(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御装置であって、
外部から取り込んだ空気を前記ウェハ処理室に供給する空気供給手段と、
前記空気供給手段に設けられ、前記空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去手段とを備え、
前記化学汚染物質は硫黄を含む不純物であり、
前記現像液はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液であることを特徴とする現像装置の環境制御装置。
【請求項２】
前記テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は２．３８重量％以下であり、
前記化学汚染物質除去手段は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が０．５μｇ／ｍ3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去することを特徴とする請求項１に記載の現像装置の環境制御装置。
【請求項３】
前記化学汚染物質除去手段は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が０．４μｇ／ｍ3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去することを特徴とする請求項１に記載の現像装置の環境制御装置。
【請求項４】
前記化学汚染物質除去手段は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度を制御する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置の環境制御装置。
【請求項５】
ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御方法であって、
外部から取り込んだ空気を前記ウェハ処理室に供給する空気供給工程と、
前記空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去工程とを備え、
前記化学汚染物質は硫黄を含む不純物であり、
前記現像液はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液であることを特徴とする現像装置の環境制御方法。
【請求項６】
前記テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は２．３８重量％以下であり、
前記化学汚染物質除去工程は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が０．５μｇ／ｍ3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の現像装置の環境制御方法。
【請求項７】
前記化学汚染物質除去工程は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が０．４μｇ／ｍ3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の現像装置の環境制御方法。
【請求項８】
前記化学汚染物質除去工程は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度を制御する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の現像値の環境制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ工程に用いる現像装置の環境制御装置及びその環境制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の高集積化及び高性能化は、リソグラフィ工程に用いるレジストパターンの微細化により実現されてきた。
【０００３】
また、レジストパターンの一層の微細化を実現するためには、従来では問題にならなかった微細なパターン欠陥又は異物の発生を防止する必要が生じてきている。
【０００４】
ウェハ又はウェハ上に形成された被処理膜の上に異物が存在すると次のような問題が生じる。すなわち、被処理膜の上に異物が存在すると、被処理膜に対してエッチングを行なう際に異物がマスクになるので、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されてしまうという問題が起きる。また、ウェハ上に異物が存在すると、ウェハに対してイオン注入する際に異物がマスクになるので、イオン注入されたウェハに注入ムラが生じるという問題が起きる。このような問題が起きると、半導体装置の特性劣化及び歩留まり低下を招いてしまう。
【０００５】
そこで、従来においては、クリーンルームに空気を供給する空気供給手段にケミカルフィルタを設けている。
【０００６】
以下、現像装置の環境制御装置の従来例について図５を参照しながら説明する。
【０００７】
図５に示すように、クリーンルーム１の内部には、例えば現像装置Ａ、塗布装置Ｂ及び洗浄装置Ｃが設けられている。クリーンルーム１の天井部には、外部からクリーンルーム１に空気を供給するクリーンルーム用空気供給手段２が設けられており、該クリーンルーム用空気供給手段２には、クリーンルーム用加圧送風機３及びケミカルフィルタ４が設けられている。これにより、外部から取り込まれる空気５は化学汚染物質が除去された状態でクリーンルーム１に供給される。
【０００８】
現像装置Ａのウェハ処理室１０の天井部には現像装置用空気供給手段１１が設けられており、該現像装置用空気供給手段１１には、現像装置用加圧送風機１２と、温湿度制御システム１９ａ及びＨＥＰＡフィルタ１９ｂを有するフィルタユニット１９とが設けられている。これにより、外部つまりクリーンルーム１の内部から取り込まれる空気１４は、温度及び湿度が調整され且つ所定サイズを超える粒径を持つパーティクルが取り除かれた状態でウェハ処理室１０に供給される。
【０００９】
ところで、以下に説明するように、微細なパターン欠陥又は異物の発生原因となる化学汚染物質を除去するべく、クリーンルームに各種のフィルタを設ける技術が提案されている。
【００１０】
例えば、実開平２−１３１１４３号公報には次のように記載されている。すなわち、クリーンルームから排出される空気は清浄化された後、再びクリーンルーム内に供給されるので、もしクリーンルームで毒性ガスの漏洩が生じた場合、該毒性ガスは循環して再びクリーンルーム内に流入するという不都合が生じる。また、大気中に汚染物質、例えばＨ2Ｓ、ＳＯx又はＮＯx 等が存在していると、これらの汚染物質は、極微量であっても、循環サイクルにより濃縮されるので、クリーンルーム内の作業員及び製造装置に悪い影響をもたらすことがある。そこで、微細なパターン欠陥又は異物の発生を防止するべく、ＳＯx及びＮｏxを含む化学汚染物質を除去するケミカルフィルタをクリーンルームに取り付ける技術が提案されている。
【００１１】
また、日立プラント技法1992, Vol.13, p.4-p.8 には次のように記載されている。すなわち、ＬＳＩの微細化の進展に伴って、ＬＳＩの製造プロセスの高清浄度化が進められ、粒子状物質以外にガス状物質も汚染物質として問題視されつつある。ガス状物質としては、外気からクリーンルーム内に侵入するＳＯx 及びＮＯx 等のガスと、クリーンルーム内の製造装置から発生するフッ酸及び塩酸等の微量酸性ガスがある。これらの汚染物質は、ＬＳＩの製造プロセスで半導体層の表面又は界面に悪影響を与えると考えられる。外気から侵入する微量酸性ガスに対しては、クリーンルームに設けられる空調機にガス除去フィルタを設置する等の対策を施すことが必要である。
【００１２】
また、第１１回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集、第165項〜第168項には次のように記載されている。すなわち、大気中に微量に含まれるＳＯx及びＮＯx等の汚染物質は、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタ等の微粒子用フィルタでは除去できないため、クリーンルーム内に侵入した後、ウェハ表面に吸着して、製品の特性及び歩留等に悪影響を与えると言われている。このことは、ＬＳＩの集積度が向上するに伴ってより大きな問題になると考えられる。これらの汚染物質を排除するため、クリーンルームの外気処理系に汚染物質除去フィルタを設置する例が多くなってきた。一方、クリーンルーム内で発生するＮＨ3ガス及び酸性ガスについては、循環系に汚染ガス除去フィルタに設置して除去することが試みられている。
【００１３】
また、日立評論Vol.73, No.9 (1991-9) p.83-p.90 には次のように記載されている。すなわち、ハーフミクロン世代のＬＳＩでは、シリコン層の表面又は界面における原子オーダーの制御が必要となる。ＬＳＩのプロセス環境中には、粉塵のみならずＳＯ2 、ＨＣｌ及びＨＦ等の化学物質の存在も許されない。しかし、これらの化学物質は、ＨＥＰＡフィルタを通り抜けたり又はクリーンルーム内の薬液洗浄装置のハンドリング時等にプロセス環境中に微量ではあるが漏出したりして、シリコン層の表面に付着する。このたび開発したケミカルフィルタは、これらの化学物質の除去に極めて有効である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本件発明者は、微細なパターン欠陥又は異物の発生を防止するために、前記の種々の対策、つまりクリーンルームにケミカルフィルタ及び汚染ガス除去フィルタを設ける対策を講じてみたが、微細なパターン欠陥又は異物の発生を確実に防止できないという事実に直面した。
【００１５】
そこで、本件発明者は、レジスト膜の溶解残留成分又は不純物を除去するべく、現像処理後に例えばホットプレートを使用して熱処理を行ない、不純物を熱により揮発させて除去する方法を講じたが、この熱処理を行なっても、異物は完全に除去されなかった。
【００１６】
また、現像工程を繰り返し行なう方法を講じたが、レジストパターンが変化してしまうため、これも有効な手段とはいえない。
【００１７】
前記に鑑み、本発明は、ウェハ又は被処理物の上に生じる異物を確実に低減できるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本件発明者は、リソグラフィ工程において異物が発生する原因について種々の検討を加えた結果、異物はパターン露光されたレジスト膜に対して行なう現像工程において発生することを見出した。
【００１９】
以下、この点について具体的に説明する。すなわち、現像工程で使用する現像液であるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（以下、ＴＭＡＨと称する）水溶液と、雰囲気中の硫黄酸化物（以下、ＳＯx と称する）とが反応して、反応生成物として塩が発生する。この塩が異物の正体であり、ラマン分光による分析により、この塩の主成分は(ＣＨ3)3ＮＳＯ3 であることを本件発明者は見出した。
【００２０】
尚、ラマン分光による分析により塩の主成分が(ＣＨ3)3ＮＳＯ3 であると特定した根拠は、ラマン分光の分析結果のプロファイルに既に登録されている物質に当てはまるからである。
【００２１】
ところが、(ＣＨ3)3ＮＳＯ3 は、塩としては不安定であるから、以下の反応式により、((ＣＨ3)4Ｎ)2ＳＯ3よりなる塩が生成されると考えられる。
【００２２】
まず、以下の反応式に示すように、ＴＭＡＨが分解して分解生成物が生成される。
Ｎ(ＣＨ3)4ＯＨ→(ＣＨ3)4Ｎ+＋ＯＨ-
【００２３】
また、以下の反応式に示すように、雰囲気中の硫黄酸化物が水溶液に溶けて硫化物イオンが生じる。
ＳＯ2＋Ｈ2Ｏ→ＳＯ32-＋２Ｈ+
【００２４】
次に、以下の反応式に示すように、分解生成物と硫化イオンとが反応して、塩が生成される。
２((ＣＨ3)4Ｎ+)＋ＳＯ32-→((ＣＨ3)4Ｎ)2ＳＯ3
【００２５】
この反応により生成される塩がマスクとして働くため、被処理膜に対してドライエッチングを行なったときに被処理膜からなる残渣が発生したり、ウェハに対してイオン注入を行なったときに注入ムラが発生したりする。
【００２６】
また、反応生成物は、化学増幅型レジストと異なる通常のレジストを使用した場合にも確認されているので、化学増幅型レジストの酸発生剤等に含まれる硫黄成分よりも、雰囲気中のＳＯx の影響が大きいと考えられる。
【００２７】
さらに、反応生成物は、主として雰囲気中のＳＯx とＴＭＡＨとの反応により生成されるため、現像装置内におけるＳＯx の濃度とＴＭＡＨの濃度との組み合わせによって、反応生成物である異物の発生数が大きく影響を受けることも見出した。
【００２８】
本件発明は、前記の知見に基づいてなされたものであって、具体的には、以下の構成により実現される。
【００２９】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御装置を対象とし、外部から取り込んだ空気をウェハ処理室に供給する空気供給手段と、空気供給手段に設けられ、空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去手段とを備えている。
【００３０】
本発明に係る現像装置の環境制御装置によると、外部の空気をウェハ処理室に供給する空気供給手段に、化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去手段が設けられているため、ウェハ処理室に供給される空気に含まれる化学汚染物質が低減するので、レジスト膜に対して現像を行なったときに、ウェハ又は被処理膜の上に存在する異物の数が著しく低減する。
【００３１】
このため、マスクとなる異物が低減するので、被処理膜に対して選択的にドライエッチングを行なう場合、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されたり、ウェハに対してイオン注入を行なう場合に注入ムラが生じたりする事態を抑制することができる。
【００３２】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物である場合に効果的である。
【００３３】
硫黄を含む不純物は、レジスト膜の現像に用いられる現像液に含まれる成分と反応して異物を生成するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、異物の発生を防止することができる。
【００３４】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がアルカリ性水溶液である場合に効果的である。
【００３５】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液である場合に特に効果的である。
【００３６】
硫黄を含む不純物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に含まれる成分と反応して、((ＣＨ3)4Ｎ)2ＳＯ3で示される塩を発生するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、((ＣＨ3)4Ｎ)2ＳＯ3で示される塩よりなる異物の発生を防止することができる。
【００３７】
この場合、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は２．３８重量％以下であり、化学汚染物質除去手段は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が０．５μｇ／ｍ3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去することが好ましい。
【００３８】
このようにすると、異物の発生を確実に防止することができる。
【００３９】
また、この場合、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が０．４μｇ／ｍ3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去することが好ましい。
【００４０】
このようにすると、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度が通常用いられる２．３８重量％以上であっても、異物の発生を確実に防止することができる。
【００４１】
本発明に係る現像装置の環境制御装置において、化学汚染物質除去手段は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度を制御する手段を有することが好ましい。硫黄を含む不純物の濃度を制御する手段としては、例えば活性炭を有するケミカルフィルタの質量を制御する手段が挙げられ、これにより、不純物の濃度を制御することができる。
【００４２】
前記の目的を達成するため、本発明に係る環境制御方法は、ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御方法を対象とし、外部から取り込んだ空気をウェハ処理室に供給する空気供給工程と、空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去工程とを備えている。
【００４３】
本発明に係る現像装置の環境制御方法によると、外部の空気をウェハ処理室に供給する際に、該空気から化学汚染物質を除去するため、ウェハ処理室に供給される空気に含まれる化学汚染物質が低減するので、レジスト膜に対して現像を行なったときに、ウェハ又は被処理膜の上に存在する異物の数が著しく低減する。
【００４４】
このため、マスクとなる異物が低減するので、被処理膜に対して選択的にドライエッチングを行なう場合、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されたり、ウェハに対してイオン注入を行なう場合に注入ムラが生じたりする事態を抑制することができる。
【００４５】
本発明に係る現像装置の環境制御方法は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物である場合に効果的である。
【００４６】
硫黄を含む不純物は、レジスト膜の現像に用いられる現像液に含まれる成分と反応して異物を生成するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、異物の発生を防止することができる。
【００４７】
本発明に係る現像装置の環境制御方法は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がアルカリ性水溶液である場合に効果的である。
【００４８】
本発明に係る現像装置の環境制御方法は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液である場合に特に効果的である。
【００４９】
硫黄を含む不純物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に含まれる成分と反応して、((ＣＨ3)4Ｎ)2ＳＯ3で示される塩を発生するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、((ＣＨ3)4Ｎ)2ＳＯ3で示される塩よりなる異物の発生を防止することができる。
【００５０】
この場合、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は２．３８重量％以下であり、化学汚染物質除去工程は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が０．５μｇ／ｍ3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去する工程を含むことが好ましい。
【００５１】
このようにすると、異物の発生を確実に防止することができる。
【００５２】
また、この場合、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が０．４μｇ／ｍ3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去することが好ましい。
【００５３】
このようにすると、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度が通常用いられる２．３８重量％以上であっても、異物の発生を確実に防止することができる。
【００５４】
本発明に係る現像装置の環境制御方法において、化学汚染物質除去工程は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度を制御する工程を含むことが好ましい。硫黄を含む不純物の濃度を制御する方法としては、例えば活性炭を有するケミカルフィルタの質量を制御する方法が挙げられ、これにより、不純物の濃度を制御することができる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る現像装置の環境制御装置及び現像装置の制御方法について、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００５６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る現像装置の環境制御装置の概略全体構成を示しており、図１に示すように、クリーンルーム１の内部には、例えば現像装置Ａ、塗布装置Ｂ及び洗浄装置Ｃが設けられている。クリーンルーム１の天井部には、外部からクリーンルーム１に空気を供給するクリーンルーム用空気供給手段２が設けられており、該クリーンルーム用空気供給手段２には、クリーンルーム用加圧送風機３及びケミカルフィルタ４が設けられている。これにより、外部から取り込まれる空気５は化学汚染物質が除去された状態でクリーンルーム１に供給される。
【００５７】
現像装置Ａのウェハ処理室１０の天井部には現像装置用空気供給手段１１が設けられており、該現像装置用空気供給手段１１には、現像装置用加圧送風機１２とフィルタユニット１３Ａとが設けられており、外部つまりクリーンルーム１の内部から取り込まれる空気１４は、現像装置用加圧送風機１２によりフィルタユニット１３Ａを通過させられてからウェハ処理室１０に供給される。
【００５８】
図２に示すように、現像装置Ａのウェハ処理室１０の底部には試料台１５が設けられており、該試料台１５の上に載置されたウェハ１６の上にはレジスト膜１７が形成されている。
【００５９】
ウェハ処理室１０の内部におけるウェハ１６と対向する位置には現像液供給手段１８が設けられており、該現像液供給手段１８から供給される現像液１８ａはレジスト膜１７に浸透するので、レジスト膜１７が現像されてレジストパターンが形成される。
【００６０】
フィルタユニット１３Ａは、クリーンルーム側（ウェハ処理室１０の反対側）から順に配置された、アミン系不純物を除去するための第１のケミカルフィルタ１３ａ、硫黄系不純物を除去するための第２のケミカルフィルタ１３ｂ、温湿度制御システム１３ｃ及びＨＥＰＡフィルタ１３ｄを有している。
【００６１】
第１のケミカルフィルタ１３ａは、レジスト膜１７が化学増幅型レジスト材料よりなる場合に、外部から取り込まれる空気１４から、化学増幅型レジスト材料から発生する酸の反応を阻害するアミン系不純物を除去するために設けられており、アミン系不純物を除去する吸着剤としては、活性炭に還元剤が添着された化学吸着剤を用いることができる。
【００６２】
第２のケミカルフィルタ１３ｂは、外部から取り込まれる空気１４から、雰囲気中の硫黄酸化物又は化学増幅型レジストの酸発生剤に含まれる硫黄成分（以下、硫黄酸化物及び硫黄成分を総称して、硫黄系不純物と称する。）を除去するために設けられており、硫黄系不純物を除去する吸着剤としては、活性炭に炭酸カリウムが添着された化学吸着剤を用いることができる。
【００６３】
第２のケミカルフィルタ１３ｂにおいては、外部から取り込まれる空気１４の流速、温度及び湿度等の条件を考慮した上で、該空気１４中における硫黄系不純物の濃度が０．４μｍ／ｍ3 以下になるように、化学吸着剤の量が調整されている。
【００６４】
温湿度制御システム１３ｃは、外部から取り込まれる空気１４の温度及び湿度を調整するために設けられている。
【００６５】
ＨＥＰＡフィルタ１３ｄは、外部から取り込まれる空気１４から、所定サイズを超える粒径を持つパーティクルを取り除くために設けられている。
【００６６】
以下、ウェハ処理室１０の内部に導入される空気１４中における硫黄系不純物の濃度を０．４μｍ／ｍ3 以下に制御する理由について図３を参照しながら説明する。
【００６７】
図３は、ウェハ処理室１０の内部に配置されており、化学増幅型レジストよりなりパターン露光されたレジスト膜１７に対してＴＭＡＨ水溶液よりなる現像液１８ａを用いて現像処理を行なった場合における、ウェハ処理室１０内のＳＯx の濃度及びＴＭＡＨ水溶液の濃度と、異物の発生の有無との関係を示している。実験は以下のようにして行なった。
【００６８】
まず、ウェハ１６の上にポジ型の化学増幅型レジストを塗布してレジスト膜１７を形成する。この場合、化学増幅型レジストは、ポリマーとしてポリヒドロキシスチレン誘導体を有し、保護基としてアセタール基を有し、酸発生剤としてジアゾメタン化合物を有する。その後、レジスト膜１７をホットプレートにより９０℃の温度下で加熱するプリベークを９０秒間行なった後、ＫｒＦエキシマレーザステッパを用いてパターン露光を行なう。
【００６９】
次に、ウェハ処理室１０に供給される空気１４中のＳＯx の濃度をフィルタユニット１３Ａにより調整できるウェハ処理室１０において、パターン露光されたレジスト膜１７をホットプレートにより１２０℃の温度下で加熱するポストベークを９０秒間行なった後、ＴＭＡＨ水溶液の濃度を変化させながら現像してレジストパターンを形成した。
【００７０】
次に、レジストパターンの上に存在し、０．１μｍ以上の径を持つ異物の数を自動ウェハ欠陥検査装置（KLA-Tencor 社製：KLA2139）を用いて計数した。
【００７１】
図３において、白丸は異物が実質的に発生しなかった場合（ウェハ上の異物の数が６０未満の場合）を示し、黒丸は異物が多数発生した場合（ウェハ上の異物の数が６０以上の場合）を示している。
【００７２】
図３から、(1) ＴＭＡＨ水溶液の濃度が低くなるほど、またＳＯx の濃度が低くなるほど、異物の発生が低減すること、(2) ＴＭＡＨ水溶液の濃度が通常用いられる２．３８重量％以下の場合には、ＳＯx の濃度が０．５０μｇ／ｍ3 以下であれば、異物が発生しないこと、及び(3) ＳＯx の濃度が０．４０μｇ／ｍ3 以下になれば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度が２．３８重量％より高くても、異物が発生しないことが分かる。
【００７３】
従って、ＴＭＡＨ水溶液の濃度が２．３８重量％以下の場合には、ＳＯx の濃度を０．５０μｇ／ｍ3 以下に制御すると、異物は発生しなくなり、またＳＯx の濃度を０．４０μｇ／ｍ3 以下に制御すると、ＴＭＡＨ水溶液の濃度が２．３８重量％より高くても、異物は発生しなくなる。
【００７４】
このように、第１の実施形態においては、現像装置用空気供給手段１１に、第１のケミカルフィルタ１３ａ及び第２のケミカルフィルタ１３ｂを有するフィルタユニット１３Ａが設けられているため、異物の発生を効率的に防止することができる。
【００７５】
これは、具体的に説明すれば、ケミカルフィルタ４をクリーンルーム１に設置した場合には、各半導体製造装置例えば現像装置Ａ、塗布装置Ｂ又は洗浄装置Ｃにより行なわれる各工程において、各工程に生じる課題に応じた不純物の種類及び濃度を個別に制御することはできない。
【００７６】
しかし、第１の実施形態によると、現像装置Ａにおける異物発生の防止という特有の課題に対して個別に対応することができるようになる。
【００７７】
さらに、クリーンルーム１の全体に対してケミカルフィルタ４で制御する場合と比較して、はるかに低コストで異物の発生防止という課題を解決することができる。
【００７８】
尚、第１の実施形態においては、フィルタユニット１３Ａは、現像装置用加圧送風機１２に対してウェハ処理室１０の反対側に設けられていたが、これに代えて、現像装置用加圧送風機１２に対してウェハ処理室１０と同じ側に設けられていてもよい。
【００７９】
また、第１の実施形態においては、フィルタユニット１３Ａは、クリーンルーム１の方から、第１のケミカルフィルタ１３ａ、第２のケミカルフィルタ１３ｂ、温湿度制御システム１３ｃ及びＨＥＰＡフィルタ１３ｄの順に配置されているが、この配置については特に限定されるものではない。
【００８０】
また、第１の実施形態においては、アミン系不純物を除去する第１のケミカルフィルタ１３ａと硫黄系不純物を除去する第２のケミカルフィルタ１３ｂとは別体であるが、これに代えて、両者が一体になったケミカルフィルタを用いてもよい。
【００８１】
（第１の実施例及び第１の比較例）
以下、第１の実施形態を具体化する第１の実施例、及び第１の実施例を評価するために行なう第１の比較例について説明する。
【００８２】
第１の実施例及び第１の比較例に共通して、ウェハ１６の上にポジ型の化学増幅型レジストを塗布してレジスト膜１７を形成する。この場合、化学増幅型レジストは、ポリマーとしてポリヒドロキシスチレン誘導体を有し、保護基としてアセタール基を有し、酸発生剤としてジアゾメタン化合物を有する。その後、レジスト膜１７をホットプレートにより９０℃の温度下で加熱するプリベークを９０秒間行なった後、ＫｒＦエキシマレーザステッパを用いてパターン露光を行なう。
【００８３】
次に、第１の実施例としては、供給される空気１４中のＳＯx の濃度がフィルタユニット１３Ａにより０．５０μｇ／ｍ3 以下に制御されたウェハ処理室１０において、パターン露光されたレジスト膜１７をホットプレートにより１２０℃の温度下で加熱するポストベークを９０秒間行なった後、２．３８重量％のＴＭＡＨ水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【００８４】
一方、第１の比較例としては、図５に示すウェハ処理室１０において、パターン露光されたレジスト膜をホットプレートにより１２０℃の温度下で加熱するポストベークを９０秒間行なった後、２．３８重量％のＴＭＡＨ水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【００８５】
【表１】
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【００８６】
［表１］は、第１の実施例及び第１の比較例におけるウェハ処理室１０の硫黄系不純物の濃度、及び第１の実施例及び第１の比較例により得られたレジストパターンの上に存在する異物の数を示している。尚、この実験は、自動ウェハ欠陥検査装置（KLA-Tencor 社製：KLA2139）を用いて、０．１μｍ以上の径を持つ異物の数を計数することにより行なった。
【００８７】
［表１］から明らかなように、第１の比較例によると異物の数が３０００個であるのに対して、第１の実施例によると異物の数は５０個であって、異物の数が大きく低減することを確認できた。
【００８８】
（第２の実施例及び第２の比較例）
以下、第１の実施形態を具体化する第２の実施例、及び第２の実施例を評価するために行なう第２の比較例について説明する。
【００８９】
まず、第２の実施例及び第２の比較例に共通して、ウェハ１６の上にポジ型の化学増幅型レジストを塗布してレジスト膜１７を形成する。この場合、化学増幅型レジストは、ポリマーとしてポリヒドロキシスチレン誘導体を有し、保護基としてアセタール基を有し、酸発生剤としてオニウム塩を有する。その後、レジスト膜１７をホットプレートにより９０℃の温度下で加熱するプリベークを９０秒間行なった後、ＫｒＦエキシマレーザステッパを用いてパターン露光を行なう。
【００９０】
次に、第２の実施例としては、供給される空気１４中のＳＯx の濃度がフィルタユニット１３Ａにより０．５０μｇ／ｍ3 以下に制御されたウェハ処理室１０において、パターン露光されたレジスト膜１７をホットプレートにより１２０℃の温度下で加熱するポストベークを９０秒間行なった後、２．３８重量％のＴＭＡＨ水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【００９１】
一方、第２の比較例としては、図５に示すウェハ処理室１０において、パターン露光されたレジスト膜をホットプレートにより１２０℃の温度下で加熱するポストベークを９０秒間行なった後、２．３８重量％のＴＭＡＨ水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【００９２】
【表２】
0003676315.tif 000003
【００９３】
［表２］は、第２の実施例及び第２の比較例におけるウェハ処理室１０の硫黄系不純物の濃度、及び第２の実施例及び第２の比較例により得られたレジストパターンの上に存在する異物の数を示している。尚、この実験は、自動ウェハ欠陥検査装置（KLA-Tencor 社製：KLA2139）を用いて、０．１μｍ以上の径を持つ異物の数を計数することにより行なった。
【００９４】
［表２］から明らかなように、第２の比較例によると異物の数が１０００個であるのに対して、第２の実施例によると異物の数は３５個であって、異物の数が大きく低減することを確認できた。
【００９５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る現像装置の環境制御装置及び現像装置の制御方法について、図４を参照しながら説明する。
【００９６】
第２の実施形態に係る現像装置の環境制御装置の概略全体構成は、図１を参照しながら説明した第１の実施形態と同様であるから説明を省略する。
【００９７】
図４に示すように、現像装置Ａのウェハ処理室１０の底部には試料台１５が設けられており、該試料台１５の上に載置されたウェハ１６の上にはレジスト膜１７が形成されている。
【００９８】
ウェハ処理室１０の内部におけるウェハ１６と対向する位置には現像液供給手段１８が設けられており、該現像液供給手段１８から供給される現像液１８ａはレジスト膜１７に浸透するので、レジスト膜１７が現像されてレジストパターンが形成される。
【００９９】
フィルタユニット１３Ｂは、クリーンルーム側（ウェハ処理室１０の反対側）から順に配置された、硫黄系不純物を除去するための第２のケミカルフィルタ１３ｂ、温湿度制御システム１３ｃ及びＨＥＰＡフィルタ１３ｄを有している。
【０１００】
第２のケミカルフィルタ１３ｂは、外部から取り込まれる空気１４から、雰囲気中の硫黄酸化物又は化学増幅型レジストの酸発生剤に含まれる硫黄成分（以下、硫黄酸化物及び硫黄成分を総称して、硫黄系不純物と称する。）を除去するために設けられており、硫黄系不純物を除去する吸着剤としては、活性炭に炭酸カリウムが添着された化学吸着剤を用いることができる。
【０１０１】
第２のケミカルフィルタ１３ｂにおいては、外部から取り込まれる空気１４の流速、温度及び湿度等の条件を考慮した上で、該空気１４中における硫黄系不純物の濃度が０．４μｍ／ｍ3 以下になるように、化学吸着剤の量が調整されている。
【０１０２】
温湿度制御システム１３ｃは、外部から取り込まれる空気１４の温度及び湿度を調整するために設けられている。
【０１０３】
ＨＥＰＡフィルタ１３ｄは、外部から取り込まれる空気１４から、所定サイズを超える粒径を持つパーティクルを取り除くための設けられている。
【０１０４】
ところで、レジスト膜１７として化学増幅型レジストが用いられない場合、又は化学増幅型レジストが用いられるが、露光工程、露光後ベーク工程及び現像工程が時間的に連続して行なわれる場合には、第２の実施形態のように、アミン系不純物を除去する第１のケミカルフィルタ１１ａ（図２を参照）は設けられていなくてもよい。
【０１０５】
（第３の実施例及び第３の比較例）
以下、第２の実施形態を具体化する第３の実施例、及び第３の実施例を評価するために行なう第３の比較例について説明する。
【０１０６】
まず、第３の実施例及び第３の比較例に共通して、ウェハ１６の上に、ポリマーとしてノボラック樹脂を含むレジストを塗布してレジスト膜１７を形成した後、レジスト膜１７をホットプレートにより９０℃の温度下で加熱するプリベークを９０秒間行ない、その後、ｉ線ステッパを用いてパターン露光を行なう。
【０１０７】
次に、第３の実施例としては、供給される空気１４中のＳＯx の濃度がフィルタユニット１３Ｂにより０．５０μｇ／ｍ3 以下に制御されたウェハ処理室１０において、パターン露光されたレジスト膜１７をホットプレートにより１２０℃の温度下で加熱するポストベークを９０秒間行なった後、２．３８重量％のＴＭＡＨ水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【０１０８】
一方、第３の比較例としては、図５に示すウェハ処理室１０において、パターン露光されたレジスト膜をホットプレートにより１２０℃の温度下で加熱するポストベークを９０秒間行なった後、２．３８重量％のＴＭＡＨ水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【０１０９】
【表３】
0003676315.tif 000004
【０１１０】
［表３］は、第３の実施例及び第３の比較例におけるウェハ処理室１０の硫黄系不純物の濃度、及び第３の実施例及び第３の比較例により得られたレジストパターンの上に存在する異物の数を示している。尚、この実験は、自動ウェハ欠陥検査装置（KLA-Tencor 社製：KLA2139）を用いて、０．１μｍ以上の径を持つ異物の数を計数することにより行なった。
【０１１１】
［表３］から明らかなように、第３の比較例によると異物の数が５００個であるのに対して、第３の実施例によると異物の数は２０個であって、異物の数が大きく低減することを確認できた。
【０１１２】
尚、第１の実施形態及び第２の実施形態においては、すべてポジ型のレジストを使用した。しかし、現像工程における異物は、ＴＭＡＨとＳＯx との反応により生じるため、ネガ型レジストを用いた場合でも同様に異物の発生防止の効果が得られることは明らかである。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明に係る現像装置の環境制御装置又は環境制御方法によると、ウェハ処理室に供給される空気に含まれる化学汚染物質が低減するため、ウェハ又は被処理膜の上に存在する異物の数が著しく低減するので、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されたり、イオン注入されたウェハに注入ムラが生じたりする事態を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る現像装置の環境制御装置が配置されるクリーンルームの概略全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る現像装置の環境制御装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る環境現像装置が設けられた現像装置を用いて、レジスト膜に対してＴＭＡＨ水溶液を用いて現像処理を行なった場合における、ウェハ処理室内のＳＯx の濃度及びＴＭＡＨ水溶液の濃度と、異物の発生の有無との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る現像装置の環境制御装置を示す断面図である。
【図５】従来の現像装置の環境制御装置が配置されるクリーンルームの概略全体構成図である。
【符号の説明】
Ａ  現像装置
Ｂ  塗布装置
Ｃ  洗浄装置
１  クリーンルーム
２  クリーンルーム用空気供給装置
３  加圧送風機
４  ケミカルフィルタ
５  クリーンルームに取り込まれる空気
１０  ウェハ処理室
１１  現像装置用空気供給手段
１２  加圧送風機
１３、１３Ａ、１３Ｂ  フィルタユニット
１４  ウェハ処理室に取り込まれる空気
１５  試料台
１６  ウェハ
１７  レジスト膜
１８  現像液供給手段
１８ａ  現像液
【図１】
0003676315.tif 000005
【図２】
0003676315.tif 000006
【図３】
0003676315.tif 000007
【図４】
0003676315.tif 000008
【図５】
0003676315.tif 000009