(57)【要約】      （修正有）【課題】露光用マスクの回路パターンを忠実且つシャープに再現可能とする厚膜レジストウォータプロセスの開発をその解決課題とする。【解決手段】シリコン基板(S)の表面にレジスト(L)を塗布し、該レジスト(L)に回路形成パターンを露光して回路形成パターンを焼き付け、然る後、該回路形成パターンが焼き付けられたレジスト(L)を現像する厚膜レジストプロセスであって、露光前にレジスト(L)に水分を与えた後、レジスト(L)を露光することを特徴とするもので、レジスト(L)内の水分によりインデンケテンが急速にかつ大量に形成され、更にこのインデンケテンがレジスト(L)内の水分によりアルカリ現像液に可溶なインデンカルボン酸変化することにより、露光用マスク(M)に極めて忠実な露光・現像を得ることができる。【選択図】図１５
2008041874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の表面にレジストを塗布し、該レジストに回路形成パターンを露光して回路形成パターンを焼き付け、然る後、該回路形成パターンが焼き付けられたレジストを現像する厚膜レジストウォータプロセスにおいて、
露光前にレジストに水分を与えた後、レジストを露光することを特徴とする厚膜レジストウォータプロセス。
【請求項２】
(a)シリコン基板を供給或いは収容するためのカセットユニットと、
(b)カセットユニットからシリコン基板を取り出して移送し、又は、処理されたシリコン基板をカセットユニットに戻すための移動型ロボットハンドと、
(c)取り出されたシリコン基板の表面にレジストを塗布する塗布ユニットと、
(d)塗布されたシリコン基板のレジストに水分を付与した後、乾燥させる水分処理ユニットと、
(e)水分付与後、乾燥されたシリコン基板のレジスト表面に回路形成パターンを露光して回路形成パターンを焼き付ける露光ユニットと、
(f)回路形成パターンが焼き付けられたシリコン基板のレジストを現像する現像ユニットとを有する、
(g)ことを特徴とする厚膜レジストウォータプロセス装置。
【請求項３】
請求項２の厚膜レジストウォータプロセス装置において使用される水分処理ユニットが、
(h)シリコン基板収納用のチャンバと、
(i)チャンバに設けられ、受棚へのシリコン基板の出入を可能にする開口シャッターと、
(j)前記チャンバ内に立設され、シリコン基板用の受段が複数列形成された受棚と、
(k)チャンバ内のシリコン基板に水分を供給する水分供給ノズルと、
(l)シリコン基板がチャンバ内に収納されている状態において、水分供給付与の前後でチャンバ内を真空にする真空配管と、
(m)水分供給時、受棚を傾動させる傾動機構とで構成されている、
(g)ことを特徴とする厚膜レジストウォータプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、よりシャープな現像が可能な厚膜レジストウォータプロセスとその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、半導体回路が形成されるシリコン基板の表面に均一にフォトレジストを塗付・ベーキングし、その上に回路パターンが形成された半導体製造用マスクを配置し、続いてマスクの上から露光し、回路パターンをレジスト層に焼き付け、然る後、露光によって化学反応により変化した(或いは変化しなかった)回路パターン部分を現像液で除去し、最終的に、現像により除去された部分に一致する部分を現像により除去、更にその上に絶縁膜或いは導通膜その他必要な膜を形成していくという一連の工程が繰り返して行われ、所定の半導体回路がシリコン基板の表面に形成されていくものである。このような厚膜レジストプロセスに対する装置として特開２０００−２７７４２０のような発明がある。
【０００３】
ところが近年では、半導体回路の更なる微細精密化や新たな展開を見せるマイクロマシン、更なる大容量化が要求されるハードディスク、更には電子機器の高性能化に伴ってＩＣチップのスタック(載積)構造形成に必須で今般再び脚光を浴びつつあるＩＣバンプ形成用の厚膜レジストについて、更なる高性能化のため高解像化が求められるようになっている。そこで、まず、従来の露光現像状態を図１５(A)、(b1〜b3)に従って説明し、その問題点を浮き彫りにする。
【０００４】
図１５(A)は、レジスト(L)が塗布されたシリコン基板(S)上に密着又は近接させて露光用マスク(M)を配置し、露光用マスク(M)の上から所定波長の光線を露光して露光用マスク(M)に形成されている回路パターンをレジスト(L)に焼き付けている状態である。図１５(b1)は露光により回路パターンの透明部分(d)に一致するレジスト部分が露光によって化学反応を起こし、当該部分にアルカリ現像液に可溶な物質(インデンカルボン酸)を生成した状態を示す。従来例の場合、露光部分のレジストに対する光の透過率は露光開始前から約１００秒までは殆ど変化せず、その後、透過率が上昇し、約５００秒でピークに達し、以下減少に転じる。その間の透過率の変化量(インデンカルボン酸の生成量)はなだらかであり、感度も低い。その結果、図１５(b1)のように露光による感光部分(Rb)と非感光部分(HRb)との境界(Kb)は傾き、シリコン基板(S)側に近くなる程感光部分(Rb)の幅は狭くなる。
【０００５】
図１５(b2)は現像液を用いてこれを現像してもので、前述のように感光部分(Rb)と非感光部分(HRb)との境界(Kb)は傾いているため、シリコン基板(S)に表面に残った残留レジスト(L')の側壁(LS)の角度が大きくなる。場合によっては残留レジスト(L')の裾野に未除去レジスト(Lz)が発生する。
【０００６】
図１５(a3，b3)は同図(a2，b2)を現像した場合で、残留しているレジスト(L')又は(L'+Lz)の間が現像部分(E1,E2)である。この場合、現像された部分(溝又は穴)の寸法(E2w)は本来のマスク(M)の透光部分(d)の幅(dw)より遥かに狭く従って解像度が悪くなる、換言すれば、要求された線幅であるマスク(M)の透光部分(d)の幅(dw)を得ることが出来ず、要求されるような高い解像度を得ることが到底出来ないという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−２７７４２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、露光用マスクの回路パターンを忠実且つシャープに再現可能とする厚膜レジストウォータプロセスとその装置の開発をその解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した厚膜レジストウォータプロセスは、「シリコン基板(S)の表面にレジスト(L)を塗布し、該レジスト(L)に回路形成パターンを露光して回路形成パターンを焼き付け、然る後、該回路形成パターンが焼き付けられたレジスト(L)を現像する厚膜レジストプロセスであって、露光前にレジスト(L)に水分を与えた後、レジスト(L)を露光する」ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は請求項１に記載のウォータプロセスを実施するための装置(A)で、
(a)シリコン基板(S)を供給あるいは収容するためのカセットユニット(1)と、
(b)カセットユニット(1)からシリコン基板(S)を取り出して移送し、又は、処理されたシリコン基板(S)をカセットユニット(1)に戻すための移動型ロボットハンド(2)と、
(c)取り出されたシリコン基板(S)の表面にレジスト(L)を塗布する塗布ユニット(4)と、
(d)塗布されたシリコン基板(S)のレジスト(L)に水分を付与した後、乾燥させる水分処理ユニット(6)と、
(e)水分付与後、乾燥されたシリコン基板(S)のレジスト(L)表面に回路形成パターンを露光して回路形成パターンを焼き付ける露光ユニット(7)と、
(f)回路形成パターンが焼き付けられたシリコン基板(S)のレジスト(L)を現像する現像ユニット(8)とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３は請求項２の厚膜レジストウォータプロセス装置(A)において使用される水分処理ユニット(6)に関し、
「水分処理ユニット(6)が、
(h)シリコン基板収納用のチャンバ(60)と、
(i)チャンバ(60)に設けられ、受棚(66)へのシリコン基板(S)の出入を可能にする開口シャッター(61)と、
(j)前記チャンバ(60)内に立設され、シリコン基板(S)用の受段(65)が複数列形成された受棚(66)と、
(k)チャンバ(60)内のシリコン基板(S)に水分を供給する水分供給ノズル(68)と、
(l)シリコン基板(S)がチャンバ(60)内に収納されている状態において、水分供給付与の前後でチャンバ(60)内を真空にする真空配管(60c)と、
(m)水分供給時、受棚(66)を傾動させる傾動機構(69)とで構成されている、
で構成されている」ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
露光前のレジスト(L)への水分供給により、レジスト(L)の内部にインデンカルボン酸が形成され、後述するようなメカニズムで厚膜レジストプロセスにおける高解像度化や高アスペクト化を実現することができた。また、この事実を踏まえて露光ユニット(7)の前に水分処理ユニット(6)を設けているので、感光特性を大幅に向上させることが出来その結果、これに続く現像ユニット(8)での現像による解像度を大幅に向上させることが出来た。なお、水分処理ユニット(6)において、水分供給時、受棚(66)を傾動させる傾動機構(69)を有しているので、レジスト(L)表面に溜まった水は直ぐに流下して表面に溜まらず、レジスト(L)全体の含水率を均一に保つようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明装置(A)の平面図である。本発明装置(A)は、カセットユニット(1)と、移動型ロボットハンド(2)、センタリングユニット(3)、塗布ユニット(4)、加熱冷却ユニット(5)、水分処理ユニット(6)、露光ユニット(7)、現像ユニット(8)、筐体(9)並びに付属設備(91)などで構成されている。各ユニットの配置は図１から分かるように、図中左端に設けられた露光ユニット(7)を中心にしてその前後に配置され、前後の各ユニット間を移動型ロボットハンド(2)が走行してシリコン基板(S)をハンドリングするようになっている。付属部品(91)としては、薬液ボックス(91a)、電源ボックス(91b)、真空ポンプボックス(91c)及びこれらとユニットを接続する配管系や電気系、制御系などがある。
【００１３】
シリコン基板(S)を供給或いは収容するためのカセットユニット(1)は、本発明装置(A)の前面側右端に横列設置されている。カセットユニット(1)には、本実施例では供給用カセットユニット(1A)と取出用カセットユニット(1B)とがあり、同一の構造のカセット(11)を装着できる。本実施例では供給用カセットユニット(1A)が右側に２基併設されており、その横に取出用カセットユニット(1B)が１基併設されている。勿論、処理能力によりカセットユニット(1)の設置数量は適宜選定される。
【００１４】
カセット(11)は、供給・取り出しの両者とも互換性があり、少なくとも一側面が開口し［図２の場合では前面(移動型ロボットハンド(2)側が開口するようにセットされる。］、その開口部分がシリコン基板(S)の出入口(15)となった縦長筒状のもので、その内側壁にはシリコン基板(S)を収納するための受段(16)が一定間隔で形成されており、多数枚のシリコン基板(S)を収納した状態で本発明装置(A)の前段階の処理装置や後段階の処理装置など各処理装置間を搬送することができるようになっている。なお、図２では図面の煩雑化を避けるため、１点鎖線で受段(16)を表示し且つシリコン基板(S)を省略している。なお、区別する必要がある場合には前者を(11a)、後者を(11b)とする。
【００１５】
このようなカセット(11)を使用するカセットユニット(1)の構造は、移動型ロボットハンド(2)が本実施例の場合、垂直方向に昇降するので、カセットユニット(1)を固定する台座(1D)だけでよいが、カセットユニット(1)自体を上り下りさせ場合には、図示しないが、保持部本体に昇降方向ピッチ送り機構が設けられ、昇降方向ピッチ送り機構に設けられた台座に載置されたカセットユニット(1)が昇降方向に移動するようにピッチ送りするようにしてもよい。
【００１６】
移動型ロボットハンド(2)は図１４に示すようなもので、カセット(11)からシリコン基板(S)を取り出して次工程ユニットへの移送、又は、処理されたシリコン基板(S)をカセットユニット(1)に戻すため、或いは各処理ユニットへのシリコン基板(S)の出し入れを行うためのもので、カセットユニット(1)やその他の処理ユニットに沿って走行する走行部(21)と、その上に設置された昇降機構(23)[一般的には、Z軸(昇降方向)に立設されたリニヤガイドとボールネジ、ステッピングモータの組み合わせ装置である。]及びその上に搭載され、アーム(22a)をリンク機構に組み合わせ且つ関節部分にサーボ又はステッピングモータ(22b)がセットされた多関節アーム(22)と、多関節アーム(22)の先端部分に設けられたシリコン基板ハンドリング用のハンド(24)とで構成されている。ハンド(24)は本実施例の場合、先端ピンセット部(25)が二股状となっており、通常この先端ピンセット部(25)が真空吸着・常圧離脱可能となっており、シリコン基板(S)の所定箇所に吸着(あるいはこれを離脱)するようになっている。なお、前記走行部(21)は一般的には、ユニット列間に沿って設けられたリニヤガイド(21a)とボールネジ(図示せず)、ステッピングモータ(図示せず)を組み合わせた送り装置により走行する。
【００１７】
センタリングユニット(3)は図７に示すようなもので、移動型ロボットハンド(20)で搬送されたシリコン基板(S)が各ユニット(或いはセンタリングユニット(3)に続くユニット)のセンターに一致するようにハンドリングされるようにするもので、シリコン基板(S)の吸着ステージ(31)とセンタリング用センサー(32)を備えており、吸着ステージ(31)は回転及び一方向(本実施例では前後方向)に移動可能となっている。センタリング用センサー(32)は吸着ステージ(31)の上に吸着されたシリコン基板(S)を回転させ、その時のシリコン基板(S)のエッジの移動量(Δ)を測定し、変位量(Δ)が最大となった処で吸着ステージ(31)を停止させ、次いでその変位量(Δ)の半分を前後方向に移動してセンタリングユニット(3)のセンターとシリコン基板(S)のセンターとを一致させる(従って、シリコン基板(S)のセンターと吸着ステージ(31)のセンターとは通常僅かにずれている。)。位置決め完了後、移動型ロボットハンド(2)により次工程に移送される。
【００１８】
塗布ユニット(4)［図３〜６］は、主としてシリコン基板(S)の表面全面にレジスト(L)を均一に塗布するためのユニットであり、そのためのレジスト供給ノズル(41)、従としてシリコン基板(S)の表面周縁部のレジスト溜まり(L1)[レジスト(L)をスピンコート『＝シリコン基板(S)の表面に液状のレジスト(L)を滴下し、続いてシリコン基板(S)を回転させて、その遠心力によりレジスト(L)を周辺方向に広げていく方法』した際に、その表面張力により、シリコン基板(S)の表面周縁部にレジスト(L)が内側より厚く溜まる現象]を除去するためのレジスト溜まり除去ノズル(42)、シリコン基板(S)の裏面の汚れを除去する裏面洗浄ノズル(43)を装備している。本実施例では移動型ロボットハンド(20)を超えてカセットユニット(1)の反対側(装置奥部側)に設置されている。
【００１９】
塗布ユニット(4)の本体機構は、シリコン基板(S)を吸着し、そのセンターを中心としてこれを回転させるスピンチャック(44)、スピンチャック(44)を回転させるための駆動モータ(45)、シリコン基板(S)が出入する開口(46)が天井面に開口している上カバー(47)、液滴を受ける下カバー(48)、上・下カバー(47)(48)が取り付けられ、該上・下カバー(47)(48)と共に昇降するベース(49)、ベース(49)に装着され、ベース(49)を昇降させる昇降シリンダ(49a)、前記昇降時のガイドとなる昇降ガイド(49b)などで構成されている。ベース(49) の周縁部には上・下カバー(47)(48)の周縁部で構成される排水間隙が嵌り込んでいる排水溝(49c)が形成されており、図示していない排水管に接続されている。
【００２０】
裏面洗浄ノズル(43)は下カバー(48)の中心部分に設けられたトレイ(48a)を突き抜けて上方に突出しており、裏面洗浄ノズル(43)の本体(43a)はベース(49)に取り付けられ、ベース(49)と共に昇降するようになっている。なお、駆動モータ(45)に装着されたスピンチャック(44)はベース(49)から独立しており回転するだけである。従って、下カバー(48)に孔設された貫通孔(48b)がスピンチャック軸(44a)に水密状にてはまり込んでおり、下カバー(48)は水密状態を保ったまま昇降するようになっている。前記駆動モータ(45)の駆動軸(45a)は前記スピンチャック軸(44a)に取り付けられている。なお、図示していないがスピンチャック軸(44a)には真空チャック用の真空配管機構が内蔵されている。
【００２１】
また、前記上カバー(47)の開口(46)は上方に配置された昇降蓋(10)にて開閉されるようになっており、前記昇降蓋(10)は蓋昇降用シリンダ(10a)のシリンダロッド(10c)に蓋取付用アーム(10b)にて取り付けられている。
【００２２】
レジスト供給ノズル(41)は、首振りアーム(41a)を介して首振り・昇降シリンダ(41b)に取り付けられている。同シリンダ(41b)は昇降部(41c)と首振り部(41d)とで構成されており、前記首振りアーム(41a)は同シリンダ(41b)のシリンダロッド(41e)に取り付けられている。
【００２３】
レジスト溜まり除去部(42A)のレジスト溜まり除去ノズル(42)は水平伸縮アーム(42a)の先端に設置されており、レジスト溜まり除去ノズル(42)の先端はシリコン基板(S)の周縁部においてシリコン基板(S)の外方向を向いており、供給された純水をシリコン基板(S)の周縁部に噴射するようになっている。
【００２４】
そして、レジスト溜まり除去ノズル(42)は伸縮アーム(42a)の水平伸縮にあわせて水平移動し且つ供給ノズル昇降シリンダ(図示せず)と供給ノズル昇降リニアガイド(図示せず)とで構成された供給ノズル昇降部(42c)にて昇降するようになっている。なお、レジスト溜まり除去ノズル(42)は底面開放のノズルカバー(42f)によって囲われており、純水が特にシリコン基板(S)の内側に飛散しないようにしている。また、前述の部材で構成されるレジスト溜まり除去部(42A)は基礎台(42h)上に設置されており、ホームポジションに戻ったレジスト溜まり除去ノズル(42)は直下に設けられた水受け(42i)にてレジスト溜まり除去ノズル(42)から出る純水(滴下又は流出水)を受けるようになっている。水受け(42i)に底部には排水パイプ(42j)が設置されている。レジスト溜まり除去ノズル(42)へは純水供給配管(図示せず)が接続されている。
【００２５】
加熱冷却ユニット(5)は、加熱ユニット部(50)と冷却ユニット部(59)とで構成され、上下に重ねられている。加熱ユニット部(50)と冷却ユニット部(59)とはシリコン基板(S)用の加熱プレート(51)と冷却プレート(58)とが相違するのみでそれ以外の構成は同一である。従って、冷却ユニット部(59)は加熱ユニット部(50)の説明によってその説明に代える。同機能の部材には同じ番号を付している。
【００２６】
加熱ユニット部(50)はシリコン基板(S)を加熱して表面に塗布されたレジスト(L)を乾燥するもので(これに対して、冷却ユニット部(59)は加熱ユニット部(50)で加熱乾燥されたシリコン基板(S)を冷却するためのものである。)、矩形箱状の本体(52)の前面には出入開口(53)が設けられ、その前面には出入開口(53)を開閉・気密状に密閉するための開閉扉(52a)が設けられている。そして、その側面には本体(52)に連通されている真空排気管(55)が接続されており、バルブ切替により本体(52)内を真空・大気圧状態に切替ることができるようになっている。
【００２７】
本体(52)の内部には加熱プレート(51)[冷却ユニット部(59)の場合は冷却プレート(58)]が設置されており、その下に昇降自在に水平昇降板(56)が設置されており、該水平昇降板(56)にシリコン基板(S)支持用の３本の支持棒(54)が設けられ、ガイド棒(56a)によって上下方向の昇降ガイドがなされるようになっている。本体(52)の背面には支持棒昇降モータ(59m)が設けられており、その駆動軸(59a)に支持棒昇降アーム(57a)が上下首振り可能に取り付けられており、その先端に水平昇降板(56)の両側を下から支えるコロ(57)が設けてある。なお、加熱プレート(51)または冷却プレート(58)にはそれぞれ熱電対(51a)(58a)が設置されている。
【００２８】
水分処理ユニット(6)は、センタリングユニット(3)の横に本実施例では３台(当然、装置の処理能力によって設置台数は変更される。)併設されており、バッチ式にて順番に使用されるようになっている。水分処理ユニット(6)のチャンバ(60)は円筒状で、その前面に出入開口(60a)が設けられており、出入開口(60a)の前面には開口シャッター(61)が開放・気密状閉塞可能に設けられており、扉開閉シリンダ(61a)によってスライド開閉(蝶着開閉も可)するようになっている。チャンバ(60)の内底は中心に向かってテーパー状に形成されており、内底中心部分にドレン配管(60b)が設けられている。更に、側面には真空配管(60c)、不活性ガス供給配管(60d)、底面には純水供給配管(60e)などが設置されている。
【００２９】
また前記チャンバ(60)の下部側面間には傾動軸(62)が傾動可能に配置されており、傾動モータ(63m)[一定の角度だけ回転する傾動シリンダ或いはソレノイドでもよい。]にカップリング(63a)を介して接続されている。更にチャンバ(60)内には前記傾動軸(62)に傾動ベース(64)が設置され、この傾動ベース(64)に４本１組で構成された受棚(66)が立設され、その内側面にシリコン基板(S)用の受段(65)が複数列形成されている。そして、前記出入開口(60a)側に立設されている２本の受棚(66)の間隔はその間から前記受段(65)にシリコン基板(S)が出し入れできるような幅にセットされている。前記傾動軸(62)の傾動方向は図１２に示すように受棚(66)が水分散布時に背面側に倒れるように設けられている。
【００３０】
また、前記受棚(66)の外側にシリコン基板(S)の周囲からシリコン基板(S)に向けて水分(この場合は純水)を噴射供給する水分供給ノズル(68)がチャンバ(60)の底部周縁部から立設された柱(68a)に所定間隔で設置されている。
【００３１】
露光ユニット(7)は、ユニット本体(71)とシリコン基板受け渡しステージ(70)とで構成されており、ユニット本体(71)の入り口部分の外側にシリコン基板受け渡しステージ(70)が設けられており、移動型ロボットハンド(2)から供給されてきたシリコン基板(S)を受け渡しのために一時保持するようになっている。
【００３２】
ユニット本体(71)は、固定型ロボットハンド(72)、露光部(73)、露光用センタリング部(74)、バッファ部(75)、シリコン基板挿脱部(76)とで構成されており、基板受け渡しステージ(70)に隣接して前記固定型ロボットハンド(72)が設けられている。固定型ロボットハンド(72)は、移動型ロボットハンド(2)と同様、複数のアームを屈曲可能に接続した多関節アーム(72a)と、関節部分の屈曲角度を制御する制御モータ(72b)と、制御モータ(72b)と共に多関節アーム(72a)を昇降させる昇降駆動部(72c)並びに昇降駆動部(72c)を３６０°回転させる回転機構部(72d)とで構成されている。
【００３３】
露光部(73)は集積回路の回路パターンを紫外線その他、波長の短い光線を使用して正確に位置決めされたシリコン基板(S)の表面に塗着されたレジスト(L)にマスクパターンを焼きつけるためのものである。そして、前記シリコン基板挿脱部(76)は露光部(73)と固定型ロボットハンド(72)との間に設置されており、固定型ロボットハンド(72)から受け取ったシリコン基板(S)を露光部(73)内に移送し、露光した後、露光済みのシリコン基板(S)を露光部(73)から取り出す装置である。露光用センタリング部(74)は露光部(73)に送り込まれる直前のシリコン基板(S)をセンタリング並びにθ方向を正確に合わせるための装置で、その方式はすでに種々提案され公知であるので、ここでは省略する。
【００３４】
バッファ部(75)は固定型ロボットハンド(72)を超えて露光用センタリング部(74)の反対側に設置されており、露光された或いは露光前のシリコン基板(S)をスタック収納しておくためのものである。露光サイクルと露光前工程或いは露光後工程のサイクルが一致しておればバッファ部(75)は必ずしも必要としない。
【００３５】
図１３に示す現像ユニット(8)は、シリコン基板チャッキング機構(8A)、ケーシング機構(8B)、現像液供給機構(8C)および純水供給機構(8D)とで構成されている。シリコン基板チャッキング機構(8A)のスピンチャック(80)は既に述べたスピンチャックと同様、シリコン基板(S)を真空チャキングした後、回転させるもので、回転モータ(81)にて接続されている。この場合、シリコン基板(S)は露光済みのものである。また、スピンチャック(80)の回転軸(80a)内には真空配管機構が内蔵されており、スピンチャックテーブル(80b)の表面に形成された吸着孔(80c)によりシリコン基板(S)を吸着固定しその状態で回転することができるようになっている。
【００３６】
ケーシング機構(8B)はスピンチャック(80)の下方を覆う昇降下カバー(82)、スピンチャック(80)の周辺を覆う昇降上カバー(83)、昇降上カバー(83)上に設けられているフード(83c)、フード(83c)並びに昇降下・上カバー(82)(83)をそれぞれ独立して昇降させる昇降シリンダ(図示せず)とで構成されている。昇降下カバー(82)は、その中心にスピンチャック(80)の回転軸(80a)が挿通されており、スピンチャック(80)に対して独立して昇降するようになっている。また、その上面は外方に向かってなだらかに下り傾斜しており、その外周部分が廃液排出溝(82a)となっており、前記外周縁部分が立ち上がって外壁部(82b)となっている。そして、昇降下カバー(82)の下面には下カバー用昇降バー(82c)が垂設されており、前記昇降シリンダによって昇降下カバー(82)が昇降するようになっている。
【００３７】
昇降上カバー(83)は上下開口略円筒状のもので、降下時にはスピンチャック(80)の側方を取り囲むように位置し、回転しているシリコン基板(S)から遠心力で振り切られた液滴の飛散防止壁として働く。昇降上カバー(83)は上カバー用昇降バー(83a)に取り付けられており、上カバー用昇降バー(83a)を介して昇降シリンダにより昇降するようになっており、最下点にあるとき、最上点に位置する昇降下カバー(82)とで排気通路(82d)を構成している。
【００３８】
フード(83c)は円筒状のもので、フード(83c)内を通過するダウンフローの風を濾過するためのフィルター(図示せず)が内部に装備されており、独立して昇降するようになっている。
【００３９】
現像液供給機構(8C)と純水供給機構(8D)とは、現像液と純水というように供給する材料が相違するだけでそのメカニズムは同一であるので、現像液供給機構(8C)の説明を純水供給機構(8D)に援用し、その説明を省略する。現像液供給機構(8C)のアーム取付軸(86a)はスピンチャック(80)の側方に立設され、その下端はアーム取付軸(86a)をスイングさせるスイングモータ(86m)に取り付けられており、その上端にはスピンチャック(80)に吸着固定されたシリコン基板(S)の上方にて水平方向スイング移動するスイングアーム(86b)が取り付けられている。そして、スイングアーム(86b)の先端には垂設アーム(85)が垂設され、この垂設アーム(85)に現像液供給ノズル(84a)が装着されている(従って、これが純水供給機構(8D)の場合であれば、純水供給ノズル(84b)が装着されることになる。)。
【００４０】
次に、本発明装置(A)による処理フローについて説明する。まず、処理前のシリコン基板(S)が充填されている供給用カセット(11a)[この場合は２基]を供給側のカセットユニット(1A)の台座(1D)にセットし、空の収納用カセット(11b)を取り出し側のカセットユニット(1B)の台座(1D)にセットする。次いで、移動型ロボットハンド(2)を作動させ、いずれか一方の供給用カセット(11a)からシリコン基板(S)を一枚取り出し、その状態でセンタリングユニット(3)の前まで移動させる。シリコン基板ハンドリング用のハンド(24)の高さと供給用カセット(11a)に収納されているシリコン基板(S)、センタリングユニット(3)の吸着ステージ(31)の高さ、その他本装置(A)の各ユニットのシリコン基板処理ステージの高さが異なるときは、当然、移動型ロボットハンド(2)に装備されている昇降機構(23)によってその高さ調整が行われることはいうまでもない。
【００４１】
センタリングユニット(3)の前方に移動した移動型ロボットハンド(2)は、シリコン基板(S)がセンタリングユニット(3)の吸着ステージ(31)の上方に位置するところまで多関節アーム(22)を伸ばし、然る後、昇降機構(23)を降下させ、吸着を遮断した後、センタリングユニット(3)の吸着ステージ(31)上にシリコン基板(S)をハンド(24)から移し変える。移し変えが終了すると多関節アーム(22)は屈曲して吸着ステージ(31)から収縮・離脱する。一方、センタリングユニット(3)では吸着ステージ(31)がシリコン基板(S)を吸着載置した状態で回転し、そのセンタリング用センサー(32)でシリコン基板(S)のエッジの移動量(Δ)を測定し、変位量(Δ)が最大となった処で吸着ステージ(31)を停止させ、次いでその変位量(Δ)の半分を前後方向に移動してセンタリングユニット(3)のセンターとシリコン基板(S)のセンターとを一致させる。センタリング位置決め完了後、移動型ロボットハンド(2)が作動してシリコン基板(S)の下にハンド(24)を差し入れ、その状態で昇降機構(23)を上昇させ、吸着固定が遮断された吸着ステージ(31)からシリコン基板(S)を持ち上げ、そのまま多関節アーム(22)を折り畳み収縮させ、この状態で次の塗布ユニット(4)の前方まで移動する。
【００４２】
塗布ユニット(4)の前方まで移動すると前述同様、昇降機構(23)と多関節アーム(22)を作動させシリコン基板(S)をスピンチャック(44)上に移し変えることになる。これに先立ち、塗布ユニット(4)では昇降シリンダ(49a)を作動させてベース(49)を降下させ、スピンチャック(44)を開口(46)から上方に露出させておく。同時に蓋昇降用シリンダ(10a)を作動させ、昇降蓋(10)を上方に持ち上げて置き、更に首振り・昇降シリンダ(41b)を作動させてレジスト供給ノズル(41)がスピンチャック(44)外に位置するようにしておく。この状態で前述のように昇降機構(23)と多関節アーム(22)を作動させシリコン基板(S)をスピンチャック(44)上にセンタリングされた状態で移し変える。
【００４３】
移し変えが終了すると、首振り・昇降シリンダ(41b)を作動させ、首振りアーム(41a)をシリコン基板(S)側に移動させ、続いてその先端のレジスト供給ノズル(41)がシリコン基板(S)の中心直上位置まで降下させ、この状態で適量のレジスト(L)をシリコン基板(S)の中心に滴下させる。続いて、レジスト供給ノズル(41)を上昇させた後、シリコン基板(S)の外まで首振り移動させ、続いて上・下カバー(47)(48)並びにベース(49)を一体的に上昇させ、シリコン基板(S)を上カバー(47)内に収納し、最後に昇降蓋(10)を降下させて上カバー(47)の開口(46)を閉塞して内部を閉空間とし、この状態でスピンチャック(44)を回転させ、その遠心力で表面のレジスト(L)をシリコン基板(S)上に拡開させ、レジスト(L)の均一塗布を行う。余分なレジスト(L)は遠心力によりシリコン基板(S)の周縁より振り切られるが、表面張力により周縁部のレジスト(L1)は若干盛り上がった状態となる(図６の円内の拡大図を参照)。レジスト塗布が終了すると、最初のように昇降蓋(10)と上・下カバー(47)(48)並びにベース(49)がそれぞれ上昇或いは下降移動し、シリコン基板(S)が外方に露出する。これをロボットハンド(2)で取り出し、続いて隣接する加熱冷却ユニット(5)の前方に移動する。
【００４４】
ここでまず、加熱冷却ユニット(5)の加熱ユニット部(50)の開閉扉(52a)を作動させて出入開口(53)を開き、加熱ユニット部(50)内にシリコン基板(S)を挿入する。この時支持棒昇降モータ(59m)を作動させ、水平昇降板(56)を上昇させて上死点(＝最上位置)で停止している３本の支持棒(54)上にシリコン基板(S)がロボットハンド(2)から移送される。移送が終わると、開閉扉(52a)が気密的に閉じ、続いて内部が真空にされる。この間、３本の支持棒(54)が降下し、支持棒(54)上のシリコン基板(S)が加熱プレート(51)上にセットされ、適温に加熱されている加熱プレート(51)により加熱されてシリコン基板(S)上のレジスト(L)が乾燥する。
【００４５】
レジスト(L)が乾燥した後、加熱ユニット部(50)内を大気圧に戻し、然る後、再び３本の支持棒(54)を上昇させてシリコン基板(S)を持ち上げ、続いて開閉扉(52a)を開いてから燥したシリコン基板(S)をロボットハンド(2)にて取り出す。続いて、加熱ユニット部(50)の下部に設けられている冷却ユニット部(59)に移送し、同様の操作を行って加熱されたシリコン基板(S)を適温(室温、たとえば２４〜２５℃)まで冷却し、ロボットハンド(2)にて取り出す。
【００４６】
取り出された冷却シリコン基板(S)はロボットハンド(2)により一旦ストックのため水分処理ユニット(6)の一つのチャンバ(60)に送られ、ここでストックされる。ストックの必要がない場合にはロボットハンド(2)により次の工程である周辺リンスのため塗布ユニット(4)に戻される。ここでは直接塗布ユニットに戻される場合を例にとって説明する。なお、乾燥したシリコン基板(S)のレジスト(L)の周縁部分(L1)は前述のように若干盛り上がった状態で乾燥固化しているため、露光処理でこの部分が障害となるため、再度塗布ユニット(4)に送られ、前述盛り上がり部分(L1)の除去のための周辺リンスが行われる。そして同時に必要ならばシリコン基板(S)の裏面洗浄も行われる。
【００４７】
ロボットハンド(2)により取り出された前記ストック冷却シリコン基板(S)は再度センタリングユニット(3)に送られ、ここで前述のようなセンタリングが行われた後、塗布ユニット(4)に送り込まれ、前述した方法によりスピンチャック(44)に吸着固定される。続いて、図５、６に示すように上カバー(47)を超えてレジスト溜まり除去ノズル(42)をシリコン基板(S)側に移動させ、然る後、降下させてシリコン基板(S)の周縁部のレジスト溜まり(L1)に向けて除去ノズル(42)の口が向くようにセットする。この状態でスピンチャック(44)を回転させ、回転しているシリコン基板(S)のレジスト溜まり(L1)に向けて純水を噴射させ、レジスト溜まり(L1)を溶解除去する。溶解されたレジストは遠心力により振り切られ、排水溝(49c)に流れ込み配水管(図示せず)を通って排出される。なお、この場合除去ノズル(42)の周囲はノズルカバー(42f)にて囲まれているので、純水噴射時の飛沫が内側のレジスト(L)にかかることがない。同時に裏面洗浄ノズル(43)からも純水が回転しているシリコン基板(S)の裏面に向かって噴射され、同様に裏面洗浄が行われる。洗浄水は遠心力により振り切られる。
【００４８】
このようにしてレジスト溜まり(L1)の除去と裏面洗浄が行われた後、ロボットハンド(2)により再度加熱冷却ユニット(5)に送られ、前述同様の操作により加熱乾燥と冷却とが行われ、次の水分処理ユニット(6)に移送される。図１０〜１２にそのフローが開示されているが、まず図１０に示すように、チャンバ(60)の出入開口(60a)が開かれ、ロボットハンド(2)により順次乾燥シリコン基板(S)が内部に挿入され、受棚(66)に設けられた受段(65)に順次載置されていく。図面では煩雑を避けるため受段(65)は一部破線により示し省略している。シリコン基板(S)も同様に省略している。
【００４９】
シリコン基板(S)の充填が終了すると、まず開口シャッター(61)を気密的に閉じ、続いて図１１に示すように傾動モータ(63)を作動させ、図１２に示すように受棚(66)全体を後方に若干傾ける。また、開口シャッター(61)による出入開口(60a)の気密的閉塞完了後、チャンバ(60)内を減圧して真空状態にし、レジスト(L)内の揮発性成分を除去する。十分揮発性成分が除去されたところで、チャンバ(60)内を大気圧に戻し或いは窒素ガス充填(大気圧)を行い、然る後、純水ノズル(68)から純水を霧状に吹き付け、レジスト(L)に純水を浸透させる。
【００５０】
純水処理が完了すると、チャンバ(60)内を再度真空にしてシリコン基板(S)を真空乾燥し、然る後、チャンバ(60)内を大気圧に戻し、開口シャッター(61)を開き、ロボットハンド(2)を使用して露光ユニット(7)のシリコン基板受け渡しステージ(70)にシリコン基板(S)を一枚ずつ移送する。シリコン基板受け渡しステージ(70)に載置されたシリコン基板(S)は順次露光ユニット(7)の固定型ロボットハンド(72)により受け取られ、隣接するバッファ部(75)の受棚(75a)の受段(75b)に順次収納され露光処理を待つ。
【００５１】
露光処理は既存の方法であり、その一例を概説すると、まず、固定型ロボットハンド(72)でバッファ部(75)のシリコン基板(S)を１枚取り出し、露光用センタリング部(74)に送り込む。露光用センタリング部(74)では露光部(73)に送り込まれる直前のシリコン基板(S)をセンタリング(Ｘ-Ｙ方向)並びにθ方向を正確に合わせ、その状態を保ったまま、固定型ロボットハンド(72)にて露光部(73)のシリコン基板挿脱部(76)に移送する。シリコン基板挿脱部(76)は位置決めがなされたシリコン基板(S)をそのままシリコン基板挿脱部(76)と共にスライドして露光部(73)の所定位置に移動しその位置で集積回路の回路パターンが描かれた露光用マスクにより紫外線その他、波長の短い光線によるレジスト(L)への焼き付けが行われる。
【００５２】
この露光処理において、このレジスト(L)への純水の浸透(水分供給)により以下のような反応がレジスト(L)内で起こる。本発明で使用するレジスト(L)は、例えばジアゾナフトキノンノボラック系厚膜用ポジ型レジストで、露光によりジアゾナフトキノンがインデンケテンに変化し、このインデンケテンがレジスト(L)内の前記供給水分との加水分解反応を起こし、アルカリ現像液に可溶なインデンカルボン酸が生成される。露光によるインデンケテンの生成は水分が多い程速く且つ露光用マスクの回路パターンにきわめて正確により大量に生成される。したがって、露光処理前にシリコン基板(S)のレジスト(L)に水分を付与しておくことにより、露光処理において極めて正確且つ大量のインデンカルボン酸生成が回路パターンに合わせて形成されることになり、後述するが次の現像処理において、露光部分が現像液に溶解して正確なシャープ現像(厚膜レジストプロセスにおける高解像度化や高アスペクト化実現)が行われることになる。
【００５３】
露光が終了すると再度シリコン基板挿脱部(76)と共に露光済みのシリコン基板(S)がスライドして露光部(73)から引き出され、再度、固定型ロボットハンド(72)にてバッファ部(75)の空きスペースあるいは直接シリコン基板受け渡しステージ(70)に戻される。そして、この露光済みシリコン基板(S)は移動型ロボットハンド(2)にて現像ユニット(8)に移送される。なお、移送に先立って、昇降下カバー(82)は最下点まで降下し、昇降上カバー(83)は最上点まで上昇してスピンチャック(80)が露出した状態となっている。また、現像液供給ノズル(84a)および純水供給ノズル(84b)はスピンチャック(80)の外側のホームポジションに停止している。この状態で移動型ロボットハンド(2)を使用し、露光済みシリコン基板(S)をスピンチャック(80)上に移載する。
【００５４】
移載が終了すると、昇降上下カバー(82)(83)はそれぞれ上昇或いは降下して図１３に示すように昇降上下カバー(82)(83)にてシリコン基板(S)の周囲を取り囲む。このときフード(83c)は上方に上昇した状態で停止している。続いてスピンチャック(80)が回転し、載置しているシリコン基板(S)を回転させる。この状態で現像液供給ノズル(84a)にて現像液をシリコン基板(S)の中心に向けて流出させる。流出した現像液はシリコン基板(S)上を遠心力により均一に広がり、レジスト(L)の現像が前述のような反応により正確に行われる。
【００５５】
図１５(a1，b1)は露光により回路パターンの素通し部分(d)に一致する部分が露光によって化学反応を起こした状態を示し、図１５(a1)はレジスト(L)に水分を含ませた状態であるのに対し、図１５(b1)は水分を含ませない従来例の場合である。ここで、露光によりレジスト(L)［感光剤であるジアゾナフトキノン］が露光により分解してインデンケテンを生成するが、このインデンケテンの生成速度は水分が多いほど速くなり、そしてこのインデンケテンが水分と反応して現像液に溶けるインデンカルボン酸を生成する。また、前記レジスト(L)内の水分の多寡により生成されるインデンカルボン酸の量も変化する(すなわち、水分が多いほどインデンカルボン酸の量も増加する。)。
【００５６】
以下、本発明と従来例との反応の仕方の相違を模式的に説明する。水分含有量の多い本発明の図１５(a1)の場合は、インデンケテンの生成速度が速いため、レジスト(L)の底面まで露光部分(Ra)の反応境界(Lk)がシャープに反応しているのに対し、従来例の図１５(b1)の場合は、インデンケテンの生成速度は遅く、その結果、レジスト(L)の底面までがシャープに反応せず、露光部分(Rb)の反応境界(Lk)は傾斜している。
【００５７】
図１５(a3，b3)は同図(a2，b2)を次の工程でエッチングした場合の模式図で、本発明の図１５(a3)では殆ど露光幅でエッチングがなされているのに対し、従来例［図１５(b3)］では露光用マスク(M)の素通し部分(d)に比べて大幅に小さくなり、解像度が劣ることになる。図中、(E1)(E2)はエッチング幅で、本発明の図１５(a3)の方が露光用マスク(M)に忠実にエッチングされ、これに対して従来例である図１５(b3)の方はその精度が劣る。
【００５８】
以上のような現像が終了すると、現像液供給ノズル(84a)がシリコン基板(S)上からホームポジションに逃げ、代わりに純水供給ノズル(84b)がシリコン基板(S)上に首振り移動して来、シリコン基板(S)上に純水を降り注いで洗浄を行う。洗浄が終了すると、純水供給ノズル(84b)がシリコン基板(S)から逃げてホームポジションに戻る。スピンチャック(80)はそのまま所定時間回転を保持し、シリコン基板(S)上の水分を振り切り、回転乾燥を終了する。回転乾燥が終了すると、スピンチャック(80)が停止し、移動型ロボットハンド(2)により、現像の終了したシリコン基板(S)をアンローダカセット(11b)に送り込む。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明装置の平面図
【図２】本発明で使用されるカセットの正面図
【図３】本発明の塗布ユニットの平面図
【図４】図３の断面図
【図５】図３の周辺リンス機構の平面図
【図６】図５の断面図
【図７】本発明のセンタリングユニットの平面図
【図８】本発明の加熱冷却ユニットの平断面図
【図９】図９の縦断面図
【図１０】本発明の水分処理ユニットの縦断面図
【図１１】図１０の縦９０°方向からの断面図
【図１２】図１０の水処理状態を示す縦断面図
【図１３】本発明の現像ユニットの縦断面図
【図１４】本発明の移動型ロボットハンドの平面図
【図１５】本発明方法と従来方法の現像状態の現像部比較拡大模式図
【符号の説明】
【００６０】
(S)  シリコン基板
(L)  レジスト
(1)  カセットユニット
(2)  移動型ロボットハンド
(4)  塗布ユニット
(6)  水分処理ユニット
(7)  露光ユニット
(8)  現像ユニット
【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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【図８】
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【図９】
2008041874.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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