特開 2024-131151 半導体装置の製造方法および製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131151

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20240920BHJP

   G03F 7/38 20060101ALI20240920BHJP

   B05C 9/14 20060101ALI20240920BHJP

   B05C 11/08 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 566

H01L21/30 567

H01L21/30 564D

G03F7/38 501

B05C9/14

B05C11/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041242

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000154325

【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】石浦 正巳

【テーマコード（参考）】

2H196

4F042

5F146

【Ｆターム（参考）】

2H196AA25

2H196DA01

4F042AA07

4F042AB00

4F042BA19

4F042DB04

4F042DB17

4F042DF09

4F042DF29

4F042DF34

4F042EB05

4F042EB09

5F146JA04

5F146KA04

5F146KA07

(57)【要約】

【課題】レジストの歪を抑制することが可能な半導体装置の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】ウェーハの表面にレジストを塗布する工程と、前記レジストを塗布する工程の後、前記ウェーハを第１加熱部に搬送する工程と、前記第１加熱部を用いて、前記ウェーハを前記レジストのガラス転移温度よりも高い温度である第１温度で加熱する工程と、前記ウェーハの裏面に接触する搬送部を用いて、前記ウェーハを前記第１加熱部から接触式のホットプレートを含む第２加熱部に搬送する工程と、前記第２加熱部を用いて、前記ウェーハを前記第１温度よりも低く、かつ前記ガラス転移温度以上の温度である第２温度で加熱する工程と、前記ウェーハを、前記ガラス転移温度よりも低い第３温度に降温する工程と、を有し、前記第３温度に降温する工程は、前記ウェーハを前記第２加熱部の表面から離間した状態で降温する工程である半導体装置の製造方法。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハの表面にレジストを塗布する工程と、
前記レジストを塗布する工程の後、前記ウェーハを第１加熱部に搬送する工程と、
前記第１加熱部を用いて、前記ウェーハを前記レジストのガラス転移温度よりも高い温度である第１温度で加熱する工程と、
前記ウェーハの裏面に接触する搬送部を用いて、前記ウェーハを前記第１加熱部から接触式のホットプレートを含む第２加熱部に搬送する工程と、
前記第２加熱部を用いて、前記ウェーハを前記第１温度よりも低く、かつ前記ガラス転移温度以上の温度である第２温度で加熱する工程と、
前記ウェーハを、前記ガラス転移温度よりも低い第３温度に降温する工程と、を有し、
前記第３温度に降温する工程は、前記ウェーハを前記第２加熱部の表面から離間した状態で降温する工程である半導体装置の製造方法。

【請求項2】

レジストが塗布されたウェーハを前記レジストのガラス転移温度よりも高い温度である第１温度で加熱する第１加熱部と、
前記ウェーハを前記第１温度よりも低く、かつ前記ガラス転移温度よりも高い温度である第２温度で加熱する接触式のホットプレートを備えた第２加熱部と、
前記第２加熱部の表面から前記ウェーハを持ち上げるピンと、
前記第１加熱部と前記第２加熱部との間で前記ウェーハを移送させる搬送部と、
前記ウェーハを前記第１温度よりも低い温度状態で前記搬送部により、前記第２加熱部へ移送させる制御および前記ピンによる前記ウェーハの持ち上げにより、前記第２温度よりも温度低下した前記ウェーハを前記搬送部により取り出す制御を行う制御部と、を有する半導体装置の製造装置。

【請求項3】

前記第１加熱部は、接触式のホットプレートあるいは恒温槽である、請求項２記載の半導体装置の製造装置。

【請求項4】

前記搬送部の表面温度は、前記レジストのガラス転移温度よりも低い温度である、請求項２記載の半導体装置の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は半導体装置の製造方法および製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

レジストにパターンを形成し、当該レジストパターンを用いてウェーハにエッチングを行うことで、回折格子を製造する技術がある（特許文献１など）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－２４１６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

レジストをウェーハの表面に塗布した後、レジストパターンを形成する前に、レジスト中の溶媒を蒸発させるためにプリベークを行う。プリベーク後のウェーハを搬送する際に、搬送用のアームなどがウェーハの裏面に接触する。ウェーハとアームとの接触によってレジストは急激に冷却され、収縮し、歪が生じる。歪が生じると、レジストパターンが崩れてしまい、レジストパターンを用いたエッチングの精度が低下する。また、収縮および歪をさけるために、ウェーハ温度が十分に低下するまで、プリベーク装置内で待機してもよい。しかし温度が低下するまで長時間を要する。そこで、レジストの歪を抑制し、かつ作業時間を短縮することが可能な半導体装置の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に係る半導体装置の製造方法は、ウェーハの表面にレジストを塗布する工程と、前記レジストを塗布する工程の後、前記ウェーハを第１加熱部に搬送する工程と、前記第１加熱部を用いて、前記ウェーハを前記レジストのガラス転移温度よりも高い温度である第１温度で加熱する工程と、前記ウェーハの裏面に接触する搬送部を用いて、前記ウェーハを前記第１加熱部から接触式のホットプレートを含む第２加熱部に搬送する工程と、前記第２加熱部を用いて、前記ウェーハを前記第１温度よりも低く、かつ前記ガラス転移温度以上の温度である第２温度で加熱する工程と、前記ウェーハを、前記ガラス転移温度よりも低い第３温度に降温する工程と、を有し、前記第３温度に降温する工程は、前記ウェーハを前記第２加熱部の表面から離間した状態で降温する工程である半導体装置の製造方法である。

【発明の効果】

【0006】

本開示によればレジストの歪を抑制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】図１Ａは、実施形態に係る半導体装置の製造装置を例示するブロック図である。

【図1B】図１Ｂは、製造装置を例示する平面図である。

【図1C】図１Ｃは、制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、半導体装置の製造方法を例示するフローチャートである。

【図3A】図３Ａは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図3B】図３Ｂは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図3C】図３Ｃは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図3D】図３Ｄは、半導体装置の製造方法を例示する斜視図である。

【図3E】図３Ｅは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図3F】図３Ｆは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図3G】図３Ｇは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図4A】図４Ａは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図4B】図４Ｂは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図4C】図４Ｃは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図4D】図４Ｄは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。

【図5A】図５Ａは、ウェーハの写真である。

【図5B】図５Ｂは、レジストパターンの写真である。

【図5C】図５Ｃは、レジストパターンの写真である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0009】

本開示の一形態は、（１）ウェーハの表面にレジストを塗布する工程と、前記レジストを塗布する工程の後、前記ウェーハを第１加熱部に搬送する工程と、前記第１加熱部を用いて、前記ウェーハを前記レジストのガラス転移温度よりも高い温度である第１温度で加熱する工程と、前記ウェーハの裏面に接触する搬送部を用いて、前記ウェーハを前記第１加熱部から接触式のホットプレートを含む第２加熱部に搬送する工程と、前記第２加熱部を用いて、前記ウェーハを前記第１温度よりも低く、かつ前記ガラス転移温度以上の温度である第２温度で加熱する工程と、前記ウェーハを、前記ガラス転移温度よりも低い第３温度に降温する工程と、を有し、前記第３温度に降温する工程は、前記ウェーハを前記第２加熱部の表面から離間した状態で降温する工程である半導体装置の製造方法である。ウェーハが搬送部に接触した後、第２温度に加熱されることで、レジストの歪が解放される。歪が解放された状態でレジストが第３温度に降温される。この結果、レジストの歪を抑制することができる。
（２）レジストが塗布されたウェーハを前記レジストのガラス転移温度よりも高い温度である第１温度で加熱する第１加熱部と、前記ウェーハを前記第１温度よりも低く、かつ前記ガラス転移温度よりも高い温度である第２温度で加熱する接触式のホットプレートを備えた第２加熱部と、前記第２加熱部の表面から前記ウェーハを持ち上げるピンと、前記第１加熱部と前記第２加熱部との間で前記ウェーハを移送させる搬送部と、前記ウェーハを前記第１温度よりも低い温度状態で前記搬送部により、前記第２加熱部へ移送させる制御および前記ピンによる前記ウェーハの持ち上げにより、前記第２温度よりも温度低下した前記ウェーハを前記搬送部により取り出す制御を行う制御部と、を有する半導体装置の製造装置である。ウェーハが搬送部に接触した後、第２温度に加熱されることで、レジストの歪が解放される。歪が解放された状態でレジストが第３温度に降温される。この結果、レジストの歪を抑制することができる。
（３）上記（２）において、前記第１加熱部は、接触式のホットプレートあるいは恒温槽でもよい。
（４）上記（２）または（３）において、前記搬送部の表面温度は、前記レジストのガラス転移温度よりも低い温度でもよい。ウェーハが搬送部に接触すると、レジストに歪が発生する。第２温度に加熱されることで、レジストの歪が解放される。歪が解放された状態でレジストが第３温度に降温される。この結果、レジストの歪を抑制することができる。

【0010】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る半導体装置の製造方法および製造装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0011】

図１Ａは、実施形態に係る半導体装置の製造装置１００を例示するブロック図である。製造装置１００は、制御部１０，カセット３０、スピンコータ３２（レジスト形成部）、ＨＭＤＳ処理装置３４、センタリングプレート３６、搬送部４０、ホットプレート５０、ホットプレート５２（第１加熱部）、およびホットプレート５４（第２加熱部）を備える。

【0012】

図１Ｂは、製造装置１００を例示する平面図である。図１Ｂでは、制御部１０は省略している。カセット３０、スピンコータ３２、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）処理装置３４、センタリングプレート３６、および搬送部４０は、平面内に配置されている。ホットプレート５０、５２および５４は、一つの装置に集約されている。ホットプレート５０、５２および５４の積層体は、スピンコータ３２などと同じ平面に配置されている。

【0013】

カセット３０は、複数のウェーハを収納することができる。スピンコータ３２は、ウェーハの表面にレジストを塗布する。ＨＭＤＳ処理装置３４は、チャンバを有する。チャンバの内部は、例えばＨＭＤＳ雰囲気で満たされている。ＨＭＤＳ処理装置３４は、チャンバにウェーハを収納し、ＨＭＤＳ雰囲気中でウェーハを密閉する。センタリングプレート３６は、表面上にウェーハを載置することができる。

【0014】

図１Ｂに示すように、搬送部４０は、物体を吸着する吸着ハンドである。搬送部４０は、移動および伸縮が可能であり、カセット３０、スピンコータ３２、ＨＭＤＳ処理装置３４、センタリングプレート３６、ホットプレート５０、５２および５４の間を動く。搬送部４０の先端部４４は、二股の形状を有する。搬送部４０は、先端部４４にウェーハを吸着し、吸着したウェーハを搬送する。搬送部４０は、例えばカセット３０から１枚のウェーハを取り出し、所望の場所にウェーハを搬送した後、吸引を停止し、ウェーハを所望の場所に置く。搬送部４０によるウェーハの搬送は、先端部４４にウェーハの裏面を吸着した状態で行われる。

【0015】

ホットプレート５０、５２および５４は、それぞれの上に載置されたウェーハを加熱する。ホットプレート５０は、レジスト塗布前のベーキングを行う。ホットプレート５２は、第１プリベーク工程を行う。ホットプレート５４は、第２プリベーク工程を行う。ホットプレート５４は、第２プリベークの後にウェーハを降温する降温部としても機能する。

【0016】

制御部１０は、例えばコンピュータを備え、カセット３０、スピンコータ３２、ＨＭＤＳ処理装置３４、センタリングプレート３６、搬送部４０、ホットプレート５０、５２および５４を制御する。制御部１０は、スピンコータ制御部１２，温度制御部１４，および搬送制御部１６として機能する。

【0017】

スピンコータ制御部１２は、スピンコータ３２を制御し、ウェーハへのレジストへの塗布を行う。温度制御部１４は、ホットプレート５０、５２および５４の温度を調整し、これらのホットプレートによるウェーハの加熱を制御する。搬送制御部１６は、搬送部４０の位置を調整し、搬送部４０による吸着のオン・オフなどを行う。

【0018】

図１Ｃは、制御部１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１Ｃに示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）２０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２、記憶装置２４、インターフェース２６を備える。ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２２、記憶装置２４およびインターフェース２６は互いにバスなどで接続されている。ＲＡＭ２２は、プログラムおよびデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置２４は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）などである。記憶装置２４は、半導体装置の製造プログラムなどを記憶する。

【0019】

ＣＰＵ２０がＲＡＭ２２に記憶されるプログラムを実行することにより、制御部１０に図１Ａのスピンコータ制御部１２，温度制御部１４，および搬送制御部１６などが実現される。制御部１０の各部は、回路などのハードウェアでもよい。

【0020】

図２は、半導体装置の製造方法を例示するフローチャートである。図３Ａから図３Ｃ、図３Ｅから図４Ｄは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。図３Ｅは、図３Ｄの線Ｉ－Ｉに沿った断面図である。図３Ｆは、半導体装置の製造方法を例示する斜視図である。図３Ｆ、図３Ｇは、ウェーハ６０の上面を搬送部４０の下面で吸着した際における、図３Ｄに示す線Ｉ－Ｉに沿った断面図である。これらの図はウェーハ６０に回折格子を形成する工程を示す。ウェーハ６０は、例えばインジウムリン（ＩｎＰ）などの化合物半導体で形成されてもよいし、シリコン（Ｓｉ）で形成されてもよい。

【0021】

搬送制御部１６は、搬送部４０を用いて、カセット３０から１枚のウェーハ６０を取り出し、ホットプレート５０に搬送する。搬送部４０は、先端部４４に１枚のウェーハ６０を吸着し、ホットプレート５０の上でウェーハ６０の吸着を停止し、ウェーハ６０をホットプレート５０の表面上に配置する。温度制御部１８は、ホットプレート５０を用いてベーキング工程を行う（図２のステップＳ１０、図３Ａ）。ベーキングの条件の一例を示す。
時間：１分
温度：１８０℃
１８０℃に加熱することで、ウェーハ６０の表面の水分が蒸発する。

【0022】

搬送制御部１６は、搬送部４０を用いて、ウェーハ６０をホットプレート５０からＨＭＤＳ処理装置３４に搬送する。ＨＭＤＳ処理装置３４においてウェーハ６０のＨＭＤＳ処理を行う。ＨＭＤＳ処理装置３４内は、１００℃のＨＭＤＳ雰囲気で満たされている。ウェーハ６０を、ＨＭＤＳ処理装置３４内に１分間放置し、ＨＭＤＳ雰囲気に曝露する（ステップＳ１２）。ＨＭＤＳ処理により、ウェーハ６０とレジストとの密着性を向上させ、レジストの剥離を抑制する。

【0023】

搬送制御部１６は、搬送部４０を用いてウェーハ６０をＨＭＤＳ処理装置３４からセンタリングプレート３６に搬送する。ウェーハ６０は、センタリングプレート３６において例えば１分間、室温（例えば２６℃程度）に保持される（ステップＳ１４）。ウェーハ６０の温度は室温と同程度まで低下する。

【0024】

搬送制御部１６は、搬送部４０を用いて、ウェーハ６０をセンタリングプレート３６からスピンコータ３２に搬送する。スピンコータ制御部１２は、スピンコータ３２を用いて、ウェーハ６０の表面にレジスト６２を塗布する（ステップＳ１６、図３Ｂ）。レジスト６２の厚さは例えば約０．３μｍである。レジスト６２は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙｍｅｔｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）で形成された、アクリル系のレジストであり、一例として４９５ＰＭＭＡ Ａ４である。

【0025】

搬送制御部１６は、搬送部４０を用いて、ウェーハ６０をスピンコータ３２からホットプレート５２に搬送する。ホットプレート５２に代えて、恒温槽を使用しても良い。図３Ｃでは不図示の搬送部４０の先端部４４の上面は、ウェーハ６０のレジスト６２が塗布された面とは反対側の面（裏面）に接触する。温度制御部１８は、ホットプレート５２を用いて第１プリベーク工程を行う（ステップＳ１８、図３Ｃ）。第１プリベークの条件の一例を示す。
時間：１分
温度：１８０℃

【0026】

第１プリベークによって、レジスト６２中の溶剤を蒸発させる。レジスト６２のガラス転位温度は、例えば１４０℃である。ガラス転位温度より低い温度で、レジスト６２はガラス状に硬化する。ガラス転位温度以上の温度で、レジスト６２はゴム状に軟化する。第１プリベークにおいて、レジスト６２は、ガラス転位温度よりも高い温度（第１温度、例えば１８０℃）に加熱される。１８０℃に加熱されることで、レジスト６２は軟化する。

【0027】

第１プリベークの後、搬送制御部１６は、搬送部４０を用いて、ウェーハ６０を搬送する。搬送部４０は、ウェーハ６０をホットプレート５２から持ち上げ、ホットプレート５４まで搬送し、ホットプレート５４の表面上に配置する。

【0028】

図３Ｄおよび図３Ｅに示すように、搬送部４０の先端部４４に設けられた吸着部４２を用いてウェーハ６０を吸引する。先端部４４は例えばステンレス製である。先端部４４の上面は、ウェーハ６０の裏面（レジスト６２が塗布された面とは反対側の面）に接触する。第１プリベーク後のウェーハ６０の温度は、例えば１８０℃である。先端部４４の温度は例えば３８度であり、ウェーハ６０よりも約１４０℃低い。ウェーハ６０のうち先端部４４に接触する部分は、先端部４４との接触によって冷却される。ウェーハ６０の厚さは約３５０μｍ程度である。先端部４４との接触により、ウェーハ６０の裏面の一部が１００℃程度まで冷却される。ウェーハ６０の裏面と表面の間の熱伝導により、レジスト６２が冷却される。レジスト６２のうち、ウェーハ６０と先端部４４との接触部分と対応した領域は、ガラス転位温度よりも低い温度まで冷却される。この領域は、冷却により収縮し、収縮した状態で固化する。このため、レジスト６２のうち収縮固化した部分には、歪（ハンド痕６５）が発生する。

【0029】

また、図３Ｆおよび図３Ｇに示すように、搬送部４０の先端部４４の下面がレジスト６２の表面に接触し、ウェーハ６０をホットプレート５４へ搬送する場合にも、ハンド痕は発生する。先端部４４との接触により、レジスト６２が冷却されるためである。

【0030】

温度制御部１８は、ホットプレート５４を用いて第２プリベーク工程を行う（ステップＳ２０、図４Ａ）。第２プリベークの条件の一例を示す。
時間：１分
温度：１４０℃以上、１５０℃以下

【0031】

第２プリベークの温度（第２温度）は、レジスト６２のガラス転位温度以上であり、第１プリベークの温度（１８０℃）よりも低い。第２プリベーク工程では、ウェーハ６０をホットプレート５４に接触させて、ウェーハ６０の温度を１４０℃にまで降下させる。接触式であるためウェーハ６０の温度は、非常に短時間で降温できる。その後、１分間の第２プリベークによって、レジスト６２はガラス転位温度以上の温度に加熱されるため、軟化する。ハンド痕６５が軟化することで、そのストレスが解放され、歪が解消される。

【0032】

次に、図４Ｂに示すように、第２プリベークの終了後、複数のピン５５が、ホットプレート５４から上方向に上昇する。複数のピン５５は、ウェーハ６０のうちレジスト６２が設けられた面とは反対側の面に接触し、ウェーハ６０をホットプレート５４の表面から例えば１．０ｃｍ持ち上げる。ホットプレート５４から離間した位置の温度は、ホットプレート５４の表面温度より低い。ウェーハ６０は、その状態で例えば１分間維持されることで例えば１１０℃以下など、ガラス転位温度よりも低い温度（第３温度）まで降温する（ステップＳ２２）。レジスト６２は、歪の解放された状態で、ガラス状に固化する。

【0033】

第１プリベークでは、ホットプレート５２の温度は高温(１８０℃)であるため、ウェーハ６０をピンで上昇させてホットプレート５２から離したとしても、高温のホットプレート５２からの輻射熱の影響が大きく、ウェーハ６０の温度低下には時間がかかる。例えば、ホットプレート５２の温度が１８０℃の場合、ホットプレート５２の表面から１．０ｃｍ持ち上げて、ウェーハ６０の温度が１２０℃(ガラス転移温度以下、すなわち、ハンド痕が生じない温度)になるまでには５分を要する。一方、本発明による第２プリベークでは、ホットプレート５４の温度は比較的低温(１４０℃)であるため、輻射熱の影響が小さくウェーハ６０をピン５５で上昇させてホットプレート５４から離すことで、比較的短時間(１分)でハンド痕が生じない温度へ到達させることができる。ここまでの所要時間は、ウェーハ６０をホットプレート５４へ移送する時間２０秒、第２プリベーク時間１分、温度低下のための保持時間１分の合計２分２０秒である。すなわち、本発明によれば、ハンド痕が生じるものの、第１プリベークの直後にウェーハ６０を移動させ、その後、比較的低温の第２プリベークを実施することで、ハンド痕の解消および速やかなウェーハ６０の温度低下を実現することができる。

【0034】

搬送制御部１６は、搬送部４０を用いて、ウェーハ６０を不図示の露光装置まで搬送する。次に、レジスト６２に例えば電子線で露光を行い、その後現像を行うことで、レジストパターン６４を形成する（ステップＳ２４、図４Ｃ）。レジストパターン６４を用いてウェーハ６０をエッチングすることで、ウェーハ６０に回折格子６６が形成される（ステップＳ２６、図４Ｄ）。

【0035】

図５Ａは、ウェーハ６０の写真である。ウェーハ６０は、オリエンテーションフラット６１を有する。ウェーハ６０の表面にはレジスト６２が塗布されている。図５Ａで図示されている面を面６３と記載する。図５Ａにおいて、面６３のうち他の部分よりも濃い色の部分がハンド痕６５である。

【0036】

図５Ｂはハンド痕６５が生じた部分での露光パターンである。図５Ｃは、本発明によりハンド痕６５が解消された領域の露光パターンである。図５Ｂに示すレジストパターンの幅は、図５Ｃに示すレジストパターンの幅よりも小さい。ハンド痕６５では、レジスト６２が収縮している。収縮した部分の現像は、収縮していない部分よりも早くなり、レジストパターンが細くなる。図５Ｂのレジストパターンを用いると、回折格子６６を設計通りに製造することが困難である。

【0037】

本実施形態によれば、レジスト６２を塗布した後のウェーハ６０に、ホットプレート５２を用いて第１プリベークを行い、ホットプレート５４を用いて第２プリベークを行い、第２プリベーク後に温度を低下させる。レジスト６２からの溶剤の蒸発が不十分である場合、現像時にレジスト６２が損失し、正確なレジストパターン６４が形成されない恐れがある。例えば第１プリベークの温度が１４０℃の場合、溶媒を十分に飛ばすことができず、現像時にレジスト６２が損失する現象（膜べり）が発生する恐れがある。このため、第１プリベークの温度は、１８０℃以上であることが好ましい。レジスト６２から溶剤を十分に蒸発させることができる。レジスト６２の損失が抑制され、正確なレジストパターン６４が形成される。第１プリベークの温度は、ガラス転位温度以上であり、例えば１８０℃以上であり、１６０℃以上でもよいし、２００℃以上でもよい。レジスト６２の溶剤を蒸発させることができる。温度がガラス転位温度以上であるため、レジスト６２が軟化する。

【0038】

第２プリベークの温度がガラス転位温度以上であるため、レジスト６２がゴム状に軟化し、歪が解放される。温度が例えば１６０℃以上などのように高すぎると、レジスト６２の溶剤が過度に蒸発してしまう。レジスト６２の性質が変化し、露光が困難になる。第２プリベークの温度は、ガラス転位温度以上であり、例えば１４０℃以上、１５０℃以下であることが好ましい。レジスト６２が軟化し、かつ溶剤の過度な蒸発が抑制される。

【0039】

第２プリベークの後に、ウェーハ６０を１４０℃未満など、ガラス転位温度よりも低い温度に降温する。温度は、例えば１１０℃以下、１００℃以下などでもよい。レジスト６２が歪のない状態で、ガラス状に固化する。固化したレジスト６２に搬送部４０の先端部４４が接触しても、ハンド痕の発生が抑制される。

【0040】

第１プリベークの後、ホットプレート５２による加熱を停止し、ウェーハ６０をホットプレート５２の表面上に放置することで、温度をガラス転位温度よりも低い温度とすることができる。しかし、温度が例えば１８０℃から１００℃になるまで、約１時間かかる。１８０℃以下、１００℃の環境で、約１時間にわたって放置されることで、レジスト６２から溶剤が過度に蒸発してしまう。そこで、図４Ｂに示すように、ウェーハ６０をピン５５で持ち上げることで、ホットプレート５４の表面から離間させ、放置する。これによりウェーハ６０をガラス転位温度よりも低い温度に降温させる。ウェーハ６０がホットプレート５４から離間するため、加熱されにくく、溶剤の過度な蒸発が抑制される。ホットプレート５４上での待機時間は例えば１分である。ピン５５は、ウェーハ６０のうちレジスト６２が塗布された面とは反対側の面に接触し、レジスト６２が塗布された面には接触しない。ピン５５によるレジスト６２の歪が抑制される。ウェーハ６０をホットプレート５２よりも低温の場所に搬送し、降温させてもよい。

【0041】

レジスト６２は、４９５ＰＭＭＡなどアクリル系のレジストである。アクリル系レジストのガラス転位温度以上の温度で第１プリベークおよび第２プリベークを行い、ガラス転位温度未満の温度に降温する。レジスト６２の歪を抑制することができる。レジスト６２の種類に応じて、第１プリベーク、第２プリベーク、降温などの各工程における温度、および時間を変更してもよい。

【0042】

図４Ｃに示すように、レジスト６２に露光・現像を行うことで、レジストパターン６４を形成する。レジスト６２の歪が抑制されているため、レジストパターン６４が精度よく形成される。図４Ｄに示すように、レジストパターン６４を用いたエッチングにより、回折格子６６を形成する。回折格子６６を精度よく、設計通りに製造することができる。エッチングによって、例えばメサなど回折格子６６以外の構成をウェーハ６０に形成してもよい。回折格子以外にも、微細なパターンを描くレジストに有効である。

【0043】

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0044】

１０ 制御部
１２ スピンコータ制御部
１４ 温度制御部
１６ 搬送制御部
２０ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
２４ 記憶装置
２６ インターフェース
３０ カセット
３２ スピンコータ
３４ ＨＭＤＳ処理装置
３６ センタリングプレート
４０ 搬送部
４２ 吸着部
４４ 先端部
５０、５２、５４ ホットプレート
５５ ピン
６０ ウェーハ
６１ オリエンテーションフラット
６２ レジスト
６３ 面
６４ レジストパターン
６５ ハンド痕
６６ 回折格子
１００ 製造装置

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】