JPS60157223A - レジストパタ−ンの形成方法及びレジスト処理装置 - Google Patents

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それを実現するためのレジ
スト処理装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

超ＬＳＩをはじめとして、半導体素子の集積密度が高ま
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。とのため、最先端分野では、ロイン
チロマスク或いは５インチ径ウェハの場合、パターンの
基板面内平均寸法値に対する寸法誤差として例えば３σ
＜０．ＩＣμｍ〕が要求されている。また、量産ライン
では、パターン形成プロセスの迅速性も必須であシ、レ
ジストの感度としては高いものが望１れている。しかし
従来高感度のレジストは解像性が劣るために所定のパタ
ーン寸法精度を得ることが困難であシ、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
てパターン形成の高スループツト化が図れない等の問題
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。次に、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１（Ｔｂ）でレジストのベーク（プリベ
ーク）を行なう。この後、オーブンから取シ出されたレ
ジスト膜付被処理基板を大気中（〜１気圧）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。冷却を完了したレジスト膜に対して、レジ
ストの種類に応じた所定の照射量（露光量）で所定波長
域の電磁波、例えば紫外光あるいは所定エネルギーの粒
子線、例えば電子線などを選択的に照射（以下露光と称
す）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ベーク時の温度Ｔｂは〜１　’６
０　（℃〕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、ａ）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（
０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、Ｏ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　（ｔ、）程度、Ａ点と０点の最大温
度差はθＯ〔℃〕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伝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）が応じる原因と
しては、自然放冷中破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こり易いこと、及び基板下方部が
支持台によυ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〕の同一寸法であるべき
パターンにＢ点において０．１（μｍ〕、０点において
０．２〔μｍ″１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温度分布を生じせしめない様
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膜の冷却過程とレ
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
所定の温度’１１’　ｂでベークした後、該レジスト膜
の温度をまずりｂがら任意の中間冷却温度Ｔｍまで下げ
、次いでＴｍから例えば室温以下の任意の最終冷却温度
Ｔｃまで急速冷させる。ＱＴｂ≧Ｔｒｎ）Ｔｃ　）こと
によって、レジストの感度を完全に且つ再現性良く制御
できることを見い出した。さらに、これら冷却過程を制
御して形成したレジストパターンの解像性は何れも、レ
ジスト本来のパターン解像性に比べて、いささかも劣下
していなりことも判った。加えて、上記′１１ｂ→Ｔｍ
−＋Ｔｃのレジスト膜冷却を基板面上全体に亘って均一
に行なうことにょシ寸法精度の極めて高いレジストパタ
ーンを形成できることも判明した。

上記した結果を基に、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パターンを得る方法
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
像処理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。即ち
、パターン露光後で現像処理の前にガラス転移点Ｔｇ以
上の温度Ｔｂでレジスト膜をベーク（以下現像前ベーク
と称す）した後、該レジスト膜の温度をまずＴｂから任
意の中間冷却温度１゛ｍまで下げ、然る後Ｔｍから最終
冷却温度Ｔｃまで急速冷却させれば（Ｔｂ上Ｔｍ）Ｔｃ
）、レジストの感度を再現性良く制御でき、しかも、寸
法精度の高いレジストパターンを形成できると七が分か
った。

上記Ｔｍ→Ｔｃのレジスト膜均一急速冷却法として、任
意温度Ｔｍにあるレジスト膜付基板の全体を温度Ｔｃ（
Ｔｍ＞Ｔｃ）にある水等の液体冷媒中へ急速に浸漬させ
る方法があり、既に本発明者等によって提案されている
。しがし、この方法を大気圧（〜１気圧）下で種々試み
たところ、レジスト感度は均一性、再現性良く制御でき
るものの、急速冷却前の該基板温度Ｔｍが冷却用液体冷
媒の大気圧（〜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該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、解像性を劣下させることなく、レジス
トの電磁波若しくは粒子線照射に対する感度を任意に制
御し、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、ガラス転移温度以上の温度でベークさ
れたレジストを一旦所望の温度Ｔｍｔで徐冷したのち、
冷却用液体にて急速冷却すると共に、該急速冷却時冷却
用液体が収容される空間を該液体の沸点が上記温度Ｔｍ
よシ高くなるよう彦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冷布形成する。

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所定のパターン露光
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以上の所定温度Ｔｂでベーク（現像前ベ
ーク）する。前記現像前ベーク後、該レジスト膜付基板
の温度（即ちレジスト膜の温度）をベーク温度Ｔｂから
任意の中間冷却温度Ｔｍ（Ｔｂ上Ｔｍ　）へ下げる第１
の冷却、を行なう。次いで、沸点がＴｍ以上となる圧力
状態下で、最終冷却温度Ｔｃにある液体冷媒中へ該基板
の全体を急速浸漬させることによっ℃、中間冷却温度Ｔ
ｍから最終冷却温度Ｔ　ｃ　（Ｔｍ＞Ｔｃ　）への急速
且つ均一な第２の冷却を連続して行なう。

この場合、上記第２の冷却時の急速冷却温度差Ｔｍ−’
Ｉ’　ｃを任意に変化させることによって、或いは最終
冷却温度下Ｃが固定されている場合には中間冷却温度、
即ち急速冷却開始温度Ｔｍを任意の値に設定することに
よって、最終的に得られるレジスト感度を任意の値に制
御することができる。然る後斯かるレジスト膜に対し現
像・リンス処理を施すことによシ所定のレジストパター
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
をベークしたのち冷却するレジスト処理装置において、
前記レジスト膜付基板を収容し、該基板を該レジストの
ガラス転移温度Ｔｇ以上の温度Ｔｂまで加熱すると共に
、加熱した基板を徐冷し該基板の温度を加熱温度Ｔｂか
ら中間温度Ｔｍまで下降せしめる加熱室と、上記加熱徐
冷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、かつその内部を該液体の沸点が前記温度Ｔ
ｍ以上となる圧力下に保持する冷却室とを具備し、上記
温度Ｔｍから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、その解像性を劣下させることなく、任
意に設定することができる。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下させること
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、ベーク後のシ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下するとともないので
、被処理基板上全体にわた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、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
プロセス条件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
ト適用範囲即ち利用し得るレジストの種類を拡大するこ
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、照射量を間違え
て露光した場合でも、現像前ベークと上記制御された冷
却を行なうことによシ、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ためのプロセス上の修正を
施すことができる。

〔発明の実施例〕

〈実施例１〉 本発明ではポリ（２，２，２−）リフルオロエチル−α
−クロロアクリレート）よシ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膜く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。塗布膜厚は、例えば０，３
〜１　（ｐｍ）程度でよいがＪここでは０．８Ｃμｍ〕
とした。被処理基板としては、半導体ウエノ・やガラス
基板等様々あるが、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、プリベーク時間は
３０分であった。自然放冷時におけるレジスト膜全体に
わたる温度分布については、特別な注意は払わなかった
。即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
定の条件で電子線露光を行なった。然る後、後述するよ
うなレジスト処理装置を用いて前記レジストの現像前ベ
ークと制御された均一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℃か
ら２００℃の範囲で選択してよいが、ここでは１８０℃
とした。現像前ベークは約１０分間行なった。プリベー
ク工程でレジストの溶剤は十分に取り除かれているので
、該現像前ベーク時間をあまシ長くする必要はない。本
実施例では取シ敢えず１０分間とした。次いで、該レジ
スト膜付基板の温度を任意の中間冷却温度Ｔｍ（Ｔｂ≧
Ｔｍ　）まで下げたのち、該レジスト膜付基板温度をＴ
ｍに保持したまま該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、同じ圧力下にある所定最
終冷却温度Ｔ　ｃ　（、Ｔｒｎ＞Ｔｃ　）の冷却水の中
へ温度Ｔｍの該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均一急速冷却を行なっ
た。本実施例では中間冷却温度（急速冷却開始温度）Ｔ
ｍは該レジストのガラス転移温度Ｔｇ（〜１３３℃）を
挾んだ、１８０〜４．０Ｃ℃）の範囲で１０　〔℃）ず
つ変化させた。また、最終冷却温度Ｔｃとして室温（２
５℃）を選んだ。第５図は中間冷却温度即ち急速冷却開
始温度Ｔｍが、例えば１５０〔℃〕の場合の上記レジス
ト膜付被処理基板の冷却時の温度変化Ｔ　ｂ−＋Ｔ　ｍ
−＋Ｔ　ｃを示したもので、被処理基板上のレジスト面
で第２図に示したＡ、Ｂ、Ｏ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．
５３で第３図の従来法の場合の冷却特性に比べ全体にわ
たって（Ｔｂ−＋Ｔｃ　）均一な冷却がなされ、特にＴ
ｍ→ＴＣの冷却領域では均−且つ急速な冷却が行なわれ
ていることがよく判る。このような均一（’Ｉ”ｂ→Ｔ
ｍ−＋Ｔｃ　）で急速（Ｔｍ−＋Ｔｃ　）な冷却は他の
任意のＴｍについても同様に認められた。なお、被処理
基板の冷却水浸漬後における夫々のＴｍからＴｃまでの
冷却時間は、本実施例の場合例れも〜３秒以下であった
。中間冷却温度即ち急速冷却開始温度Ｔｍの値を種々変
えた場合の上記ベーク、冷却プｏセｘ　（Ｔｂ＝　１８
０℃−＋　’ｌ’　ｍ−＋　Ｔ　Ｃ＝　２５℃）を経た
夫々のレジスト試料について電子線に対する感度（所定
現像条件下でレジスト膜の膜厚残存率がゼロとなる場合
の電子線照射量）を調べた結果、第６図（ａ）に示す特
性が得られた。第６図の特性は、上記レジスト膜に２０
ＫｅＶの電子線を照射後、前記夫々の現像前ベーク・冷
却プロセスを施し、然る後室温でメチルインブチルケト
ンＣＭＩＢＫ）：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。第６図（ａ）に見られるように、Ｔｂ→Ｔｍ−＋Ｔ
ｃのレジスト冷却過程で、中間冷却温度即ち急速冷却開
始温度Ｔｍが該レジストのガラス転移温度１′ｇ（〜１
３３℃）と略等しくなる温度領域でレジスト感度に幅広
い変化があられれる。

Ｔｂ≧Ｔｍ）Ｔｇ領領域は高いレジスト感度が得られ、
ＴｍがＴｂに近づくにつれて感度が高くなり、最大レジ
スト感度として〜１．２Ｘ　１０　（０／Ｊ）が得られ
るｏ　Ｔｇ＞Ｔｍ＞Ｔｃ　（−２５℃）領域では、急速
冷却開始温度Ｔｍが下降するにつれて・レジスト感度が
低くなシ、従来の自然放冷の場合の感度〜８×１Ｏ−６
（０／ｄ）に近づく。

一方、上記レジストを〜０８μｍ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、上記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２０ＫｅＶ電
子線描画装置を用いて、上記夫々の感度で対応する照射
量で選択的パターン露光を行ない、前記夫々の感度に対
応する現像前ベーク（Ｔｂ＝１８０℃）と’ｆ　ｂ−＋
Ｔｍ−＋Ｔ　ｃ（Ｔ　Ｃ：２５℃）の冷却プロセスを施
し、然る後室温におけるＭＩＢＫ／ＩＰＡ　（＝７７３
　）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。これらレジストパターンは清浄であう、
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０５〜２．０〔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、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３
σ（：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。基本的な実施態様は実施例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にて行なった。

露光後のレジスト膜に対し現像前ベーク七、本発明の冷
却プロセスを施した。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′１゛ｇ〜１１０℃を
越える１７０℃に設定した。ベーク時間は１０分間とし
た。レジスト膜冷却時の基板層Ｈの圧力は約８気圧で、
現像前ベーク温度Ｔｂ−、，１７０〔℃〕から種々の中
間冷却温度Ｔｍを経て最終冷却温度Ｔｃ＝２５（℃’Ｊ
に至るレジスト冷却を行なった。中間冷却温度即ち急速
冷却開始温度Ｔｎｌは１７０〜４０　（℃〕の範囲で１
０Ｃ℃ａｌずつ変化させた。最終冷却のための液体冷媒
は、実施例１と同様、室温２５　（℃）にある水である
。’Ｊ”　ｒｎ→’］−’　ｃ（＝２５℃）の均一急速
冷却は、温度’Ｉ”　ｍ　Ｋあるレジスト膜付基板の全
体を、温度Ｔｃ（−２５℃）にある水の中へ急速（３秒
以内）に浸漬させることによって行なった。上記種々の
冷却プロセスを経た夫々のレジスト試料に、室温にて１
３分間のＭＩＢＫ現像、３０秒間のＩＰＡリンスを行な
って、夫々の感度特性を調べた。第６図（ｂ）は中間冷
却温度、即ち急速冷却開始温度Ｔｍに対するレジスト感
度の変化を現わしたものである。本実施例においても、
急速冷却開始温度Ｔｍがレジストのガラス転移温度Ｔｇ
＝１１０Ｃ℃）に略等しくなる領域で広い範囲の感度変
化が現われる。Ｔｂ≧Ｔ　ｍ　）Ｔ　ｇ領域ではＴｍを
高くする程レジスト感度は高くなシ、〜２Ｘ１０　’（
０／ｃｒＩ）もの感度に達する。Ｔｇ＞Ｔｍ＞Ｔ　ｃ　
（＝２５℃）領域では、Ｔｍを下げる程レジスト感度は
低くなシ、従来の自然放冷の場合の感度〜１　ｘ　１０
１［：Ｏ／ｃ＋＋ｌ）に近づく。

一方、上記したレジスト〜０．８７ｚｍ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、上記と同様のプリベーク、露光（電子線照射
量は上記夫々の電子線感度に対応）現像前ベーク、’１
”　ｂ−＋Ｔｍ−＋Ｔ　ｃ冷却プロセス（上記夫々の感
度に対応する冷却プロセス）、現像、リンスなどの処理
を施し、レジストパターンを形成した。すべての基板上
全体にわたシ、レジストパターンは清浄で、パターン解
像性は良好であった。

また、本実施例においても、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
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
ト膜を現像前ベーク、昇圧急速均一冷却することによシ
、レジスト処理の高速化や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
（Ｔｂ≧’Ｉ’ｇ）から最終冷却温度Ｔｃへ現像前ベー
ク後のレジスト膜を冷却する過程で任意の中間冷却温度
Ｔｍ（Ｔｂ≧Ｔｍ＞Ｔｃ　）を設け、Ｔｍを急速冷却開
始温度としてレジスト膜付基板を最終冷却温度Ｔｃの液
体冷媒中へ急速浸漬冷却させることによシ、レジストの
感度を任意に制御することにある。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認認して
いる。現像前ベーク時のベーク温度Ｔｂ（Ｔｂ２１ｇ）
についても上述した実施例に限定されるものではない。

また、上記実施例では現像前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、少くとも中間冷却温度（急速冷却開始温度）
１゛ｍ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、レジストの現像前ベーク温度Ｔｂ
及び中間冷却温度（急速冷却開始温度）Ｔｍが該レジス
トのガラス転移温度Ｔｇ以上である場合には、Ｔｇよシ
低い温度Ｔｃにある液体冷媒中ヘレジストを急速浸漬さ
せる（Ｔｂ≧Ｔｍ≧Ｔｇ＞’Ｉ’ｃ　）ことによって、
レジスト感度の大幅な向上化が達成できることが確認さ
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、Ｔｂ≧Ｔｍ≧Ｔ
ｇ＞Ｔｃの関係を満たす範囲で、中間冷却温度、即ち急
速冷却開始温度Ｔｍとレジスト冷却用液体冷媒の温度Ｔ
ｃとを任意の値に選べば、レジストの高感度化の範囲を
更に拡大することができる。また、中間冷却温度Ｔｍか
ら最終冷却温度Ｔｃにある液体冷媒中ヘレジスト膜付被
処理基板の全体を浸漬させるに要する時間は、べ−り→
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。

また、レジスト照射（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Ｄ「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〉 次に本発明の寸法を実施するのに適合する１ノジスト処
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均一に徐冷し、さ
らに急速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によって所定位置へ順次搬送さ
れる。次いで、レジスト膜付基板７１ａは回転・上下・
水平移動機能を有する真空チャック搬送器７４ａ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）７９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Ｋしである。

ベーク室７８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、パルプ８２ａ、８２ｂによってそれら
の開閉を行なう仕組にしである。さらに、べ〜り室７８
側には昇圧用管８３ａ、　リーク用管８３ｂ等が設けら
れており、夫々は開閉パルプ８４ａ、８４ｂを有してい
る。また、冷却室８０側には液体冷媒の注入管８５ａと
排出管８５ｂが設けられており、夫々は開閉バルブ８６
ａ、８６ｂを有している。液体冷媒７９の温度（Ｔｃ）
は、ベーク・冷却器７５の外に置かれた液温調整器（図
示せず２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８ｏは夫
々完全に密閉された状態になる。搬送器７４ａによって
被処理基板７１ａ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気圧ンになっている。基板支持
具７６上への被処理基板７１ａの搬送が終了すると、パ
ルプ８２ａが閉じて、べ−り室７８は密閉される。次に
、基板７１ｂ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てベークする必要があ
るので、ヒーター７７は略平面状の加熱源が得られる様
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、レジストがガラス転移温度Ｔｇ以上の所定温度（Ｔ
ｂ）でベークされる。

所定温度Ｔ　ｂ　（Ｔｂ≧Ｔｇ）で所定時間のレジスト
ベークを行なった後は、レジスト膜面の温度が任意の中
間冷却温度Ｔｍになる用にヒーター加熱が自動調整され
、レジスト膜のベーク温度Ｔｂから温度Ｔｍ（Ｔｂ上Ｔ
ｍ　）への第一の均一冷却がなさィしゐ。レジスト膜付
基板温度が所定のＴｍ値に安定すると、該Ｔｍ値を変え
ない様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、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Ｔｍに保持されている。ベ
ーク室７８と冷却室８ｏ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８ｏ
の所定温度Ｔｃにある液体冷媒７９中へ浸漬され第二の
冷却がなされる（　Ｔｍ：＞Ｔｃ　）。この時液体冷媒
の圧力は十分に高く設定しであるので、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中から引き揚げられてベーク室の所定位
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８
３ｂ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８２
ｂが開けられる。この時点以降の工程はすべて大気圧下
で表される。次に、冷却器レジスト膜付被処理基板７１
ｂは、パルプ８２ｂ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７１ｃ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上の
所定位置へ移される。そして、現像前ベーク、昇圧冷却
、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７３ｂによってカセット７
２ｂ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＋７）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、該べ−り・冷却器を例えばサーク
ル状若しくは並列上に複数個配置し、他の部分の処理時
間及びべ−り・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
に彦るが、機械的強度、気密性を十分考慮しておかねば
ならないことは言うまでもない。また、ベーク温度Ｔｂ
から急速冷却開始温度Ｔｍへの第一の冷却は、レジスト
ベーク後、ベーク・冷却器内の圧力を大気圧から所定圧
力へ昇圧させてゆく過程と並行して進行させてもよい。

上記第一の冷却を迅速に行なうために、上記ベーク、冷
却器内に中間冷却温度′１′ｍにある液体冷媒を更に追
加して、ベーク温度ＴｂからＴｍへの急速冷却を行なう
ようにしてもよい。

勿論、この場合の急速冷却も前記液体冷媒の沸点がＴｍ
を越えるように、圧力状態を調整した上で行なうことが
肝要である。また、液体冷媒の温度の制御に関しては、
上述したような冷却室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。

さらに上記実施例では、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、各種パルプ操作及び圧力
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。父上記実施例では、ベーク室と
冷却室とをゲートパルプを介して分離したが、液体冷媒
の温度Ｔｃ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。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、処理装置に最適々ものを
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、そ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冷却時の基板温度変化を示す特性図
、第６図（ａ）の）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〜７１ｄ・・・被処理基板、７２ａ、７２ｂ・・
・カセット、７３　ａ　、　７３　ｂ−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・・・ぺ−り室、７９・・・液体冷媒、８０
・・・冷却室、８１・・ゲートバルブ、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、８５ａ
・・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）第１．
図　第２図 第３図 第６図 （ｄ） ｔｂ＞ 、軟いせ開始韻’ｂｎ（”Ｃ’Ｊ−

Claims (1)

1. 【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よ勺レジストパターンを形
   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、次いで前記レジスト膜の
   形成された基板を前記温度Ｔｂから任意の中間温度Ｔｍ
   − まで徐冷によって下げ、然る後沸点がＴｍ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膜
   の形成された基板を浸漬して、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。 ＋２１Ｔｂ≧Ｔｍ≧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
   ンの形成方法。 （３）前記基板の前記冷却用液体中への浸漬を、前記レ
   ジストの徐冷終了時から３秒以内に行なうことを特徴と
   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）前記レジストのベーク及び徐冷を、同一の加熱室
   内で行な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。 （５）被処理基板上に塗布されたレジストをベークした
   のち徐冷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ＴｂＪで加熱すると共に、加熱した基板を徐冷し該基
   板の温度を加熱温度１゛ｂから中間温度Ｔｍまで下降せ
   しめる加熱室と、上記加熱徐冷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Ｔｍ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。