０にパターニングされているフォトレジストＲに供給されることとなる。
【００３３】
オゾンがフォトレジストＲに供給されると、フォトレジストＲを構成する有機物がオゾンと反応してＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等に分解される。これにより、表面から徐々にフォトレジストＲが分解され、レジストパターンの線幅が細線化されることとなる。
【００３４】
以上のように、本実施形態においては、レジストパターン処理装置１が、ステージ１２に載置された基板１０の周囲全体を囲むための環状部材１６を備えている。そのため、従来のように環状部材１６がない場合と比較して、基板１０の周囲における紫外線照射部１４のガラス板１４ｂの下面と環状部材１６の表面との距離Ｄ２と、紫外線照射部１４のガラス板１４ｂの下面とステージ１２の載置面Ｓに載置される基板１０の表面との距離Ｄ１との差が小さくなる。その結果、基板１０の表面近傍に供給されたオゾンが基板１０の周囲へと拡散してしまうことが環状部材１６によって抑制され、ステージ１２に載置された基板１０の表面におけるオゾンの濃度が均一になりやすくなり、基板１０上に配置されているレジストパターン（パターニングされたフォトレジストＲ）の線幅の均一且つ高精度な細線化を、安価且つ容易な手法で実現することが可能となっている。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明に係るレジストパターン処理装置１は、パターニングされたフォトレジストＲが表面に配置された基板１０であれば適用することが可能であり、薄膜磁気ヘッド、半導体等の種々の電子部品への応用が考えられる。
【００３６】
また、本実施形態では基板１０が略円形状を呈するものであったが、正方形や矩形といった方形状を呈するものであってもよい。このとき、ステージ１２の周囲へのオゾンの拡散を抑制する効果を向上させるために、環状部材１６の開口部１６ａの形状についても基板１０に対応した方形状とすると好ましい。
【００３７】
また、本実施形態ではステージ１２と環状部材１６とが別体となっていたが、図３に示されるように、ステージ１２と環状部材１６とを一体としてもよい。
【００３８】
また、環状部材１６は、図４に示されるように、複数の部品１６Ａ〜１６Ｈを組み合わせて構成するようにしてもよい。
【００３９】
ここで、本発明に係るレジストパターン処理装置１において、基板１０上にパターニングされているフォトレジストＲの線幅が均一且つ高精度に細線化されることを確認するための試験を、下記実施例１及び比較例１の条件下にて行った。
【００４０】
（実施例１）
実施例１では、図１及び図２に示されるように、基板１０の周囲全体を囲む環状部材１６を備えるレジストパターン処理装置１を用い、紫外線ランプ１４ｃによって基板１０上のフォトレジストＲに対して紫外線を３分間照射することで、レジストパターンの線幅の細線化を行った。ここで、基板１０としては直径６インチのものを用い、紫外線照射部１４のガラス板１４ｂの下面と基板１０の表面との距離Ｄ１及び基板１０の周囲における紫外線照射部１４のガラス板１４ｂの下面と環状部材１６の表面との距離Ｄ２を共に２ｍｍ、基板１０の側面と環状部材１６の開口部１６ａの内周面との距離Ｇを１ｍｍ、環状部材１６の厚さＴ１及び基板１０の厚さＴ２を共に２ｍｍ、環状部材の幅Ｌを５０ｍｍ、紫外線ランプ１４ｃの波長を１７２ｎｍ、紫外線ランプ１４ｃの照度を１０ｍＷに設定した。なお、基板１０上のレジストパターンは、ＫｒＦエキシマレーザ光源用ポジ型レジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ＡＺ−５１０５Ｐ）を基板１０に塗布し、ＫｒＦエキシマレーザステッパ（ニコン社製ＮＳＲ−２２０５ＥＸ１４）によって所定のパターンとなるように露光した後、現像することによって得た。
【００４１】
（比較例１）
環状部材１６を備えないレジストパターン処理装置を用いた以外は、実施例１と同様にレジストパターンの線幅の細線化を行った。
【００４２】
（評価結果）
実施例１及び比較例１において細線化が行われたレジストパターンについて、それぞれ線幅の測定を行った。測定点は、４０点とし、基板１０の表面に均等に配置した。その結果を図５に示す。図５に示されるように、実施例１においては、線幅の最大値が５２．１ｎｍ、線幅の最小値が４８．５ｎｍ、最大値と最小値との差が３．６ｎｍ、平均値が４９．９ｎｍ、３σ（標準偏差の３倍の値）が３．０ｎｍであった。一方、比較例１においては、線幅の最大値が５３．８ｎｍ、線幅の最小値が４３．５ｎｍ、最大値と最小値との差が１０．３ｎｍ、平均値が４９．２ｎｍ、３σが８．４ｎｍであった。以上より、実施例１では、比較例１と比較してレジストパターンの線幅の大きさにばらつきが少なくなっており、基板１０上にパターニングされているフォトレジストＲの線幅を均一且つ高精度に細線化できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本実施形態に係るレジストパターン処理装置を示す縦断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るレジストパターン処理装置が備えるステージを示す上面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る別のレジストパターン処理装置を示す縦断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る更に別のレジストパターン処理装置を示す上面図である。
【図５】図５は、実施例１及び比較例１におけるレジストパターンの線幅の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…レジストパターン処理装置、１０…基板、１２…ステージ、１４…紫外線照射部、１４ａ…筐体、１４ｂ…ガラス板、１４ｃ…紫外線ランプ、１４ｄ…開口部、１６…環状部材、Ｒ…フォトレジスト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008218971.tif 000006
【図５】
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