JPH07135154A - ホトレジスト膜のベーキング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホトレジスト膜を良好に乾燥することができ
るベーキング処理技術を提供する。 【構成】 ベーキング処理工程において、ホトレジスト
膜５が塗布されているウエハ４の裏面を加熱するホット
プレートヒータ３がウエハ４の搬送ラインに沿って４つ
設備されており、その４番目のホットプレートヒータ３
の上方位置にホトレジスト膜５の表面を加熱する遠赤外
線ヒータ６が設備されている。 【効果】 ホトレジスト膜５中の溶剤はホットプレート
ヒータ３によるウエハ裏面の加熱によるベーキング処理
によって蒸散され、さらにベーキング処理工程の終期に
遠赤外線ヒータ６によって加熱されるため、ホトレジス
ト膜５の表面が充分に乾燥される。その結果、密着露光
工程において、ホトマスクとウエハ４のホトレジスト膜
５とが密着されても、ステッキングが発生するのが抑え
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リソグラフィー処理に
おけるホトレジスト膜のベーキング処理技術に関し、例
えば、半導体装置の製造工程において、ウエハ上に塗布
されたホトレジスト膜をベーキング処理する際に利用し
て有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ウエハ
上にパターンを形成するのにホトエッチング技術が用い
られている。このホトエッチング技術は次のように実施
されるのが基本的である。すなわち、半導体ウエハ上に
ホトレジスト膜を塗布するとともに、そのホトレジスト
膜をベーキング処理した後、所望のパターン形成のた
め、ホトマスクを通した紫外光をホトレジスト膜に照射
することによりホトレジスト膜に露光処理を施す。その
後、現像液によりホトレジスト膜の露光部または未露光
部を溶かすことにより、ホトレジスト膜を現像処理し
て、必要とするホトレジストパターンをウエハ上に残
す。そのホトレジストパターンをベーキング処理した後
に、ウエハ上のホトレジストパターンをマスクにしてレ
ジスト下の膜をエッチングする。

【０００３】上記において、通常、塗布工程からベーキ
ング処理工程、または現像工程からベーキング処理工程
は一貫処理装置によって実施されている。

【０００４】また、露光方式には密着露光方式、プロジ
ェクション方式、ステップアンドリピート方式のうちの
一つが用いられるが、最小加工寸法、スループット等を
考慮して最も適切な方式が採用される。

【０００５】なお、ホトレジスト処理技術を述べてある
例としては、株式会社工業調査会発行「電子材料１９８
４年１１月号別冊」昭和５９年１１月２０日発行 Ｐ６
７〜Ｐ７１、がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、露光方式のう
ち、密着露光方式は、スループットが高い利点を持つ反
面、最小加工寸法を小さくできない欠点を有している。
また、露光時にウエハとマスクとを接触させて露光する
方式のため、異物が発生しやすく、さらに、ウエハとマ
スクとが剥がれなくなるステッキングと呼ばれる現象が
発生し易い欠点を併せ持っている。

【０００７】特に、ステッキングが発生すると、露光装
置を停止し、人手によりウエハとマスクを剥がさなけれ
ばならないため、著しく装置稼動率を下げる原因とな
る。また、ステッキングが発生したウエハおよびマスク
には傷が生じるため、歩留りが低下する問題もある。

【０００８】本発明の目的は、ステッキングの発生を抑
えることができるホトレジスト膜のベーキング処理技術
を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１１】すなわち、ホトレジスト膜が塗布された被
処理物を裏面側から加熱して行うベーキング処理工程の
終期または工程終了後に、前記ホトレジスト膜の表面を
乾燥することを特徴とする。

【００１２】

【作用】被処理物の裏面側から加熱して行うベーキング
処理工程において溶剤が残りやすいホトレジスト膜の表
面を、ベーキング処理工程の終期または工程終了後に乾
燥するため、ホトレジスト膜の表面が充分乾燥される。
したがって、密着露光工程においてウエハ上のホトレジ
スト膜にマスクを密着させてもステッキングの発生を抑
えることができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるベーキング処
理装置を示す一部切断正面図、図２はウエハの搬送フィ
ーダを説明するための平面図である。

【００１４】本実施例におけるベーキング処理装置１は
ベーキング炉２を備えており、ベーキング炉２には４つ
のホットプレートヒータ３がウエハ４の搬送ラインに沿
って設備されている。各ホットプレートヒータ３はウエ
ハ４と略等しい直径の円盤形状にそれぞれ形成された本
体にヒータが内蔵されているもので、ウエハ４の裏面を
熱伝導によって均一に加熱してウエハ４上のホトレジス
ト膜５をベーキング処理し得るように構成されている。

【００１５】これらのホットプレートヒータ３のうちの
最も出口側のホットプレートヒータ３の真上には遠赤外
線ヒータ６が設備されており、ウエハ４上のホトレジス
ト膜５を上方から均一に輻射加熱してホトレジスト膜５
の表面をベーキング処理し得るように構成されている。

【００１６】遠赤外線ヒータ６とホットプレートヒータ
３との間に熱電対温度センサ７が配設されており、この
温度センサ７はホットプレートヒータ３の上方位置にお
ける温度を検出して、その検出温度が遠赤外線ヒータ６
の上方位置に配置されている温度コントローラ８に送ら
れるように構成されている。温度コントローラ８はその
検出温度によって遠赤外線ヒータ６を温度制御するよう
に構成されており、ホトレジスト膜５の表面を加熱する
温度をホトレジスト膜５のガラス転移温度以下で、か
つ、ホトレジスト膜５の表面を加熱してホトレジスト膜
５の表面の溶剤を蒸散させてしまう温度以上に維持す
る。

【００１７】ベーキング炉２は上方がカバー９で覆われ
ており、カバー９内にはベーキング処理時にホトレジス
ト膜５中から放出される気体を排出するための排気管１
０が設備されている。また、ベーキング炉２内にはベー
キング炉２内を正圧に保持して大気の巻き込みを防止す
るために、ベーキング炉２内に気体を供給する機構（図
示せず）が設備されている。

【００１８】ベーキング炉２の入口の手前にはウエハ受
入れステージ１１が設備されており、ベーキング炉２の
出口の後にはウエハ払出しステージ１２が設備されてい
る。

【００１９】ウエハ４の搬送は搬送フィーダ１３によっ
て行われる。搬送フィーダ１３は、ホットプレートヒー
タ３が配置されている搬送ラインに沿って延設されてお
り、図２に示されているように、搬送ラインに沿って延
びる一対のフィーダ本体１３ａと、両フィーダ本体１３
ａ、１３ａの内側の対向位置に互いに対向して長さ方向
にホットプレートヒータ３群のピッチをもって配列され
てウエハ４の裏面を両側から保持する複数組のウエハ保
持部材１３ｂとを備えている。

【００２０】各ウエハ保持部材１３ｂは一対のフィーダ
本体１３ａからそれぞれ突出するフォーク形状のアーム
によってそれぞれ構成されており、各ホットプレートヒ
ータ３には対向して配置されているウエハ保持部材１３
ｂの各一対のアームが、挿入される逃げ溝１４が周端部
の対向位置に各一対形成されている。搬送フィーダ１３
は搬送フィーダ駆動部１５によって垂直面内を矩形軌道
を描くように動作される。

【００２１】以下に搬送フィーダ１３の動作を具体的に
説明する。搬送動作は以下のサイクルを１単位として繰
り返し動作される。すなわち、まず、ウエハ払出しステ
ージ１２上のウエハ４が後工程のユニット（図示せ
ず）、例えば、アンローダに払い出されたのをウエハ有
無検出機構（図示せず）が確認した後、予め設定されて
いるベーキング処理時間が終了すると、搬送フィーダ１
３はウエハ受入れステージ１１側へ水平移動する。

【００２２】移動終了後、搬送フィーダ１３は上昇を開
始し、ウエハ受入れステージ１１および各ホットプレー
トヒータ３上のウエハ４を同時に持ち上げる。上昇終了
後、搬送フィーダ１３はウエハ４を載せたまま、ウエハ
払出しステージ１２側へ水平移動する。

【００２３】移動終了後、搬送フィーダ１３は下降し、
各ウエハ４を一つ隣のホットプレートヒータ３およびウ
エハ払出しステージ１２上に載せる。下降終了後、ベー
キング処理時間終了まで待機する。

【００２４】次に、上記ベーキング処理装置１の作用を
説明する。ホトレジスト塗布一貫処理装置では、塗布装
置の後にベーキング処理装置１が設備されており、ウエ
ハは塗布工程からベーキング処理まで連続処理される。

【００２５】ウエハ４は塗布工程においてウエハ４上に
ホトレジスト膜５がスピンナ塗布される。すなわち、塗
布工程においてウエハ４は回転させられ、その回転して
いるウエハ４の中心上にホトレジストが滴下される。す
ると、ホトレジストは遠心力によって放射方向に拡散さ
れるとともに、ウエハ４の表面全体に均一に拡がり、ウ
エハ４の表面にホトレジスト膜５が均一に形成される。

【００２６】ホトレジスト膜５が塗布されたウエハ４は
次のベーキング処理装置１におけるウエハ受入れステー
ジ１１に移動され、さらに、ベーキング炉２内のホット
プレートヒータ３上に搬送フィーダ１３によって移載さ
れて、ホトレジスト膜５のベーキング処理が施される。
ウエハ４は通常、１００℃前後の温度で数分間加熱され
てベーキング処理が行われる。

【００２７】すなわち、ホトレジスト膜５塗布後のウエ
ハ４は、４つのホットプレートヒータ３の上にて裏面側
から伝熱されて加熱され、ホトレジスト膜５中の溶剤が
蒸散される。この際、ホトレジスト膜５中の溶剤はホト
レジスト膜５のウエハ４側から表面側へ移動して、ホト
レジスト膜５と大気との界面から蒸散するため、ホトレ
ジスト膜５中の溶剤濃度分布はウエハ４側が低く、表面
側が高くなり、ホトレジスト膜５の表面側の溶剤が残留
することがある。その場合、ホトレジスト膜５の表面が
柔らかいため、次工程の密着露光工程においてホトマス
クがウエハ４のホトレジスト膜５上に密着されると、ホ
トマスクとウエハ４との間にステッキングが発生するこ
とがある。

【００２８】しかし、本実施例においては、最も出口側
のホットプレートヒータ３の上方位置に遠赤外線ヒータ
６が具備されており、最も出口側のホットプレートヒー
タ３上のウエハ４は裏面側から伝熱加熱されると同時
に、ホトレジスト膜５の表面も輻射加熱されるため、ホ
トレジスト膜５の表面の乾燥が促進され表面が固くな
る。その結果、次工程における密着露光工程において、
ホトマスクがウエハ４のホトレジスト膜５上に密着され
ても、ホトマストとウエハ４との間にステッキングが発
生するのが抑えられる。

【００２９】上記において、ベーキング処理工程の初期
からウエハ４上のホトレジスト膜５の表面を乾燥させな
いのは、ベーキング処理工程の初期からホトレジスト膜
５の表面を加熱してホトレジスト膜５の表面を乾燥させ
ると、ホトレジスト膜５中の溶剤が蒸散しにくくなり、
ベーキング効果が弱まるためである。

【００３０】以上説明した前記実施例によれば次の効果
が得られる。 ベーキング処理工程の終期にホトレジスト膜５の表
面を加熱する遠赤外線ヒータ６を設けたことにより、ウ
エハ４の裏面から加熱するベーキング処理において溶剤
が残留しやすいホトレジスト膜５の表面が充分に乾燥さ
れるため、次工程における密着露光工程において、ホト
マスクとウエハ４上のホトレジスト膜５とが密着されて
も、ホトマスクとウエハ４との間にステッキングが発生
するのが抑えられる。

【００３１】 前記により、ステッキングの発生が
未然に防止されるため、露光装置の稼動率の低下を防止
できる。また、ステッキング時におけるホトマスクとウ
エハ４を剥がす際に発生する傷が原因となる不良が無く
なり、歩留りを向上することができる。さらに、不良の
ホトマスクを廃棄して新規のマスクを購入する必要がな
くなるので、コストの低減を図ることができる。

【００３２】 ホトレジスト膜５の表面を乾燥する遠
赤外線ヒータ６を熱電対温度センサ７と温度コントロー
ラ８とによって温度制御することにより、ホトレジスト
膜５の表面が変質することなく、良好に乾燥することが
可能になる。

【００３３】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３４】例えば、ホトレジスト膜５の表面を乾燥さ
せる手段は、遠赤外線ヒータに限ることはなく、熱風ヒ
ータによって熱風をホトレジスト膜５の表面に作用させ
るようにしてもよい。

【００３５】また、ホトレジスト膜５の表面を乾燥させ
る手段は、遠赤外線ヒータや熱風ヒータによる加熱手段
に限ることはなく、ホトレジスト膜５の表面に乾燥空気
や不活性ガスの気体を作用させて乾燥するようにしても
よい。

【００３６】また、ホトレジスト膜５の表面を乾燥させ
る時期は、ベーキング処理工程の終期に限ることはな
く、ベーキング処理工程の終了後、密着露光工程の前に
行うようにしてもよい。この場合、例えば、オーブン等
に入れて、バッチ処理にて乾燥するようにすることもで
きる。

【００３７】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置の製造工程においてウエハ上に塗布されたホトレジ
スト膜をベーキング処理する技術に適用した場合につい
て説明したが、それに限定されるものではなく、ホトマ
スクや液晶パネル等の製造におけるホトレジスト膜のベ
ーキング処理技術等、リソグラフィー処理におけるホト
レジスト膜のベーキング処理全般に適用することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００３９】ホトレジスト膜が塗布された被処理物を裏
面側から加熱して行うベーキング処理工程の終期または
工程終了後に、前記ホトレジスト膜の表面を乾燥するこ
とにより、密着露光工程においてホトマスクとウエハ上
のホトレジスト膜が密着されるに際して、ホトマスクと
ウエハとの間にステッキングが発生するのを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるベーキング処理装置を
示す一部切断正面図である。

【図２】ウエハの搬送フィーダを説明するための平面図
である。

【符号の説明】

１…ベーキング処理装置、２…ベーキング炉、３…ホッ
トプレートヒータ、４…ウエハ、５…ホトレジスト膜、
６…遠赤外線ヒータ、７…熱電対温度センサ、８…温度
コントローラ、９…カバー、１０…排気管、１１…ウエ
ハ受入れステージ、１２…ウエハ払出しステージ、１３
…搬送フィーダ、１３ａ…フィーダ本体、１３ｂ…ウエ
ハ保持部材、１４…逃げ溝、１５…搬送フィーダ駆動
部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホトレジスト膜が塗布された被処理物を
   裏面側から加熱して行うベーキング処理工程の終期また
   は工程終了後に、前記ホトレジスト膜の表面を乾燥する
   ことを特徴とするホトレジスト膜のベーキング方法。
2. 【請求項２】 前記ホトレジスト膜の表面の乾燥が加熱
   することにより行われることを特徴とする請求項１記載
   のホトレジスト膜のベーキング方法。
3. 【請求項３】 前記ホトレジスト膜の表面の乾燥が気体
   を作用させて行われることを特徴とする請求項１記載の
   ホトレジスト膜のベーキング方法。
4. 【請求項４】 ホトレジスト膜が塗布された被処理物の
   裏面を加熱するベーキング処理手段と、ベーキング工程
   の終期または工程終了後に前記被処理物のホトレジスト
   膜の表面を乾燥する手段とを具備していることを特徴と
   するホトレジスト膜のベーキング装置。