JP2003523076A - フォトレジストベーキングプロセスを制御するための方法および装置 - Google Patents
フォトレジストベーキングプロセスを制御するための方法および装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
-
- G—PHYSICS
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- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/38—Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
フォトレジストベーキングプロセスを制御するための方法および装置である。上にフォトレジスト層を有するウエハ（２０５）が設けられる。フォトレジスト層の第１の厚みは楕円偏光計で測定され、フォトレジスト層の第１のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルは、ＦＴＩＲ分光法（２８０）によって生成される。第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲスペクトルに基づいて、ベーク時間およびベーク温度が定められる。次に、ウエハ（２０５）は、該ベーク時間の間、該ベーク温度でベークされる。
Description
【０００１】
この発明はウエハ製造プロセスに一般的に関し、より特定的には、ウエハの製
造の間のウエハのフォトレジストベーキングプロセスを制御するための方法およ
び装置に関する。
造の間のウエハのフォトレジストベーキングプロセスを制御するための方法およ
び装置に関する。
【０００２】
従来、半導体デバイスはフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングさ
れる。基板材料、金属、絶縁体などのベース材料は、フォトレジストと称される
感光性材料で被覆される。フォトレジストは、一般的に、紫外線、Ｘ線または電
子線などの活性光線に感光する。フォトレジストはベース材料の上に堆積されて
、基板の非加工部分を選択的に保護する。次に、フォトマスクまたはレチクルを
通してフォトレジスト膜に選択的に光を当てて、ベース材料上にフォトレジスト
パターンを形成する。次にフォトレジストを現像し、露光済みフォトレジストま
たは未露光フォトレジストのいずれかを除去する。
れる。基板材料、金属、絶縁体などのベース材料は、フォトレジストと称される
感光性材料で被覆される。フォトレジストは、一般的に、紫外線、Ｘ線または電
子線などの活性光線に感光する。フォトレジストはベース材料の上に堆積されて
、基板の非加工部分を選択的に保護する。次に、フォトマスクまたはレチクルを
通してフォトレジスト膜に選択的に光を当てて、ベース材料上にフォトレジスト
パターンを形成する。次にフォトレジストを現像し、露光済みフォトレジストま
たは未露光フォトレジストのいずれかを除去する。
【０００３】
一般的に２タイプのフォトレジストが存在する。すなわちポジ型とネガ型であ
る。ポジ型フォトレジストは、露光済み部分が現像液に溶解するが、未露光部分
が溶解しないタイプのものである。一方、ネガ型フォトレジストは逆のタイプの
ものである。あるフォトレジスト材料は、光への露光に基づいただけでは、現像
液中で可溶から不溶への遷移を完了しない。化学増幅型フォトレジストと称され
るこれらのフォトレジスト材料は、露光後ベークプロセスを受けて、可溶から不
溶への遷移（すなわち、ポジ型レジストの場合）を完了する。
る。ポジ型フォトレジストは、露光済み部分が現像液に溶解するが、未露光部分
が溶解しないタイプのものである。一方、ネガ型フォトレジストは逆のタイプの
ものである。あるフォトレジスト材料は、光への露光に基づいただけでは、現像
液中で可溶から不溶への遷移を完了しない。化学増幅型フォトレジストと称され
るこれらのフォトレジスト材料は、露光後ベークプロセスを受けて、可溶から不
溶への遷移（すなわち、ポジ型レジストの場合）を完了する。
【０００４】
図１Ａから図１Ｄを参照して、化学増幅型フォトレジストを用いるプロセスを
より詳細に説明する。図１Ａは、フォトレジスト層１４が上に堆積されるベース
材料１２を含むウエハ１０の断面図である。図１Ｂで、フォトレジスト層１４は
フォトマスク（図示せず）を通して光源に露光され、露光済み領域１６を規定す
る。光への露光により、フォトレジスト層１４の表面の水素フリーラジカルが露
光済み領域１６に形成されるようになる。図１Ｃで、ウエハ１０は露光後ベーク
されて溶解度遷移化学反応を完了し、ベーク済み領域１８を形成する。露光後ベ
ークの間にフリーラジカルは下方向に拡散し、露光済み領域１６の下でフォトレ
ジスト１４と反応する。典型的に、深紫外フォトレジスト層１４については、露
光後ベーク時間は約６０-９０秒である。図１Ｄに示されるように、次に現像液
を塗布して、残余のフォトレジスト１４を除去する（すなわちネガ型レジストの
場合−図１Ｄに図示）かまたは、ベーク済み部分１８を除去する（すなわちポジ
型レジストの場合−図示せず）。次にウエハ１０に紫外（ＵＶ）ベーキングプロ
セスを受けさせて、ウエハ２０５に対して行なわれるその後のいかなるエッチン
グに対しても、フォトレジスト１４の抵抗性をさらに増大させる。プラズマエッ
チングまたはウェットエッチングなどのプロセスを用いて、残余のフォトレジス
ト（すなわちベーク済み領域１８中のもの）をストリッピングする。プラズマス
トリップツールは、プラズマ励起されたイオン化酸素／酸素ラジカルを用いる。
ウェットエッチツールは、硫酸／過酸化物の混合物を典型的に用いて、その後、
濯ぎまたは一続きの標準的な洗浄を伴なう。
より詳細に説明する。図１Ａは、フォトレジスト層１４が上に堆積されるベース
材料１２を含むウエハ１０の断面図である。図１Ｂで、フォトレジスト層１４は
フォトマスク（図示せず）を通して光源に露光され、露光済み領域１６を規定す
る。光への露光により、フォトレジスト層１４の表面の水素フリーラジカルが露
光済み領域１６に形成されるようになる。図１Ｃで、ウエハ１０は露光後ベーク
されて溶解度遷移化学反応を完了し、ベーク済み領域１８を形成する。露光後ベ
ークの間にフリーラジカルは下方向に拡散し、露光済み領域１６の下でフォトレ
ジスト１４と反応する。典型的に、深紫外フォトレジスト層１４については、露
光後ベーク時間は約６０-９０秒である。図１Ｄに示されるように、次に現像液
を塗布して、残余のフォトレジスト１４を除去する（すなわちネガ型レジストの
場合−図１Ｄに図示）かまたは、ベーク済み部分１８を除去する（すなわちポジ
型レジストの場合−図示せず）。次にウエハ１０に紫外（ＵＶ）ベーキングプロ
セスを受けさせて、ウエハ２０５に対して行なわれるその後のいかなるエッチン
グに対しても、フォトレジスト１４の抵抗性をさらに増大させる。プラズマエッ
チングまたはウェットエッチングなどのプロセスを用いて、残余のフォトレジス
ト（すなわちベーク済み領域１８中のもの）をストリッピングする。プラズマス
トリップツールは、プラズマ励起されたイオン化酸素／酸素ラジカルを用いる。
ウェットエッチツールは、硫酸／過酸化物の混合物を典型的に用いて、その後、
濯ぎまたは一続きの標準的な洗浄を伴なう。
【０００５】
紫外ベーキングプロセスは、フォトレジスト層の架橋を増大させるので、フォ
トリソグラフィにおいて重要なステップである。この架橋の量が増すにつれ、エ
ッチングに対するフォトレジストの耐性も増す。このことは、ウエハに対して行
なわれるその後のエッチングプロセスにとって望ましい。結合の架橋だけでなく
、紫外ベークプロセスは、フォトレジスト層からさらなる溶媒も除去し、それに
より、エッチングに対するその耐性をさらに増す。しかしながら、フォトレジス
ト材料がエッチングプロセスに対する耐性を増すにつれ、フォトレジストのスト
リッピング除去を達成するのがより困難になってしまう。したがって、フォトレ
ジストは、エッチングに対する十分な耐性を与えながら、後のフォトレジストス
トリッピングプロセスの達成を困難にするほどの架橋を与えないことが望ましい
。
トリソグラフィにおいて重要なステップである。この架橋の量が増すにつれ、エ
ッチングに対するフォトレジストの耐性も増す。このことは、ウエハに対して行
なわれるその後のエッチングプロセスにとって望ましい。結合の架橋だけでなく
、紫外ベークプロセスは、フォトレジスト層からさらなる溶媒も除去し、それに
より、エッチングに対するその耐性をさらに増す。しかしながら、フォトレジス
ト材料がエッチングプロセスに対する耐性を増すにつれ、フォトレジストのスト
リッピング除去を達成するのがより困難になってしまう。したがって、フォトレ
ジストは、エッチングに対する十分な耐性を与えながら、後のフォトレジストス
トリッピングプロセスの達成を困難にするほどの架橋を与えないことが望ましい
。
【０００６】
この発明は、上記の問題の１つ以上を克服するかまたはその影響を少なくとも
減じることに向けられる。
減じることに向けられる。
【０００７】
この発明の１つの局面では、フォトレジスト層をその上に有するウエハをベー
クするための方法が提供される。フォトレジスト層の第１の厚みを測定し、フォ
トレジスト層の第１のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを生成する。第
１の厚みおよび第１のＦＴＩＲスペクトルに基づいて、ベーク時間およびベーク
温度を定める。次に、該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハをベークする。
クするための方法が提供される。フォトレジスト層の第１の厚みを測定し、フォ
トレジスト層の第１のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを生成する。第
１の厚みおよび第１のＦＴＩＲスペクトルに基づいて、ベーク時間およびベーク
温度を定める。次に、該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハをベークする。
【０００８】
この発明の別の局面では、ウエハがその上にフォトレジスト層を有するウエハ
をベークするための装置が提供される。装置は、フォトレジスト層の第１の厚み
を測定するように適合される楕円偏光計と、フォトレジスト層のＦＴＩＲスペク
トルを生成するように適合されるフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光ユニットと
を含む。コントローラも設けられ、これは、第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲス
ペクトルに基づいて、ベーク時間およびベーク温度を定めるように適合される。
ベークユニットも設けられ、これは、該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハを
ベークするように適合される。
をベークするための装置が提供される。装置は、フォトレジスト層の第１の厚み
を測定するように適合される楕円偏光計と、フォトレジスト層のＦＴＩＲスペク
トルを生成するように適合されるフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光ユニットと
を含む。コントローラも設けられ、これは、第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲス
ペクトルに基づいて、ベーク時間およびベーク温度を定めるように適合される。
ベークユニットも設けられ、これは、該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハを
ベークするように適合される。
【０００９】
この発明は、添付の図面と関連して、以下の説明を参照することによって理解
されるであろう。なお、図面中、同じ参照番号は同じ要素を表わす。
されるであろう。なお、図面中、同じ参照番号は同じ要素を表わす。
【００１０】
この発明は、さまざまな変更および代替的な形態が可能であるが、その特定の
実施例が、図面に例示の目的のためにのみ示されかつ本明細書中に詳細に説明さ
れる。しかしながら、特定の実施例の本明細書中の説明は、開示される特定の形
態にこの発明を限定することを意図するものではなく、反対に、その意図は、添
付の請求項に規定されるような、この発明の精神および範囲内に入るすべての変
更、均等物および代替物を含むことを理解されたい、
実施例が、図面に例示の目的のためにのみ示されかつ本明細書中に詳細に説明さ
れる。しかしながら、特定の実施例の本明細書中の説明は、開示される特定の形
態にこの発明を限定することを意図するものではなく、反対に、その意図は、添
付の請求項に規定されるような、この発明の精神および範囲内に入るすべての変
更、均等物および代替物を含むことを理解されたい、
【００１１】
この発明の例示的な実施例が以下に説明される。明瞭さのため、実際の実現例
のすべての特徴がこの明細書中に説明されるわけではない。当然ながら、いかな
るそのような実際の実施例の展開においても、開発者の特定の目標を達成するた
めには、実現例によって異なるシステム関連および業務関連の制約などの数多く
の実現例特有の決断がなされなければならないことが認められる。さらに、その
ような開発の努力は複雑でありかつ時間がかかり得るが、それにもかかわらず、
この開示から利益を有する当業者にとっては日常業務であることが認められる。
のすべての特徴がこの明細書中に説明されるわけではない。当然ながら、いかな
るそのような実際の実施例の展開においても、開発者の特定の目標を達成するた
めには、実現例によって異なるシステム関連および業務関連の制約などの数多く
の実現例特有の決断がなされなければならないことが認められる。さらに、その
ような開発の努力は複雑でありかつ時間がかかり得るが、それにもかかわらず、
この開示から利益を有する当業者にとっては日常業務であることが認められる。
【００１２】
ここで図面を参照しておよび具体的には図２を参照して、ウエハ２０５のフォ
トリソグラフィパターニングを行なうためのプロセスライン２００の簡略ブロッ
ク図が与えられる。プロセスライン２００は、フォトレジスト層の上にパターン
を形成するフォトマスクを用いて、ウエハ２０５上のフォトレジスト層を光源に
露光するステッパ２１０を含む。その後、ウエハ２０５は露光後ベークユニット
２２０に転送され、そこでウエハ２０５に対して露光後ベーキングを行なう。
トリソグラフィパターニングを行なうためのプロセスライン２００の簡略ブロッ
ク図が与えられる。プロセスライン２００は、フォトレジスト層の上にパターン
を形成するフォトマスクを用いて、ウエハ２０５上のフォトレジスト層を光源に
露光するステッパ２１０を含む。その後、ウエハ２０５は露光後ベークユニット
２２０に転送され、そこでウエハ２０５に対して露光後ベーキングを行なう。
【００１３】
ベークユニット２２０での露光後ベークの後、ウエハ２０５はクールダウンス
テーション２３０に、次に現像液２４０に転送され、ここで未露光フォトレジス
トを除去する。次に、ウエハ２０５は、紫外（ＵＶ）ベークユニット２４５に転
送され、ここでウエハ２０５の紫外ベーキングを行なう。ＵＶベークプロセスは
、ウエハ２０５のフォトレジスト層の結合の架橋を向上させ、それにより、ウエ
ハ２０５に対して行なわれるその後のいかなるエッチングに対しても、フォトレ
ジストの耐性を増大させる。ＵＶベークはさらに、フォトレジスト層からさらな
る溶媒を除去し、それによりその耐性をさらに増す。典型的に、エッチングに対
するフォトレジスト層の耐性の度合いに影響を及ぼすいくつかの異なるソースが
存在する。それらには、ＵＶ光の強度、ＵＶベークの持続時間、フォトレジスト
層中の溶媒の量の変動、フォトレジスト樹脂の種類、フォトレジスト層の実際の
厚みなどが含まれる。
テーション２３０に、次に現像液２４０に転送され、ここで未露光フォトレジス
トを除去する。次に、ウエハ２０５は、紫外（ＵＶ）ベークユニット２４５に転
送され、ここでウエハ２０５の紫外ベーキングを行なう。ＵＶベークプロセスは
、ウエハ２０５のフォトレジスト層の結合の架橋を向上させ、それにより、ウエ
ハ２０５に対して行なわれるその後のいかなるエッチングに対しても、フォトレ
ジストの耐性を増大させる。ＵＶベークはさらに、フォトレジスト層からさらな
る溶媒を除去し、それによりその耐性をさらに増す。典型的に、エッチングに対
するフォトレジスト層の耐性の度合いに影響を及ぼすいくつかの異なるソースが
存在する。それらには、ＵＶ光の強度、ＵＶベークの持続時間、フォトレジスト
層中の溶媒の量の変動、フォトレジスト樹脂の種類、フォトレジスト層の実際の
厚みなどが含まれる。
【００１４】
ウエハ２０５は、予め定められたベーク時間ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅの間Ｕ
Ｖベークユニット２４５の中に置かれ、予め定められたベーク温度ｕｖ＿ｂａｋ
ｅ＿ｔｅｍｐに加熱される。この発明は、ＵＶベークユニット２４５に対して、
所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータを
定めるステップを含む。これにより、ウエハ２０５のフォトレジスト材料の結合
の十分な架橋が可能になり、それにより、フォトレジストのストリッピングプロ
セスを達成するのを困難にするほどの架橋ではないものの、エッチングに対する
十分な耐性を与えるようになる。
Ｖベークユニット２４５の中に置かれ、予め定められたベーク温度ｕｖ＿ｂａｋ
ｅ＿ｔｅｍｐに加熱される。この発明は、ＵＶベークユニット２４５に対して、
所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータを
定めるステップを含む。これにより、ウエハ２０５のフォトレジスト材料の結合
の十分な架橋が可能になり、それにより、フォトレジストのストリッピングプロ
セスを達成するのを困難にするほどの架橋ではないものの、エッチングに対する
十分な耐性を与えるようになる。
【００１５】
ＵＶベークユニット２４５でのＵＶベークの後、ウエハ２０５はエッチングユ
ニット２５０に転送され、ウエハ２０５の表面にフォトレジストが形成したパタ
ーンをエッチングする。このエッチングステップの後、ウエハ２０５はフォトレ
ジストストリップツール２６０に転送され、ここで、パターニングされたフォト
レジスト層の残余を除去する。次に検査ツール２６５を用いて、フォトレジスト
がウエハ２０５から完全にストリッピングされるのを確認する。
ニット２５０に転送され、ウエハ２０５の表面にフォトレジストが形成したパタ
ーンをエッチングする。このエッチングステップの後、ウエハ２０５はフォトレ
ジストストリップツール２６０に転送され、ここで、パターニングされたフォト
レジスト層の残余を除去する。次に検査ツール２６５を用いて、フォトレジスト
がウエハ２０５から完全にストリッピングされるのを確認する。
【００１６】
この発明の１つの実施例に従うと、プロセスコントローラ２７０は少なくとも
ＵＶベークユニット２４５とインターフェイスして、ウエハ２０５上にあるフォ
トレジスト材料の定量的および／または定性的特徴に基づいて、最適なｕｖ＿ｂ
ａｋｅ＿ｔｉｍｅおよび／またはｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータを定める
。図示された実施例では、プロセスコントローラ２７０は、ウエハ２０５上のフ
ォトレジスト層の厚みと、フォトレジスト材料内に存在する結合の架橋の量とに
より、ＵＶベークユニット２４５のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａ
ｋｅ＿ｔｅｍｐ設定を定める。
ＵＶベークユニット２４５とインターフェイスして、ウエハ２０５上にあるフォ
トレジスト材料の定量的および／または定性的特徴に基づいて、最適なｕｖ＿ｂ
ａｋｅ＿ｔｉｍｅおよび／またはｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータを定める
。図示された実施例では、プロセスコントローラ２７０は、ウエハ２０５上のフ
ォトレジスト層の厚みと、フォトレジスト材料内に存在する結合の架橋の量とに
より、ＵＶベークユニット２４５のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａ
ｋｅ＿ｔｅｍｐ設定を定める。
【００１７】
ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータを最適
化するため、ユニット２４５によるＵＶベーキングの前に、楕円偏光計２７５を
用いてウエハ２０５上のフォトレジストの厚みを測定する。フォトレジストの厚
みはベーキングの前に測定され、ウエハ２０５のｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎ
ｅｓｓを与える。楕円偏光計２７５がフォトレジストの厚みを確定する態様は、
十分に当業者の知識の範囲内にある。したがって、この発明を不必要に不明瞭に
するのを避けるため、そのようなプロセスの詳細は本明細書中では説明しない。
さらに、この発明の精神および範囲から逸脱することなく、楕円偏光計の代わり
に他の装置を用いてフォトレジスト層の厚みを測定してもよいことが認められる
。
化するため、ユニット２４５によるＵＶベーキングの前に、楕円偏光計２７５を
用いてウエハ２０５上のフォトレジストの厚みを測定する。フォトレジストの厚
みはベーキングの前に測定され、ウエハ２０５のｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎ
ｅｓｓを与える。楕円偏光計２７５がフォトレジストの厚みを確定する態様は、
十分に当業者の知識の範囲内にある。したがって、この発明を不必要に不明瞭に
するのを避けるため、そのようなプロセスの詳細は本明細書中では説明しない。
さらに、この発明の精神および範囲から逸脱することなく、楕円偏光計の代わり
に他の装置を用いてフォトレジスト層の厚みを測定してもよいことが認められる
。
【００１８】
フォトレジスト層の厚みを測定するのに加え、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）
分光ユニット２８０を用いて、ウエハ２０５上に存在するフォトレジスト材料中
に存在する架橋の量を測定する。ＦＴＩＲ分光ユニット２８０は、ウエハ２０５
がベークユニット２４５によるＵＶベーキングプロセスを受ける前に、ＦＴＩＲ
＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを生成する。ＦＴＩＲ分光ユニット２８０が
ＦＴＩＲスペクトルを生成する態様も当業者には周知であり、この発明を不明瞭
にしないため、本明細書中でその詳細は説明しない。
分光ユニット２８０を用いて、ウエハ２０５上に存在するフォトレジスト材料中
に存在する架橋の量を測定する。ＦＴＩＲ分光ユニット２８０は、ウエハ２０５
がベークユニット２４５によるＵＶベーキングプロセスを受ける前に、ＦＴＩＲ
＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを生成する。ＦＴＩＲ分光ユニット２８０が
ＦＴＩＲスペクトルを生成する態様も当業者には周知であり、この発明を不明瞭
にしないため、本明細書中でその詳細は説明しない。
【００１９】
ＵＶベークユニット２４５によるウエハ２０５のベーキングの後、再び楕円偏
光計２７５を用いてウエハ２０５上のフォトレジスト層の厚みを測定し、ｐｏｓ
ｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓを与える。同様に、ベーキング後に、ウエハ２
０５のＦＴＩＲスペクトルをＦＴＩＲ分光ユニット２８０によって得て、ウエハ
２０５のＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与える。
光計２７５を用いてウエハ２０５上のフォトレジスト層の厚みを測定し、ｐｏｓ
ｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓを与える。同様に、ベーキング後に、ウエハ２
０５のＦＴＩＲスペクトルをＦＴＩＲ分光ユニット２８０によって得て、ウエハ
２０５のＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与える。
【００２０】
ＵＶベークユニット２４５の所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂ
ａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータは、プロセスライン２００が以前加工したウエハ２
０５のバッチまたはロットから得られた前のデータの集合に基づいて定められる
。このデータを得るため、楕円偏光計２７５を用いてベーク前およびベーク後の
フォトレジスト厚み（すなわち、パラメータｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓ
ｓおよびｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を測定し、ＦＴＩＲ分光ユニ
ット２８０を用いて、前述のようにＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａ
およびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを得る。プロセスライン２
００が加工した特定のウエハ２０５ロットに用いる特定のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉ
ｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐとともに、このデータを記憶する。１つの
実施例に従うと、データは、プロセスコントローラ２７０のデータベース記憶装
置２８５に記憶されてもよい。
ａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータは、プロセスライン２００が以前加工したウエハ２
０５のバッチまたはロットから得られた前のデータの集合に基づいて定められる
。このデータを得るため、楕円偏光計２７５を用いてベーク前およびベーク後の
フォトレジスト厚み（すなわち、パラメータｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓ
ｓおよびｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を測定し、ＦＴＩＲ分光ユニ
ット２８０を用いて、前述のようにＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａ
およびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを得る。プロセスライン２
００が加工した特定のウエハ２０５ロットに用いる特定のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉ
ｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐとともに、このデータを記憶する。１つの
実施例に従うと、データは、プロセスコントローラ２７０のデータベース記憶装
置２８５に記憶されてもよい。
【００２１】
別の実施例に従うと、図３に示されるように、ＵＶベークユニット２４５、楕
円偏光計２７５およびＦＴＩＲ分光ユニット２８０は、高度プロセス制御（ＡＰ
Ｃ）フレームワーク３１０に結合されてもよい。この実施例では、プロセスコン
トローラ２７０の機能性は、ＵＶベーク最適化ソフトウェアユニット３２０で実
現され得る。楕円偏光計２７５およびＦＴＩＲ分光ユニット２８０は、それぞれ
、加工済みウエハ２０５から得られるベーク前およびベーク後厚み測定値ならび
にベーク前およびベーク後ＦＴＩＲスペクトルを、ＡＰＣフレームワーク３１０
を介してＵＶベーク最適化ソフトウェア３２０に送る。前の実施例のプロセスコ
ントローラ２７０と類似のソフトウェア３２０は、以前記憶されたデータに基づ
いて、所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメ
ータを定める。
円偏光計２７５およびＦＴＩＲ分光ユニット２８０は、高度プロセス制御（ＡＰ
Ｃ）フレームワーク３１０に結合されてもよい。この実施例では、プロセスコン
トローラ２７０の機能性は、ＵＶベーク最適化ソフトウェアユニット３２０で実
現され得る。楕円偏光計２７５およびＦＴＩＲ分光ユニット２８０は、それぞれ
、加工済みウエハ２０５から得られるベーク前およびベーク後厚み測定値ならび
にベーク前およびベーク後ＦＴＩＲスペクトルを、ＡＰＣフレームワーク３１０
を介してＵＶベーク最適化ソフトウェア３２０に送る。前の実施例のプロセスコ
ントローラ２７０と類似のソフトウェア３２０は、以前記憶されたデータに基づ
いて、所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメ
ータを定める。
【００２２】
プロセスライン２００が現在のウエハ２０５ロットを加工する際、フォトレジ
ストの厚み、すなわちｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓの測定値は楕円偏光
計２７５によって得られ、ロットの、フォトレジスト中の架橋の量、すなわちＦ
ＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａは、ＦＴＩＲ分光ユニット２８０によ
って確定される。現在のロットについてのこれらのパラメータは、プロセスコン
トローラ２７０によって記憶済みデータと比較され、所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔ
ｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐを定める。これがプロセスライン２００
が加工する現在のウエハ２０５ロットのための所望のｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉ
ｃｋｎｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与える。し
たがって、ＵＶベークユニット２４５のためのｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよび
ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐの設定は、所望のベーク後フォトレジスト厚みおよび
ベーク後ＦＴＩＲスペクトルを与えるように調節される。この現在のウエハ２０
５ロットに関するデータの集合も、以前記憶済みのデータとともに記憶され、後
に加工されるウエハ２０５の最適なＵＶベーク時間および温度設定を定める際の
補助となる。データベース２８５を更新することにより、プロセスコントローラ
２７０は、時間とともにプロセスライン２００で起こり得る何らかの変動をより
十分に補うことができる。
ストの厚み、すなわちｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓの測定値は楕円偏光
計２７５によって得られ、ロットの、フォトレジスト中の架橋の量、すなわちＦ
ＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａは、ＦＴＩＲ分光ユニット２８０によ
って確定される。現在のロットについてのこれらのパラメータは、プロセスコン
トローラ２７０によって記憶済みデータと比較され、所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔ
ｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐを定める。これがプロセスライン２００
が加工する現在のウエハ２０５ロットのための所望のｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉ
ｃｋｎｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与える。し
たがって、ＵＶベークユニット２４５のためのｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよび
ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐの設定は、所望のベーク後フォトレジスト厚みおよび
ベーク後ＦＴＩＲスペクトルを与えるように調節される。この現在のウエハ２０
５ロットに関するデータの集合も、以前記憶済みのデータとともに記憶され、後
に加工されるウエハ２０５の最適なＵＶベーク時間および温度設定を定める際の
補助となる。データベース２８５を更新することにより、プロセスコントローラ
２７０は、時間とともにプロセスライン２００で起こり得る何らかの変動をより
十分に補うことができる。
【００２３】
ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照して、プロセスライン２００が加工する現在
のウエハ２０５ロットのためのｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ
＿ｔｅｍｐを制御するためのプロセス４００が与えられる。プロセス４００はブ
ロック４１０で始まり、ここで楕円偏光計２７５は、現在のウエハ２０５ロット
のためのフォトレジスト材料の厚み（ｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を
、それがプロセスライン２００のＵＶベークユニット２２０に送られる前に定め
る。ブロック４２０で、現在のウエハ２０５ロットに対するフォトレジスト材料
中の架橋の量もＦＴＩＲ分光ユニット２８０によって定められ、ウエハ２０５の
ロットをベークする前にＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与える。
のウエハ２０５ロットのためのｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ
＿ｔｅｍｐを制御するためのプロセス４００が与えられる。プロセス４００はブ
ロック４１０で始まり、ここで楕円偏光計２７５は、現在のウエハ２０５ロット
のためのフォトレジスト材料の厚み（ｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を
、それがプロセスライン２００のＵＶベークユニット２２０に送られる前に定め
る。ブロック４２０で、現在のウエハ２０５ロットに対するフォトレジスト材料
中の架橋の量もＦＴＩＲ分光ユニット２８０によって定められ、ウエハ２０５の
ロットをベークする前にＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与える。
【００２４】
ブロック４３０で、プロセスコントローラ２７０は、現在のロットの前に加工
されたウエハ２０５ロットが以前に生成した、データベース２８５中の記憶済み
データに基づいて、所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔ
ｅｍｐを定める。それぞれ楕円偏光計２７５およびＦＴＩＲ分光ユニット２８０
が生成した、現在のウエハ２０５ロットのためのｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎ
ｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを、データベース２８
５中の以前記憶済みのデータと比較し、所望のｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎ
ｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与えるためにどの
ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータを用いた
かを判断する。
されたウエハ２０５ロットが以前に生成した、データベース２８５中の記憶済み
データに基づいて、所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔ
ｅｍｐを定める。それぞれ楕円偏光計２７５およびＦＴＩＲ分光ユニット２８０
が生成した、現在のウエハ２０５ロットのためのｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎ
ｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを、データベース２８
５中の以前記憶済みのデータと比較し、所望のｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎ
ｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを与えるためにどの
ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐパラメータを用いた
かを判断する。
【００２５】
ブロック４４０で、プロセスコントローラ２７０は、ブロック４３０で定めら
れた所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐに対応し
て、ＵＶベークユニット２４５の設定を調節する。所望のベーク時間および温度
で現在のウエハ２０５ロットをベークした後、ブロック４５０で楕円偏光計２７
５は現在のウエハ２０５ロットのｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓを測定
する。フォトレジストのベーク後の厚みを測定した後、ブロック４６０で、ＦＴ
ＩＲ分光ユニット２８０は、現在のウエハ２０５ロットのＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂ
ａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを測定する。その後、ブロック４７０で、ｕｖ＿ｂａｋ
ｅ＿ｔｉｍｅ、ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐ、ｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓ
ｓ、ＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａ、ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃ
ｋｎｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを含む、現在の
ウエハ２０５ロットのための新たに得られたデータを、後に作られるウエハ２０
５に最適なＵＶベーク時間および温度をプロセスコントローラ２７０が定める際
の後の使用のために、データベース２８５に記憶する。
れた所望のｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｉｍｅおよびｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐに対応し
て、ＵＶベークユニット２４５の設定を調節する。所望のベーク時間および温度
で現在のウエハ２０５ロットをベークした後、ブロック４５０で楕円偏光計２７
５は現在のウエハ２０５ロットのｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓｓを測定
する。フォトレジストのベーク後の厚みを測定した後、ブロック４６０で、ＦＴ
ＩＲ分光ユニット２８０は、現在のウエハ２０５ロットのＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂ
ａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを測定する。その後、ブロック４７０で、ｕｖ＿ｂａｋ
ｅ＿ｔｉｍｅ、ｕｖ＿ｂａｋｅ＿ｔｅｍｐ、ｐｒｅｂａｋｅ＿ｔｈｉｃｋｎｅｓ
ｓ、ＦＴＩＲ＿ｐｒｅｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａ、ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｔｈｉｃ
ｋｎｅｓｓおよびＦＴＩＲ＿ｐｏｓｔｂａｋｅ＿ｓｐｅｃｔｒａを含む、現在の
ウエハ２０５ロットのための新たに得られたデータを、後に作られるウエハ２０
５に最適なＵＶベーク時間および温度をプロセスコントローラ２７０が定める際
の後の使用のために、データベース２８５に記憶する。
【００２６】
ブロック４８０で、ウエハはエッチングプロセスを受け、ブロック４８５で、
ウエハ２０５上のフォトレジストをストリッピングする。その後、ウエハ２０５
を検査ツール２６５で検査し、ブロック４９５で、検査ツール２６５から得られ
たデータをデータベース２８５に記憶する。次にこのデータを、後に加工される
ウエハ２０５ロットとの比較に用いる。
ウエハ２０５上のフォトレジストをストリッピングする。その後、ウエハ２０５
を検査ツール２６５で検査し、ブロック４９５で、検査ツール２６５から得られ
たデータをデータベース２８５に記憶する。次にこのデータを、後に加工される
ウエハ２０５ロットとの比較に用いる。
【００２７】
上に開示された特定の実施例は例示のためのみのものであり、この発明は、本
明細書中の教示の利益を有する当業者には明らかな、異なるがしかし均等な態様
で変更されかつ実践され得る。さらに、請求項に記載されるようなもの以外の、
本明細書中に示される構造または設計の詳細に対するいかなる限定も意図されな
い。したがって、上に開示された特定の実施例は変形または変更され得、すべて
のそのような変形例はこの発明の精神および範囲内に入ると考えられることは明
らかである。したがって、本明細書中で求められる保護範囲は、添付の請求項に
述べられるとおりである。
明細書中の教示の利益を有する当業者には明らかな、異なるがしかし均等な態様
で変更されかつ実践され得る。さらに、請求項に記載されるようなもの以外の、
本明細書中に示される構造または設計の詳細に対するいかなる限定も意図されな
い。したがって、上に開示された特定の実施例は変形または変更され得、すべて
のそのような変形例はこの発明の精神および範囲内に入ると考えられることは明
らかである。したがって、本明細書中で求められる保護範囲は、添付の請求項に
述べられるとおりである。
【図１Ａ】 フォトレジスト層が上に形成される、先行技術の基板の断面図
である。
である。
【図１Ｂ】 フォトレジストが光源に露光された後の、図１Ａの基板の断面
図である。
図である。
【図１Ｃ】 基板が露光後ベークプロセスを受けた後の、図１Ｂの基板の断
面図である。
面図である。
【図１Ｄ】 フォトレジストを現像して未露光部分を除去した後の、図１Ｂ
の基板の断面図である。
の基板の断面図である。
【図２】 １つの実施例に従う、ウエハの紫外ベーキングを行なうための例
示的なプロセスラインの簡略図である。
示的なプロセスラインの簡略図である。
【図３】 別の実施例に従う、高度プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワーク
上で、ウエハの紫外ベーキングに関するデータを通信するための簡略図である。
上で、ウエハの紫外ベーキングに関するデータを通信するための簡略図である。
【図４Ａ】 この発明の１つの実施例に従う、最適な紫外ベーキングパラメ
ータを定めるためのプロセスを示す図である。
ータを定めるためのプロセスを示す図である。
【図４Ｂ】 この発明の１つの実施例に従う、最適な紫外ベーキングパラメ
ータを定めるためのプロセスを示す図である。
ータを定めるためのプロセスを示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H096 AA25 FA01 HA01 HA03 JA04
LA16
5F046 KA10
Claims (10)
- 【請求項１】 ウエハ２０５をベークするための方法であって、ウエハ２０
５はフォトレジスト層をその上に有し、方法は、 フォトレジスト層の第１の厚みを測定するステップ４１０と、 フォトレジスト層の第１のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを生成す
るステップ４２０とを含み、第１のスペクトルは、フォトレジスト層中の結合の
架橋の度合いを規定し、さらに 第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲスペクトルに基づいて、ベーク時間およびベ
ーク温度を定めるステップ４３０と、 該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハをベークするステップ４４０とを含む
、方法。 - 【請求項２】 ウエハをベークした後、フォトレジスト層の第２の厚みを測
定するステップ４５０と、 ベークの後、フォトレジスト層の第２のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペク
トルを生成するステップ４６０とをさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 第１および第２の厚みならびに第１および第２のＦＴＩＲス
ペクトルを定められたベーク時間および温度に関連付けてデータベースに記憶す
るステップ４７０をさらに含み、記憶された第１および第２の厚み、第１および
第２のＦＴＩＲスペクトル、ベーク時間および温度は、まとめて記憶済みデータ
を形成する、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲスペクトルに基づいてベー
ク時間およびベーク温度を定めるステップは、 第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲスペクトルをデータベース中の記憶済みデー
タと比較するステップと、 ウエハ２０５がベークされるとき、所望の第２の厚みおよび第２のＦＴＩＲス
ペクトルを与えるベーク時間および温度を選択するステップとをさらに含む、請
求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 ウエハ２０５をベークするための装置であって、ウエハ２０
５はフォトレジスト層をその上に有し、装置は、 フォトレジスト層の第１の厚みを測定するように適合される楕円偏光計２７５
と、 フォトレジスト層のＦＴＩＲスペクトルを生成するように適合されるフーリエ
変換赤外（ＦＴＩＲ）分光ユニット２８０と、 第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲスペクトルに基づいてベーク時間およびベー
ク温度を定めるように適合されるコントローラ２７０と、 該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハ２０５をベークするように適合される
ベークユニット２４５とを含む、装置。 - 【請求項６】 楕円偏光計２７５は、ウエハをベークした後、フォトレジス
ト層の第２の厚みを測定するようにさらに適合され、ＦＴＩＲ分光ユニット２８
０は、ベークの後、フォトレジスト層の第２のＦＴＩＲスペクトルを生成するよ
うにさらに適合される、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 第１および第２の厚みならびに第１および第２のＦＴＩＲス
ペクトルを定められたベーク時間および温度に関連付けてデータベースに記憶す
るように適合された記憶ユニット２８５をさらに含み、記憶された第１および第
２の厚み、第１および第２のＦＴＩＲスペクトル、ベーク時間および温度は、ま
とめて記憶済みデータを形成する、請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 コントローラ２７０は、第１の厚みおよび第１のＦＴＩＲス
ペクトルを、データベース２８５中の記憶済みデータと比較し、かつ、ウエハが
ベークされるとき、所望の第２の厚みおよび第２のＦＴＩＲスペクトルを与える
ベーク時間および温度を選択するようにさらに適合される、請求項７に記載の装
置。 - 【請求項９】 ウエハ２０５をベークするための方法であって、ウエハ２０
５はフォトレジスト層をその上に有し、方法は、 フォトレジスト層の第１の厚みを測定するステップ４１０と、 フォトレジスト層の結合の架橋の第１の度合いを測定するステップ４２０と、 第１の厚みおよび架橋の第１の度合いに基づいて、ベーク時間およびベーク温
度を定めるステップ４３０と、 該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハをベークするステップ４４０とを含む
、方法。 - 【請求項１０】 ウエハ２０５をベークするための装置であって、ウエハ２
０５はフォトレジスト層をその上に有し、装置は、 フォトレジスト層の第１の厚みを測定するように適合される計測ユニット２７
５と、 フォトレジスト層の結合の架橋の第１の度合いを測定するように適合される分
光ユニット２８０と、 第１の厚みおよび架橋の第１の度合いに基づいてベーク時間およびベーク温度
を定めるように適合されるコントローラ２７０と、 該ベーク温度で該ベーク時間の間ウエハをベークするように適合されるベーク
ユニット２４５とを含む、装置。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US09/500,727 US6362116B1 (en) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | Method for controlling photoresist baking processes |
| US09/500,727 | 2000-02-09 | ||
| PCT/US2001/001524 WO2001059525A1 (en) | 2000-02-09 | 2001-01-16 | Method and apparatus for controlling photoresist baking processes |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001558793A Expired - Fee Related JP4456313B2 (ja) | 2000-02-09 | 2001-01-16 | フォトレジストベーキングプロセスを制御するための方法および装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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