(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に化学増幅型レジスト膜が形成された基板を露光処理後、現像処理前に加熱処理し、その後に冷却処理する基板処理方法において、
塗布処理後に加熱処理して基板の表面に形成された前記化学増幅型レジスト膜の厚さを露光処理前に測定し、その測定結果に応じて露光処理後、現像処理前の加熱処理の時間および／または温度を制御して、複数の基板間での化学増幅型レジスト膜の厚さの変動にかかわらず所定の現像処理結果が得られるようにすることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
表面に化学増幅型レジスト膜が形成された基板を露光処理後、現像処理前に加熱処理する加熱処理部、および、この加熱処理部により加熱処理された基板を冷却する冷却処理部を備えた基板処理装置において、
塗布処理後に加熱処理して基板の表面に形成された前記化学増幅型レジスト膜の厚さを露光処理前に測定する膜厚測定部と、
この膜厚測定部により測定された前記化学増幅型レジスト膜の厚さに応じて、複数の基板間での化学増幅型レジスト膜の厚さの変動にかかわらず所定の現像処理結果が得られるように、前記加熱処理部での加熱処理の時間および／または温度を制御する加熱処理制御手段と、
を有したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記冷却処理部により冷却処理された基板を現像処理する現像処理部を備えた請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板の表面に化学増幅型レジスト液を塗布して化学増幅型レジスト膜を形成する塗布処理部をさらに備えた請求項２または請求項３記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面に化学増幅型レジスト膜が形成された基板を露光処理後、現像処理前に加熱処理する基板処理方法、および、その方法の実施に使用される基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化に伴って回路パターンを高精細化する技術が求められており、この要求に応えるために、半導体デバイスの製造工程で化学増幅型レジストを使用することが行われている。この化学増幅型レジストは、それが塗布された基板を所望のパターンに露光処理することによりレジスト中に含まれた光酸発生剤が酸を発生させ、その後、基板を加熱処理することにより触媒作用をもつ酸が活性化して、レジストの露光部分における架橋反応（ネガ型の場合）または分解反応（ポジ型の場合）が促進される、といったものである。そして、加熱処理後に基板を冷却処理してレジストの反応を停止させ、その後に基板を現像処理することによりレジストの未反応部分（ネガ型の場合）または反応部分（ポジ型の場合）が現像液で溶解除去され、所望のレジスト膜が得られる。
【０００３】
図３に、化学増幅型レジストを使用して基板の処理を行う従来装置の概略構成例を示す。この例では、基板処理装置１と露光装置ＳＴとから装置全体が構成されている。基板処理装置１は、複数枚の基板を収納可能であるカセット（図示せず）が載置され、処理しようとする基板をカセットから１枚ずつ取り出して搬出するとともに、すべての処理を終えた基板を１枚ずつ受け取って再びカセットに収納するインデクサ部（カセットステージ）ＩＤ、基板移載用のアームを備えた自走式基板搬送ロボット（図示せず）が配設された搬送ユニットＴＲ、基板に対し所定の処理をそれぞれ施す複数の基板処理部を有する基板処理エリア２、ならびに、露光装置ＳＴとの間で基板の受渡しを行うインタフェース部ＩＦから構成されている。基板処理エリア２の複数の基板処理部は、この例では、スピンコータ（図示せず）を備えたコーティング処理部ＳＣ、基板の表面とレジストとの密着性を良くするためにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）の雰囲気下で基板を加熱処理するアドヒージョン部ＡＨ、それぞれホットプレート（図示せず）を備えた４つの加熱処理部ＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ３、ＨＰ４、ホットプレート（図示せず）を備え露光処理された後の基板を加熱処理（ポストエクスポージャベーク）する加熱処理部（以下、「ベーク部」という）ＰＥＢ、それぞれクールプレート（図示せず）を備えた４つの冷却処理部ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４、および、それぞれスピンデベロッパ（図示せず）を備えた２つの現像処理部ＳＤ１、ＳＤ２である。また、露光装置ＳＴは、基板を露光処理するステッパを備えた露光処理部（図示せず）を有している。なお、図３では、複数の基板処理部が平面的に配置されているように描かれているが、アドヒージョン部ＡＨ、熱処理部ＨＰ１〜ＨＰ４およびベーク部ＰＥＢならびに冷却処理部ＣＰ１〜ＣＰ４は、適宜の数、上下方向に配置されている（図１においても同じ）。
【０００４】
図３に示した基板処理装置１および露光装置ＳＴにおける基板の処理フローの１例を図４に示す。この図４に基づいて基板の処理手順を簡単に説明すると、まず、インデクサ部ＩＤからカセットに収納された処理前の基板が１枚ずつ搬送ユニットＴＲへ供給され、基板搬送ロボットが、アドヒージョン部ＡＨ、冷却処理部ＣＰ１、コーティング処理部ＳＣ、加熱処理部ＨＰ１、ＨＰ２および冷却処理部ＣＰ２へと順番に移動しながら、それぞれの基板処理部において、先に入っていた基板を取り出すとともに処理しようとする基板を投入し、それぞれの基板処理部により基板に対し所要の処理が施される。これにより、基板の表面にレジスト膜が塗布形成される。次に、表面にレジスト膜が形成された基板は、搬送ユニットＴＲからインタフェース部ＩＦへ渡され、インタフェース部ＩＦを通して露光装置ＳＴへ搬入される。そして、露光装置ＳＴの露光処理部において基板が露光処理され、露光処理が終了した基板は、露光装置ＳＴからインタフェース部ＩＦへ戻され、インタフェース部ＩＦを通して搬送ユニットＴＲへ受け渡される。
【０００５】
搬送ユニットＴＲに戻された露光処理後の基板は、基板搬送ロボットによってベーク部ＰＥＢへ搬送され、ベーク部ＰＥＢにより加熱処理される。この加熱処理により、上記したように化学増幅型レジストの露光部分における化学反応が促進される。そして、基板搬送ロボットによって基板がベーク部ＰＥＢから冷却処理部ＣＰ３へ搬送され、冷却処理部ＣＰ３で基板が冷却処理される。この冷却処理により、化学増幅型レジストの露光部分における反応が停止する。この後に、基板搬送ロボットが、冷却処理部ＣＰ３から現像処理部ＳＤ１、ＳＤ２、熱処理部ＨＰ３、ＨＰ４および冷却処理部ＣＰ４へと順番に移動しながら、それぞれの基板処理部において、先に入っていた基板を取り出すとともにこれから処理しようとする基板を投入し、それぞれの基板処理部により基板に対し所要の処理が施される。これにより、基板の表面に所望のパターンのレジスト膜が形成される。そして、表面に所望パターンのレジスト膜が形成された基板は、搬送ユニットＴＲからインデクサ部ＩＤへ渡され、インデクサ部ＩＤ上のカセット内へ収納されていく。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来の基板処理装置では、基板の表面へのレジスト膜の塗布形成から、基板の露光処理を経て、基板を現像処理する、といった一連の処理工程は、そのすべての操作があらかじめ定められたレシピに従って行われていた。このため、最初の工程であるレジスト塗布工程において、被処理基板の表面に形成されたレジスト膜の厚さに各基板間でばらつきを生じると、その膜厚変動による影響が、後工程に次々と持ち越されることになる。この結果、最後の工程である現像工程において現像処理された後のレジストパターンの線幅が、各基板間でばらつくこととなる。そして、最終的に得られる製品の歩留りの低下につながる。
【０００７】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、表面に化学増幅型レジスト膜が形成された基板を露光処理後に加熱処理し現像処理する場合において、塗布処理部により基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜の厚さが変動しても、現像処理後の基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜のパターンの線幅が複数の基板間でばらつくことを無くし、製品の歩溜りを向上させることができる基板処理方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、表面に化学増幅型レジスト膜が形成された基板を露光処理後、現像処理前に加熱処理し、その後に冷却処理する基板処理方法において、塗布処理後に加熱処理して基板の表面に形成された前記化学増幅型レジスト膜の厚さを露光処理前に測定し、複数の基板間での化学増幅型レジスト膜の厚さの変動にかかわらず所定の現像処理結果が得られるように、膜厚の測定結果に応じて露光処理後、現像処理前の加熱処理の時間および／または温度を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、表面に化学増幅型レジスト膜が形成された基板を露光処理後、現像処理前に加熱処理する加熱処理部、および、この加熱処理部により加熱処理された基板を冷却する冷却処理部を備えた基板処理装置において、  塗布処理後に加熱処理して基板の表面に形成された前記化学増幅型レジスト膜の厚さを露光処理前に測定する膜厚測定部と、この膜厚測定部により測定された前記化学増幅型レジスト膜の厚さに応じて、複数の基板間での化学増幅型レジスト膜の厚さの変動にかかわらず所定の現像処理結果が得られるように、前記加熱処理部での加熱処理の時間および／または温度を制御する加熱処理制御手段とを有したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の基板処理装置において、前記冷却処理部により冷却処理された基板を現像処理する現像処理部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３記載の基板処理装置において、基板の表面に化学増幅型レジスト液を塗布して化学増幅型レジスト膜を形成する塗布処理部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、塗布処理部によって基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜の厚さが変動しても、その膜厚の変動による影響を無くすように、露光処理前に測定された化学増幅型レジスト膜の厚さに応じて、露光処理後、現像処理前に基板を加熱処理するときの処理時間または処理温度あるいはその両方が制御される。このため、加熱処理し冷却処理した後に基板を現像処理したときに、化学増幅型レジスト膜の厚さのばらつきにかかわらず、複数の基板間で現像処理後のパターンの線幅にばらつきを生じたりすることなく、常に所定の現像処理結果が得られることとなる。
【００１３】
請求項２に係る発明の基板処理装置を使用すると、塗布処理部によって基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜の厚さが膜厚測定部により露光処理前に測定され、化学増幅型レジスト膜の厚さが変動してもその膜厚の変動による影響を無くすように、加熱処理制御手段により、測定された膜厚に応じて露光処理後、現像処理前に基板を加熱処理するときの処理時間または処理温度あるいはその両方が制御される。このため、加熱処理し冷却処理した後に基板を現像処理したときに、化学増幅型レジスト膜の厚さのばらつきにかかわらず、複数の基板間で現像処理後のパターンの線幅にばらつきを生じたりすることなく、常に所定の現像処理結果が得られることとなる。
【００１４】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、露光処理後、現像処理前の基板は、加熱処理部によって加熱処理され、冷却処理部により冷却された後、現像処理部により現像処理される。
【００１５】
請求項４に係る発明の基板処理装置では、塗布処理部により基板の表面に化学増幅型レジスト膜が形成され、その後に、基板表面の化学増幅型レジスト膜の厚さが膜厚測定部により測定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置に露光装置を連設した装置全体の概略構成図である。この基板処理装置１０は、図３に示した基板処理装置１と同様、インデクサ部ＩＤ、搬送ユニットＴＲ、複数の基板処理部を有する基板処理エリア１２、およびインタフェース部ＩＦとを備えて構成されている。基板処理エリア１２には、図３に示した基板処理装置１と同様に、コーティング処理部ＳＣ、アドヒージョン部ＡＨ、４つの加熱処理部ＨＰ１〜ＨＰ４、ベーク部ＰＥＢ、４つの冷却処理部ＣＰ１〜ＣＰ４、および２つの現像処理部ＳＤ１、ＳＤ２が配置されており、この基板処理エリア１２にはさらに、基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜の厚さを測定する膜厚計を備えた膜厚測定部ＴＭが配置されている。なお、図示例のようにベーク部ＰＥＢと冷却処理部ＣＰ３とを別々に設けずに、ペルチェ素子を用いるなどしてホットプレートとクールプレートとの両機能を持つプレートを備えた加熱処理部としてもよい。
【００１８】
膜厚測定部ＴＭにより、基板の表面に形成されたレジスト膜の厚さが測定されると、その測定結果は制御部ＣＯ（図１には図示せず）へ送られる。制御部ＣＯでは、レジスト膜の厚さの測定値に応じて、膜厚測定された基板をベーク部ＰＥＢにより加熱処理するときの最適処理時間（処理温度を一定にしたとき）または最適処理温度（処理時間を一定にしたとき）あるいは最適処理時間および温度を、あらかじめ求めておいたデータを用いて演算する。そして、あらかじめ設定入力された処理レシピのベーク部ＰＥＢ処理時間または処理温度あるいはその両方を補正し、この補正された処理時間あるいは処理温度でベーク部ＰＥＢによる基板の加熱処理が行われるように、制御部ＣＯからベーク部ＰＥＢへ制御信号が送られる。このように補正された処理レシピに従ってベーク部ＰＥＢによる基板の加熱処理が行われることにより、レジスト膜の厚さが変動しても、その膜厚変動による影響が相殺されて、基板を現像処理したときの現像処理結果に基板間でのばらつきを生じなくなる。
【００１９】
図１に示した基板処理装置１０および露光装置ＳＴにおける基板の処理フローを図２に示す。この図２に基づいて基板の処理手順を説明すると、まず、インデクサ部ＩＤからカセットに収納された処理前の基板が１枚ずつ搬送ユニットＴＲへ供給される。搬送ユニットＴＲへ供給された基板は、アドヒージョン部ＡＨ、冷却処理部ＣＰ２、コーティング処理部ＳＣ、加熱処理部ＨＰ１、ＨＰ２および冷却処理部ＣＰ２へと順番に搬送されながら、それぞれの基板処理部により所要の処理が施される。これにより、基板の表面にレジスト膜が塗布形成される。次に、表面にレジスト膜が形成された基板は、膜厚測定部ＴＭへ搬送され、この膜厚測定部ＴＭで膜厚計により基板表面のレジスト膜の厚さが測定される。膜厚測定部ＴＭで測定された膜厚の測定結果は制御部ＣＯへ送られ、制御部ＣＯにおいて上記した演算処理が行われる。一方、膜厚測定を終えた基板は、膜厚測定部ＴＭから搬送ユニットＴＲへ渡され、搬送ユニットＴＲからインタフェース部ＩＦを通して露光装置ＳＴへ搬入される。そして、露光装置ＳＴの露光処理部において基板が露光処理され、露光処理が終了した基板は、露光装置ＳＴから再びインタフェース部ＩＦを通して搬送ユニットＴＲへ渡され、ベーク部ＰＥＢへ搬送される。ベーク部ＰＥＢでは、制御部ＣＯからの制御信号を受けて、補正された処理レシピにより基板が加熱処理される。ベーク部ＰＥＢで加熱処理された基板は、冷却処理部ＣＰ３で冷却処理された後、現像処理部ＳＤ１、ＳＤ２、熱処理部ＨＰ３、ＨＰ４および冷却処理部ＣＰ４へと順番に搬送されながら、それぞれの基板処理部により所要の処理が施される。これにより、基板の表面に所望のパターンのレジスト膜が形成され、表面に所望パターンのレジスト膜が形成された基板は、搬送ユニットＴＲからインデクサ部ＩＤへ渡され、インデクサ部ＩＤ上のカセット内へ収納されていく。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、表面に化学増幅型レジスト膜が形成された基板を露光処理後に加熱処理し現像処理する場合において、塗布処理部により基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜の厚さが変動しても、現像処理後の化学増幅型レジスト膜のパターンの線幅に複数の基板間でばらつきを生じることがなく、常に所定の現像処理結果が得られ、製品の歩溜りを向上させることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項１に係る発明の基板処理方法に好適に実施することができ、塗布処理部により基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜の厚さが変動しても、現像処理後の化学増幅型レジスト膜のパターンの線幅に複数の基板間でばらつきを生じることがなく、常に所定の現像処理結果が得られ、製品の歩溜りを向上させることができる。
【００２３】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、露光処理後、現像処理前の基板は加熱処理部により加熱処理され、その加熱処理の時間または温度が、膜厚測定部での膜厚の測定結果に応じて制御され、加熱処理された基板が冷却処理部により冷却されて、請求項２に係る発明の上記効果が奏される。
【００２４】
請求項４に係る発明の基板処理装置では、装置に備わった塗布処理部により基板の表面に形成された化学増幅型レジスト膜の厚さが膜厚測定部により測定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置に露光装置を連設した装置全体の概略構成図である。
【図２】図１に示した基板処理装置および露光装置における基板の処理フローを示す図である。
【図３】従来の基板処理装置の構成の１例を示し、露光装置を連設した装置全体の概略構成図である。
【図４】図３に示した基板処理装置および露光装置における基板の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
１０  基板処理装置
１２  基板処理エリア
ＩＤ  インデクサ部
ＴＲ  搬送ユニット
ＩＦ  インタフェース部
ＳＣ  コーティング処理部
ＡＨ  アドヒージョン部
ＨＰ１〜ＨＰ４  加熱処理部
ＣＰ１〜ＣＰ４  冷却処理部
ＰＥＢ  露光処理後の基板を加熱する加熱処理部（ベーク部）
ＳＤ１、ＳＤ２  現像処理部
ＳＴ  露光装置
ＴＭ  膜厚測定部
ＣＯ  制御部
【図１】
0003695677.tif 000002
【図２】
0003695677.tif 000003
【図３】
0003695677.tif 000004
【図４】
0003695677.tif 000005