JPS61147528A - レジスト処理装置 - Google Patents

レジスト処理装置

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JPS61147528A
JPS61147528A JP59269986A JP26998684A JPS61147528A JP S61147528 A JPS61147528 A JP S61147528A JP 59269986 A JP59269986 A JP 59269986A JP 26998684 A JP26998684 A JP 26998684A JP S61147528 A JPS61147528 A JP S61147528A
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resist
cooling
temperature control
sensitivity
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Yasuo Matsuoka
康男 松岡
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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、レジストパターンの形成に使用されるレジス
ト処理装置の改良に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
MALs Iを始めとして、半導体素子の集積度が高ま
るの伴って微細にして、か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インチウェハ内で3σ≦0.1μm(但し、σ
はウェハ等の平均寸法値に対するばらつきを示す)の寸
法精度が要求され始めている。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
3σ≦0.15μmに抑えることが必要である。
一方、量産効果を高めるためには高感度のレジストが必
要であると共に、使用する露光装置(エネルギー照射装
置)に適合した感度にすべく感度制御が必要となる。
ところで、従来、レジストパターンを形成するには次の
ような方法が採用されている。まず、基板(例えばマス
ク基板)上にレジストを回転塗布法や浸漬法により塗布
する。つづいて、基板上のレジスト膜をオーブン或いは
熱板等の加熱手段で所定温度(Tb)加熱する、いわゆ
るベーキング処理を行なう。所定時間のベーキング処理
を行なった後、レジスト膜付基板を常温、常圧中で20
〜30分間程度自然冷部する。次いで、冷却後の基板上
のレジスト′躾にそのレジストに応じた所定の露光量で
、露光を行ない、更に所定の現像、リンス処理を施して
レジストパターンを形成する。
しかしながら、上述した従来の方法では微妙な範囲での
感度の均一化を同一レジストで行なうことが難しく、露
光条件が一定でもその基板1枚1枚のレジスト感度が変
動したり、基板内での感度差が生じたりして、結果的に
は基板間、基板内で高精度のレジストパターンを安定的
に形成することが困難であった。また、今後の高感度な
レジストの要求に答えるためには、高精度に温度制御し
たチャンバ内にベーキング処理後の基板を搬送して均一
にチャンバ内で冷却を行なうと言ったシステムが考えら
れるが、システムが複雑で、高価となる欠点があった。
このようなことから、ベーキング処理後のレジスト膜の
冷却速度を上げる(例えばレジストが溶解されない流体
中で基板を浸漬する方法)ことによりレジストの高感度
化を達成する方法が試みられている。しかしながら、か
かる方法では流体中に浸漬した後の乾燥工程等が複雑と
なる。しかも、高感度化を達成できるものの、基板面内
では従来の自然冷却による方法以上にばらつきが大きく
なる。従って、かかる方法では安価なシステムで、かつ
高感度で面内寸法が均一なレジストパターンを形成する
ことは困難であった。
〔発明の目的〕
本発明は、ベーキング処理後の冷却手段を改良すること
によって、レジスト感度を安定化させ、ひいては基板間
、基板の面内で均一かつ高精度のレジストパターンを再
現性よく形成し得るレジスト処理装置を提供しようとす
るものである。
〔発明の概要〕
本発明者らは、従来法による基板のレジストパターンの
寸法の差異について鋭意研究だ結果、ベーキング処理後
のレジスト膜が被覆された基板の自然冷却時において、
基板を立置きにしてた場合の冷却速度は第7図に示すよ
うに冷却曲線Aのような冷却速度で冷却される上部と、
冷却曲線Bのような冷部速度で冷却される下部とが生じ
ることを究明した。事実、第7図図示の曲線Aで冷却さ
れた基板上のレジスト膜部分の感度について調べたとこ
ろ、第8図に示すように曲線へ−の感度特性を示し、同
様に第7図図示の曲線Bで冷却された基板上のレジスト
膜部分の感度は、同第8図図示の曲線B′の感度特性を
示し、冷却速度と感度特性が強い相関があり、これが寸
法の差異を生じさせる原因であることがわかった。
以上の事から、従来技術では冷却過程での冷却速度を制
御していないため、冷却条件により感度がふらつき、そ
れが高精度のレジストパターンの形成を困難にしている
原因であることがわかった。
そこで、本発明者らはレジストの感度特性がベーキング
処理後の冷却速度に相関すると・共に、その冷却むらに
よって感度のバラツキが生じることを踏まえて、レジス
トを塗布した基板を搬送手段でシャッタで区画されたベ
ーキング室に搬送して該至の加熱手段でベーキングを行
ない、更にベーキング処理後の基板を開放したシャッタ
から冷却室に搬送し、ここで断熱ピンと温度制御板とか
らなる冷却機構により前記基板を温度制御板と平行な状
態で近接させて冷却を行なうことによって、レジストの
感度を常に安定化でき、かつ同一レジストでの感度条件
を限られた範囲内で選択することが可能で、ひいては最
もプロセス上、安定した感度条件下で再現性よく、量産
的に高精度のレジストパターンを形成し得るレジスト処
理装置を見出した。
即ち、本発明はレジスト膜が被覆された基板を搬送する
搬送手段と、この搬送手段の途中に配置され、該搬送手
段の前段側をベーキング室、後段側を冷却室として区画
するシャッタと、このシャッタで区画された前記ベーキ
ング室に配置された加熱手段と、前記シャッタで区画さ
れた前記冷却室に配置され、前記搬送手段の基板を下方
に移動さぜる断熱ピン及び該ピンが貫通され、同ピン上
の基板と平行に対向される温度制御板からなる冷却機構
とを具備したことを特徴するレジスト処理装置である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図を参照して詳細に説明す
る。
第1図は、本発明に係わるレジスト処理装置としてのベ
ーキング・冷却装置を示す概略図であり、図中の1は基
板が設置され、矢印のように前方、下方(Llの位W1
)、後方、及び上方(Llの位置)に駆動する一対のビ
ーム状レールからなるウオーキングビームである。この
ウオーキングビーム1の途中には、ベーキング苗と冷却
室とを区画するための断熱プレート2及び二重の開閉自
在なシャッタ3とが設けられている。前記ベーキング室
側の前記ビーム1上方には、第1の断熱カバー41が前
記断熱プレート2に固定されて配置され、かつ該カバー
41の内面には発熱体5が配置されている。また、同ベ
ーキング室の前記ビーム1下方にはベーキング処理を行
なうための熱板6が配置されている。一方、前記冷却室
の前記ビーム1上方には第2の断熱カバー42が配置さ
れている。
また、同冷却室の前記ビーム1下方には冷部機構りが配
置されている。この冷却機構Lμ、温度制御板8と、こ
の制御板8の4隅に貫通され、前記ウオーキングビーム
1上を搬送された基板を支持して下方に移動させる4本
の断熱ピン9とから構成されている。前記温度制御板8
は、第2図及び第3図に示すように上面付近に蛇行した
ヒータ10が埋設され、かつ下面付近に冷媒を循環させ
るための蛇行した配管11が埋設されている。前記断熱
ピン9は、例えばフッ素樹脂、デルリンその他の耐熱性
樹脂により形成されている。なお、前記ウオーキングビ
ーム1と温度制御板8との間は例えば20釧離間してい
る。また、同ビーム1と前記断熱ピン9先端との間は、
2IIR離間されている。
次に、前述した本発明のベーキング・冷却装置の作用を
説明する。
まず、ガラス転移温度(TCI>が133℃のEBレジ
ストが塗布されたマスク基板を用意し、該マスク基板1
2をウオーキングビーム1上に設置し、二重シャッタ3
を開放した状態でビーム1を第1図の矢印に示すように
駆動すると、ビーム1上の基板12は熱板6の上方に位
置され、該熱板6及び発熱体5により基板12を200
℃(Tb)までベーキング処理される。つづいて、ウオ
ーキングビーム1を再度、前方及び下方に駆動してビー
ム1の位置をLlからLlに移動させると、ビーム1上
の基板12が4本の断熱ピン9上にセットされる。同時
に、二重シャッタ3を閉じて4本の断熱ピン9を下降さ
せると、ピン9上の基板12は25℃に設定した温度制
御板8に近接するように移動し、温度制御板8上に接触
して冷却がなされる。この後、前記下方に位置するウオ
ーキングビーム1を駆動すると、温度制御板8上の基板
12はビーム1上に再度乗せられ、前方に移動して露光
装置に搬送される。
しかして、本発明によればベーキング至でベーキング処
理した基板12を冷却室に搬送し、ここで冷却機構工の
断熱ピン9により温度制御板8に近接するように下降さ
せて冷却を行なうため、マスク基板の面内温度を均一化
でき、ひいてはレジスト膜の感度を安定化できる。
事実、本発明のベーキング・冷却装置による冷却工程に
おいて、ウオーキングビーム1から4本の断熱ピン9に
セットするまでの時間を1分間、ピン9上の基板12を
温度制御板(25℃に設定)8に接触させるまでの時間
を1分間、夫々要するように設定した場合の基板の温度
(中央部とコーナ部との2煮湯度)を測定したところ、
第4図に示す特性図を得た。なお、第4図中のC1は本
発明による基板の中央部の温度曲線、C1−は本発明に
よるコーナ部の温度曲線、C2はベーキング処理後自然
冷却した基板(従来法)の中央部の温度曲線、C2−は
同従来法におけるコーナ部の温度曲線、を夫々示す。ま
た、図中のPlは、ウオーキングビームから4本の断熱
ピン9上に基板を移動させた時点、P2は基板を温度制
御板に乗せた時点、を夫々示す。この第4図から明らか
なように本発明の装置では、従来法に比へてマスク基板
の面内温度を均一化できることがわかる。
また、冷却後のレジスト膜を加速電圧20ke■の電子
ビームを用いてn光を行ない、メチルイソブチルケトン
(MIBK>とイソプロピルアルコール(IPA)の混
液(MIBK: IPA=7;3)からなる現像液(液
温;25℃)で10分間処理し、更にIPAのリンス液
(液温:25℃)で30秒間処理してマスク基板上に形
成したレジストパターン、ベーキング処理後自然冷却す
る従来法により形成されたレジストパターンについて、
面内のバラツキを調べた。その結果、従来法では第5図
に示す特性図が、本実施例では第6図に示す特性図が、
夫々得られた。これら第5図及び第6図から明かなよう
に従来法では、面内バラツキが3σ≦0.15であるの
に対し、本発明の装置による処理を経て形成されたレジ
ストパターンは同バラツキが3σ≦0.04と2倍以上
の高精度のものであることがわかる。
更に本発明のベーキング・冷却装置において、温度制御
板の温度を例えば80℃、50℃にy4節してレジスト
パターンを形成したところ、25℃に温度制御板を設定
した場合に比べてレジスト膜の感度を制御することがで
きた。
なお、上記実施例では、ベーキング・冷却装置をレジス
ト膜の塗布直後に適用したが、露光後で現象処理前に適
用しても同様な効果を達成することが可能である。
上記実施例では、基板としてマスク基板を、レジストと
してEBレジストを使用した場合について説明したが、
これに限定されない。例えば、基板としてウェハ、又は
ウェハ上に各種の半導体膜、絶縁膜もしくは金属膜を被
覆したもの等を用いてもよい。また、レジストとしては
、例えばフォトレジスト、遠紫外線感応レジスト、X線
感応レジスト、高加速X線感応レジスト、イオンビーム
感応レジスト等を用いてもよい。特に、実施例で使用し
た弗素含有ポリロチルメタクリレート(PMMA)から
なるポジ型レジストは、本発明による処理装置に適用し
た場合に感度の安定化効果が高いために好適である。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によればレジストの感度を常
に安定化でき、かつ同一レジストでの感度条件を限られ
た範囲内で選択することが可能で、ひいては最もプロセ
ス上、安定した感度条件下で再現性よく、Wra的に高
精度のレジストパターンを形成し得るレジスト処理装置
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すレジスト処理装置であ
るベーキング・冷却装置の概略図、第2図は第1図の冷
却機構の上面図、第3図は第1図の冷却機構の底面図、
第4図は本発明の装置及び従来法による冷却過程でのマ
スク基板の2箇所の面内温度を示す特性図、第5図は従
来法により形成されたレジストパターンの面内寸法バラ
ツキを示す特性図、第6図は本発明の処理を経て形成さ
札たレジストパターンの面内寸法バラツキを示す特性図
、第7図はベーキング処理後の基板を立置きにして自然
冷却した時の冷却過程を示す特性図、第8図は第7図図
示の異なる冷却過程のレジスト部分における露光量と膜
厚残存率との関係を示す特性図である。 1・・・ウオーキングビーム、3・・・二重シャッタ、
6・・・熱板、7・・・冷却機構、8・・・温度制御板
、9・・・断熱ピン、10・・・ヒータ、11・・・冷
媒の配管、12・・・マスク基板。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 ムフ 第2図      第3図 第4図 時l111律) 第5図      第6図 :に’r:S

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レジスト膜が被覆された基板を搬送する搬送手段
    と、この搬送手段の途中に配置され、該搬送手段の前段
    側をベーキング室、後段側を冷却室として区画するシャ
    ッタと、このシャッタで区画された前記ベーキング室に
    配置された加熱手段と、前記シャッタで区画された前記
    冷却室に配置され、前記搬送手段の基板を下方に移動さ
    せる断熱ピン及び該ピンが貫通され、同ピン上の基板と
    平行に対向される温度制御板からなる冷却機構とを具備
    したことを特徴するレジスト処理装置。
  2. (2)温度制御板がヒータと冷媒の循環配管を埋設され
    た構造のものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のレジスト処理装置。
JP59269986A 1984-12-21 1984-12-21 レジスト処理装置 Granted JPS61147528A (ja)

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