JPH02142114A

JPH02142114A - 熱処理盤

Info

Publication number: JPH02142114A
Application number: JP29556288A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Araihara; 新井原　聡; Setsuo Nagashima; 長島　節夫
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-11-22
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1990-05-31

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】〔概　要〕本発明は、基板に塗布したレジストのベーキングおよび
冷却に用いる熱処理盤に関し、基板の全面にわたって、
均一にベーキングし、かつ、急速に冷却することを目的
とし、基板を載置する保持板と、保持板の下面に近設し
、かつ基板を熱処理する温度可変手段とで構成され、保
持板の内部に設けた網目状に連なった細孔の一方の複数
個の端部は、表面に開口させて基板の真空吸着を可能と
し、他方の端部は側面の真空排気口に連結してなる熱処
理盤において、保持板の表面には、基板が没入する凹部
を設けるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、基板に塗布したレジストのベーキングおよび
冷却に用いる熱処理盤に関する。

近年、半導体集積回路を中心とした電子デバイスの小型
化、高集積化とともに、製造効率をよ（し、コストダウ
ンを図るために、例えば、シリコンウェーハ基板や、パ
ターン露光を行うためのマスク基板の大形化が進められ
ている。

それに伴い、大きな基板の隅々まで、均一に微細パター
ンを形成するだめの各種微細加工技術の開発が精力的に
行われている。

微細バターニングを行う各種加工技術の中で、一般にホ
トリソグラフィ（写真蝕刻法）と呼ばれているホトエツ
チングを中核としたパターニング技術が、現在量も活用
されている。

ホトエツチングによるパターニング技術の中の要素技術
の１つに、レジスト塗布がある。

レジストは、露光する光源（線源）に感光して架橋構造
を形成し、現像液に不溶となるネガティブ型と、解重合
反応を起こして現像液に可溶となるポジティブ型とに分
類でき、用途によって使い分けされている。

そして、まず、大きな基板に対して、パターンの微細化
に相応して、レジストを如何に薄く、しかも均一な厚さ
に塗布するかが重要な工程であり、各種のレジスト塗布
装置が提案されている。

次に、基板に塗布したレジストをベーキングする工程が
ある。

ベーキング処理は、基板に塗布したレジストの溶剤を完
全に蒸発させて緻密な膜にするとともに、場合によって
は、熱重合させて本来の感光性を有するレジストに仕上
げる工程である。

ベーキングは、例えば、レジストを塗布した基板を、ヘ
ーキング炉と呼ばれる炉の中に入れて行ったり、加熱し
た盤の上に基板を載置して行ったりする。

ベーキング炉の中で行う場合には、基板に塗布したレジ
スト膜自体が、直接処理雰囲気に触れるので、膜の全面
にわたって、比較的均一な処理ができるが、工程が煩雑
なため、作業効率がよくない。

そこで、一般にホットプレートと呼ばれている熱処理盤
が、作業効率のよいことから、よく用いられている。

熱処理盤の場合には、基板に塗布したレジストは、熱処
理盤の上に載置した基板の厚みを通して、間接的に処理
される。

従って、まず、基板の温度を如何に均一に制御するかが
重要である。

何れにしても、基板に塗布したレジストは、全面にわた
って隅々まで均一にベーキングされないと、引き続いて
行う露光工程において、光源に対する感度むらが生ずる
。

この感度むらは、光源（線源）の違いにより使い分けら
れる、例えば、紫外線用の、いわゆるホトレジストや、
電子線レジスト、Ｘ線レジストなど、種々のレジストに
ついて、露光歩留りを悪くする原因となる。

また、均一なベーキングが行われないと、現像工程やエ
ツチング工程において、現像剤やエツチング剤に対する
溶解特性、耐エツチング剤特性などにも影響が及ぶ。

その結果、基板全面にわたって、均一なパターンを得る
ことができない。

さらに、基板全面にわたって、均一に冷却を行うことは
、ベーキングの終結を規定どうり行わせるために必要な
工程であり、さらに、急速に冷却することは、生産効率
をあげる上でも重要な工程となっている。

そのため、大きな基板の全面にわたって、薄く均一な厚
さに塗布されたレジストを、如何にむらなく均一に、し
かも、再現性よくベーキングし、その後、ベーキングを
均一に終結させるために、如何に急速に冷却するかが重
要で、特に熱処理盤の改良が要請されている。

〔従来の技術〕

第３図に従来の熱処理盤の構成断面図を示す。

同図において、熱処理盤１は、基板３を載置する保持板
２と、その保持板２の下面に近設し、かつ基板３を熱処
理する温度可変手段６とで構成されている。

保持板２は、熱伝導性がよく、かつ安定な金属で作られ
ている。

基板３に対して、効率よくベーキング、ないしは冷却を
行うためには、基板３を保持板２の表面に密着させる方
がよい。

そこで、基板３を保持板２の表面に真空チャンりさせる
ために、保持板２の内部に、網目状に連なった細孔４が
設けられている。

そして、この細孔４の一方の複数個の端部は、表面に開
口しており、他方の端部は、まとまって真空排気口５に
連結されている。

さらに、保持板２の下部には、基板３を熱処理するため
に、温度可変手段６が近設されている。

この温度可変手段６は、基板３をベーキングする場合に
は、加熱ユニットであり、また、冷却する場合には、冷
却ユニットである。

熱処理に当たっては、予め保持板２を所定の温度に設定
しておき、処理を施す基板３を保持板２の表面に真空チ
ャックし、所定の時間放置して処理が終わる。

ここで、従来の熱処理盤１においては、基板の端部７が
、外気に開放されているので、外気の影響を受けやすい
。

従って、基板３の中央近傍と基板の周辺近傍とで、温度
分布が生じる。

そのため、基板３の全面にわたって、均一な処理ができ
ないという問題があった。

〔発明が解決しようとする課題］上で述べたように、従来の熱処理盤においては、基板の
端部が露出しているため、その端部からの熱の放散が、
基板の中央近傍に比べて大きい。

そのために、基板の中央近傍と周辺近傍とに温度分布を
生じ、特に基板に塗布したレジストをベーキングするに
際しては、ベーキングの度合いにむらが生じる。

このことは、パターンの露光に際して、レジストの感度
むらを生じる原因となり、その結果、作成したパターン
幅にむらが生じる問題があった。

本発明は、この熱処理において生じる、温度むらを防止
した熱処理撃に関するものである。

〔課題を解決するための手段］上で述べた課題は、基板を載置する保持板と、保持板の
下面に近設し、かつ基板を熱処理する温度可変手段とで
構成され、保持板の内部に設けた網目状に連なった細孔
の一方の複数個の端部は、表面に開口させて基板の真空
吸着を可能とし、他方の端部は側面の真空排気口に連結
してなる熱処理盤において、保持板の表面には、基板が
没入する凹部を設けた熱処理盤により達成される。

（作　用）第１図は、本発明に係わる熱処理盤１を示すものであっ
て、保持板２の内部には、網目状に連なった細孔４を設
け、その細孔４の一方の多数の端部を表側に開口し、他
方の端部は、まとめて側面に開口した真空排気口５に連
結し、熱処理の際に、基板３を保持板２の表面に真空チ
ャックによって密接させ、基板３に対する熱伝導効率を
高めている。

保持板２の裏面には、温度可変手段６を近設し、ベーキ
ングを行う場合には、加熱ユニットにより、保持板２の
表面の温度を所定の温度に制御する。

また、一般に、冷却処理は、基板３の温度を均一に、か
つ迅速に室温に戻し、ベーキングを終結させる処理を意
味している。

従って、冷却処理を行う場合には、保持板２の裏面に温
度可変手段６として冷却ユニットを近設し、加熱された
基板３が密接したとき、保持板２の表面の温度が上昇し
ないように、均一に、かつ強制的に室温に保てるよう制
御する。

こうして、従来は、ベーキングや冷却などの熱処理を行
っている。

しかし、本発明においては、保持板２０表面に凹部８を
設ける。

そして、熱処理に際しては、基板３をその凹部８の中に
没入させることに、従来の熱処理盤にない特徴がある。

凹部８の底部は、鏡面に仕上げ、一般には平滑に仕上げ
られた基板３の裏面と、真空チャックした際に、よく密
接するようにする。

さらに、凹部８の深さは、基板３が充分に没入するよう
、少なくとも基板３の厚さよりも深くする方が効果的で
ある。

また、凹部８の大きさは、基板の端部８が凹部９の壁に
、できるだけ接近した大きさにする方が効果的である。

このようにして、熱処理を行う基板３を凹部８の中に埋
まるように載置し、基板の端部７を四部８の壁によって
熱的に保護し、基板の端部７から熱が放散することを防
止する。

その結果、基板３の中央近傍と周辺近傍との温度むらを
防ぎ、均一な熱処理ができる。

〔実施例〕

第１図により、以下に本発明の一実施例を詳述する。

同図において、保持Ｆｉ２は、厚さ５胴と１０ｍｍとの
２枚のステンレス鋼板を重合螺着して、厚さが１５　ｍ
ｍの一体構成とし、作製した。

まず、１０ｍｍのステンレス鋼板は、保持板２の裏面か
ら１０（財）の内部に、５０ｍｍピッチで、孔径３１ｕ
ｌｕの網目状の細孔４が配置されるように、その表面に
溝を削成し、端部で１つの溝にまとめて側壁に開口し、
真空排気口５とした。

一方、別に用意した厚さ５ｍｍのステンレス鋼板の表面
には、深さ２．３　ｍｍ、−辺の長さが１３２ｍｍの凹
部９を削成し、底部が鏡面になるよう精度よく仕上げた
。

さらに、凹部８の底部には、９個の真空チャック用の孔
が開口するように、網目状の交点の位置９箇所に、孔径
１　＋ｎｎｎの孔を貫通させた。

この２枚のステンレス鋼板を重ね、螺着して一体構成と
し、保持板２とした。

凹部８の底部の複数個の開口に連なった真空排気口５に
は、図示してないが、真空排気装置を接続し、基板３が
真空チャックできるようにした。

基板３には、厚さ２　、３　ｉｎ＋ｉ　、　　１辺が１
３０ｍｍのクロムマスク用ガラス乾板を用いた。

ベーキング用の熱処理盤１は、温度可変手段６として、
保持板２の裏面にジュール発熱式の加熱ユニットを近接
配置し、保持板２の凹部８の底部の温度が１５０±０．
５°Ｃになるよう制御した。

一方、別に準備した冷却用の熱処理盤１は、温度可変手
段６として、保持板２の裏面にベルテイ工効果型電子冷
却式の冷却ユニットを近接配置し、２５±０．５°Ｃに
なるよう制御した。

基板３には、クロムマスク用の金属クロム皮膜を設けた
ガラス基板に、回転式のレジスト塗布装置により、ポジ
ティブ型の電子線レジストを１μｍの厚さに塗布したも
のを使用した。

続いて、その基板３を、加熱制御したベーキング用の熱
処理盤１の保持板２の凹部８の底部に、基板の端部７と
四部８の壁との間隔が、１ｍｍずつ均等に開くように載
置し、真空チャックした。

ベーキング処理は、１０分間行った。

次に、その基ｖｉ３を、冷却制御した冷却用の熱処理盤
１の保持板２の凹部８の底部に、周囲が１鴫ずつの間隔
が開くように載置して真空チャックし、５分間冷却して
室温に下げた。

以上述べた熱処理済みのクロムマスク用ガラス乾板に対
して、電子ビーム露光装置により、所定の条件で５倍レ
チクルのＪＩＳパターンの描画を行った。

その後、所定の条件で現像・エツチング処理を行い、５
倍のレチクルマスクを得た。

本発明になる熱処理盤の効果は、こうして得たレチクル
マスクの寸法精度を評価することにより行った。

その結果を第２図に示す。

同図において、縦軸には、１０μｍを標準寸法としたと
きの、得られたクロムパターンの寸法のばらつきを示し
、横軸には、−辺１３０ｍｍのガラスマスクの測定位置
を示す。

ポジティブ型の電子線レジストの場合には、ベーキング
処理が充分に行われていないと、電子ビームを照射した
領域の外にまで現像が及び、エツチングにより得られる
スペースが広くなる。

その結果、ブラックが挟まり、パターン幅が細くな傾向
がある。

マスクの外形１３０ｍｍの中の１００ｍｍ角を有効面積
としても、破線Ｂで示した従来の熱処理盤による処理で
は、基板の中心から５０％以上遠ざかると、急激にパタ
ーン幅が細くなる。

それに対して、本発明になる熱処理盤で処理した場合に
は、実線Ａで示したように、基板の周辺近傍まで、パタ
ーン幅の細まりがなく、よい効果があることを確認でき
た。

第２図で示したこの結果は、本発明になる熱処理盤によ
るベーキング処理も、ベーキングを終結する冷却処理も
、基板全面にわたって、均一に行われたことを示すもの
である。

ここで述べた熱処理盤の凹部は、削成によって作らず、
例えば、熱処理盤の端部の周囲に、所定の厚さの板を固
着して取り巻き、土手状にしても作ることができ、作り
方は問わない。

また、熱処理盤の温度設定は、使用するレジストの種類
や、周囲の雰囲気などにより、任意に変更できる。

さらに、熱処理盤の上面に、基板の大きさや形状に合わ
せた凹部を設ければ、本実施例で述べたレチクルマスク
用の角形のガラス乾板以外に、通常のマスクや、円形の
ウェーハなども適用でき、種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、従来の熱処理盤においては、処理す
る基板の中心近傍と周辺近傍との温度分布に起因して、
基板に塗布したレジストの感度にばらつきが生じ、その
結果、得られるパターンにもばらつきが生じる。

しかし、本発明の熱処理盤を用いることにより、このよ
うなばらつきを防ぐことができる。

従って、本発明は、レジスト塗布から始まってベーキン
グや冷却、露光、現像、エツチングなどの一連のパター
ニング工程の歩留り向上や効率化に寄与するところが大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる熱処理盤の構成断面図、第２図
はレジストの熱処理が及ぼすパターン寸法のばらつきを
示す図、第３図に従来の熱処理盤の構成断面図、である。図において、ｌは熱処理盤、３は基板、５は真空排気口、７は基板の端部、である。２は保持板、４は細孔、６は温度可変手段４．８は凹部、１　、幸さ処工里１８− レｙ゛ストの身へ処理！が′反ぼ゛すパターン寸法去の
１１もフ姿と汀、す閃第　２　図

Claims

【特許請求の範囲】基板（３）を載置する保持板（２）と、前記保持板（２
）の下面に近設し、かつ前記基板（３）を熱処理する温
度可変手段（６）とで構成され、前記保持板（１）の内部に設けた網目状に連なった細孔
（４）の一方の複数個の端部は、表面に開口させて基板
（３）の真空吸着を可能とし、他方の端部は側面の真空
排気口（５）に連結してなる熱処理盤（１）において、前記保持板（２）の表面には、前記基板（３）が没入す
る凹部（８）を設けたことを特徴とする熱処理盤。