JPH09330865A - Ｘ線マスク基板の熱処理方法とその装置、およびレジスト処理装置とレジスト処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度の高いＸ線マスク基板を製造し得る
熱処理方法を提供する。 【解決手段】 マスク支持枠に支持された基板と、この
基板上に順次形成されたＸ線透過膜及びＸ線吸収体とを
有し、前記Ｘ線吸収体上に感光性レジスト膜が形成され
たＸ線マスク基板の熱処理する方法である。前記感光性
レジスト膜が形成されたＸ線吸収体膜の上方及び前記Ｘ
線マスク基板の裏面の下方には、前記感光性レジスト膜
及びＸ線マスク基板を加熱又は冷却するための第１及び
第２の温度調整部材を、それぞれ近接して配置し、前記
第１及び第２の温度調整部材の少なくとも一方の部材の
温度を制御することにより、前記感光性レジスト膜及び
Ｘ線マスク基板の温度を所定範囲に設定することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線マスク基板の熱
処理方法およびその装置に係わり、特に感光性レジスト
が塗布されたＸ線マスク基板を電子線、Ｘ線、イオン
線、紫外線等で露光する前あるいは後に行なわれる熱処
理方法およびその装置に関する。また、本発明は、レジ
ストを用いたパターン形成における処理装置および処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスのデザインルール
が微細化、高精度化の一途を辿るなか、露光技術の革新
に伴い露光用マスクの寸法規格、精度に対する要求は厳
しくなりつつある。このような要求に応えるために、高
解像度かつ高感度レジストの開発が急展開で行なわれて
いる。特に、従来のノボラック系レジストに比べて高感
度、高解像度を有する化学増幅型レジストは、次期半導
体プロセスにおいて有望とされており、将来的に必要不
可欠な材料として期待されている。化学増幅型レジスト
は、露光により酸を発生する酸発生剤と、酸により架橋
または分解する置換基を有する化合物とを含有する感光
性組成物であり、露光を施すことによってポリマ系の反
応が起こるのではなく、酸発生剤から酸が発生する。こ
こで発生した酸が露光後の熱処理（ＰＥＢ）によって触
媒として作用し、ネガ型レジストの場合にはポリマに架
橋反応が生じて露光部が選択的に現像液に不溶化するこ
とによって、また一方、ポジ型レジストの場合には、溶
解抑止基が変化して露光部が選択的に現像液に可溶化す
ることによってパターンが形成される。

【０００３】このような化学増幅型レジストにおいて
は、熱処理による酸の反応量がレジスト寸法に直接影響
を及ぼすので、所望の寸法精度でパターンを形成するた
めには、熱処理温度を厳密に制御する必要がある。例え
ば、ある種の化学増幅型レジストの場合には、線幅０．
３５μｍをパターンを形成するには、露光後の熱処理温
度を０．３℃以内に設定しなければならない。さらに微
細なパターン寸法では、当然のことながら処理温度の精
度はよりいっそう厳しくなり、例えば０．１５μｍルー
ルの寸法では０．２℃程度の精度が要求されている。

【０００４】しかしながら、従来レジストの熱処理は、
主として露光光の定在波によるレジスト側壁のガタつき
を低減するために施されているにすぎず、熱処理温度が
多少変化してもレジストパターン寸法はほとんど変化し
なかった。今後化学増幅型レジストを使用するために
は、従来よりプロセス的な問題である環境依存性を低減
することが非常に重要な要因となることが明らかであ
り、前述したように微細な線幅を制御するうえでは、露
光後の熱処理時の温度均一性の向上と、正確な温度制御
とが要求されることになる。

【０００５】通常、露光後のレジスト膜の熱処理は、ホ
ットプレート上に半導体基板を接触あるいは近接して配
置し、基板の裏面側から熱を加えることによって行なわ
れている。このため、半導体基板上に塗布されたレジス
トの温度均一性向上は、ホットプレートの温度制御の精
密化によってなさざるを得ない。それにもかからず、ホ
ットプレート自体の性能不足や基板周辺の加熱雰囲気の
対流による温度分布の発生のために、現状では十分な温
度制御がなされていない。このため、化学増幅型レジス
トを使用する場合には、基板面内におけるレジストパタ
ーン寸法のバラツキを改善しにくいという問題があっ
た。光露光用マスクパターンにおいても、レジストパタ
ーンの寸法には同様にバラツキが生じている。さらに、
シリコンウエハや光露光用マスクの大口径化が進む中、
このような大型半導体基板の温度制御を高精度で達成す
ることは、ますます困難な状況に直面している。同様の
問題は、０．１５μｍ以下の露光技術として有望視され
ているＸ線リソグラフィで用いられるＸ線マスクに対し
てはさらに深刻であり、もはや従来の手法を用いて高精
度な温度制御を行なうことは困難になっている。

【０００６】なお、従来のＸ線マスク基板は、例えば、
図２１に示すような構成である。図２１に示すＸ線マス
ク基板は、Ｗ−Ｒｅの合金からなるＸ線吸収体膜（０．
４μｍ厚）１ａとこの下に設けられたＳｉＣよりなるＸ
線透過性薄膜（２μｍ厚）１ｂ、Ｘ線透過性薄膜を支持
するＳｉ支持基板（６００μｍ厚、外径７６ｍｍ）１
ｃ、およびこれらを補強する支持枠ＳｉＯ₂ ガラス（４
ｍｍ厚、外径１００ｍｍ、開口部６０ｍｍφ）１ｄによ
り構成されている。さらに、Ｓｉ基板１ｃの一部はバッ
クエッチングによって除去されてＸ線の透過する窓（４
０ｍｍ角）１ｅが形成されている。

【０００７】このようにＸ線マスク基板は、シリコンウ
エハや光露光用マスクに比べて構造が複雑であるととも
に、複数の材料から構成されているために、基板面内、
特に基板の厚さ方向における熱伝達が異なることにな
る。したがって、基板表面に塗布されたレジストに対し
て均一な熱処理を施すことが、いっそう困難になってい
る。このため、必然的に基板面内における温度分布が生
じやすくなり、結果としてレジストに供給される熱量が
面内でバラツキ、所望する寸法精度が達成できないとい
う問題があった。

【０００８】ここで、従来のＸ線マスク基板の熱処理装
置の一例を図２２に示す。図２２に示す熱処理装置１０
０においては、温度制御装置１０１によりホットプレー
ト１０２を所望の温度に設定し、Ｘ線マスク基板１０３
の裏面から加熱が行なわれる。この熱処理装置を用い
て、図２１に示したものと同様の構造のＸ線マスク基板
上に塗布した化学増幅型ネガレジスト膜に露光後、１１
０℃で１分間加熱処理し、さらに現像処理を施して得ら
れたレジストパターン寸法を、基板中央４０ｍｍ角の範
囲で寸法ＳＥＭにより測定したところ、中心寸法０．１
５μｍパターンの面内分布は３０％程度あることがわか
った。この寸法の面内分布の値から、レジスト寸法と露
光後の熱処理温度との関係に基づいて温度ばらつきを換
算してみると、マスク基板面内の温度分布は±１℃程度
であったと予測される。

【０００９】レジストパターン寸法の面内分布は、マス
ク基板面内のレジストの温度分布が発生し、マスク基板
の中心部に位置するほどレジストが高温であり、一方、
マスク開口部近傍では低温であったことに起因する。こ
のような温度分布が生じたのは、従来装置のホットプレ
ートの温度均一性が不足であったことのみが原因ではな
く、実際のパターンが形成されるＸ線透過性薄膜領域
と、マスク開口部に位置するＸ線透過性薄膜を支持する
マスク支持枠領域とにおける熱伝達率が異なることにも
起因しているためである。

【００１０】このように化学増幅型レジストは、高感
度、高解像度という優れた特性を有しているため次期半
導体プロセスにおいて不可欠な材料であるにもかかわら
ず、０．１℃程度の十分に精度の高い熱処理を行なうこ
とは、現状では極めて困難である。しかも、さらに複雑
な構造を有するＸ線マスク基板においては、事実上面内
均一性の高い温度処理を行なうことができず、その結
果、レジストパターン寸法制御性が不足して、寸法精度
の高いＸ線マスク基板を製造することができないという
問題があった。

【００１１】上述したように、半導体デバイスのデザイ
ンルールが微細化、高精度化しているので、これを構成
するＬＳＩ素子の回路パターンはますます微細化の傾向
にある。パターンの微細化には、単に線幅が細くするの
みならず、パターンの寸法精度や位置精度の向上も要求
され、これらの要求を満たすために多くの技術開発が行
なわれている。なお、通常、微細パターンの形成に当た
っては、基板上に形成されたレジスト膜上に、電子線を
はじめとする荷電粒子ビームを走査して回路パターンを
半導体基板上に直接描画する手法、あるいは紫外線やＸ
線を照射してマスクパターンを半導体基板上に転写する
手法が用いられている。またマスクパターン自体も、多
くの場合レジストを用いてパターン形成が行なわれてい
る。したがって、レジストの処理を再現性良く高精度か
つ均一に行なうことが、微細パターンを形成するための
重要な課題となる。

【００１２】一方、レジストを用いたパターンの形成に
は、いくつかの加熱処理工程が必要であり、それらの加
熱処理の再現性や均一性が重要になる。化学増幅型レジ
ストは、上述したように露光後現像前にＰＥＢと呼ばれ
る加熱処理を行なうことにより、レジスト膜中で露光に
より発生した酸の拡散を利用してパターン形成を行なう
ので、高感度化を図ることが可能であるという利点を有
している。しかしながら、このＰＥＢ工程が不均一に行
われると、得られるパターンの均一性が大きく低下する
という悪影響を及ぼすことになるため、０．２℃未満の
高い精度の加熱処理装置が必要とされている。

【００１３】ここで、従来用いられている加熱処理装置
の一例の概要図を図２３に示す。図２３に示す加熱処理
装置においては、炉体１１０の全体がヒーター線１１２
により均一に加熱されており、この炉体の内側に被処理
基板１１１を挿入して加熱処理が行なわれる。このよう
な構成の加熱処理装置では、炉体１１０の壁の一部を被
加工物１１１の出入口とする必要があるため、基板の出
し入れの際に内部温度の均一性が崩れてしまう。しか
も、炉壁と被処理基板との距離が離れているので、昇温
や降温の速度が遅いといった問題があった。また、従来
の加熱処理装置の他の例として、図２４に示すようなホ
ットプレートを用いるものも知られている。この装置に
おいては、ヒーター１１５により均一に加熱されたホッ
トプレート１１４と、基板を上下に駆動させるための上
下駆動機構１１６とが備えられており、レジストが塗布
された被加工面１１１ａを上方に向けて、基板１１１を
均一に降下させてホットプレート１１４に接近させて基
板の下面、すなわち被加工面１１１ａとは反対側から加
熱することにより加熱処理が行なわれる。

【００１４】レジスト処理を行なう装置では、レジスト
の塗布や現像などの際に液体を被加工面に供給する操作
が必要とされるので、被加工面が上方を向いていること
が要求される。このために、図２３および図２４に示す
ような構成の装置が、加熱処理に用いられてきた。

【００１５】しかしながら最近では、半導体装置の集積
度が高くなることに伴なって、露光に使用される半導体
基板やマスクの面積は増大する傾向にあり、その結果、
これらの基板等の変形を抑制するために、その厚さ方向
においても大きくせざるを得ない。従来のようなレジス
トが塗布された被加工面の反対側の面から基板を加熱す
る方法では、基板が厚くなるにしたがって昇温や降温の
速度が遅くなり、処理の際の温度均一性を保つことも難
しくなりつつある。このような問題は、０．１５μｍ以
下の微細パターンの形成に有力な候補として挙げられて
いる、Ｘ線転写に用いられるＸ線マスク基板の処理にお
いて特に顕著となる。

【００１６】すなわちＸ線マスク基板は、図２１に一例
を示したように、立体的に複雑であり、熱容量や熱伝導
率の異なる複数の部材より形成されているため、被加工
面の反対側の面から加熱を行なった場合には、厚い気体
の層を介して基板を加熱することになる。したがって、
昇温や降温の速度が遅く、しかも周辺支持枠の影響によ
り被加工面全体に均一に熱処理することが極めて困難で
あり、被加工基板の大型化やＸ線マスクの処理に対応す
る有効な方法は見出されていない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、特に
感光性レジストが塗布されたＸ線マスク基板の熱処理
を、高い温度均一性で行ない得る熱処理方法およびその
装置を提供することにある。

【００１８】また、本発明の他の目的は、大型基板やＸ
線マスク基板に対しても、寸法均一性の高いレジストパ
ターンを形成可能なレジスト処理装置およびレジスト処
理方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、マスク支持枠に支持された基板と、この
基板上に順次形成されたＸ線透過膜およびＸ線吸収体と
を有し、前記Ｘ線吸収体上に感光性レジスト膜が形成さ
れたＸ線マスク基板の熱処理方法であって、前記感光性
レジスト膜が形成されたＸ線吸収体膜の上方に、前記感
光性レジスト膜およびＸ線マスク基板を加熱または冷却
するための第１の温度調整部材を近接して配置するとと
もに、前記Ｘ線マスク基板の裏面の下方に、前記感光性
レジスト膜およびＸ線マスク基板を加熱または冷却する
ための第２の温度調整部材を近接して配置し、前記第１
の温度調整部材および第２の温度調整部材の少なくとも
一方の部材の温度を制御することにより、前記感光性レ
ジスト膜およびＸ線マスク基板の温度を所定範囲に設定
することを特徴とするＸ線マスク基板の熱処理方法を提
供する。

【００２０】また、本発明は、マスク支持枠に支持され
た基板と、この基板上に順次形成されたＸ線透過膜およ
びＸ線吸収体とを有し、前記Ｘ線吸収体上に感光性レジ
スト膜が形成されたＸ線マスク基板を、前記感光性レジ
スト膜を上面に向けて熱処理する装置であって、前記Ｘ
線マスク基板の感光性レジスト膜が形成されたＸ線吸収
体膜の上方に近接して配置され、前記感光性レジスト膜
およびＸ線マスク基板を加熱または冷却するための第１
の温度調整部材と、前記Ｘ線マスク基板の裏面の下方に
近接して配置され、前記感光性レジスト膜およびＸ線マ
スク基板を加熱または冷却するための第２の温度調整部
材と、前記感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板の温
度を所定範囲に設定するように、前記第１および第２の
温度調整部材の少なくとも一方の部材の温度を制御する
ための温度制御手段とを具備することを特徴とするＸ線
マスク基板の熱処理装置を提供する。

【００２１】さらに、本発明は、被加工基板の被加工表
面上に、被加工表面の上方から薬液を供給する工程と、
前記被加工面に薬液が供給された被加工基板を加熱また
は冷却する工程とを具備し、被加工基板の加熱は、前記
薬液が塗布された被加工面と加熱手段表面との相対位置
関係を決定して、被加工面と加熱手段表面とを離間・対
向させることにより行なわれることを特徴とするレジス
ト処理方法を提供する。

【００２２】本発明のレジスト処理方法は、薬液を被加
工基板上に供給する薬液供給機構と、被加工基板をこの
基板の主面の法線と有意な角度をなす軸の回りに回転さ
せる回転機構と、前記被加工基板の回転時に基板の脱落
を防止する脱落防止機構と、前記被加工基板を加熱また
は冷却する加熱冷却機構とを具備し、前記加熱冷却機構
は、面法線が上方を向いた加熱手段、前記被加工基板を
上下に駆動させる上下駆動手段、前記被加工基板の被加
工面とこの被加工面に離間・対向した前記加熱手段表面
との位置関係を決める位置決め手段、および前記被加工
基板の被加工面の反対側に設けられた可動手段を有する
ことを特徴とするレジスト処理装置を用いて行なうこと
ができる。

【００２３】あるいは、本発明のレジスト処理方法は、
薬液を被加工基板上に供給する薬液供給機構と、被加工
基板を加熱または冷却する加熱冷却機構とを具備し、前
記加熱冷却機構は、面法線が下方を向いた加熱手段、前
記被加工基板を上下に駆動させる上下駆動手段、前記被
加工基板の被加工面とこの被加工面に離間・対向した前
記加熱手段表面との位置関係を決める位置決め手段、お
よび前記被加工基板の被加工面と反対側に設けられた可
動手段を有することを特徴とするレジスト処理装置を用
いて行なうことも可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をよ
り詳細に説明する。 （実施例Ｉ）実施例Ｉにおいては、本発明のＸ線マスク
基板の熱処理方法およびその装置を説明する。

【００２５】（実施例Ｉ−１）図１は、本発明のＸ線マ
スク基板の熱処理装置の一例を表す概要図である。ここ
では、化学増幅型ネガレジストを用いて露光後に熱処理
する場合を例に挙げて説明する。まず、図２１に示した
ものと同様の構成のＸ線マスク基板１に化学増幅型レジ
ストを塗布してレジスト膜を得、このレジスト膜に対し
て露光を施した。その後、以下のようにしてＸ線マスク
基板の熱処理を行なった。すなわち、熱処理装置２内
は、熱媒体となる不活性ガスＮ₂ で満たしておき、前述
の基板をこの装置内に搬送して保持台１４上に載せ、第
１の温度調整製部材３と第２の温度調整部材４との間隙
に配置した。

【００２６】ここで用いた第１の温度調整部材３の側面
図および平面図を、図２に示す。図２（ａ）に示すよう
に、第１の温度調整部材は、平面形状厚さ２０ｍｍで外
径７６ｍｍの円形である。なお、この第１の温度調整部
材の内部には、図２（ｂ）に示すように温度制御装置５
により制御されるヒーター線１５が形成されており、さ
らに５個の温度センサー１７が埋め込まれている。ま
た、第２の温度調整部材４の側面図および平面図を、図
３に示す。第２の温度調整材は、図３（ａ）に示すよう
にＸ線マスク基板１の開口部形状と相似形状で開口部に
挿入し得るように外径４８ｍｍの円形を有しており、そ
の上面は４０ｍｍ角の正四角すい形状である。図３
（ｂ）に示すように、この第２の温度調整部材４の内部
にも、第１の温度調整部材と同様に温度制御装置６によ
り制御されるヒーター線１６が形成されており、５個の
温度センサー１８が埋め込まれている。各温度センサー
１７および１８からの信号は、５，６温度制御装置に取
り込まれ、温度制御する際にフィードバックされる。

【００２７】Ｘ線マスク基板の熱処理の際には、第１の
温度調整部材３および第２の温度調整部材４は、Ｘ線マ
スク基板１が搬送される前に、各々温度制御装置５およ
び３によって所望の温度に予め設定されている。なお、
本実施例においては、設定温度は１１０℃とし、第１の
温度調整部材および第２の温度調整部材の温度は、面内
でほぼ均一に分布するようにそれそれ各温度制御装置５
および６で調整されている。

【００２８】次に、第１の温度調整部材３を、第１の駆
動機構７によって第１の駆動制御装置９の制御のもと
で、Ｘ線マスク基板１に近接配置し、第１の温度調整部
材とレジスト表面の間隙を概ね１００μｍに設定した。
また、これとは独立に、第２の温度調整部材４を、第２
の駆動機構８によって第２の駆動制御装置１０の制御の
もとで、Ｘ線マスク基板１の裏面に近接配置し、第２の
温度調整部材４とマスク基板裏面との間隙を約１００μ
ｍに設定した。その際、第１の部材に設けられた距離セ
ンサー１１および第２の部材に設けられた距離センサー
１２により、Ｘ線マスク基板１の外周部の位置をモニタ
ーして、第１および第２の温度調整部材３，４とＸ線マ
スク基板１との距離の設定を行なった。これらの距離セ
ンサー１１および１２からの信号は、各々の駆動制御装
置５，６に各部材３，４とＸ線マスク基板１との間隙量
の情報を提供し、駆動制御にフィードバックされてい
る。

【００２９】この状態でＸ線マスク基板１を１分間加熱
することによって熱処理を施した後、各温度調整部材３
および４を駆動機構７，８によって駆動制御装置９，１
０の制御のもとで退避させ、Ｘ線マスク基板１を搬出し
た。

【００３０】以上のようにして熱処理を施したＸ線マス
ク基板１上のレジストを現像してパターンを形成した
後、パターン寸法を４０ｍｍ角の面内で測定したとこ
ろ、Ｘ線マスク基板開口部周辺のパターン寸法が、設計
寸法０．１５μｍに対して１０％細くなっていることが
わかった。

【００３１】図２２に示す従来の熱処理装置で露光後加
熱した際のパターン寸法精度に比べると、本実施例の方
法によりレジストパターン寸法の面内均一性が向上して
いることを確認できた。しかしながら、Ｘ線マスク基板
の中心部に位置するほどレジストパターン寸法が太くな
っており、その寸法差は露光後の加熱温度換算で０．２
℃に相当していることがわかった。そこで、寸法精度の
面内均一性をさらに向上させるために、第１の温度調整
部材３の温度設定は変更せずに、第２の温度調整部材４
に温度制御装置６により、中心から外周部に向けて０．
２℃の昇温勾配を有する温度分布を与えて同様の熱処理
を行なった。この熱処理条件で設定した第１の温度調整
部材３と第２の温度調整部材４の温度分布の概略を、図
４のグラフに示す。図４中、曲線ａおよびｂは、それぞ
れ第１の温度調整部材および第２の温度調整部材の温度
分布を表す。第１の温度調整部材の温度（曲線ａ）は、
Ｓｉ基板領域７６ｍｍ内にわたって、±０．１℃の範囲
内に設定し、第２の温度調整部材の温度（曲線ｂ）は、
窓領域の端部で約１１０．４℃として、前述の温度勾配
をもって基板中央に向かって低下している。

【００３２】このように温度を制御して熱処理を施して
レジストパターンを形成し、得られたパターン寸法を図
５のグラフに示す。図５に示すように現像後のレジスト
パターン寸法の面内バラツキは、中心寸法０．１５μｍ
に対して±３％を達成していることがわかる。

【００３３】なお、図５には、従来装置で熱処理した場
合の現像後に得られたレジストパターン寸法の面内均一
性について、中心寸法０．１５μｍの結果も併せて示し
た。従来装置で熱処理した場合には、パターン寸法の面
内バラツキは、±２０％にも及んでおり、本発明により
パターン寸法のバラツキを大きく低減できたことがわか
る。

【００３４】（実施例Ｉ−２）本発明のＸ線マスク基板
の熱処理装置の第２の例の概要図を図６に示す。図６に
示す熱処理装置の構成は、基本的には図１に示した熱処
理装置２と同様であるが、被熱処理のＸ線マスク基板２
２の形状に対応して第１の温度調整部材２４と第２の温
度調整部材２５の形状が異なる。ここで用いたＸ線マス
ク基板２２は、図７に示すようにパターン形成領域が周
辺部よりも凸形状の、いわゆるメサ構造を有するもので
あり、またこのマスクでは円形状にＸ線透過性薄膜が形
成されている。

【００３５】図６に示すように、第１の温度調整部材２
４は、Ｘ線マスク基板２２のメサ構造に対応して、Ｘ線
マスク基板表面と近接する部材の一部をくぼんだ形状と
した。第２の温度調整部材２５は、Ｘ線マスク基板２２
の開口部に相似形の円形状とした。各々の部材には（実
施例Ｉ−１）の場合と同様に、ヒーター線および温度セ
ンサー（図示せず）が形成されている。

【００３６】本実施例においても（実施例Ｉ−１）と同
様のレシピで、化学増幅型ネガレジストが塗布されたＸ
線マスク基板２２を熱処理装置２１に搬送して保持台１
４上に載せた後、第１の温度調整部材２４とレジスト膜
２３表面との間隙、および第２の温度調整部材２５とマ
スク基板２２裏面の間隙を各々概ね１００μｍに設定し
た。各部材とＸ線マスク基板との間隙は、距離センサー
１１および１２でモニターし、また部材２４および２５
の駆動は、それぞれ駆動機構７および８により駆動制御
装置９と１０とで制御して行なった。予め温度制御装置
５と６で１１０℃に温度設定した温度調整部材２４およ
び２５によって１分間加熱することによって、レジスト
膜２３およびマスク基板２２に熱処理を施した後、各部
材２４および２５を駆動機構７，８により駆動装置５，
６で制御して退避し、Ｘ線マスク基板２２を搬出した。
次に、熱処理の後のレジスト膜２３を現像してレジスト
パターンを得た。

【００３７】得られたレジストパターン寸法の面内均一
性は、中心寸法に対して±３％以内であることを寸法測
定より確認した。この寸法均一性の値に基づいて、レジ
ストパターン寸法と露光後の熱処理温度との関係より温
度の均一性を換算してみると、マスク基板面内の温度分
布は、±０．１℃以内と極めて高い精度で達成されてい
たことが予測される。

【００３８】（実施例Ｉ−３）本発明のＸ線マスク基板
の熱処理装置の第３の例の概要図を図８に示す。図８に
示す熱処理装置の構成は、基本的には（実施例Ｉ−１）
で説明した図１に示す熱処理装置２同様であり、被熱処
理Ｘ線マスク基板１としては、（実施例Ｉ−１）で示し
たものと同様の構造の基板を使用する。第１の温度調整
部材３および第２の温度調整部材４の形状は、（実施例
Ｉ−１）と同一とした。

【００３９】まず始めに、実施例（Ｉ−１）と同様のレ
シピでレジストを塗布していないＸ線マスク基板を装置
内に搬送した後、第１の温度調整部材３とＸ線マスク基
板表面との間隔、および第２の温度調整部材４とＸ線マ
スク基板の裏面との間隙を、各々約１００μｍに設定し
た。その際、第１の温度調整部材３と第２の温度調整部
材４とを、独立に駆動機構７と８によって駆動制御装置
９と１０の制御のもと、Ｘ線マスク基板に近接配置し
た。さらにＸ線マスク基板は、Ｘ線マスク基板駆動機構
２９によりその駆動制御装置３０の制御のもと、位置を
調整して設定した。

【００４０】第１および第２の温度調整部材３，４とＸ
線マスク基板との間隙は、距離センサー１１と１２によ
りモニターした。次に、予め各々温度制御装置５と６で
１１０℃に温度設定した各部材３，４によって、Ｘ線マ
スク基板に熱処理を施した。この熱処理中のＸ線マスク
基板の面内温度分布を、マスク基板表面に予め形成した
サーミスタ３１で測定したところ、マスク開口部周辺の
温度が設定温度よりも０．５℃低くなっていることがわ
かった。

【００４１】そこで、この温度分布を改善するために、
温度制御装置５によってさらに第１の温度調整部材３の
設定温度を変更して、その周辺部が高温になるような温
度分布を与えながら、基板面内の温度分布をサーミスタ
３１で逐一モニターすることによって、Ｘ線マスク基板
面内の温度分布が所定の範囲内になるような第１の温度
調整部材３の設定温度および分布の条件を求めた。な
お、ここで所定の温度分布は、±０．１℃の範囲内とし
た。

【００４２】さらに、この条件下におけるＸ線マスク基
板表面と第１の温度調整部材３との間隙量、およびＸ線
マスク基板裏面と第２の温度調整部材４との間隙量を記
憶した。

【００４３】次に、ここで温度分布の測定を行なったＸ
線マスク基板を搬出した後、化学増幅型レジストを塗布
した別のＸ線マスク基板をこの装置内に搬送して熱処理
を施した。この際、各部材の設定温度および第１の温度
調整部材の温度分布は、先に得られた条件とし、また、
Ｘ線マスク基板と第１および第２の温度調整部材との間
隙量も、先に記憶した値となるように、各部材の駆動制
御装置９，１０とマスク駆動制御装置３０により、それ
ぞれの駆動機構を制御してＸ線マスク基板２に近接配置
した。このような条件の下、レジスト膜に１分間の熱処
理を施した後、Ｘ線マスク基板を装置から搬出し、現像
処理を施してレジストパターンを形成した。

【００４４】得られたレジストパターンの寸法を測定し
たところ、その面内均一性は中心寸法に対して±３％以
内であり、寸法精度はレジストパターン寸法上のスペッ
クの１／２の許容値であった。

【００４５】このように、本発明のＸ線マスク基板の熱
処理方法によれば、基板上に形成された感光性レジスト
膜に供給される熱が制御されるために、寸法精度が格段
に向上する。

【００４６】なお、本発明の熱処理方法およびその装置
は、上述した例に限定されることなく、種々の変更が可
能である。例えば、Ｘ線マスク基板は、裏面に窓が形成
された構造に限られず、任意の構造の基板を使用するこ
とができる。また、Ｘ線マスク基板の各構成要素である
Ｘ線吸収体膜、Ｘ線透過性薄膜、Ｓｉ支持基板および支
持補強枠の形状や寸法も、材料は従来技術の中で示した
ものに限定されるものではなく、窓形状やサイズも適宜
決定することができる。

【００４７】また、基板上に塗布されるレジストは、化
学増幅型ポジ型レジストであっても構わない。本発明の
熱処理方法および装置は、化学増幅型レジストのように
レジストパターン寸法に及ぼす熱処理温度の影響が非常
に大きい場合に、特にその効果を発揮するが、化学増幅
型レジスト以外の従来レジストを用いた場合でも、熱処
理の精密な制御を必要とされる場合には有効である。

【００４８】さらに、Ｘ線マスク基板表面側に近接配置
される第１の温度調整部材、および裏面側に近接配置さ
れる第２の温度調整部材の形状も、被熱処理基板の形状
およびサイズに応じて適宜変更可能であり、熱伝達の手
段として機能するものであれば形状は構わない。この意
味から、第１および第２の温度調整部材に微細な穴や、
雰囲気ガスの通り抜ける貫通穴を設けることも可能であ
る。なお、実施例で用いた部材は内部にヒーター線を有
しているが、その他の手段によって部材の温度を制御す
ることもでき、例えば、熱媒体として作用する液体や気
体の流路となる管路を内部に設けて構わない。

【００４９】また、上述した全ての実施例において、各
温度調整部材はＸ線マスク基板と平行となるように配置
し、その間隙寸法を約１００μｍとしたが、これに限定
されるものではなく適宜選択することができる。場合に
よっては、被熱処理基板の面に対して、部材の面が傾斜
しても構わない。各部材と被熱処理基板面の間隙量を制
御することにより熱処理することも可能である。

【００５０】なお、実施例においては、露光後のレジス
ト膜の熱処理を例に挙げて説明したが、露光前のレジス
ト膜の熱処理であっても構わず、あるいは加熱処理後の
基板冷却も、本発明の熱処理方法に含まれる。さらに実
施例ではレジスト温度の面内均一性向上のために第１あ
るいは第２の温度調整部材の温度分布を調整したが、こ
れらの両方の部材の温度調整を行ってレジスト温度の均
一化を図っても構わない。

【００５１】本発明のＸ線マスク基板の熱処理方法は、
レジスト温度の面内均一性向上のために各部材の温度や
形状の制御を行なうことに限定されるものではなく、Ｘ
線マスク基板に所望の面内分布を付与するために、第１
の部材と第２の部材に積極的に面内温度分布を与えるこ
とも可能である。あるいは、各部材の温度に差を与え
て、厚さ方向に所望する温度分布を達成する場合にも本
発明を適用することができる。 （実施例II）実施例IIにおいては、本発明のレジスト処
理装置およびレジスト処理方法を説明する。

【００５２】（実施例II−１）図９には、本発明のレジ
スト処理装置における上下反転機構の一例を表す斜視図
を示し、図１０には、この上下反転機構を用いたレジス
ト処理装置の構成を表す説明図を示した。図１０の構成
に示されるように、本実施例のレジスト処理装置におい
ては、通常のレジスト処理装置の構成に、被加工基板を
上下に反転するための上下反転機構５５が設けられてい
る。

【００５３】実施例（II−１）のレジスト処理装置にお
ける上下反転機構は、図９に示すように基板保持機構５
５ａと回転機構５５ｂとにより構成されており、基板保
持機構５５ａは、支持ブロック５５ｃを上下に開閉運動
することにより基板の保持および解放を行なう。この支
持ブロック５５ｃは、被加工基板に過度の力を加えるこ
とのないように弾性体５５ｄを介して上下運動機構５５
ｅに連結されている。また、ダストの影響を低減し、か
つ基板表面のパターン形成部およびその近傍に接触する
ことのないように、上下運動機構５５ｅは、Ｘ線マスク
基板における基板補強枠の部分のみを支持するように設
計されている。なお、基板を上下反転させても脱落する
ことのないように、基板の上下に接触する部分には脱落
防止部６０が形成されている。この脱落防止部６０は実
際の動作を考慮し、テーパーを付けて位置決めの誤差を
救済するようになっている。また一方、回転機構５５ｂ
は、基板の主平面に平行な回転軸を中心として基板を回
転させる機能を有する。

【００５４】基板の上下反転は、以下のようにして行わ
れる。まず、基板保持機構５５ａは上下に開き、基板支
持部６１が上昇した状態で、基板（図示せず）は搬送機
構のアーム５８上に載置されている。基板は、まず搬送
機構５７により搬送機構のアーム５８上に載置されたま
ま基板支持部６１上に移動され、その移動をセンサー５
９により確認した後、搬送機構５７により搬送機構のア
ームは下方に移動して基板は基板支持部６１に載置され
る。その後、搬送機構のアーム５８を待避させ、これを
搬送機構のセンサー５９により確認するとともに、基板
が基板支持部６１上に正常な位置に載置されたことをセ
ンサー６４により確認した後、基板保持機構５５ａが上
下から挟むようにして基板を支持し、基板支持部６１は
下方に移動し待避する。すなわち、基板保持機構５５ａ
の下側の支持ブロック５５ｃは、基板保持前は基板支持
部６１よりも下方に位置し、基板保持時には基板支持部
６１よりも上方に位置するように設計されている。

【００５５】上述のようにして基板をアーム５８から基
板保持機構５５ａに移動させた後、基板保持機構５５ａ
が正常に基板を支持していることをセンサー６２により
確認し、基板支持部６１の待避をセンサー６３より確認
して、回転機構５５ｂを用いて基板を主平面に平行な回
転軸を中心に１８０°回転する。この際、基板の回転量
はモーターへの供給パルス数を監視することによってモ
ニターすることができる。続いて、基板が正常に主平面
を下方に向けていることをセンサー６５により確認した
後、下方に待避していた基板支持部６１を上昇させ、こ
の上昇をセンサー６３により確認し、基板保持機構５５
ａを上下に開いて基板を基板支持部６１上に載置する。
基板が基板支持部上の正常な位置に載置されたことをセ
ンサー６４により確認し、搬送機構のアーム５８を基板
の下方に差し入れる。そして基板支持部６１を下方に移
動し待避することにより、基板は搬送機構のアーム５８
上に載置され、搬送機構５７に基板は上下反転して引き
渡すことができる。

【００５６】本実施例のレジスト処理装置における加熱
冷却処理部５３の加熱部分の詳細を、図１１に示す。図
１１に示すように、基板支持部６８は、搬送機構５７の
アームからＸ線マスク基板４９を受け取った後、ヒータ
ー６７および温度センサー７１の組み込まれているホッ
トプレート６６の上方で上下運動をすることにより、Ｘ
線マスク基板４９の加熱処理を制御する。この際、加熱
処理の均一性を保つためには、ホットプレート６６の表
面とＸ線マスク基板４９の被加工面との間隔を正確に決
定することが重要であるので、ホットプレート６６上に
は、ホットプレート表面と、Ｘ線マスク基板表面との間
隔を正確に決定できるように、位置決め機構６９が備え
られている。この位置決め機構６９により、レジストの
塗布されている被加工面がホットプレートに直面して
も、被加工面がホットプレート表面に接触してパターン
に欠陥を発生させることのないように配慮されている。
また、当然のことではあるが、位置決め機構６９とＸ線
マスク基板４９の接触部近傍はダストの発生や温度むら
が予想されるので、パターン形成領域からは十分に離れ
ていることが望ましい。

【００５７】図１１には明確に示されていないが、位置
決め機構６９はホットプレートの面内の３箇所に配置さ
れており、それぞれ独立に調整可能であるので、温度分
布に勾配がある場合には、Ｘ線マスク基板４９の傾きを
調整することにより、面内温度の均一性を向上させるこ
とができる。また、図１１に示す加熱冷却処理部におい
ては、加熱処理の均一性を向上させるために、バックプ
レート７０が設けられており、基板支持部６８の上下運
動と同期してＸ線マスク基板４９の裏面に接近・待避す
るようになっている。このバックプレート７０にはセン
サー７２が取り付けられており、搬送機構５７からのＸ
線マスク基板４９の受け渡しの際に、基板が正常な位置
に載置されているか否かを検知することができる。ま
た、バックプレート７０に取り付けられたセンサー７２
はＸ線マスク基板４９とバックプレート７０の間の距離
を監視する機能も有しており、このセンサーにより両者
の相対位置が適正であることを確認することができる。
なお、冷却部分の詳細は、加熱部分からヒーター６７の
機能が省略されていることを除いて、本質的な構造は図
１１と同様である。

【００５８】次に、本実施例で使用したＸ線マスク基板
の製造工程を説明する。図１２および１３に、Ｘ線マス
ク基板の製造工程を表す断面図を示す。まず、図１２
（ａ）に示すような厚さ６２５μｍの４インチＳｉ（１
００）ウェハー４１を用意し、このＳｉウェハー上に減
圧ＣＶＤ法を用いて、基板温度１０２５℃、圧力３０Ｔ
ｏｒｒの条件のもと、１０％水素希釈のシランガス１５
０ｓｃｃｍ、１０％水素希釈のアセチレンガス６５ｓｃ
ｃｍ、および１００％塩化水素ガス１５０ｓｃｃｍを、
キャリアガスである水素１０ＳＬＭと共に反応管内に導
入して、図１２（ｂ）に示すような膜厚１μｍのＳｉＣ
膜４２を、ウェハー４１の表面全体に成膜した。

【００５９】次に、ＳｉＣ膜４２が形成された基板の表
面にＲＦスパッタリング装置を用いて、Ａｒ圧力１ｍＴ
ｏｒｒの条件で、図１２（ｃ）に示すように膜厚９８ｎ
ｍのアルミナ膜４３を成膜し、さらにこのアルミナ膜４
３の上に、同様にしてＲＦスパッタリング装置を用いて
Ａｒ圧力３ｍＴｏｒｒの条件で膜厚０．３５μｍのＷＲ
ｅ合金膜４４を成膜して図１２（ｄ）に示すような構造
を得た。

【００６０】得られたＷＲｅ膜４４の応力は１７ＭＰａ
の引っ張り応力であったので、イオン注入装置を用いて
加速電圧３０ｋＶで５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ² のＡ
ｒイオンを注入して、３ＭＰａの圧縮応力に調整した
後、ＷＲｅ膜４４の上に電子ビーム蒸着装置を用いて図
１２（ｅ）に示すようにＣｒ膜を５０ｎｍ蒸着した。

【００６１】次いで、アルミニウムのエッチングマスク
を用いてＲＩＥ装置により、圧力１０ｍＴｏｒｒ、ＲＴ
パワー２００Ｗの条件のもと、ＣＦ₄ ガス２５ｓｃｃ
ｍ、およびＯ₂ ガス４０ｓｃｃｍを供給することによっ
て、図１３（ａ）に示すようにＳｉウェハー４１の裏面
の中心部３０ｍｍ四方の領域のＳｉＣ膜４２を除去し
た。さらに、バックエッチング装置を用いて、ＳｉＣ膜
の除去された部分に弗酸と硝酸との１対１混合液を滴下
し、この領域のＳｉをエッチング除去して図１３（ｂ）
に示すような構造を得た。

【００６２】そして再びＲＦスパッタリング装置を用い
て、Ａｒ圧力１ｍＴｏｒｒの条件で膜厚９８ｎｍのアル
ミナ膜４６を、アルミニウム製ステンシルマスクを介し
てＸ線マスク上で転写時のアライメントマークが形成さ
れる部分に裏面より成膜した。最後に、紫外線硬化型エ
ポキシ樹脂接着剤を用いて、外径１２５ｍｍ、内径７２
ｍｍ、厚さ６ｍｍのガラスリング４７を補強枠として接
合し、図１３（ｃ）に示すようなＸ線マスク基板４９を
作成した。

【００６３】このように作製されたＸ線マスク基板上
に、図１４に示すような工程にしたがって、レジスト処
理を施した。以下、図１０の説明図と図１４のフローチ
ャートとを参照して、本発明のレジスト処理方法を説明
する。なおレジスト処理装置は、化学フィルターにより
十分に周辺雰囲気よりアミン類を除去した状態に保たれ
ている。

【００６４】まず、図１４のフローチャートに示すよう
に、レジスト処理装置の搬出入部（図１０中の５６）に
被加工面を上向きにセットされたＸ線マスク基板は搬送
機構（同５７）により、前処理部（同５１）に搬送さ
れ、ここで１０秒間のヘキサメチルジシラザン蒸気処理
を行なった後、搬送機構（同５７）により塗布部（同５
２）に搬送した。ここで、Ｘ線基板上に化学増幅型ポジ
レジストを３ｃｍ³ を滴下し、１０ｒｐｍで３秒間、５
００ｒｐｍで３０秒間、さらに３０００ｒｐｍで３秒間
というステップで処理を行なってレジストを回転塗布し
た。その後、いわゆるエッジカット処理として２０００
ｒｐｍで回転させた状態で、溶剤プロピレングリコール
モノメチルエーテルをウェハエッジおよび裏面周辺部に
５秒間噴射し、溶剤供給を停止し、その後さらに２０秒
間、２０００ｒｐｍでウェハを回転させることによって
乾燥を行なった。

【００６５】乾燥後の基板は、搬送機構（同５７）によ
り上下反転機構（同５５）に搬送されて、上下反転して
被加工面を下向きとした後、加熱冷却処理部（同５３）
に搬送した。そして、１１０℃に加熱されたホットプレ
ート上で２分間の塗布後ベーク処理を行なうことによ
り、不要な残留溶剤を除去し、さらに冷却プレート上で
冷却した。以上の工程により、膜厚３５０ｎｍのレジス
ト膜が形成された。なお、Ｘ線マスク基板４９上にレジ
スト膜４８が形成された状態は、図１３（ｄ）に示すと
おりである。

【００６６】レジスト膜が形成されたＸ線マスク基板
は、再び搬送機構（同５７）により上下反転機構（同５
５）に搬送され、上下反転して被加工面を上向きとした
後、搬出入部（同５６）に搬送され、次いで露光工程に
送られる。

【００６７】露光は、加速電圧５０ｋＶの電子ビーム描
画装置を用いて、標準照射量は９μＣ／ｃｍ² の条件
で、照射量補正により近接効果補正して行なった。露光
後のＸ線マスク基板は、再びレジスト処理装置の搬出入
部（同５６）に被加工面を上向きにセットし、搬送機構
（同５７）により上下反転機構（同５５）に転送され、
上下反転して被加工面を下向きとした後、再度加熱冷却
処理部（同５３）に搬送される。続いて、７５℃に加熱
されたホットプレート上で１５０秒間の熱処理（ＰＥ
Ｂ）を行ない、引き続き冷却プレート上で冷却を行なっ
た。

【００６８】冷却後の基板は、再び搬送機構（同５７）
により上下反転機構（同５５）に搬送され、上下反転し
て被加工面を上向きとした後、現像部（同５４）に搬送
した。この現像部では、濃度０．２７Ｎの専用現像液
（ＡＤ−１０）を基板上方から噴霧し、７０秒間のパド
ルにより現像処理を施した。その後、脱イオン純水を用
いて２０００ｒｐｍで１５秒間のリンスを行ない、４０
００ｒｐｍで１０秒間回転させることにより乾燥を行な
った。その後、再び搬送機構（同５７）により搬出入部
（同５６）に搬送されて、図１３（ｅ）に示すようなレ
ジストパターンを形成してレジスト処理が終了する。

【００６９】以上の方法により得られたレジストパター
ンの評価を、寸法測定用ＳＥＭを用いて行なった。具体
的には、図１５のパターン幅ｄ₁ およびｄ₂ を測定し、
その寸法均一性の面内分布を評価した。この測定によ
り、本実施例のレジスト処理装置で処理を行なった場合
のレジストパターンの線幅のバラツキは、３σで２７ｎ
ｍであることがわかった。なお、従来のレジスト処理装
置で処理を行なった場合の線幅のばらつきは３σ値で３
５ｎｍであり、本発明によりパターン寸法の面内均一性
を向上させることができたことがわかる。

【００７０】（実施例II−２）図１７に、本発明のレジ
スト処理装置における上下反転機構の他の例を表す斜視
図を示し、図１８には、この上下反転機構を用いたレジ
スト処理装置の構成を表す説明図を示す。図１８の構成
に示されるように、本実施例のレジスト処理装置におい
ては、被加工基板を上下反転させるための上下反転機構
が、搬送機構自体に組み込まれている。

【００７１】実施例（II−２）のレジスト処理装置にお
いては、図１６に示すように搬送機構のアーム７３は、
上下一対で構成されており、これらが上下に開閉運動す
ることにより、基板の保持および解放を行なう。このア
ーム７３は、被加工基板に過度の力を加えることのない
ように、弾性体７６を介して上下運動機構７７に連結さ
れている。また、ダストの影響を低減し、かつパターン
形成部およびその近傍に接触することのないように、ア
ーム７３はＸ線マスク基板における基板補強枠の部分の
みを支持するように設計されている。なお、基板を上下
反転させても脱落することのないように、基板の上下に
脱落防止部７４が形成されている。また、アーム７３は
実際の動作を考慮し、テーパーを付けて位置決めの誤差
を救済するようになっている。また一方、回転機構７８
は、基板を主平面に平行な回転軸を中心に回転する機能
を有する。

【００７２】実際の上下反転は、以下のようにして行な
われる。まず、アーム７３は上下に開き、基板支持部６
１が上昇した状態で、基板（図示せず）は基板支持部６
１に載置されている。そして、基板が基板支持部６１上
の正常な位置に載置されていることをセンサー６４によ
り確認した後、アーム７３が上下から挟むようにして基
板を支持し、基板支持部６１は下方に移動して待避す
る。すなわち、アーム７３の下側の支持ブロックは、基
板保持前は基板支持部６１よりも下方に位置し、一方、
基板保持時には基板支持部６１よりも上方に位置するよ
うに設計されている。

【００７３】その後、アーム７３が正常に基板を支持し
ていることをセンサー７５により確認し、基板支持部６
１の待避をセンサーに６３より確認した後、回転機構７
８を用いて基板を主平面に平行な回転軸を中心に１８０
°回転する。この際、基板の回転量はモーターへの供給
パルス数を監視することによりモニターすることができ
る。続いて、基板が正常に主平面を下方に向けているこ
とをセンサー７９により確認して、次のレジスト処理部
に搬送する。さらに、待避していた別の基板支持部６
１′（図示せず）を上昇させて、この上昇をセンサー６
３′（図示せず）により確認した後に、アーム７３を上
下に開いて基板を基板支持部６１′上に載置する。そし
てアーム７３を後方に待避させることにより、基板を上
下反転させて引き渡すことができる。

【００７４】本実施例（II−２）では、図１７における
搬送機構５７が上下反転機構の機能を兼ね備えている点
が、実施例（II−１）と異なる以外は、図１１に示され
ている加熱冷却処理部の詳細等は同一である。しかしな
がら、本実施例では、図１７における塗布部５２および
現像部５４以外の部分において、基板の被加工面を下向
きにしておくことが可能であるため、処理の際に基板の
被加工面に降着するダストを大幅に低減することが可能
であり、製品歩留まりを向上させることができるという
利点を有している。

【００７５】次に、本実施例のレジスト処理装置を用い
たレジスト処理方法を、図１８のフローチャートおよび
図１７の説明図を参照して説明する。なお、レジスト処
理装置は、化学フィルターにより十分に周辺雰囲気より
アミン類を除去した状態に保たれている。

【００７６】まず、図１８のフローチャートに示すよう
に、レジスト処理装置の搬出入部（図１７中の５６）に
被加工面を下向きにセットされたＸ線マスク基板は、搬
送機構（同５７）により前処理部（同５１）に搬送さ
れ、ここで１０秒間のヘキサメチルジシラザン蒸気処理
を行なった後、搬送機構（同５７）により塗布部（同５
２）に搬送されて、基板の上下反転を行なって塗布部５
２に引き渡される。ここで化学増幅型ポジレジスト３ｃ
ｍ³ を滴下し、１０ｒｐｍで３秒間、５００ｒｐｍで３
秒間、さらに３０００ｒｐｍで３０秒間というステップ
で処理を行なってレジストを回転塗布した。その後、い
わゆるエッジカット処理として２０００ｒｐｍで回転し
た状態で、溶剤プロピレングリコールモノメチルエーテ
ルをウェハエッジおよび裏面周辺部に５秒間噴射し、溶
剤供給を停止した後にさらに２０秒間、２０００ｒｐｍ
でウェハを回転させることによって乾燥を行なった。

【００７７】乾燥後の基板は、搬送機構（同５７）によ
り上下反転され被加工面を下向きとした後、加熱冷却処
理部（同５３）に搬送される。そして、１１０℃に加熱
されたホットプレートで２分間の塗布後ベーク処理を行
ない、不要な残留溶剤を除去した後、冷却プレート上で
冷却を行なった。これにより膜厚３５０ｎｍのレジスト
膜を形成した。レジスト膜が形成されたＸ線マスク基板
は、搬送機構（同５７）により再度搬出入部（同５６）
に搬送され、次いで露光工程に送られる。

【００７８】露光は、加速電圧５０ｋＶの電子ビーム描
画装置を用いて、標準照射量は９μＣ／ｃｍ² の条件
で、照射量補正により近接効果補正して行なった。露光
後のＸ線マスク基板は、再びレジスト処理装置の搬出入
部（同５６）に被加工面を下向きにセットし、搬送機構
（同５７）により加熱冷却処理部（同５３）に搬送され
る。続いて、７５℃に加熱されたホットプレート上で１
５０秒間の熱処理（ＰＥＢ）を行ない、引き続き冷却プ
レート上で冷却を行なった。

【００７９】冷却後の基板は、搬送機構（同５７）によ
り現像部（同５４）に搬送され、上下反転して被加工面
を上向きとした後、現像部（同５４）に引き渡される。
この現像部では、濃度０．２７Ｎの専用現像液（ＡＤ−
１０）を基板の上方から噴霧し、７０秒間のパドルによ
り現像処理を施した。その後、脱イオン純水を用いて２
０００ｒｐｍで１５秒間のリンスを行ない、４０００ｒ
ｐｍで１０秒間回転させることにより乾燥を行なった。
そして、再び搬送機構（同５７）により上下反転された
後、搬出入部（同５６）に搬送されて、レジスト処理が
終了する。

【００８０】以上の方法により得られたレジストパター
ンの評価を、寸法測定用ＳＥＭを用いて行なった。具体
的には、図１５のパターン幅ｄ₁ およびｄ₂ を測定し、
その寸法均一性の面内分布を評価した。その結果、従来
のレジスト処理装置で処理を行なった場合の線幅のバラ
ツキは３σ値で３５ｎｍであったのに対し、２７ｎｍに
することができた。また、本実施例により、被加工面上
のダストの量も従来の６割に低減することが可能となっ
た。

【００８１】なお、上述の実施例（II−１）および（II
−２）においては、基板の主平面に平行な軸の回りに回
転させることによって基板の上下反転を行なったが、基
板の反転方法はこれに限定されるものではなく、他の方
法を用いても可能である。例えば、図１９に模式的に示
すように、基板の主平面と４５°角度をなす二つの回転
軸（８０ａ，８０ｂ）の回りに各々１８０°ずつ回転を
行えば、先端部を上下反転することができる。一般的に
は、基板の主平面の法線と平行でない二つの独立した回
転軸が存在すれば、基板の上下反転を行なうことが可能
である。

【００８２】（実施例II−３）図２０に、実施例（II−
３）のレジスト処理装置における加熱冷却処理部を表
す。実施例（II−３）のレジスト処理装置の加熱冷却処
理部においては、図２０に示すように、レジストの塗布
されている被加工面を上方に向けて被加工基板４９を上
方に上昇させ、その上方にあるホットプレート６６に近
接させることにより加熱処理を行なう。加熱冷却処理部
５３以外の構造は、従来のレジスト処理装置と同様とす
ることができる。

【００８３】図２０に示す加熱冷却処理部の加熱部にお
いては、基板支持部６８は、搬送機構のアームｋらＸ線
マスク基板４９を受け取った後、ヒーター６７および温
度センサー７１の組み込まれているホットプレート６６
の下方で上下運動をすることにより、Ｘ線マスク基板４
９の加熱処理を制御する。この際、Ｘ線マスク基板の加
熱処理の均一性を保つためには、ホットプレート表面と
被加工面との間隔を正確に決定することが重要であるの
で、ホットプレート６６上には、ホットプレート表面
と、Ｘ線マスク基板表面との間隔を正確に決定できるよ
うに、位置決め機構６９が備えられている。この位置決
め機構６９により、レジストの塗布されている被加工面
がホットプレートに直面しても、被加工面がホットプレ
ート表面に接触してパターンに欠陥を発生させることの
ないように配慮されている。また、当然のことながら、
位置決め機構６９とＸ線マスク基板４９の接触部近傍は
ダストの発生や温度むらが予想されるので、パターン形
成領域からは十分に離れていることが望ましい。

【００８４】なお、図２０には明確に示されていない
が、位置決め機構６９は３箇所に配置されており、それ
ぞれ独立に調整可能であるので、温度分布に勾配がある
場合には、Ｘ線マスク基板４９の傾きを調整することに
より、面内温度の均一性を向上させることができる。ま
た、図２０に示す加熱冷却処理部においては、加熱処理
の均一性を向上させるために、バックプレート７０が設
けられており、基板支持部６８の上下運動と同期してＸ
線マスク基板４９の裏面に接近・待避するようになって
いる。さらにバックプレート７０にはセンサー７２が取
り付けられており、このセンサーによって搬送機構から
Ｘ線マスク基板を受け取る際に、基板が正常な位置に載
置されているか否かを検知する。

【００８５】また、バックプレート７０には、Ｘ線マス
ク基板４９との相対位置を決めるための位置決め機構８
５が３ヵ所に取り付けられており、バックプレート７０
とＸ線マスク基板４９との間隔を、正確に決定すること
ができる。そして、基板支持部６８とその上下駆動機構
４２、およびバックプレート７０とその上下駆動機構８
４の間には、それぞれ弾性体８１および８３が配置され
ており、この弾性体を介することによりＸ線マスク基板
４９に過大な力を加えることなく、上下駆動を伝達する
機構となっている。なお、冷却部分の詳細は加熱部分よ
りヒーター６７の機能が省略されているのみで、本質的
な構造は同一である。

【００８６】本実施例（II−３）では、前述の実施例
（II−１）および（II−２）のように複雑な上下反転機
構を必要としないので、製造コストの削減につながる。
かかる装置および方法により前述の実施例と同様にして
レジスト処理を行ない、得られた結果を前述と同様の方
法で評価したところ、寸法均一性の面内分布としての線
幅のばらつきは３σ値で２８ｎｍとなり、実施例（II−
１）および（II−２）とほぼ同様の結果が得られた。

【００８７】このように、本発明のレジスト処理装置に
よれば、レジストの塗布されている被加工面がホットプ
レートの表面に直面させる構成であるため、基板が厚い
場合や複雑な構造の場合であっても、昇温や降温の速度
を遅くすることなく、温度均一性の乱れを抑制すること
が可能となる。これによって、レジストパターン寸法の
仕上り均一性を著しく向上させることができる。

【００８８】なお、上述の実施例においては、Ｘ線マス
ク基板を用いたレジスト処理を例に挙げて説明した、本
発明のレジスト処理装置および処理方法は、Ｘ線マスク
基板に限らずウェハやガラスレチクルマスク等の製作等
にも適用することができることは明らかである。

【００８９】

【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明によれ
ば、感光性レジストが塗布されたＸ線マスク基板の熱処
理を、高い温度均一性をもって行ない得る熱処理方法お
よびその装置が提供される。このような第１の発明の方
法および装置を用いることにより、寸法精度の高いＸ線
マスク基板を製造することが可能となる。

【００９０】また、第２の発明によれば、大型基板やＸ
線マスクの様に基板が厚い場合や複雑な構造の場合であ
っても、寸法均一性の高いレジストパターンを形成し得
るレジスト処理装置およびその方法が提供される。本発
明の方法および装置は、レジストを用いたパターン形成
に有効であり、その工業的価値は絶大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線マスク基板の熱処理装置の一例を
示す概要図。

【図２】第１の温度調整部材を示す図。

【図３】第２の温度調整部材を示す図。

【図４】温度調整部材の温度分布を表す図。

【図５】レジストパターン寸法の面内均一性を表す図。

【図６】本発明のＸ線マスク基板の熱処理装置の他の例
を示す概要図。

【図７】メサ構造のＸ線マスク基板の断面図。

【図８】本発明のＸ線マスク基板の熱処理装置の他の例
を示す概要図。

【図９】本発明のレジスト処理装置の一例を表す説明
図。

【図１０】本発明のレジスト処理方法の一実施例を現す
構成図。

【図１１】本発明のレジスト処理装置の加熱冷却処理部
の一例を示す説明図。

【図１２】本発明の一実施例に用いたＸ線マスク基板の
製造工程を示す断面図。

【図１３】本発明の一実施例に用いたＸ線マスク基板の
製造工程を示す断面図。

【図１４】本発明のレジスト処理方法の一例を示すフロ
ーチャート。

【図１５】本発明を用いて形成したパターンの一例を表
す図。

【図１６】本発明のレジスト処理装置の他の例を表す説
明図。

【図１７】本発明のレジスト処理方法の他の例を表す構
成図。

【図１８】本発明のレジスト処理方法の他の例を示すフ
ローチャート。

【図１９】本発明のレジスト処理装置の他の例を説明す
る模式図。

【図２０】本発明のレジスト処理装置の他の例を表す説
明図。

【図２１】Ｘ線マスク基板を示す断面図。

【図２２】従来のＸ線マスク基板の熱処理装置を表す概
要図。

【図２３】従来のレジスト処理装置の一例を表す説明
図。

【図２４】従来のレジスト処理装置の他の例を表す説明
図。

【符号の説明】

１…Ｘ線マスク基板 １ａ…Ｘ線吸収体膜 １ｂ…Ｘ線透過性薄膜 １ｃ…支持基板 １ｄ…補強支持枠 １ｅ…ウインドウ領域 ２，２１，２８，１００…熱処理装置 ３…第１の温度調整部材 ４…第２の温度調整部材 ５，６，１０１…温度制御装置 ７，８…駆動機構 ９，１０，３０…駆動制御装置 １１，１２，１７，１８…距離センサー １３…レジスト膜 １４…保持台 １５，１６…ヒーター線 ２２…Ｘ線マスク基板 ２３…レジスト膜 ２４…第１の温度調整部材 ２５…第２の温度調整部材 ２９…Ｘ線マスク基板駆動機構 ３１…サーミスタ ４１…Ｓｉ基板 ４２…ＳｉＣ製Ｘ線透過性薄膜 ４３…アルミナ製反射防止膜兼エッチングストッパー ４４…ＷＲｅ製Ｘ線吸収体 ４５…Ｃｒ製エッチングマスク ４６…アルミナ製反射防止膜 ４７…ガラス製補強枠 ４８…電子線用レジスト ４９…Ｘ線マスク基板 ５１…前処理部 ５２…塗布部 ５３…加熱冷却処理部 ５４…現像部 ５５…上下反転機構 ５５ａ…基板保持機構 ５５ｂ，７８…回転機構 ５５ｃ…支持ブロック ５５ｄ，７６，８１，８３…弾性体 ５５ｅ，７７…上下運動機構 ５６…搬出入部 ５７…搬送機構 ５８，７３…搬送機構のアーム ５９，６２，６３，６４，６５，７２，７５，７９…セ
ンサー ６０，７４…脱落防止部 ６１，６８…基板支持部 ６６…ホットプレート ６７…ヒーター ６９，８５…位置決め機構 ７０…バックプレート ７１…温度センサー ８０ａ，８０ｂ…回転軸 ８２，８４…上下駆動機構 １０２…ホットプレート １０３…Ｘ線マスク基板 １０４…レジスト膜 １１０…炉体 １１１…被処理基板 １１２，１１５…ヒーター線 １１４…ホットプレート １１６…上下駆動機構 １１７…温度センサー

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスク支持枠に支持された基板と、この
   基板上に順次形成されたＸ線透過膜およびＸ線吸収体と
   を有し、前記Ｘ線吸収体上に感光性レジスト膜が形成さ
   れたＸ線マスク基板の熱処理方法であって、 前記感光性レジスト膜が形成されたＸ線吸収体膜の上方
   に、前記感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板を加熱
   または冷却するための第１の温度調整部材を近接して配
   置するとともに、前記Ｘ線マスク基板の裏面の下方に、
   前記感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板を加熱また
   は冷却するための第２の温度調整部材を近接して配置
   し、 前記第１の温度調整部材および第２の温度調整部材の少
   なくとも一方の部材の温度を制御することにより、前記
   感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板の温度を所定範
   囲に設定することを特徴とするＸ線マスク基板の熱処理
   方法。
2. 【請求項２】 前記第１の温度調整部材および第２の温
   度調整部材の少なくとも一方の部材は、前記Ｘ線マスク
   基板の形状に対応した形状を有する請求項１に記載のＸ
   線マスク基板の熱処理方法。
3. 【請求項３】 前記第１の温度調整部材および第２の温
   度調整部材の少なくとも一方の部材の温度分布は、所望
   する感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板の面内温度
   分布に応じて温度制御装置により制御される請求項１ま
   たは２に記載のＸ線マスク基板の熱処理方法。
4. 【請求項４】 前記第１の温度調整部材は、第１の駆動
   制御装置により制御された第１の駆動機構により、前記
   Ｘ線マスク基板のＸ線吸収体膜上に形成された感光性レ
   ジスト膜表面から所定の距離に移動・配置され、前記第
   ２の温度調整部材は、第２の駆動制御装置により制御さ
   れた第２の駆動機構により、前記Ｘ線マスク基板の裏面
   から所定の距離に移動・配置される請求項１に記載のＸ
   線マスク基板の熱処理方法。
5. 【請求項５】 前記第１の温度調整部材は、第１の駆動
   制御装置により制御された第１の駆動機構により駆動さ
   れ、前記第２の温度調整部材は、第２の駆動制御装置に
   より制御された第２の駆動機構により駆動されて前記第
   １の温度調整部材との間に間隙を形成し、前記Ｘ線マス
   ク基板は、第３の駆動制御装置により制御された第３の
   駆動機構により、前記第１の温度調整部材と第２の温度
   調整部材との間隙の所定の位置に移動・配置される請求
   項１に記載のＸ線マスク基板の熱処理方法。
6. 【請求項６】 マスク支持枠に支持された基板と、この
   基板上に順次形成されたＸ線透過膜およびＸ線吸収体と
   を有し、前記Ｘ線吸収体上に感光性レジスト膜が形成さ
   れたＸ線マスク基板を、前記感光性レジスト膜を上面に
   向けて熱処理する装置であって、 前記Ｘ線マスク基板の感光性レジスト膜が形成されたＸ
   線吸収体膜の上方に近接して配置され、前記感光性レジ
   スト膜およびＸ線マスク基板を加熱または冷却するため
   の第１の温度調整部材と、 前記Ｘ線マスク基板の裏面の下方に近接して配置され、
   前記感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板を加熱また
   は冷却するための第２の温度調整部材と、 前記感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板の温度を所
   定範囲に設定するように、前記第１の温度調整部材およ
   び第２の温度調整部材の少なくとも一方の部材の温度を
   制御するための温度制御手段とを具備することを特徴と
   するＸ線マスク基板の熱処理装置。
7. 【請求項７】 前記第１の温度調整部材および第２の温
   度調整部材の少なくとも一方の部材は、前記Ｘマスク基
   板の形状に対応した形状を有する請求項６に記載のＸ線
   マスク基板の熱処理装置。
8. 【請求項８】 前記第１の温度調整部材および第２の温
   度調整部材の少なくとも一方の部材の温度分布を、所望
   される感光性レジスト膜およびＸ線マスク基板の面内温
   度分布に応じて制御するための温度制御装置を具備する
   請求項６または７に記載のＸ線マスク基板の熱処理装
   置。
9. 【請求項９】 前記第１の温度調整部材を、前記Ｘ線マ
   スク基板のＸ線吸収体膜上に形成された感光性レジスト
   膜から所定の距離に移動・配置するための第１の駆動機
   構およびこの駆動機構を制御する第１の駆動制御装置
   と、前記第２の温度制御部材を、前記Ｘ線マスク基板の
   裏面から所定の距離に移動・配置するための第２の駆動
   機構およびこの駆動機構を制御する第２の駆動制御装置
   とを具備する請求項６に記載のＸ線マスク基板の熱処理
   装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の温度調整部材を駆動するた
    めの第１の駆動機構およびこの駆動機構を制御する第１
    の駆動制御装置と、前記第１の温度調整部材との間に所
    定の間隙を形成するように前記第２の温度制御部材を駆
    動するための第２の駆動機構およびこの駆動機構を制御
    する第２の駆動制御装置と、前記Ｘ線マスク基板を前記
    第１および第２の温度調整部材の間に形成された前記間
    隙の所定の位置に移動・配置するための第３の駆動機構
    とこの駆動機構を制御する第３の駆動制御装置とを具備
    する請求項６に記載のＸ線マスク基板の熱処理装置。
11. 【請求項１１】 薬液を被加工基板上に供給する薬液供
    給機構と、被加工基板をこの基板の主面の法線と有意な
    角度をなす軸の回りに回転させる回転機構と、前記被加
    工基板の回転時に基板の脱落を防止する脱落防止機構
    と、前記被加工基板を加熱または冷却する加熱冷却機構
    とを具備し、 前記加熱冷却機構は、面法線が上方を向いた加熱手段、
    前記被加工基板を上下に駆動させる上下駆動手段、前記
    被加工基板の被加工面とこの被加工面に離間・対向した
    前記加熱手段表面との位置関係を決める位置決め手段、
    および前記被加工基板の被加工面の反対側に設けられた
    可動手段を有することを特徴とするレジスト処理装置。
12. 【請求項１２】 前記有意な角度が９０°である請求項
    １１に記載のレジスト処理装置。
13. 【請求項１３】 薬液を被加工基板上に供給する薬液供
    給機構と、被加工基板を加熱または冷却する加熱冷却機
    構とを具備し、 前記加熱冷却機構は、面法線が下方を向いた加熱手段、
    前記被加工基板を上下に駆動させる上下駆動手段、前記
    被加工基板の被加工面とこの被加工面に離間・対向した
    前記加熱手段表面との位置関係を決める位置決め手段、
    および前記被加工基板の被加工面と反対側に設けられた
    可動手段を有することを特徴とするレジスト処理装置。
14. 【請求項１４】 被加工基板の被加工表面上に、被加工
    表面の上方から薬液を供給する工程と、前記被加工面に
    薬液が供給された被加工基板を加熱または冷却する工程
    とを具備し、 被加工基板の加熱は、前記薬液が塗布された被加工面と
    加熱手段表面との相対位置関係を決定して、被加工面と
    加熱手段表面とを離間・対向させることにより行なわれ
    ることを特徴とするレジスト処理方法。
15. 【請求項１５】 前記被加工基板を加熱する工程に先だ
    って、前記被加工基板を回転させて被加工表面を下向き
    に反転させる工程、面法線が上方を向いた加熱手段に前
    記被加工基板を接近させる工程、前記被加工基板の被加
    工面とこの被加工面に離間・対向する前記加熱手段表面
    との位置関係を決める工程、および前記被加工基板の被
    加工面の反対側に設けられた可動手段を上下に駆動させ
    る工程を具備し、 前記被加工基板を加熱する工程の後に、前記被加工基板
    の被加工面の反対側に設けられた可動手段を上下に駆動
    させる工程、前記加熱手段から前記被加工基板を待機さ
    せる工程、および前記被加工基板を回転させて被加工面
    を上向きに反転させる工程を具備する請求項１４に記載
    のレジスト処理方法。
16. 【請求項１６】 前記被加工基板を加熱する工程に先だ
    って、面法線が下方を向いた加熱手段に被加工基板を接
    近させる工程、前記被加工基板の被加工面とこの被加工
    面に離間・対向する前記加熱手段表面との位置関係を決
    める工程、および前記被加工基板の被加工面の反対側に
    設けられた可動手段を上下に駆動させる工程を具備し、 前記被加工基板を加熱する工程の後に、前記被加工基板
    の被加工面の反対側に設けられた可動手段を上下に駆動
    させる工程、および前記加熱手段から前記被加工基板を
    待機させる工程を具備する請求項１４に記載のレジスト
    処理方法。