(57)【要約】【課題】  レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくできるようにした  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、フォトレジスト塗布現像装置を提供する。【解決手段】  レジストパターンを形成する方法であって、フォトレジストが塗布されたウエーハ１をチャンバ５１内に配置する工程（ステップＡ１）と、チャンバ５１内で最後に熱処理されたラストウエーハと、ウエーハ１とを比較して同一ロットか否かを判定する工程（ステップＡ２）と、同一ロットでないと判定した場合にチャンバ５１内の雰囲気を入れ替えし、同一ロットであると判定した場合に雰囲気を入れ替えしない工程（ステップＡ３）と、雰囲気を入れ替えした後で、又はステップＡ２で同一ロットであると判定した後で、ウエーハ１をチャンバ５１内で加熱する工程（ステップＡ４）と、を含むものである。【選択図】  図４
2005209855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の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方法であって、
前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を熱処理用のチャンバ内に配置する工程と、
前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板が属するロットと、前記一の基板が属するロットとを比較して同一か否かを判定する工程と、
前記判定する工程で前記一の基板が属する前記ロットと、前記他の基板が属する前記ロットとが同一でないと判定した場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替え、同一であると判定した場合に前記雰囲気を入れ替えしない工程と、
前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記判定する工程で前記一の基板が属する前記ロットと、前記他の基板が属する前記ロットとが同一であると判定した後で、前記一の基板を前記チャンバ内で加熱する工程と、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２】
一の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方法であって、
前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を熱処理用のチャンバ内に配置する工程と、
前記一の基板上に塗布した前記フォトレジストの種類と、前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板上のフォトレジストの種類とを比較して同一か否かを判定する工程と、
前記判定する工程で前記一の基板上の前記フォトレジストの前記種類と、前記他の基板上の前記フォトレジストの前記種類とが同一でないと判定した場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替え、同一であると判定した場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替えしない工程と、
前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記判定する工程で前記一の基板上の前記フォトレジストの前記種類と、前記他の基板上の前記フォトレジストの前記種類とが同一であると判定した後で、前記チャンバ内にある前記一の基板に熱処理を施す工程と、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３】
一の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方法であって、
前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を熱処理用のチャンバ内に配置する工程と、
前記一の基板上に塗布した前記フォトレジストの種類と、前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板上のフォトレジストの種類との組み合わせに基づいて、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えするか否かを選択する工程と、
前記選択する工程で入れ替えすることが選択された場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替えする工程と、
前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記選択する工程で前記雰囲気を入れ替えしないことを選択した後で、前記チャンバ内の前記一の基板に熱処理を施す工程と、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４】
前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を前記チャンバ内に配置する前に、前記一の基板上の前記フォトレジストに前記所定パターンを露光しておくことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４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６】
一の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フォトレジスト塗布現像装置であって、
前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を収容する熱処理用のチャンバと、
前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外へ排出する排気手段と、
前記一の基板と、前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えするか否かを選択する選択手段と、
前記選択手段によって前記雰囲気を入れ替えすることが選択された場合に、前記排気手段を制御して前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替えする排気制御手段とを備え、
前記排気制御手段により前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記選択手段により前記雰囲気を入れ替えしないことが選択された後で、前記チャンバに収容された前記一の基板に熱処理を施すことを特徴とするフォト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、フォトレジスト塗布現像装置に関し、特に、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくする技術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。
【０００４】
この化学増幅型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。
【０００５】
それゆえ、特に化学増幅型フォトレジストを扱う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、ステッパ等の露光装置２５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２２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とも呼ばれている。このインラインフォト装置によって、例えば化学増幅型フォトレジストからレジストパターンを、決められた短時間の間に形成することができる。また、上記のベーク装置による熱処理工程は、例えば露光工程と現像工程との間に設けられており、熱反応により露光有無の反応境界線を明確にする役割を果たしている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１６０５８０号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来例に係るインラインフォト装置によれば、露光後の化学増幅型フォトレジストに熱処理を施して、熱反応により露光有無の反応境界線を明確にしていた。
【０００７】
しかしながら、特に、多品種の半導体装置を少量ずつ生産するような、いわゆる多品種少量生産型ラインでは、生産する半導体装置の品種に応じて、異なる種類の化学増幅型フォトレジストを用いる場合が多い。例えば、「Ａ」という種類の化学増幅型フォトレジスト（以下、「レジストＡ」という。）を塗布したウエーハと、「Ｂ」という種類の化学増幅型フォトレジスト（以下、「レジストＢ」という。）を塗布したウエーハとが同一の製造ラインに混在し、これらのウエーハを一枚ずつ同一のベーク装置で連続して熱処理する場合がある。
【０００８】
ここで、レジストＡを塗布したウエーハをベーク装置内で熱処理した後で、レジストＢを塗布したウエーハを同一のベーク装置内で連続して熱処理すると、このレジストＢにより形成されるレジストパターンの線幅等が通常よりもばらついてしまう傾向がある、という問題があった。
【０００９】
図９は、従来例の問題点を示す散布図である。この図９は、レジストＡを塗布したウエーハ（先行ロット）の熱処理をベーク装置内で終え、続けてレジストＢを塗布したウエーハ（後続ロット）を同一のベーク装置内で熱処理したときの、後続ロットにおけるレジストパターンの線幅寸法の変動を示すものである。図９の横軸は、後続ロットにおけるウエーハナンバを示している。また、図９の縦軸はレジストパターンの線幅寸法を示している。このレジストＢからなるレジストパターンの線幅寸法は、通常、０．２２００〜０．２４００［μｍ］の範囲（以下、「通常範囲」という。）に入るようになっている。
【００１０】
ところが、図９に示すように、先行ロットの処理を終え、後続ロットの処理を開始してから５枚目くらいまで、即ち、ナンバ１〜５のウエーハは、レジストパターンの線幅寸法が通常範囲から外れてしまう傾向があった。このような線幅寸法のばらつきは、通常、先行ロットの熱処理を終えた後のベーク装置で最初に処理されるナンバ１のウエーハで最も顕著であり、後続ロットの処理が進むにつれてばらつきは徐々に小さくなる。
【００１１】
このようにレジストパターンの線幅寸法が通常範囲から大きく外れてしまうと、このレジストパターンをマスクにした被エッチング膜のエッチング後の形状や、不純物イオンの注入領域等が変動してしまい、結果的に半導体装置等の特性が変動してしまうおそれがあった。
【００１２】
そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さく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、フォト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】
【００１３】
上述した課題を解決するために、本発明に係る第１のレジストパターンの形成方法は、一の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方法であって、前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を熱処理用のチャンバ内に配置する工程と、前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板が属するロットと、前記一の基板が属するロットとを比較して同一か否かを判定する工程と、前記判定する工程で前記一の基板が属する前記ロットと、前記他の基板が属する前記ロットとが同一でないと判定した場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替え、同一であると判定した場合に前記雰囲気を入れ替えしない工程と、前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記判定する工程で前記一の基板が属する前記ロットと、前記他の基板が属する前記ロットとが同一であると判定した後で、前記一の基板を前記チャンバ内で加熱する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、ロットとは、生産の単位としての、同一製品の集りのことである。同一のロットに属する複数枚のウエーハ上に塗布されているフォトレジストは、通常、皆同一種類である。また、本発明の基板とは、例えばシリコンウエーハや、ＳＯＩウエーハ、ＴＦＴ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）用のガラスウエーハ等のことである。
【００１５】
本発明に係る第１のレジストパターンの形成方法によれば、ロットの切り替え時のみ、チャンバ内の雰囲気を入れ替え（即ち、強制排気）する。例えば、図７に示すように、レジストＡを塗布した複数枚のウエーハ（先行ロット）の熱処理をチャンバ内で終了した後で、チャンバから外への排気流量を、一定時間、一定量だけ増やす。これにより、チャンバ内に残留するレジストＡの成分を当該チャンバ内から除去する。その後、このチャンバ内でレジストＢを塗布したウエーハ（後続ロット）の熱処理を開始する。これにより、チャンバ内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で問題となっていたレジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくすることができる。
【００１６】
本発明に係る第２のレジストパターンの形成方法は、一の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方法であって、前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を熱処理用のチャンバ内に配置する工程と、前記一の基板上に塗布した前記フォトレジストの種類と、前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板上のフォトレジストの種類とを比較して同一か否かを判定する工程と、前記判定する工程で前記一の基板上の前記フォトレジストの前記種類と、前記他の基板上の前記フォトレジストの前記種類とが同一でないと判定した場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替え、同一であると判定した場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替えしない工程と、前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記判定する工程で前記一の基板上の前記フォトレジストの前記種類と、前記他の基板上の前記フォトレジストの前記種類とが同一であると判定した後で、前記チャンバ内にある前記一の基板に熱処理を施す工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
ここで、前記一の基板が属するロットと前記他の基板が属するロットとが異なる場合であっても、それぞれのロットを構成するウエーハに塗布されているフォトレジストの種類は皆同一である、という場合がある。
【００１８】
本発明に係る第２のレジストパターンの形成方法によれば、フォトレジストの種類の切り替え時のみ、チャンバ内の雰囲気を入れ替えする。例えば、図８に示すように、レジストＡを塗布した複数枚のウエーハ（先行ロット）の熱処理を終了した後で、チャンバから外への排気流量を、一定時間、一定量だけ増やす。これにより、チャンバ内に残留するレジストＡの成分を当該チャンバ内から除去する。その後、このチャンバ内でレジストＢを塗布したウエーハ（後続ロット）の熱処理を開始する。これにより、チャンバ内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で問題となっていた、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明に係る第２のレジストパターンの形成方法によれば、例えば、先行ロットと後続ロットとが共に、レジストＢを塗布した複数枚のウエーハからなる場合には、このロットの切り替え時にチャンバ内の雰囲気を入れ替えしない。従って、図７と図８とを比較してわかるように、第１にレジストパターンの形成方法と比べて、強制排気の回数を少なくすることができ、チャンバ内の温度変化をより抑えることができる。
【００２０】
本発明に係る第３のレジストパターンの形成方法は、一の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方法であって、前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を熱処理用のチャンバ内に配置する工程と、前記一の基板上に塗布した前記フォトレジストの種類と、前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板上のフォトレジストの種類との組み合わせに基づいて、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えするか否かを選択する工程と、前記選択する工程で入れ替えすることが選択された場合に前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替えする工程と、前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記選択する工程で前記雰囲気を入れ替えしないことを選択した後で、前記チャンバ内の前記一の基板に熱処理を施す工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、前記一の基板上に塗布した前記フォトレジストの種類と、前記他の基板上の前記フォトレジストの種類とが異なる場合でも、これらフォトレジストの種類の組み合わせによっては、強制排気を行わなくてもレジストパターンの線幅にばらつきが生じない、という場合がある。
【００２２】
図３はレジストＡ、Ｂ、Ｃ群のそれぞれの組み合わせにおける、レジストパターンの線幅寸法への影響例を示す表図である。図３に示すように、先行ロットに属するウエーハ上に塗布されたフォトレジストがレジストＡで、後続ロットに属するウエーハ上に塗布されたフォトレジストがレジストＢである場合には、図９に示したように、レジストＢからなるレジストパターンの線幅寸法にばらつきが生じる。しかしながら、それ以外の組み合わせ（即ち、レジストＡ→レジストＣ群、レジストＢ→レジストＡ、レジストＢ→レジストＣ群、レジストＣ群→レジストＡ、レジストＣ群→レジストＢ；「先行ロットに属するウエーハ上に塗布されたフォトレジストの種類」→「後続ロットに属するウエーハ上に塗布されたフォトレジストの種類」、の形で示す。）では、後続ロットでレジストパターンの線幅寸法にばらつきが生じない、ということがある。
【００２３】
本発明に係る第３のレジストパターンの形成方法によれば、例えば、先行ロットのウエーハ上に塗布されたフォトレジストがレジストＡであり、かつ、後続ロットのウエーハ上に塗布されたフォトレジストがレジストＢである場合にのみ、そのロットの切り替え時にチャンバ内の雰囲気を入れ替えする。これにより、チャンバ内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で問題となっていた、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくすることができる。また、上述した第１、第２のレジストパターンの形成方法と比べて、強制排気の回数を少なくすることができ、チャンバ内の温度変化をより抑えることができる。
【００２４】
本発明に係る第４のレジストパターンの形成方法は、上述した第１から第３のレジストパターンの形成方法において、前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を前記チャンバ内に配置する前に、前記一の基板上の前記フォトレジストに前記所定パターンを露光しておくことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明に係る第４のレジストパターンの形成方法によれば、熱反応により露光有無の反応境界線を明確にするポストベーク工程で、ロットの切り替え時、又はフォトレジストの種類の切り替え時に、チャンバ内の雰囲気を入れ替えするので、露光有無の反応境界線のばらつき低減に貢献することができる。
【００２６】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述した第１から第４のレジストパターンの形成方法の何れか一つを含む、ことを特徴とするものである。本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、上述した第１から第４のレジストパターンの形成方法が応用されるので、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくすることができる。従って、例えば、このレジストパターンをマスクにした被エッチング膜のエッチング後の形状及びその大きさや、導電型不純物をイオン注入した後の被注入領域の形状及びその大きさ等のばらつきを小さくすることができる。
【００２７】
本発明に係るフォトレジスト塗布装置は、一の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フォトレジスト塗布現像装置であって、前記フォトレジストが塗布された前記一の基板を収容する熱処理用のチャンバと、前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外へ排出する排気手段と、前記一の基板と、前記チャンバ内で最後に熱処理された他の基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えするか否かを選択する選択手段と、前記選択手段によって前記雰囲気を入れ替えすることが選択された場合に、前記排気手段を制御して前記チャンバ内の前記雰囲気を入れ替えする排気制御手段とを備え、前記排気制御手段により前記雰囲気を入れ替えした後で、又は前記選択手段により前記雰囲気を入れ替えしないことが選択された後で、前記チャンバに収容された前記一の基板に熱処理を施すことを特徴とするものである。
【００２８】
本発明に係るフォトレジスト塗布現像装置によれば、一の基板が属するロットと他の基板が属するロットとを比較し、又は、一の基板上に塗布したフォトレジストの種類と他の基板上に塗布したフォトレジストの種類とを比較する。そして、その比較の結果に基づいて、チャンバ内の雰囲気を入れ替えする。これにより、チャンバ内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で問題となっていた、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくすることができる。
【００２９】
本発明は、多品種の半導体装置を少量ずつ生産するような、いわゆる多品種少量生産型ラインのフォトリソグラフィ工程に適用して極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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、フォト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は本発明の実施の形態に係るインラインフォト装置１００の構成例を示すブロック図である。このインラインフォト装置１００は、例えばウエーハ上への化学増幅型フォトレジスト（以下、単に「レジスト」という。）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。
【００３１】
図１に示すように、このインラインフォト装置１００は、カセットブロックと、コータブロックと、露光装置プロセスブロックと、デベロッパーブロックと、これらの各ブロック間や、各ブロック内で図１の矢印で示す順にウエーハを搬送する搬送装置（図示せず）等とから構成されている。
【００３２】
カセットブロックには、例えば２５枚のウエーハからなるロットを収容可能なカセット１１を載置するためのステージと、ウエーハ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を一枚ずつ受け取るアンローダ等が設けられている。また、コータブロックには、第１ベーク装置１２と、アドビージョン部１３と、第１冷却部１４と、レジストコーター１５と、第２ベーク装置１６と、第２冷却部１７と、周辺露光部１８とが設けられている。
【００３３】
コータブロックを構成する第１ベーク装置１２は、ウエーハとレジストとの密着性を向上させるために、ウエーハを例えば１３０〜１９０［℃］まで加熱し、ウエーハ上の水分を昇華させる装置である。この第１ベーク装置１２は、チャンバと、このチャンバ内に設けられたホットプレート等で構成されている。このホットプレート上でウエーハは１枚づつ加熱される。
【００３４】
また、アドビージョン部１３は、ミスト状のＨＭＤＳ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ  ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）をウエーハの表面に吹きつけて、このウエーハの表面を疎水処理する装置である。この疎水処理では、ウエーハは例えば１１０〜１３０［℃］程度まで加熱される。さらに、第１冷却部１４は、アドビージョン部１３で加熱されたウエーハを例えば２３［℃］程度の通常温度まで冷却する装置である。この第１冷却部１４はクーリングプレート等で構成されている。このクーリングプレート上でウエーハは１枚づつ冷却される。また、レジストコーター１５は、周知のように、ウエーハ上にレジストを滴下し、このウエーハを高速回転させ、ウエーハ上にレジストを薄く塗布する装置である。
【００３５】
図１に示す第２ベーク装置１６は、ウエーハ上に塗布されたレジストの溶媒分等を蒸発させるために、ウエーハを例えば９０〜１２０［℃］まで加熱する装置である。この第２ベーク装置１６は、第１ベーク装置１２と同様に、チャンバとホットプレート等とで構成されており、このホットプレート上でウエーハは１枚づつ加熱される。また、第２冷却部１７は、第２ベーク装置１６で加熱されたウエーハを例えば２３［℃］程度の通常温度まで冷却する装置である。この第２冷却部１７は、第１冷却部１４と同様にクーリングプレート等で構成されており、このクーリングプレート上でウエーハは１枚づつ冷却される。周辺露光部１８は、ウエーハにナンバを登録すると共に、搬送装置や他装置へのレジスト付着を防止するために、ウエーハの周辺部だけを露光する装置である。
【００３６】
また、図１に示す露光装置プロセスブロックには、例えばステッパ等の露光装置２５が設けられている。さらに、図１に示すデベロッパーブロックには、第３ベーク装置５０と、第３冷却部２１と、デベロッパー２２と、第４ベーク装置２３と、第４冷却部２４とが設けられている。
【００３７】
第３ベーク装置５０は、熱反応により露光有無の反応境界線を明確にするため、ウエーハを例えば９０〜１２０［℃］まで加熱する装置である。この第３ベーク装置５０は、第１、第２ベーク装置１６と同様に、チャンバと、ホットプレート等とで構成されており、このホットプレート上でウエーハは１枚づつ加熱される。この第３ベーク装置５０の構成例については、後で図２を参照しながら説明する。
【００３８】
第３冷却部２１は、第３ベーク装置５０で加熱されたウエーハを例えば２３［℃］程度の通常温度まで冷却する装置である。この第３冷却部２１は、第１、２冷却部と同様にクーリングプレート等で構成されており、このクーリングプレート上でウエーハは１枚づつ冷却される。
【００３９】
デベロッパー２２は、周知のように、ウエーハ上に塗布され、現像処理されたレジストに現像液を施してレジストパターンを形成し、続いて、このレジストパターンを純水で洗浄（即ち、純水リンス）する装置である。
【００４０】
第４ベーク装置２３は、ウエーハ上に形成されたレジストパターンを焼き固めるために、ウエーハを例えば９０〜１２０［℃］まで加熱する装置である。この第４ベーク装置２３は、第１〜第３ベーク装置５０と同様に、チャンバとホットプレート等とで構成されており、このホットプレート上でウエーハは１枚づつ加熱される。第４冷却部２４は、第４ベーク装置２３で加熱されたウエーハを例えば２３［℃］程度の通常温度まで冷却する装置である。この第４冷却部２４は、第１〜第３冷却部と同様にクーリングプレート等で構成されており、このクーリングプレート上でウエーハは１枚づつ冷却される。
【００４１】
また、このインラインフォト装置１００は、上述した各ブロックにおける各装置でのウエーハの処理、及び搬送装置による搬送動作とを制御し、かつ、各装置で処理中又は待機中のウエーハ（ロット）のステータスを管理する本体制御部７０（図２参照）を備えている。この本体制御部７０には、記憶装置８０（図２参照）等が接続されており、インラインフォト装置１００で処理中又は待機中のウエーハのロットナンバや、ウエーハ上に滴下されるレジストの種類等に関する情報が格納されている。これらの情報は、本体制御部７０によって、随時読み出し、書き込み可能になっている。
【００４２】
図２は、第３ベーク装置５０の構成例を示す概念図である。図２に示すように、第３ベーク装置５０は、チャンバ５１と、一端がチャンバ５１内に接続し他端が工場の排気系に接続した排気管５５と、この排気管５５内での排気ガスの流量（以下、「排気流量」という。）を測定する流量センサ５７と、排気流量を調整する可変ダンパー５９、排気制御部６１等とで構成されている。
【００４３】
図２に示すチャンバ５１は、レジストを塗布したウエーハ１を収容して加熱するための処理室である。このチャンバ５１には、ヒータを内部に持つホットプレートが設けられている。また、排気制御部６１は、流量センサ５７から得られる流量に関する情報や、インラインフォト装置１００本体を制御する本体制御部７０からの選択情報に基づいて、可変ダンパー５９の開度を調節し、排気流量を制御する機能を有するものである。この本体制御部７０からの選択情報については、後で説明する。レジストを塗布したウエーハ１は、チャンバ５１内に収容され、ホットプレート上に載置される。次に、このホットプレートでウエーハ１が加熱される。これにより、レジストに含まれる溶媒分等がチャンバ５１内に蒸発する。そして、この蒸発した溶媒分等は排気管５５を通ってインラインフォト装置１００の外部、即ち工場の排気系へ排出される。
【００４４】
次に、上述したインラインフォト装置１００を用いて、ウエーハ１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。まず始めに、例えば２５枚のウエーハ１からなるロットを収容したカセット１１をカセットブロックのステージ上に載置する。次に、このカセット１１に収容されたウエーハ１を一枚ずつ、ローダ（図示せず）により搬送装置（図示せず）に載せる。以下では、図１の矢印の順に、各ブロックの各装置でウエーハ１を順次、枚葉処理していくことを前提とする。
【００４５】
まず、コータブロックの第１ベーク装置１２で、ウエーハ１を例えば１３０〜１９０［℃］まで加熱して、ウエーハ１上の水分を昇華させる。次に、アドビージョン部１３で、ウエーハ１の表面にミスト状のＨＭＤＳを吹きつけて、このウエーハ１の表面を疎水処理する。さらに、第１冷却部１４でウエーハ１を２３［℃］程度の通常温度まで冷却する。そして、レジストコーター１５でウエーハ１上に薄いレジスト膜を形成する。
【００４６】
次に、第２ベーク装置１６で、ウエーハ１を例えば９０〜１２０［℃］まで加熱して、ウエーハ１上に塗布されたレジストの溶媒分等を蒸発させる（プリベーク）。その後、第２冷却部１７でウエーハ１を例えば２３［℃］程度の通常温度まで冷却する。そして、周辺露光部１８で、ウエーハ１の周辺部だけを露光する。
【００４７】
次に、露光装置プロセスブロックの露光装置２５で、ウエーハ１上に塗布されたレジストに所定のパターンを露光する。そして、デベロッパーブロックの第３ベーク装置５０で、ウエーハ１を加熱して、露光有無の反応境界線を明確にする（ポストベーク）。
【００４８】
図４は本発明の第１実施形態に係るポストべークの処理方法を示すフローチャートである。このポストベークでは、まず始めに、図２に示した第３ベーク装置５０のチャンバ５１内にウエーハ１を入れ、このウエーハ１をホットプレート上に載置する（ステップＡ１）。次に、このチャンバ５１内で最後に熱処理されたウエーハ（以下で、「ラストウエーハ」という。）が属するロットと、このチャンバ５１内に配置されたウエーハ１が属するロットとが同一か否かを本体制御部７０で判定する（ステップＡ２）。この判定は、記憶装置８０に格納された情報に基づいて行う。
【００４９】
このステップＡ２で、ラストウエーハが属するロットと、チャンバ５１内に配置されたウエーハ１が属するロットとが同一であると判定した場合には、チャンバ５１内の雰囲気を入れ替えしないで、ステップＡ４へ進む。また、ラストウエーハが属するロットと、チャンバ５１内に配置されたウエーハ１が属するロットとが同一でないと判定した場合、即ち、前回のポストベークと今回のポストベークとの間で、ロットが切り替わったと判定した場合には、ステップＡ３へ進む。
【００５０】
ステップＡ３では、本体制御部７０から排気制御部６１に向けて所定の信号が送信され、排気制御部６１はこの信号を受けて、可変ダンパー５９を一定時間だけ大きく開放する。これにより、排気管内での排気流量は増え、チャンバ５１内の雰囲気が入れ替えられる。チャンバ５１内の雰囲気が十分入れ替わった後で、ステップＡ４へ進む。ステップＡ４では、ホットプレート上に載置されたウエーハ１を例えば９０〜１２０［℃］まで加熱して、露光有無の反応境界線をレジスト上で明確にする。これにより、図４に示したフローチャートを終了する。
【００５１】
図１に戻って、第３冷却部２１でウエーハ１を２３［℃］程度の通常温度まで冷却する。次に、デベロッパー２２で、ウエーハ１上のレジストに現像液を施してレジストパターンを形成し、このレジストパターンに純水リンスを施す。そして、第４ベーク装置２３で、ウエーハ１を例えば９０〜１２０［℃］まで加熱して、レジストパターンを焼き固める。次に、第４冷却部２４でウエーハ１を２３［℃］程度の通常温度まで冷却する。さらに、搬送装置によりウエーハ１をカセットブロックまで搬送する。その後、アンローダにより、ウエーハ１をカセット１１に収納する。
【００５２】
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、熱反応により露光有無の反応境界線を明確にするポストベーク工程で、ロットの切り替え時のみチャンバ５１内の雰囲気を入れ替え（即ち、強制排気）する。従って、チャンバ５１内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットのポストベークの初期複数枚で、露光有無の反応境界線のばらつきを小さくすることができ、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくすることができる。
【００５３】
なお、図２に示したベーク装置５０では、ホットプレート５３でウエーハ１を加熱することによって、レジストに含まれる溶媒分等がチャンバ５１内に蒸発する。そして、この蒸発した溶媒は排気管５５を通ってインラインフォト装置１００の外部へ排出される。ここで、ホットプレート５３から距離のある排気管５５の内側は当該ホットプレート５３周辺のチャンバ５１内よりも温度が低いので、蒸発した溶媒分等の一部は排気管５５の内側で固形化してしまう。そして、排気管５５内での排気流量は時間の経過と共に徐々に低下し、やがて下側管理線付近まで下がってしまう傾向がある。
【００５４】
そこで、例えば３ヶ月に一回程度の割合で、排気管５５の内部や可変ダンパー５９を洗浄し、固形化した溶媒分等を除去すると良い。さらに、処理ロットの増加と共に、可変ダンパー５９の開度を徐々に上げて、排気管５５内での排気流量が略一定となるように調整すると良い。例えば、流量センサ５７での測定値を排気制御部６１で読取り、この測定値が常に略一定となるように、排気制御部６１で可変ダンパー５９の開度を自動的に調整する。また、このような可変ダンパー５９による制御にも関わらず、流量センサ５７での測定値が異常な値となった場合には、オペレータに対してアラームを発生するように、排気制御部６１等にアラーム装置を取り付けておくと良い。
【００５５】
このような構成によれば、チャンバ５１内の熱を排気管５５を通して一定量ずつ連続して排出することができ、チャンバ５１内でのガスの流れを安定化させることができる。これにより、チャンバ５１内の温度をより安定化することができる。
（２）第２実施形態
図５は本発明の第２実施形態に係るポストべークの処理方法を示すフローチャートである。この第２実施形態では、図１に示した第３ベーク装置５０での強制排気を、ロットの切り替え時ではなく、フォトレジストの種類の切り替え時に行う場合について説明する。その他の構成（即ち、インラインフォト装置１００の構成、及び第３ベーク装置５０の構成等）は、第１実施形態と同様である。従って、図５において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００５６】
このポストベークでは、まず始めに、図２に示した第３ベーク装置５０のチャンバ５１内にウエーハ１を入れ、このウエーハ１をホットプレート上に載置する（ステップＢ１）。次に、このチャンバ５１内で最後に熱処理されたウエーハ（ラストウエーハ）上のレジストの種類と、チャンバ５１内に配置されたウエーハ１上に塗布されたレジストの種類とが同一か否かを本体制御部７０で判定する（ステップＢ２）。この判定は、記憶装置８０に格納された情報に基づいて行う。
【００５７】
このステップＢ２で、ラストウエーハ上のレジストと、チャンバ５１内に配置されたウエーハ１上に塗布されたレジストとが同一種類であると判定した場合には、チャンバ５１内の雰囲気を入れ替えしないで、ステップＢ４へ進む。また、ラストウエーハ上のレジストと、チャンバ５１内に配置されたウエーハ１上に塗布されたレジストとが同一種類でないと判定した場合、即ち、前回のポストベークと今回のポストベークとの間で、レジストの種類が変わったと判定した場合には、ステップＢ３へ進む。
【００５８】
ステップＢ３では、本体制御部７０から排気制御部６１に向けて所定の信号が送信され、排気制御部６１はこの信号を受けて、可変ダンパー５９を一定時間だけ大きく開放する。これにより、排気管内での排気流量は増え、チャンバ５１内の雰囲気が入れ替えられる。チャンバ５１内の雰囲気が十分入れ替わった後で、ステップＢ４へ進む。ステップＢ４では、ホットプレート上に載置されたウエーハ１を例えば９０〜１２０［℃］まで加熱して、露光有無の反応境界線をレジスト上で明確にする。これにより、図５に示したフローチャートを終了する。
【００５９】
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、図５に示すように、例えばレジストの種類がレジストＡからレジストＢに変わったときにのみチャンバ５１内の雰囲気を入れ替えする。従って、チャンバ５１内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制することができる。
【００６０】
また、この第２実施形態によれば、図８に示すように、先行ロットと後続ロットとで塗布されているそれぞれのレジストが、両方ともレジストＢである場合には、チャンバ５１内の雰囲気を入れ替えしない。従って、図８と図９とを比較してわかるように、第１実施形態と比べて、強制排気の回数を少なくすることができるので、チャンバ５１内の温度変化をより抑えることができる。
（３）第３実施形態
図６は本発明の第３実施形態に係るポストべークの処理方法を示すフローチャートである。この第３実施形態では、図１に示した第３ベーク装置５０での強制排気を、先行ロットのウエーハに塗布されたレジストの種類と、後続ロットのウエーハ１に塗布されているレジストの種類との組み合わせに基づいて行う場合について説明する。フォトレジストの種類として、図３に示したように、レジストＡ、Ｂ、Ｃの三種類を想定する。その他の構成（即ち、インラインフォト装置１００の構成、及び第３ベーク装置５０の構成等）は、第１実施形態と同様である。従って、図６において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００６１】
このポストベークでは、まず始めに、図２に示した第３ベーク装置５０のチャンバ５１内にウエーハ１を入れ、このウエーハ１をホットプレート上に載置する（ステップＣ１）。次に、このチャンバ５１内で最後に熱処理されたウエーハ（ラストウエーハ）上のレジストの種類と、チャンバ５１内に配置されたウエーハ１上に塗布されたレジストの種類との組み合わせに基づいて、チャンバ５１内の雰囲気を入れ替えするか否かを本体制御部７０で選択する。この選択は、記憶装置８０に格納された情報に基づいて行う。
【００６２】
このステップＣ２で、例えばラストウエーハ上のレジストがレジストＡで、かつ、チャンバ５１内に配置されたウエーハ１上のレジストがレジストＢである（以下、「強制排気の組み合わせ」という。）と判定した場合には、ステップＣ３へ進む。また、ステップＣ２で「強制排気の組み合わせ」でないと判定した場合には、チャンバ５１内の雰囲気を入れ替えしないで、ステップＣ４へ進む。
【００６３】
ステップＣ３では、本体制御部７０から排気制御部６１に向けて所定の信号が送信され、排気制御部６１はこの信号を受けて、可変ダンパー５９を一定時間だけ大きく開放する。これにより、排気管内での排気流量は増え、チャンバ５１内の雰囲気が入れ替えられる。チャンバ５１内の雰囲気が十分入れ替わった後で、ステップＣ４へ進む。ステップＣ４では、ホットプレート上に載置されたウエーハ１を例えば９０〜１２０［℃］まで加熱して、露光有無の反応境界線をレジスト上で明確にする。これにより、図６に示したフローチャートを終了する。
【００６４】
このように、本発明の第３実施形態に係るレジストパターンの形成方法によれば、先行ロットのウエーハに塗布されたレジストがレジストＡであり、かつ、後続ロットのウエーハ１に塗布されたレジストがレジストＢである場合にのみ、そのロットの切り替え時にチャンバ５１内の雰囲気を入れ替えする。従って、チャンバ５１内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくすることができる。また、第１、第２実施形態と比べて、強制排気の回数を少なくすることができるので、チャンバ５１内の温度変化をより抑えることができる。
【００６５】
なお、第１〜第３実施形態で説明したレジストパターンの形成方法の何れか一つを、任意の半導体装置の製造工程に取り入れることで、例えば、レジストパターンをマスクにした被エッチング膜のエッチング後の形状及びその大きさや、導電型不純物をイオン注入した後の被注入領域の形状及びその大きさ等のばらつきを小さくすることができる。
【００６６】
また、上記の第１〜第３実施形態では、本発明のレジストパターンの形成方法を第３ベーク装置５０でのポストベーク工程に適用する場合について説明したが、本発明の適用はこれに限られることはない。例えば、本発明のレジストパターンの形成方法を第２ベーク装置１６でのプリベーク工程に適用しても良い。この場合も、チャンバ内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制することができる。
【００６７】
この第１から第３実施形態では、化学増幅型フォトレジストが本発明のフォトレジストに対応し、インラインフォト装置１００が本発明のフォトレジスト塗布現像装置に対応している。また、ウエーハ１が本発明の一の基板に対応し、ラストウエーハが本発明の他の基板に対応している。さらに、チャンバ５１が本発明の熱処理用のチャンバに対応し、排気管５５及び可変ダンパー５９が本発明の排気手段に対応している。また、本体制御部７０が本発明の選択手段に対応し、排気制御部６１が本発明の排気制御手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態に係るインラインフォト装置１００の構成例を示すブロック図。
【図２】第３ベーク装置５０の構成例を示す概念図。
【図３】レジストＡ、Ｂ、Ｃ群のそれぞれの組み合わせにおけるレジストパターンの線幅寸法への影響例を示す表図。
【図４】第１実施形態に係るポストべークの処理方法を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態に係るポストべークの処理方法を示すフローチャート。
【図６】第３実施形態に係るポストべークの処理方法を示すフローチャート。
【図７】第１実施形態に係る強制排気のタイミングを示す概念図。
【図８】第２実施形態に係る強制排気のタイミングを示す概念図。
【図９】従来例の問題点を示す散布図。
【符号の説明】
【００６９】
１  ウエーハ、１１  カセット、１２  第１ベーク装置、１３  アドビージョン部、１４  第１冷却部、１５  レジストコーター、１６  第２ベーク装置、１７  第２冷却部、１８  周辺露光部、２１  第３冷却部、２２  デベロッパー、２３  第４ベーク装置、２４  第４冷却部、２５  露光装置、５０  第３ベーク装置、５１  チャンバ、５３  ホットプレート、５５  排気管、５７  流量センサ、５９  可変ダンパー、６１  排気制御部６１  本体制御部、８０  記憶装置、１００  インラインフォト装置
【図１】
2005209855.tif 000003
【図２】
2005209855.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005209855.tif 000007
【図６】
2005209855.tif 000008
【図７】
2005209855.tif 000009
【図８】
2005209855.tif 000010
【図９】
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