JP2004103850A - レジスト塗布方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板表面上の異物の発生を抑制しうるレジスト塗布方法及び装置を提供する。
【解決手段】ウェーハ１０表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤によりウェーハ１０の表面を疎水化する工程と、ウェーハ１０上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、熱処理を行う工程からウェーハ１０表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行う。
【選択図】 図１
【解決手段】ウェーハ１０表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤によりウェーハ１０の表面を疎水化する工程と、ウェーハ１０上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、熱処理を行う工程からウェーハ１０表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行う。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘキサメチルジシラザンによる表面の疎水化処理の後に、基板上にレジストを塗布するレジスト塗布方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造において、レジストをウェーハ等の基板上に塗布する際には、一般的に、その前処理として、ヘキサメチルジシラザン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ、ＨＭＤＳ）による表面の疎水化処理が行われている。ＨＭＤＳは、優れたシリル化剤であり、シリコン基板等の表面の水酸基を容易にシリル化し、基板表面を疎水化する。
【０００３】
ＨＭＤＳを用いた疎水化処理により、レジスト膜と基板表面との密着性が強化され、その後のパターニングにおけるパターン飛び等の不具合の発生を抑制することが可能となる。
【０００４】
ＨＭＤＳを用いたウェーハ表面の疎水化処理は、次のようにして行われる。
【０００５】
まず、常温で液体のＨＭＤＳを加熱しながら窒素ガスによりバブリングする。
このバブリングにより得られたＨＭＤＳを含む窒素ガスを、密閉処理室内において、３０〜１００℃の範囲内で温御制御されたホットプレート上の基板に対して吹き付ける。
【０００６】
その後、通常、室温で基板を冷却し、温度及び湿度を制御した環境下で、回転する基板に一定量のレジストを滴下することにより、レジストを基板上に塗布する。レジストが塗布された後、熱処理により、基板上のレジストが乾燥、固化され、レジスト膜が成膜される。こうして基板上に成膜されたレジスト膜は、露光工程を経て、配線パターン等の所望の形状にパターニングされる。
【０００７】
かかるレジスト塗布工程において、レジストと基板との密着性を向上するべく、これまでに種々の方法が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、ＨＭＤＳ処理に先立って、加熱した窒素ガスを基板に吹き付けることにより、基板表面の水分を除去する方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２や特許文献３には、ＨＭＤＳ処理の前に、減圧処理を行うことにより基板表面の水分を除去する方法が開示されている。
【００１０】
また、特許文献４には、ＨＭＤＳ処理からレジストの塗布までを窒素雰囲気下で行う方法が開示されている。
【００１１】
さらに、特許文献５には、レジストの塗布が行われる塗布カップ周りの除湿、及びレジストのリサイクルを目的として、塗布カップ内にドライエアーを流す方法が開示されている。
【００１２】
また、特許文献６には、プラズマ処理部とＨＭＤＳ処理部とを同一チャンバーに設け、プラズマ処理により基板表面の水分を除去する方法が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平０４−９９３１０号公報（第２−３頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開平０５−３１５２３３号公報（段落番号００２１−００２２、図２）
【特許文献３】
特開平０６−３０２５０７号公報（段落番号００１４−００１５、図１）
【特許文献４】
特公昭６２−０３５２６４号公報（第２−３頁、第１−３図）
【特許文献５】
特開平１０−２５６１３９号公報（段落番号００２６−００３３、図１）
【特許文献６】
特開平０５−２３４８６６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したレジスト塗布が行われるレジスト塗布装置の内部ユニットには、通常、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルターを介してクリーンルームの雰囲気が導入されている。また、最近では、量産に用いられている化学増幅型レジストを塗布する場合には、アンモニア等のレジストを失活させてしまう塩基性物質を除去するために、ケミカルフィルターを介してクリーンルームの雰囲気が内部ユニットに導入されている。
【００１５】
しかしながら、従来のレジスト塗布装置では、内部ユニットに導入されるクリーンルームの雰囲気の湿度については特に制御されていなかった。
【００１６】
このため、レジスト塗布前の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳが、導入されるクリーンルームの雰囲気中に含有される水分と反応しトリメチルシラノール等のシロキサン系の物質に分解される。この結果、レジストと基板の密着性が低下してしまうことがあった。
【００１７】
このようなＨＭＤＳと雰囲気中の水分との反応を防止するため、従来の技術の欄において示したように、ＨＭＤＳ処理部の雰囲気中の水分含有量を制御するレジスト塗布装置もこれまでに知られている。しかしながら、ＨＭＤＳ処理を行う前後の雰囲気中の水分含有量については制御されていなかった。例えば、ＨＭＤＳ処理前のベーク後の冷却時、基板の搬送時、或いはＨＭＤＳ処理後の冷却時には、特に雰囲気中の水分含有量は制御されていなかった。このため、基板表面への水分の再吸着等が起こってしまい、一連の処理における湿度制御が十分になされているとはいえなかった。
【００１８】
ＨＭＤＳ処理前後の水分による悪影響をも低減するため、特許文献４に開示された従来技術のように、ＨＭＤＳ処理からレジスト塗布までの一連の処理を、窒素ガスの雰囲気下で行う方法も知られている。しかしながら、レジストの塗布が行われる雰囲気についても、その水分含有量が低くなってしまうため、均一な膜厚のレジスト膜を形成することは困難であると考えられる。また、処理室すべての置換に要する窒素ガスの量、及び置換に要する時間等を考慮すると、コスト的にも時間的にも、レジストの塗布を効率的に行うことは困難であると考えられる。
【００１９】
また、基板表面の疎水化処理に用いるＨＭＤＳの水分による加水分解の影響は、以下に述べるように、レジストと基板の密着性の低下にとどまらない。
【００２０】
ＨＭＤＳが水分により加水分解されて生じるシロキサン系の物質は、特に、アモルファスシリコン等の表面で反応を引き起こす。この結果、レジストのパターニング後に、アモルファスシリコン等の表面に異物が発生してしまう場合がある。図４異物の写真を示す図である。図４に示す異物は、走査型電子顕微鏡によって観察されたものである。
【００２１】
かかる異物は、エッチングに対して十分なマスク性を有している。このため、エッチング後のパターン欠陥の発生要因の一つとなり、製品の歩留まりに大きな影響を及ぼしていた。
【００２２】
本発明の目的は、基板表面上の異物の発生を抑制しうるレジスト塗布方法及び装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程から前記基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行うことを特徴とするレジスト塗布方法により達成される。
【００２４】
また、上記目的は、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１５０℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法により達成される。
【００２５】
また、上記目的は、除湿された雰囲気下で、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う熱処理部と、除湿された雰囲気を維持しつつ、疎水化処理剤により前記基板表面を疎水化する疎水化処理部と、前記基板上にレジストを塗布するレジスト塗布部とを有することを特徴とするレジスト塗布装置により達成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態によるレジスト塗布方法及び装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施形態によるレジスト塗布装置の構造を示す上面図、図２は本実施形態によるレジスト塗布方法を示すフローチャートである。
【００２７】
〔１〕レジスト塗布装置
まず、本実施形態によるレジスト塗布装置について図１を用いて説明する。
【００２８】
本実施形態によるレジスト塗布装置では、レジストを塗布すべきウェーハ１０が収容される収容部１２と、ＨＭＤＳ処理前のウェーハ１０の熱処理が行われる第１の熱処理部１４と、第１の熱処理部１４による熱処理後のウェーハ１０の冷却処理が行われる第１の冷却処理部１６と、ウェーハ１０表面のＨＭＤＳによる疎水化処理が行われるＨＭＤＳ処理部１８と、ＨＭＤＳによる疎水化処理後のウェーハ１０の冷却処理が行われる第２の冷却処理部２０と、レジスト塗布後のウェーハの熱処理が行われる第２の熱処理部２２とが順次隣接して設けられている。
【００２９】
第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及び第２の熱処理部２２の側方には、各処理部へウェーハ１０を搬送する搬送用アーム２４が移動するアーム移動領域２６が設けられている。各処理部と対向する領域には、アーム移動領域２６を挟んで、ＨＭＤＳ処理後に冷却されたウェーハ１０上へのレジストの塗布が行われるレジスト塗布部２８が設けられている。
【００３０】
各処理部相互間には、各処理部を相互に隔離する隔壁３０が設けられており、各処理部は、独立した排気系（図示せず）にそれぞれ接続されている。また、各処理部のアーム移動領域２６に面した隔壁３０には、搬送用アーム２４によるウェーハ１０の導入及び導出のための開口部（図示せず）が設けられている。このように、各処理部は、レジスト塗布装置が通常設置されるクリーンルームの雰囲気から隔離された隔室となっている。さらに、装置動作時には、第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及びアーム移動領域２６内には、除湿された空気、即ちクリーンドライエアーが導入されるようになっている。
【００３１】
収容部１２には、レジストを塗布すべきウェーハ１０が、キャリア３２に搭載された状態で収容されている。また、収容部１２及びアーム移動領域２６を移動し、キャリア３２に搭載されたウェーハ１０を取り出し、各処理部にウェーハ１０を搬送する搬送用アーム２４が設けられている。
【００３２】
第１の熱処理部１４には、例えば４０〜２５０℃まで温度制御が可能なホットプレート３４が設けられている。熱処理時には、ホットプレート３４上にウェーハ１０に載置される。
【００３３】
第１の冷却処理部１６には、例えば恒温槽等により温度調節された水が内部を循環するクーリングプレート３６が設けられている。冷却処理時には、クーリングプレート３６上にウェーハ１０が載置される。
【００３４】
ＨＭＤＳ処理部１８には、例えば４０〜２５０℃までの温度制御が可能なホットプレート３８が設けられている。ＨＭＤＳ処理時には、ホットプレート３８上にウェーハ１０が載置される。ＨＭＤＳ処理部１８には、外部に設置された貯蔵タンク（図示せず）内で窒素ガスのバブリングにより気化された蒸気状となったＨＭＤＳが、窒素ガスをキャリアとして導入されるようになっている。
【００３５】
第２の冷却処理部２０では、第１の冷却処理部１６と同様に、例えば恒温槽等により温度調節された水が内部を循環するクーリングプレート４０が設けられている。冷却処理時には、クーリングプレート４０上にウェーハ１０が載置される。
【００３６】
第２の熱処理部２２では、第１の熱処理部１４と同様に、例えば４０〜２５０℃まで温度制御が可能なホットプレート４２が設けられている。熱処理時には、ホットプレート４２上にウェーハ１０に載置される。
【００３７】
レジスト塗布部２８には、内部でレジストの塗布が行われる塗布カップ４４と、塗布カップ４４内に設けられ、ウェーハ１０を保持して水平面内で回転するウェーハチャック４６とが設けられている。また、ウェーハチャック４６上方には、ウェーハチャック４６に保持されたウェーハ１０上にレジストを滴下するためのノズル（図示せず）が設けられている。
【００３８】
このように、本実施形態によるレジスト塗布装置は、ＨＭＤＳ処理を行う前にウェーハの熱処理を行う第１の熱処理部１４を有することに主たる特徴の一つがある。ＨＭＤＳ処理前に、第１の熱処理部１４によってウェーハ１０を加熱することにより、ウェーハ１０表面の水分が除去され、表面の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳの加水分解反応を抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態によるレジスト塗布装置は、ＨＭＤＳ処理の際にウェーハ１０を加熱するホットプレート３８を有することに主たる特徴の一つがある。ホットプレート３８によってウェーハ１０を加熱しつつＨＭＤＳ処理を行うことにより、ウェーハ１０とレジスト膜との密着性を向上することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態によるレジスト塗布装置は、装置動作時に、第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及びアーム移動領域２６内に、除湿された空気、即ちクリーンドライエアーが導入されることに主たる特徴の一つがある。ウェーハ１０が搬送されるこれら処理部等にクリーンドライエアーを導入し、除湿された雰囲気下でウェーハ１０の搬送及び一連の処理をおこなうことにより、ウェーハウェーハ１０表面への水分の再吸着を抑制することができる。これにより、表面の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳの水分による加水分解反応を抑制することができる。
【００４１】
以上のようにして、本実施形態によるレジスト塗布装置は、ウェーハ１０表面の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳの加水分解反応を抑制するので、レジスト現像後のウェーハ１０表面において、パターン欠陥等の不具合の原因となる異物の発生を抑制することができる。しかも、ウェーハ１０とレジスト膜との密着性を向上することができる。これにより、高品質の半導体装置を歩留まりよく製造することが可能となる。
【００４２】
また、レジスト塗布部２８には、クリーンドライエアーは導入されないので、均一な膜厚のレジスト膜を形成することが困難となるという不具合が生じることもない。
【００４３】
また、第１の熱処理部１４では、減圧せずに簡単な加熱手段であるホットプレート３４のみで熱処理を行うので、減圧チャンバー内のホットプレートを用いて加熱する場合と比較して、装置の構造を簡単なものとすることができる。
【００４４】
〔２〕レジスト塗布方法
次に、本実施形態によるレジスト塗布方法について図１及び図２を用いて説明する。
【００４５】
まず、第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及びアーム移動領域２６のそれぞれに、クリーンドライエアーを導入する。同時に、各処理部に接続された排気系により排気を行い、各処理部及びアーム移動領域２６の雰囲気がクリーンドライエアーで置換された状態とする。クリーンドライエアーとしては、例えば大気圧下での露点が−６０℃のものを用いる。また、導入するクリーンドライエアー流量は、例えば３Ｌ／ｍｉｎとする。
【００４６】
こうして、処理を開始する（ステップＳ０）。
【００４７】
次いで、搬送用アーム２４により、収容部１２内のキャリア３２からウェーハ１０を取り出して第１の熱処理部１４に搬送し、第１の熱処理部１４内のホットプレート３４上にウェーハ１０を載置する。
【００４８】
次いで、第１の熱処理部１４内のホットプレート３４の温度を例えば２２５℃とし、６０秒間、ウェーハ１０を加熱する（ステップＳ１）。ここで、ウェーハ１０の加熱温度及び加熱時間は、２２５℃とし、６０秒間に限定されるものではなく、ウェーハ１０表面の水分を蒸発させ、ウェーハ１０表面から水分を除去することができるものであればよく、ウェーハサイズ等の種々の条件に応じて適宜設定することができる。例えば、加熱温度は１００℃以上であればよい。また、ウェーハ１０の加熱温度を１５０℃以上とすることにより、短時間で確実にウェーハ１０表面の水分を蒸発させることができる。また、加熱温度を２００℃以上とすることにより、更に短時間かつ確実にウェーハ１０表面の水分を蒸発させることができる。
【００４９】
ウェーハ１０の熱処理終了後、搬送用アーム２４により、第１の熱処理部１４から第１の冷却処理部１６にウェーハを搬送し、第１の冷却処理部１６内のクーリングプレート３６上にウェーハ１０を載置する。このとき、ウェーハ１０が移動するアーム移動領域２６及び第１の冷却処理部１６には、除湿されたクリーンドライエアーが導入されている。これにより、第１の熱処理部１４による熱処理後にウェーハ１０表面へ水分が再吸着するのを抑制することができる。
【００５０】
続いて、第１の冷却処理部１６内のクーリングプレート３６により、ウェーハ１０を冷却する（ステップＳ２）。ウェーハ１０の温度が、例えば室温の２３℃となるまで冷却する。
【００５１】
ウェーハ１０の冷却処理終了後、搬送用アーム２４により、第１の冷却処理部１６から、乾燥窒素が充填されたＨＭＤＳ処理部１８にウェーハ１０を搬送し、ＨＭＤＳ処理部１８内のホットプレート３８上にウェーハ１０を載置する。このとき、ウェーハ１０が移動するアーム移動領域２６には、除湿されたクリーンドライエアーが導入されている。これにより、第１の熱処理部１４による熱処理後にウェーハ１０表面へ水分が再吸着するのを抑制することができる。
【００５２】
次いで、窒素ガスをキャリアとして、例えばバブリングにより気化されたＨＭＤＳをＨＭＤ処理部１８内に導入し、ウェーハ１０表面を蒸気状のＨＭＤＳに暴露する。この間、ＨＭＤＳ処理部１８内のホットプレート３８により、ウェーハ１０を例えば１１０℃に加熱しておく（ステップＳ３）。なお、ここでの加熱温度は１１０℃に限定されるものではなく、ウェーハ１０表面への水分の再吸着を抑制することができればよい。例えば、１００℃以上であればよい。
【００５３】
ＨＭＤＳ処理終了後、搬送用アーム２４により、ＨＭＤＳ処理部１８から第２の冷却処理部２０にウェーハ１０を搬送し、第２の冷却処理部２０内のクーリングプレート４０上にウェーハ１０を載置する。続いて、第２の冷却処理部２０内のクーリングプレート４０により、ウェーハ１０を冷却する（ステップＳ４）。ウェーハ１０の温度が、例えば室温の２３℃となるまで冷却する。
【００５４】
ウェーハ１０の冷却処理終了後、搬送用アーム２４により、第２の冷却処理部２０からレジスト塗布部２８にウェーハ１０を搬送し、レジスト塗布部３８のウェーハチャック４６上にウェーハ１０を保持する。
【００５５】
次いで、ウェーハチャック４６によりウェーハ１０を水平面内で回転しながら、ウェーハ１０表面に所定の量のレジストを滴下する。こうして、スピン塗布法により、ウェーハ１０表面にレジストを塗布する（ステップＳ５）。この間、レジスト塗布部２８内の雰囲気を、例えば湿度４５％に制御された空気とする。また、ウェーハ１０の温度を、例えば２３℃に温度調節された状態としておく。このように、レジストの塗布が行われるレジスト塗布部２８内の雰囲気には、適度な水分が存在するので、均一な膜厚のレジスト膜を形成することができる。
【００５６】
レジスト塗布終了後、搬送用アーム２４により、レジスト塗布部２８から第２の熱処理部２２にウェーハ１０を搬送し、第２の熱処理部２２内のホットプレート４２上にウェーハ１０を載置する。続いて、第２の熱処理部２２内のホットプレート４４により、１２０℃程度にウェーハ１０を加熱する。こうして、多分に有機溶剤を含んだ塗布直後のレジストを乾燥、固化する（ステップＳ６）。なお、第２の熱処理部２２内には、第１の熱処理部等に導入したクリーンドライエアーを導入する必要はなく、第２の熱処理部２２内の雰囲気は、例えばクリーンルームの雰囲気と同じものであってよい。また、加熱温度は１２０℃程度に限定されるものではなく、塗布したレジストの種類等に応じて適宜設定することができる。
【００５７】
次いで、搬送用アーム２４により、ウェーハ１０を第２の熱処理部２２から再び収容部１２へ搬送し、キャリア３４にウェーハ１０を搭載する。こうして、本実施形態によるレジスト塗布方法によるレジストの塗布を終了する（ステップＳ７）。
【００５８】
以上のようにしてレジストが塗布されたウェーハ１０は、キャリア３４に搭載された状態で、次工程の露光工程等へと送られる。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、水分含有量が少なく制御されたクリーンドライエアーを各処理部に導入し、ＨＭＤＳ処理に先立ってウェーハ１０を熱処理し、さらに、ウェーハ１０を加熱しつつＨＭＤＳ処理を行うので、表面の疎水化処理に用いるＨＭＤＳの加水分解を抑制することができる。これにより、ウェーハ１０表面での異物の発生を抑制しつつ、ウェーハ１０とレジストとの密着性を向上することができ、高品質の半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【００６０】
ところで、特許文献２には、ＨＭＤＳ処理を行う前に、半導体基板を８０℃に加熱されたプレート上に載置した状態で、約６０ｍｍＨｇの真空度で３０秒間の減圧処理が行うことにより、半導体基板表面から水分を除去する技術が開示されている。しかしながら、８０℃の加熱温度では、減圧下であっても、短時間かつ確実に半導体基板表面の水分を除去することは困難である。
【００６１】
本実施形態では、上記のような高温で加熱するため、短時間かつ確実にウェーハ１０表面の水分を除去することができる。また、本実施形態では、熱処理の際に減圧することを要しないため、簡便な加熱手段を用いることができる。
【００６２】
そもそも、特許文献２に開示された技術は、レジスト膜の密着性を向上することを目的とするものであり、異物の発生を抑制することを目的とする本願発明とは全く異なるものである。特許文献２には、異物の発生を防止し得る加熱温度については、一切開示も示唆もされていない。
【００６３】
（評価結果）
本実施形態によるレジスト塗布方法、及び従来のレジスト塗布方法によりレジストが塗布された後のウェーハのそれぞれについて、異物検査装置により検出される異物数を比較評価した。
【００６４】
図３は異物検査装置による異物の検出結果を示すレジスト塗布後のウェーハ像を示す図である。図３（ａ）は本実施形態によるレジスト塗布方法によりレジストが塗布されたウェーハ像を示す図、図３（ｂ）は従来の方法によりレジストが塗布されたウェーハ像を示す図である。ウェーハ像中、散在する灰色から黒色の点が異物を示しており、各図の下に示した数字は、検出された異物の総数に対する、ＨＭＤＳの加水分解に起因する異物の数を示している。
【００６５】
本実施形態による場合は、検出された異物の総数１６のうち、ＨＭＤＳの加水分解に起因する異物の数は０であった。これに対して、従来の方法による場合は、検出された異物の総数１８４のうち、ＨＭＤＳの加水分解に起因する異物の数は１０９であった。
【００６６】
図３に示す結果から、本実施形態によるレジスト塗布方法によれば、ＨＭＤＳの加水分解に起因し、エッチングの際にパターン欠陥の原因となる異物の数を、従来の方法による場合に比べて、著しく低減することが分かった。同時に、レジスト塗布後に検出されるウェーハ上の異物の総数を低減することができることも分かった。
【００６７】
［変形実施形態］
本発明の上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施形態では、ＨＭＤＳにより疎水化処理を行ったが、表面の疎水化に用いる疎水化処理剤はＨＭＤＳに限定されるものではない。
【００６９】
また、上記実施形態では、クリーンドライエアーとして、大気圧下での露点が−６０℃のものを用いたが、クリーンドライエアーの水分含有量はこれに限定されるものではない。例えば、湿度が２０％以下のものであればよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、各処理部にクリーンドライエアーを導入し、除湿された雰囲気下で一連の処理を行ったが、各処理部に導入する気体はクリーンドライエアーに限定されるものではなく、除湿された気体であればよい。クリーンドライエアーに代えて、例えば窒素ガス、希ガス等の不活性ガスを導入してもよい。或いは、これらの混合ガスを用いてもよい。なお、クリーンドライエアーを用いる場合は、窒素ガス等を用いる場合に比べて酸欠事故の心配がなく、安全設備が不要であるという利点を有している。
【００７１】
また、上記実施形態では、ウェーハ上にレジストを塗布したが、ウェーハ上へのレジスト塗布に限らず、半導体基板、ガラス基板等の種々の基板上へのレジスト塗布に広く本発明を適用することができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、スピン塗布法によりウェーハ上にレジストを塗布したが、ウェーハ上にレジストを塗布する方法は、スピン塗布法に限定されるものではない。
【００７３】
また、上記実施形態では、ウェーハ上にレジストを塗布するまでについて説明したが、本発明によるレジスト塗布方法を半導体装置の製造工程に組み入れ、半導体装置における絶縁層や配線層等の種々のパターニングに用いるレジスト膜を成膜することができる。
【００７４】
（付記１） 基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程から前記基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行うことを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７５】
（付記２） 付記１記載のレジスト塗布方法において、前記疎水化処理剤は、ヘキサメチルジシラザンであることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７６】
（付記３） 付記１又は２記載のレジスト塗布方法において、前記除湿された雰囲気の湿度は、２０％以下であることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７７】
（付記４） 付記１乃至３のいずれかに記載のレジスト塗布方法において、前記除湿された雰囲気は、除湿された空気、窒素ガス、希ガス、又はこれらの混合ガスよりなることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７８】
（付記５） 付記１乃至４のいずれかに記載のレジスト塗布方法において、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１００℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７９】
（付記６） 付記１乃至５のいずれかに記載のレジスト塗布方法において、前記基板表面を疎水化する工程では、前記基板温度を１００℃以上とした状態で、前記基板表面を疎水化することを特徴とするレジスト塗布方法。
【００８０】
（付記７） 基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１５０℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００８１】
（付記８） 付記７記載のレジスト塗布方法において、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を２００℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００８２】
（付記９） 除湿された雰囲気下で、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う熱処理部と、除湿された雰囲気を維持しつつ、疎水化処理剤により前記基板表面を疎水化する疎水化処理部と、前記基板上にレジストを塗布するレジスト塗布部とを有することを特徴とするレジスト塗布装置。
【００８３】
（付記１０） 付記９記載のレジスト塗布装置において、前記疎水化処理部は、前記基板を加熱する加熱手段を更に有することを特徴とするレジスト塗布装置。
【００８４】
（付記１１） 付記１乃至８のいずれかに記載のレジスト塗布方法を用いて半導体基板上にレジストを塗布する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により基板の表面を疎水化する工程と、基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法において、熱処理を行う工程から基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行うので、表面の疎水化処理に用いる疎水化処理剤の加水分解を抑制することができ、基板表面での異物の発生を抑制することができる。また、基板を加熱しつつ疎水化処理剤により基板表面を疎水化するので、基板とレジストとの密着性を向上することができる。こうして、基板表面での異物の発生を抑制するとともに、基板とレジストとの密着性を向上するので、高品質の半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるレジスト塗布装置の構成を示す上面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるレジスト塗布方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】評価結果を示す図である。
【図４】異物の写真を示す図である。
【符号の説明】
１０…ウェーハ
１２…収容部
１４…第１の熱処理部
１６…第１の冷却処理部
１８…ＨＭＤＳ処理部
２０…第２の冷却処理部
２２…第２の熱処理部
２４…搬送用アーム
２６…アーム移動領域
２８…レジスト塗布部
３０…隔壁
３２…キャリア
３４…ホットプレート
３６…クーリングプレート
３８…ホットプレート
４０…クーリングプレート
４２…ホットプレート
４４…塗布カップ
４６…ウェーハチャック
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘキサメチルジシラザンによる表面の疎水化処理の後に、基板上にレジストを塗布するレジスト塗布方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造において、レジストをウェーハ等の基板上に塗布する際には、一般的に、その前処理として、ヘキサメチルジシラザン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ、ＨＭＤＳ）による表面の疎水化処理が行われている。ＨＭＤＳは、優れたシリル化剤であり、シリコン基板等の表面の水酸基を容易にシリル化し、基板表面を疎水化する。
【０００３】
ＨＭＤＳを用いた疎水化処理により、レジスト膜と基板表面との密着性が強化され、その後のパターニングにおけるパターン飛び等の不具合の発生を抑制することが可能となる。
【０００４】
ＨＭＤＳを用いたウェーハ表面の疎水化処理は、次のようにして行われる。
【０００５】
まず、常温で液体のＨＭＤＳを加熱しながら窒素ガスによりバブリングする。
このバブリングにより得られたＨＭＤＳを含む窒素ガスを、密閉処理室内において、３０〜１００℃の範囲内で温御制御されたホットプレート上の基板に対して吹き付ける。
【０００６】
その後、通常、室温で基板を冷却し、温度及び湿度を制御した環境下で、回転する基板に一定量のレジストを滴下することにより、レジストを基板上に塗布する。レジストが塗布された後、熱処理により、基板上のレジストが乾燥、固化され、レジスト膜が成膜される。こうして基板上に成膜されたレジスト膜は、露光工程を経て、配線パターン等の所望の形状にパターニングされる。
【０００７】
かかるレジスト塗布工程において、レジストと基板との密着性を向上するべく、これまでに種々の方法が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、ＨＭＤＳ処理に先立って、加熱した窒素ガスを基板に吹き付けることにより、基板表面の水分を除去する方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２や特許文献３には、ＨＭＤＳ処理の前に、減圧処理を行うことにより基板表面の水分を除去する方法が開示されている。
【００１０】
また、特許文献４には、ＨＭＤＳ処理からレジストの塗布までを窒素雰囲気下で行う方法が開示されている。
【００１１】
さらに、特許文献５には、レジストの塗布が行われる塗布カップ周りの除湿、及びレジストのリサイクルを目的として、塗布カップ内にドライエアーを流す方法が開示されている。
【００１２】
また、特許文献６には、プラズマ処理部とＨＭＤＳ処理部とを同一チャンバーに設け、プラズマ処理により基板表面の水分を除去する方法が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平０４−９９３１０号公報（第２−３頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開平０５−３１５２３３号公報（段落番号００２１−００２２、図２）
【特許文献３】
特開平０６−３０２５０７号公報（段落番号００１４−００１５、図１）
【特許文献４】
特公昭６２−０３５２６４号公報（第２−３頁、第１−３図）
【特許文献５】
特開平１０−２５６１３９号公報（段落番号００２６−００３３、図１）
【特許文献６】
特開平０５−２３４８６６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したレジスト塗布が行われるレジスト塗布装置の内部ユニットには、通常、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルターを介してクリーンルームの雰囲気が導入されている。また、最近では、量産に用いられている化学増幅型レジストを塗布する場合には、アンモニア等のレジストを失活させてしまう塩基性物質を除去するために、ケミカルフィルターを介してクリーンルームの雰囲気が内部ユニットに導入されている。
【００１５】
しかしながら、従来のレジスト塗布装置では、内部ユニットに導入されるクリーンルームの雰囲気の湿度については特に制御されていなかった。
【００１６】
このため、レジスト塗布前の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳが、導入されるクリーンルームの雰囲気中に含有される水分と反応しトリメチルシラノール等のシロキサン系の物質に分解される。この結果、レジストと基板の密着性が低下してしまうことがあった。
【００１７】
このようなＨＭＤＳと雰囲気中の水分との反応を防止するため、従来の技術の欄において示したように、ＨＭＤＳ処理部の雰囲気中の水分含有量を制御するレジスト塗布装置もこれまでに知られている。しかしながら、ＨＭＤＳ処理を行う前後の雰囲気中の水分含有量については制御されていなかった。例えば、ＨＭＤＳ処理前のベーク後の冷却時、基板の搬送時、或いはＨＭＤＳ処理後の冷却時には、特に雰囲気中の水分含有量は制御されていなかった。このため、基板表面への水分の再吸着等が起こってしまい、一連の処理における湿度制御が十分になされているとはいえなかった。
【００１８】
ＨＭＤＳ処理前後の水分による悪影響をも低減するため、特許文献４に開示された従来技術のように、ＨＭＤＳ処理からレジスト塗布までの一連の処理を、窒素ガスの雰囲気下で行う方法も知られている。しかしながら、レジストの塗布が行われる雰囲気についても、その水分含有量が低くなってしまうため、均一な膜厚のレジスト膜を形成することは困難であると考えられる。また、処理室すべての置換に要する窒素ガスの量、及び置換に要する時間等を考慮すると、コスト的にも時間的にも、レジストの塗布を効率的に行うことは困難であると考えられる。
【００１９】
また、基板表面の疎水化処理に用いるＨＭＤＳの水分による加水分解の影響は、以下に述べるように、レジストと基板の密着性の低下にとどまらない。
【００２０】
ＨＭＤＳが水分により加水分解されて生じるシロキサン系の物質は、特に、アモルファスシリコン等の表面で反応を引き起こす。この結果、レジストのパターニング後に、アモルファスシリコン等の表面に異物が発生してしまう場合がある。図４異物の写真を示す図である。図４に示す異物は、走査型電子顕微鏡によって観察されたものである。
【００２１】
かかる異物は、エッチングに対して十分なマスク性を有している。このため、エッチング後のパターン欠陥の発生要因の一つとなり、製品の歩留まりに大きな影響を及ぼしていた。
【００２２】
本発明の目的は、基板表面上の異物の発生を抑制しうるレジスト塗布方法及び装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程から前記基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行うことを特徴とするレジスト塗布方法により達成される。
【００２４】
また、上記目的は、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１５０℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法により達成される。
【００２５】
また、上記目的は、除湿された雰囲気下で、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う熱処理部と、除湿された雰囲気を維持しつつ、疎水化処理剤により前記基板表面を疎水化する疎水化処理部と、前記基板上にレジストを塗布するレジスト塗布部とを有することを特徴とするレジスト塗布装置により達成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態によるレジスト塗布方法及び装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施形態によるレジスト塗布装置の構造を示す上面図、図２は本実施形態によるレジスト塗布方法を示すフローチャートである。
【００２７】
〔１〕レジスト塗布装置
まず、本実施形態によるレジスト塗布装置について図１を用いて説明する。
【００２８】
本実施形態によるレジスト塗布装置では、レジストを塗布すべきウェーハ１０が収容される収容部１２と、ＨＭＤＳ処理前のウェーハ１０の熱処理が行われる第１の熱処理部１４と、第１の熱処理部１４による熱処理後のウェーハ１０の冷却処理が行われる第１の冷却処理部１６と、ウェーハ１０表面のＨＭＤＳによる疎水化処理が行われるＨＭＤＳ処理部１８と、ＨＭＤＳによる疎水化処理後のウェーハ１０の冷却処理が行われる第２の冷却処理部２０と、レジスト塗布後のウェーハの熱処理が行われる第２の熱処理部２２とが順次隣接して設けられている。
【００２９】
第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及び第２の熱処理部２２の側方には、各処理部へウェーハ１０を搬送する搬送用アーム２４が移動するアーム移動領域２６が設けられている。各処理部と対向する領域には、アーム移動領域２６を挟んで、ＨＭＤＳ処理後に冷却されたウェーハ１０上へのレジストの塗布が行われるレジスト塗布部２８が設けられている。
【００３０】
各処理部相互間には、各処理部を相互に隔離する隔壁３０が設けられており、各処理部は、独立した排気系（図示せず）にそれぞれ接続されている。また、各処理部のアーム移動領域２６に面した隔壁３０には、搬送用アーム２４によるウェーハ１０の導入及び導出のための開口部（図示せず）が設けられている。このように、各処理部は、レジスト塗布装置が通常設置されるクリーンルームの雰囲気から隔離された隔室となっている。さらに、装置動作時には、第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及びアーム移動領域２６内には、除湿された空気、即ちクリーンドライエアーが導入されるようになっている。
【００３１】
収容部１２には、レジストを塗布すべきウェーハ１０が、キャリア３２に搭載された状態で収容されている。また、収容部１２及びアーム移動領域２６を移動し、キャリア３２に搭載されたウェーハ１０を取り出し、各処理部にウェーハ１０を搬送する搬送用アーム２４が設けられている。
【００３２】
第１の熱処理部１４には、例えば４０〜２５０℃まで温度制御が可能なホットプレート３４が設けられている。熱処理時には、ホットプレート３４上にウェーハ１０に載置される。
【００３３】
第１の冷却処理部１６には、例えば恒温槽等により温度調節された水が内部を循環するクーリングプレート３６が設けられている。冷却処理時には、クーリングプレート３６上にウェーハ１０が載置される。
【００３４】
ＨＭＤＳ処理部１８には、例えば４０〜２５０℃までの温度制御が可能なホットプレート３８が設けられている。ＨＭＤＳ処理時には、ホットプレート３８上にウェーハ１０が載置される。ＨＭＤＳ処理部１８には、外部に設置された貯蔵タンク（図示せず）内で窒素ガスのバブリングにより気化された蒸気状となったＨＭＤＳが、窒素ガスをキャリアとして導入されるようになっている。
【００３５】
第２の冷却処理部２０では、第１の冷却処理部１６と同様に、例えば恒温槽等により温度調節された水が内部を循環するクーリングプレート４０が設けられている。冷却処理時には、クーリングプレート４０上にウェーハ１０が載置される。
【００３６】
第２の熱処理部２２では、第１の熱処理部１４と同様に、例えば４０〜２５０℃まで温度制御が可能なホットプレート４２が設けられている。熱処理時には、ホットプレート４２上にウェーハ１０に載置される。
【００３７】
レジスト塗布部２８には、内部でレジストの塗布が行われる塗布カップ４４と、塗布カップ４４内に設けられ、ウェーハ１０を保持して水平面内で回転するウェーハチャック４６とが設けられている。また、ウェーハチャック４６上方には、ウェーハチャック４６に保持されたウェーハ１０上にレジストを滴下するためのノズル（図示せず）が設けられている。
【００３８】
このように、本実施形態によるレジスト塗布装置は、ＨＭＤＳ処理を行う前にウェーハの熱処理を行う第１の熱処理部１４を有することに主たる特徴の一つがある。ＨＭＤＳ処理前に、第１の熱処理部１４によってウェーハ１０を加熱することにより、ウェーハ１０表面の水分が除去され、表面の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳの加水分解反応を抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態によるレジスト塗布装置は、ＨＭＤＳ処理の際にウェーハ１０を加熱するホットプレート３８を有することに主たる特徴の一つがある。ホットプレート３８によってウェーハ１０を加熱しつつＨＭＤＳ処理を行うことにより、ウェーハ１０とレジスト膜との密着性を向上することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態によるレジスト塗布装置は、装置動作時に、第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及びアーム移動領域２６内に、除湿された空気、即ちクリーンドライエアーが導入されることに主たる特徴の一つがある。ウェーハ１０が搬送されるこれら処理部等にクリーンドライエアーを導入し、除湿された雰囲気下でウェーハ１０の搬送及び一連の処理をおこなうことにより、ウェーハウェーハ１０表面への水分の再吸着を抑制することができる。これにより、表面の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳの水分による加水分解反応を抑制することができる。
【００４１】
以上のようにして、本実施形態によるレジスト塗布装置は、ウェーハ１０表面の疎水化処理に用いられるＨＭＤＳの加水分解反応を抑制するので、レジスト現像後のウェーハ１０表面において、パターン欠陥等の不具合の原因となる異物の発生を抑制することができる。しかも、ウェーハ１０とレジスト膜との密着性を向上することができる。これにより、高品質の半導体装置を歩留まりよく製造することが可能となる。
【００４２】
また、レジスト塗布部２８には、クリーンドライエアーは導入されないので、均一な膜厚のレジスト膜を形成することが困難となるという不具合が生じることもない。
【００４３】
また、第１の熱処理部１４では、減圧せずに簡単な加熱手段であるホットプレート３４のみで熱処理を行うので、減圧チャンバー内のホットプレートを用いて加熱する場合と比較して、装置の構造を簡単なものとすることができる。
【００４４】
〔２〕レジスト塗布方法
次に、本実施形態によるレジスト塗布方法について図１及び図２を用いて説明する。
【００４５】
まず、第１の熱処理部１４、第１の冷却処理部１６、ＨＭＤＳ処理部１８、第２の冷却処理部２０、及びアーム移動領域２６のそれぞれに、クリーンドライエアーを導入する。同時に、各処理部に接続された排気系により排気を行い、各処理部及びアーム移動領域２６の雰囲気がクリーンドライエアーで置換された状態とする。クリーンドライエアーとしては、例えば大気圧下での露点が−６０℃のものを用いる。また、導入するクリーンドライエアー流量は、例えば３Ｌ／ｍｉｎとする。
【００４６】
こうして、処理を開始する（ステップＳ０）。
【００４７】
次いで、搬送用アーム２４により、収容部１２内のキャリア３２からウェーハ１０を取り出して第１の熱処理部１４に搬送し、第１の熱処理部１４内のホットプレート３４上にウェーハ１０を載置する。
【００４８】
次いで、第１の熱処理部１４内のホットプレート３４の温度を例えば２２５℃とし、６０秒間、ウェーハ１０を加熱する（ステップＳ１）。ここで、ウェーハ１０の加熱温度及び加熱時間は、２２５℃とし、６０秒間に限定されるものではなく、ウェーハ１０表面の水分を蒸発させ、ウェーハ１０表面から水分を除去することができるものであればよく、ウェーハサイズ等の種々の条件に応じて適宜設定することができる。例えば、加熱温度は１００℃以上であればよい。また、ウェーハ１０の加熱温度を１５０℃以上とすることにより、短時間で確実にウェーハ１０表面の水分を蒸発させることができる。また、加熱温度を２００℃以上とすることにより、更に短時間かつ確実にウェーハ１０表面の水分を蒸発させることができる。
【００４９】
ウェーハ１０の熱処理終了後、搬送用アーム２４により、第１の熱処理部１４から第１の冷却処理部１６にウェーハを搬送し、第１の冷却処理部１６内のクーリングプレート３６上にウェーハ１０を載置する。このとき、ウェーハ１０が移動するアーム移動領域２６及び第１の冷却処理部１６には、除湿されたクリーンドライエアーが導入されている。これにより、第１の熱処理部１４による熱処理後にウェーハ１０表面へ水分が再吸着するのを抑制することができる。
【００５０】
続いて、第１の冷却処理部１６内のクーリングプレート３６により、ウェーハ１０を冷却する（ステップＳ２）。ウェーハ１０の温度が、例えば室温の２３℃となるまで冷却する。
【００５１】
ウェーハ１０の冷却処理終了後、搬送用アーム２４により、第１の冷却処理部１６から、乾燥窒素が充填されたＨＭＤＳ処理部１８にウェーハ１０を搬送し、ＨＭＤＳ処理部１８内のホットプレート３８上にウェーハ１０を載置する。このとき、ウェーハ１０が移動するアーム移動領域２６には、除湿されたクリーンドライエアーが導入されている。これにより、第１の熱処理部１４による熱処理後にウェーハ１０表面へ水分が再吸着するのを抑制することができる。
【００５２】
次いで、窒素ガスをキャリアとして、例えばバブリングにより気化されたＨＭＤＳをＨＭＤ処理部１８内に導入し、ウェーハ１０表面を蒸気状のＨＭＤＳに暴露する。この間、ＨＭＤＳ処理部１８内のホットプレート３８により、ウェーハ１０を例えば１１０℃に加熱しておく（ステップＳ３）。なお、ここでの加熱温度は１１０℃に限定されるものではなく、ウェーハ１０表面への水分の再吸着を抑制することができればよい。例えば、１００℃以上であればよい。
【００５３】
ＨＭＤＳ処理終了後、搬送用アーム２４により、ＨＭＤＳ処理部１８から第２の冷却処理部２０にウェーハ１０を搬送し、第２の冷却処理部２０内のクーリングプレート４０上にウェーハ１０を載置する。続いて、第２の冷却処理部２０内のクーリングプレート４０により、ウェーハ１０を冷却する（ステップＳ４）。ウェーハ１０の温度が、例えば室温の２３℃となるまで冷却する。
【００５４】
ウェーハ１０の冷却処理終了後、搬送用アーム２４により、第２の冷却処理部２０からレジスト塗布部２８にウェーハ１０を搬送し、レジスト塗布部３８のウェーハチャック４６上にウェーハ１０を保持する。
【００５５】
次いで、ウェーハチャック４６によりウェーハ１０を水平面内で回転しながら、ウェーハ１０表面に所定の量のレジストを滴下する。こうして、スピン塗布法により、ウェーハ１０表面にレジストを塗布する（ステップＳ５）。この間、レジスト塗布部２８内の雰囲気を、例えば湿度４５％に制御された空気とする。また、ウェーハ１０の温度を、例えば２３℃に温度調節された状態としておく。このように、レジストの塗布が行われるレジスト塗布部２８内の雰囲気には、適度な水分が存在するので、均一な膜厚のレジスト膜を形成することができる。
【００５６】
レジスト塗布終了後、搬送用アーム２４により、レジスト塗布部２８から第２の熱処理部２２にウェーハ１０を搬送し、第２の熱処理部２２内のホットプレート４２上にウェーハ１０を載置する。続いて、第２の熱処理部２２内のホットプレート４４により、１２０℃程度にウェーハ１０を加熱する。こうして、多分に有機溶剤を含んだ塗布直後のレジストを乾燥、固化する（ステップＳ６）。なお、第２の熱処理部２２内には、第１の熱処理部等に導入したクリーンドライエアーを導入する必要はなく、第２の熱処理部２２内の雰囲気は、例えばクリーンルームの雰囲気と同じものであってよい。また、加熱温度は１２０℃程度に限定されるものではなく、塗布したレジストの種類等に応じて適宜設定することができる。
【００５７】
次いで、搬送用アーム２４により、ウェーハ１０を第２の熱処理部２２から再び収容部１２へ搬送し、キャリア３４にウェーハ１０を搭載する。こうして、本実施形態によるレジスト塗布方法によるレジストの塗布を終了する（ステップＳ７）。
【００５８】
以上のようにしてレジストが塗布されたウェーハ１０は、キャリア３４に搭載された状態で、次工程の露光工程等へと送られる。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、水分含有量が少なく制御されたクリーンドライエアーを各処理部に導入し、ＨＭＤＳ処理に先立ってウェーハ１０を熱処理し、さらに、ウェーハ１０を加熱しつつＨＭＤＳ処理を行うので、表面の疎水化処理に用いるＨＭＤＳの加水分解を抑制することができる。これにより、ウェーハ１０表面での異物の発生を抑制しつつ、ウェーハ１０とレジストとの密着性を向上することができ、高品質の半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【００６０】
ところで、特許文献２には、ＨＭＤＳ処理を行う前に、半導体基板を８０℃に加熱されたプレート上に載置した状態で、約６０ｍｍＨｇの真空度で３０秒間の減圧処理が行うことにより、半導体基板表面から水分を除去する技術が開示されている。しかしながら、８０℃の加熱温度では、減圧下であっても、短時間かつ確実に半導体基板表面の水分を除去することは困難である。
【００６１】
本実施形態では、上記のような高温で加熱するため、短時間かつ確実にウェーハ１０表面の水分を除去することができる。また、本実施形態では、熱処理の際に減圧することを要しないため、簡便な加熱手段を用いることができる。
【００６２】
そもそも、特許文献２に開示された技術は、レジスト膜の密着性を向上することを目的とするものであり、異物の発生を抑制することを目的とする本願発明とは全く異なるものである。特許文献２には、異物の発生を防止し得る加熱温度については、一切開示も示唆もされていない。
【００６３】
（評価結果）
本実施形態によるレジスト塗布方法、及び従来のレジスト塗布方法によりレジストが塗布された後のウェーハのそれぞれについて、異物検査装置により検出される異物数を比較評価した。
【００６４】
図３は異物検査装置による異物の検出結果を示すレジスト塗布後のウェーハ像を示す図である。図３（ａ）は本実施形態によるレジスト塗布方法によりレジストが塗布されたウェーハ像を示す図、図３（ｂ）は従来の方法によりレジストが塗布されたウェーハ像を示す図である。ウェーハ像中、散在する灰色から黒色の点が異物を示しており、各図の下に示した数字は、検出された異物の総数に対する、ＨＭＤＳの加水分解に起因する異物の数を示している。
【００６５】
本実施形態による場合は、検出された異物の総数１６のうち、ＨＭＤＳの加水分解に起因する異物の数は０であった。これに対して、従来の方法による場合は、検出された異物の総数１８４のうち、ＨＭＤＳの加水分解に起因する異物の数は１０９であった。
【００６６】
図３に示す結果から、本実施形態によるレジスト塗布方法によれば、ＨＭＤＳの加水分解に起因し、エッチングの際にパターン欠陥の原因となる異物の数を、従来の方法による場合に比べて、著しく低減することが分かった。同時に、レジスト塗布後に検出されるウェーハ上の異物の総数を低減することができることも分かった。
【００６７】
［変形実施形態］
本発明の上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施形態では、ＨＭＤＳにより疎水化処理を行ったが、表面の疎水化に用いる疎水化処理剤はＨＭＤＳに限定されるものではない。
【００６９】
また、上記実施形態では、クリーンドライエアーとして、大気圧下での露点が−６０℃のものを用いたが、クリーンドライエアーの水分含有量はこれに限定されるものではない。例えば、湿度が２０％以下のものであればよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、各処理部にクリーンドライエアーを導入し、除湿された雰囲気下で一連の処理を行ったが、各処理部に導入する気体はクリーンドライエアーに限定されるものではなく、除湿された気体であればよい。クリーンドライエアーに代えて、例えば窒素ガス、希ガス等の不活性ガスを導入してもよい。或いは、これらの混合ガスを用いてもよい。なお、クリーンドライエアーを用いる場合は、窒素ガス等を用いる場合に比べて酸欠事故の心配がなく、安全設備が不要であるという利点を有している。
【００７１】
また、上記実施形態では、ウェーハ上にレジストを塗布したが、ウェーハ上へのレジスト塗布に限らず、半導体基板、ガラス基板等の種々の基板上へのレジスト塗布に広く本発明を適用することができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、スピン塗布法によりウェーハ上にレジストを塗布したが、ウェーハ上にレジストを塗布する方法は、スピン塗布法に限定されるものではない。
【００７３】
また、上記実施形態では、ウェーハ上にレジストを塗布するまでについて説明したが、本発明によるレジスト塗布方法を半導体装置の製造工程に組み入れ、半導体装置における絶縁層や配線層等の種々のパターニングに用いるレジスト膜を成膜することができる。
【００７４】
（付記１） 基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程から前記基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行うことを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７５】
（付記２） 付記１記載のレジスト塗布方法において、前記疎水化処理剤は、ヘキサメチルジシラザンであることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７６】
（付記３） 付記１又は２記載のレジスト塗布方法において、前記除湿された雰囲気の湿度は、２０％以下であることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７７】
（付記４） 付記１乃至３のいずれかに記載のレジスト塗布方法において、前記除湿された雰囲気は、除湿された空気、窒素ガス、希ガス、又はこれらの混合ガスよりなることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７８】
（付記５） 付記１乃至４のいずれかに記載のレジスト塗布方法において、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１００℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００７９】
（付記６） 付記１乃至５のいずれかに記載のレジスト塗布方法において、前記基板表面を疎水化する工程では、前記基板温度を１００℃以上とした状態で、前記基板表面を疎水化することを特徴とするレジスト塗布方法。
【００８０】
（付記７） 基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１５０℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００８１】
（付記８） 付記７記載のレジスト塗布方法において、前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を２００℃以上とすることを特徴とするレジスト塗布方法。
【００８２】
（付記９） 除湿された雰囲気下で、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う熱処理部と、除湿された雰囲気を維持しつつ、疎水化処理剤により前記基板表面を疎水化する疎水化処理部と、前記基板上にレジストを塗布するレジスト塗布部とを有することを特徴とするレジスト塗布装置。
【００８３】
（付記１０） 付記９記載のレジスト塗布装置において、前記疎水化処理部は、前記基板を加熱する加熱手段を更に有することを特徴とするレジスト塗布装置。
【００８４】
（付記１１） 付記１乃至８のいずれかに記載のレジスト塗布方法を用いて半導体基板上にレジストを塗布する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により基板の表面を疎水化する工程と、基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法において、熱処理を行う工程から基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行うので、表面の疎水化処理に用いる疎水化処理剤の加水分解を抑制することができ、基板表面での異物の発生を抑制することができる。また、基板を加熱しつつ疎水化処理剤により基板表面を疎水化するので、基板とレジストとの密着性を向上することができる。こうして、基板表面での異物の発生を抑制するとともに、基板とレジストとの密着性を向上するので、高品質の半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるレジスト塗布装置の構成を示す上面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるレジスト塗布方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】評価結果を示す図である。
【図４】異物の写真を示す図である。
【符号の説明】
１０…ウェーハ
１２…収容部
１４…第１の熱処理部
１６…第１の冷却処理部
１８…ＨＭＤＳ処理部
２０…第２の冷却処理部
２２…第２の熱処理部
２４…搬送用アーム
２６…アーム移動領域
２８…レジスト塗布部
３０…隔壁
３２…キャリア
３４…ホットプレート
３６…クーリングプレート
３８…ホットプレート
４０…クーリングプレート
４２…ホットプレート
４４…塗布カップ
４６…ウェーハチャック
Claims (10)
- 基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、
前記熱処理を行う工程から前記基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行う
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 請求項１記載のレジスト塗布方法において、
前記疎水化処理剤は、ヘキサメチルジシラザンである
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 請求項１又は２記載のレジスト塗布方法において、
前記除湿された雰囲気の湿度は、２０％以下である
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法において、
前記除湿された雰囲気は、除湿された空気、窒素ガス、希ガス、又はこれらの混合ガスよりなる
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法において、
前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１００℃以上とする
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法において、
前記基板表面を疎水化する工程では、前記基板温度を１００℃以上とした状態で、前記基板表面を疎水化する
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程と、疎水化処理剤により前記基板の表面を疎水化する工程と、前記基板上にレジストを塗布する工程とを有するレジスト塗布方法であって、
前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を１５０℃以上とする
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 請求項７記載のレジスト塗布方法において、
前記熱処理を行う工程では、前記基板の温度を２００℃以上とする
ことを特徴とするレジスト塗布方法。 - 除湿された雰囲気下で、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う熱処理部と、
除湿された雰囲気を維持しつつ、疎水化処理剤により前記基板表面を疎水化する疎水化処理部と、
前記基板上にレジストを塗布するレジスト塗布部と
を有することを特徴とするレジスト塗布装置。 - 請求項９記載のレジスト塗布装置において、
前記疎水化処理部は、前記基板を加熱する加熱手段を更に有する
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
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