(57)【要約】【課題】  レジスト塗布現像装置の処理ユニット数を減らすことができるようにしたレジストパターンの形成方法及び半導体装置の製造方法、レジスト塗布現像装置を提供する。【解決手段】  フォトレジストを塗布する前のウエーハを減圧状態の処理室内に置く第１工程と、ウエーハ上にフォトレジストを塗布する第２工程と、フォトレジストが塗布されたウエーハを減圧状態の処理室内に置く第３工程と、ウエーハ上のフォトレジストに所定のパターンを露光する第４工程と、フォトレジストが化学増幅型レジストの場合には露光後のフォトレジストに熱処理を施し、フォトレジストが化学増幅型レジストでない場合には露光後のウエーハを減圧状態の処理室内に置く第５工程と、ウエーハ上のフォトレジストに現像処理を施す第６工程と、現像処理を施した後のウエーハを減圧状態の処理室内に置く第７工程と、を含むものである。【選択図】  図３
2006005223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、
前記フォトレジストを塗布する前の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く工程、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項２】
基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、
前記フォトレジストを塗布した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く工程、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項３】
基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、
前記現像処理を施した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く工程、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項４】
基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、
前記フォトレジストを塗布する前の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第１工程と、
前記第１工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上に化学増幅型のフォトレジストを塗布する第２工程と、
前記フォトレジストが塗布された前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第３工程と、
前記第３工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上の前記フォトレジストに所定のパターンを露光する第４工程と、
露光後の前記フォトレジストに熱処理を施す第５工程と、
前記熱処理を施した前記基板を室温まで冷却した後で、前記基板上の前記フォトレジストに現像処理を施す第６工程と、
前記現像処理を施した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第７工程と、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項５】
基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、
前記フォトレジストを塗布する前の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第１工程と、
前記第１工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上に化学増幅型でないフォトレジストを塗布する第２工程と、
前記フォトレジストが塗布された前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第３工程と、
前記第３工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上の前記フォトレジストに所定のパターンを露光する第４工程と、
露光後の前記フォトレジストを有する前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第５工程と、
前記第５工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で、前記基板上の前記フォトレジストに現像処理を施す第６工程と、
前記現像処理を施した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第７工程と、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のレジストパターンの形成方法を含む、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理してレジストパターンを形成する装置であって、
密閉可能なチャンバと、密閉された前記チャンバ内を減圧する減圧手段とを有する減圧処理用の処理ユニット、を備えたことを特徴とするレジスト塗布現像装置。
【請求項８】
前記減圧処理用の処理ユニットには、前記減圧手段によって減圧された前記チャンバ内のガス雰囲気を分析するガス雰囲気分析手段が設けられていることを特徴とする請求項７に記載のレジスト塗布現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターンの形成方法及び半導体装置の製造方法、レジスト塗布現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程では、シリコン酸化膜や、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜をエッチングしたり、或いは、シリコン等からなるウエーハに導電型不純物をイオン注入したりする際のマスクとして、レジストパターンを用いている。このレジストパターンは、ウエーハの表面上にフォトレジストを塗布し、塗布したフォトレジストに所定のパターンを露光し、現像処理すること（即ち、フォトリソグラフィ工程）によって形成する。
【０００３】
近年では、半導体装置の微細化に伴って、レジストパターンに要求される最小線幅も小さくなりつつある。このような背景から、フォトリソグラフィ工程では、ＫｒＦやＡｒＦ等の短波長のエキシマレーザが露光光源の主流となりつつある。また、この露光光源の短波長化に対応する形で、化学増幅型のフォトレジストが多く用いられつつある。
化学増幅型のフォトレジストは酸やアルカリに対して反応性に富み、例えば微量のアンモニア等と敏感に反応して、その特性に大きく影響してしまうことがある。このため、化学増幅型フォトレジストは、クリーンルーム内でも特にケミカルフィルタ等を通した清浄な雰囲気下で、短時間の間に露光、現像処理することが、その特性を安定に保つという点で好ましい。
【０００４】
それゆえ、特に化学増幅型フォトレジストを扱うようなフォトリソグラフィ工程では、フォトレジストを塗布するレジストコーターと、ステッパー等の露光装置と、フォトレジストに熱処理を施すベーク装置と、現像処理を行うデベロッパーと、これらの各装置間でウエーハを搬送する搬送装置等とが一体化した、いわゆるレジスト塗布現像装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。このレジスト塗布現像装置は、一般に枚葉処理型の装置であり、インラインフォト装置、又はコータデベロッパーとも呼ばれている。
【０００５】
図５は従来例に係るレジストパターンの形成方法を示す図である。図５に示すように、レジストパターンの形成工程は、その処理順に、デハイドレーション工程と、スピンコーティング工程と、プレベーク工程と、アライメント工程と、ポストエクスポージャーベーク工程と、デベロップ工程と、ポストベーク工程とから構成されている。この構成は、フォトレジストが化学増幅型である場合も、そうでない場合（即ち、フォトレジストがノボラック型である場合）も同じである。
【０００６】
図５に示すデハイドレーション工程は、さらにその処理順に、水分除去を目的とした熱処理と、ウエーハとレジストとの密着性を向上させるためのアドビージョン処理と、ウエーハの冷却処理とに細分化される。
デハイドレーション工程の熱処理では、処理ユニット（ＨＰ）内のホットプレート上にウエーハを載せ、このウエーハを１５０℃付近まで加熱することで、このウエーハの表面から水分を蒸発させる。また、アドビージョン処理では、アドビージョン用の処理ユニット（ＡＤ）内でウエーハの表面にミスト状のＨＭＤＳ等を吹きつけて、その表面を疎水処理する。この疎水処理によって、ウエーハの表面とフォトレジストとの密着性が向上する。冷却処理では、クーリング処理ユニット（ＣＯＬ）内のクーリングプレート上にウエーハを載せ一定時間放置することで、このウエーハを室温程度まで冷却させる。
【０００７】
上述したような処理ユニット（ＨＰ）内での熱処理は、デハイドレーションだけでなく、図５の◎又は△で示すように、プレベーク、ポストエクスポージャーベーク、ポストベークの各工程でも行われる。
図６は、従来例に係るレジスト塗布現像装置２００の構成例を示す概念図である。この図６は、説明の便宜上から、レジスト塗布現像装置２００を平面から見た図と側面から見た図とを組み合わせたものである。図６に示すように、このレジスト塗布現像装置２００は、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）２１と、コーター（ＣＯＴ）２２と、デベロッパー（ＤＥＶ）２３と、露光機（ＥＸＰ）２４と、搬送装置２５と、熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）２６と、アドビージョン処理用の処理ユニット（ＡＤ）２７と、冷却処理用の処理ユニット（ＣＯＬ）２８等と、を有する。図５に示したレジストパターンを形成するための一連の処理工程は、このレジスト塗布現像装置２００内で連続して行われる。
【特許文献１】特開２００１−１６０５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来例に係るレジストパターンの形成方法によれば、デハイドレーション、プレベーク、ポストエクスポージャーベーク、ポストベークの各工程では、処理ユニット（ＨＰ）２６内でウエーハに熱処理を施した後、このウエーハを処理ユニット（ＣＯＬ）２８内に搬送し、この処理ユニット（ＣＯＬ）２８内でウエーハＷを室温まで冷却していた。ここで、ウエーハＷを室温まで冷却する理由は、例えば１００［℃］以上の高温状態にあるウエーハＷをコーター（ＣＯＴ）２２等にそのまま搬入すると、ウエーハＷ上に塗布形成されるフォトレジストの厚さ等は、ウエーハＷの温度が室温程度の場合と比べて、異なったものとなってしまうからである。スピンコーティング、アライメント、デベロップの各工程は、ウエーハＷの温度の影響を受け易い。
【０００９】
しかしながら、図５に示したように、従来のレジストパターンの形成方法では、ウエーハの熱処理とその冷却処理はレジストパターンが形成されるまでの間に複数回行われ、しかも、ウエーハの熱処理とその冷却処理はそれぞれ別々の処理ユニット、即ち、ＨＰ２６と、ＣＯＬ２８とで行われる。このように、レジスト塗布現像装置では、各処理毎に専用の処理ユニットや装置等をそれぞれ揃えなければならないので、レジスト塗布現像装置は処理ユニットの数が多く、その構成が複雑である、という問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、レジスト塗布現像装置の処理ユニット数を減らすことができるようにしたレジストパターンの形成方法及び半導体装置の製造方法、レジスト塗布現像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１のレジストパターンの形成方法は、基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、前記フォトレジストを塗布する前の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く工程、を含むことを特徴とするものである。ここで、「前記フォトレジストを塗布する前の前記基板」とは、例えば、フォトレジストとの密着性を向上させるためのアドビージョン処理が施される直前の基板のことである。
【００１２】
発明１のレジストパターンの形成方法によれば、フォトレジストを塗布する前の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、この基板の表面から水分を除去することが可能である。従って、従来からフォトレジストの塗布前に行われてきた基板の熱処理とこの後に続く冷却処理の２つの工程を、減圧処理の１工程にすることができ、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができる。
また、例えば、レジスト塗布現像装置において、熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理用の処理ユニット（ＣＯＬ）とを減圧処理用の処理ユニット（ＶＡＣ）に置き換えることができるので、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００１３】
〔発明２〕  発明２のレジストパターンの形成方法は、基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、前記フォトレジストを塗布した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く工程、を含むことを特徴とするものである。ここで、「前記フォトレジストを塗布した後の前記基板」とは、例えばスピンコーティング工程でフォトレジストが塗布された直後の基板のことである。
【００１４】
発明２のレジストパターンの形成方法によれば、フォトレジストを塗布した後の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、フォトレジスト中からその溶媒成分を除去することが可能である。従って、従来からフォトレジストの塗布後に行われてきた基板の熱処理とこの後に続く冷却処理の２つの工程を、減圧処理の１工程にすることができ、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができる。
また、例えば、２種類の処理ユニット（ＨＰ，ＣＯＬ）とを１種類の処理ユニット（ＶＡＣ）に置き換えることができるので、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００１５】
〔発明３〕  発明３のレジストパターンの形成方法は、基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、前記現像処理を施した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く工程、を含むことを特徴とするものである。ここで、「前記現像処理を施した後の前記基板」とは、例えばデベロップ工程で現像処理が施された直後の基板のことである。
【００１６】
発明３のレジストパターンの形成方法によれば、レジストパターンを形成した後の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、このレジストパターンの表面、及びこのレジストパターン下から露出した基板の表面から水分を除去することが可能である。
従って、従来から現像処理後に行われてきた基板の熱処理とこの後に続く冷却処理の２つの工程を、減圧処理の１工程にすることができ、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができる。
また、例えば、２種類の処理ユニット（ＨＰ，ＣＯＬ）とを１種類の処理ユニット（ＶＡＣ）に置き換えることができるので、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００１７】
〔発明４〕  発明４のレジストパターンの形成方法は、基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、前記フォトレジストを塗布する前の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第１工程と、前記第１工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上に化学増幅型のフォトレジストを塗布する第２工程と、前記フォトレジストが塗布された前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第３工程と、前記第３工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上の前記フォトレジストに所定のパターンを露光する第４工程と、露光後の前記フォトレジストに熱処理を施す第５工程と、前記熱処理を施した前記基板を室温まで冷却した後で、前記基板上の前記フォトレジストに現像処理を施す第６工程と、前記現像処理を施した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第７工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
このような構成であれば、第１工程では、フォトレジストを塗布する前の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、この基板の表面から水分を除去することが可能である。また、第３工程では、フォトレジストを塗布した後の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、フォトレジスト中からその溶媒成分を除去することが可能である。さらに、第７工程では、レジストパターンを形成した後の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、このレジストパターンの表面、及びこのレジストパターン下から露出した基板の表面から水分を除去することが可能である。
【００１９】
これにより、第１、第３、第７工程で、従来から行われてきた基板の熱処理とこの後に続く冷却処理の２つの工程を、減圧処理の１工程にすることができ、従来方式と比べて、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができる。
また、例えば、レジスト塗布現像装置において、熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理用の処理ユニット（ＣＯＬ）とを減圧処理用の処理ユニット（ＶＡＣ）に置き換えることができるので、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００２０】
〔発明５〕  発明５のレジストパターンの形成方法は、基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理を施してレジストパターンを形成する方法であって、前記フォトレジストを塗布する前の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第１工程と、前記第１工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上に化学増幅型でないフォトレジストを塗布する第２工程と、前記フォトレジストが塗布された前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第３工程と、前記第３工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で前記基板上の前記フォトレジストに所定のパターンを露光する第４工程と、露光後の前記フォトレジストを有する前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第５工程と、前記第５工程で用いた前記チャンバ内から前記基板を取り出した後で、前記基板上の前記フォトレジストに現像処理を施す第６工程と、前記現像処理を施した後の前記基板を減圧状態のチャンバ内に置く第７工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００２１】
このような構成であれば、第１工程では、フォトレジストを塗布する前の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、この基板の表面から水分を除去することが可能である。また、第３工程では、フォトレジストを塗布した後の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、フォトレジスト中からその溶媒成分を除去することが可能である。
さらに、第５工程では、フォトレジストが化学増幅型でない場合、即ち、フォトレジストがノボラック型の場合には、露光後の前記フォトレジストを有する基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、例えば、露光時の定在波の影響によるパターンエッジのギザギザをとることが可能である。第７工程では、レジストパターンを形成した後の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、このレジストパターンの表面、及びこのレジストパターン下から露出した基板の表面から水分を除去することが可能である。
【００２２】
これにより、フォトレジストが化学増幅型でない場合には、第１、第３、第５、第７工程で、基板の熱処理とこの後に続く冷却処理の２つの工程を、減圧処理の１工程にすることができる。それゆえ、従来方式と比べて、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができる。
また、例えば、レジスト塗布現像装置において、熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理用の処理ユニット（ＣＯＬ）とを減圧処理用の処理ユニット（ＶＡＣ）に置き換えることができるので、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００２３】
〔発明６〕  発明６の半導体装置の製造方法は、発明１から発明５の何れか一に記載のレジストパターンの形成方法を含む、ことを特徴とするものである。
このような構成であれば、上述した発明１から５の何れか一のレジストパターンの形成方法が応用されるので、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができ、レジスト塗布現像装置を構成する処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００２４】
〔発明７〕  発明７のレジスト塗布現像装置は、基板上にフォトレジストを塗布し、塗布した前記フォトレジストに所定パターンを露光し、現像処理してレジストパターンを形成する装置であって、密閉可能なチャンバと、密閉された前記チャンバ内を減圧する減圧手段とを有する減圧処理用の処理ユニット、を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
このような構成であれば、フォトレジストを塗布する前の基板や、フォトレジストを塗布した後の基板を減圧状態のチャンバ内に置くことで、この基板の表面から水分を除去したり、フォトレジスト中からその溶媒成分を除去したりすることが可能である。従って、熱処理用の処理ユニットと冷却処理用の処理ユニットとを、減圧処理用の処理ユニットに置き換えることができ、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００２６】
〔発明８〕  発明８のレジスト塗布現像装置は、発明７のレジスト塗布現像装置において、前記減圧処理用の処理ユニットには、前記減圧手段によって減圧された前記チャンバ内のガス雰囲気を分析するガス雰囲気分析手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００２７】
このような構成であれば、ガス雰囲気分析手段でチャンバ内のガス雰囲気をモニタすることで、基板の表面における水分の有無や、レジスト中に残留する溶媒成分の濃度等を間接的に知ることができ、減圧処理の終点を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るレジストパターンの形成方法及び半導体装置の製造方法、レジスト塗布現像装置について説明する。
（１）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るレジスト塗布現像装置１００の構成例を示す概念図である。この図１は、説明の便宜上から、レジスト塗布現像装置１００を平面から見た図と側面から見た図とを組み合わせたものである。図１に示すレジスト塗布現像装置１００は、例えばウエーハＷ上へのフォトレジストの塗布と、露光と、現像処理とを短時間の間に連続して行う、枚葉処理型の装置である。このレジスト塗布現像装置１００は、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１１と、コーター（ＣＯＴ）１２と、デベロッパー（ＤＥＶ）１３と、露光機（ＥＸＰ）１４と、搬送装置１５と、熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）１６と、アドビージョン処理用の処理ユニット（ＡＤ）１７と、冷却処理用の処理ユニット（ＣＯＬ）１８と、減圧処理用の処理ユニット（ＶＡＣ）１９等と、を有する。
【００２９】
図１には、レジスト塗布現像装置１００を平面から見たときの配置に従って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１１、コーター（ＣＯＴ）１２、デベロッパー（ＤＥＶ）１３、露光機（ＥＸＰ）１４、搬送装置１５とをそれぞれ記載している。また、処理ユニット（ＨＰ）１６、処理ユニット（ＡＤ）１７、処理ユニット（ＣＯＬ）１８と、処理ユニット（ＶＡＣ）１９とについては、レジスト塗布現像装置１００を側面から見たときの配置に従って記載している。
【００３０】
図１において、カセットステーション（以下、単に「Ｃ／Ｓ」ともいう。）２１は、例えば、２５枚のウエーハＷからなるロットを収容可能なカセットを載置するためのステージと、ウエーハＷを一枚ずつ搬送装置に載せるローダと、搬送装置からウエーハＷを一枚ずつ受け取るアンローダ等から構成されている。
搬送装置１５は、Ｃ／Ｓ１１から受け取ったウエーハＷをレジスト塗布現像装置１００内で搬送する装置である。また、コーター（以下、単に「ＣＯＴ」ともいう。）１２は、ウエーハＷ上にフォトレジストを滴下し、このウエーハＷを高速回転させ、ウエーハＷ上にフォトレジストを薄く塗布する装置である。露光機（以下、単に「ＥＸＰ」ともいう。）１４は、例えばステッパー（縮小投影露光装置）であり、ＣＯＴ１２によってウエーハＷ上に塗布されたフォトレジストにパターンを転写する装置である。このパターンの転写には、紫外線又はエキシマレーザ、或いはＸ線等を用いる。さらに、デベロッパー（以下、単に「ＤＥＶ」ともいう。）１３は、ＥＸＰ１４によって露光された後のフォトレジスト上に現像液を供給して一部のフォトレジストを除去し、これによりレジストパターンを形成する装置である。
【００３１】
熱処理用の処理ユニット（以下、単に「ＨＰ」ともいう。）１６は、ウエーハＷを熱処理するための装置であり、処理室と、この処理室内に設けられたホットプレート等から構成されている。このレジスト塗布現像装置１００では、ウエーハＷは、このＨＰ１６のホットプレート上に載せられ、例えば１００［℃］以上まで加熱される。また、冷却処理用の処理ユニット（以下、単に「ＣＯＬ」ともいう。）１８は、ＨＰ１６によって加熱された高温状態のウエーハＷを冷却するための装置であり、処理室と、この処理室内に設けられたクーリングプレート等から構成されている。このレジスト塗布現像装置１００では、高温状態のウエーハＷは、このＣＯＬ１８のクーリングプレート上に載せられ、例えば室温程度まで冷却される。
【００３２】
アドビージョン処理用の処理ユニット（以下、単に「ＡＤ」ともいう。）１７は、ミスト状のＨＭＤＳ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ  ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）をウエーハＷの表面に吹きつけて、このウエーハＷの表面を疎水処理する装置である。この疎水処理によって、ウエーハＷの表面と、この表面に塗布されるフォトレジストとの密着性を向上させることができる。
【００３３】
減圧処理用の処理ユニット（以下、単に「ＶＡＣ」ともいう。）１９は、ウエーハＷを減圧下において、このウエーハＷの表面から水分を取り除いたり、このウエーハＷの表面に塗布されたフォトレジスト中から有機溶媒を除去したりする装置である。
図１に示すレジスト塗布現像装置１００には、そのスループットを最適化するために、ＣＯＴ１２、ＤＥＶ１３、ＡＤ１７、ＣＯＬ１８、ＶＡＣ１９とが、それぞれ複数個ずつ設けられている。
【００３４】
図２は処理ユニット（ＶＡＣ）１９の構成例を示す概念図である。図２に示すように、このＶＡＣ１９は、処理室１９１と、プレート１９２と、排気ライン１９３と、成分検出器１９４と、バルブ１９５と、排気ポンプ１９６等から構成されている。処理室１９１は、密閉可能なチャンバである。また、プレート１９２は、この処理室１９１内に設けられており、このプレート１９２の表面から突き出た突起上にウエーハＷが載置されるようになっている。成分検出器１９４は、排気ライン１９３に取り付けられている。この成分検出器１９４は、処理室１９１内に漂う成分を検出し、その濃度を測定するものである。例えば、この成分検出器１９４は、処理室１９１内で揮発したフォトレジストの有機溶媒や、水分等を検出して、それらの濃度を測定することが可能である。
【００３５】
バルブ１９５は、排気ライン１９３の成分検出器１９４と排気ポンプ１９６との間の位置に取り付けられている。このバルブ１９５は、その開度を微調整することが可能であり、単なる開閉機能だけでなく、排気流量の調整機能も備えている。排気ポンプ１９６は排気ライン１９３の最後段に取り付けられている。処理室１９１を密閉した状態で、この排気ポンプ１９６を動作させることによって、処理室１９１内を減圧することが可能である。なお、このレジスト塗布現像装置１００では、複数のＶＡＣ１９間で排気ポンプ１９６を共有する形態となっている。
【００３６】
次に、上述したレジスト塗布現像装置１００を用いてウエーハＷ上にレジストパターンを形成する方法について説明する。
図３は、第１実施形態に係るレジストパターンを形成するための処理工程の一例を示す図である。図３に示すように、第１実施形態に係るレジストパターンの形成工程は、デハイドレーション、スピンコーティング、プレベーク、アライメント、ポストエクスポージャーベーク、デベロック、ポストベークの各工程で構成されている。図１に示したレジスト塗布現像装置１００は、このような図３に示す各工程を上から下へ順次実行していき、これにより、ウエーハＷ上にレジストパターンを形成することが可能となっている。
【００３７】
ここでは、ウエーハＷ上に塗布するフォトレジストとして化学増幅型を用いることを前提に、図１、図２及び図３を参照しながら、第１実施形態に係るレジストパターンの形成方法について説明する。
図３に示すデハイドレーション工程では、まず始めに、Ｃ／Ｓ１１にセットされたウエーハＷをＶＡＣ１９内に搬送する。この搬送作業は、搬送装置が行う。そして、このＶＡＣ１９内でウエーハＷに減圧処理を施して、ウエーハＷ表面から水分を除去する。このデハイドレーション工程での減圧処理は、例えば、その温度が室温に保たれ、かつ減圧状態にある処理室１９１（図２参照。）内で行う。このデハイドレーション工程での減圧処理の真空度は可変であり、その処理時間は例えば２単位時間である。なお、この減圧処理では、成分検出器１９４（図２参照。）を動作させて、処理室１９１内での水分濃度を一定間隔、又は連続して検出しても良い。処理室１９１内での水分濃度の変化をモニタすることで、ウエーハＷの表面における水分の有無を間接的に知ることができ、このデハイドレーション工程における減圧処理の終点を検出することができる。
【００３８】
次に、図１において、ＶＡＣ１９内で処理されたウエーハＷをＡＤ１７内に搬送する。この搬送作業は、搬送装置が行う。そして、このＡＤ１７内でウエーハＷの表面にミスト状のＨＭＤＳを吹きつけて、このウエーハＷの表面を疎水処理する。この疎水処理によって、ウエーハＷの表面と、後工程で塗布されるフォトレジストとの密着性を向上させる。この疎水処理（密着性向上処理）は、例えば８０〜１２０［℃］程度で行う。
【００３９】
次に、ＡＤ１７内で密着性向上処理が施されたウエーハＷをＣＯＬ１８内に搬送する。この搬送作業は、搬送装置１５が行う。そして、このＣＯＬ１８内でウエーハＷを例えば室温まで冷却して、その温度を安定させる。ウエーハＷの温度を安定させた後、搬送装置１５によってウエーハＷをＣＯＬ１８内からＣＯＴ１２へ搬送し、スピンコーティング工程に進む。
【００４０】
スピンコーティング工程では、ＣＯＴ１２によってウエーハＷ上にフォトレジストを薄く回転塗布する。ウエーハＷ上にフォトレジストを薄く塗布した後で、搬送装置１５によって、ウエーハＷをＣＯＴ１２からＶＡＣ１９内へ搬送し、プレベーク工程に進む。
プレベーク工程では、ＶＡＣ１９内でウエーハＷに減圧処理を施して、フォトレジスト中の有機溶媒を除去する。このプレベーク工程での減圧処理は、例えば、その温度が室温に保たれ、かつ減圧状態にある処理室１９１（図２参照。）内で行う。このプレベーク工程での減圧処理の真空度は可変であり、その処理時間は例えば３〜４単位時間である。
【００４１】
なお、この減圧処理では、成分検出器１９４（図２参照。）を動作させて、処理室１９１内での有機溶媒の濃度を一定間隔、又は連続して検出しても良い。処理室１９１内に漂う有機溶媒の濃度変化をモニタすることで、フォトレジスト中の有機溶媒の残留濃度を間接的に知ることができ、このプレベーク工程における減圧処理の終点を検出することができる。減圧処理によってフォトレジスト中に残留する有機溶媒の濃度を一定のレベル以下まで低減させた後、搬送装置１５によってウエーハＷをＶＡＣ１９内からＥＸＰ１４へ搬送し、アライメント工程に進む。
【００４２】
アライメント工程では、ＣＯＴ１２によってウエーハＷ上に塗布されたフォトレジストにパターンを転写する。ＥＸＰ１４によってウエーハＷ上のフォトレジストにパターン転写した後、搬送装置１５によってこのウエーハＷをＥＸＰ１４からＨＰ１６内へ搬送し、ポストエクスポージャーベーク工程へ進む。
ポストエクスポージャーベーク工程では、まず始めに、ＨＰ１６内でウエーハＷに熱処理を施して、フォトレジスト中での酸の発生を加速させる。この酸の発生によって、次工程のデベロップ工程でフォトレジストの現像処理が可能となる。この熱処理の処理温度は、例えば１００〜１１０［℃］である。また、その処理時間は例えば３〜４単位時間である。次に、搬送装置１５によってこのウエーハＷをＨＰ１６内からＣＯＬ１８内へ搬送する。
【００４３】
ＣＯＬ１８内では、ウエーハＷを例えば室温まで冷却してその温度を安定させる。ウエーハＷの温度を安定させた後、搬送装置１５によってウエーハＷをＣＯＬ１８内からＤＥＶ１３へ搬送し、デベロップ工程に進む。
デベロップ工程では、ＥＸＰ１４によって露光された後のフォトレジスト上に現像液を供給して一部のフォトレジストを除去し、レジストパターンを形成する。レジストパターンの形成後、搬送装置１５によってウエーハＷをＤＥＶ１３からＶＡＣ１９へ搬送し、ポストベーク工程に進む。
【００４４】
ポストベーク工程では、ＶＡＣ１９内でウエーハＷに減圧処理を施して、レジストパターンの表面、及びこのレジストパターン下から露出したウエーハＷの表面から水分を除去する。このポストベーク工程での減圧処理は、例えば、その温度が室温に保たれ、かつ減圧状態にある処理室１９１（図２参照。）内で行う。このポストベーク工程での減圧処理の真空度は可変であり、その処理時間は例えば３〜４単位時間である。
【００４５】
なお、この減圧処理では、成分検出器１９４（図２参照。）を動作させて、処理室１９１内での水分濃度を一定間隔、又は連続して検出しても良い。処理室１９１内での水分濃度の変化をモニタすることで、ウエーハＷの表面における水分の有無を間接的に知ることができ、このポストベーク工程における減圧処理の終点を検出することができる。減圧処理によってレジストパターンの表面及びこのレジストパターン下から露出したウエーハＷの表面から水分を除去した後、搬送装置１５によってウエーハＷをＶＡＣ１９内からＣ／Ｓ１１へ搬送し、ウエーハＷをレジスト塗布現像装置１００からアンロードさせる。これにより、図３に示したレジストパターンを形成するための一連の処理工程を終了させる。
【００４６】
このように本発明の第１実施形態に係るレジストパターンの形成方法によれば、デハイドレーション工程で、フォトレジストを塗布する前のウエーハＷをＶＡＣ１９内で減圧状態に置くことで、このウエーハＷの表面から水分を除去することが可能である。また、プレベーク工程で、フォトレジストを塗布した後のウエーハＷをＶＡＣ１９内で減圧状態に置くことで、フォトレジスト中から有機溶媒を除去することが可能である。さらに、ポストベーク工程では、レジストパターンを形成した後のウエーハＷをＶＡＣ１９内で減圧状態に置くことで、このレジストパターンの表面、及びこのレジストパターン下から露出したウエーハＷの表面から水分を除去することが可能である。
【００４７】
つまり、デハイドレーション工程と、プレベーク工程と、ポストベーク工程とで、従来から行われてきたウエーハＷの熱処理とこの後に続く冷却処理の２つの工程を、減圧処理の１工程にすることができる。図５で◎を付した２つの連続した工程を、１つの工程にすることができ、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができる。
これにより、熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理用の処理ユニット（ＣＯＬ）とを減圧処理用の処理ユニット（ＶＡＣ）に置き換えることができるので、従来方式のレジスト塗布現像装置２００と比べて、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００４８】
この第１実施形態では、ウエーハＷが本発明の基板に対応し、デハイドレーション工程の減圧処理が本発明の第１工程に対応し、スピンコーティング工程が本発明の第２工程に対応している。また、プレベーク工程が本発明の第３工程に対応し、アライメント工程が本発明の第４工程に対応している。さらに、ポストエクスポージャーベーク工程の減圧処理が本発明の第５工程に対応し、デベロップ工程が本発明の第６工程に対応している。また、ポストベーク工程が本発明の第７工程に対応している。さらに、処理室１９１が本発明の密閉可能なチャンバに対応し、排気ポンプ１９６が本発明の減圧手段に対応している。そして、ＶＡＣ１９が本発明の減圧処理用の処理ユニットに対応し、成分検出器１９４が本発明のガス雰囲気分析手段に対応している。
（２）第２実施形態
上述の第１実施形態では、ウエーハＷ上に塗布するフォトレジストとして化学増幅型のフォトレジストを用いることを前提にして、ウエーハＷ上にレジストパターンを形成する方法について説明した。しかしながら、塗布するフォトレジストが化学増幅型ではなく、ノボラック型である場合には、上述したポストエクスポージャーベーク工程での熱処理及び冷却処理を、減圧処理に置き換えることも可能である。
【００４９】
つまり、化学増幅型のフォトレジストと、ノボラック型のフォトレジストとでは、ポストエクスポージャーベーク工程の果たす役割が異なる。化学増幅型の場合は、ポストエクスポージャーベーク工程が果たす主な役割は、酸の発生を加速させることにある。これに対して、ノボラック型の場合は、定在波の影響によるパターンエッジのギザギザを取ることにある。
【００５０】
このような違いから、フォトレジストが化学増幅型である場合にはポストエクスポージャーベーク工程での熱処理は必要不可欠であり、この熱処理を減圧処理に置き換えることは不可能であるが、フォトレジストがノボラック型である場合には減圧処理によってパターンエッジのギザギザを取ることが可能である。
図４は、第２実施形態に係るレジストパターンを形成するための処理工程の一例を示す図である。図４において、図３と異なる部分はポストエクスポージャーベーク工程の処理内容だけであり、その他の工程は図３と同じである。従って、この第２実施形態では、デハイドレーション、スピンコーティング、プレベーク、アライメント、デベロップ、ポストベークの各工程については、その説明は省略する。
【００５１】
フォトレジストがノボラック型フォトレジストの場合には、図４に示すように、ポストエクスポージャーベーク工程では、熱処理は行わず、減圧処理だけを行う。このポストエクスポージャーベーク工程での減圧処理は、例えば、その温度が室温に保たれ、かつ減圧状態にある処理室（図２参照。）内にウエーハＷを配置して行う。このポストエクスポージャーベーク工程での減圧処理の真空度は可変であり、その処理時間は例えば３〜４単位時間である。これにより、アライメント時の定在波の影響によるパターンエッジのギザギザを取ることが可能である。
【００５２】
このように本発明の第２実施形態に係るレジストパターンの形成方法によれば、フォトレジストがノボラック型フォトレジストの場合に限り、デハイドレーション工程と、プレベーク工程と、ポストベーク工程とに加えて、ポストエクスポージャーベーク工程でも、従来から行われてきたウエーハＷの熱処理とこの後に続く冷却処理の２つの工程を、減圧処理の１工程にすることができる。即ち、図５で◎及び△を付した２つの連続した工程を、１工程にすることができ、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができる。
【００５３】
また、第１実施形態と比べると、図１に示したレジスト塗布現像装置１００において、熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）１６が不要となる。それゆえ、ノボラック型フォトレジストだけを専ら使用するようなフォトリソグラフィ工程では、レジスト塗布現像装置１００からＨＰ１６を取り外して、処理ユニットの構成を簡単にすることも可能である。
また、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１、第２実施形態で説明したレジストパターンの形成方法を含むものである。このような構成であれば、上述したように、レジストパターンを形成するための工程数を少なくすることができ、レジスト塗布現像装置を構成する処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【００５４】
なお、この第１、第２実施形態では、処理室１９１（図２参照。）内の温度を室温に保持する場合について説明したが、減圧処理の温度は室温に限定されることはない。例えば、プレート１９２（図２参照。）内にヒータを設け、処理室１９１内の温度を「室温よりも高い温度」に維持しても良い。このような構成であれば、処理室１９１内で水分の蒸発や有機溶媒の揮発を促すことができ、減圧処理の処理時間を短縮することが可能である。
【００５５】
また、この「室温よりも高い温度」を例えば４０〜５０［℃］程度の、中くらいの温度に設定することで、このウエーハＷの温度を減圧処理後の搬送時に室温付近まで下げさせることが可能ある。このような構成であれば、減圧処理後にウエーハＷをわざわざＣＯＬ１８内で冷却する必要はないので、第１、第２実施形態と同様に、処理ユニットの数を減らすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１実施形態に係るレジスト塗布現像装置１００の構成例を示す概念図。
【図２】処理ユニット（ＶＡＣ）１９の構成例を示す概念図。
【図３】第１実施形態に係るレジストパターンを形成するための処理工程の一例を示す図。
【図４】第２実施形態に係るレジストパターンを形成するための処理工程の一例を示す図。
【図５】従来例に係るレジストパターンの形成方法を示す図。
【図６】従来例に係るレジスト塗布現像装置２００の構成例を示す概念図。
【符号の説明】
【００５７】
１１  カセットステーション（Ｃ／Ｓ）、１２  コーター（ＣＯＴ）、１３  デベロッパー（ＤＥＶ）、１４  露光機（ＥＸＰ）、１５  搬送装置、１６  熱処理用の処理ユニット（ＨＰ）、１７  アドビージョン処理用の処理ユニット（ＡＤ）、１８  冷却処理用の処理ユニット（ＣＯＬ）、１９  減圧処理用の処理ユニット（ＶＡＣ）、１００  レジスト塗布現像装置、１９１  処理室、１９２  プレート、１９３  排気ライン、１９４  成分検出器、１９５  バルブ、１９６  排気ポンプ
【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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