(57)【要約】【課題】フォトマスク製造にて、レジストの塗布後のベーク（ＰＡＢ）にて、塗布ムラや発泡といった塗布欠陥を発生させず、ベークに要する時間を短縮し工程能力を向上させるレジストのベーク方法、ベーク装置を提供する。【解決手段】フォトマスク基板１上にレジストを塗布した後の該塗布膜２の加熱乾燥にて、基板下面へのホットプレート１０による加熱と、基板上面の遮光層或いはハーフトーン層１ｂへの近赤外線Ｋ２による加熱を行うこと。基板を載置してフォトマスク基板下面を加熱するホットプレートと、基板上面を上方から加熱する近赤外線光源ユニット２０を設けてなること。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に遮光層或いはハーフトーン層が設けられたフォトマスク基板上にレジストを塗布した該塗布膜の乾燥において、前記フォトマスク基板を載置したホットプレートによる前記フォトマスク基板下面への加熱と、フォトマスク基板上面から近赤外線による加熱を行うことを特徴とするレジストのベーク方法。
【請求項２】
前記遮光層或いはハーフトーン層が、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｈｆのいずれかを主成分とする、金属、合金、金属酸化物、又は金属窒化物であることを特徴とする請求項１記載のレジストのベーク方法。
【請求項３】
フォトマスク基板上にレジストを塗布した後の該塗布膜の加熱乾燥において、前記フォトマスク基板を載置してフォトマスク基板下面を加熱するホットプレートと、該ホットプレート上方にフォトマスク基板のレジスト塗布膜を上方から加熱する近赤外線光源ユニットを設けてなることを特徴とするレジストのベーク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク製造における塗布膜のベークに関するものであり、特に、塗布ムラや発泡といった塗布欠陥を発生させることなく、ベークに要する時間を短縮し工程能力を向上させることのできるレジストのベーク方法、及びベーク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトマスク製造や半導体デバイス製造においては、電子線レジストやフォトレジストを塗布した後の該塗布膜を加熱乾燥する、塗布後のベーク（ＰＡＢ：Post Applied Bake ）として、これま熱風循環式のオーブンが多く用いられてきた。このオーブンを用いた加熱乾燥は、基板の温度が所望する温度に上昇するまでに、３０〜６０分の時間を要することからバッチ式（複数枚を同時処理）で行われている。
【０００３】
オーブンを用いたバッチ式では、クロスコンタミネーションによる欠陥が多く、また基板間で品質にバラツキが多いなどの問題があった。近年に至り、基板を裏面から加熱するホットプレートが用いられるようになり、上記問題の多くは解決された。
【０００４】
このホットプレートを用いた際には、ホットプレート上に載置した基板を裏面から加熱するために、基板の熱容量が大きい場合、又は／及び基板の熱伝導率が低い場合には、基板の表面にあるレジストが加熱されるまでに相応の時間を要する。
特に、基板が半導体デバイス製造するシリコンウエハの際には、基板の厚さが０．５〜０．８ｍｍであるため、例えば、２００ｍｍウエハにて熱容量は４０Ｊ／Ｋ程度であり比較的小さなものといえる。また、熱伝導率は１６８Ｗ／ｍＫ程度であり比較的高いものといえる。従って、基板の表面にあるレジストが加熱されるまでの、上記相応の時間は３０秒以下であり問題とはならない。
【０００５】
一方、基板がフォトマスク製造する石英基板の際には、例えば、６インチ基板にて、厚さ６．３５ｍｍ×縦１５．２ｃｍ×横１５．２ｃｍ程度であるため、熱容量は３２０Ｊ／Ｋ程度であり比較的大きなものといえる。つまり、石英基板の熱容量は、シリコンウエハの熱容量の約８倍となる。
【０００６】
また、石英基板の熱伝導率は１．５Ｗ／ｍＫ程度であり比較的低いものといえる。つまり、石英基板の熱伝導率は、シリコンウエハの熱伝導率の約１／１００倍となる。
従って、基板の表面に塗布されたレジストが加熱されるまでの、上記相応の時間は５〜１０分程度となってしまう。
【０００７】
このため、基板へレジストの塗布膜を形成する工程では、塗布後のベークに要する時間が塗布膜を形成する工程時間を律することになり、塗布膜を形成する工程能力が低下してしまうといった問題がある。
この工程能力が低下してしまうといった問題は、レジストへ露光した後の該レジストを加熱する、露光後のベーク（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）においても同様である。
【０００８】
このホットプレートを用いた際の、ベークに要する時間を短縮し工程能力を向上させる方法として、例えば、基板を載置したホットプレートの上方に上部ヒータを設け、チャンバー内の雰囲気（窒素或いは空気）を加熱する、或いは加熱して基板表面に流す方法が提案されている。確かに、この方法によれば、工程能力は、例えば１０％程度は向上したものとなる。
【０００９】
しかし、上部ヒータを設ける方法は、レジストの最表面を直接加熱するのでレジスト内部の溶媒の揮発が不十分なまま、最表面が乾燥し、塗布ムラや発泡といった塗布欠陥が発生することがある。また、ベーク後のレジスト内部に溶媒が残留することからして、後工程で現像不良やドライエッチング耐性低下などを引き起こすといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公昭６１−５３６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、石英基板を用いたフォトマスク製造において、レジストを塗布した後の該塗布膜を加熱乾燥する、塗布後のベーク（ＰＡＢ）にて、塗布ムラや発泡といった塗布欠陥を発生させることなく、ベークに要する時間を短縮し、工程能力を向上させることのできるレジストのベーク方法、及びベーク装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、透明基板上に遮光層或いはハーフトーン層が設けられたフォトマスク基板上にレジストを塗布した該塗布膜の乾燥において、前記フォトマスク基板を載置したホットプレートによる前記フォトマスク基板下面への加熱と、フォトマスク基板上面から近赤外線による加熱を行うことを特徴とするレジストのベーク方法である。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるレジストのベーク方法において、前記遮光層或いはハーフトーン層が、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｈｆのいずれかを主成分とする、金属、合金、金属酸化物、又は金属窒化物であることを特徴とするレジストのベーク方法である。
【００１４】
また、本発明は、フォトマスク基板上にレジストを塗布した後の該塗布膜の加熱乾燥において、前記フォトマスク基板を載置してフォトマスク基板下面を加熱するホットプレートと、該ホットプレート上方にフォトマスク基板のレジスト塗布膜を上方から加熱する近赤外線光源ユニットを設けてなることを特徴とするレジストのベーク装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、フォトマスク基板上にレジストを塗布した後の該塗布膜の加熱乾燥において、前記フォトマスク基板下面へのホットプレートによる加熱と、フォトマスク基板を載置したホットプレート上方からフォトマスク基板上面に設けられた遮光層或いはハーフトーン層への近赤外線による加熱を行うので、塗布後のベーク（ＰＡＢ）にて、塗布ムラや発泡といった塗布欠陥を発生させることなく、ベークに要する時間を短縮し工程能力を向上させることのできるレジストのベーク方法となる。
【００１６】
また、本発明は、遮光層或いはハーフトーン層が、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｈｆのいずれかを主成分とする、金属、合金、金属酸化物、又は金属窒化物であるので、多様なフォトマスク基板への対応が良好に行われる。
【００１７】
また、本発明は、フォトマスク基板上にレジストを塗布した後の該塗布膜の加熱乾燥において、前記フォトマスク基板を載置してフォトマスク基板下面を加熱するホットプレートと、該ホットプレート上方にフォトマスク基板上面を上方から加熱する近赤外線光源ユニットを設けてなるレジストのベーク装置であるので、塗布後のベーク（ＰＡＢ）にて、
塗布ムラや発泡といった塗布欠陥を発生させることなく、ベークに要する時間を短縮し工程能力を向上させることのできるレジストのベーク装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるレジストのベーク装置の一例の概略を示す断面図である。
【図２】図１に示すフォトマスク基板及びレジストの塗布膜の部分拡大図である。
【図３】本発明によるレジストのベーク方法を説明する断面図である。
【図４】従来のレジストのベーク方法を用いた際の、加熱時間と基板温度の関係を表した具体的な事例の説明図である。
【図５】本発明によるレジストのベーク方法での、加熱時間と基板温度の関係を表した具体的な事例の説明図である。
【図６】従来のレジストのベーク方法を用いた際の、石英基板上の温度分布の均一性を表したものである。
【図７】本発明によるレジストのベーク方法での、石英基板上の温度分布の均一性を表したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明によるレジストのベーク装置の一例の概略を示す断面図である。図１に示すように、このレジストのベーク装置は、フォトマスク基板を載置してフォトマスク基板の下面を加熱するホットプレート（１０）、該ホットプレートの上方に設けられた、フォトマスク基板の上面を上方から加熱する近赤外線光源ユニット（２０）、ホットプレート及び近赤外線光源ユニットを収容するベークチャンバー（３０）、ベークチャンバーの上面に設けられた吸気口（４０）及び排気口（５０）で構成されている。
【００２０】
図１には、ホットプレート（１０）上にフォトマスク基板（１）が載置された状態が示されている。フォトマスク基板（１）上面にはレジストの塗布膜（２）が設けられている。近赤外線光源ユニット（２０）は、赤外線ランプ（２１）、近赤外線を透過する波長選択フィルタ（２２）、筐体（２３）で構成されている。近赤外線光源ユニット（２０）は、波長選択フィルタ（２２）を介することによって、赤外線ランプ（２１）から照射される光の内、近赤外線のみをフォトマスク基板（１）上面に照射し加熱する。
ベークチャンバー（３０）の上面には吸気口（４０）及び排気口（５０）が設けられ、チャンバー内の雰囲気（窒素或いは空気）を換気する。
【００２１】
図２は、図１に示すフォトマスク基板（１）及びレジストの塗布膜（２）の部分拡大図である。図２に示すように、フォトマスク基板（１）は、石英基板（１ａ）上面に遮光層或いはハーフトーン層（１ｂ）が設けられたものである。このフォトマスク基板（１）の上面にレジストの塗布膜（２）が設けられている。
【００２２】
図３は、本発明によるレジストのベーク方法を説明する断面図である。図３に示すレジストの塗布膜（２）は、レジストが塗布された直後の塗布膜であり溶媒が揮発していないため、このレジストの塗布膜（２）の加熱により、塗布膜の加熱乾燥、すなわち、塗布後のベーク（ＰＡＢ）が行われる。
【００２３】
図３に示すように、フォトマスク基板（１）への加熱は、フォトマスク基板（石英基板（１ａ））下面へのホットプレート（１０）による加熱（Ｋ１）と、ホットプレート（１０）上方の近赤外線光源ユニット（２０）から照射される近赤外線による加熱（Ｋ２）が行われる。ホットプレート（１０）による加熱（Ｋ１）は、石英基板（１ａ）の熱伝導（Ｄ１）により、遮光層或いはハーフトーン層（１ｂ）を介してレジストの塗布膜（２）へと熱伝導（Ｄ２）し、レジストの塗布膜（２）を加熱する。
【００２４】
また、近赤外線による加熱（Ｋ２）は、遮光層或いはハーフトーン層（１ｂ）を直接に加熱し、加熱された遮光層或いはハーフトーン層（１ｂ）が発した熱がレジストの塗布膜（２）へと熱伝導（Ｄ３）しレジストの塗布膜（２）を加熱する。
【００２５】
このように、レジストの塗布膜（２）への加熱は、ホットプレート（１０）による加熱（Ｋ１）と、遮光層或いはハーフトーン層（１ｂ）を介した近赤外線による加熱（Ｋ２）が塗布膜（２）の下面から行われるので、塗布ムラや発泡といった塗布欠陥を発生させることなく、レジストの塗布膜ベークに要する時間を短縮し、工程能力を向上させることができる。
【００２６】
上記石英基板（１ａ）上面に設けられる、遮光層或いはハーフトーン層（１ｂ）に用いられる材料としては、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｈｆのいずれかを主成分とする、金属、合金、金属酸化物、又は金属窒化物が好ましく、遮光特性や透過特性に合わせて選択される。
【００２７】
なお、図２は、従来のレジストのベーク方法、すなわち、ホットプレート（１０）のみを用いた場合を説明するものである。石英基板の熱容量は３２０Ｊ／Ｋ程度と比較的大きく、また熱伝導率は１．５Ｗ／ｍＫ程度と比較的低いので、前記のように、基板の表面にあるレジストが加熱されるまでの時間は５〜１０分程度となってしまう。
【００２８】
図４は、具体的な従来事例の説明図である。図４は、前記提案として示された、基板を載置したホットプレートの上方に上部ヒータを設け、チャンバー内の雰囲気を加熱して基板表面に流すといった方法を用いた際の、時間と基板温度の関係を表したものである。図４に示すように、石英基板の温度は、約５分にて２１０℃に到達している。
【００２９】
一方、図５は、本発明によるレジストのベーク方法での時間と基板温度の関係を表したものである。図５に示すように、石英基板の温度は、約２．５分にて２１０℃に到達している。すなわち、本発明によるレジストのベーク方法によれば、石英基板の温度が１２５℃に到達するまでの時間は、著しく短縮されている。
【００３０】
また、図６は、具体的な他の特性値の説明図である。図６は、前記提案として示された、基板を載置したホットプレートの上方に上部ヒータを設け、チャンバー内の雰囲気を加熱して基板表面に流すといった方法を用いた際の、石英基板上の温度分布の均一性を表したものである。図６では、石英基板上の温度分布の均一性を等温線で表示しているが、その温度範囲（符号Ｐ〜Ｕ）は約１．２℃である。
【００３１】
一方、図７は、本発明によるレジストのベーク方法での、石英基板上の温度分布の均一性を表したものである。図７に示すように、石英基板上の温度範囲（符号Ｐ〜Ｑ）は約０．２℃であり、石英基板上の温度分布の均一性は、極めて良好なものである。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・フォトマスク基板
１ａ・・・石英基板
１ｂ・・・遮光層或いはハーフトーン層
２・・・レジストの塗布膜
１０・・・ホットプレート
２０・・・近赤外線光源ユニット
２１・・・赤外線ランプ
２２・・・波長選択フィルタ
２３・・・筐体
３０・・・ベークチャンバー
４０・・・吸気口
５０・・・排気口
Ｄ１・・・石英基板の熱伝導
Ｄ２・・・遮光層或いはハーフトーン層の熱伝導
Ｄ３・・・近赤外線により加熱された遮光層或いはハーフトーン層の熱伝導
Ｋ１・・・ホットプレートによる加熱
Ｋ２・・・近赤外線による加熱
Ｐ〜Ｑ、Ｐ〜Ｕ・・・石英基板上の等温線
【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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【図６】
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【図７】
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