JPS59231813A

JPS59231813A - レジストパタ−ン形成方法及びレジスト処理装置

Info

Publication number: JPS59231813A
Application number: JP58106169A
Authority: JP
Inventors: Kei Kirita; 桐田　慶; Yoshihide Kato; 加藤　芳秀; Toshiaki Shinozaki; 篠崎　俊昭
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1983-06-14
Publication date: 1984-12-26
Also published as: JPH0465524B2

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】［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。

［発明の技術的背景へその問題点］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、最先端分野ではロインチロマスク或
いは５インチ径ウェハ内で３σ≦０．１〔μｍ）（但し
、σはウェ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或いはウェハ間での寸法変動を３
σ≦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った。

第１図は従来技術によるリンス１〜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　＞でレジメ１−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
自然冷却に先立つぺ−り時の温度Ｔｂは〜１６０　（’
Ｃ）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
れ方が遅り）、中心領域（Ｂ点）を経て下方（０点）に
進むにつれて温度が低く（冷部のされ方が速く）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０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
ト股上の被測定部分に熱雷対を接触させて行なった。こ
のような湿度分布（冷却速度むら）が生じる原因として
は、自然放冷中波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（）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〕の同寸法であるべぎパターンにＢ
点において０．１（μｍ）、０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
基板面内で湿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った。

一方、発明者等がベーク後のレジスｌ−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［１ｔ７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、しシ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、急速冷却したリンス］・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った。

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、本発明者等によって既に提
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、レジストのベータ温度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Ｆｆ
８ｍ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
があることが判った。また、従来のレジストベークは大
気圧（〜１気圧）中にて行っていたので、ベータの主目
的であるレジスト溶媒の蒸発に長時間を要していた。

し発明の目的］本発明の目的は、解像性を劣化さけることなく、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
とができ、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ψ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図に示ず。まず、被処理
基板上にレジメ１〜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−「ｂに保持した状態Ｃ１該容器
内に備えた任意の温度ＴＣにある冷７ＪＩ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
によって、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　　（ＴＩ＋　
＞７ｃ　）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１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にリレシ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Ｔ
ｂ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、沸点が−ｒ　ｂ以上となる
圧力下にある所定温度ＴＯ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−冷７１１１
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Ｎ１用液体が収容され、且つその内部を該液体の沸
点が前記温度ＴＩ）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ｌｃ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わしたがって、低感度のリンス
１−でも本発明の方法によって解像性を劣化さけること
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って均一に冷
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っ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リンス１〜のべ一り処理時間を大幅
に短縮できる。例えば、従来１時間当り基板１０枚程度
の処理爪であったものは、本発明の方法によって、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−１・）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、半導体ウェハやガラス基板等種々
あるが、ここでは金Ｂ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、冷却処理を行なった。ベーク温度−ｒｂは、
上記レジストのガラス転移温度Ｔ（＋’（〜１３３℃）
を越える１４０〜１９０　［’Ｃ］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分間行なった。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気圧になってから、同じ圧力下に在る所定温度
Ｔｃ　　（Ｔｂ　＞７ｃ　）の冷却水の中へ温度Ｔｂに
ある前記レジスト膜（＝ｌ被処理基板の全体を急速（３
秒以内）に浸漬さゼレジストの急速均一冷却を行なった
。本実施例ではＴｃとして（ａ）室温（〜２５℃）、（
ｂ）７０［℃」、（ｃ　）　９５　［’Ｃ］、（ｄ　）
　１３０　［℃］、（ｅ　）　１５０　［℃］を選んだ
。第５図は（ａ　）のＴ’ｃ〜２５［℃］の場合の上記
レジスト冷却処理時の基板湿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領域と略同等の３領域におレノ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、同じ図面上に
再示しだ第３図の従来法における冷却特性曲線３１．３
２．３３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。ＴＯ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タ温度Ｔ　ｂから各々の−「Ｃ
までの冷却時間は、本実施例の場合何れも〜３秒以下で
あった。Ｔｏ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、前記夫々のベータ、冷却
プロセスを経たレジスト膜に２０　［ｋ　ｅ　Ｖ］の電
子線を照射後、室温でメヂルイソブヂルケトン（ＭＩＢ
Ｋ）：イソプロビルアルコール（ＩＰＡ）−７：３現像
液で１０分間の現像処理、次いでＩ　ＰＡＭ（こで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、冷却プロレスに対
応するリンス１へ感度（膜厚残存率ゼロとなる場合の電
子性照射量）ぼ（ａ　＞１．２ｘｌＯ’　［Ｃ／　ｃｒ
Ａ　］、（ｂ　）　１　、７ｘ　１０　　［Ｃ／ｃｙ＋
ｉ］、（ｃ）２、５Ｘ　１０　’　［Ｃ１０＋ｆ］、（
ｄ　）１．０Ｘ１０−’［Ｃ／ｃｆｆｌ］、（ｅ　）　
３．８Ｘ　１０　’　［Ｃ／ｃｍｌであった。なお、従
来のベーク（１８０℃）→自然放冷（室温まで）プロセ
スを経て、上記同様の電子線黒用、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〜４ｘ　１０　’
　［Ｃ／ｃｆｆｌ］である。

一方、上記したプロセスと同様の減圧ベータ、昇圧冷却
を程こしたレジスト膜付基板（金属膜付６インチロガラ
ス基板）の周辺部分を除く全面へ、２０　［ｋ　ｅ　Ｖ
］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劃を行ない
、室温におけるＢＩＢＫ／ＩＰＡ（７／３）現像、ＩＰ
Ａ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った
。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＜Ｑ、ｉ　ｃμｍ］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。その他の条件は先に説明した実施例
１ど略同じである。ベータ温度−「ｂは、本レジストの
ガラス転移温度Ｔ（１〜１１０［℃］を越えた１　６０
　［℃］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、レジストベーク詩１Ｉｃ１１０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Ｎ１は実施例１と同様に１１１＝１６０［℃Ｊ
から種々の温度（ＴＯ）　　（ｒ　）室温（〜２５℃）
、（（＋　）　７０ビＣ］、（ｈ）９５［℃］、（＋）
１３０［’Ｃ］、（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
よって行なった。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秒以下であった。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ＭＪＢＫ現像、３０秒間のＩＰ
Ａリンスを行なって、夫々の感度特性を調べた。Ｔｃが
（ｆ）〜（ｊ　）のベータ、冷却プロセスに対応するレ
ジスト感度は夫々（ｆ）２ｘｌＯ［Ｃ／ｒｍ］、（（１
）　２．５ｘ　１０−’［Ｃ／　ｃｒｊ　］、（ｈ　）
　３　ｘ　１０−’　［Ｃ／ｃｍ］、（１）８、　Ｑｘ
　１０　’　［Ｃ／ｃｎ］、（ｊ　）　９．５ｘ　１０
−’［Ｃ／　ｃＩＩｉ］であった。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　ｘ　１０’−５［Ｃ／ｃｒｌ］程度で
ある。

一方、上記しノ〔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インチロガ
ラス丼板）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（［）〜（ｊ　）の場合の
夫々に対応覆る照射量で選択的パターン照射を行ない、
空温における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。ずぺての基板上全体に
亘り、レジストパターンの解像性は良好であった。また
、実施例１と同様に線幅０．５〜２．ＯＵμｍ］の範囲
のレジストパターンの刈払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Ｊべて３σ＜０．１　［μＩＩｌ］
であった。

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−冷月１することにより、リンス
１〜処理の高速化をはかる一方しシ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、リンス１へ
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−ｒｂから任意の温度下Ｃにある液体冷媒
中へレジストを急速冷却さけることにより、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Ｊ：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（
上記実施例のレジメ１〜の溶媒としては通常メチルセロ
ソルブアセテ−１−が用いられている）、現像及びリン
ス方法、ベータ湿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。レジスト感度、ベ
ーク時の圧力（１気圧以下）は、例えばレジストベーク
中に溶媒突沸なと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
圧ツノを上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倒れの値に設定
してもよい。

また、上記実施例にＬ１３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、Ｔ
ｇ以下の温度ＴＯにある液体冷媒中ヘレジストを急速浸
漬させる（Ｔｂ　＞丁ｑ〉ＴＣ）ことによって、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、Ｔｏ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、任意の感
度を右する高感度レジストを必要とする場合には、上記
７ｂ　＞Ｔｇ＞ＴＣの関係を満たす範囲で、レジスト冷
１１用液体冷媒の湿度ＴＯを、該レジメ１−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
へレジスト膜イ１被処理基板の全体を浸漬さＵ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
発生づる該基板の湿度降下むら（レジス１〜感度むらを
誘発）を抑制するために、短【ノれば短い程良く、５〜
６秒以下、できれば３秒以下に覆ることが望ましい。な
お、液体冷媒の温１ｉＴＯがレジメＩ−のガラス転移温
度Ｔｇより低い場合（−Ｉ−ｃ＜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Ｔもよく、べ−り温度Ｔｂと冷却温度
Ｔｃとの差によって決まるレジストの感度は殆ど変化し
ないことが判っている。一方、冷媒（冷ｔｉＪ）温度Ｔ
Ｏがガラス転移温度Ｔｏより高い場合（Ｔｃ　＞Ｔ（１
，＞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１〜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
却過程のうら、特にＴＣ−＞Ｔ！＋の間の基板冷却速度
を緩和さけてやれば’−Ｉ’　ｂ→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っている。

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った。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１ネル
ギーの粒子線等を用いても本弁明の効果が１−１られる
。

〈実施例３〉次に、本発明の方法を実ＩＭスるのに適合するレジスト
Ｉａｌ！Ｉ！装置の一例について第７図を参照して説明
づる。第７図の装置は被処理基板に対づるレジスト塗布
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・上下動機構を右づる真空ヂャック搬送器７４
ａによって該被処理基板７１ａはレジスト塗布用回転台
７５上に移される。次に、レジメ１〜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７ｉｂ上に滴
下され、回転台７５により被１処理基板７１ｂは回転し
、その結果被処理基板７１ｂ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へ真空ヂ１７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
ヂャック搬送器７１１によって、本発明のレジスト処理
装置の中枢であるレジスト減圧べ一り・Ｒ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
れたべ一り室（加熱室）８０と冷却用液体（例えば水）
８１が収容された冷却室８２とから成っている。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によって該開口の開閉を行なうようにし
である。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
ってそれらの開閉を行なう仕組にしである。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８５０等が設番ノられており、夫々は開閉バル
ブ８６ａ　、８６ｂ　、８６ｃを有している。ま１〔、
冷却室８２側には液体冷媒の注入管８７ａと排出管８７
ｂが設けられており、夫々は間開バルブ８８ａ　、８８
ｂ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７４．ｂによっ
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８０と冷却室８２の
内部の圧力は大気圧（〜１気圧）になっている、、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を聞は減圧用管８５ａを通して、ベ
ーク室８０内を所定の圧力（１気圧Ｊメ下）状態にする
。べ一り室８０内が所定の圧力状態に達したら、基板７
１Ｃ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７つ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である。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。レジメＩ〜ベーク中は、レジスト膜中の溶媒が蒸発
することによってベーク室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メ１〜ベークを行なった後は、
ベータ温度が変らないに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８５１１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ど冷却室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−
るまでのが圧が継続される。所定圧力←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の圧ノ
Ｊ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１−ｃにある液体
冷（１８１中へ浸漬され急速冷却される。この時、液体
冷媒の圧ツノは」−分に高く設定しであるので該冷媒の
沸騰は生しない。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の構造如何によって
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７
１ｃ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８６
０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の圧ノｊが略大気圧（
〜１気圧）になった時点でバルブ８３及びバルブ８６ｃ
は閉じられ、次いでバルブ８４ｂが間けられる。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
済しジメ１〜膜イ」被処理基板７１０は、バルブ８４ｂ
の部分の間口を通して、回転・上下・水平移動機構を有
り−る真空チャック搬送器７４Ｃによって減圧ベーク・
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８つにより被処理基板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７１（ｌは回転台８９上へ真空ヂＶ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ヂを７ツク搬送器７
４ｄ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、レジスト塗布、ベータ、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１〜コンベア７３ｂ１．：につてカセッ］・７２
ｂに収納される１、上述した処理がづべての被処理基板
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■稈は完了する。

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Ｊ：つでは減圧ベーク・昇圧冷却器の部分におけ
る処理時間が長くなって、仙の部分との処理時間のバラ
ンスを崩し、高スループツ１〜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・４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、ザークル的若しくは並列
的にベータ・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、減圧ベータ・昇圧冷却器を所定許容範囲内で大
型化し、該部分だけをバッ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タ温度、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
温度を加減づるが、該ベータ・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。

まノＣル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
ってもにい。この場合、赤外線透過部分は上記ベータ・
冷ＩＪＩ器のベータ室を構成する器材の所定箇所に設り
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ＴＯ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Ｊ：って制御する方法
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づればよ
い。さらに、被処理基板の搬送形態は、上述の形態にと
られれる必要はなく、処理装置に最適なものを導入づれ
ばよい。

要づ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、光明の要旨を逸＋１＋２　Ｌ、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
覆流れ作業図、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渇廉
曲線で示す特性図、第４図は本発明によるリンス１へパ
ターン形成■稈を概略的に示す流れ作業図、第５図は本
発明におけるリンス１へ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り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って得られる
レジスト感電に関する特性図、第７図は本発明の方法の
実施に適合するレジスト処ｌ！ｌ！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
・・・カセット、７３ａ　、７３ｂ・・・ベルトコンベ
ア、７４ａ、〜、７４ｄ・・・真空チャック搬送器、７
５・・・回転台、７６・・・レジスト滴下ノズル、７７
・・・減圧ベータ・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ｎＪ室、８３・・・開閉バル
ブ、８４ａ。８４ｂ・・・開閉バルブ、８５ａ・・・減圧用管、８５
ｂ・・・４圧用管、８５ｃ・・・リーク用管、８６ａ〜
８６Ｃ・・・ｌ７１１開バルブ、８７ａ・・・冷媒注入
管、８７ｂ・・・冷媒排出管、８８ａ　、８８ｂ・・・
開閉バルブ、８９・・・回転台。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図　　　　　第３図精間〔今〕−− 第４図第５図　　　　　　第６図

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
を施ず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Ｔｌｌ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、沸点がＴｂ以上となる圧力下にある
所定温度ＴＯ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’ｌとするとき
、Ｔｂ　＞Ｔｏ　＞Ｔｃなる関係を満へすことを特徴と
する特３！１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）前記ベータ温度１’ｂと冷却用液体の温度ＴＯと
の差（Ｔｂ　−ＴＯ）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べ−りした
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、且つその内部を該液体の沸点が前記温
度Ｔｂ以上となる圧ツノ下に保持する冷却空とを具備し
てなることを特徴とするレジスト処理装置。