(57)【要約】【課題】プリベーク工程時の温度ムラに起因するレジストパターン寸法のばらつきを抑制する。【解決手段】ポジ型又はネガ型のレジストを半導体ウェーハ３に塗布するレジスト塗布工程（ステップＳ１）と、プリベーク工程（ステップＳ３又はＳ４）と、露光工程（ステップＳ５）と、ポストエクスポージャーベーク工程（ステップＳ６）と、を備える。レジストを現像することにより、該レジストを所定のパターン形状に形成する現像工程（ステップＳ７）を備える。プリベーク工程では、レジストがポジ型の場合には、該レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度以上でプリベークを行う（ステップＳ３）。レジストがネガ型の場合には、該レジストに含まれるベース樹脂の架橋剤の架橋開始温度以上でプリベークを行う（ステップＳ４）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポジ型又はネガ型の化学増幅タイプのレジストを基材に塗布するレジスト塗布工程と、
前記レジストをプリベークするプリベーク工程と、
前記レジストを露光する露光工程と、
前記レジストをポストエクスポージャーべークするポストエクスポージャーベーク工程と、
前記レジストを現像することにより、該レジストを所定のパターン形状に形成する現像工程と、
をこの順に行い、
前記プリベーク工程では、前記レジストがポジ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度以上でプリベークを行い、前記レジストがネガ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の架橋剤の架橋開始温度以上でプリベークを行うことを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
ポジ型の前記レジストを用い、前記プリベークを前記脱離開始温度＋３０℃以下で行うことを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項３】
ネガ型の前記レジストを用い、前記プリベークを前記架橋開始温度＋３０℃以下で行うことを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項４】
前記露光工程では、前記レジストのうち、感度の高い部分ほど露光量が小さく、感度の低い部分ほど露光量が大きくなるように、露光することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項５】
前記露光工程では、前記レジストのうち、高温で前記プリベークが行われた部分ほど露光量が小さく、低温で前記プリベークが行われた部分ほど露光量が大きくなるように、露光することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項６】
前記露光工程では、前記レジストのうち、前記プリベークの際に熱源に近かった部分ほど露光量が小さく、前記プリベークの際に熱源から遠かった部分ほど露光量が大きくなるように、露光することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項７】
半導体ウェーハ上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記半導体ウェーハを加工する工程と、
を備え、
前記レジストパターン形成工程は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法により行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターン形成方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積度向上の要求からフォトリソグラフィの露光工程で用いられる光源の主流はｉ線を照射する水銀ランプからＫｒＦエキシマレーザに移行し、それに伴う露光時のウェーハ面の露光強度低下に対処するためレジストの高感度化が進められ、化学増幅タイプのレジストが多用されるようになった。
【０００３】
化学増幅タイプのレジストは、ベース樹脂とＰＡＧ（Ｐｈｏｔｏ  Ａｃｉｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：光酸発生剤）とを含み、ネガ型の場合にはさらに架橋剤を含む。露光工程での露光エネルギーによってＰＡＧから水素イオン（酸）が生成される。露光後のポストエクスポージャーベーク（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）工程（以下、ＰＥＢ工程）では、レジストがポジ型の場合（ポジレジストの場合）にはその水素イオンがベース樹脂の保護基を攻撃して脱保護反応を起こし、ネガ型の場合（ネガレジストの場合）にはその水素イオンが架橋剤に働きベース樹脂の架橋反応に関与する。ポジレジスト及びネガレジストのいずれの場合も、ＰＥＢ工程で新たに水素イオンが生成され、その新たな水素イオンが次の脱保護反応又は架橋反応を起こすことにより、レジストの高感度化を実現している。
【０００４】
化学増幅タイプのレジストを用いた一般的なフォトリソグラフィ工程では、図５に示すように、先ず、ウェーハにレジストを塗布し（レジスト塗布工程：ステップＳ１０１）、塗布後に例えば８０〜１３５℃でレジストを焼き締める（プリベーク工程：ステップＳ１０２）。更に、その後、露光工程（ステップＳ１０３）、ＰＥＢ工程（ステップＳ１０４）、現像工程（ステップＳ１０５）をこの順に行うことにより、レジストを所定のパターン形状に形成する。
【０００５】
ここで、ステップＳ１０２のプリベーク工程では、図２に示すように、プリベーク装置（全体図示略）のホットプレート１上に複数のセラミックボール２が設けられ、これらセラミックボール２上にウェーハ３を戴置した状態で、該ウェーハ３が加熱される。
【０００６】
しかし、加熱時にウェーハ３が反ることにより、ウェーハ３の中央部と外周部とで焼き締め温度に差が生じることがある。このようなウェーハ３の反り、並びに、この反りに起因して生じる焼き締め温度差は、ウェーハ３が極端に薄い場合、或いは、ウェーハ３の片面のみにＳｉと線膨張率が大幅に異なる金属膜が形成されている場合などに、特に顕著となる。
【０００７】
ウェーハ３の反りによりウェーハ３の中央部と外周部の焼き締め温度に差が生じた場合、ウェーハ３の中央部と外周部とでレジストの感度（Ｅｔｈ）が相互に異なる現象が起こる。このため、ウェーハ３の全面を均一な露光量で露光するとレジストのパターン寸法がウェーハ３の中央部と外周部とで相互に異なる結果となる。なお、感度（Ｅｔｈ）は、一定条件で現像した場合にレジスト膜残りを生じない（残膜率０％となる）最低露光エネルギー（ｍＪ／ｃｍ２）で示される。
【０００８】
このように、プリベーク工程では、ウェーハ３の反りに起因して、ウェーハ３の面内で加熱温度にムラが生じ、この温度ムラに起因して、レジストのパターン寸法がウェーハ３の面内でばらつく、という現象が生じることがある。また、同様の現象は、ＰＥＢ工程においても起こる。
【０００９】
特許文献１には、ウェーハの全面に対して均一な露光量で露光を行うのではなく、ウェーハ面上の複数の領域毎にそれぞれ露光量を調節して露光を行う技術が開示されている。具体的には、露光ショット毎に露光量を変更することによって、ウェーハの面内で露光量を適宜に調節する。これにより、ＰＥＢ工程でのウェーハの反りにより生じる温度ムラに起因したパターン寸法のばらつきを抑制する（いわゆる可変露光技術）。特許文献２にも、特許文献１と同様の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１３５０８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１７２８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２の技術では、ステッパーの１ショットで露光される範囲内は、依然として均一な露光量となる。このため、この範囲内では、上述したような、温度ムラに起因してレジストのパターン寸法がウェーハの面内でばらつく現象が起こってしまう。
【００１２】
加えて、特許文献１、２の技術では、ステッパーの１ショットで露光される一の範囲と、それと隣り合う他の範囲との境界では、露光量が急峻に変化するため、この境界においてレジストパターンの寸法も急峻に変化してしまうという課題もある。
【００１３】
このように、特許文献１、２の技術では、プリベーク工程時の温度ムラに起因するレジストのパターン寸法のばらつきを抑制する効果が十分ではなかった。
【００１４】
なお、一般的にはプリベークの温度は、レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度未満（例えば、上述のように、１３５℃以下）、レジストに含まれるベース樹脂の架橋剤の架橋開始温度未満に設定される。このことは、一般的にプリベークは保護基の脱離反応又は架橋剤の架橋反応を起こさないように行われるということを考慮すると、当然である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ポジ型又はネガ型の化学増幅タイプのレジストを基材に塗布するレジスト塗布工程と、前記レジストをプリベークするプリベーク工程と、前記レジストを露光する露光工程と、前記レジストをポストエクスポージャーべークするポストエクスポージャーベーク工程と、前記レジストを現像することにより、該レジストを所定のパターン形状に形成する現像工程と、をこの順に行い、前記プリベーク工程では、前記レジストがポジ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度以上でプリベークを行い、前記レジストがネガ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の架橋剤の架橋開始温度以上でプリベークを行うことを特徴とするレジストパターン形成方法を提供する。
【００１６】
レジストの特性上、特定温度以上でベース樹脂の保護基の脱離反応（脱保護反応）又は架橋反応が起きる。本発明ではこれを利用し、露光によるＰＡＧからの水素イオンの生成が無くとも、本来ＰＥＢ工程で進行する脱保護反応又は架橋反応を、プリベーク工程である程度進めることにより、レジストの感度向上を図っている。その際、感度の低い部分ほど感度が大きく向上するため、基材の面内でのレジストの感度（Ｅｔｈ）のばらつきが小さくなる。
【００１７】
すなわち、本発明によれば、脱離開始温度以上又は架橋開始温度以上でプリベークを行うことによって、基材（半導体ウェーハ等）の面内におけるレジストの感度（Ｅｔｈ）差を小さくしてから、露光を行うので、プリベーク時の温度ムラに起因してレジストのパターン寸法が面内でばらついてしまうことを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明は、半導体ウェーハ上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記半導体ウェーハを加工する工程と、を備え、前記レジストパターン形成工程は、本発明のレジストパターン形成方法により行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、プリベーク時の温度ムラに起因してレジストのパターン寸法が面内でばらついてしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るレジストパターン形成方法の流れを示すフローチャートである。
【図２】プリベーク工程を行う様子を示す模式的な正面断面図である。
【図３】露光工程での露光エネルギーのウェーハの面内での分布を示す平面図である。
【図４】プリベーク工程の温度を１３５℃から１４０℃に変更したときの、ウェーハの面内でのレジストの感度（Ｅｔｈ）の変化を示す図である。
【図５】一般的なレジストパターン形成方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００２２】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係るレジストパターン形成方法の流れを示すフローチャート、図２は第１の実施形態に係るレジストパターン形成方法が備えるプリベーク工程を行う様子を示す模式的な正面断面図である。図３は第１の実施形態に係るレジストパターン形成方法が備える露光工程を説明するための図であり、ウェーハ３の面内での露光エネルギーの分布を示す平面図である。
【００２３】
本実施形態に係るレジストパターン形成方法では、ポジ型又はネガ型の化学増幅タイプのレジストを基材（例えば、半導体ウェーハ３）に塗布するレジスト塗布工程（ステップＳ１）と、レジストをプリベークするプリベーク工程（ステップＳ３、Ｓ４）と、レジストを露光する露光工程（ステップＳ５）と、レジストをポストエクスポージャーべークするポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）工程（ステップＳ６）と、レジストを現像することにより、該レジストを所定のパターン形状に形成する現像工程（ステップＳ７）と、をこの順に行い、プリベーク工程（ステップＳ３、Ｓ４）では、レジストがポジ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度以上でプリベークを行い（ステップＳ３）、レジストがネガ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の架橋剤の架橋開始温度以上でプリベークを行う（ステップＳ４）。また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体ウェーハ３上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、レジストパターンをマスクとして半導体ウェーハ３を加工する工程と、を備える。本実施形態に係る半導体装置の製造方法のレジストパターン形成工程は、本実施形態に係るレジストパターン形成方法により行う。以下、詳細に説明する。
【００２４】
先ず、本実施形態に係るレジストパターン形成方法を説明する。
【００２５】
本実施形態に係るレジストパターン形成方法は、図５を用いて説明した一般的なフォトリソグラフィ工程と同様の工程フローで行う。ただし、以下に詳述するように、プリベーク工程（ステップＳ３、Ｓ４）でのプリベーク温度が、一般的なフォトリソグラフィ工程と相違する。
【００２６】
先ず、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハ）３に化学増幅タイプのレジストを塗布する（レジスト塗布工程：ステップＳ１）。
【００２７】
次に、プリベーク工程（ステップＳ３又はＳ４）を行うことにより、レジストを焼き締める。すなわち、例えば、図２に示すように、ホットプレート１（熱源）上に設けたセラミックボール２上にウェーハ３を配置し、このホットプレート１によりウェーハ３を加熱する。
【００２８】
ここで、プリベーク時のウェーハ３の反りは、図２に示すように下に凸となる場合と、図示は省略するが、上に凸となる場合とがある。第１の実施形態では、図２に示すようにウェーハ３の反りが下に凸となる場合について説明する。
【００２９】
先のステップＳ１にて塗布したレジストがポジ型（ポジレジスト）の場合（ステップＳ２のＹｅｓ）、プリベーク工程の温度（以下、プリベーク温度）は、該レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度以上に設定する（ステップＳ３）。例えば、脱離開始温度が１４０℃の場合、プリベーク温度は、１４０℃以上に設定する。更に、プリベーク温度は、脱離開始温度＋３０℃以下に設定することが好ましく、脱離開始温度＋１５℃以下に設定することがより好ましい。すなわち、脱離開始温度が１４０℃の場合、プリベーク温度は、１７０℃以下に設定することが好ましく、１５５℃以下に設定することがより好ましい。このような上限温度以下でプリベークを行うことにより、現像不良を低減することができる。
【００３０】
また、先のステップＳ１にて塗布したレジストがネガ型（ネガレジスト）の場合（ステップＳ２のＮｏ）、プリベーク温度は、該レジストに含まれるベース樹脂の架橋剤の架橋開始温度以上に設定する（ステップＳ４）。例えば、架橋開始温度が１４０℃の場合、プリベーク温度は、１４０℃以上に設定する。更に、プリベーク温度は、架橋開始温度＋３０℃以下に設定することが好ましく、架橋開始温度＋１５℃以下に設定することがより好ましい。すなわち、架橋開始温度が１４０℃の場合、プリベーク温度は、１７０℃以下に設定することが好ましく、１５５℃以下に設定することがより好ましい。
【００３１】
なお、プリベーク温度は、例えば、ホットプレート１の設定温度であるか、或いは、ウェーハ３の表面（図２の上面）の中央部の温度であるか、或いは、ウェーハ３の表面の中央部、外周部、及び、それらの中間部の３点の平均温度であることが挙げられる。
【００３２】
また、プリベーク温度が、脱離開始温度＋３０℃、又は、架橋開始温度＋３０℃を超えると、いわゆる未露光部の熱かぶりによる現像不良の発生が無視できなくなるが、プリベーク温度を、脱離開始温度＋３０℃以下、又は、架橋開始温度＋３０℃以下にすることにより、現像不良の発生を抑制できる。特に、プリベーク温度を脱離開始温度＋１５℃以下、又は、架橋開始温度＋１５℃以下にすることにより、現像不良の抑制効果が一層高まる。
【００３３】
なお、プリベークの時間の長さは、例えば、１分以上３０分以下とする。
【００３４】
ここで、本実施形態の場合、図２に示すように、プリベーク工程でのウェーハ３の反りが下に凸であるため、ウェーハ３の中央部の方が熱源としてのホットプレート１に近く、ウェーハ３の外周部の方がホットプレート１から遠い状態でプリベークされている。このため、ウェーハ３の中央部の方が相対的に高温でプリベークされ、ウェーハ３の外周部の方が相対的に低温でプリベークされている。このため、ウェーハ３の中央部ほど、該ウェーハ３上のレジストの感度が相対的に高く、ウェーハ３の外周部ほど、該レジストの感度が相対的に低くなっている。
【００３５】
しかし、本実施形態では、プリベーク温度を脱離開始温度以上又は架橋開始温度以上に設定することにより、ウェーハ３の全面においてレジストの感度向上を図っている。その際、感度の低い部分ほど感度が大きく向上するため、ウェーハ３の面内でのレジストの感度（Ｅｔｈ）のばらつきを小さくできている。
【００３６】
次に、露光工程を行う（ステップＳ５）。なお、本実施形態の場合、例えば、ウェーハ３の全面に対し、均一な露光量で露光を行う。露光工程では、露光エネルギーにより、レジストに含まれるＰＡＧから水素イオン（酸）が生成される。
【００３７】
次に、ポストエクスポージャーベーク工程（ステップＳ６）を行う。このポストエクスポージャーベーク工程では、レジストがポジ型の場合には、先の露光工程で生成された水素イオンがベース樹脂の保護基を攻撃して脱保護反応を起こし、ネガ型の場合にはその水素イオンが架橋剤に働きベース樹脂の架橋反応に関与する。ポジレジスト及びネガレジストのいずれの場合も、ＰＥＢ工程で新たに水素イオンが生成され、その新たな水素イオンが次の脱保護反応又は架橋反応を起こす。
【００３８】
次に、現像工程（ステップＳ７）を行うことにより、レジストを所定のパターン形状に形成する。
【００３９】
なお、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、このようにウェーハ３上に形成したレジストパターンをマスクとして、ウェーハ３を加工する。ウェーハ３の加工としては、例えば、ウェーハ３をエッチングしたり、該ウェーハ３にイオン注入したり、該ウェーハ３上に膜を形成（例えば、レジストパターンの間隔に形成）したり、該ウェーハ３にプラズマ処理を施したりすることが挙げられる。ここで、ウェーハ３は、例えば、半導体基板のみからなるものであっても良いし、半導体基板上に所定の膜構造を形成したものであっても良い。前者の場合、ウェーハ３の加工は、半導体基板の加工を意味し、後者の場合、ウェーハ３の加工は、例えば、半導体基板上の膜を加工すること、又は、半導体基板を加工することを意味する。
【００４０】
以上のような第１の実施形態では、ポジ型又はネガ型の化学増幅タイプのレジストをウェーハ３に塗布するレジスト塗布工程（ステップＳ１）と、レジストをプリベークするプリベーク工程（ステップＳ３、Ｓ４）と、レジストを露光する露光工程（ステップＳ５）と、レジストをポストエクスポージャーべークするポストエクスポージャーベーク工程（ステップＳ６）と、レジストを現像することにより該レジストを所定のパターン形状に形成する現像工程（ステップＳ７）と、をこの順に行い、プリベーク工程（ステップＳ３、Ｓ４）では、レジストがポジ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度以上でプリベークを行い（ステップＳ３）、レジストがネガ型の場合には該レジストに含まれるベース樹脂の架橋剤の架橋開始温度以上でプリベークを行う（ステップＳ４）。このように、第１の実施形態では、レジストの特性上、特定温度以上でベース樹脂の保護基の脱離反応（脱保護反応）又は架橋反応が起きることを利用し、露光によるＰＡＧからの水素イオンの生成が無くとも、本来ＰＥＢ工程で進行する脱保護反応又は架橋反応を、プリベーク工程である程度進めることにより、レジストの感度向上を図っている。その際、感度の低い部分ほど感度が大きく向上するため、ウェーハ３の面内でのレジストの感度（Ｅｔｈ）のばらつきを小さくすることができる。
【００４１】
すなわち、本実施形態によれば、脱離開始温度以上又は架橋開始温度以上でプリベークを行うことによって、ウェーハ３の面内におけるレジストの感度（Ｅｔｈ）差を小さくしてから、露光を行うので、プリベーク時の温度ムラに起因してレジストのパターン寸法が面内でばらついてしまうことを抑制することができる。
【００４２】
本実施形態の場合、例えば、プリベーク温度を１４０〜１５５℃にすることにより、ウェーハ３の中央部でのレジストの感度向上は飽和状態となり、外周部は中央部より温度が低いため中央部よりも大きく感度が向上する。このため、ウェーハ３の面内の感度が全体に大幅に向上し、且つ中央部と外周部での感度（Ｅｔｈ）差が小さくなるので、ステッパーによる１ショット内の感度（Ｅｔｈ）差も小さくすることができる。
【００４３】
なお、プリベーク温度が脱離開始温度未満、又は架橋開始温度未満であると、保護基が脱離する又は架橋剤が架橋する反応が不十分となるため、上述したような作用及び効果が得られない。また、プリベーク温度が脱離開始温度＋３０℃又は架橋開始温度＋３０℃を超えると、いわゆる未露光部の熱かぶりによる現像不良の発生が無視できなくなる。
【００４４】
〔第２の実施形態〕
上記の第１実施形態では、露光工程（ステップＳ３）での露光量を基材（半導体ウェーハ３）の全面で均一にする例を説明したが、第２の実施形態では、基材（半導体ウェーハ３）の面内位置に応じて露光量を変更する例を説明する。
【００４５】
本実施形態の場合、露光工程（ステップＳ５）のみが上記の第１の実施形態と相違する。
【００４６】
ここで、本実施形態の場合も、図２に示すように、プリベーク工程でのウェーハ３の反りが下に凸であるため、ウェーハ３の中央部の方が熱源としてのホットプレート１に近く、ウェーハ３の外周部の方がホットプレート１から遠い状態でプリベークされている。このため、ウェーハ３の中央部の方が相対的に高温でプリベークされ、ウェーハ３の外周部の方が相対的に低温でプリベークされている。このため、ウェーハ３の中央部ほど、該ウェーハ３上のレジストの感度が相対的に高く、ウェーハ３の外周部ほど、該レジストの感度が相対的に低くなっている。
【００４７】
そこで、本実施形態の場合、露光工程では、例えば、図３に示すように、ウェーハ３の中央部ほど小さい露光量となり、ウェーハ３の外周部ほど大きい露光量となるように、露光量を段階的に変化させて、レジストを露光する。換言すれば、レジストのうち、感度の高い部分ほど露光量が小さく、感度の低い部分ほど露光量が大きくなるように、露光する。更に換言すれば、レジストのうち、高温でプリベークが行われた部分ほど露光量が小さく、低温でプリベークが行われた部分ほど露光量が大きくなるように、露光する。更に換言すれば、レジストのうち、プリベークの際に熱源（ホットプレート１）に近かった部分ほど露光量が小さく、プリベークの際に熱源から遠かった部分ほど露光量が大きくなるように、露光する。
【００４８】
なお、図３では、ウェーハ３の面内での領域毎に照射する露光エネルギーの大きさ（単位：ｍＪ／ｃｍ２）の一例を示している。すなわち、図３には、露光を行うステッパー（図示略）による１ショットでの露光範囲Ｒ毎に、露光エネルギーを変更し、且つ、ウェーハ３の中央部ほど（感度が高い部分ほど）小さい露光量となり、ウェーハ３の外周部ほど（感度が低い部分ほど）大きい露光量となるようにする。
【００４９】
図４は、保護基の脱離開始温度が１４０℃のポジレジストをレジストとして用いる場合であって、且つ、図２に示すようにウェーハ３が下に凸となるように反った状態でプリベーク工程を行う場合に、プリベーク工程でのプリベーク温度を１３５℃から１４０℃に変更したときの、ウェーハ３の面内でのレジストの感度（Ｅｔｈ）の変化を示す図である。
【００５０】
上述のように、プリベーク工程を、レジストに含まれるベース樹脂の保護基の脱離開始温度以上で行うことにより、プリベーク温度が低い（例えば、１３５℃など）場合と比べて、レジストの感度を高めることができる。しかも、感度の向上量は、図１に示すように、プリベーク温度が低い（例えば、１３５℃など）場合に感度が相対的に低くなる部分（本実施形態の場合、外周部）ほど、より大きくなる。このため、ウェーハ３の面内でのレジストの感度差を小さくすることができる。
【００５１】
具体的には、例えば、図４に示すように、プリベーク温度が１３５℃の場合では、ウェーハ３の面内でのレジストの感度差（図４のΔＥｔｈ２）が約３００ｍＪ／ｃｍ２であったが、プリベーク温度を１４０℃にすることにより、ウェーハ３の面内でのレジストの感度差（図４のΔＥｔｈ１）を約１５０ｍＪ／ｃｍ２に抑制することができた。
【００５２】
このように、本実施形態では、ウェーハ３の面内でのレジストの感度の差を小さく抑えることにより、現像後のレジストのパターン寸法の面内ばらつきを抑制することに加えて、感度の差に応じて、ウェーハ３の中央部から外周部に向けてステッパーによる露光量を増加させる可変露光を組み合わせる。すなわち、感度が高い部分ほど小さい露光量となり、感度が低い部分ほど大きい露光量となるように、露光を行う。これにより、レジストのパターン寸法の面内ばらつきを上記の第１の実施形態の場合よりも改善することができる。
【００５３】
なお、特許文献１、２の技術では、ステッパーの１ショットで露光される範囲内は、均一な露光量となるため、この範囲内では、温度ムラに起因してレジストのパターン寸法がウェーハの面内でばらつく現象が起こってしまう。これに対し、本実施形態では、プリベークを脱離開始温度以上又は架橋開始温度以上で行うことにより、レジストの感度差を小さくできるため、ステッパーの１ショットで露光される範囲内でも、プリベーク工程時の温度ムラに起因するレジストのパターン寸法のばらつきを抑制することができる。
【００５４】
加えて、特許文献１、２の技術では、ステッパーの１ショットで露光される一の範囲と、それと隣り合う他の範囲との境界では、露光量が急峻に変化するため、この境界においてレジストパターンの寸法も急峻に変化してしまう。これに対し、本実施形態では、プリベークを脱離開始温度以上又は架橋開始温度以上で行うことにより、レジストの感度を全体的に底上げする結果として、レジストの感度差を小さくできる。このため、本実施形態では、露光エネルギーを全面に亘って低減させることができるので、ステッパーの１ショットで露光される一の範囲と、それと隣り合う他の範囲との境界での露光量の変化量も低減させることができる。よって、この境界におけるジストパターンの寸法の変化量も低減させることが可能となる。
【００５５】
〔第３の実施形態〕
上記の第２の実施形態では、プリベーク工程でのウェーハ３の反りが下に凸である場合の説明をしたが、第３の実施形態では、プリベーク工程でのウェーハ３の反りが上に凸である場合について説明する。
【００５６】
第３の実施形態の場合、ウェーハ３の中央部と外周部でのレジストの感度（或いは、ウェーハ３の中央部と外周部でのプリベーク温度、或いは、ウェーハ３の中央部と外周部でのプリベーク時の熱源からの距離）が、上記の第２の実施形態の場合とは逆転する。すなわち、ウェーハ３の中央部でのレジストの感度が低く、外周に向かうほどレジストの感度が高くなる。また、ウェーハ３の中央部でのプリベーク温度が低く、外周に向かうほどプリベーク温度が高くなる。また、ウェーハ３の中央部の方がプリベーク時の熱源（ホットプレート１）からの距離が遠く、外周に向かうほど該距離が近くなる。
【００５７】
そこで、第３の実施形態の場合、露光工程での露光量は、上記の第２の実施形態とは逆に、ウェーハ３の中央部ほど大きく、外周部ほど小さくする。これにより、第３の実施形態でも、上記の第２の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ホットプレート（熱源）
２  セラミックボール
３  ウェーハ（半導体ウェーハ、基材）
Ｓ１  レジスト塗布工程
Ｓ３  プリベーク工程（ポジ型の場合）
Ｓ４  プリベーク工程（ネガ型の場合）
Ｓ５  露光工程
Ｓ６  ＰＥＢ工程
Ｓ７  現像工程
ΔＥｔｈ１  感度差
ΔＥｔｈ２  感度差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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