JP2003535470A - コーティング方法及びそのための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
に材料を付加するために有効なスピンコーティング方法及びその装置に関する。
本発明の方法及び装置は、スピンコーティング処理の各ステップのタイミング制
御に関する。
ることが要求される。基板上に材料を付加するために商業的に用いられてきた1
つの方法は、スピンコーター(spin-coater)を用いるスピン処理、即ち、スピン
コーティングである。スピンコーターは、一定量の材料を基板上に配置可能であ
り、また1つまたは一連の回転速度でその中心軸回りに基板を回転させることが
できる。遠心力の作用により、回転する基板の表面上に材料が広がり、薄い、均
一なフィルムが形成される。
積回路等のマイクロエレクトロニクスデバイスの処理では、基板表面の限定され
た領域にいくつかの処理ステップを制限して行う必要がある。たとえば、マイク
ロエレクトロニクスデバイスの処理において、回路設計を構成するために異なる
材料を半導体ウエハ上に正確に配置することが良い。
ことであり、適切でない材料の作用及び処理ステップに対して処理されるまたは
保護されるかのいずれかを選択しなければならない。このような基板の共通の処
理方法は、フォトリソグラフィー(写真平版技術)及びスピンコーティングを用
いることである。
を選択的に保護又は露光するのに用いられる。感光性のフォトレジスト材料のコ
ーティングは、素子上に薄い膜としてスピンコートされる。このフォトレジスト
層は、パターン化されたフォトマスクを介して電磁エネルギーに晒されて、露光
されたフォトレジスト材料内では化学的反応を引き起し、マスクされた領域(即
ち、電磁エネルギーに晒されない)の材料以外では化学的反応が起こらない。
トされる。この現像溶液により、フォトレジストの露光された領域と、されない
領域がともに現像溶液に浸かり、そして、現像されたフォトレジストと現像され
ないフォトレジスト部分が除去される。
光されない領域が、現像されて除去される。一方、フォトレジストがいわゆるポ
ジティブタイプである場合、フォトレジストコーティングの露光された領域が現
像されて除去される。フォトリソグラフィーの両方のタイプは、残留フォトレジ
ストが保護層を形成し、フォトマスクのポジティブ又はネガティブのいずれにお
いても、更に露光された領域を処理することができるとともに、フォトレジスト
により覆われた領域を保護することができる。
ニクスデバイスの最終製品の品質、性能、及び製造コストの1つまたはそれ以上
に対して重要な影響を与えることができる。露光されたかつ現像されたフォトレ
ジスト層は、フォトレジスト層を用いる基板上に構成される特徴の大きさ及び解
像度に影響を与える。より薄い層は、特徴の有効なアスペクト比(即ち、高さ対
幅)の範囲に基づく、特徴および解像度がよりきめ細かになる。さらに、単色光
を用いてフォトレジストを露光する時、この光は、層を通過して反射され、これ
により、生産的または破壊的な干渉が生じる。望ましいフィルム厚さは、薄いフ
ィルムの干渉/スイングカーブの最大値または最小値で作動するように設計され
ている。
また重要なことであり、単一基板上におけるフォトレジストフィルムの厚さの均
一性(イントラーウエハの均一性)と、異なる基板に付加される異なるコーティ
ング間の(平均)厚さの(インターウエハの均一性)の両方を意味している。イ
ントラーウエハ(intra-wafer)の均一性は、たとえば、所定のデバイス上に配置
される構成部品の形状の大きさを与えることから重要である。インターウエハ(i
nter-wafer)の均一性は、たとえば、予想可能な均一厚さを有するコーティング
を製造することが、均一でかつ一定の品質を有するデバイスの生産を可能にする
ので、重要である。
産物であり、この処理は、フォトレジスト溶液をコーティングし、現像溶液をコ
ーティング(フォトレジストを露光した後)する各ステップを含んでいる。両方
の処理ステップとこれに関係した材料は、均一でかつ予想可能な厚さ、及び均一
な形状寸法を有する、現像されたフォトレジスト層を製造する場合の鍵となり得
る。
な形式で実行させるために、処理状態、材料、及び個々の処理命令を密接に監視
および/または制御することにより、コーティングの均一性を与えることを試み
る。これは、予めプログラムされた一組の事象に従って、反復的で、予測された
、タイミング及び状態を有する個々の処理ステップを均一に実行させるために、
一般的に、コンピュータ化した処理制御システムをプログラムすることにより達
成される。
いと見なされる上記プロセスを取巻く要因が、スピンコートされた材料の変動お
よび非均一性を生じさせ、真に失敗をもたらす結果を引き起こす場合がある。
イミング遅れ、コーティング装置におけるエアの動き及び速度、周囲の湿度、周
囲温度、周囲気圧、化学的な計量分配システムパラメータ、タイミングにおける
小さな変動、付加された処理溶液の機械的衝撃等が含まれる。ある方法では、ス
ピンコートされた材料の厚さにおける影響を減少させるために、これらの要因に
対する監視と補正が必要となる。
用いて、処理条件を制御する。スピンコーティング処理を制御するために使用さ
れる1つのシステムは、シリアル処理制御、たとえば、ラウンド−ロビン(round
robin)型の制御処理を含んでいる。シリアル型の制御処理において、電子的又
はコンピュータ化されたユニットが、シーケンス的またはシリアル的な方法論を
用いるスピンコーティング装置の種々の要素を監視しかつ制御する。この処理制
御システムは、一般的に、連続したシリアル(例えば、回路的な)パスに従って
、変化しない(図1を参照)予め決められた順番で装置の識別された構成要素を
順次アドレスを指定して作動する。
アドレスを指定して1つのサブルーチンを一度に処理できる。図1において、サ
ブルーチンは、CPUによって従うパスから発生する光線によって表される。こ
のCPUは、サブルーチンをアドレス指定し、条件またはパラメータをチェック
することによりサブルーチンの指令を実行して、指令された動作を行う。そして
、このような動作が完了した後、次のサブルーチンに移動する。
いるスピンコーティングでは、達成可能なコーティングの均一性のレベルに制限
が伴う。このことは、特に、マイクロエレクトロニクスデバイスが小さくなるほ
ど、また、形状寸法における変動の許容寸法範囲がより要求されるほど、真実で
ある。
するためにシリアル処理制御に割り込ませる処理制御システムを用いて、スピン
コーティングが制御される方法及び装置に関する。これにより、シリアル処理制
御に関連するタイミングの変動を減少または除去する。
ミング変動を導き、被覆されるフォトレジスト溶液のインターウエハ及びイント
ラウエハの厚さ、さらに、現像されたフォトレジスト被膜のライン幅の反復性に
顕著な変化を生じさせる。
、固定形式で一連のサブルーチンを介して順次アドレス指定されるので、処理制
御システムがタイミング変動を起こす。各サブルーチンでは、複数の条件が監視
され、かつデータが集計されて記録される。そして、(プログラムされた指令に
よって要求される場合)動作が実行され、更新されたデータは、次のサブルーチ
ンに移行する。単純なラウンド−ロビン・アルゴリズムの一例が図1に示されて
いる。この処理制御システムは、1つのサブルーチンから次のサブルーチンへの
パス(円形として示された)を介して作動する。
ラメータ(センサを介して、又はハードウエアをアドレス指定することによって
)、例えば、チャックの温度、溶液の温度、または周囲温度等の種々の温度をア
ドレス指定する。また、処理ステップが開始したかまたは完了したかどうか、例
えば、ディスペンサーの開始または終了、化学的な温度制御の処理;タイマー、
スピンモータ(速度又は加速のための点検)、ポンプ、分配ライン、分配アーム
(位置)、及びスピンコーティング装置の内部条件をアドレス指定する。
ステムは、分配アームから処理溶液の分配の終了時にターンテーブルをスピンニ
ングさせる処理を考慮する。分配の終了が起こる正確な時点が予測できない場合
、コンピュータは、ターンテーブルまたは分配アームに関係しない他のサブルー
チンのいずれかをアドレス指定する。
うであれば、ターンテーブルの回転を開始する。分配が完了した場合、例えば、
CPUは、分配アームに関係するサブルーチン1fをアドレス指定し、残りのサ
ブルーチンがアドレス指定されるまで分配情報の終了を伝達しない。これは、(
例えば、ミネソタ州、チャスカのFSIインターナショナル社から市販されてい
るスピンコーティング装置「登録商標POLARIS」では)10ミリ秒単位の範囲、
例えば、30または50ミリ秒までの時間がかかる。さらに、特定の機械、処理
制御システム、異なる割り込みサブルーチンの長さ、及びサブルーチンの数によ
れば、それ以上の時間が必要とされる。その場合、CPUは、ターンテーブルサ
ブルーチンに与える分配の実際の終了後、このような情報によって動作する。
コートされた材料に関係した微小寸法及び許容公差を取り扱うとき、ミリ秒であ
っても重要となる。これらの範囲におけるタイミングの遅れは、フィルムの厚さ
及び均一性において検出可能な変動を生じる。また、被膜され、塗布され、ある
いは他のスピンコーティング技術を用いて処理した処理溶液のライン幅の反復性
に対しても変動を生じる。たとえば、フォトレジスト材料をスピンコーティング
する場合、この範囲におけるタイミング変動により、スピンコートされたフォト
レジスト層における厚さの変動、また、露光前の測定光の変動を生じ、10ミリ
秒の遅れに付き1.3オングストローム程度の厚さの変動が生じることが見出さ
れる。
ミング変動により、パターン化されたフォトレジスト層におけるライン幅の反復
性の変動を生じるのが見出され、この変動は、10ミリ秒遅れにつき概略1オン
グストローム程度である。
スピンコーティング処理の単一ステップの中にタイミング変動を導くばかりでな
く、累積変動を許しながら、続いて起こるステップに対する変動も伴う。図2は
、より早い処理ステップにおけるタイミングの変動が、下流のステップに運ばれ
て、次に続くステップに影響を与えることから、この変動が、1つのプロセスを
介してどのように累積されるかを示している。1つのステップの開始は、より早
いステップの終了に基づいている。これは、スピンコーティング処理の一連のス
テップにわたってしばしば起こることである。
配)、ステップ2(たとえば、スピンの加速)、ステップ3(たとえば、ディス
ペンサーの移動)を含む複数のステップを介して進行する。X軸は、一連のステ
ップのタイミングを示す。各ステップの開始(ステップ2での開始)は、前のス
テップの終了によって促進される。このように、ステップ1の終了時、コンピュ
ータは、このステップの終了を認識し、そしてステップ2の指令を開始する。同
様に、ステップ2の終了時に、コンピュータは、このステップの終了を認識し、
ステップ3の指令を開始する。これは、連続した一連のプログラムされた処理ス
テップを介して続けられる。
で、各処理ステップのタイミングの変動が累積される。特に、ステップ1の終了
の発生は、この終了が実際に起きた後、50ミリ秒(0.050秒)以内の時間で検
出されて動作するであろう。この事象が、実際にタイマーが作動した後、正確に
1.00秒で起こる場合、このシステムは、1.00〜1.05秒の時間の範囲内の時間
でその情報を検出して使用する。ステップ2は、ステップ1の終了が検出される
と、開始される。ステップ2は、それ自体50ミリ秒(0.050秒)程度のタイミ
ング変動を導く。そして、ステップ2が2.00秒の時間でプログラムを完了する場
合、2.00〜2.05秒の範囲の時間で完了しかつ検出されるであろう。ステップ2の
終了から開始したステップ3の終了は、最初の2つに加えられた別の変動、たと
えば、0.15秒までの変動を含むであろう。要するに、続いて起こる事象のタイミ
ングまたはスピンコーティング処理の指令が先行する事象のタイミングに関係す
る時、標準のシリアル型の処理制御システムにおいて、連続するステップを通し
て処理が進行する時、各ステップのタイミングの変動が累積する。
ーティングによって塗布される材料のイントラウエハ及びインターウエハの各特
性において変動を生じる。たとえば、シリアル又はラウンドロビン型の制御プロ
グラムを用いてフォトレジストを基板にスピンコートさせると、ソフトベイクの
後及び露光前に測定したとき、±25オングストローム(3シグマ)までのフォ
トレジストフィルムの厚さ変動を有する。スピンコーティング技術を用いて現像
溶液を塗布する場合、これらの範囲内のタイミングにおける変動は、約8mmの
インターウエハ及び約10mmのイントラウエハ(3標準偏差)において、現像
されたフォトレジストフィルムのライン幅の反復性における変動を生じる。
アルスピンコーティング処理制御システムが、このような処理制御システムを用
いるときにタイミング変動を有して、スピンコーティングによって塗布される材
料の厚さおよび均一性に影響を与えるという考えに関係している。
よって、タイミング、フィルム被膜の厚さ、ライン幅の反復性における変動を減
少させる。特に、本発明は、ある事象が(即ち、トリガ事象)が起こるときの時
刻と、その事象が検出され、そして、次に続く処理指令を開始するのに用いる際
の時刻との間で起こる処理の遅れをなくすことができる。さらに、本発明は後の
ステップがより早いステップの終了によって開始されることがないようにする。
その代わりに、複数の処理ステップが独立して計時され、かつ並列に、たとえば
、個別に、個々の継続時間を測定するための個別のタイマーを用いて、実行する
ことができる。
て作動することができるが、本発明のシステムは、トリガ事象に割り込みが可能
となるようにプログラムされていて、この割り込み時、システムは、次の処理指
令を、即ち、シリアル処理の介入サブルーチンをアドレス指定することによって
遅れを生じることなく、促進して実行する。この処理指令は、好ましくはスピン
コートされた材料の均一性に影響を与えるタイミングを指令することができる。
スピンコートされた材料の塗布による均一性が改善される。これは、処理指令の
割り込み及び処理の促進によって、シリアル型の処理制御に関連する遅れを避け
ることができるからである。
続く処理ステップのタイミングによって生じるタイミング変動の累積を避けるこ
とができ、たとえば、この処理制御システムは、シリアル制御に割り込んで、ス
ピンコーティング処理事象と次に続くスピンコーティング処理指令の間で、複数
の継続時間のタイミングを開始することができる。たとえば、処理制御システム
は、2つまたはそれ以上のタイマーに対する命令を含む割り込みサービスプログ
ラム(ISP)を実行し、タイマーは、各継続時間に対して個別のタイミングデバイ
スとなり、割り込み信号を受け取って時間ゼロで作動する。
行するために再び割り込みがなされ、そして、その後、シリアル処理制御が再開
される。第2の継続時間が終了するとき、制御は再び割り込みがなされ、第2の
処理指令が、順次実行される。多くのタイマーと処理指令が、割り込みワービス
ルーチンには含まれる。有利なことに、各処理指令は、独立して、タイマーの正
確さの範囲内の時間で実行するように制御される。複数の継続時間は、直列でな
く並列して測定され、そのため変動が累積されない。
使用することができ、また、現像溶液を基板の上にスピンコーティングした後の
基板上にフォトレジスト溶液をスピンコーティングする過程においても使用する
ことができる。これは、各スピンコートされる材料に対して改善された被膜の均
一性を与えることができ、現像しかつパターン化したフォトレジスト層の特に均
一の厚さにすることができる。
布されると、そして、各スピンコーティング処理が本明細書で説明したように、
割り込みされたタイミング方法を用いて、 (ソフトベイク後及び露光前に測定さ
れたときの)フォトレジスト層の均一性が、15オングストローム(3シグマ)
ほど小さくまたはそれ以下、好ましくは5オングストローム(3シグマ)以下の
厚さ(イントラウエハ及びインターウエハの両方に対して)にすることができる
。
タ(3シグマ)、インターウエハで6ナノメータ(3シグマ)のライン幅を有す
るフォトレジストコーティングをつくることができる。
コーティング装置を企図しており、たとえば、本発明の方法に従うソフトウエア
命令でプログラムされている。1つの実施形態では、割り込むタイミングは、ス
ピンコーティング処理の少なくとも一部分を制御するのに用いられる。好ましく
は複数のタイマーが並列して使用される。さらに、好ましくは、ハードウエアの
割り込みにより、処理制御システムが、割り込みサービスルーチンに入るように
させ、そして、システムが割り込まれたタイミング制御を用いるように命令し、
並列したタイマーを用いて、1つまたはそれ以上の時間感応指令を実行する。
る継続時間内の割り込みサービルルーチン中に同時に作動する2つ以上のタイマ
ーを設定するステップを含む。異なる処理指令(この指令があろうがなかろうが
、好ましくは、時間感応処理指令であるが)各継続時間の終わりに実行される。
からその発生が検出されかつ動作するまでの、一連の処理指令における各ステッ
プごとに30〜50ミリ秒(0.030〜0.050秒)の遅れを生じさせる。この変動は
、スピンコートされた材料の均一性に影響を与えることができ、より後のステッ
プの開始により累積する変動が、前のステップの各終了時に基づくのでより重要
となる。
1つのステップにおいて、わずかに5ミリ秒の変動しかない。その結果、個々の
処理ステップのタイミングにおける変動を取り除くことができる。さらに、一連
の処理ステップは、1つ以上の処理の継続時間における並列タイミングでもって
、一連の処理ステップを通じて減少した変動の累積が取り除かれる。
する処理を制御するための方法に関する。この方法は、シリアル処理制御を用い
る処理を制御し、この制御は一連のサブルーチンを順次実行し、さらに、割り込
み信号を用いてシリアル処理制御に割り込み、処理指令を実行することによって
制御される。
する。この方法は、フォトレジスト溶液を基板上にスピンコーティングすること
からなる。このスピンコーティング処理は、シリアル処理制御を用いる処理を制
御するもので、この処理は、順次一連のサブルーチンを実行し、かつ割り込み信
号を用いてシリアル処理制御に割り込んで、処理指令を実行することによって制
御される。
ンコーティング装置を用いて塗布することからなり、このスピンコーティング装
置は、一連のサブルーチンを順次実行するシリアル処理制御に用いられ、かつこ
のシリアル処理制御に割り込み信号を用いて割り込み、処理指令を実行すること
により、制御するものである。
制御する方法に関係する。この方法は、1つまたはそれ以上のやり早い処理事象
から同時に測定された各継続時間で、2つまたはそれ以上の個別の処理指令を開
始することからなり、シリアルタイミング方法によって生じたタイミング変動を
避けることができる。
像液のスピンコーティングステップを制御するためにプログラムされた処理制御
システムからなり、スピンコーティングのステップは、1つまたはそれ以上のや
り早い処理事象から同時に測定された各継続時間で、処理指令を開始することを
含んでいる。
基板を支持しかつ回転させるためのターンテーブルと、分配位置及び非分配位置
との間で移動可能な分配アームと、この分配アームと流体連通する、現像溶液の
供給源と、現像溶液を基板上に塗布する制御を行う処理制御システムとを含み、
この処理制御システムは、シリアル制御に割り込み、処理指令を実行するように
プログラムされている。
、現像溶液をスピンコーティングするステップを実行するようにプログラムされ
る処理制御システムからなる。このステップは、2つまたはそれ以上のタイマー
を用いて、同時に異なる処理指令を計時するステップを含み、シリアルタイミン
グ方法によって生じた後に続く処理指令におけるタイミング変動の累積を避ける
ことができる。
2は、シリアル処理制御を用いる制御されたスピンコートされた処理ステップの
シーケンスにおけるタイミング変動を示す図である。図3は、スピンコーティン
グ装置の例示的な実施形態のブロック図である。図4は、スピンコーティング装
置を用いて、フォトレジスト溶液を基板上にスピンコーティングするステップの
図表である。図5は、スピンコーティング装置を用いて、現像溶液を基板上に加
えるための処理ステップを示す図である。
7は、図5のステップの都部における割り込み制御を説明する図である。図8は
、割り込まれるタイミング、特に、異なる継続時間を同時に制御するマルチプル
タイマーを用いて、特定の割り込みタイミングで、制御された処理ステップのタ
イムスケジュールを示す図である。図9は、本発明に包含される処理制御方法と
、そうではない処理制御方法とを比較するデータの図表である。
ティングを形成する方法である。
できる種々の基板が知られている。これらの中には、集積半導体回路(たとえば
、半導体ウエハ)等のマイクロエレクトロニクスデバイス、液晶からなるディス
プレイスクリーン、合成材料(回路基板)の基板上の電子回路、及び商業的に重
要な材料及び製品を含む。
は塗布される公知のいかなる材料であってもよい。例としては、以下で説明する
ように、写真平版技術を用いたフォトレジスト材料、及び現像溶液を含む。本発
明は、また、スピンコーティング方法を用いて、例えば、スピンオンされる誘電
体、ガラス、ドーパント、または低k誘電体等の他の材料を付加または被覆する
ことが考えられる。このような処理溶液は、次に現像溶液が付加される。例とし
ては、本発明の方法では、写真技術的にスピンオンされるポリイミド等の誘電体
材料に、その後に続く現像溶液を塗布するために用いることができる。その結果
、この処理は、半導体ウエハ及びフォトリソグラフィー、特に、フォトレジスト
溶液をスピンコーティングし、さらに、この後に続いて、現像溶液がスピンコー
ティングによって付加されることについて記載されているが、本発明は、このよ
うな特定の利用に限定されるものではない。
用いて、例えば、写真平版技術及び材料と組み合わせて、スピン処理することが
できる。例示的なステップは、パターン化されたフォトレジスト材料を基板上に
配置するステップ、これは1回またはそれ以上の表面の洗浄または下塗りを含ん
でいる。さらに、加熱または冷却ステップ(より大きな処理において、一連のス
テップを介して1回または多数回)、フォトレジスト溶液を基板上に加えるステ
ップ、マスクと光放射を用いてフォトレジスト材料を露光するステップ、更に付
加的な加熱及び冷却ステップ等のスピンコーティング技術を用いる現像溶液の塗
布、さらに、この現像溶液とフォトレジスト領域を取り除く水洗し、パターン化
されたフォトレジストを残す各ステップ、更に、必要であれば、最終の加熱及び
冷却ステップを含んでいる。このようなステップの一連の例示的な変化が以下に
提供される。
備される。この準備工程は、洗浄、及び高温度かつ低圧での水分除去、及び表面
に基板表面とフォトレジスト材料、例えば、ヘキサメチルジシラサン[hexamethy
l-disilazane](HMDS)との間の粘性を促進する材料で表面を下塗りする。
却プレート等の設備によりウエハを冷却する。 次に、フォトレジスト材料が、好ましくは薄い、均一なフィルムで基板上に付
加される。このフォトレジストは、公知のいかなるかつ有効な技術を用いて塗布
することができる。これらは、ラミネート、押し出し技術、スプレーコーティン
グ技術、化学蒸着法、または、本発明の実施において好ましいと思われるスピン
コーティング、更に本明細書に記載したように、好ましい処理制御技術を含んで
いる。
基づいて選択された所望の厚さを有するように被覆することができる。一般的に
は、この層は、かなり薄くすることができ、例えば、その厚さは、50ミクロン
〜0.5ミクロンまたはそれ以下の範囲である。本発明に従う処理制御を用いる
範囲において、フォトレジスト溶液のスピンコーティング処理の詳細に関するさ
らなる情報が以下に提供される。
ステップは、たとえば、ベイキングにより、フォトレジスト溶液からの溶媒を打
ち込むことである。このステップは、時々、「ソフトベイク(soft bake)」又は
「ポストアプライ・べイク(post-apply bake)」と呼ばれる。露光時間及び温度
は、フォトレジスト溶液の外から溶媒を打ち込むのに有効なものにすることがで
きる。
せられ、選択的に冷却プレートを用いることもできる。 溶媒を用いて効果的に取り除かれるフォトレジスト材料は、シリコンウエハ処
理の技術で知られるように、マスクを介して選択的にエネルギー源に晒され、フ
ォトレジストの一部が反応させられる。マスクは、選択された基板、フォトレジ
スト、及び処理に対して有益であると知られているいかなるタイプのものでもよ
い。マスク、マスク技術及び設備は、公知のタイプであればどのようなものでも
役に立つ。放射は、どのような形式の波長の放射でもよく、または、フォトレジ
スト溶液の化学的かつ設計によって選択される。好ましい放射は、単一波長、即
ち、単色のものであり、多くの好ましいフォトレジスト材料は、単色的にキュア
できる。
トの温度を再び上昇させることができる。この時間的な加熱は、露光された領域
と露光されない領域に対する拡散機構を用いて、立ち上がり波形現象をアドレス
指定すること、および/またはフォトレジスト材料、例えば、化学的に増幅され
たフォトレジストに対する化学的反応を完了させること等の理由により実行する
ことができる。これは、一般的に、露光後の焼付け(post-exposure bake)により
達成でき、続いて基板を周囲温度に戻す。
に加えられる。本発明によれば、このステップは、上述した割り込み駆動される
制御方法を含む処理制御を用いて達成される。現像液の「現像」とは、フォトレ
ジスト材料の露光部分または非露光部分のいずれかを反応、破壊、溶解すること
を意味し、露光部分または非露光部分のいずれか一方または他方を洗い落とす、
即ち、取り除くことができ、パターン化したフォトレジストを残す。
、例えばフォトレジストを効率的でかつ選択的に反応、破壊、又は溶解する種々
の合成物として構成できる。フォトレジストを現像するとき、パターン化したフ
ォトレジスト層を残して、フォトレジストのある領域を選択的に取り除くことが
できる。
かの現像溶液は、フォトレジスト材料のあるタイプに対して特に有効と見なされ
、かつこれらのフォトレジストとの使用に適合することができる。現像溶液の有
効なタイプの例としては、水ベースの材料、例えば、水性水酸化テトラメチルア
ンモニウム(aqueous tetra-methyl ammonium hydroxide)等の水性アルカリ合成
物(aqueous caustic composition)[TMAH]を含んでいる。他の現像合成物は、水
酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの溶液、例えば、水性水酸化ナトリウムま
たは水性水酸化カリウムである。現像溶液は、フォトレジストの現像または除去
を容易にするために他の材料、例えば、界面活性剤を含んでもよい。
う一度冷却される。 1つまたはそれ以上のこの処理ステップを実行する設備は、フォトリソグラフ
ィー及び半導体処理の技術分野では知られており、この設備には、スピンコーテ
ィング装置、冷却プレート、ホットプレート、オーブン等を含む。このようなタ
イプの設備は、商業的に利用可能で、かつ市販されており、また異なる部品の設
備間で複数のステップを効率的に処理するための「クラスター(cluster)」にお
いて一緒に用いることができる。フォトレジストおよび/または現像溶液を被膜
するための、好ましいスピンコーティング装置は、登録商標「POLARIS」として
、ミネソタ州 チャスカに在所するFISインターナショナル社によって市販さ
れているタイプのものである。
示すブロック図である。装置10は、1つ以上の処理溶液を基板上に塗布するこ
とができる。この装置10は、回転可能な支持体14を収納する室12を含んで
いる。この支持体は、モータ18に連結されるチャック16を含んでいる。基板
Sは、チャック16に真空サクションまたは同等物(図示略)によって取り付けら
れる。この基板Sとチャック16は、スピンコーティング処理中、モータ18に
よって回転する。
オン水、現像溶液、エッジビード取り除き溶媒等)を基板S上に与えるためのデ
ィスペンサー20を含んでいる。ディスペンサー20は、処理溶液を基板S上に
加えることができる設計であればどのようなものでもよい(一般的に、同一のス
ピンコーティング装置は、フォトレジスト及び現像溶液の両方を付加するために
使用されない。)。選択的にかつ好ましくは、このディスペンサーは、例えば、
マルチ型分配ノズルを有する分配アームにおいて、同一のディスペンサー又は分
配アームから2つまたはそれ以上の異なる処理溶液を計量分配することができる
。
に異なる位置間で移動可能な1つの分配アーム又はマニュピレータ(図示略)を含
むことができる。分配アームは、基板Sの表面上にいずれかに位置している分配
位置と、分配アームが基板の外側にある非分配位置との間で移動可能である。
液を付加させるために、分配アームは、分配中、回転する基板上方を移動するこ
とができる。他の実施形態では、ディスペンサー又は分配アームは、単一の処理
溶液(例えば、現像溶液)のための分配点を有するマニホールドを含むことがで
き、そのため、円形又はスパイラルパターンにおいて現像溶液を塗布するための
動きを必要としない。
ステム22、好ましくは、本装置に用いられる各処理溶液用の1つの供給システ
ムに連結される。図3の例では、2つの供給システム22,23を有する装置1
0を示している。このディスペンサー20と供給システム22,23は、通常の
設計のものであり、従来の技術を使用でき、ディスペンサー20を介して基板S
上に塗布される状態に処理溶液が維持される。例えば、図3では、1つ以上の処
理溶液の所望温度を維持するためのヒータ50に連結されるディスペンサー20
を示している。
システムは、ミネソタ州 チャスカに在所するFSIインターナショナル社によ
って製造された登録商標「POLARIS」のマイクロリソグラフィー クラスターの中
に見出すことができる。
なフィルタ、および温度センサ、容積測定の流量センサ等のセンサを有する構成
部品を含むことができる。また、供給システム22,23は、コントローラ33
及び処理制御システム30に接続することができる。
えば、ハードウエア、ソフトウエア、またはこれらの両方の組み合わせ、即ち、
センサ、モニター、コントローラとの組み合わせ、及びハードウエハの特徴、ス
ピンコーティング装置を電子的に制御すること、及び本装置を用いて実行される
スピンコーティング処理等を含んでいる。
3から供給される処理溶液の温度に関係する処理制御システム30に入力信号を
供給する。装置10は、さらに、雰囲気ハンドラー40を含み、このハンドラー
は、室12に連通し、室内の雰囲気を所望の温度及び湿度条件に設定して処理す
ることができ、かつ基板上に所望の流れ(層状の)を維持するために室内に所望
のエアの流れを選択的に与えることができる。雰囲気ハンドラー40は、室12
内の温度、湿度、及びエアの流れを検出するために複数のセンサ(図示略)を含む
。
環境条件が維持されおよび/または制御できるように調整される。この環境室1
2は、室内の温度及び湿度を処理するための特定の水準に設定することができる
。これらのファクターを一定に保持することによって、処理溶液を基板に塗布し
たときの変動を生じさせる温度と湿度の変化を、減少または除去することができ
る。また、環境室12は、微粒子及び他の汚染物質に対するバリアとして役立ち
、かつ微粒子を取り除くことを容易にし、室内のエア流れを制御するのに使用さ
れる。室12及び装置10は、特に、回転可能な支持体14に関して、室12の
内部にアクセスすることができ、その結果、基板Sは、チャック16に取り付け
られかつチャックから取り除くこともできる。
まれる処理溶液に依存している。この雰囲気は、真空、エア、あるいはヘリウム
、アルゴン、窒素または同等物等の不活性ガス、またはこれらの組み合わせであ
る。リモート雰囲気ハンドラー40は、先ず、室内に雰囲気を循環させて最初に
冷却することによって、所望の室温度および室湿度を確立するように設計されて
おり、その結果、雰囲気を乾燥させることができる。一度乾燥されると、雰囲気
は、所望の温度及び湿度レベルに加熱されかつ湿気が与えられる。この処理され
た雰囲気は、室12内に移送される。1つのオプションとして、室12からの雰
囲気を部分的に再循環させ、この雰囲気をリモート雰囲気ハンドラー40に戻る
ように再循環ループを用いることができる。
ましくは、気圧センサ24を装置内または装置に近接して配置することができる
。このようにして、好ましくは、測定されたパラメータは、基板Sの近くの気圧
を示すことになる。例えば、登録商標「POLARIS」のマイクロリソグラフィー ク
ラスターを用いる場合、最適な設置は、非乱流で、覆われた位置にある被覆モジ
ュール内であり、これにより、センサ24上のエア流の影響が取り除かれる。
るバイイサラ オイ(Vaisala Oy)によって作られたPTB100シリーズのアナログ
気圧計とすることができる。スピンコーティング処理において気圧センサを用い
ることは、上記譲受人に係る1999年9月16日に出願された米国出願番号第09/397,
714号に記載されており、この開示内容は、本明細書に参考文献として包含され
る。
制御するのに有効な電子的なプログラム可能な処理制御システムとすることがで
きる。処理制御システム30は、好ましくは、インターロック機能を含む中央処
理ユニット(CPU)又はプログラマブルロジックコントローラ(PLC)また
は同等物等の電子的にコンピュータ化したプロセッサを含むことができる。ラン
ダムアクセスメモリ(RAM)は、好ましくは本発明に従う指令を含むソフトウ
エアプログラムを保存するために用いられる。1つまたはそれ以上のタイマーが
RAM内にプログラムされ、プロセッサの内部タイマーを参照して継続時間を測
定する。フロッピー(登録商標)ディスクドライブ、CDROM又は同等の外部
記憶装置が、選択的にプロセッサに接続され、1つ以上の方向に情報を伝送する
。この処理制御システムは、電子的にスピンコーティング装置、例えば、ハード
ウエア又はそのコントローラに接続されている。
る一般的なステップを示している。ライン60は、処理中のスピンモータの回転
速度を表す。ライン62は、分配アームの位置を表す。ライン66は、基板上に
処理溶液を分配することを表す。クロスライン68は、時間感応部分を識別し、
1つ以上の時間感応ステップを含み、この部分のタイミングは、スピン被膜され
たフォトレジストの厚さおよび/または均一性の測定可能な効果を示すことがわ
かる。
ンコーティングするフォトレジストは、一般的に3つの部分を含む。それらは、
所定量のフォトレジストを基板上に分配すること、(分配する部分−A−)(分
配する部分−A−の初期部分は、時々、プレディスペンサーと呼ばれる。)フォ
トレジストを均一なフィルムに形成するようにキャスティング(casting)するこ
と(−B−)、及びエッジビード/バックサイドのリンスによりフォトレジスト
を除去すること(−C−)である(これらの部分は、一般的に定められ、それら
の境界は正確ではない。)。
理の初期には、ターンテーブルが、プラトー61で示された分配速度に加速する
ことによって、スピンニングを開始することが示されている。この分配スピン速
度は、いかなる速度にすることもでき、フォトレジスト溶液を基板上に分配する
ことができ、効果的な時間で基板全体表面上にフィルム又は層を形成する。ター
ンテーブルの速度は、ウエハの寸法等のファクタに依存するが、一般的な分配ス
ピン速度は、200mmの直径ウエハに対して、約1000〜約2000回転/分の範囲に
あり、例えば、約1500回転/分となる。
ルムにキャスティングすることができる。塗布されるフォトレジスト溶液の量は
、均一なフォトレジストフィルムを与えるのに重要である。(少なくとも最低量
が、基板の全面積上にフィルムを形成するのに必要とされる。)このように、分
配は、好ましくは、分配される実際の量又は分配するタイミングを考慮して、分
配される材料の量に基づいて監視することができる。
必要ではないが、基板表面上にフォトレジスト溶液を分配することは、基板のス
ピンニングとともに起こる。好ましい実施形態では、フォトレジスト溶液は、分
配速度で基板が回転する間、基板表面の全領域を湿らせるのに十分な量、即ち、
基板の全領域上にフォトレジスト溶液の完全な層を作りだすのに少なくとも十分
な量で、基板上に分配される。十分なフォトレジスト溶液が基板の表面を覆うよ
うに加えられたとき、これは、フォトレジスト溶液の分配を停止し、さらにキャ
スティングまたは最終のスピン速度に加速するのに良い時期である(以下で説明
するように、好ましくは、分配アームを最初に基板上方の位置から移動すること
ができる。)。
ムの移動を含んでいる。特に、分配部分−A−のステップ中では、分配アームは
、非分配位置から分配位置に、プラトー64で示すように移動することが示され
ている。ターンテーブルが、分配速度でスピンし、かつ分配アームが分配位置に
ある間、フォトレジスト溶液は、基板に付加され、プラトー69、点59で終わ
るように示されている。
の時間感応指令又は処理ステップに先行するからである。さらに、分配の終了時
は、より早いステップのタイミング又は、例えば、ポンプ、流体の動作、又はフ
ィルタの詰まり等の分配に関係する処理の不完全さを含む理由により変化する。
こうして、必ずしも必要ではないが、他のトリガ事象を用いることができ、フォ
トレジスト溶液の分配終了時、フォトレジストのスピンコーティング処理(以下
を参照)に対する、特に便利なトリガ事象となり得る。
方に移動する。図4は、(キャスティング速度に加速を促進させるために)、最
も短い時間でフォトレジスト溶液の終了時から最終スピン速度に如何にして移動
できるようにするかを示している。
、基板のエッジに向かわせるために、最初基板の外から十分に移動される。その
時、基板は、できるだけ早く最終スピン速度で加速される。(ラインセグメント
65は、分配速度からキャスティング速度にスピンモータの加速を示している。
)加速および/または最終のスピン速度を達成した後、分配アームは、十分に非
分配位置(ラインセグメント67)に移動される(分配アームのこの移動は、時
間感応ステップとすることができる。)。
スティングスピン速度に加速される。(部分−B−を参照、ラインセグメント6
5を含む。)このステップのタイミングは、スピン被膜されたフォトレジストの
最終厚さに重要な影響を与える。公知のように、分配速度からターンテーブルの
加速の始めと終わりは、両方とも割り込み制御方法で好ましくは実行される。
に記するように設計されるべきである。一般的に、約50ミクロンまでの厚さで
、5、1、または0.5ミクロン以下の厚さに下げることが望ましい。この被膜
は、望ましくは、厚さおよび均一な厚さに関して、非常に狭い許容公差で被覆さ
れるべきである。また、ここで説明した処理制御とともに、処理指令の実行に対
する割り込みタイミング制御を用いて、15オングストローム(3シグマ)以下
、好ましくは5オングストローム(3シグマ)の均一性が、イントラウエハ及び
インターウエハの両方に対して達成することができる。これらの値は、ソフトベ
イキングの後で、かつフォトレジストのマスキング及び露光の前に、被膜として
測定される。
備に用いることができ、この設備には、現像溶液を塗布するためのスピンコーテ
ィング、ホットプレート、及び冷却プレート等の他のクラスター設備内に含まれ
る。スピンコーティングフォトレジスト用のマルチプルボウルの各々は、それ自
体の特徴を示しており、この特徴は、設定されかつ同時に制御される全てのパラ
メータと複数の条件とともに、クラスターの他のボウルに対する被膜厚さ(平均
の)における変動を含んでいる。
in)ステップ(図4におけるプラトー71)において、回転する時間を長くした
りまたは短くしたりすることによって修正することができる。好ましくは、これ
は、わずかに早く、または、わずかに遅いのいずれかの速度でカーストスピンす
るために加速を開始することによって実行できる(図4の点73は、わずかに早
くまたはわずかに遅く実行することができる。)。
であり、部分−C−と区別される。これは、分配速度と同様な速度で回転するこ
とを含んでいる。図示するように、分配アームを基板のエッジに移動させ、そし
て、エッジビードの除去基板のエッジ上にビードアップされたフォトレジスト材
料を取り除くために、基板のエッジ上に分配アームから溶媒を取り除いたエッジ
ビードに分配する。これが生じると、たとえば、溶媒を取り除くエッジビードの
流れを用いて、基板のバックサイドがリンスされる。
て更に、処理することができる。(焼付けおよび/または冷却ステップ等の1つ
又はそれ以上のステップが可能である。
。スピンコーティングを用いて現像溶液を付加するいくつかステップは、図5に
示されている。これらは、現像液が基板の表面に加えられる第1部分を含んでい
る(「分配」または「パドル形成」部分−D−)。これは、「パドル時間」部分
に続く。
することができる。パドル時間部分の後に、リンスおよびスピン乾燥部分−F−
が続く。リンス部分の間、脱イオン水又は現像溶液等の付加的な処理溶液が、基
板上に分配され、溶解したフォトレジストを運び去る。最終の乾燥は、必要とさ
れる場合、高い温度、求心力エネルギー、および/または減圧力を用いて行われ
る。
明したように割り込みタイミング方法を用いて制御される。このような制御を用
いるために好ましい部分は、以下で詳細に説明する現像溶液の分配に関係する部
分−D−である。
フォトレジストの領域と効果的に反応しそしてこの領域を取り除くことができる
。現像溶液は、一般的にある方法で、フォトレジスト層に加えられ、その場合、
現像溶液は、フォトレジスト材料の層と公平に相互作用して現像を行う。フォト
レジスト材料は、溶解するために露光領域又は非露光領域のいずれかを生じさせ
、その部分を洗浄して、マスクのポジティブパターンまたはネガティブパターン
を残す。
撃が基板表面上に均一に加わるようにし、そして、フォトレジスト表面が現像溶
液に接触する時間の間、できるだけ均一になるようにする。理想的には、現像液
は、フォトレジスト表面の全ての領域に均等に加えられかつ接触させる。等しい
時間の間、フォトレジストの均一な現像を生じさせる。スピンコーティング方法
では、これは、現像液を円形パターン又は螺旋パターンで加えることによって均
一に近づける。たとえば、基板を回転させることにより、またディスペンサーの
動きが、螺旋パターンを形成するように、あるいは、ディスペンサーのマニホー
ルド点を用いて複数の円形パターンを形成する。
した塗布させる度合いが、均一性を考慮して測定することができる。この均一性
を有して、フォトレジストが現像され、たとえば、現像後に残る特徴とフォトレ
ジストの除去部分の、大きさ(一般的に幅)と均一性を考慮することによって測
定することができる。
の除去した後に行われる。一般的に、これは、ライン幅の反復性と呼ばれるテス
トを用いて残存する特徴部分のライン幅を考慮することを意味する。本発明の方
法を用いることにより、フォトレジスト層を製造することができ、このフロート
レジスト層は、9ナノメータ(3シグマ)のイントラウエハ、及び6ナノメータ
(3シグマ)のインターウエハのライン幅の反復性を有する。
えば、基板の直径が200mmの場合)の現像溶液の量が加えられて、フォトレ
ジストの全表面にわたりほぼ均等かつ均一な層が形成される。もちろん、道理に
合えば、現像溶液を多くしたり少なくしたりすることはできる。
は、フォトレジスト溶液と組み合わせて分配することができ、基板を予め湿らせ
、被膜されたフォトレジストと現像溶液との間の相互作用を改善することができ
る。
法に使用される例示的なステップを示している(フォトレジストは、好ましくは
、スピンコーティング法を用いて加えることは必ずしも必要ではない。)。ライ
ン80は、スピンモータの速度を表す。光線ライン82は、現像溶液の分配を表
す。ライン84は、脱イオン水の分配を表す。ライン86は、分配アームの位置
を表す。更にライン88は、現像溶液の分配処理のための時間感応部分を識別す
る。
1速度、即ちプラトー85まで最初加速される。分配アームは、基板の中心にあ
る分配位置に移動する。そして、ライン84で示すように、基板表面を脱イオン
水の分配によって予め湿らせる。現像溶液を分配し(プラトー90)、そして、
分配アームが基板の中央から基板のエッジに移動させる(ラインセグメント83
)分配アームを基板上でわずかに休止させて、現像溶液の分配を続け、この時点
でターンテーブルの速度が減じる(ラインセグメント102)。そして、分配ア
ームは基板の中央(点111)に戻り(ライン104)、ここで、ターンテーブ
ルの速度が再び減じられる。(ラインセグメント106)また、基板エッジ(ラ
インセグメント108)に戻る。この点の回りで、現像溶液の端部(点115)
で分配し、そしてターンテーブルを停止させる。
いて制御され、ここで、シリアル制御処理が割り込み信号によって割り込まれる
。この場合、処理制御システムは、予めプログラムされた指令を実行し、そして
、シリアル制御に戻る。割り込み信号は、外部又は内部とすることができる(処
理制御システムから、ソフトウエア割り込みの形式で)。たとえば、割り込み信
号は、処理制御システム内のプログラムされたソフトウエア信号とすることがで
きる。プログラムされた時間で、またはソフトウエアプログラム内で検出された
事象が起きたときに発生する。即ち、割り込み信号は、センサ、コントローラ、
ポンプ、ディスペンサー、ターンテーブル、タイマー等のスピンコーティング装
置の構成部品からのディスクリート信号によるハードウエアの割り込みとするこ
ともできる。ハードウエア割り込みは、一個のハードウエアからの割り込み信号
であり、好ましくは、ハードワイヤード接続を介してCPUに直接送られるディ
スクリート信号が望ましい。
な指令も可能である。この方法は、特に、時間感応指令のタイミングを制御する
のに特に役立つ。時間感応指令は、処理ステップのタイミングに関する処理指令
であり、たとえば、ミリ秒の範囲の大きさであり、被膜されたまたは加えられた
処理材料の均一性を測定可能な影響を有する。特に、フォトレジストの厚さ又は
ライン幅の反復性のいずれかに影響を与える指令を含んでいる。時間感応指令の
例としては、ターンテーブルの動き(たとえば、加速又は減速)、ディスペンサ
ーの動き、ディスペンサーから分配される溶液の開始または終了、等のハードウ
エア部品の動きを含む。ターンテーブルの動きのタイミングは、特にスピンコー
トされたフィルムの厚さにとって重要であり、その理由は、処理溶液(特にフォ
トレジスト溶液)を分配して均一な薄いフィルムにするためにターンテーブルの
速度、継続時間、加速が、製造されるフィルムの最終厚さ及び均一性に影響を与
えるからである。
)が発生する。「処理事象」及び「トリガ事象」は、スピンコーティング処理に
おいて発生しまたは発生するようにプログラムされている事象に関係して相互交
換可能に用いられる。また、処理制御システムにおいて、システムが割り込み信
号を送る時はいつでもCPUによって検出又は認識される。トリガ事象は、好ま
しくは、時間感応指令をすぐに進行させる事象、又は、時間感応期間(1つまた
はそれ以上の時間感応指令を含む処理期間)をすぐに進行させるか又は開始する
かのいずれかの事象に関係する。
理に対するフォトレジストのスピンコーティング処理に関して異なっている。フ
ォトレジストのスピンコーティング処理は、溶液分配の終了後、時間感応指令を
含み、また所定量の溶液に対する分配の終わりが変化するので、フォトレジスト
のスピンコーティング処理に対する適切なトリガ事象は、フォトレジスト溶液の
分配の終わることになる(図4の点59)。現像溶液の利用処理では、溶液分配
の開始に直ちに続くいくつかのステップが時間感応的であり、現像溶液利用に対
する適切なトリガ事象が分配の開始時に起こる(図5の点110)。
された一組の命令に従う、たとえば、割り込みサービスルーチン(ISR)を実行
することにより、1つまたはそれ以上の処理指令を実行する。この割り込みサー
ビスルーチンは、単一の処理指令のみを実行するための命令を含み、あるいは、
複数の処理指令を実行するための命令を含むこともできる。いずれの場合も、単
一の処理指令又は1つまたはそれ以上の複数の処理指令のいずれかの指令が、ト
リガ事象から遅延して行われ、又はこのトリガ事象が起こる時に実行することが
できる。
て、1つまたはそれ以上のタイマーによって測定することができる。各継続時間
の終了時には、ISRが処理制御システムによって認識される別の割り込み信号
を出力し、処理制御システムは、ISRに従って遅延した処理指令を実行するこ
とになる。
継続時間を測定するための多数のタイマーを含む割り込みサービスルーチンを実
行させる。この割り込みサービスルーチンが、各々の遅れの間動作する1つのタ
イマーを開始させ、各遅れの終了時なると、割り込みサービスルーチンが別の割
り込み信号をプロセッサに送り、この割り込み信号を認識して、かつ対応する(
予めプログラムされた)処理指令を実行する。この処理指令が実行された後、処
理制御システムは、別のタイマーが測定された継続時間の終わりに到達したとき
、又はハードウエアの割り込み等別の割り込み信号を入力したときに送られる別
の割り込み信号によって再び割り込まれるまでシリアル制御に戻る。
定することは、有意義なことであるが、ISRの異なる継続時間が同一の開始点
から全て測定されることは必要ではない。この割り込みは、CPUが、約10〜10
0ミリ秒の時間の間、一般的な制御モードから離れることになり、この処理制御
システムは、別の割り込み信号を受け取るまでシリアル制御に戻る。
ング装置を実行する前に処理制御システム内でプレスキャンニングまたはプレプ
ログラミングすることによって)プログラムされるかまたは前もってプログラム
され、1つまたはそれ以上の異なる割り込み信号を認識する。このプレスキャン
ニングは、また異なる割り込み信号の各々に対応するISRをプログラミングす
ることを含むことができる。各割り込み信号が入力すると、処理制御システムは
、入力された特定の割り込み信号に相当するISRを実行することにより応答す
ることになる。
ム処理する並列のタイマーとを用いて制御される、図4のスピンコート処理の一
部分を示す。図6は、トリガ事象がスピンコーティング処理中に起こることを示
す。好ましくは、これは、フォトレジスト溶液の分配の終了時に選択することが
できる。
段等の機構によって)、ディスクリート信号がCPUに送られる。トリガ事象は
、図6のt=0で表された垂直線で示されている。1つまたはそれ以上のタイマ
ー(図でT1およびT2)が可動し始め、各々は、時間ゼロからのプリセット時
間の間及びトリガ事象において動作する。
される。最も早い処理指令は、最も短い継続時間(図6の継続時間D1)の後、
実行される。継続時間の終わりに到達すると、割り込みサービスルーチンは、別
の割り込み信号を中央処理ユニットに送る(継続時間D1の終了を知らせる)。
このCPUは、継続時間D1に関係する信号を入力した時に作動するようにプロ
グラムされて動作する。そして、適当な処理指令を実行することになる。
4のラインセグメント95)に上方から移動させることができる。処理指令が実
行された後、シリアル制御が再開される。継続時間D2の終わりに到達すると、
別の割り込み信号が出力され、シリアル制御に割り込み、別の処理指令を実行す
る。この例の場合、第2処理指令は、ターンテーブルの加速を開始させ、キャス
ティング速度(ポイント73、図4)にすることができる。
ム処理する並列のタイマーとを用いて制御される、図5のスピンコート処理の一
部分を示す。図7は、現像溶液のスピンコーティングの塗布中に起こるトリガ事
象に続く事象を示す。好ましくは、このトリガ事象は、現像溶液の分配に開始時
に選択され(図5のポイント110)、時間感応指令が分配開始のすぐ後に続き
、分配の開始から時間が計測される。
ば、供給システムのコントローラ33がディスクリート信号をCPU30に出力
する(図3参照))。トリガ事象は、t=0を表す垂直線として、図7に表され
ており、タイマー(図において、T4、T5、T6、T7、T8及びT9)が動
作し始め、各々は、時間ゼロからプリセットされた継続時間の間、作動する。
ンは、シリアル処理に割り込むために信号をCPUに送り、そして、基板の中心
位置上方からエッジ位置上方に分配アームを移動する指令を実行する(図5のラ
インセグメント83)。
ンは、シリアル処理に割り込むために信号をCPUに送り、そして、ターンテー
ブルを一定の速度で減速させ、減少した速度にする指令を実行する(図5のライ
ンセグメント102)。
ンは、シリアル処理に割り込むために信号をCPUに送り、そして、基板のエッ
ジ位置上方から中心位置上方に分配アームを移動する指令を実行する(図5のラ
インセグメント104)。
ンは、シリアル処理に割り込むために信号をCPUに送り、そして、ターンテー
ブルを一定の速度で減速させ、減少した速度にする指令を実行する(図5のライ
ンセグメント106)。
ンは、シリアル処理に割り込むために信号をCPUに送り、そして、基板の中心
位置上方からエッジ位置上方に分配アームを移動する指令を実行する(図5のラ
インセグメント108)。
ンは、シリアル処理に割り込むために信号をCPUに送り、そして、現像溶液の
分配を停止する指令を実行する。
めプログラムされた命令、たとえば、ソフトウエア命令に従って動作する。これ
は、シリアル制御、ソフトウエア割り込み信号、割り込みサービスルーチン等に
関係する命令を含む。この制御処理システムは、優先順位に基づいて命令を実行
するようにプログラムされている。そして、このシステムは、比較的より低い優
先順位の指令(たとえば、シリアル制御サブルーチン)を実行中に、より高い優
先順位の指令(たとえば、割り込みサービスルーチンからの指令)を実行するよ
うに割り込ませることができる。
されまたは予めプログラムされており、そして、ISR等の適当な指令を実行す
ることによって応答する。
減少または削除する。処理指令は、実行されかつ遅延継続時間は、この継続時間
を測定するタイミング装置の正確さの範囲内で測定することができる。最新のコ
ンピュータでは、約5ミリ秒の範囲内で測定され、又は1ミリ秒またはそれ以下
の正確さで測定することができる。さらに、処理指令は、独立して、即ち同時に
、測定することができ、より早い指令の実行タイミングにおいて現れる変動を増
大しないで、順次続く処理指令のタイミングに累積されないようにする。
う同時タイミングで制御される1つまたは複数のステップに現れる変動を示して
いる。図8の第1ステップでは、1.000〜1.005秒の範囲の時間で割り込みが実行
される。第2ステップは、1つの並列タイマーで計測された、2.000〜2.005秒の
範囲の時間で実行される。また、第3ステップは、3.000〜3.005秒の範囲の時間
で実行される。図2において、本発明の方法に関係した変動が、シリアル制御と
関連した変動とが比較されている。
場合と使用しない場合において、スピンコートされたフォトレジスト層のライン
幅を比較するデータの要約である。スピンコーティングを用いて現像溶液をフォ
トレジスト層に塗布するために、割り込み駆動されるシリアル処理制御が使用さ
れる。
グループを比較する。1つのグループは、シリアル処理制御を用いて現像溶液を
塗布し([NON-SYNC]は、非同期処理を意味する。)、また2つの別のグループは
、本発明に従う処理制御を用いて現像溶液が塗布される([SYNC及びSYNC#2])。
シリアル処理制御を用いてフォトレジスト溶液でスピンコートされる。次に、ス
ピンコーティング及びラウンドロビンシリアル制御(非割り込み)を用いて現像
溶液を塗布する。
分配される55の異なるサイト位置において、スキャンエレクトロン・マイクロ
スープ(SEM)を用いて測定された。このサイト位置は、25の各ウエハにお
ける同一の相対位置にある。(クリティカル寸法は、デバイスの性能−特性を表
すライン幅に言及する。)目標限界寸法(CD)は、140ナノメータであった
。図9のY軸は、55サイト位置(X軸)に対して、55の各サイトでの測定さ
れたライン幅の平均を示す(CDの平均値(nm))。25の測定値の平均ライン
幅、非同期(NON-SYNC)ウエハの55の各サイト位置全体の平均値は、138.9ナノ
メータであった。55の各サイト位置で測定された25の各ウエハに対する平均
からの3標準偏差が、図9に示されている。55のサイト位置全体に対する3標
準偏差の平均は、11.71であった。
処理制御及びシリアルタイマーを用いて、フォトレジスト溶液で被覆された。こ
のフォトレジスト層は、選択的に現像され、かつスピンコーティングによって現
像溶液が塗布されることにより除去される。また、割り込みされた処理制御とシ
リアルタイマーが用いられる。測定値は、25個の同期ウエハを用いて測定され
た。限界寸法は、非同期ウエハの位置に対応する55のサイト位置において測定
され、そして、55のサイト位置での25の各測定値の平均は、図9に示されて
いる。この平均限界寸法測定値の平均値は、136.3であった。図9は、55の各
サイト位置での25の標準偏差に対する平均からの3標準偏差を示す。55のサ
イト位置全体の3標準偏差の平均値は、7.12であった。
しかつ分析するのに用いた場合と同一の方法で処理されかつ分析された。図9は
、55のサイト位置に対する25個のCD測定値の平均(各ウエハから1つ)を
示す。また、図9は、55の各サイト位置での25個の測定値の平均からの標準
偏差を示している。
測定値からの標準偏差を減少させることができることを示している。
プのシーケンスにおけるタイミング変動を示す図である。
ピンコーティングするステップの図表である。
処理ステップを示す図である。
ルチプルタイマーを用いて、特定の割り込みタイミングで、制御された処理ステ
ップのタイムスケジュールを示す図である。
比較するデータの図表である。
法であって、より早い処理事象と同時に測定された継続時間において、処理指令
を実行するステップを含むことを特徴とする方法。
れ以上の処理指令のタイミングを制御することを特徴とする請求項9記載の方法
。
法。
法。
の方法。
前記分配位置へのディスペンサーの移動終了時、溶液の分配開始時、溶液の分配
終了時、分配位置からディスペンサーの移動開始時、分配位置からディスペンサ
ーの移動終了時、の各時点を含むグループから選択された1つの処理事象に関係
することを特徴とする請求項14記載の方法。
開始時、現像溶液の分配終了時、ターンテーブルのスピン加速またはスピン減速
の切換時、の各時点を含むグループから選択されることを特徴とする請求項9記
載の方法。
とする請求項13記載の方法。
の方法。
の方法。
込みサービスルーチンを実行し、 前記割り込みサービスルーチンは、2つ又はそれ以上のタイマーを、継続時間
の間、同時に作動するように設定し、かつ各継続時間の終わりにソフトウエア割
り込みを出力して、前記処理制御システムに割り込み、そして1つの処理指令を
実行する、ステップを含んでいることを特徴とする方法。
し、 前記マイクロエレクトロニクスデバイス上に現像溶液をスピンコーティングし、
前記スピンコーティングの1つまたは両方のステップが、シリアル処理制御に割
り込んで、1つの処理指令を実行することを特徴とする方法。
Claims (30)
- 【請求項1】 スピンコーティング装置を用いて、現像溶液を基板上に加えるプロセスを制御
するための方法であって、 前記プロセスが一連のサブルーチンを順次実行することにより処理制御される
、シリアル処理制御を用いて前記プロセスを制御し、 処理指令を実行するために、前記シリアル処理制御に割り込み信号を用いて割
り込むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項2】 前記割り込み信号は、前記処理制御システムの中央処理ユニットに送られ、前
記割り込み信号が入力すると、前記中央処理ユニットが割り込みサブスルーチン
を実行することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 割り込みサービスルーチンが多数個のタイマーをスタートさせ、各タイマーが
異なる継続時間を測定し、そして、各継続時間の終わりに、割り込みサービスル
ーチンが割り込み信号を中央処理ユニットに出力し、さらに、中央処理ユニット
が処理指令を実行することを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 処理指令を実行した後、処理制御システムが別の割り込み信号を受け取るまで
、シリアル処理制御に戻ることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 割り込み信号は、ソフトウエアの割り込み信号であることを特徴とする請求項
1記載の方法。 - 【請求項6】 割り込み信号は、ハードウエアの割り込み信号であることを特徴とする請求項
1記載の方法。 - 【請求項7】 ハードウエアの割り込み信号は、溶液投与の開始時に又は溶液投与の終了時に
、あるいはその両方のときに、供給システムコントローラから出力されることを
特徴とする請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 処理指令は、ターンテーブルの加速または減速の開始およびディスペンサーの
移動開始により選択されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 フォトレジスト被膜を基板上に形成するための方法であって、 フォトレジスト溶液を前記基板上にスピンコーティングし、このコーティング
プロセスが 一連のサブルーチンを順次実行するシリアル処理制御を用いて、前記プロセス
を制御し、 ある処理指令を実行するために、前記シリアル処理制御に割り込み信号を割り
込ませ、 スピンコーティング装置を用いてスピンコートされたフォトレジスト上に、現
像溶液を塗布する、各ステップを有し、 前記スピンコーティング装置は、 一連のサブルーチンを順次実行するシリアル制御を用いて前記プロセスを制御
し、 前記シリアル処理制御に割り込み信号を割り込ませて、ある処理指令を実行す
るすることからなるステップによって制御されることを特徴とする方法 - 【請求項10】 現像溶液をマイクロエレクトロニックデバイス上にスピンコーティングする方
法であって、より早い処理事象と同時に測定された継続時間において、処理指令
を実行するステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項11】 2つまたはそれ以上の継続時間が単一の処理事象から測定され、2つまたはそ
れ以上の処理指令のタイミングを制御することを特徴とする請求項10記載の方
法。 - 【請求項12】 各継続時間は、5ミリ秒以内で制御されることを特徴とする請求項10記載の
方法。 - 【請求項13】 各継続時間は、1ミリ秒以内で制御されることを特徴とする請求項10記載の
方法。 - 【請求項14】 継続時間D4は、時間t0から測定され、 前記継続時間D4の終わりに、第1処理指令が実行され、そして、 継続時間D5が時間t0から継続時間D1と同時に測定され、 前記継続時間D5の終わりに、第2処理指令が実行される、 ことを特徴とする請求項10記載の方法。
- 【請求項15】 前記処理事象がハードウエアの割り込みを含むことを特徴とする請求項10記
載の方法。 - 【請求項16】 前記ハードウエアの割り込みは、分配位置へのディスペンサーの移動開始時、
前記分配位置へのディスペンサーの移動終了時、溶液の分配開始時、溶液の分配
終了時、分配位置からディスペンサーの移動開始時、分配位置からディスペンサ
ーの移動終了時、の各時点を含むグループから選択された1つの処理事象に関係
することを特徴とする請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 処理指令の少なくとも1つは、ディスペンサーの移動開始時、現像溶液の分配
開始時、現像溶液の分配終了時、ターンテーブルのスピン加速またはスピン減速
の切換時、の各時点を含むグループから選択されることを特徴とする請求項10
記載の方法。 - 【請求項18】 継続時間D4、D5は、2つの異なるタイマーを用いて測定されることを特徴
とする請求項14記載の方法。 - 【請求項19】 前記タイマーは、5ミリ秒以内で正確であることを特徴とする請求項18記載
の方法。 - 【請求項20】 前記タイマーは、1ミリ秒以内で正確であることを特徴とする請求項18記載
の方法。 - 【請求項21】 現像溶液をスピンコーティング処理で制御する方法であって、 割り込みサービスルーチンを有するプログラムで処理される処理制御システム
を使用し、あるトリガ事象の時、ハードウエア割り込みが処理制御システムに送
られ、 ハードウエア割り込みの指示を受け取ったとき、前記処理制御システムが割り
込みサービスルーチンを実行し、 前記割り込みサービスルーチンは、2つ又はそれ以上のタイマーを継続時間の
間同時に作動するように設定し、かつ各継続時間の終わりにソフトウエア割り込
みを出力して、前記処理制御システムに割り込み、そして1つの処理指令を実行
する、ステップを含んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項22】 マイクロエレクトロニックデバイスを処理する方法であって、 マイクロエレクトロニクスデバイスの表面上に処理溶液をスピンコーティング
し、 前記マイクロエレクトロニクスデバイス上に現像溶液をスピンコーティングし、
前記スピンコーティング方法は、シリアル処理制御に割り込んで、1つの処理指
令を実行することを特徴とする方法。 - 【請求項23】 前記処理溶液をスピンコーティングするステップは、割り込んだ処理制御を用
いて処理指令を実行することを含んでいる請求項22記載の方法。 - 【請求項24】 シリアル処理制御は、割り込みサービスルーチンを実行させる割り込み信号を
用いて割り込みがなされることを特徴とする請求項22記載の方法。 - 【請求項25】 割り込みサービスルーチンは、多数個のタイマーを開始させ、各タイマーは、
異なる継続時間を測定し、そして、各継続時間の終わりには、割り込みサービス
ルーチンが割り込み信号を処理制御システムに送って、このシステムが処理指令
を実行することを特徴とする請求項24記載の方法。 - 【請求項26】 前記方法は、シリアルタイミング方法によって生じたタイミング変動の累積が
、避けられることを特徴とする請求項22記載の方法。 - 【請求項27】 現像溶液をスピンコーティングするためのプロセスを制御する方法であって、 1つまたはそれ以上のより早い処理事象から同時に測定された継続時間での2
つまたはそれ以上の処理指令を開始して、シリアルタイミング方法によって生じ
たタイミング変動を、避けることを特徴とする方法。 - 【請求項28】 現像溶液によるスピンコーティングのステップを制御するためのプロセス制御
システムを含み、 前記スピンコーティングのステップが、1つまたはそれ以上のより早い処理事
象から同時に測定された継続時間で処理指令を開始することを特徴とするスピン
コーティング装置。 - 【請求項29】 基板を支持しかつ回転するためのターンテーブルと、 分配位置と非分配位置の間に移動可能なディスペンサーと、 前記ディスペンサーと流体連通する現像溶液の供給源と、 前記基板上への現像溶液の付加を制御するための処理制御システムとを含み、 この処理制御システムが、シリアル制御に割り込むようにプログラムされて、
処理指令を実行するように構成したことを特徴とするスピンコーティング装置。 - 【請求項30】 現像溶液のスピンコーティング処理のステップを実行するためにプログラムさ
れた処理制御システムを含み、 前記スピンコーティング処理のステップが、シリアルタイミング方法によって
生じた処理指令のタイミング変動を避けるために、2つまたはそれ以上のタイマ
ーを用いて、異なる処理指令のタイミングを取ることを特徴とするスピンコーテ
ィング装置。
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