JP2001291664A

JP2001291664A - 基板処理装置

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Publication number: JP2001291664A
Application number: JP2001025266A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Katano; 貴之片野; Hideaki Matsui; 英章松井; Junichi Kitano; 淳一北野; Akira Suzuki; 曜鈴木; Takehide Yamashita; 剛秀山下; Toru Aoyama; 亨青山; Hiroyuki Iwaki; 浩之岩城; Satoru Shimura; 悟志村; Masatoshi Deguchi; 雅敏出口; Kosuke Yoshihara; 孝介吉原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2001-10-19
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP3645492B2

Abstract

(57)【要約】【課題】例えば塗布、現像装置において、レジストの
解像反応の進行を抑えて露光装置から反応促進部まで基
板を搬送し、現像線幅の均一性を高めること。【解決手段】現像処理等を行う処理ステ−ションＳ２
と露光装置Ｓ４との間のインターフェイスステーション
Ｓ３内に、露光後の基板を例えば１０〜１５℃程度に冷
却する反応抑制部７を設け、処理ステーションＳ２内に
レジストの解像反応を促進させる反応促進部（加熱部３
１）を設ける。露光後のウエハＷを反応抑制部７にて冷
却するとレジストの解像反応の進行が抑えられるので、
レジストの解像反応の進行を抑えた状態で露光装置Ｓ４
→加熱部３１にウエハＷを搬送でき、現像処理を行うと
きのレジストの解像反応の進行の程度が揃えられるの
で、現像線幅のムラの発生が抑えられ、均一性の向上を
図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハや液晶ディスプレイ用のガラス基板などの基板に対し
て例えばレジスト液の塗布処理や現像処理などを行う基
板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程におけるフォ
トリソグラフィ−技術においては半導体ウエハ（以下ウ
エハという）の表面にレジストを塗布し、この塗布レジ
ストを所定パタ−ンに露光処理し、更に現像処理して所
定パタ−ンのレジスト膜が形成される。このような一連
の処理は、塗布／現像装置に露光装置を接続したシステ
ムにより行われる。

【０００３】図１３はこのような装置の従来例を示す平
面図であり、基板例えば半導体ウエハＷを２５枚収納し
たカセットＣはカセットステ−ションＡ１のカセットス
テ−ジ１に搬入される。カセットステ−ションＡ１には
処理ステ−ションＡ２が接続されており、更に処理ステ
ーションＡ２にはインターフェイスステーションＡ３を
介して図示しない露光装置が接続されている。

【０００４】前記カセットステージ１上のカセットＣ内
のウエハＷは、受け渡しアーム１１により取り出されて
棚ユニット１２の受け渡し部を介して塗布ユニット１３
に送られ、ここでレジストが塗布される。その後ウエハ
Ｗは、ウエハ搬送手段１４→棚ユニット１５の受け渡し
部→インタ−フェイスステ−ションＡ３→露光装置の経
路で搬送されて露光される。露光後のウエハＷは、逆経
路で処理ステ−ションＡ２に搬送され、塗布ユニット１
３の下段に設けられた図示しない現像ユニットにて現像
された後、ウエハ搬送手段１４→棚ユニット１２の受け
渡し部→カセットＣの経路で搬送される。

【０００５】なお棚ユニット１２，１５の各棚は、加熱
部、冷却部、前記ウエハＷの受け渡し部、疎水化処理部
等として構成されており、前記レジストの塗布の前や現
像処理の前には、所定の温度でレジストの塗布等を行う
ために、前記棚ユニット１２，１５にて加熱処理と冷却
処理とがこの順序で行われる。なお１６は処理ステ−シ
ョンＡ２と露光装置との間でウエハＷの受け渡しを行う
ための受け渡しア−ムである。

【０００６】また前記処理ステーションＡ２は、塗布ユ
ニット１３及び現像ユニットとからなる処理領域と、ウ
エハ搬送手段１４が配置された搬送領域とが区画されて
おり、処理領域はクリーンルームの雰囲気が取り込まれ
て、所定の温度及び湿度に調整された空気が送出され、
いわば高精度調整雰囲気となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで化学増幅型レ
ジストは、露光することにより酸が生成し、この酸が加
熱処理により拡散して触媒として作用し、レジスト材料
の主成分であるベ−ス樹脂を分解したり、分子構造を変
えて現像液に対して可溶化するものである。従ってこの
種のレジストを用いた場合、露光後のウエハＷは例えば
棚ユニット１５の加熱部で所定温度まで加熱された後、
酸による現像液への可溶化反応（レジストの解像反応）
を抑えるために同じ棚ユニット１５の冷却部で所定温度
まで冷却され、次いで現像ユニットにて現像液が塗布さ
れる。

【０００８】しかしながら化学増幅型レジストは、前記
レジストの解像反応が室温程度の温度で進行してしまう
ため、露光装置→加熱部の間のウエハＷの搬送の際に、
当該搬送領域の温度や搬送時間の変化が現像線幅に大き
な影響を与えてしまい、これらの変動に伴い、現像線幅
が変化してしまうという問題があり、特にアセタール系
化学増幅型レジストで顕著である。

【０００９】このため露光装置→加熱部間の搬送時間を
管理し、この搬送の間のレジストの解像反応の進行の程
度を揃えることにより、現像線幅の均一性を確保しよう
としているが、それでもなお現像線幅にはばらつきが生
じている。

【００１０】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、露光後の基板をレジストの解像
反応の進行を抑えた状態で加熱部に搬送し、ここで加熱
処理を行うことにより、基板面内及び基板間の現像線幅
の均一性を向上させる基板処理装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明の基板処
理装置は、レジストが塗布され、露光された基板に対し
てレジストの解像反応の進行を抑える処理を行う反応抑
制部と、前記反応抑制部にて処理された基板を加熱して
レジストの解像反応を進行させる加熱部と、前記加熱部
にて加熱された基板を冷却して、レジストの解像反応の
進行を抑える冷却部と、前記冷却部にて冷却された基板
に現像液の塗布処理を行う現像処理部と、を備えたこと
を特徴とする。

【００１２】具体的には、複数の基板を収納した基板カ
セットを載置する載置部と、この載置部に載置された基
板カセットに対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段
と、を含むカセットステ−ションと、このカセットステ
−ションに接続され、前記受け渡し手段により搬送され
た基板に対して処理を行う処理ステ−ションと、前記処
理ステ−ションのカセットステ−ションの反対側に設け
られた露光装置と、処理ステ−ションのカセットステ−
ションの反対側に接続され、処理ステ−ションと露光装
置との間で基板の受け渡しを行うためのインタ−フェイ
スステ−ションと、を備え、前記インターフェイスステ
ーションは、レジストが塗布され、露光された基板に対
してレジストの解像反応の進行を抑える処理を行う反応
抑制部を含み、前記処理ステーションは、前記反応抑制
部にて冷却された基板を加熱して、レジストの解像反応
を進行させる加熱部と、前記加熱部にて加熱された基板
を冷却して、レジストの解像反応の進行を抑える冷却部
と、前記基板に対して現像液の塗布処理を行う現像処理
部と、を含むことを特徴とする構成である。

【００１３】このような基板処理装置では、露光装置か
ら加熱部に搬送される間のレジストの解像反応の進行が
抑制された状態となり、加熱部では前記解像反応の進行
の程度が揃えられた基板に対して前記解像反応が同じ条
件で促進されることになる。このため現像処理を行う際
には、基板全体に亘って前記解像反応の進行の程度が揃
えられた状態となるので、現像線幅のばらつきの発生が
抑えられる。

【００１４】この際前記反応抑制部は露光装置の近傍に
設けられていることが望ましく、この場合には露光装置
と反応抑制部との間の搬送時間が短くなるので、反応抑
制部に搬送された基板の前記解像反応の進行の程度がよ
り揃えられた状態となり、より現像線幅の均一性が向上
する。

【００１５】ここで前記反応抑制部としては、レジスト
が塗布され、露光された基板を結露が発生しないように
冷却することにより、レジストの解像反応の進行を抑え
ることを特徴とする構成とすることが望ましい。またレ
ジストが塗布され、露光された基板に付着している水分
量を、反応抑制部に搬送されたときの基板に付着してい
る水分量よりも少なくすることにより、レジストの解像
反応の進行を抑えることを特徴とし、例えばこの反応抑
制部が設けられている雰囲気の空気の湿度よりも湿度の
低いガスを基板に供給することにより、基板に付着して
いる水分量を、反応抑制部に搬送されたときの基板に付
着している水分量よりも少なくすることを特徴とする構
成とすることが望ましい。

【００１６】なお、前記レジストは、例えば露光により
発生した酸がレジストの解像反応を進行させる化学増幅
型レジストであり、ここでレジストの解像反応とは、露
光することにより生成した酸がレジスト材料の主成分で
あるベ−ス樹脂を分解したり、分子構造を変えて現像液
に対して可溶化するという反応である。

【００１７】また上述のインターフェイスステーション
は、処理ステーションから受け渡され露光装置に搬送さ
れる基板を一旦保持するチャンバと、このチャンバ内の
雰囲気を制御する雰囲気コントローラと、を備える構成
としてもよい。このような構成においては例えばチャン
バ内を減圧したり、チャンバ内に除湿したガス例えば不
活性ガスまたは空気の供給を行うようにすることで露光
前のレジストの経時変化を抑制し、線幅の均一性を向上
させることができる。また、更にガスに温度調整を行う
ことによりレジストの経時変化を一定化させる効果を加
えることも好ましく、この場合、温度をチャンバ外部の
雰囲気より低い温度に保つことで経時変化を抑えること
ができる。

【００１８】前記チャンバは、例えばチャンバ内に導入
される基板を一旦保持してパージするパージ室と、基板
を待機させるバッファ室と、前記パージ室と前記バッフ
ァ室との間で基板の受け渡しを行う受け渡し手段とを備
え、バッファ室に露光装置との間で基板の受け渡しをす
るための通過口を設けた構成とすることが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を基板の塗布、現像
装置に適用した実施の形態について説明する。図１はこ
の実施の形態の概略平面図、図２は内部を透視して示す
概観図であって、図中Ｓ１はカセットステ−ション、Ｓ
２はウエハＷに対してレジストの塗布処理や現像処理等
を行うための処理ステ−ション、Ｓ３はインタ−フェイ
スステ−ション、Ｓ４は露光装置である。

【００２０】カセットステ−ションＳ１は、複数の基板
例えば２５枚のウエハＷを収納した例えば４個の基板カ
セットをなすウエハカセット（以下「カセット」とい
う）２２を載置する載置部をなすカセットステ−ジ２１
と、カセットステ−ジ２１上のカセット２２と処理ステ
−ションＳ２との間でウエハＷの受け渡しを行なうため
の受け渡し手段をなす受け渡しア−ム２３とを備えてい
る。受け渡しアーム２３は、昇降自在、Ｘ，Ｙ方向に移
動自在、鉛直軸まわりに回転自在に構成されている。

【００２１】また処理ステ−ションＳ２は、例えば２個
の現像ユニットＤ（Ｄ１，Ｄ２）と、２個の塗布ユニッ
トＣ（Ｃ１，Ｃ２）と、例えば３個の棚ユニットＲ（Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３）と、例えば１個の基板搬送手段ＭＡ
と、を備えており、カセットステ−ションＳ１とインタ
−フェイスステ−ションＳ３との間でウエハＷの受け渡
しを行うと共に、当該ステ−ションＳ２内ではウエハＷ
にレジスト液を塗布する処理と、ウエハＷの現像処理
と、これらの処理の前後にウエハＷを所定の温度に加熱
し、冷却する処理とを行うように構成されている。

【００２２】このような処理ステーションＳ２のレイア
ウトの一例について説明すると、前記受け渡しア−ム２
３の奥側には、例えばカセットステーションＳ１から奥
を見て例えば右側には現像ユニットＤや塗布ユニットＣ
等を備えた処理ユニットＵが２段に亘って設けられてい
る。つまり２個の現像処理部をなす現像ユニットＤ１，
Ｄ２が、カセットステージ２１のカセットの配列方向と
ほぼ直交する方向に現像ユニットＤ１を手前側にして２
個並んで配置されており、これら現像ユニットＤ１，Ｄ
２の下段には２個の塗布ユニットＣ１，Ｃ２が塗布ユニ
ットＣ１を手前側にして並んで設けられている。なお以
降の説明では、カセットステーションＳ１側を手前側、
露光装置Ｓ４側を奥側として述べることにする。

【００２３】またこれら処理ユニットＵのカセットステ
ーションＳ１から見て左側には、塗布ユニットＣと現像
ユニットＤと棚ユニットＲとの間でウエハＷの受け渡し
を行うための、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在
かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成された基板搬送手段
ＭＡが設けられている。そしてこの基板搬送手段ＭＡの
カセットステーションＳ１側から見て手前側には棚ユニ
ットＲ１、奥側には棚ユニットＲ２、左側には棚ユニッ
トＲ３が夫々配置されている。但し図２には便宜上棚ユ
ニットＲ３と基板搬送手段ＭＡは省略してある。前記棚
ユニットＲ１，Ｒ３は、図３に棚ユニットＲ１を代表し
て示すように、ウエハＷを加熱するための加熱部３１
と、ウエハＷを冷却するための冷却部３２と、ウエハ表
面を疎水化するための疎水化部３３と、棚ユニットＲ１
においてはカセットステーションＳ１の受け渡しアーム
２３と基板搬送手段ＭＡとの間でウエハＷの受け渡しを
行うための受け渡し台を備えた受け渡し部３４と、棚ユ
ニットＲ１においてはウエハＷの位置合わせを行うため
のアライメント部３５とが縦に配列されている。

【００２４】前記加熱部３１は、例えばヒータが内蔵さ
れた加熱プレートの表面にウエハＷを載置することによ
り、当該ウエハＷが所定温度まで加熱されるように構成
されており、前記冷却部３２は、例えばサーモモジュー
ルが内蔵された冷却プレ−トの表面にウエハＷを載置す
ることにより、当該ウエハＷが所定温度まで冷却される
ようになっている。また前記棚ユニットＲ２は、図４に
示すように、ウエハＷを加熱し、その後冷却するための
ＣＨＰ装置（Chilling Hot Plate Process Station）
と、後述するインターフェイスステーションＳ３の搬送
アームＡと基板搬送手段ＭＡとの間でウエハＷの受け渡
しを行うための受け渡し台を備えた受け渡し部４０とが
縦に配列されている。

【００２５】前記ＣＨＰ装置４は、例えば図５に示すよ
うに、ウエハＷを加熱するための加熱部をなす加熱プレ
−ト４１と、ウエハＷを冷却するための冷却プレ−ト４
２とを備えており、先ずウエハＷを加熱プレ−ト４１に
載置して所定温度まで加熱した後（図５（ａ）参照）、
例えば加熱プレ−ト４１からウエハＷを例えば突出ピン
４３で持ち上げると共に、冷却プレ−ト４２を搬送手段
４４によりウエハＷの下方側の位置まで移動させてウエ
ハＷを冷却プレ−ト４２に受け渡し（（図５（ｂ），
（ｃ）参照）、その後ウエハＷを載置したまま冷却プレ
−ト４２を加熱プレ−ト４１の側方の位置まで移動させ
てウエハＷを所定温度まで冷却するようになっており
（（図５（ｄ））、この装置では加熱プレ−ト４１と冷
却プレ−ト４２との間のウエハＷの受け渡しによって加
熱時間が制御されるので、オ−バ−ベ−クが防止され
る。

【００２６】また現像ユニットＤについて例えば図６に
基づいて説明すると、５１はカップであり、このカップ
５１内に真空吸着機能を有する回転自在なスピンチャッ
ク５２が設けられている。このスピンチャック５２は昇
降機構５３により昇降自在に構成されており、カップ５
１の上方側に位置しているときに、前記基板搬送手段Ｍ
Ａの後述するア−ム６１との間でウエハＷの受け渡しが
行われる。

【００２７】このウエハＷの受け渡しについては、ア−
ム６１上のウエハＷをカップ５１の上方側にてスピンチ
ャック５２がその下方側から相対的に上昇して受取り、
またその逆の動作によってスピンチャック５２側からア
−ム６１に受け渡される。５４は処理液の吐出ノズル、
５５は処理液供給管、５６はノズルを水平移動させる支
持ア−ムである。

【００２８】前記吐出ノズル５４は、例えばウエハＷの
直径方向に配列された多数の供給孔を備えるように構成
され、スピンチャック５２上のウエハＷの表面に吐出ノ
ズル５４から現像液を吐出し、スピンチャック５２を半
回転させることによりウエハＷ上に現像液の液盛りが行
われ、現像液の液膜が形成されるようになっている。ま
た塗布ユニットＣは現像ユニットＤとほぼ同一の構成で
あるが、塗布ユニットＣは吐出ノズル５４が例えばウエ
ハＷのほぼ中心付近に処理液を供給するように構成さ
れ、スピンチャック５２上のウエハＷの表面に吐出ノズ
ル５４から処理液であるレジスト液を滴下し、スピンチ
ャック５２を回転させてレジスト液をウエハＷ上に伸展
させ塗布するようになっている。

【００２９】さらにこれら処理ユニットＵは空間が閉じ
られている。つまり例えば図６に示すように、現像ユニ
ットＤ等は壁部５７により他の空間から区画されている
と共に、現像ユニットＤ１と塗布ユニットＣ１との間の
ような各部の間も仕切り壁に５８より区画されており、
前記壁部の現像ユニットＤ１等の各部の、基板搬送手段
ＭＡのアーム６１に対応する位置には受け渡し口５０が
形成されている。

【００３０】また壁部５７及び仕切り壁５８により区画
された各部には、不純物が除去され、所定の温度例えば
現像液の塗布温度である２３℃、及び所定湿度に調整さ
れた空気が送出されるようになっており、これによりこ
れらの領域はいわば高精度に調整された雰囲気になって
いる。

【００３１】つまり例えば区画された処理ユニットＵに
は、例えば図６に示すようにフィルタユニットＦ１が上
部側を覆うように設けられており、処理ユニットＵの下
部側から回収される雰囲気が工場排気系に排気される一
方、一部がフィルタ装置５９へと導入され、このフィル
タ装置５９にて清浄化された空気が、前記フィルタユニ
ットＦ１を介して各部内にダウンフロ−として吹き出さ
れるようになっている。

【００３２】前記フィルタユニットＦ１は、例えば空気
を清浄化するためのフィルタ、化学増幅型レジストを用
いる場合には、空気中のアルカリ成分例えばアンモニア
成分やアミンを除去するために酸成分が添加されている
化学フィルタ、吸い込みファン等を備えている。また前
記フィルタ装置５９は、不純物を除去するための不純物
除去部や、加熱機構及び加湿機構、空気を送出する送出
部等を備えている。

【００３３】例えばレジスト液として化学増幅型レジス
トを用いた場合には、空気中に含まれている微量なアン
モニアや壁の塗料などから発生するアミンなどのアルカ
リ成分がレジスト表面部の酸と接触すると、後述する酸
による触媒反応が抑制され、パタ−ンの形状が劣化する
ためアルカリ成分を除去する必要がある。このため現像
処理雰囲気にアルカリ成分が入り込みことを防止する必
要があるので、処理ユニットを閉じた空間とし、化学フ
ィルタを用いて外部からのアルカリ成分の侵入を防いで
いる。

【００３４】前記基板搬送手段ＭＡは、例えば図７に示
すように、ウエハＷを保持するための３枚のア−ム６１
と、このア−ム６１を進退自在に支持する基台６２と、
この基台６２を昇降自在に支持する一対の案内レ−ル６
３，６４と、を備えており、これら案内レ−ル６３，６
４を回転駆動部６５により回転させることにより、進退
自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されてい
る。

【００３５】処理ステ−ションＳ２の隣にはインタ−フ
ェイスステ−ションＳ３が接続され、このインタ−フェ
イスステ−ションＳ３の奥側には、レジスト膜が形成さ
れたウエハＷに対して露光を行うための露光装置Ｓ４が
接続されている。インタ−フェイスステ−ションＳ３
は、ウエハＷに対してレジストの解像反応の進行を抑え
る処理を行うための反応抑制部７を多段に備えた棚ユニ
ットＲ４と、処理ステ−ションＳ２と露光装置Ｓ４と棚
ユニットＲ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための
搬送アームＡと、を備えており、処理ステ−ションＳ２
と露光装置Ｓ４との間でウエハＷの受け渡しを行うと共
に、当該ステ−ションＳ３内では露光後のウエハＷに対
して前記反応抑制処理を行うように構成されている。

【００３６】このようなインターフェイスステーション
Ｓ３のレイアウトの一例について説明すると、例えばカ
セットステーション側Ｓ１から奥を見て例えば右側に棚
ユニットＲ４が設けられており、この左側に、処理ステ
ーションＳ２の棚ユニットＲ２と棚ユニットＲ４と露光
装置Ｓ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための、例
えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわり
に回転自在に構成された搬送アームＡが設けられてい
る。

【００３７】前記反応抑制部７は、ウエハＷを結露が生
じない程度に冷却してレジストの解像反応の進行を抑え
るためのものであり、例えば図８に示すように、例えば
サーモモジュール７０が内蔵された冷却プレ−ト７１の
表面にウエハＷを載置することにより、当該ウエハＷが
所定温度例えばレジストの解像反応が進行しない程度で
あり、かつ結露が生じない程度の温度例えば１０〜１５
℃程度まで冷却されるようになっている。この冷却プレ
ート７１は、例えば搬送アームＡのアームに対応する位
置にウエハＷの受け渡し口７５が形成されたケース７２
内に収納されており、さらに冷却プレート７１には当該
プレート７１に対してウエハＷの受け渡しを行うため
の、昇降機構７４により昇降される昇降ピン７３が設け
られている。

【００３８】前記冷却プレート７１のサーモモジュール
７０は、直流電流を流すことにより、吸熱側から放熱側
に熱を移動できる半導体素子のことであり、流す電流量
を変えることによって発熱量を制御できるので、これに
より反応抑制部７にてウエハＷの温度が高精度に調整さ
れる。この例では、冷却プレート７１の設定温度は、例
えばインターフェイスステーションＳ３内の温度及び湿
度を図示しない温湿度計により検出してこの温湿度に基
づいて露点を算出し、当該露点以下の温度にならないよ
うに図示しない制御部にて制御されている。

【００３９】搬送アームＡは、ウエハＷを保持するアー
ム７６が１枚であって、このアーム７５がカセットステ
ーションＳ１のカセットの配列方向（Ｙ方向）に移動自
在に構成されている他は前記基板搬送手段ＭＡと同様に
構成されている。例えば搬送アームＡは、回転駆動部６
５がＹ方向に設けたガイドレール７７に沿って移動でき
るようになっており、これによりアーム７６は、Ｘ，Ｙ
方向に移動自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構
成されている。

【００４０】さらにこのインターフェイスステーション
Ｓ３は空間が閉じられている。つまり例えば図９に示す
ように、壁部７８により他の空間から区画されており、
前記壁部７８の搬送アームＡのアーム７６に対応する位
置には受け渡し口７９が形成されている。

【００４１】そしてインターフェイスステーションＳ３
には、例えば空気を清浄化するためのフィルタ、化学増
幅型レジストを用いる場合には、空気中のアルカリ成分
例えばアンモニア成分やアミンを除去するために酸成分
が添加されている化学フィルタ、吸い込みファン等を備
えたフィルタユニットＦ２が上部側を覆うように設けら
れており、清浄化された空気が、このフィルタユニット
Ｆ２を介してダウンフロ−として吹き出されるようにな
っている。

【００４２】次に上述の実施の形態の作用について説明
する。先ず自動搬送ロボット（あるいは作業者）により
例えば２５枚のウエハＷを収納したカセット２２がカセ
ットステ−ジ２１に搬入され、受け渡しア−ム２３によ
りカセット２２内からウエハＷが取り出されて処理ステ
−ションＳ２の棚ユニットＲ１の受け渡し部３４に置か
れる。

【００４３】このウエハＷは基板搬送手段ＭＡ→棚ユニ
ットＲ１，Ｒ３の疎水化部３３→基板搬送手段ＭＡ→棚
ユニットＲ１，Ｒ３の冷却部３２→基板搬送手段ＭＡ→
塗布ユニットＣの経路で搬送され、ウエハ表面が疎水化
された後、所定温度まで冷却されて温度調整が行われ、
塗布ユニットＣにて所定温度例えば２３℃でレジスト液
が塗布される。

【００４４】こうしてレジスト液が塗布されたウエハＷ
は、基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の加熱部
３１→基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の冷却
部３２→の経路で搬送されて温度調整が行われ、続いて
基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ２の受け渡し部４０→
インタ−フェイスステ−ションＳ３の搬送アームＡ→露
光装置Ｓ４の経路で搬送されて、露光が行われる。

【００４５】露光後のウエハＷは露光装置Ｓ４→インタ
ーフェイスステーションＳ３の搬送アームＡ→棚ユニッ
トＲ４の反応抑制部７の経路で搬送されて、この反応抑
制部７ではウエハＷを冷却プレート７１の表面に昇降ピ
ン７３と搬送アームＡとの協同作用により受け渡し、予
め所定温度に設定された冷却プレート７１の上にウエハ
Ｗを所定時間以上載置することにより、ウエハＷをレジ
ストの解像反応の進行を抑え、かつ結露が生じない程度
の温度例えば１０〜１５℃まで冷却する処理が行われ
る。

【００４６】ここで化学増幅型レジストについて説明す
ると、このレジストは図１０に示す用に、主成分である
ベース樹脂８１と、現像液に対するベース樹脂８１の溶
解を抑制するための保護基８２と、光酸発生剤８３とを
含み、少ない露光エネルギーで露光領域全体が感光する
性質を有している。

【００４７】この種のレジストでは、例えば図１０(a)
に示すように、露光することにより光酸発生剤８３から
酸８４が発生し、次いで図１０(b)に示すように、加熱
処理を行うことにより、熱エネルギーを利用して、この
酸８４で樹脂８１から保護基８２を切断し、アルカリ溶
液に可溶な状態にする。次にこの酸８４が別の保護基８
２を切断するため、この反応が連鎖反応的に生じる。続
いて冷却処理を行うことによりこの連鎖反応を停止さ
せ、この後図１０(c)に示すように、現像処理にて前記
連鎖反応でアルカリ溶液に可溶になった領域を除去する
ことにより所定のパターンが形成される。ここで図１０
中８５は基板、８６はレジスト、８７は所定のパターン
が形成されたマスクである。

【００４８】このようなレジストでは露光により生成し
た酸８４が触媒として作用するので、進行は遅くても露
光直後からレジストの解像反応（保護基８２をベース樹
脂８１から切断する反応）が進行する。しかしながらこ
の解像反応の進行速度は温度に依存し、室温よりも低
く、しかも結露を発生させない程度の温度例えば１０〜
１５℃程度の温度では進行速度がかなり遅くなり、解像
反応の進行を抑えた状態とすることにできる。従って露
光後のウエハＷを反応抑制部７で１０〜１５℃程度の温
度に冷却することにより、レジストの解像反応の進行は
抑えられた状態となる。なお反応抑制部７ではウエハＷ
の冷却温度を結露しない程度とするのは、ウエハＷ表面
に露水が付着した場合、レジスト界面への酸８４（表面
付近の酸８４）がレジスト液中に吸収され、不均一な解
像進行及び現像線幅を招いてしまうので、これを防ぐた
めという理由による。

【００４９】こうして所定温度まで冷却されたウエハＷ
は、インターフェイスステーションＳ３の搬送アームＡ
→処理ステーションＳ２の棚ユニットＲ２の受け渡し部
４０→基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ２のＣＨＰ装置
４→基板搬送手段ＭＡ→現像ユニットＤの経路で搬送さ
れ、ＣＨＰ装置４の加熱プレート４１にて所定の温度ま
で加熱された後、冷却プレート４２により所定温度まで
冷却されて温度調整が行われ、次いでウエハＷは現像ユ
ニットＤにて所定温度例えば現像液の塗布温度である２
３℃で現像処理される。

【００５０】ここでこの例ではＣＨＰ装置４の加熱プレ
ート４１にて、前記酸８４で樹脂８１から保護基８２を
切断し、アルカリ溶液に可溶な状態にするという加熱処
理が行われ、冷却プレート４２にて、前記連鎖反応を停
止させるという冷却処理が行われる。

【００５１】その後ウエハＷは基板搬送手段ＭＡ→棚ユ
ニットＲ１，Ｒ３の加熱部３１→基板搬送手段ＭＡ→棚
ユニットＲ１，Ｒ３の冷却部３２→基板搬送手段ＭＡ→
棚ユニットＲの受け渡し部３４→受け渡しア−ム２３の
経路で搬送され、一旦所定温度まで加熱された後、所定
温度まで冷却されたウエハＷは、受け渡し部３４を介し
て例えば元のカセット２２内に戻される。

【００５２】ここで処理ステ−ションＳ２では、ウエハ
Ｗは順次棚ユニットＲ１の受け渡し部３４に送られ、続
いて空いている疎水化部３３→棚ユニットＲ１，Ｒ３の
空いている冷却部３２→空いている塗布ユニットＣ→棚
ユニットＲ１，Ｒ３の空いている加熱部３１→棚ユニッ
トＲ１，Ｒ３の開いている冷却部３２→インタ−フェイ
スステ−ションＳ３の経路で搬送され、また露光後のウ
エハＷはインタ−フェイスステ−ションＳ３の棚ユニッ
トＲ４の開いている反応抑制部７→処理ステーションＳ
２の棚ユニットＲ２の開いているＣＨＰ装置４→開いて
いる現像ユニットＤ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の開いてい
る加熱部３１→棚ユニットＲ１，Ｒ３の開いている冷却
部３２→棚ユニットＲ１の受け渡し部３４の経路で搬送
されればよい。

【００５３】上述実施の形態では、露光後に反応抑制部
７にてウエハＷを結露を生じない程度の温度に冷却して
いるので現像線幅の均一性を高めることができる。つま
り露光装置Ｓ４にて露光されたウエハＷは反応抑制部７
にて所定の温度まで冷却されるが、この露光装置Ｓ４→
反応抑制部７までの搬送時間は一定であるので、この搬
送の間のレジストの解像反応の進行の程度はほぼ同じで
ある。

【００５４】また反応抑制部７ではウエハＷを結露しな
い程度であってレジストの解像反応の進行を抑える程度
まで冷却しているので、ここにあるウエハＷは前記解像
反応の進行はほぼ抑えられた状態にあるといえる。従っ
て次工程であるＣＨＰ装置４への搬送をこの反応抑制部
７にて待機するようにすれば、ＣＨＰ装置４に搬送され
たときのウエハＷの前記解像反応の進行の程度がほぼ同
じ状態になる。このため当該装置４の加熱プレート４１
では常に同じ状態のウエハＷに対して加熱処理が行われ
ることになるので、当該加熱プレート４１でも前記解像
反応の進行の程度が揃えられ、こうして現像線幅のばら
つきの発生が抑えられ、現像線幅の均一性が高められ
る。

【００５５】以上において本実施の形態では、反応抑制
部７は、冷却プレート７１に冷媒を通流させてウエハＷ
を冷却する構成としてもよく、反応抑制部７を例えば図
１１に示すように構成してもよい。この例は周囲から区
画され密閉された処理室９０内に、ウエハＷを多段に載
置するための棚９１を設け、処理室９０内に、所定温度
のガスを供給して、これによりウエハＷをレジストの解
像反応の進行を抑え、かつ結露を生じない程度の温度に
調整するというものである。

【００５６】図１１中９２は処理室９０内に供給するガ
スの貯留タンクであり、９３は貯留タンク９２からのガ
スを所定の温度に調整した後、処理室９０内に送出する
調整部９３である。この例では温度検出部９４にて検出
された処理室９０内の温度に基づいて制御部９５により
調整部９３にて調整されるガスの温度が制御されるよう
になっている。また処理室９０内に供給されるガスとし
ては、空気や、窒素等の不活性ガス、及び空気と不活性
ガス等の混合気体等を用いることができる。また以上で
は反応抑制部７にてウエハＷの温度管理を行うようにし
たが、ウエハＷに付着した水分量を管理することによ
り、レジストの解像反応の進行を抑えるようにしてもよ
い。つまりアセタール系化学増幅型レジストは、レジス
トの解像反応の際、４５％程度の湿度が必要であり、湿
度が十分でない場合には解像反応が起こりにくいという
性質を有している。このため反応抑制部７内の湿度を例
えば２０％以下程度の低湿度状態として、この中でウエ
ハＷを所定時間以上待機させることによりウエハＷの付
着水分量を、反応抑制部７に搬送された時にウエハＷに
付着していた水分量よりも少なくすれば、レジストの解
像反応の進行をかなり抑えることができる。

【００５７】具体的には、図８に示す反応抑制部７で
は、貯留タンクからケース内に調整部にて湿度が調整さ
れたガスを供給するように構成し、ケース内の湿度に基
づいて制御部により調整部にて調整されるガスの温度を
制御するように構成すればよい。ここでケース内に供給
されるガスとしては、空気や、窒素等の不活性ガス、空
気と不活性ガスの混合気体等を用いることができる。ま
た図１１に示す反応抑制部７では、湿度検出部にて検出
された処理室９０内の湿度に基づいて制御部９５により
調整部９３にて調整されるガスの湿度を制御するように
すればよい。

【００５８】さらに反応抑制部では、ウエハＷの温度管
理と付着水分量の管理とを組み合わせて行うようにして
もよく、この場合にはレジストの解像反応の進行をより
抑制することができるので、より高い現像線幅の均一性
を確保することができる。

【００５９】また反応抑制部７はインターフェイスステ
ーションＳ３に限らず処理ステーションＳ２内に設置す
るようにしてもよいが、露光装置Ｓ４と反応抑制部７と
の間の搬送領域の温度や湿度が変化しやすい場合には、
搬送時間が短い程、当該搬送の際のレジストの解像反応
の進行の程度が揃うので、反応抑制部７はインターフェ
イスステーションＳ３内に設置することが望ましく、さ
らに露光装置Ｓ４の近傍に設置することが望ましい。

【００６０】さらに反応抑制部７の冷却プレート７１の
設定温度を、例えば検出された温湿度より算出される露
点より所定温度幅例えば１℃〜３℃高い値が最適値とな
るように制御部にて設定するようにしてもよく、この場
合レジストの種類により前記所定温度幅が変えられる。
また雰囲気中の温湿度により、相対湿度（雰囲気水分量
に対する冷却温度より求められる値）が８５％±５％と
なる冷却温度を算出し、この温度に基づいて冷却プレー
ト７１の温度を所定の温度幅で制御するようにしてもよ
い。さらに冷却プレート７１の制御温度幅を予め設定し
ておき、この温度幅が、露点や相対湿度により算出され
た所定の温度幅に収まらない場合に前記冷却プレート７
１の制御温度幅を補正するように制御してもよい。

【００６１】また本実施の形態におけるインターフェイ
スステーションＳ３は、例えば現像線幅の均一性を更に
高めるべく、例えば図１２に示すような構成としてもよ
い。図中１０１は箱状のチャンバであり、該チャンバ１
０１内に導入されるウエハＷを一旦保持してパージする
パージ室１０２と、ウエハＷを保持するバッファ室１０
３と、パージ室１０２とバッファ室１０３との間に配置
され、パージ室１０２からバッファ室１０３にウエハＷ
を搬送する搬送装置１０４とで構成され、パージ室１０
２及びバッファ室１０３はウエハＷを多段に収容できる
ようになっている。

【００６２】パージ室１０２には搬送アームＡからウエ
ハＷを搬入するための通過口１０２ａと、該パージ室１
０２から搬送装置１０４にウエハＷを受け渡すための通
過口１０２ｂが、バッファ室１０３には露光装置Ｓ４の
図示しないイン・ステージにウエハＷを搬出するための
通過口１０３ａが設けられており、各通過口１０２ａ、
１０２ｂ、１０３ａは図示しないシャッタを備えてい
る。また、チャンバ１０１内は雰囲気コントローラ１０
５により雰囲気が制御できるようになっており、例えば
チャンバ内を減圧し、またはチャンバ内に例えば除湿し
たガス例えば窒素等の不活性ガスや空気の供給を行うよ
うに構成されている。加えて、雰囲気コントローラ１０
５にてチャンバ１０１内の温度制御を行うようにしても
よいが、この場合チャンバ１０１の外部雰囲気よりも低
い温度とすることが好ましい。

【００６３】上述構成において、ウエハＷがパージ室１
０２に搬入されると、先ずパージ室１０２を大気圧より
も減圧状態とする減圧パージが行われる。この減圧パー
ジでは、露光前レジストの経時変化要因となる酸素、塩
基性物質オゾン、有機物等をチャンバ１０１内から低減
させ、レジスト表面に付着することを防止でき、またそ
れらの物質のうち既に表面に付着したものについては、
これを脱離させることができる。更にまたパージ室１０
２内は減圧により温度が低下するため、レジストの経時
変化が抑えられる。しかる後、ウエハＷは搬送装置１０
４によりパージ室１０２から一旦バッファ室１０３にウ
エハＷが受け渡され、通過口１０３ａを介して露光装置
Ｓ４へ搬送される。

【００６４】このように本実施の形態によれば、雰囲気
の制御されたチャンバ１０１内で処理ステーションＳ２
から受け渡され露光装置Ｓ４に搬送されるウエハＷを一
旦保持するように構成したので、例えば露光前のレジス
トの経時変化を抑制でき、この結果、線幅の均一性を向
上させることができる。

【００６５】以上において本発明では、疎水化処理の代
わりに、レジストを塗布する前にウエハＷの表面に反射
防止膜を形成するようにしてもよい。この場合にはウエ
ハＷは反射防止膜を形成する処理を行う前に所定の温度
まで冷却されるので、例えば反射防止膜を形成するユニ
ットを処理ユニットＵに追加し、搬送領域の温度に基づ
いて反射防止膜を形成するユニットにウエハＷが搬送さ
れたときに、ウエハＷが当該処理を行う温度になるよう
に、搬送領域の温度に基づいて冷却部４の温度制御が行
われる。

【００６６】なお反射防止膜を形成するのは、化学増幅
型のレジストを用いると露光時にレジストの下側で反射
が起こるので、これを防止するためである。さらにまた
本発明は、基板としてはウエハに限らず、液晶ディスプ
レイ用のガラス基板であってもよい。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、基板を露光装置から加
熱部までレジストの解像反応の進行を抑えた状態で搬送
しているので、現像線幅の均一性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置を示
す概略平面図である。

【図２】前記塗布、現像装置を示す概観斜視図である。

【図３】前記塗布、現像装置の棚ユニット及び現像ユニ
ットの一例を示す側面図である。

【図４】前記塗布、現像装置の棚ユニットの一例を示す
側面図である。

【図５】前記棚ユニットに設けられたＣＨＰ装置を示す
断面図である。

【図６】前記現像ユニットの一例を示す断面図である。

【図７】基板搬送手段を示す断面図である。

【図８】反応抑制部の一例を示す断面図である。

【図９】インターフェイスステーションの一例を示す斜
視図である。

【図１０】化学増幅型レジストの解像反応を示す説明図
である。

【図１１】反応抑制部の他の例を示す断面図である。

【図１２】インターフェイスステーションの他の実施例
を示す説明図である。

【図１３】従来の塗布、現像装置を示す概略平面図であ
る。

【符号の説明】

Ｗ半導体ウエハＳ１カセットステ−ションＳ２処理ステ−ションＳ３インタ−フェイスステ−ションＳ４露光装置２３受け渡しア−ム３温度検出部３０制御部７反応抑制部７１冷却プレート９２ガス供給部Ｃ塗布ユニットＤ現像ユニットＲ棚ユニットＭＡ基板搬送手段Ａ搬送アーム

フロントページの続き (72)発明者北野淳一東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者鈴木曜東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者山下剛秀東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者青山亨東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者岩城浩之東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者志村悟東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者出口雅敏東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者吉原孝介東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジストが塗布され、露光された基板に
対してレジストの解像反応の進行を抑える処理を行う反
応抑制部と、前記反応抑制部にて処理された基板を加熱してレジスト
の解像反応を進行させる加熱部と、前記加熱部にて加熱された基板を冷却して、レジストの
解像反応の進行を抑える冷却部と、前記冷却部にて冷却された基板に現像液の塗布処理を行
う現像処理部と、を備えたことを特徴とする基板処理装
置。
【請求項２】複数の基板を収納した基板カセットを載
置する載置部と、この載置部に載置された基板カセット
に対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段と、を含む
カセットステ−ションと、このカセットステ−ションに
接続され、前記受け渡し手段により搬送された基板に対
して処理を行う処理ステ−ションと、前記処理ステ−シ
ョンのカセットステ−ションの反対側に設けられた露光
装置と、処理ステ−ションのカセットステ−ションの反
対側に接続され、処理ステ−ションと露光装置との間で
基板の受け渡しを行うためのインタ−フェイスステ−シ
ョンと、を備え、前記インターフェイスステーションは、レジストが塗布
され、露光された基板に対してレジストの解像反応の進
行を抑える処理を行う反応抑制部を含み、前記処理ステーションは、前記反応抑制部にて冷却され
た基板を加熱して、レジストの解像反応を進行させる加
熱部と、前記加熱部にて加熱された基板を冷却して、レジストの
解像反応の進行を抑える冷却部と、前記基板に対して現像液の塗布処理を行う現像処理部
と、を含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】前記反応抑制部は露光装置の近傍に設け
られていることを特徴とする請求項２記載の基板処理装
置。
【請求項４】前記反応抑制部は、レジストが塗布さ
れ、露光された基板を結露が発生しないように冷却する
ことにより、レジストの解像反応の進行を抑えることを
特徴とする請求項１，２又は３記載の基板処理装置。
【請求項５】前記反応抑制部は、レジストが塗布さ
れ、露光された基板に付着している水分量を、反応抑制
部に搬送されたときの基板に付着している水分量よりも
少なくすることにより、レジストの解像反応の進行を抑
えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の基板処理装置。
【請求項６】前記反応抑制部は、この反応抑制部が設
けられている雰囲気の空気の湿度よりも湿度の低いガス
を基板に供給することにより、基板に付着している水分
量を、反応抑制部に搬送されたときの基板に付着してい
る水分量よりも少なくすることを特徴とする請求項５記
載の基板処理装置。
【請求項７】前記レジストは、露光により発生した酸
がレジストの解像反応を進行させる化学増幅型レジスト
であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに
記載の基板処理装置。
【請求項８】インターフェイスステーションは、処理
ステーションから受け渡され露光装置に搬送される基板
を一旦保持するチャンバと、このチャンバ内の雰囲気を制御する雰囲気コントローラ
と、を具備することを特徴とする請求項２ないし７のい
ずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】雰囲気コントローラはチャンバ内を減圧
するものであることを特徴とする請求項８記載の基板処
理装置。
【請求項１０】雰囲気コントローラはチャンバ内に不
活性ガスを供給するものであることを特徴とする請求項
８または９記載の基板処理装置。
【請求項１１】雰囲気コントローラはチャンバ内にド
ライエアーを供給するものであることを特徴とする請求
項８、９または１０記載の基板処理装置。
【請求項１２】チャンバは、該チャンバ内に搬入され
る基板を一旦保持してパージするパージ室と、基板を待
機させるバッファ室と、前記パージ室と前記バッファ室
との間で基板の受け渡しを行う受け渡し手段とを備える
ことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載
の基板処理装置。
【請求項１３】バッファ室は、露光装置との間で基板
の受け渡しをするための通過口を有することを特徴とす
る請求項１２記載の基板処理装置。