JPS60157224A

JPS60157224A - レジストパタ−ンの形成方法及びレジスト処理装置

Info

Publication number: JPS60157224A
Application number: JP59011857A
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: 1984-01-27
Filing date: 1984-01-27
Publication date: 1985-08-17

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】〔発明の属する技術分野〕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
厳しいものとなシ、最先端分野ではロインチロマスク或
いは５インチ径ウニノー内で３σ≦０．１〔μｍｌ　（
但し、σはウエノ・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エノ・間での寸法
変動を、３σ≦０．１５Ｃμｍ〕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ノくターン寸法
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シ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感
度じた所定の温度（Ｔｂ　）でレジストのベーク（プリ
ベ〜り）を行なう。この後、オープンから取シ出された
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
することによシ、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（以下露光′と称する）する。

その後、現像・リンス処理工程を経て所望のレジスト膜
く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、０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、０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（１：）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、自然放冷甲被処理基板が
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シ易いこ
と、及び基板下方部が支持台によシ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、Ｅ、Ｏ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２Ｃｚ＋ｍ）の同
寸法であるべきパターンにＢ点において０．１（ｐｍ〕
、Ｃ点において０．２Ｃμｍ）程度の誤差が生じておシ
、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夙分布を生ぜ
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、レジストを該レジストのガラス転移温度以上の温
度でベークした後、長時間かけて冷却されたレジストの
感度は低いが、ぺ一り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仁とを見い出した。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
ことも判った。

上記した結果を元に、露光前のレジストのべ一り・冷却
プロセスを制御して高精度レジスト膜くターンを得る方
法については、本発明者等によって既に提案されている
。

本発明者等は、更に鋭意研究を重ねた結果、露光後で現
像の前に制御されたレジストのベーク・冷却プロセスを
加えることによっても、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。既ち、パ
ターン露光後で現像処理の前にガラス転移温度を越える
温度でレジストをベーク（以下現像前ベークと称す）シ
、然る後急速且つ均一に冷却すれば高感度で高精度のレ
ジストパターンが再現性良く得られることが分かった。

又、前記急速冷却プロセスを制御することにより、レジ
スト感度を所望の値に設定できることも見い出した。

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、レジストのベーク温度Ｔｂが冷
却用液体の大気圧（〜１気圧）下の沸点よシも高い場合
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高め、高
精度のレジストパターンを形成する方法、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、パターン露光後で現像処理の前に、レ
ジストのベークを該レジストのガラス転移温度Ｔｇ以上
の温度Ｔｂで行ない、続く制御された液体冷媒による急
速均一冷却処理を、該液体の沸点がＴｂを越える圧力状
態の下で行なうことにある。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。この発明では
、先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パターン露光を行なう。然る
後、前記レジスト膜を該レジストのガラス転移温度Ｔｇ
以上の温度Ｔｂでベーク（現像前ベーク）する。次いで
、沸点がＴｂ以上の圧力下にある温度Ｔｃの液体冷媒中
へ前記レジスト膜を浸漬することによシ、レジスト膜全
体にわたる均一な温度分布の急速冷却を行なう。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。

この後、現像及びリンス処理を施してレジストパターン
を形成する。

また本発明は、被処理基板上に形成されたレジスト膜を
ベークした後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該レジストのガラス転移温度Ｔｇ
以上の温度Ｔｂまで加熱する加熱室と、上記加熱した基
板を浸漬し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。したがって、低感度のレジス
トでも本発明の方法によっ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
、べ一り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まきの少ない極め
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、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シ、間違ったシした場合でも、現像
前ベークと制御された冷却を行なうことによって露光後
でもレジストの感度を制御し、高精度パターンを得るだ
めのプロセス上の修正を実行することができる。

〔発明の実施例〕

〈実施例１〉本実施例ではポリ（２，２，２−）リフルオロエチル−
α〜ジクロアクリレート）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
シ被処理基板上に塗布する。このとき、塗布膜厚は０．
３〜１［：ｐｍ）程度でよいが、ここでは０．８Ｃｐｍ
）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、ここでは金属膜付ガラス基板を用い
た。次に前記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、プリベータ時間は３
０分であった。自然放冷時のレジスト膜全体にわたる温
度分布については、特に注意を払わなかった。既ちレジ
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ｍＮ光を行なった。然る後、後述するようなレジスト
処理装（ｌ￥を用いて、前記レジスト膜の現像前ベーク
と均一急速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℃ンを越え
る１４０〜１９０（℃）程度でよいが、ここでは１８０
〔℃〕とした。現像前ベークは約１０分間行なった。

ブリベーク工程でレジストの溶剤は十分に取シ除かれて
いるので、該現像前ベーク時間を不必要に長くする必要
はない。本実施例では取り敢えず、１０分間とした。次
いで、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＞Ｔ
ｃ）の冷却水の中へ温度’１’ｂＶｃ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った。本実施例ではＴｃと
して（ａ）室温（〜２５℃、（ｂ）７０［：ｔ、ｌ、（
ｃ）９５〔℃］（ｃ＋）　１３　ｏ　（℃）、（ｅ）　
１５０　（ＣＥを選んだ。第５図は（ａ）のＴａＮ２５
　〔℃）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、０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、Ｏ各領
域の温度変化に対応する特性が夫々曲線５１，５２．５
３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３１，３２．３３に比べて急速且つ均一な冷
却が行なわれているととがよく判る。Ｔｃがの）〜（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卦けるベーク温度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秒以下であった。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九第６図の特性は、上記レジスト膜
にｋｅＶの電子線を照射後、前記夫々の現像前ベーク、
冷却プロセスを経たレジスト膜に室温でメチルイソブチ
ルケトン（ＭＩＢＫ）：イソグロビルアルコール（ＩＰ
Ａ）＝７：３現像液で１０分間の現像処理、次いてＩＰ
Ａ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）の夫々のべ−り、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）１．２Ｘ　１０　’
　Ｃｏ／ｓり、（ｂ）　１．７Ｘ１０　’　（０／ｃ！
４’ｌ　、（Ｃ）２．５ｘｌＯ’　ＣＯ／ｄ〕、（ｄ）
　１．Ｏｘｌ　ＯＣｏ／ｃ＋４）　、（ｅ）３．８Ｘ１
０　（０／−ｄ）であった。なお、現像前べ一り及び急
速冷却処理を施さなかった場合（他のグロセス条件は本
実施例と同じ）の上記レジストの感度は〜４Ｘ１０　［
：Ｏ／ｃｄ）であった。

一方、上記レジストを〜０，８μｍの厚さに塗布したレ
ジスト膜付基板（金属膜付６インチロガラス基板）を用
意し、本実施例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
〔Ｋｅｙ〕電子線描画装置を用いて前記（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、上記（ａ）〜（ｅ）の場合に夫々対応する現像
前ベーク（Ｔｂ＝１８０℃）と急速均一冷却を施し、然
る後室温におけるＢ　Ｉ　ＢＫ、／Ｉ　ＰＡ　（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〔μ
ｍ〕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。基本的な実施態轡は実施例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３
０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
ｋＶで行なった。

露光後のレジスト膜に対し、現像前ベークと急速均一冷
却処理を施した。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１
６０℃に設定した。ベーク時間は１０分とした。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（’Ｉ
”Ｃ）（ｆ）室温（〜２５℃）、倣）７０１：℃）、の
）９５　［℃：］、α）１３０〔℃〕、θ）１５０（’
Ｃａｌ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室温で
１３分間のＭＩＢＫ現像、３０秒間のＩＰＡリン、ス処
理を行なって、夫々の感度特性を調べた。Ｔｃが（ｆ）
〜０）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）２ｘｌＯ’ＣＯ／、Ｊ　）、（ｇ）２．５
Ｘ１０　’　［：Ｏ／ｆｆ１）、の）３Ｘ１１Ｊ　’、
（０／Ｉ　）、（ｉ）　ｓ、ｏｘ　１０　’　（０−ａ
ｌ　’）、（ｉ）９．５ｘｌＯ’（０／ｃＩｌ）であ−
た。現像前のベーク及び急速冷却処理を施さなかった場
合（他のプロセス条件は本実施例と同じ）の上記レジス
トの感度は〜ｌ×１０−塁　［，０／、ｊ］であうた。

一方、上記したレジストを〜０．８μｍの厚さに塗布し
たレジスト膜付基板（金属膜付６インチロガラス基板）
を用意し、本実施例と同様のプリベーク、露光（電子線
照射量は上記■〜■に対応）、現像前ベーク、急速均一
冷却（Ｔｃは上記■〜のに対応）、現像、リンスからな
る処理を施し、レジストパターンを形成した。すべての
基板上全体に亘シ、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０．５〜２０〔μ
ｍ〕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モーｊ−べて高
精度で、基板面内の寸法変動誤差はすべて３σ＜ｏ、ｉ
（μｍ〕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Ｔｇ以上の温度でベーク、急速均一冷却すること
により、レジスト感度向上に因るバクーン露光時間の短
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
にょシ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月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
ンルブアセテートが用いられている）、現像及びリンス
方法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。現像前ベーク時のベーク温度Ｔｂ（Ｔｂ≧Ｔｇ
）についても、上述した実施例に限定されるものではな
い。

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、レジストの現像前ベーク温度Ｔｂが該レ
ジストのガラス転移温度Ｔｇを越える場合には、１ｇ以
下の温度Ｔｃにある液体冷媒中ヘレジストを急速浸漬さ
せる（Ｔｂ＞Ｔｇ＞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、１ｇ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、任意の感度を有
する高感度レジストを必要とする場合には、上記Ｔ　ｂ
　＞　Ｔ　ｇ　＞　Ｔ　ｃ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、現像前ベーク温度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）を制御するために、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よシ低い場合（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（冷却）温度Ｔｃがガラス転移温度１゛ｇよ
シ高い場合（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　れがあるが、このよ　′うな場合にはＴ
ｃ−＋Ｔｇ→室温の冷却過程のうち、特に’ｆ　ｃ　−
＋　’ｌ’　Ｈ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
化し々いととも判っている。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。上述した現像前ベーク後の急速均一冷却に
よるレジスト感度の制御は、最終冷却温度（液体冷却温
度）ＴＣを固定して、現像前ベーク温度Ｔｂ（Ｔｂ≧Ｔ
ｇ　）を変えることによっても可能である。即ち、本発
明者等の研究結果によると、該ベーク温度Ｔｂがレジス
トのガラス転移温度Ｔｇ以上であれば、Ｔｂ。

Ｔｃのいずれを変化させても、温度Ｔｃにある液体冷媒
中へレジストを浸漬急速冷却した後のレジスト感度は、
温度差Ｔｂ−Ｔｃによって略−義的に決まることが見い
出されている。

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、イオンビ一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、本発明の方法を冥加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
図の装置はレジスト膜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急速均一冷却するため
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
おシ、所定搬送シーケンスの下に、ベルトコンベア７３
ａによって所定位置へ順次搬送される。次いで、し、’
、−＋Ｈ廿ムー唱＋＜す１−Ｌｌ−Ｅｌｌ＊−−電〒−
，Ｊ＋ＴｒｉｇシーＶＳＳ、−レージ【噺【能を有する
真空チャック搬送器７４ａによりて、本発明のレジスト
処理装置の中枢であるレジストベーク・冷却器７５内の
被処理基板支持具７６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。ベーク・冷、却器７５は、ヒーター７７が内包され
たベーク室（加熱室）７８と冷却用液体（例えば水）７
９が収容された冷却室８０とから成っている。ベーク室
７８と冷却室８０との間には被処理基板７１ｂを載置し
た基板支持具７６が通過できる程度の開口があシ、ゲー
トパルプ８１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７８側には被処理基板の搬入出口とがる開口が
設けられており、パルプ８２ａ、８２ｂに、］：っ　２
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７８側には昇圧用管８３ａ、’ＩＪ−り用管８３ｂ等
が設けられておシ、夫々は開閉パルプ８４ａ８４ｂを有
している。また、冷却室８０側には液体冷媒の注入管８
５ａと排出管８５ｂが設けられておｈ−キに糾閲閣パル
プＲ１’；＊　ＲＡｈル倉ｌイ１４１液体冷媒７９の温
度（Ｔｃ）は、ベーク・冷却器７５の外に置かれだ液温
調整器（図示せず）等を用い、予め所定値に設定してお
く。上記全てのパルプを閉じると、ベーク室７８と冷却
室８０は夫々完全に密閉された状態になる。搬送暮７４
　ａによって被処理基板７１ｂが基板支持具７６上に搬
送される際には、パルプ８２ａのみ開き他のパルプはす
べて閉じている。また、この時点では、ベーク室７８と
冷却室８０の内部の圧力は大気圧（〜１気圧）Ｋ々って
いる。基板支持具７６上の被処理基板７１ｂの搬送が終
了すると、パルプ８２ａが閉じて、ベーク室７８は密閉
される。次に、基板７　］、、　ｂ上のレジスト面とヒ
ーター７７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７６を移動させる。対向するレジスト面を
均一温度にテヘークすることが望ましいので、ヒーター
７７は略干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シ、レジスト
が所定温度’Ｔ’ｂ（Ｔｂ≧１゛ｇ）でベークされる。

所定時間のレジストベークを行なった後は、レジスト膜
の温度（Ｔｂ）が変らないように加熱源及び基板支持具
の位置などはその！まの状態にしてパルプ８１を開放し
、続いてパルプ８４ａを開放する。パルプ８４ａの開放
と同時に、ベーク室７８及び冷却室８０内の圧力は同一
圧力の下に昇圧用管８３ａを通して高められる。ベーク
・冷却器７５内の圧力が所定圧力値（例えば１気圧以上
）に達するまでは、レジスト膜付基板７１ｂはベーク室
７８において所定温度Ｔｂに加熱保持されている。

ベーク・冷却器７５内の圧力が所定値に達するとパルプ
８４ａが閉じられ、基板支持具７６が急速下降してレジ
スト膜付被処理基板７１ｂの全体が急速に冷却室８００
所定温度Ｔｃにある液体冷媒７９中へ浸漬され、均一に
急速冷却される。この時、液体冷媒の圧力は、該液体冷
媒の沸点がＴｂ以上になるように、十分に高くあるので
該冷媒の沸騰は生じない。この時点でベーク室７８内の
ヒーター加熱は停止されるが、ベーク室７８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効率
よ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７６が上方向に移動、被処
理基板７１ｂは液体冷媒７９中から引き上げられてベー
ク室７８の所定位置まで移送される。次いで、リークパ
ルプ８４ｂが開放され、リーク用管８３ｂを通して、ベ
ーク室７８及び冷却室８０の圧力が大気圧（〜１気圧）
に戻される。ベーク室７８及び冷却室８０の圧力が略大
気圧（〜１気圧）になった時点でパルプ８１及びパルプ
８４ｂは閉じられ、次いでパルプ８２ｂ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
、冷却器レジスト膜付被処理基板７１ｂは、パルプ８２
ｂの部分の開口を通して、回転・上下・水平移動機構を
有する真空チャック搬送器７４ｂによってベーク・冷却
器７５の外へ出され、乾燥用回転台８７上へ載せられる
。回転台８７によシ被処理基板７１ｃは回転し、その結
果被処理基板７１ｃ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
ｃは回転台８７上へ真空チャッ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７１Ｃは、次に回転・
上下動機構を有する真空チャック搬送器７４ｃによって
ベルトコンベア７３ｂ上（７）所定位置へ移される。そ
して、現像前ベーク・冷却・乾燥をすべて終えた被処理
基板７１ｄは所定のシーケンスの下に、ベルトコンベア
７３ｂＫよってカセッ）　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、
状況によってはベーク・冷却器の部分における処理時間
が長くなって、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、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
を行なうことによシ、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、ベーク・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、上述したベーク・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シ出し
、外部から赤外線透過材を通してレジストの加熱を行な
ってもよい。この場合、赤外線透過材分は上記ベーク・
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７９の
温度Ｔｃの制御に関しては、上述した様な冷却室８０の
外に置かれた液温調整器によって制御する方法の外、冷
却室８０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、上述の形態にとられれる
必要はなく、処理装置に最適なものを導入すればよい。

上記実施例では、レジストベークを大気圧下で行なった
場合について述べたが、各種バルブ操作及び圧力操作に
よシ、レジストベークは冷却時の圧力まで高めた状態で
行なってもよい。又、上記実施例では、ベーク室と冷却
室とをゲートバルブを介して離したが、液体冷媒の温度
１゛ｃが処理工程中、同一温度に保たれるならば、ベー
ク室と冷却室とを分離する必要はなく、従ってそのよう
な場合にはベーク室、冷却室間のゲートパルプを含む隔
壁も不要になる。

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。７１　ａ　〜７１　ｄ−・・被処理基板、７２ａ、７２
ｂ、、、カセッ）　、７３ａ、７３ｂ＝−ベルトコンベ
ア、７４ａ　〜７４ｃ・・・真空チャック搬送器、７５
　ベーク・冷却器、７６・・基板支持具、７７・・・ヒ
ーター、７８・・・べ一り室、７９・・・液体冷媒、８
０・冷却室、８１・１．ゲートパルプ、８２ａ、８２ｂ
・・・開閉バルブ、８３ａ・・・昇圧用管、８３ｂ・・
・リーク用管、８４ａ、８４ｂ・・・開閉バルブ、８５
ａ・・・冷媒注入管、８５ｂ・・・冷媒排出管、８６ａ
、８６ｂ・・・開閉バルブ、８７・・・回転台。代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）１１１
　第２図第３図　第４９第５図晴間〔労〕＝第６図奪光号Ｅｃ／ｃ、ＣＪ　− 第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（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
粒子線を前記レジスト膜に選択的に照射（以下露光と称
す）シ、現像処理することにょシレジストハターンを形
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：然る後沸点がＴｂよシ
高くなる圧力下にある所定温度Ｔｃの冷却用液体に前記
レジスト膜付被処理基板を浸漬して、上記レジストを急
速且つ均一に冷却することを特徴とするレジストパター
ンの形成方法。
（２）前記露光後で現像前のベーク温度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。
（３）被処理基板上に形成されたレジスト膜を、露光後
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該レジストのガラス転移温度Ｔ
ｇ以上の温度Ｔｂまで加熱する加熱室と、上記加熱した
基板を浸漬して該基板を冷却するための冷却用液体を収
容し、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。