JPH0465525B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、レジストの感度を制御して高精度の
レジストパターンを形成する方法及びそれを実現
するためのレジスト処理装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

超LSIをはじめとして、半導体素子の集積密度
が高まるにつれて、微細にして且つ高精度のパタ
ーン形成技術が要求されている。このため、最先
端分野では、６インチ□マスク或いは５インチ径
ウエハの場合、パターンの基板面内平均寸法値に
対する寸法誤差として例えば３б＜0.1〔μm〕が
要求されている。また、量産ラインでは、パター
ン形成プロセスの迅速性も必須であり、レジスト
の感度としては高いものが望まれている。しか
し、従来高感度のレジストは解像性が劣るために
所定のパターン寸法精度を得ることが困難であ
り、逆に高解像性を有するレジストは低感度であ
るために量産ラインおいてパターン形成の高スル
ープツト化が図れない等の問題があつた。

第１図は従来技術よるレジストパターン形成プ
ロセスを示すフローチヤートである。まず、被処
理基板上に周知の回転塗布法により所定の膜厚に
レジストを塗布する。次に、塗布溶媒の除去並び
にレジストと基板との密着性を向上させるため、
オーブン等を用いレジストに応じた所定の温度
Tbでレジストのベーク（プリベーク）を行なう。
この後、オーブンから取り出されたレジスト膜付
被処理基板を大気中（〜１気圧）で支持台にて自
然放冷することにより、室温まで20〜30分かけて
冷却する。冷却を完了したレジスト膜に対して、
レジストの種類に応じた所定の照射量（露光量）
で所定波長域の電磁波、例えば紫外光あるいは所
定のエネルギーの粒子線、例えば電子線などを選
択的に照射する。その後、現像・リンス処理工程
を経て所望のレジストパターンが形成されること
になる。

ところで、上述した自然放冷中の被処理基板上
のレジスト膜について、ある時点における膜面全
体の温度分布を赤外線放射温度計によつて本発明
者等が調べたところ、第２図に示すような結果が
得られた。なお、この場合の自然冷却に先立つベ
ーク時の温度Tbは〜160〔℃〕であつた。第２図
において、レジスト膜付被処理基板２１の中央部
上方（Ａ点）では温度が高く（冷却のされ方が遅
く）、中心領域（Ｂ点）を経て下方（Ｃ点）に進
むにつれて温度が低く（冷却のされ方が速く）な
つている。なお、図中の各曲線は等温線である。
第３図は第２図のＡ，Ｂ，Ｃ各点における時間に
対する温度変化を示したもので、曲線３１，３
２，３３は夫々Ａ，Ｂ，Ｃ点に対応する冷却特性
である。Ａ点とＢ点の最大温度差は15〔℃〕程度、
Ａ点とＣ点の最大温度差は30〔℃〕程度であつた。
これらの温度測定はレジスト膜上の被測定部分に
熱電対を接触させて行なつた。このような温度分
布（冷却速度むら）が応じる原因としては、自然
放冷中被処理基板が支持台等の上に立てられてい
るために、熱放散による雰囲気の自然対流が基板
面に沿つて上向きに起こり易いこと及び基板下方
部が支持台により熱を奪われ易いこと等が考えら
れる。また、本発明者等は上記レジスト膜付被処
理基板の冷却時の温度分布と照射・現像処理後の
レジストパターンの寸法精度との関係について着
目し、第２図の温度測定点Ａ，Ｂ，Ｃ領域におけ
る形成パターンの寸法を測定したところ、本来例
えば２〔μm〕の同一寸法であるべきパターンにＢ
点において0.1〔μm〕、Ｃ点において0.2〔μm〕程度
の誤差が生じており、レジスト膜付基板の冷却時
の温度分布と形成されるレジストパターンの寸法
分布とが、レジストの感度分布を通して完全に対
応していることを確認した。したがつて、パター
ン寸法むらのない高精度のレジストパターンを得
るには、レジストベーク後基板面内で温度分布を
生じせしめない様な均一な冷却が不可欠であるこ
とが判つた。

一方、発明者等がベーク後のレジスト膜の冷却
過程とレジストの感度との関係に着目し、種々実
験・研究を重ねた結果、レジストのガラス転移温
度Tg以上の所定の温度Tbで所定時間レジスト膜
をベークした後、該レジスト膜の温度をまずTb
から任意の中間冷却温度Tmまで下げ、次いで
Tmから例えば室温以下の任意の最終冷却温度
Tcまで急速冷却させる（Tb≧Tm＞Tc）ことに
よつて、レジストの感度を完全に且つ再現性良く
制御できることを見い出した。さらに、これら冷
却過程を制御して形成したレジストパターンの解
像性は何れも、レジスト本来のパターン解像性に
比べて、いささかも劣下していないことも判つ
た。加えて、上記Tb→Tm→Tcのレジスト膜冷
却を基板面上全体に亘つて均一に行なうことによ
り寸法精度の極めて高いレジストパターンを形成
できることも判明した。

上記Tm→Tc→のレジスト膜均一急速冷却法
として、任意温度Tmにあるレジスト膜付基板の
全体を温度Tc（Tm＞Tc）にある水等の液体冷媒
中へ急速に浸漬させる方法があり、既に本発明者
等によつて提案されている。しかし、この方法を
大気圧（〜１気圧）下で種々試みたところ、レジ
スト感度は均一性、再現性良く制御できるもの
の、急速冷却前の該基板温度Tmが冷却用液体冷
媒の大気圧（〜１気圧）下の沸点よりも高い場合
には、ベーク基板を冷却液体中へ浸漬した際に、
液体沸騰に伴なう気泡が多数発生して該レジスト
膜表面を粗面化させ、その結果レジストパターン
が悪化する場合があることが判つた。また、従来
のレジストベークは大気圧（〜１気圧）中にて行
なつていたので、ベークの主目的であるレジスト
溶媒の蒸発に長時間を要していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、解像性を劣下させることな
く、レジストの電磁波若しくは粒子線照射に対す
る感度を任意に制御し、高精度のレジストパター
ンを効率良く且つ迅速に形成し得るレジストパタ
ーン形成方法及びそれを実現するためのレジスト
処理装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、ベークされたレジストを一旦
所望の温度Tmまで徐冷したのち、例えば冷却用
液体にて急速冷却すると共に、好ましくは冷却用
液体が収容される空間を該液体の沸点が上記温度
Tmより高くなるような圧力下に保持することに
ある。本発明によるレジストパターン形成プロセ
スの概要を第４図に示す。まず、被処理基板上に
レジスト膜を塗布形成する。次いで、このレジス
ト膜付基板を１気圧以下の所定圧力の容器中に収
納し、所定の温度Tbにて所定の時間レジストベ
ークを行なう。次いで、該基板の温度をベーク温
度Tbから任意の中間冷却温度Tm（Tb≧Tm）へ
下げる第１の冷却を行なう。次いで、該基板温度
をTmに保持した状態で、該容器内に備えた最終
冷却温度Tcにある冷却用液体冷媒の沸点がTm
以上になるように該容器内の圧力を高めた後、該
基板の全体を該冷却用液体冷媒中へ急速浸漬させ
ることによつて、中間冷却温度Tmから最終冷却
温度Tc（Tm＞Tc）への急速且つ均一な第２の冷
却を連続して行なう。この場合、上記第２の冷却
時の急速冷却温度差Tm−Tcを任意に変化させ
ることによつて、或いは最終冷却温度下ｃが固定
されている場合には中間冷却温度、即ち急速冷却
開始温度Tmを任意の値に設定することによつ
て、最終的に得られるレジスト感度を任意の値に
制御することができる。その後、前記レジストに
対して所定波長域の電磁波或いは所定エネルギー
の粒子線を選択的に照射し、これを現像・リンス
処理することにより、所定のレジストパターンを
形成する。

すなわち本発明は、被処理基板上にレジストを
塗布し、ベークしたのち冷却し、さら所定波長の
電磁波或いは所定エネルギーの粒子線を上記レジ
ストに選択的に照射し、現像処理を施すことによ
りレジストパターンを形成する方法において、前
記レジストのベークを該レジストのガラス転移温
度Tg以上の所定温度Tbにて行い、次いで前記基
板を上記温度Tbから任意の中間温度Tmまで徐
冷し、しかるのち前記電磁波或いは粒子線の照射
の前に、常圧よりも高く且つ沸点がTm以上とな
る圧力下にある所定温度Tcの冷却用液体に前記
レジスト付基板を浸漬して、上記レジストを急速
均一冷却するようにした方法である。

また、本発明は、被処理基板上に塗布されたレ
ジストをベークしたのち冷却するレジスト処理装
置において、前記基板を収容し該基板を常圧以下
の圧力下で温度Tbまで加熱すると共に、加熱し
た基板を徐冷し該基板の温度を加熱温度Tbから
中間温度Tmまで下降せしめる加熱室と、この加
熱室にゲートバルブを介して連設され上記加熱徐
冷した基板を浸漬されて該基板を冷却する冷却用
液体が収容され、かつその内部を該液体の沸点が
前記温度Tm以上となる圧力下に保持する冷却室
とを具備し、上記温度Tmからの冷却を急速に行
なうようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、レジストの電磁波若しくは粒
子線照射に対する感度を、その解像性を劣下させ
ることなく、任意に設定することができる。した
がつて、低感度ののレジストでも本発明の方法に
よつて解像性を劣下させることなく高感度化さ
れ、電磁波若しくは粒子線による照射処理時間を
短縮することができる。しかも、本発明によれ
ば、ベーク後のレジスト膜が膜全体にわたつて均
一に冷却されるほか、レジスト膜面が粗面下する
こともないので、被処理基板上全体にわたつて寸
法ばらつきの少ない極めて高精度のレジストパタ
ーンを形成することができる。

また、レジストベークを減圧下で行なうように
すれば、冷却処理時間は勿論のこと、従来レジス
ト塗布膜形成後長時間を要していたレジストのベ
ーク処理を大幅に短縮できる。例えば、従来１時
間当り基板10枚程度の処理量であつたものは、本
発明の方法よつて、１時間当り300枚以上に増え、
作業能率が格段に向上する。

〔発明の実施例〕

＜実施例１＞ 本発明ではポリ（２，２，２−トリフルオロエ
チル−α−クロロアクリレート）よりなるポジ型
電子線感応レジストを用いた場合のレジストパタ
ーン形成方法について述べる。まず、上記レジス
トを周知の回転塗布法により被処理基板上に塗布
する。塗布膜厚は、例えば0.3〜１〔μm〕程度で
よいが、ここでは0.8〔μm〕とした。被処理基板
としては、半導体ウエハやガラス基板等種々ある
が、ここでは金属膜付ガラス基板を用いた。次
に、後述するようなレジスト処理装置を用いて、
レジスト膜のベーク、冷却処理を行なつた。ベー
ク温度Tbは、上記レジストのガラス転移温度Tg
（〜133℃）を越える140〜190〔℃〕程度でよいが、
ここでは180〔℃〕とした。また、ベーク時のレジ
スト膜付被処理基板を取り巻く圧力は約0.1気圧
とし、この状態でのレジストベークを約10分間行
なつた。ベーク時間は更に短縮できるが、本実施
例では取り敢えず10分間とした。次いで、該レジ
スト膜付基板の温度を任意の中間冷却温度Tm
（Tb≧Tm）まで下げたのち、該レジスト膜付基
板温度をTmに保持したまま該基板の周囲の圧力
を高めた。到達圧力が約10気圧になつてから、同
じ圧力下にある所定最終冷却温度Tc（Tm＞Tc）
の冷却水の中へ温度Tmの該レジスト膜付被処理
基板の全体を急速（３秒以内）に浸漬させレジス
トの均一急速冷却を行なつた。本実施例では中間
冷却温度（急速冷却開始温度）Tmは該レジスト
のガラス転移温度Tg（〜133℃）を挾んだ、180〜
40〔℃〕の範囲で10〔℃〕ずつ変化させた。また、
最終冷却温度Tcとして室温（25℃）を選んだ。
第５図は中間冷却温度即ち急速冷却開始温度Tm
が、例えば150〔℃〕の場合の上記ケジスト膜付被
処理基板の冷却時の温度変化Tb→Tm→Tcを示
したもので、被処理基板上のレジスト面で第２図
に示したＡ，Ｂ，Ｃ領域と略同等の３領域におけ
る温度変化を測定した結果である。上記Ａ，Ｂ，
Ｃ各領域の温度変化に対応する特性が夫々曲線５
１，５２，５３で、第３図の従来法の場合の冷却
特性に比べ全体にわたつて（Tb→Tc）均一な冷
却がなされ、特にTm→Tcの冷却領域では均一
且つ急速な冷却が行なわれていることがよく判
る。このような均一（Tb→Tm→Tc）で急速
（Tm→Tc）な冷却は他の任意のTmについても
同様に認められた。なお、被処理基板の冷却水浸
漬後における夫々のTmからTcまでの冷却時間
は、本実施例の場合何れも〜３秒以下であつた。
中間冷却温度即ち急速冷却開始温度Tmの値を
種々変えた場合の上記ベーク、冷却プロセス
（Tb＝180℃→Tm→Tc＝25℃）を経た夫々のレ
ジスト試料について電子線に対する感度（所定現
像条件下でレジスト膜の膜厚残存率がゼロとなる
場合の電子線照射量）を調べた結果、第６図ａに
示すす特性が得られた。第６図(a)の特性は、前記
夫々のベーク、冷却プロセスを経たレジスト膜に
20〔keV〕の電子線を照射後、室温でメチルイソ
ブチルケトン（MIBK）：イソプロピルアルコー
ル（IPA）＝７：３現像液で10分間の現像処理、
次いでIPA液にて30秒間のリンス処理を施こして
得られたものである。第６図ａに見られるよう
に、Tb→Tm→Tcのレジスト冷却過程で、中間
冷却温度即ち急速冷却開始温度Tmが該レジスト
のガラス転移温度Tg（〜133℃）と略等しくなる
温度領域でレジスト感度に幅広い変化があらわれ
る。Tb≧Tm＞Tg領域では高いレジスト感度が
得られ、TmがTbに近づくにつれて感度が高く
なり、最大レジスト感度として〜1.2×10〔Ｃ／
cm²〕が得られる。Tg＞Tm＞Tc（＝25℃）領域で
は、急速冷却開始温度Tmが下降するにつれてレ
ジスト感度が低くなり、従来の自然放冷の場合の
感度〜８×10^-6〔Ｃ／cm²〕に近づく。

一方、上記したプロセスと同様の減圧ベーク、
昇圧冷却を施こした該レジスト膜付基板（金属膜
付６インチ□ガラス基板）の周辺部分を除く全面
へ、20〔keV〕電子線描画装置を用いて、上記
夫々の感度に対応する照射量で選択的パターン照
射を行ない、室温におけるMIBK／IPA（＝７／
３）現像、IPAリンス処理を行なつてレジストパ
ターンを形成した。これらレジストパターンは清
浄であり、パターンの解像性はすべて良好であつ
た。また、例えば線幅0.5〜2.0〔μm〕の範囲のレ
ジストパターンの寸法精度を測定評価した結果、
いずれの場合のレジストパターンもすべて高精度
で、基板面内の寸法変動誤差３б＜0.1〔μCm〕を
十分に満足するものであつた。

＜実施例２＞ 本実施例ではレジストとしてポリメチルメタク
リレートを用いた。その他の条件は先に説明した
実施例１と略同じであるが、ベーク温度Tbは本
レジストのガラス転移温度Tg〜110〔℃〕を越え
た170〔℃〕に設定した。レジストベーク時の基板
周囲の圧力は0.3気圧とし、レジストベーク時間
は10分間とした。レレジスト膜冷却時の基板周囲
の圧力は約８気圧で、ベーク温度Tb＝170〔℃〕
から種々の中間冷却温度Tmを経て最終冷却温度
Tc＝25〔℃〕に至るレジスト冷却を行なつた。中
間冷却温度即ち急速冷却開始温度Tmは170〜40
〔℃〕の範囲で10〔℃〕ずつ変化させた。最終冷却
のための液体冷媒は、実施例１と同様、室温25
〔℃〕にある水である。Tm→Tc（＝25℃）の均
一急速冷却は、温度Tmにあるレジスト膜付基板
の全体を、温度Tc（＝25℃）にある水の中へ急速
（３秒以内）に浸漬させることによつて行なつた。
上記種々の冷却プロセスを経た夫々のレジスト試
料に２〔keV〕電子線照射後、室温にて13分間の
MIBK現像、30秒間のIPAリンスを行なつて、
夫々の感度特性を調べた。第６図ｂは中間冷却温
度、即ち急速冷却開始温度Tmに対するレジスト
感度の変化を現わしたものである。本実施例にお
いても、急速冷却開始温度Tmがレジストのガラ
ス転移温度Tg＝110〔℃〕に略等しくなる領域で
広い範囲の感度変化が現われる。Tb≧Tm＞Tg
領域ではTmを高くする程レジスト感度は高くな
り〜２×10^-6〔Ｃ／cm²〕もの感度に達する。Tg＞
Tm＞Tc（＝25℃）領域では、Tmを下げる程レ
ジスト感度は低くなり、従来の自然放冷の場合の
感度〜１×10^-5〔Ｃ／cm²〕に近づく。

一方、上記したプロセスと同様の減圧ベーク、
昇圧冷却を施こしたレジスト膜付基板（金属膜付
６インチ□ガラス基板）の周辺部分を除く全面へ
20〔keV〕電子線描画装置を用いて、上記夫々の
ジスト感度に対応する照射量で選択的パターン照
射を行ない、室温におけるMIBK現像、IPAリン
ス処理を施こしてレジストパターンを形成した。
すべての基板上全体にわたり、レジストパターン
は清浄で、パターン解像性は良好であつた。ま
た、本実施例においても、線幅0.5〜2.0〔μm〕の
範囲のレジストパターンの寸法精度を測定評価し
た結果、何れの場合のレジスストパターンも高精
度で、基板面内の寸法変動誤差はすべて３б＜
0.1〔μm〕であつた。

なお、本発明の主眼は、被処理基板上のレジス
ト膜を減圧ベーク、昇圧急速均一冷却することに
より、レジスト処理の高速化やレジストパターン
の高精度化をはかることもさることながら、特
に、ベーク温度Tbから最終冷却温度Tcヘベーク
後のレジスト膜を冷却する過程で任意の中間冷却
温度Tm（Tb≧Tm＞Tc）を設け、Tmを急速冷
却開始温度としてレジスト膜付基板を最終冷却温
度Tcの液体冷媒中へ急速浸漬冷却させることに
より、レジストの感度を任意に制御することにあ
る。したがつて、本発明の方法を用いれば、例え
ば種々のレジスト照射（露光）装置の性能に適合
するように、レジストの感度を任意に且つ均一に
設定することができる。

上記実施例では２種類のレジストに関してのレ
ジストパターン形成例について述べたが、レジス
トの種類や更にはレジスト膜が被着される基板材
料、レジストの溶媒（上記実施例のレジストの溶
媒としては通常メチルセロソルブアセテートが用
いられている）、現像及びリンス方法、ベーク温
度等についても上述した実施例に限定されるもの
ではなく、公知の種々の材料、レジスト溶媒、現
像、リンス方法、ベーク温度についても本発明の
諸効果が達成されることを確認している。レジス
スト膜、ベーク時の圧力（１気圧以下）は、例え
ばレジストベーク中に溶媒突沸など生ぜしめない
ようにベーク温度Tbや溶媒の蒸気圧等を十分に
考慮して、設定することが必要である。溶媒蒸発
の迅速化の観点からはできるだけ圧力を下げるこ
とが望ましいことは言うまでもない。逆に、ベー
ク時の圧力が定まれば、ベーク時間はレジスト溶
媒の蒸発及びレジストの基板に対する被着性が実
質的に十分達せられる範囲で、任意に短時間に設
定することができる。また、上記実施例ではベー
ク後のレジストの冷却媒体である液体として水を
用いたが、熱容量（比熱）が大きく且つ浸漬中の
レジストに対して実質的に物理・化学的変質もを
たらさない液体冷媒（例えば高級アルコール、グ
リセリンなど）ならば何でもよい。さらに、冷却
処理時の圧力は、少くともレジストベーク温度
Tbにおける液体冷媒の蒸気圧以上であれば、何
れの値に設定してもよい。

また、上記実施例いても述べたように、本発明
者等の研究結果によると、レジストのベーク温度
Tb及び中間冷却温度（急速冷却開始温度）Tm
が該レジストのガラス転移温度Tgを越える場合
には、Tg以下の温度Tcにある液体冷媒中へレジ
ストを急速浸漬させる（Tb≧Tm＞Tg＞Tc）こ
とによつて、レジスト感度の大幅な向上化が達成
できることが確認されている。さらに、該冷媒の
温度Tcが、Tg以下の領域で、低ければ低い程レ
ジスト急速冷却後のレジスト感度は増々高まるこ
とも確認されている。したがつて、Tb≧Tm＞
Tg＞Tcの関係を満たす範囲で、中間冷却温度、
即ち急速冷却開始温度Tmとレジスト冷却用液体
冷媒の温度Tcとを任意の値に選べば、レジスト
の高感度化の範囲を更に拡大することができる。
また、中間冷却温度Tmから最終冷却温度Tcに
ある液体冷媒中へレジスト膜付被処理基板の全体
を浸漬させるに要する時間は、ベーク→冷却の過
程における基板移動の際に発生する該基板の温度
降下むら（レジスト感度むらを誘発）を抑制する
ために、短ければ短い程良く、５〜６秒以下、で
きれば３秒以下にすることが望ましい。また、レ
ジスト照射（露光）方法については、上記した電
子線以外に光線、Ｘ線、イオンビーム等の所定波
長域の電磁波や所定エネルギーの粒子線等を用い
ても本発明の効果が得られる。

＜実施例３＞ 次に本発明の寸法を実施するのに適合するレジ
スト処理装置の一例ついて第７図を参照して説明
する。第７図の装置は被処理基板に対するレジス
ト塗布から照射若しくは露光前までの一連の工程
を全自動で処理するものである。まず、レジスト
が塗布されるべき被処理基板７１ａが、予めカセ
ツト７２ａに収納されており、所定の搬送シーケ
ンスの下に、ベルトコンベア７３ａによつてレジ
スト塗布前の所定位置へ搬送される。次いで、回
転・上下動機構を有する真空チヤツク搬送器７４
ａによつて該被処理基板７１ａはレジスト塗布用
回転台７５上に移される。次に、レジスト滴下ノ
ズル７６より溶媒に溶解させたレジストが被処理
基板７１ｂ上に滴下され、回転台７５により被処
理基板７１ｂは回転し、その結果被処理基板７１
ｂ上に所定膜厚のレジスト膜が形成される。レジ
スト回転塗布中、被処理基板７１ｂは回転台７５
へ真空チヤツク等の手段で固定されている。次
に、レジスト塗布済被処理基板７１ｂは、回転・
上下・水平移動機構を有する真空チヤツク搬送器
７４ｂよつて、本発明のレジスト処理装置の中枢
であるレジスト減圧ベーク・昇圧冷却器７７内の
被処理基板支持具７８上に移送され、載置され
る。以上の処理はすべて大気圧（〜１気圧）下で
行なわれる。減圧ベーク・昇圧冷却器７７はヒー
ター７９が内包されたベーク室（加熱室）８０と
冷却用液体冷媒（例えば水）８１が収容された冷
却室８２とから成つている。ベーク室８０と冷却
室８２との間には被処理基板７１ｃを載置した基
板支持具７８が通過できる程度の開口があり、ゲ
ートバルブ８３によつて該開口の開閉を行なうよ
うにしてある。ベーク室８０側には被処理基板の
搬入出口となる開口が設けられており、バルブ８
４ａ，８４ｂによつてそれらの開閉を行なう仕組
にしてある。さらに、ベーク室８０側には減圧用
管８５ａ、昇圧用管８５ｂ、リーク用管８５ｃ等
が設けられており、夫々は開閉バルブ８６ａ，８
６ｂ，８６ｃを有している。また、冷却室８２側
は液体冷媒の注入管８７ａと排出管８７ｂが設け
られており、夫々は開閉バルブ８８ａ，８８ｂを
有している。液体冷媒８１の温度Tcは、減圧ベ
ーク・昇圧冷却器７７の該に置かれた液温調整器
（図示せず）等を用い、予め所定値に設定してお
く。上記全てのバルブを閉じると、ベーク室８０
と冷却室８２は夫々完全に密閉された状態にな
る。搬送器７４ｂによつて被処理基板７１ｃが基
板支持具７８上に搬送される際には、バルブ８４
ａのみ開き他のバルブはすべて閉じている。ま
た、この時点ではベーク室８０と冷却室８２の内
部の圧力は大気圧（〜１気圧）になつている。基
板支持具７８上への被処理基板７１ｃの搬送が終
了すると、バルブ８４ａが閉じて、ベーク室８０
は密閉される。次いで、バルブ８６ａを開け減圧
用管８５ａを通して、ベーク室８０内を所定の圧
力（１気圧以下）状態にする。ベーク室８０内が
所定の圧力状態に達したら、基板７１ｃ上のレジ
スト面とヒーター７９とが所定の間隔で略平行に
面対向するように、基板支持具７８を移動させ
る。対向するレジスト面を均一温度にてベークす
る必要があるので、ヒーター７９は略平面状の加
熱源が得られる様にその形状を工夫してある。次
いで、ヒーター加熱が始まり、レジストが所定温
度Tbでベークされる。レジストベーク中は、レ
ジスト膜中の溶媒が蒸発することによつてベーク
室８０内の圧力が所定値より上昇する虞れがある
ので、バルブ８６ａを開放したまま減圧用管８５
ａを通して溶媒蒸気を排気し、ベーク室８０内の
圧力を所定値に保つようにする。所定温度Tbで
所定時間のレジストベークを行なつた後は、レジ
スト膜面の温度が任意の中間冷却温度Tmになる
用にヒーター加熱が自動調整され、レジスト膜の
ベーク温度Tbから温度Tm（Tb≧Tm）への第一
の均一冷却がなされる。レジスト膜付基板温度が
所定のTm値に安定すると、該Tm値を変えない
様に加熱及び基板支持具の位置等はそのままの状
態にして、バルブ８６ａが閉じられる。次いで、
バルブ８６ｂが開き、昇圧用管８５ｂを通して気
体がベーク室８０内に導入される。ベーク室８０
内の圧力が略大気圧（〜１気圧）に昇圧された時
点でバルブ８３が解放され、ベーク室８０と冷却
室８２とが同一圧力の下に所定圧力値に達するま
で昇圧が継続される。所定圧力に昇圧されるまで
の間、被処理基板はベーク室において所定温度
Tmに保持されている。ベーク室８０と冷却室８
２の圧力が所定値に達するとバルブ８６ｂが閉じ
られ、基板支持具７８が急速下降してレジスト膜
付被処理基板７１ｃの全体が急速に冷却室８２の
所定温度Tcにある液体冷媒８１中へ浸漬され第
二の冷却がなされる（Tm＞Tc）。この時液体冷
媒の圧力は十分に高く設定してあるので該冷媒の
沸騰は生じない。この時点でベーク室８０内のヒ
ーター加熱は停止されるが、ベーク室８０の構造
如何によつては、後続レジスト膜付基板のベーク
処理を間断なく行なうためにヒーター加熱は継続
させておくこともできる。次いで、基板支持具７
８が上方向に移動、被処理基板７１ｃは液体冷媒
８１中から引き揚げられてベーク室の所定位置ま
で移送される。次いで、リークバルブ８６ｃが開
放され、リーク用管８５ｃを通して、ベーク室８
０及び冷却室８２の圧力が大気圧（〜１気圧）に
戻される。ベーク室８０及び冷却室８２の圧力が
略大気圧（〜１気圧）になつた時点でバルブ８３
及びバルブ８６ｃは閉じられ、次いでバルブ８４
ｂが開けられる。この時点以降の工程はすべて大
気圧下でなされる。次に、冷却済レジスト膜付被
処理基板７１ｃは、バルブ８４ｂ部分の開口を通
して、回転・上下・水平移動機構を有する真空チ
ヤツク搬送器７４ｃによつて減圧ベーク・昇圧冷
却器７７の外へ出され、乾燥用回転台８９上へ載
せられる。回転台８９により被処理基板７１ｄは
回転し、その結果被処理基板７１ｄに付着してい
た液体冷媒が飛散して強制的な乾燥がなされる。
回転乾燥中、被処理基板７１ｄは回転台８９上へ
真空チヤツク等の手段で固定されている。乾燥が
終了した被処理基板７１ｄは、次に回転・上下動
機構を有する真空チヤツク搬送器７４ｄによつて
ベルトコンベア７３ｂ上の所定位置へ移される。
そして、レジスト塗布、ベーク、冷却、乾燥をす
べて終えた被処理基板７１ｅは、所定のシーケン
スの下にベルトコンベア７３ｂによつてカセツト
７２ｂに収納される。上述した処理がすべての被
処理基板に対して順次なされた時点で、本発明の
レジスト処理装置による工程は完了する。

なお、本装置は枚葉式の処理方法を採用してい
るで、状況よつては減圧ベーク、昇圧冷却器の部
分における処理時間が長くなつて、他の部分との
処理時間のバランスを崩し、高スループツト化が
はかれない場合も生じ得る。このような場合は、
該減圧ベーク、昇圧冷却器を例えばサークル状若
しくは並列上に複数個配置し、他の部分の処理時
間及びベーク・冷却処理時間を考慮した適正な遅
延時間を設定して、サークル的若しくは並列的に
ベーク・冷却処理を行なうことにより、装置全体
としての高スループツト化をはかることが可能で
ある。さらには、減圧ベーク・昇圧冷却器を所定
許容範囲内で大型化し、該部分だけをバツチ処理
方式にすることもできる。また上述した減圧ベー
ク、昇圧冷却器おいては、処理するレジストの溶
媒やベーク温度、使用する冷却用冷媒の種類に応
じてベーク室及び冷却室の圧力や温度を加減する
が、該ベーク・冷却器の機械的強度、気密性、耐
熱性は十分高いことが望ましい。また、レジスト
ベーク用ヒーターはベーク室より出し、外部から
赤外線透過材を通してレジストの加熱を行なつて
もよい。この場合、赤外線透過部分は上記ベー
ク・冷却器のベーク室を構成する器材の所定箇所
に設けることになるが、機械的強度、気密性を十
分考慮しておかねばならないことは言うまでもな
い。また、ベーク温度Tbから急速冷却開始温度
Tmへの第一の冷却は、レジストベーク後、ベー
ク・冷却器内の圧力を減圧状態から所定圧力へ昇
圧させてゆく過程と並行して進行させてもよい。
上記第一の冷却を迅速に行なうために、上記ベー
ク、冷却器内に中間冷却温度Tmにある液体冷媒
を更に追加して、ベーク温度TbからTmへの急
速冷却を行なうようにしてもよい。勿論、この場
合の急速冷却も前記液体冷媒の沸点がTmを越え
るように、圧力状態を調整した上で行なうことが
肝要である。被処理基板の搬送形態は、上述の形
態にとらわれる必要はなく、処理装置に最適なも
のを導入すればよい。

要するに本発明のレジストパターン形成方法及
びレジスト処理装置は、その要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレジストパターン形成工程を概
略的に示す流れ作業図、第２図は従来工程におけ
るレジストベーク後の被処理基板の各点の温度変
化の様子を等温曲線で示す模式図、第３図は前記
温度変化の様子を時間対温度曲線で示す特性図、
第４図は本発明によるレジストパターン形成工程
を概略的に示す流れ作業図、第５図は本発明にお
けるレジスト冷却時の基板温度変化を示す特性
図、第６図(a)，(b)は本発明の方法によつて得られ
るレジスト感度に関する特性図、第７図は本発明
の方法実施に適合するレジスト処理装置の一例を
示す概略構成図である。 ７１ａ〜７１ｅ……被処理基板、７２ａ〜７２
ｂ……カセツト、７３ａ，７３ｂ……ベルトコン
ベア、７４ａ〜７４ｄ……真空チヤツク搬送器、
７５……回転台、７６……レジスト滴下ノズル、
７７……減圧ベーク・昇圧冷却器、７８……基板
支持具、７９……ヒーター、８０……ベーク室、
８１……液体冷媒、８２……冷却室、８３……開
閉バルブ、８４ａ，８４ｂ……開閉バルブ、８５
ａ……減圧用管、８５ｂ……昇圧用管、８５ｃ…
…リーク用管、８６ａ〜８６ｃ……開閉バルブ、
８７ａ……冷媒注入管、８７ｂ……冷媒排出管、
８８ａ，８８ｂ……開閉バルブ、８９……回転
台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理基板上にレジストを塗布し、ベークし
   たのち冷却し、さらに所定波長の電磁波或いは所
   定エネルギーの粒子線を上記レジストに選択的に
   照射し、現像処理を施すことによりレジストパタ
   ーンを形成する方法において、前記レジストのベ
   ークを該レジストのガラス転移温度Tg以上の所
   定温度Tbにて行い、次いで前記基板を上記温度
   Tbから任意の中間温度Tmまで徐冷し、しかる
   のち前記電磁波或いは粒子線の照射の前に、常圧
   よりも高く且つ沸点がTm以上となる圧力下にあ
   る所定温度Tcの冷却用液体に前記レジスト付基
   板を浸漬して、上記レジストを最終冷却温度Tc
   まで急速冷却することを特徴とするレジストパタ
   ーン形成方法。 ２ 前記各温度Tg，Tb，Tm，Tcは、Tb＞Tm
   ＞Tg＞Tcなる関係を満たすことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のレジストパターン形成
   方法。 ３ 前記レジストのベークを、常圧以下の圧力下
   で行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のレジストパターン形成方法。 ４ 前記基板の前記冷却用液体中への浸漬を、前
   記レジストの徐冷終了時から３秒以内に行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のレジス
   トパターン形成方法。 ５ 前記レジストのベーク及び徐冷を、同一の加
   熱室内で行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のレジストパターン形成方法。 ６ 被処理基板上に塗布されたレジストをベーク
   したのち冷却するレジスト処理装置において、前
   記基板を収容し該基板を常圧以下の圧力下でレジ
   ストのガラス転移温度Tg以上の温度Tbまで加熱
   すると共に、加熱した基板を徐冷し該基板の温度
   を加熱温度Tbから中間温度Tmまで下降せしめ
   る加熱室と、この加熱室にゲートバルブを介して
   連設され上記加熱徐冷した基板を浸漬されて該基
   板を冷却する冷却用液体が収容され、且つその内
   部を常圧よりも高く該液体の沸点が前記温度Tm
   以上となる圧力下に保持する冷却室とを具備して
   なることを特徴とするレジスト処理装置。