JPH0465524B2

JPH0465524B2 -

Info

Publication number: JPH0465524B2
Application number: JP58106169A
Authority: JP
Inventors: Kei Kirita; Yoshihide Kato; Toshiaki Shinozaki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1983-06-14
Publication date: 1992-10-20
Also published as: JPS59231813A

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を初めとして、半導体素子の集積度が高
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、許容され
る寸法精度は非常に厳しいものとなり、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
内で3σ≦0.1〔μm〕（但し、σはウエハの平均寸法
値に対するばらつきを示す）の寸法精度が要求さ
れている。また、量産ラインで使用されるために
はマスク間域いはウエハ間での寸法変動を3σ≦
0.15〔μm〕に抑えることが必要であり、一方量産
効果を高めるために、レジストの感度としては高
いものが要求されている。しかし、一般に高感度
のレジストは解像性が劣るため所望のパターン寸
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
において高スループツトが得られない等の問題が
あつた。

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。次いで、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。冷却の完了したレジスト膜付被処理基板
に対して、レジストの種類に応じた所定の照射量
で所定波長域の電磁波、例えば紫外光或いは所定
エネルギーの粒子線、例えば電子線を選択的に照
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
面に沿つて上向きに起り易いこと、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ぜ
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の冷却速
度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、従来のプロセスにより長
時間かけて冷却されたレジストの感度は低いが、
レジストをベーク後急速に冷却した場合のレジス
ト感度は飛躍的に高まることを見い出した。さら
に、急速冷却したレジストのパターンの解像性
は、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つた。

レジスト膜付基板を急速且つ均一に冷却する方
法として、レジスト膜付基板をベーク後瞬時に、
水等の液体冷媒中へ浸漬させる方法があり、本発
明者等によつて既に提案されている。しかし、こ
の方法を大気圧（〜１気圧）下で種々試みたとこ
ろ、レジストのベーク温度Tbが冷却用液体の大
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精度が悪化
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
る感度を高めることがき、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、冷却用液体が収容される空間
を、該液体の沸点がレジストのベーク温度より高
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、該基板温度をTbに保持した状態で、該
容器内に備えた任意の温度Tcにある冷却用液体
冷媒の沸点がTb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中へ
急速浸漬させることによつて、該レジスト膜のベ
ーク温度Tbから冷却温度Tcへの急速均一冷却を
行なう。この場合、レジストの感度は急速冷却時
の温度差Tb−Tc（Tb＞Tc）に依存して任意の値
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所定温度Tbにて常圧以
下の圧力下で行い、しかるのち前記電磁波或いは
粒子線の照射の前に、常圧よりも高い圧力で且つ
沸点がTb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Tb以上となる圧力下に保持
する冷却室とを具備し、レジストのベーク後の冷
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、その解像性を劣化させ
ることなく、大幅に高めることができる。したが
つて、低感度のレジストでも本発明の方法によつ
て解像性を劣化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化することもな
いので、被処理基板上全体に亘つて寸法ばらつき
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、レジストのベークを減圧下で行なうこと
により、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
ーク処理時間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、本発明の方法によつて、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＞本実施例ではポリ（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。このとき、塗布膜厚は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、ベーク温度Tbを保持したままレジスト膜付
被処理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、同じ圧力下に在る所定温度
Tc（Tb＞Tc）の冷却水の中へ温度Tbにある前記
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急速均一冷却を行なつ
た。本実施例ではTcとして(a)室温（〜25℃）、(b)
70［℃］、(c)95［℃］、(d)130［℃］、(e)150［℃］
を選
んだ。第５図はａのTc〜25［℃］の場合の上記レ
ジスト冷却処理時の基板温度変化について示した
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５１，５
２，５３で、同じ図面上に再示した第３図の従来
法における冷却特性曲線３１，３２，３３に比べ
て急速且つ均一な冷却が行なわれていることがよ
く判る。Tcが(b)〜(e)の場合も同様に急速で均一
な冷却が行なわれた。なお、被処理基板の冷却水
浸漬後におけるベーク温度Tbから各々の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。Tcが上記(a)〜(e)のベーク、冷却プロ
セスを経た夫々のレジスト試料について電子線感
度特性を調べた結果、第６図に示す夫々に対応す
る感度曲線が得られた。第６図の特性は、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。Tcが(a)〜(e)の夫々のベー
ク、冷却プロセスに対応するレジスト感度（膜厚
残存率ゼロとなる場合の電子性照射量）は(a)1.2
×10^-7［Ｃ／cm²］、(b)1.7×10^-7［Ｃ／cm²］、(c)2.5
×
10^-7［Ｃ／cm²］、(d)1.0×10^-6［Ｃ／cm²］、(e)3.8×
10^-6［Ｃ／cm²］であつた。なお、従来のベーク
（180℃）→自然放冷（室温まで）プロセスを経
て、上記同様の電子線照射、現像、リンス処理を
施こした場合の上記レジストの感度は〜４×10^-6
［Ｃ／cm²］である。

一方、上記したプロセスと同様の減圧ベーク、
昇圧冷却を起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(a)〜
(e)の場合の夫々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BIBK／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。これ等レジストパター
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
寸法制度を測定評価した結果、いずれかの場合の
レジストパターンもすべて高精度で基盤面内の寸
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。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160［℃］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。レジスト膜冷却時の基板周囲
の圧力は約７気圧で、冷却は実施例１と同様に
Tb＝160［℃］から種々の温度（Tc）(f)室温（〜
25℃）、(g)70［℃］、(h)95［℃］、(I)130［℃］、(j
)150
［℃］にある冷却水中へ基板全体を急速（３秒以
内）に浸漬させることによつて行なつた。冷却浸
漬後Tbから夫々のTcまでの基板の冷却時間はす
べて３秒以下であつた。前記プロセスを経た夫々
のレジスト試料に20［keV］電子線照射後、室温
で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。Tcが(f)〜(j)
のベーク、冷却プロセスに対応するレジスト感度
は夫々(f)２×10^-6［Ｃ／cm²］、(g)2.5×10^-6［Ｃ／
cm²］、(h)３×10^-6［Ｃ／cm²］、(i)8.0×10^-6［Ｃ／
cm²］、(j)9.5×10^-6［Ｃ／cm²］であつた。なお、従
来のベーク（160℃）→自然放冷（室温まで）を
経て、上記と同じ照射、現像、リンス効果を施こ
した場合の上記レジストの感度は〜１×10^-5
［Ｃ／cm²］程度である。

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(f)
〜〓の場合の夫々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亘り、レジストパ
ターンの解像性は良好であつた。また、実施例１
と同様に線幅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すべて高精度で、基板面
内の寸法変動誤差はすべて3σ＜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をはかる一方レジス
ト感度向上に因るパターン露光時間の短縮化と寸
法精度の高いレジストパターン形成を実現するこ
とにある。さらに、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から任意の温度Tcにある液体冷媒中へレジス
トを急速冷却させることにより、塗布レジストに
任意の感度を均一に与える点にある。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
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充分に
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
質的に充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・化学的変質をも
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＞Tg＞Tc）
ことによつて、レジスト感度の大幅な向上化がは
かられ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、任意の感度
を有する高感度レジストを必要とする場合には、
上記Tb＞Tg＞Tcの関係を満たす範囲で、レジ
スト冷却用液体冷媒の温度Tcを、該レジストの
実質的に十分な感度向上が実現される任意の値に
すればよい。また、ベーク温度Tbから冷却温度
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。な
お、液体冷媒の温度Tcがレジストのガラス転移
温度Tgより低い場合（Tc＜Tg）には、急速浸
漬冷却後、Tcから室温までのレジストの冷却方
法には特に注意を払わなくてもよく、ベーク温度
Tbと冷却温度Tcとの差によつて決まるレジスト
の感度は殆ど変化しないことが判つている。一
方、冷媒（冷却）温度Tcがガラス転移温度Tgよ
り高い場合（Tc＞Tg＞室温）には、レジスト膜
付基板温度がTcから更に室温へ下がる過程でレ
ジスト感度が更に変化する虞れがあるが、このよ
うな場合にはTc→Tg→室温の冷却過程のうち、
特にTc→Tgの間の基板冷却速度を緩和させてや
ればTb→Tcの急速冷却で決まるレジスト感度は
殆ど変化しないことも判つている。しかし、後述
する本発明に適合するレジスト処理装置を用いる
と前記した処理は不要であつた。また、レジスト
の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、本発明の方法を実施するのに適合するレ
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迄の一連の工
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ことは
云うまでもない。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によつて、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（例えば水）８
１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７
１ｃ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８４ａ，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，８６ｂ，８６ｃを有している。ま
た、冷却室８２側に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
外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８４ａ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８
０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ようにその
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８５ａ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。減圧下で所定時間のレジストベーク
を行なつた後は、ベーク温度が変らないように加
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が開放され、ベーク室８０と冷却室８２
とが同一圧力の下に所定圧力値（例えば１気圧以
上）に達するまでの昇圧が継続される。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Tbに加熱保持されている。ベ
ーク室８０と冷却室８２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中へ浸漬され急速冷却される。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７８が上方向に移動、被処理基板７１ｃは液体
冷媒８１中から引き上げられてベーク室８０の所
定位置まで移送される。次いで、リークバルブ８
６ｃが開放され、リーク用管８５ｃを通して、ベ
ーク室８０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８４ｂ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の部分
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上へ載せれらる。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７４
ｄ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
るので、状況に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
には、該減圧ベーク・昇圧冷却器を例えばサーク
ル状若しくは並列状に複数個配置し、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・昇圧冷却器においては、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
の種類等に応じて、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、レジストベーク用の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
は云うまでもない。また、液体冷媒８１の温度
Tcの制御に関しては、上述した様な冷却室８２
の外に置かれた液温調整器によつて制御する方法
の外、冷却室８２の液体冷媒中へヒーターと温度
検知器を直接浸漬させ冷媒温度を直接的に自動制
御する等の方法もある。要はTcを制御し易すい
手段を導入すればよい。さらに、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、発明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
けるレジスト急速均一冷却による被処理基板の温
度変化及び従来工程における冷却時の基板温度変
化を示す特性図、第６図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
本発明の方法の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，
７２ｂ……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、
８５ａ……減圧用管、８５ｂ……昇圧用管、８５
ｃ……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

【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
ークを所定温度Tbにて常圧以下の圧力下で行な
い、しかるのち前記電磁波或いは粒子線の照射の
前に、常圧よりも高い圧力下で且つ沸点がTb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ことを特徴とするレジストパ
ターン形成方法。２前記レジストのガラス転移温度をTgとする
とき、Tb＞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前記基板の前記冷却用液体中への浸漬を、前
記レジストのベーク終了時から３秒以内に行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレジ
ストパターン形成方法。４前記ベーク温度Tbと冷却用液体の温度Tcと
の差（Tb−Tc）が予め所定の値となるよう設定
し、この値に応じて前記レジストの感度を所望の
値に制御する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。５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Tb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。