(57)【要約】【課題】フォトレジストの露光後ベークを行う基板処理装置に関し、レジストパターン倒れを容易且つ簡便に防止しうる基板処理装置、及びその装置を用いた基板処理方法を提供する。【解決手段】基板２０を載置し加熱処理するためのベークプレート１０を有する。ベークプレート１０は、基板２０を載置したときに基板２０の周縁部が位置する部分に、他の部分１２よりも熱伝導率の低い部材１４を有している。【選択図】図１
2010045213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、
前記ベークプレートは、前記基板を載置したときに前記基板の周縁部が位置する部分に、他の部分よりも熱伝導率の低い部材を有する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、
前記ベークプレートは、前記基板を載置したときに前記基板の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さい
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の基板処理装置において、
前記ベークプレートは、前記基板の前記周縁部に接しないように、少なくとも前記基板に接する面が前記基板よりも小さくなっている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項２記載の基板処理装置において、
前記ベークプレートは、前記基板の前記周縁部に接する部分に溝が形成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、
前記ベークプレートは、前記ベークプレートを加温するための加熱ヒータを内蔵し、
前記加熱ヒータが設けられた領域は、前記基板が載置される領域よりも狭くなっている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
基板上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜に所定のパターンを露光する工程と、
前記パターンを露光した前記フォトレジスト膜をベークする工程と、
ベークした前記フォトレジスト膜を現像する工程とを有し、
前記フォトレジスト膜をベークする工程では、周縁部の温度が他の部分の温度よりも低くなるように、前記基板を加熱する
ことを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の基板処理方法において、
前記フォトレジスト膜をベークする工程では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置を用いる
ことを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に係り、特に、フォトレジストの露光後ベークを行う基板処理装置、並びにこの基板処理装置を用いた基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高速化・高密度化の要求に応えるべく、半導体基板上には非常に小さいサイズのデバイスパターンを形成することが求められている。このデバイスパターンは、光リソグラフィを用いて半導体基板上に形成されるレジストパターンを元に、エッチング加工や成膜加工を行って形成される。
【０００３】
半導体デバイスの微細化は、光リソグラフィに用いられる露光装置の光源波長を短波長化することにより実現されている。現在では、半導体デバイスのルールは９０ｎｍ以下のレベルにまで達している。この値は、光リソグラフィの際のマスクパターン転写に必要な露光装置の光源波長よりも短い。例えば、光源として使用されるフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザの波長は、１９３ｎｍである。
【０００４】
光源波長よりも小さいデバイスパターンの形成は、露光装置のレンズ性能の向上（例えば外径を大きくする）や、解像度向上技術（ＲＥＴ：Resolution Enhanced Technology）（例えばダブルパターニング技術）を駆使することにより達成されている。
【０００５】
半導体基板上へのレジストパターンの形成は、以下の順により行われる。まず、半導体基板上に、フォトレジストと称される感光剤を塗布し、露光装置にてマスクパターンを露光する。フォトレジストの塗布膜厚は、２５０ｎｍ程度である。次いで、ベーク処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）を行った後、現像処理し、レジストパターンを形成する。
【特許文献１】特開平０８−０６４４９４号公報
【特許文献２】特開２０００−３４９０１８号公報
【特許文献３】特開２００３−２０９０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レジストパターンの寸法の縮小は、露光装置の性能向上やＲＥＴ技術を使用することで達成できる。一方、フォトレジストの塗布膜厚は、十分なエッチング耐性を確保するために薄膜化が困難である。
【０００７】
しかしながら、フォトレジストの塗布膜厚を薄くしなければ、パターニング後のレジスト断面の縦横比（レジストパターン寸法とフォトレジスト塗布膜厚の比、すなわちアスペクト比）が大きくなり、現像の際にレジストパターン倒れが発生する虞がある。
【０００８】
一般的に、アスペクト比が３以下であれば、レジストパターン倒れは発生しないといわれている。しかしながら、近年では露光装置の解像限界を超えたレジストパターンを形成していることから、回折等による光近接効果の影響によってレジストパターンの形状劣化が生じている。これにより、レジストパターン倒れはますます発生しやすくなっている。
【０００９】
現像時にレジストパターン倒れが発生すると、デバイスパターンの未形成や倒れたレジストがパーティクル状のゴミとなるといった問題が生じ、半導体デバイス特性が著しく劣化することになる。
【００１０】
本発明の目的は、レジストパターン倒れを防止しうる基板処理方法、並びにその処理を容易且つ簡便に実現するための基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の一観点によれば、基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、前記ベークプレートは、前記基板を載置したときに前記基板の周縁部が位置する部分に、他の部分よりも熱伝導率の低い部材を有する基板処理装置が提供される。
【００１２】
また、実施形態の他の観点によれば、基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、前記ベークプレートは、前記基板を載置したときに前記基板の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さい基板処理装置が提供される。
【００１３】
また、実施形態の更に他の観点によれば、基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、前記ベークプレートは、前記ベークプレートを加温するための加熱ヒータを内蔵し、前記加熱ヒータが設けられた領域は、前記基板が載置される領域よりも狭くなっている基板処理装置が提供される。
【００１４】
また、実施形態の更に他の観点によれば、基板上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜に所定のパターンを露光する工程と、前記パターンを露光した前記フォトレジスト膜をベークする工程と、ベークした前記フォトレジスト膜を現像する工程とを有し、前記フォトレジスト膜をベークする工程では、周縁部の温度が他の部分の温度よりも低くなるように、前記基板を加熱する基板処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
開示の基板処理装置及び基板処理方法によれば、容易且つ簡便な手法によりレジストパターン倒れを効果的に防止することができる。これにより、デバイスパターンの未形成やパーティクルの発生を防止することができ、ひいては半導体デバイスの特性や製造歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１実施形態］
第１実施形態による基板処理装置及び基板処理方法について図１乃至５を用いて説明する。
【００１７】
図１は本実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図、図２は本実施形態による基板処理方法を示す工程断面図、図３はレジストパターン寸法とＰＥＢ温度との関係を測定した結果を示すグラフ、図４は半導体基板端部におけるレジストパターン寸法と周辺部材の配置領域の幅との関係を示すグラフ、図５は半導体基板上におけるフォトレジスト膜の膜厚の分布を示すグラフである。
【００１８】
はじめに、本実施形態による基板処理装置の構造について図１を用いて説明する。
【００１９】
本実施形態による基板処理装置は、基板２０を載置し加熱処理するためのベークプレート１０を有している。ベークプレート１０は、主部材１２と、少なくとも基板２０を載置する表面の周縁部に設けられた周縁部材１４とを有している。ベークプレート１０の内部には、加熱ヒータ１６が設けられている。
【００２０】
主部材１２は、加熱ヒータ１６により発せられた熱を基板に伝搬するものであり、熱伝導性に優れた材料により形成される。主部材１２は、特に限定されるものではないが、例えば、基板を載置する表面が酸化されたアルミニウムにより形成することができる。
【００２１】
主部材１２に適用可能な材料としては、アルミニウム（熱伝導率：２３６Ｗ／ｍ・℃）のほか、銅（熱伝導率：３９０Ｗ／ｍ・℃）、金（熱伝導率：２２０Ｗ／ｍ・℃）、鉄（熱伝導率：８４Ｗ／ｍ・℃）等が挙げられる。金属材料を用いる場合、基板２０の金属汚染等を防止する観点から、表面が汚染防止用の保護膜（アルミナ膜など）で覆われていることが望ましい。これら金属材料のほか、アルミナ系又はシリカ系のセラミック材料（熱伝導率：１６０〜２５０Ｗ／ｍ・℃）を用いることもできる。
【００２２】
周縁部材１４は、主部材１２よりも熱伝導性に劣る材料（熱伝導率の小さい材料）により形成されている。周縁部材１４は、特に限定されるものではないが、例えば、石英により形成することができる。周縁部材１４は、基板の周縁部が周縁部材１４上に位置するように、配置されている。
【００２３】
周辺部材１４に適用可能な材料としては、石英（熱伝導率：１Ｗ／ｍ・℃）のほか、ポリスチレン（熱伝導率：０．０３Ｗ／ｍ・℃）、エポキシ樹脂（熱伝導率：０．２１Ｗ／ｍ・℃）、シリコーンゴム（熱伝導率：０．１６Ｗ／ｍ・℃）等が挙げられる。
【００２４】
ベークプレート１０の周縁部に、主部材１２よりも熱伝導性の劣る材料の周縁部材１４を設けることにより、加熱ヒータ１６から発せられた熱は、ベークプレート１０の周縁部では中心部と比較して伝わりにくくなる。これにより、ベークプレート１０の周縁部の温度は、中心部の温度よりも低くなる。
【００２５】
ベークプレート１０の周縁部材１４は、ベークプレート１０上に基板２０を載置した際に、少なくとも基板の端部から数ｍｍ〜十数ｍｍの周縁部が周縁部材１４上に位置するように、配置されている。
【００２６】
次に、本実施形態による基板処理方法について図２を用いて説明する。
【００２７】
まず、半導体基板２０上に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚２５０ｎｍのポジ型の化学増幅型のフォトレジスト材料を塗布し、フォトレジスト膜２２を形成する（図２（ａ））。
【００２８】
次いで、露光装置により、フォトレジスト膜２２に、所定のパターンを露光する。
【００２９】
次いで、露光したフォトレジスト膜２２が形成された半導体基板２０を、例えば１２０℃の温度でベーク（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）する。このベーク処理により、光反応によって生じた酸を触媒としてフォトレジスト膜１２の基材樹脂が反応し、露光された領域が現像液に可溶となる（図１（ｂ））。なお、図１（ｂ）は、露光したパターンの潜像がフォトレジスト膜１２内に形成された状態をイメージしたものである。
【００３０】
ベーク処理には、図１に示す本実施形態による基板処理装置を用いる。本実施形態による基板処理装置は、前述のように、ベークプレート１０の周縁部に主部材１２よりも熱伝導性の劣る材料の周縁部材１４が設けられており、加熱ヒータ１６から発せられた熱は、ベークプレート１０の周縁部では中心部と比較して伝わりにくくなる。これにより、ベークプレート１０の周縁部の温度は、中心部の温度よりも低くなる。
【００３１】
一例として、表面が酸化されたアルミニウムの主部材１２と、幅２５ｍｍ、厚さ１４ｍｍの石英の周縁部材１４とを有する直径約３００ｍｍのベークプレート１０上に直径３００ｍｍの半導体基板２０を載置したときの温度分布を調べた。その結果、半導体基板２０の中心部の温度が１２０℃のとき、半導体基板２０の端部の温度は１１８℃であった。
【００３２】
図３は、レジストパターン寸法（残し幅）とＰＥＢ温度との関係を測定した結果を示すグラフである。図３に示すように、レジストパターン寸法は、ＰＥＢ温度が高いほど小さくなる。例えば、ＰＥＢ温度が１２０℃のときのレジストパターン寸法が８０ｎｍであったのに対し、ＰＥＢ温度が１１８℃のときのレジストパターン寸法は８４ｎｍであった。
【００３３】
半導体基板２０の温度は端部からなだらかに分布するため、レジストパターン寸法も中心に向かってなだらかに減少する。端部から２０ｍｍ以内の領域では、レジストパターン寸法は、端部の寸法である８４ｎｍから８０ｎｍに徐々に変化していた。端部から２０ｍｍ以上内側の領域では、レジストパターン寸法は８０ｎｍ一定であった。
【００３４】
図４は、半導体基板端部におけるレジストパターン寸法（抜き幅）と周辺部材１４の配置領域の幅との関係を示すグラフである。図４は、直径約３００ｍｍのベークプレート１０の周縁部に、厚さ１４ｍｍの石英の周縁部材１４を設け、その上に直径３００ｍｍの半導体基板を載置した実験例である。周辺部材１４の配置領域の幅とは、半導体基板２０の端部から直径方向に測定した周辺部材１４の幅である。
【００３５】
図４に示すように、半導体基板端部におけるレジストパターン寸法は、周辺部材１４の配置領域の幅が増加するほどに狭くなっている。すなわち、周辺部材１４の配置領域の幅を広げるほどに、半導体基板端部の温度が低くなっている。
【００３６】
周辺部材１４の配置領域の幅や厚みは、周辺部材１４を形成する材料、半導体基板の端部と中心部との間に必要な温度差等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００３７】
なお、本実施形態による基板処理方法では、ベークプレート１０を工夫することにより、半導体基板周縁部の温度を中心部の温度よりも低くしている。ベークプレート１０の温度制御を行う別の方法としては、加熱ヒータ１６の温度分布を制御することが考えられる。しかしながら、通常、加熱ヒータ１６は面内分布を均一に保つように設計されており、周縁部の温度が低くなるように制御しようとすると、加熱ヒータ１６の制御が複雑になる。本実施形態の方法は、加熱ヒータ１６を制御する方法と比較して、容易且つ簡便な方法である。
【００３８】
次いで、ＰＥＢを行ったフォトレジスト膜２２を現像し、露光された領域のフォトレジスト膜２２を選択的に除去する。これにより半導体基板２０上に、所定のレジストパターンを有するフォトレジスト膜２２を形成する（図１（ｃ））。
【００３９】
レジストパターン倒れは、現像液の表面張力の影響を受けやすく、特に半導体基板の端部から数ｍｍ〜十数ｍｍの周縁部で発生しやすい。図１に示す基板処理装置を用いてＰＥＢ処理を行うことにより、半導体基板２０の中心部のレジストパターン寸法を８０ｎｍとし、周縁部のレジストパターン寸法を８４ｎｍとすることができる。
【００４０】
フォトレジスト膜２２の膜厚が２５０ｎｍであるとすると、半導体基板２０の中心部のレジストパターンのアスペクト比は、２５０／８０＝３．１３となる。一方、半導体基板２０の周縁部のレジストパターンのアスペクト比は、２５０／８４＝２．９８となる。
【００４１】
一般的に、アスペクト比が３以下であればレジストパターン倒れは発生しないといわれている。本実施形態による基板処理装置を用いてＰＥＢ処理を行うことにより、半導体基板２０の周縁部におけるレジストパターン倒れを抑制することができる。
【００４２】
半導体基板２０の端部から数ｍｍ〜十数ｍｍの周縁部の領域は、製品として使用されない領域であり、レジストパターン寸法が中心部のレジストパターン寸法と異なっていても問題はない。
【００４３】
なお、レジストパターン倒れが半導体基板の端部で生じやすい原因は、フォトレジスト膜の膜厚の影響によるものではない。図５は、半導体基板上におけるフォトレジスト膜の膜厚の分布を示すグラフである。図５に示すように、フォトレジスト膜の膜厚の面内ばらつきは、±１ｎｍ未満であり、半導体基板の周辺において厚膜化しているなどの現象は見られない。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、容易且つ簡便な手法によりレジストパターン倒れを効果的に防止することができる。これにより、デバイスパターンの未形成やパーティクルの発生を防止することができ、ひいては半導体デバイスの特性や製造歩留まりを向上することができる。
【００４５】
［第２実施形態］
第２実施形態による基板処理装置について図６を用いて説明する。なお、図１及び図２に示す第１実施形態による基板処理装置及び基板処理方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００４６】
図６は本実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【００４７】
はじめに、本実施形態による基板処理装置の構造について図６を用いて説明する。
【００４８】
本実施形態による基板処理装置は、周辺部材１４の形成材料が異なるほかは、図１に示す第１実施形態による基板処理装置と同様である。
【００４９】
すなわち、本実施形態による基板処理装置の周辺部材１４ａは、多孔質材料により形成されている。多孔質材料としては、特に限定されるものではないが、アルミナ系又はシリカ系のセラミックポーラス材料を適用することができる。
【００５０】
ポーラス材料は、多数の空孔を有するものであり、空孔内には空気が充填されている。乾燥空気の熱伝導率は０．０２４Ｗ／ｍ・℃程度と非常に小さいため、熱伝導率が１６０〜２５０Ｗ／ｍ・℃程度のセラミック材料を母材に用いた場合にも、多孔質とすることにより周辺部材１４ａ全体としての熱伝導率を大幅に低減することができる。
【００５１】
これにより、第１実施形態による基板処理装置と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
一例として、表面が酸化されたアルミニウムの主部材１２と、幅５０ｍｍ、厚さ１４ｍｍのセラミックポーラス材料の周縁部材１４ａとを有する直径約３００ｍｍのベークプレート１０上に直径３００ｍｍの半導体基板２０を載置したときの温度分布を調べた。セラミックポーラス材料としては、空隙率が８０％のものを用いた。その結果、半導体基板２０の中心部の温度が１２０℃のとき、半導体基板２０の端部の温度は１１８℃であった。
【００５３】
図３に示したように、レジストパターン寸法は、ＰＥＢ温度が高いほど小さくなる。例えば、ＰＥＢ温度が１２０℃のときのレジストパターン寸法が８０ｎｍであったのに対し、ＰＥＢ温度が１１８℃のときのレジストパターン寸法は８４ｎｍであった。
【００５４】
半導体基板２０の温度は端部からなだらかに分布するため、レジストパターン寸法も中心に向かってなだらかに減少する。端部から２０ｍｍ以内の領域では、レジストパターン寸法は、端部の寸法である８４ｎｍから８０ｎｍに徐々に変化していた。端部から２０ｍｍ以上内側の領域では、レジストパターン寸法は８０ｎｍ一定であった。
【００５５】
周辺部材１４ａの配置領域の幅や厚みは、周辺部材１４ａを形成する材料、半導体基板の端部と中心部との間に必要な温度差等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００５６】
このように、本実施形態によれば、容易且つ簡便な手法によりレジストパターン倒れを効果的に防止することができる。これにより、デバイスパターンの未形成やパーティクルの発生を防止することができ、ひいては半導体デバイスの特性や製造歩留まりを向上することができる。
【００５７】
［第３実施形態］
第３実施形態による基板処理装置について図７及び図８を用いて説明する。なお、図１乃至図６に示す第１及び第２実施形態による基板処理装置及び基板処理方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００５８】
図７は本実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図、図８は半導体基板端部におけるレジストパターン寸法と半導体基板の端部からベークプレートの端部までの距離との関係を測定した結果を示すグラフである。
【００５９】
はじめに、本実施形態による基板処理装置の構造について図７を用いて説明する。
【００６０】
本実施形態による基板処理装置は、基板２０を載置し加熱処理するためのベークプレート１０を有している。
【００６１】
ベークプレート１０は、直径が基板２０よりも小さい主部材１２を有している。主部材１２の構成材料は、第１実施形態による基板処理装置の場合と同様である。ベークプレート１０の内部には、加熱ヒータ１６が設けられている。
【００６２】
第１実施形態及び第２実施形態による基板処理装置では、ベークプレート１０の周縁部に、主部材１２よりも熱伝導性の低い材料の周縁部材１４を設けることにより、ベークプレート１０の周縁部の温度が中心部よりも低くなるようにした。
【００６３】
一方、本実施形態による基板処理装置では、主部材１２の直径を基板２０の直径よりも小さくしている。この構造は、基板２０の周縁部の下に空気の周縁部材が設けられていることと等価である。乾燥空気の熱伝導率は０．０２４Ｗ／ｍ・℃程度と非常に小さいため、ベースプレート１０の周縁部に熱伝導率の低い周縁部材１４を設けることと同様の効果がある。したがって、本実施形態による基板処理装置によっても、第１及び第２実施形態による基板処理装置と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
或いは、別の観点からいえば、本実施形態による基板処理装置のベークプレート１０は、基板２０を載置したときに基板２０の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さくなっている。これにより、ベークプレート１０から基板２０への熱伝導性が低下しているともいえる。
【００６５】
一例として、表面が酸化されたアルミニウムの主部材１２を有する直径約２９８ｍｍのベークプレート１０上に直径３００ｍｍの半導体基板２０を載置したときの温度分布を調べた。その結果、半導体基板２０の中心部の温度が１２０℃のとき、半導体基板２０の端部の温度は１１６℃であった。
【００６６】
図３に示したように、レジストパターン寸法は、ＰＥＢ温度が高いほど小さくなる。例えば、ＰＥＢ温度が１２０℃のときのレジストパターン寸法が８０ｎｍであったのに対し、ＰＥＢ温度が１１６℃のときのレジストパターン寸法は８８ｎｍであった。
【００６７】
半導体基板２０の温度は端部からなだらかに分布するため、レジストパターン寸法も中心に向かってなだらかに減少する。端部から５ｍｍ以内の領域では、レジストパターン寸法は、端部の寸法である８８ｎｍから８０ｎｍに徐々に変化していた。端部から５ｍｍ以上内側の領域では、レジストパターン寸法は８０ｎｍ一定であった。
【００６８】
図８は、半導体基板端部におけるレジストパターン寸法（抜き幅）と、半導体基板の端部からベークプレートの端部までの距離との関係を示すグラフである。
【００６９】
図８に示すように、半導体基板端部におけるレジストパターン寸法は、半導体基板の端部とベークプレートの端部との距離が増加するほどに狭くなっている。すなわち、半導体基板の端部とベークプレートの端部との距離を広げるほどに、半導体基板端部の温度が低くなっている。
【００７０】
主部材１２の直径は、主部材１２を形成する材料、半導体基板の端部と中心部との間に必要な温度差等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、容易且つ簡便な手法によりレジストパターン倒れを効果的に防止することができる。これにより、デバイスパターンの未形成やパーティクルの発生を防止することができ、ひいては半導体デバイスの特性や製造歩留まりを向上することができる。
【００７２】
［第４実施形態］
第４実施形態による基板処理装置について図９を用いて説明する。なお、図１乃至図７に示す第１乃至第３実施形態による基板処理装置及び基板処理方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００７３】
図９は本実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【００７４】
本実施形態による基板処理装置は、基板２０を載置し加熱処理するためのベークプレート１０を有している。
【００７５】
ベークプレート１０は、主部材１２を有している。主部材１２の構成材料は、第１実施形態による基板処理装置の場合と同様である。ベークプレート１０の内部には、加熱ヒータ１６が設けられている。
【００７６】
主部材１２の基板２０と接する表面の周縁部には、切り欠き部２４が設けられている。これにより、基板２０と接する表面における主部材１２の直径が、基板２０の直径よりも小さくなっている。主部材１２に切り欠き部２４を設ける効果は、第３実施形態の場合のように、主部材１２ａの直径を均一に基板２０の直径よりも小さくした場合と同様である。
【００７７】
すなわち、主部材１２に切り欠き部２４を設けることは、基板２０の周縁部の下に空気の周縁部材を設けることと等価である。乾燥空気の熱伝導率は０．０２４Ｗ／ｍ・℃程度と非常に小さいため、ベースプレート１０の表面周縁部に熱伝導率の低い周縁部材１４を設けることと同様の効果がある。したがって、本実施形態による基板処理装置によっても、第１乃至第３実施形態による基板処理装置と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
或いは、別の観点からいえば、本実施形態による基板処理装置のベークプレート１０は、基板２０を載置したときに基板２０の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さくなっている。これにより、ベークプレート１０から基板２０への熱伝導性が低下しているともいえる。
【００７９】
一例として、表面が酸化されたアルミニウムの主部材１２を有し、表面周縁部に幅１ｍｍ、厚さ１４ｍｍの切り欠き部２４を設けた直径約３００ｍｍのベークプレート１０上に直径３００ｍｍの半導体基板２０を載置したときの温度分布を調べた。その結果、半導体基板２０の中心部の温度が１２０℃のとき、半導体基板２０の端部の温度は１１６℃であった。
【００８０】
図３に示したように、レジストパターン寸法は、ＰＥＢ温度が高いほど小さくなる。例えば、ＰＥＢ温度が１２０℃のときのレジストパターン寸法が８０ｎｍであったのに対し、ＰＥＢ温度が１１６℃のときのレジストパターン寸法は８８ｎｍであった。
【００８１】
半導体基板２０の温度は端部からなだらかに分布するため、レジストパターン寸法も中心に向かってなだらかに減少する。端部から５ｍｍ以内の領域では、レジストパターン寸法は、端部の寸法である８８ｎｍから８０ｎｍに徐々に変化していた。端部から５ｍｍ以上内側の領域では、レジストパターン寸法は８０ｎｍ一定であった。
【００８２】
切り欠き部２４の幅及び厚みは、主部材１２を形成する材料、半導体基板の端部と中心部との間に必要な温度差等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００８３】
このように、本実施形態によれば、容易且つ簡便な手法によりレジストパターン倒れを効果的に防止することができる。これにより、デバイスパターンの未形成やパーティクルの発生を防止することができ、ひいては半導体デバイスの特性や製造歩留まりを向上することができる。
【００８４】
［第５実施形態］
第５実施形態による基板処理装置について図１０を用いて説明する。なお、図１乃至図９に示す第１乃至第４実施形態による基板処理装置及び基板処理方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００８５】
図１０は本実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【００８６】
本実施形態による基板処理装置は、基板２０を載置し加熱処理するためのベークプレート１０を有している。
【００８７】
ベークプレート１０は、主部材１２を有している。主部材１２の構成材料は、第１実施形態による基板処理装置の場合と同様である。ベークプレート１０の内部には、加熱ヒータ１６が設けられている。
【００８８】
主部材１２の基板２０と接する表面の周縁部には、同心円状に複数の溝２６が設けられている。これにより、主部材１２の周縁部における基板２０に対する接触面積が小さくなっている。主部材１２の周縁部に溝２６を設ける効果は、第３実施形態の場合のように主部材１２ａの直径を均一に基板２０の直径よりも小さくした場合や、第４実施形態の場合のように主部材１２の周縁部に切り欠き部２４を設けた場合と同様である。
【００８９】
すなわち、主部材１２の周縁部に溝２６を設けることは、基板２０の周縁部の下に部分的に空気の周縁部材を設けることと等価である。乾燥空気の熱伝導率は０．０２４Ｗ／ｍ・℃程度と非常に小さいため、ベースプレート１０の表面周縁部に熱伝導率の低い周縁部材１４を設けることと同様の効果がある。したがって、本実施形態による基板処理装置によっても、第１乃至第４実施形態による基板処理装置と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
或いは、別の観点からいえば、本実施形態による基板処理装置のベークプレート１０は、基板２０を載置したときに基板２０の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さくなっている。これにより、ベークプレート１０から基板２０への熱伝導性が低下しているともいえる。
【００９１】
一例として、表面が酸化されたアルミニウムの主部材１２を有し、表面周縁部の幅５０ｍｍの領域に深さ１４ｍｍの複数の溝２６を設けた直径約３００ｍｍのベークプレート１０上に直径３００ｍｍの半導体基板２０を載置したときの温度分布を調べた。溝２６を設けたことによる周縁部の空隙率は、９０％とした。その結果、半導体基板２０の中心部の温度が１２０℃のとき、半導体基板２０の端部の温度は１１８℃であった。
【００９２】
図３に示したように、レジストパターン寸法は、ＰＥＢ温度が高いほど小さくなる。例えば、ＰＥＢ温度が１２０℃のときのレジストパターン寸法が８０ｎｍであったのに対し、ＰＥＢ温度が１１８℃のときのレジストパターン寸法は８４ｎｍであった。
【００９３】
半導体基板２０の温度は端部からなだらかに分布するため、レジストパターン寸法も中心に向かってなだらかに減少する。端部から２０ｍｍ以内の領域では、レジストパターン寸法は、端部の寸法である８４ｎｍから８０ｎｍに徐々に変化していた。端部から２０ｍｍ以上内側の領域では、レジストパターン寸法は８０ｎｍ一定であった。
【００９４】
溝２６を設ける領域の幅、溝２６の幅及び深さ、溝２６を設けたことによる周縁部の空隙率は、主部材１２を形成する材料、半導体基板の端部と中心部との間に必要な温度差等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００９５】
このように、本実施形態によれば、容易且つ簡便な手法によりレジストパターン倒れを効果的に防止することができる。これにより、デバイスパターンの未形成やパーティクルの発生を防止することができ、ひいては半導体デバイスの特性や製造歩留まりを向上することができる。
【００９６】
［第６実施形態］
第６実施形態による基板処理装置について図１１を用いて説明する。なお、図１乃至図１０に示す第１乃至第５実施形態による基板処理装置及び基板処理方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００９７】
図１１は本実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【００９８】
本実施形態による基板処理装置は、基板２０を載置し加熱処理するためのベークプレート１０を有している。ベークプレート１０は、主部材１２を有している。主部材１２の構成材料は、第１実施形態による基板処理装置の場合と同様である。ベークプレート１０の内部には、加熱ヒータ１６が設けられている。
【００９９】
本実施形態による基板処理装置では、加熱ヒータ１６は、ベークプレート１０の全面には設けられておらず、ベークプレート１０の周縁部から所定距離離間して設けられている。すなわち、加熱ヒータ１６が設けられた領域の直径は、ベークプレート１０の直径よりも小さくなっている。本質的には、加熱ヒータ１６が設けられた領域の直径が、ベークプレート１０上に載置する基板２０の直径よりも小さくなっている。
【０１００】
ベークプレート１０の直径よりも小さい直径の加熱ヒータ１６を設けることにより、加熱ヒータ１６で加熱したときのベークプレート１０の周縁部の温度は、中心部の温度よりも低くなる。したがって、本実施形態による基板処理装置によっても、第１乃至第５実施形態による基板処理装置と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
一例として、直径２８０ｍｍの領域に加熱ヒータ１６を埋設した表面が酸化されたアルミニウムの主部材１２を有する直径約３００ｍｍのベークプレート１０上に直径３００ｍｍの半導体基板２０を載置したときの温度分布を調べた。その結果、半導体基板２０の中心部の温度が１２０℃のとき、半導体基板２０の端部の温度は１１８℃であった。
【０１０２】
図３に示したように、レジストパターン寸法は、ＰＥＢ温度が高いほど小さくなる。例えば、ＰＥＢ温度が１２０℃のときのレジストパターン寸法が８０ｎｍであったのに対し、ＰＥＢ温度が１１８℃のときのレジストパターン寸法は８４ｎｍであった。
【０１０３】
半導体基板２０の温度は端部からなだらかに分布するため、レジストパターン寸法も中心に向かってなだらかに減少する。端部から５ｍｍ以内の領域では、レジストパターン寸法は、端部の寸法である８４ｎｍから８０ｎｍに徐々に変化していた。端部から５ｍｍ以上内側の領域では、レジストパターン寸法は８０ｎｍ一定であった。
【０１０４】
加熱ヒータ１６を配置しない周縁部の幅は、主部材１２を形成する材料、主部材１２の表面から加熱ヒータ１６までの距離、半導体基板の端部と中心部との間に必要な温度差等に応じて適宜設定することが望ましい。
【０１０５】
このように、本実施形態によれば、容易且つ簡便な手法によりレジストパターン倒れを効果的に防止することができる。これにより、デバイスパターンの未形成やパーティクルの発生を防止することができ、ひいては半導体デバイスの特性や製造歩留まりを向上することができる。
【０１０６】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１０７】
例えば、上記第５実施形態では、ベークプレート１０の周縁部に、同心円状の複数の溝２６を設けることにより、基板２０を載置したときに基板２０の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さくなるようにしたが、溝２６の形状は、同心円状に限定されるものではない。例えば、直径方向に延在する溝や、メッシュ状の溝を設けるようにしてもよい。
【０１０８】
また、基板２０を載置したときに基板２０の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さくなっていればよく、基板２０の周縁部に接する部分にのみならず、他の部分に溝を設けるようにしてもよい。
【０１０９】
また、上記第６実施形態による基板処理装置では、ベークプレート１０自体には変更を加えずに加熱ヒータ１６の大きさを基板２０よりも小さくしているが、第１乃至第５実施形態のベークプレート１０に第６実施形態の加熱ヒータ１６を更に組み合わせるようにしてもよい。
【０１１０】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１１１】
（付記１）  基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、
前記ベークプレートは、前記基板を載置したときに前記基板の周縁部が位置する部分に、他の部分よりも熱伝導率の低い部材を有する
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１２】
（付記２）  付記１記載の基板処理装置において、
前記熱伝導率の低い部材は、石英、ポリスチレン、エポキシ樹脂、又はシリコーンゴムである
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１３】
（付記３）  付記１記載の基板処理装置において、
熱伝導率の低い前記部材は、多孔質状の部材である
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１４】
（付記４）  付記３記載の基板処理装置において、
前記多孔質状の部材は、セラミックポーラス材料である
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１５】
（付記５）  付記１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、
前記ベークプレートの前記他の部分は、セラミック材料又はアルミニウムにより形成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１６】
（付記６）  基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、
前記ベークプレートは、前記基板を載置したときに前記基板の周縁部に接する部分における単位領域あたりの接触面積が、他の部分における単位領域あたりの接触面積よりも小さい
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１７】
（付記７）  付記６記載の基板処理装置において、
前記ベークプレートは、前記基板の前記周縁部に接しないように、少なくとも前記基板に接する面が前記基板よりも小さくなっている
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１８】
（付記８）  付記６記載の基板処理装置において、
前記ベークプレートは、前記基板の前記周縁部に接する部分に溝が形成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１１９】
（付記９）  付記１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置において、
前記ベークプレートは、前記ベークプレートを加温するための加熱ヒータを内蔵し、
前記加熱ヒータが設けられた領域は、前記基板が載置される領域よりも狭くなっている
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１２０】
（付記１０）  基板を載置し加熱処理するためのベークプレートを有し、
前記ベークプレートは、前記ベークプレートを加温するための加熱ヒータを内蔵し、
前記加熱ヒータが設けられた領域は、前記基板が載置される領域よりも狭くなっている
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１２１】
（付記１１）  付記１乃至１０のいずれか１項に記載の基板処理装置において、
前記ベークプレートは、セラミック材料又はアルミニウムにより形成されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【０１２２】
（付記１２）  基板上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜に所定のパターンを露光する工程と、
前記パターンを露光した前記フォトレジスト膜をベークする工程と、
ベークした前記フォトレジスト膜を現像する工程とを有し、
前記フォトレジスト膜をベークする工程では、周縁部の温度が他の部分の温度よりも低くなるように、前記基板を加熱する
ことを特徴とする基板処理方法。
【０１２３】
（付記１３）  付記１２記載の基板処理方法において、
前記フォトレジスト膜をベークする工程では、付記１乃至１１のいずれか１項に記載の基板処理装置を用いる
ことを特徴とする基板処理方法。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】図１は、第１実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態による基板処理方法を示す工程断面図である。
【図３】図３は、レジストパターン寸法とＰＥＢ温度との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、半導体基板端部におけるレジストパターン寸法と周辺部材の配置領域の幅との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、半導体基板上におけるフォトレジスト膜の膜厚の分布を示すグラフである。
【図６】図６は、第２実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【図７】図７は、第３実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【図８】図８は、半導体基板端部におけるレジストパターン寸法と半導体基板の端部からベークプレートの端部までの距離との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、第４実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は、第５実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【図１１】図１１は、第６実施形態による基板処理装置の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…ベークプレート
１２…主部材
１４…周縁部剤
１６…加熱ヒータ
２０…基板、半導体基板
２２…フォトレジスト膜
２４…切り欠き部
２６…溝
【図１】
2010045213.tif 000003
【図２】
2010045213.tif 000004
【図３】
2010045213.tif 000005
【図４】
2010045213.tif 000006
【図５】
2010045213.tif 000007
【図６】
2010045213.tif 000008
【図７】
2010045213.tif 000009
【図８】
2010045213.tif 000010
【図９】
2010045213.tif 000011
【図１０】
2010045213.tif 000012
【図１１】
2010045213.tif 000013