JPS61156814A - レジストベ−キング方法およびレジストベ−キング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野〕 本発明はレジストベーキング方法およびベーキング装置
に関するもので、特に高感度、高精度のレジストパター
ンを得るために使用されるものである。

〔発明の技術的背景〕

半導体装置の高集積化に伴ない、微細で高精度のパター
ンをフォトエツチングプロセス（ＰＥＰ）様のマスクあ
るいはこのマスクを使用してウェーハ上に形成する技術
が要求されている。具体的には再先端分野では６インチ
マスクあるいは５インチウェーハ内で平均寸法値に対す
る標準偏差をσとして３σ≦０．１μｍの精度が要求さ
れ、量産ラインにおいても３σ≦０．１５μｍの精度が
要求されるようになっている。

このような高精度パターンを形成するためにはレジスト
パターンが高精度でなければならない。

また、量産効果が上るためには、レジストパターンは高
感度でなければならない。

このため、従来、レジストの材料、塗布方法等のレジス
トパターンの形成に影響する諸要因について検討が加え
られている。

ところで、レジストパターンを形成するには従来法のよ
うな方法が採用されている。まず、例えばマスク基板等
の被処理板上にレジストを回転塗布法あるいは浸漬法に
よりできるだけ均一に塗布する。次に、被処理板上のレ
ジスト膜中の溶剤を飛散させるため所定の温度（Ｔｂ）
でオープンあるいは熱板等の加熱手段で所定時間加熱す
る、いわゆるプリベークを行なう。このベーキング完了
後、ベークされた被処理板は常温、常圧中で２０〜３０
分間放置して室温付近まで冷却される。その後被処理板
上のレジスト膜にそのレジストに応じた所定の露光量で
露光を行ない、更に所定の現像処理、リンス処理等を施
すことによりレジストパターンの形成が完了する。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、このような従来のレジストベーキング形
成方法およびそれに用いるレジストベーキング装置では
レジストの感度調整を正確に行うことが困難であるとい
う問題がある。特にプリベーク後の被処理板上のレジス
ト膜の感度が一様でなく差があるため、これに伴って高
精度のレジストパターンの形成が困難であり、量産効果
も上らない。

〔発明の目的〕

本発明は上述のような問題を解決する・ためなされたも
ので、プリベーク後の感度のばらつきを少なくし、量産
効果を上げることのできるレジストベーキング方法およ
びそれに使用するレジストベーキング装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため、本発明にかかるレジストベーキン
グ方法においては加熱による乾燥工程に続いて加熱雰囲
気からしゃ断された雰□囲気中に移送して基板を急速に
放射冷却することによりレジストのガラス転位点以下と
する工程を設けるようにしており、温度のむらを防止し
つつ急速にガラス転位点以下の温度に冷却できるため、
感度を著しく向上させることができる。

また、本発明にかかるレジストベーキング装置において
は、加熱手段に続く冷却手段を加熱手段からの熱の移動
を阻止゛するｎｍ自在のシャッタ、冷却板、基板を支持
しつつこの冷却板に近接させるように所望の速度で移動
する可動支持手段を設けるように構成しており、温度む
らを招くことなく急速にガラス転位点以下に冷却を行う
ことにより感度むらのないレジスト形成を可能にする。

空気流の影響を排除するため７−ドを設けるようにした
レジストベーキング方法および装置では感度のばらつき
を更に減少させることができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の基礎となっている原理について述べる。

発明者らの研究によれば、レジストの感度がベーキング
後の冷１１速度に依存し、特にレジストのガラス転位点
近傍における冷却速度の影響が大きいことが見出されて
いる。すなわち、ガラス転位点はレジストの分子構造が
変化する温度であってレジストの秤類にもよるが１３０
±３０℃の範囲に一般に存在する。レジストが加熱状態
から冷却されてこのガラス転位点を通過すると、流動体
から固体に変化し、このときの通過速度が大きいほど、
すなわち冷Ｗ速度が大きいときほど感度は増加する。こ
のような感度増大効果は遠紫外線用レジスト、電子ビー
ム用レジスト、Ｘ線用レジストにおいて著しい。

このように冷却速度を上げるには３つの要因が考えられ
る。これらはまず第１には冷却を行う冷却体そのものの
温度であり、第２に冷却体からの距離であり、第３に冷
却体に被冷却物である基板を近づける速度である。

むお、冷却の方法としては冷却板に近接して基板を配設
することにより放射冷却が使用される。

これは冷却板に直接接触させることによる伝導冷却や冷
風を吹きつける対流冷却では冷却と基板との平坦度の相
違による接触状態や風の流れによって温度むらが大きく
結果として、感度のむらを招くため採用できないことに
よる。

第１図は本発明にかかるレジストベーキング装置の構成
を示す正面図であり、第２図はその搬送用ウオーキング
ビーム直上から見た平面図である。

図中左側の部分は加熱部であり、ヒータ（図示せず）を
埋め込んだ熱板１とその上部にヒータ２ａを内面に張設
した断熱カバー２を備えており、この断熱カバー２の基
板進行方向端には断熱プレート３が設けられ、加熱部の
熱が他へ流出することを防止している。

断熱プレート３の進行方向側方には冊ｍ自在のシャッタ
４が設けられ、その奥にはフード９で上部を被われた冷
却部が位置している。この冷却部は表面５ａが熱板１の
表１４１ａよりも低く形成された熱容量の大きい金属プ
レートでなる冷却板５を備えている。この冷却板５には
その内部を蛇行するように配管された通水路６が設けら
れ、この中を冷却水が循環することにより冷却が行われ
る。

第１図および第２図に示されるように、冷却板５の４隅
にはテフロン、デルリン等の低熱伝募率材料でできた丸
棒より成る支持部材７が摺動自在に上下方向に貫通して
いる。この４つの支持部材７は一体となって駆動機構（
図示せず）により任意の速度で上下動を行うことができ
る。この移動速度としてはウオーキングビームの最高位
置付近から冷却板５上の近接位置までの距離を例えば１
〜３００秒間の任意時間で移動するように選択され、こ
の移動速度はマニュアルスイッチあるいはプロダラムで
選択できるようになっている。

第２図から明らかなように熱板１、断熱プレート３、シ
ャッタ４、冷却板５にはウオーキングビーム８がその中
を上下に移動できるような深い溝が形成されている。ウ
オーキングビーム８は新面矩形状で長辺を垂直に支持し
た梁であって駆動機構（図示せず）により第１図に示°
すように前進方向Ａ１下方向Ｂ、後退方向Ｃ１上方向り
の動きをくり返すことにより、各ステージＰ１の移送と
各ステージにおける載置を行うものである。

次に、このレジストベーキング装置の作用を説明する。

このレジストベーキング装置に送られる前にベーキング
されるウェーハあるいはマスク基板等の基板１０には回
転塗布法等により所定の厚さでレジストが塗布されてい
るものとする。

この基板１０は熱板１上に載置されることにより、およ
びカバー２に設けられたヒータの輻射熱により所定の温
度、例えばＴｂ＝２００℃に加熱され、所定時間ベーキ
ングが行われる。

加熱が完了すると、熱板１の内部の高さ位置りに退避し
ていたウオーキングビーム８がＤ方向に持上って基板１
０を支持し、同時にシャッタ４が上昇して冷却部への入
口が形成される。この際、加熱空気が冷却部へ流れるが
、冷却板５の上端は熱板１の上端よりも充分低くなって
おり、しかも加熱空気は上昇するため冷却板５上の熱分
布にはほとんど影響を及ぼさない。

次にウオーキングビーム８が進行方向Ａに進むと基板１
０は冷却部のほぼ中心まで移送され、更にＢ方向に下降
すると基板１０は第１図に示すように高さＣに上端が位
置している可動支持部材７により４隅を支持される。ウ
オーキングビームは高さｂの退避位置に下降し次の搬送
に備えてＣ方向に進む。またウオーキングビームの下降
に伴ってシャッタ４が閉じ加熱空気をさえぎることは言
うまでもない。

続いて可動支持部材７は支持する基板１０を冷却板５の
表面に近接した位ＩＲｄまで所定の速度で降下する。こ
の近接位置は例えば２〜３ｙｍであって、近いほど冷却
効果は大きい。この近接により基板１０の熱は冷却板５
の方へ放射により移動し基板１０の温度は急速に低下し
、１３０℃前後のガラス転位点を通過する。冷却板は大
きな熱容量を有しているため温度分布は均一であり、ま
た断熱プレート３およびシャッタ４により加熱部よりの
熱はしゃ断され、更にフード９により冷却品上方の空気
流による熱の放散が防止されているため、基板１０は全
面で１℃以内の温度むらしか生じない状態で均一に急速
に冷却される。

このようにガラス転位点以下に冷却された基板１０は可
動支持部材７が更に降下し、基板１０が冷却板５の表面
５ａに接触することにより冷却板の温度までの冷却が行
われる。この冷却速度はガラス転位点を通過するまでの
冷却速度よりも大きく、温度むらを生じやすいが、すで
にガラス転位点以下となっているのでレジストの感度に
は影響を及ぼさない。

第３図は空気流による温度むらを避けるために設けられ
たフード９の効果を確認するために行われた実験の様子
を示す説明図であって、クロムマスク基板１０’上には
厚さ５０００人でふっ素含。

有レジストであるポリ（２，２，２）−リフルオロエチ
ルα−メタクリレート）レジストが塗布され、オーブン
（図示せず中）で１８０℃１Ｈの加熱が行われた後、オ
ーブンから取出されて冷却板５′上に載置した様子を示
している。この冷却板１０′の上方に設けられたクリー
ンベンチのノズルからはクリーンエアー２０が常時０．
４ＴｒＬ／ｓｅｃの速度で下方に吹き出している。ここ
で、この冷却板５′および基板１０′全体を被うフード
９′を使用した場合と使用しなかった場合とで同じ冷却
時間（例えば３０分）に対するマスク内寸法のばらつき
（３σ値）を比較すると、フード　９′を使用した場合
には勺ンブル７枚に対し　　０゜０６〜０．１０μｍで
あったのに対し、フード９′を使用しない場合にはサン
プル３枚に対し０゜１５〜０．１９μｍの範囲に分布し
フード　９′がレジストの感度のばらつきを押さえ、ひ
いては高精度のレジストパターンを得るのに有効である
ことがわかった。

以上の実施例における各部は各種の変形が可能である。

加熱手段は実施例の熱板以外に赤外線ランプ等あらゆる
加熱方法を採用することができ、冷却板は冷却水の他の
フレオン等の冷媒を循環さＬることができる。

また、搬送手段としてはウオーキングビームの他適当な
搬送機構を用いることができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明にかかるレジストベーキング方法
によれば、加熱工程後加熱雰囲気からしゃ断された雰囲
気中で加熱後のレジストをガラス転位点以下に急速に降
下させる工程を備えており、特に遠紫外線用、電子゛ビ
ーム用、Ｘ線用のレジストの感痩を著しく向上させるこ
とにより生産効率の向上を図ることができる。冷却時に
空気流をしゃ断する第２の発明にかかるレジストベーキ
ング方法によれば冷却時の温度むらを更に減少させ、高
精度のレジストパターンを得ることができるレジスト股
を形成することができる。ざらに搬送手段、加熱手段、
この加熱手段からの熱の移動を阻止する開■１自在のシ
ャッタ、シーツタ内部に設けられた冷却板、基板を支持
しつつ冷却板に近接させるように移動する可動支持手段
を備えている第３の発明にかかるレジストベーキング装
置によれば、上述の第１の発明にかかるレジストベーキ
ング方法を実現でき、さらに冷却板周囲を空気流からし
ゃ断するフードを備えた第４の発明にかかるレジストベ
ーキング装置は上述の第２の発明にかかるレジストベー
キング方法を実現でき、いずれも高感度、高精度のレジ
ストパターンを形成することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるレジストベーキング方法を実現
する本発明にかかるレジストベーキング装置の一実施例
の構成を示す正面図、第２図はその平面図、第３図は空
気流の影響を確認した様子を示す説明図である。 １・・・熱板、２・・・断熱カバー、４・・・シャッタ
、５゜５′・・・冷却板、６・・・通水路、７・・・可
動支持部材、８・・・ウオーキングビーム、９．９′・
・・フード、１０・・・基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板に塗布されたレジストを加熱して乾燥させる工
   程と、 前記基板を加熱雰囲気からしゃ断された雰囲気中に移送
   して前記基板を急速に放射冷却し、前記レジストのガラ
   ス転位点以下とする工程と、を備えたことを特徴するレ
   ジストベーキング方法。 ２、放射冷却が冷却板に基板を近接することにより行わ
   れる特許請求の範囲第１項記載のレジストベーキング方
   法。 ３、基板に塗布されたレジストを加熱して乾燥させる工
   程と、 前記基板を加熱雰囲気および空気流からしゃ断された雰
   囲気中に移送して前記基板を急速に放射冷却し、前記レ
   ジストのガラス転位点以下とする工程と、 を備えたことを特徴するレジストベーキング方法。 ４、空気流がクリーンベンチにおける清浄空気流である
   特許請求の範囲第１項記載のレジストベーキング方法。 ５、放射冷却が冷却板に基板を近接することにより行わ
   れる特許請求の範囲第１項記載のレジストベーキング方
   法。 ６、搬送手段と、 この搬送手段上に載置された基板を所望の温度に加熱す
   る加熱手段と、 この加熱手段からの熱の移動を阻止すると共に、前記基
   板の通過を可能にする開閉自在のシャッタと、 前記隣接する室内に設けられた冷却板と、 前記基板を支持しつつこれを前記冷却板に近接させるよ
   うに所望の速度で移動する可動支持手段と、 を備えたレジストベーキング装置。 ７、搬送手段がウオーキングビームである特許請求の範
   囲第６項記載のレジストベーキング装置。 ８、加熱手段が発熱体を埋め込んだ熱板である特許請求
   の範囲第６項記載のレジストベーキング装置。 ９、冷却板が冷却媒体路を埋め込んだ熱容量の大きい金
   属板である特許請求の範囲第６項記載のレジストベーキ
   ング装置。 １０、冷却板が加熱手段の影響を受けない程度に搬送手
   段の搬送高さよりも低い位置に設けられていることを特
   徴る特許請求の範囲第６項記載のレジストベーキング装
   置。 １１、可動支持手段の支持部材が熱伝導率の小さい材料
   で形成された特許請求の範囲第６項記載のレジストベー
   キング装置。 １２、搬送手段と、 この搬送手段上に載置された基板を所望の温度に加熱す
   る加熱手段と、 この加熱手段からの熱の移動を阻止すると共に、前記基
   板の通過を可能にする開閉自在のシャッタと、 前記隣接する室内に設けられた冷却板と、 前記基板を支持しつつこれを前記冷却板に近接させるよ
   うに所望の速度で移動する可動支持手段と、 前記冷却板および前記可動支持手段を周囲の空気流から
   しや断するフードと、 を備えたレジストベーキング装置。