JPH0746676B2

JPH0746676B2 - レジストパターン形成方法

Info

Publication number: JPH0746676B2
Application number: JP59033585A
Authority: JP
Inventors: 慶桐田; 俊昭篠崎; 芳秀加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS60178626A

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３σ＜
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におい
てパターン形成の高スループット化が図れない等の問題
があった。

第１図は従来技術によるレジストパターン形成プロセス
を示すフローチャートである。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に、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っ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
った。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）なっている。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31,32,33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［℃］程度であった。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
て行なった。このような温度分布（冷却速度むら）が生
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
対流が基板面に沿っ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。したがって、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った。

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、レジストを該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）ことによっ
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、いささかも劣化してい
ないことも判った。加えて、上記Tb→Tm→Tcのレジスト
膜冷却を基板面上全体に亙っ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。

また、本発明者等は更に鋭意研究を重ねた結果、露光後
で現像処理の前に制御されたレジストのベーク・冷却プ
ロセスを施すことによっても、上記した場合と同様の高
精度レジストパターンが得られることを見い出した。即
ち、パターン露光後で現像処理の前にガラス転移温度Tg
以上の温度Tbでレジスト膜をベーク（以下現像前ベーク
と称す）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、然る後Tmから最終冷却温度
Tcまで急速冷却させれば（Tb≧Tm＞Tc）、レジストの感
度を任意の値に再現性良く制御でき、しかも寸法精度の
高い、レジストパターンを形成できることが判った。

［発明の目的］本発明の目的は、解像性を劣化させることなく、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を提供することに
ある。

［発明の概要］本発明は被処理基板上にレジスト膜を塗布形成し、プリ
ベークした後、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膜に選択的に照射して該レジス
ト膜を露光し、現像処理を施することによりレジストパ
ターンを形成する方法において、前記露光後で前記現像
処理の前に、前記レジスト膜を該レジストのガラス転移
温度Tg以上の所定温度Tbにてベークし、次いで前記基板
を１枚単位毎に前記レジスト膜を前記温度TbからTb＞Tm
なる中間温度Tmまで冷却プレートを用いて自然放冷とほ
ぼ同等以下の速度で均一に冷却し、しかるのち前記基板
を１枚単位毎に前記レジスト膜を中間温度TmからTm≧Tg
＞Tcであり室温あるいは室温以下の温度Tcまで略10秒以
下で均一に冷却することを特徴とするレジストパターン
形成方法である。

本発明によるレジストパターン形成方法の概要を第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、このレジスト前をプリベークし通常の冷却
を行なう。次に該レジスト膜に対して所定のパターン露
光を行なう。然る後、上記レジスト膜を該レジストのガ
ラス転移温度Tg以上の所定温度Tbでベーク（現像前ベー
ク）する。現像前ベーク後、該レジスト膜の温度（即ち
レジスト膜付被処理基板の温度）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、前記中間冷却温度Tmから最終冷却温度Tc
へ急速且つ均一に下げる第２の冷却を行なう、この場
合、上記第２の冷却時における温度差Tm−Tcを任意に選
択することによって、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。また、レジスト膜付
基板全体にわたる温度分布を均一に保持するために、ベ
ーク及び冷却処理は該基板を移動させず同一場所にて行
なう。然る後、斯かる現像前ベーク・冷却プロセスを経
たレジスト膜に対し現像・リンスを施すことによって所
定のレジストパターンを形成する。

また本発明の被処理基板上に塗布されたレジスト膜をベ
ークしたのち冷却するレジストパターン形成方法に用い
るレジスト処理装置において、上記基板を１枚単位で支
持する基板支持具と、この支持具の上方も設けられ該支
持具に支持された基板上に赤外線を照射或いは熱風を吹
き付けて基板上のレジスト膜を該レジストのガラス転移
温度Tg以上の温度にてベークするベーク機構と、上記支
持具の上方に設けられ該支持具に支持された基板上に冷
風を吹き付けて基板上のレジスト膜を任意の中間温度ま
で緩やかに冷却し、且つ中間温度から最終冷却温度まで
急速に冷却する冷却機構とを具備し、上記レジスト膜の
ベーク及び冷却を該レジスト膜付基板を移動することな
く温度を制御しながら均一に連続して行うようにしたも
のである。

［発明の効果］本発明によれば、電磁波若しくは粒子線照射に対するレ
ジストの感度を、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。例えば低感度のレジストを用
いる場合でも、本発明の方法により解像性を劣下させる
ことなく高感度化できるので、電磁波若しくは粒子線に
よる照射処理時間等を短縮し、レジストパターン形成の
処理時間の大幅な短縮化をはかり得る。また、レジスト
のベーク及び冷却は被処理基板を移動させることなく行
なうので、これらの処理を連続的に且つ迅速に進めるこ
とができる。しかも、ベーク→冷却工程中に被処理基板
を移動させる必要がないので、外部からの不要な熱接触
を招くことなくベーク→冷却へのプロセス処理が均一に
進められる結果、被処理基板上の塗布レジストに冷却む
ら、すなわち感度むらが生じるのを未然に防止すること
ができる。したがって、得られるレジストパターンの寸
法均一性は極めて高いものとなる。

また、本発明の効果は露光時及び露光前のレジストの熱
履歴には無関係に得られるので、露光時にレジストの温
度上昇が生じても構わないし、従来のプリベーク・冷却
プロセス条件を特に変更する必要もない。さらに、レジ
スト感度を任意の値に制御できるので、露光装置のレジ
スト適用範囲即ち利用し得るレジストの種類を拡大する
ことができる。加えて、露光時のレジストに対する電磁
波や粒子線の照射量が適正でなかったり、照射量を間違
えて露光した場合でも、現像前ベークと上記制御された
冷却を行なうことにより、露光後でもレジストの感度を
制御し、高精度パターンを得るためのプロセス上の修正
を施すことができる。

［発明の実施例］〈実施例〉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［μ
ｍ］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、前レジスト膜をプリベークし、自然放冷した。プ
リベーク温度は160［℃］であり、プリベーク時間は30
分であった。自然放冷時におけるレジスト膜全体にわた
る温度分布については特別な注意は払わなかった。即
ち、レジスト膜付基板全体にわたる意図的な均一冷却は
行なわなかった。次いで、前記レジスト膜に対して所定
の条件で電子線露光を行なった。然る後、後述するよう
なレジスト処理装置を用いて前記レジスト膜の現像前ベ
ークと制御された均一冷却処理を行なった。ベーク温度
Tbは、上記レジストのガラス転移温度Tg〜133［℃］か
ら200［℃］の範囲で選択してよいが、ここでは180
［℃］とした。現像前ベークは約10分間行なった。プリ
ベーク工程でレジストの溶剤は十分に取り除かれている
ので、該現像前ベーク時間をあまり長くする必要はな
い。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（即ちレジスト膜の温度）を任
意の中間冷却温度Tm（Tm≦Tb）まで均一に下げた。さら
に該基板の温度を該中間冷却温度Tmから最終冷却温度Tc
まで急速且つ均一に下げた。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［℃］の場合の上記レジス
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51,52,53で、第３図の従来法の場合の冷
却特性に比べ全体にわたって（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10秒以下で
あった。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）に示す特性が得られた。第６図（ａ）
の特性は、上記レジスト膜に20［keV］の電子線を照射
後、前記夫々の現像前ベーク、冷却プロセスを施し、然
る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（〜13
3℃）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^-7［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、上記レジストを〜0.8［μｍ］の厚さに塗布した
レジスト膜付基板（金属膜付６インチ□ガラス基板）を
用意し、上記と同様のプリベーク、自然放冷を行なった
後、該レジスト膜付基板の周辺部分を除く全面へ20［ke
V］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露光を行ない、前記夫々の感
度に対応する現像前ベーク（Tb＝180℃）とTb→Tm→Tc
（Tc＝25℃）の冷却処理を施し、然る後室温におけるMI
BK/IPA（＝7/3）現像、IPAリンス処理を行なってレジス
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った。ま
た、例えば線幅0.5〜2.0［μｍ］の範囲のジストパター
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３σ＜0.1［μｍ］を十分に満足するものであった。

〈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。基本的な工程は実施例１の場合と略同様であ
る。レジスト塗布後のプリベークは160［℃］で30分間
行ない、プリベーク後自然放冷によってレジスト膜付基
板の冷却を行なった。電子線露光は加速電圧20［keV］
にて行なった。露光後のレジスト膜に対し現像前ベーク
と、本発明の冷却プロセスを施した。現像前ベーク時の
ベーク温度Tbは、本レジストのガラス転移温度Tg〜110
［℃］を越える170［℃］に設定した。ベーク時間は10
分間とした。前記現像前ベーク後、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った。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。夫々のTmからTc（＝25℃）まで
の冷却時間は本実施例の場合についても〜10秒以下であ
った。上記種々の冷却プロセスを経たレジスト膜に室温
にて13分間のMIBK現像、30秒間のIPAリンスを行なっ
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、上記したレジストを〜0.8［μｍ］の厚さに塗布
したレジスト膜付基板（金属膜付６インチ□ガラス基
板）を用意し、上記と同様のプリベーク、自然放冷、露
光（電子線照射量は上記夫々の電子線感度に対応）、現
像前ベーク、Tb→Tm→Tc冷却プロセス（上記夫々の感度
に対応する冷却プロセス）、現像、リンスなどの処理を
施し、レジストパターンを形成した。その結果、すべて
の基板上全体にわたりレジストパターンの解像性は良好
であった。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３σ＜0.1［μ
ｍ］であった。

なお、本発明の主眼は、露光後の被処理基板上のレジス
ト膜を現像前ベーク、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、現像前ベーク温度Tb
から最終冷却温度Tcに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へ急速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。したがって、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Tb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Tb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。

また、上記実施例にお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が該レジストガラス転
移温度Tg以上である場合には、Tgより低い最終冷却温度
Tcまでレジストを急速冷却させる（Tb≧Tm≧Tg＞Tc）こ
とによって、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
って、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。Tm→Tcの急速冷却
に要する時間は本実施例の如く〜10秒以内であれば本発
明の効果を略達成することができるが、さらに短くすれ
ばする程急速冷却の効果を十分に引き出すことができ
る。

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、本発明に用いるレジスト処理装置の一例について
第７図を参照して説明する。第７図の装置はレジスト膜
（若しくはレジスト膜付被処理基板）をガラス転移温度
以上の温度でベークし、ベーク後のレジスト膜を該レジ
スト膜の温度を制御しながら均一に冷却乃至急速冷却す
るための全自動処理装置である。まず、露光済みのレジ
スト膜付被処理基板71aが、予めカセット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によって所定位置へ順次搬送される。次に、前記レ
ジスト膜付基板71aは、回転・上下動機構を有する真空
チャック搬送器74aによってベーク・冷却器75の基板支
持具76上へ移される。ここにおいてレジスト膜付被処理
基板71bには所定のベーク・冷却処理が施されるが、本
発明の効果を引き出すためのレジスト処理装置のポイン
トはこのベーク・冷却器75の構造にある。すなわち、本
発明に用いるレジスト処理装置は、少なくともレジスト
膜付被処理基板71bを移動することなく、同一場所でベ
ーク→冷却処理を他の部分からの不要な熱接触なく均一
制御しながら連続的に実行する機能を有していなければ
ならない。

第８図は前記機能を持たせたベーク・冷却器の一例でそ
の構造は次のようになっている。すなわち、本例ではレ
ジスト膜付被処理基板81が支持具82上に載置された状態
で、平面状の加熱・冷却源83が該基板81のレジスト塗布
面と平行対面するように所定の間隔で配置されている。
平面状加熱・冷却源83は加熱源（ベーク機構）84と冷却
源（冷却機構）85とを交互に配列した構造となってい
る。レジスト塗布面から見た平面状加熱・冷却源83の具
体例を第９図及び第10図に示した。第９図に示す例は、
小孔91を所定の間隔で画一的に多数設けた清浄材料例え
ば石英から成る管を、小孔群がすべてレジスト面に対向
するように、平面状に複数個配列したものである。この
場合、清浄な加熱ガス（熱風）を噴出させる管（熱風導
入管）92と、清浄な冷却ガス（冷風）を噴出させる管
（冷風導入管）93とを交互に配列してあるので所望の効
果を生ぜしめるように操作することができる。第10図に
示す例は、第９図に示す例と同様に、小孔を所定間隔で
画一的に多数設けた清浄材料例えば石英から成る管101
と、ヒーターを内包した例えば石英から成る管102とを
交互に複数個平面状に配列したものである。この場合、
後者を加熱源、前者を第９図に示す例と同様にして冷却
源として使用する。上記機能を持たせたベーク・冷却器
の他の例を第11図に示す。本例では、レジスト膜付被処
理基板111が支持具112上に載置された状態で、開口端を
略平面状に配置させた管群から成る加熱・冷却源113を
該基板111のレジスト塗布面と平行対面する態様で所定
の間隔にて配置している。この場合、加熱・冷却源113
は加熱源用管114と冷却源用管115とを交互に配列した構
造になっている。レジスト塗布面から見た平面状加熱・
冷却器113の一具体例を第12図に示した。第12図に示す
例は、加熱源用開口（熱風吹出口）121と冷却源用開口
（冷風吹出口）122とを交互にマトリクス状に配列した
ものである。なお、これら第11図及び第12図に示した例
では、加熱源用管には加熱ガスを導入し、冷却源用管に
は冷却用ガスを導入して、夫々の開口部から加熱ガス，
冷却ガスを噴出させることによって、所定のベーク・冷
却処理を行なうことができる。また、ベーク処理に関し
ては上記加熱源用管に赤外線を導入して、開口部からレ
ジスト面へ赤外線を照射させる方法を採ってもよい。

さて、本発明の効果を生ぜしめるには上述した第８図乃
至第12図に示す例の如きベーク・冷却器を第７図のベー
ク・冷却器77として使用する。ベーク温度Tb（Tb≧T
g）、中間冷却温度（急速冷却開始温度）Tm、最終冷却
温度Tcなどの設定やTb→Tmの第１冷却プロセス、Tm→Tc
の第２冷却プロセスなどの制御は、加熱ガスや冷却ガス
の温度、噴出口からのガス流量、赤外線量、ヒーター温
度、平面状ベーク・冷却器と被処理基板との間隔などを
パラメータとした、予めプログラムされた所定のシーケ
ンスに従って行なえばよい。また、本発明ではベーク後
のレジストの冷却を被処理基板上にて均一に行なうこと
も重要なポイントなので、これを乱すような不要な熱接
触は極力避けなければならない。このために被処理基板
71bの支持具76としては例えばテフロン（デュポン社商
品名）の如き熱伝導率の小さい材料を使用することが望
ましく、さらには該基板と該支持具との接触はできるだ
け点接触状態にする方が望ましい。このようにして所定
のベーク・冷却処理を終えた被処理基板71bは、次に回
転・上下動機構を有する真空チャック搬送器74bによっ
て、ベルトコンベア73b上の所定位置へ移される。そし
てベーク・冷却済レジスト膜付被処理基板71cは、所定
のシーケンスの下に、ベルトコンベア73bによってカセ
ット72bに順次収納され、本装置の工程は完了する。

なお、本装置は枚葉式の処理方法を採用しているので、
状況によってはベーク・冷却部分における処理時間が長
くなって、高スループット化がはかれない場合も生じ
る。このような場合には、該ベーク・冷却器を例えばサ
ークル状若しくは並列状に複数個配置し、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
プット化をはかることが可能である。さらには、ベーク
・冷却器を所定許容範囲内で大型化し、バッチ処理方式
にすることもできる。平面状ベーク・冷却器は、レジス
ト面に対するベーク・冷却の均一性を強化するために、
通常はそのベーク・冷却面領域を平行対面しているレジ
スト面領域よりも余裕をもって広くしておく方が望まし
い。また、上記均一性なども含めて所定の効果を得るた
めに、上記平面状ベーク・冷却器の加熱源と冷却源との
配置は状況に応じて変化されても良い。上記レジスト処
理装置の平面状ベーク・冷却器は被処理基板上のレジス
ト面（表面）に対面する形態になっているが、レジスト
面とは反対側の被処理基板面（裏面）に所定の間隔にて
平行対面する形態で平面状ベーク・冷却器をさらに追加
してもよい。

上記装置の大きな特徴を追記すると、ベーク・冷却処理
が、従来の大型オーブン、広い冷却エリアに代わって、
極めて小型化された単一装置で可能になったこと、被処
理基板の搬送移動が自動的にしかも狭いスペースで行な
われるのでレジスト付基板へのダストの付着が大幅に低
減し製品歩留りが向上すること等があげられる。

尚、斯かる本発明に用いるレジスト処理装置はあらゆる
露光装置に組み込むことができる。

【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って得られ
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、第８図〜第12図はそれぞれ上記装置の要部構成を拡
大して示す図である。 71a〜71c…被処理基板、72a〜72b…カセット、73a〜73b
…ベルトコンベア、74a〜74b…真空チャック搬送器、75
…ベーク・冷却器、76…基板支持具、81…被処理基板、
82…基板支持具、83…加熱・冷却源、84…加熱源、85…
冷却源、91…小孔、92…加熱管、93…冷却管、101…冷
却管、102…ヒーター内包加熱管、111…被処理基板、11
2…基板支持具、113…加熱・冷却源、114…加熱源用
管、115…冷却源用管、121…加熱源用開口、122…冷却
源用開口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤芳秀神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地東京芝浦電気株式会社総合研究所内 (56)参考文献特開昭55−46559（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−100417（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−104127（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−117625（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−117626（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−176936（ＪＰ，Ａ) 特公昭56−14975（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板上にレジスト膜を塗布形成し、
プリベークした後、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膜に選択的に照射して該レ
ジスト膜を露光し、現像処理を施することによりレジス
トパターンを形成する方法において、前記露光後で前記
現像処理の前に、前記レジスト膜を該レジストのガラス
転移温度Tg以上の所定温度Tbにてベークし、次いで前記
基板を１枚単位毎に前記レジスト膜を前記温度TbからTb
＞Tmなる中間温度Tmまで冷却プレートを用いて自然放冷
とほぼ同等以下の速度で均一に冷却し、しかるのち前記
基板を１枚単位毎に前記レジスト膜を中間温度TmからTm
≧Tg＞Tcであり室温あるいは室温以下の温度Tcまで略10
秒以下で均一に冷却することを特徴とするレジストパタ
ーン形成方法。
【請求項２】上記レジスト膜の露光後の現像前ベーク及
びそれに続く冷却は、該レジスト膜付被処理基板を移動
することなく同一場所にて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。