JP2005123651A - Resist film processing apparatus and method of forming resist pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の処理装置及び処理方法に関し、例えば、塗布膜の処理装置、塗布膜の加熱装置、その加熱装置を用いた加熱処理方法、リソグラフィーに関連するレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and processing method, for example, a coating film processing apparatus, a coating film heating apparatus, a heat processing method using the heating apparatus, and a resist pattern forming method related to lithography.
半導体装置製造では、素子領域形成、電極配線加工等に際して、レジストパターンが用いられる。レジストパターンは、まず、半導体ウエハ上にレジスト塗布膜を形成した後、レジスト内の溶媒を揮発させるためのプリベークと呼ばれる加熱処理を行う。次に、このレジスト膜に所定パターンを露光により転写する。 In semiconductor device manufacturing, a resist pattern is used for element region formation, electrode wiring processing, and the like. First, after forming a resist coating film on a semiconductor wafer, the resist pattern is subjected to a heat treatment called pre-baking for volatilizing the solvent in the resist. Next, a predetermined pattern is transferred to the resist film by exposure.
近時、半導体素子の微細化に伴い、リングラフイ工程において高い解像性が要求されている。この要求に対し、使用する露光光の短波長化が進められている。光リソグラフィでは、KrFエキシマレーザ(波長:248nm)が露光光源として広く使われるようになった。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, high resolution is required in the linking process. In response to this requirement, the wavelength of exposure light to be used is being shortened. In optical lithography, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) has been widely used as an exposure light source.
一方、パターンが転写される感光性樹脂(フォトレジスト)材料も露光光の短波長化に伴い、化学増幅型レジストと呼ばれるフォトレジストが考案、実用化されている。化学増幅型レジストは、その中に露光によって酸を発生する酸発生剤を含む。露光によって発生した酸は樹脂を分解したり(ポジ型)、架橋させたり(ネガ型)する。この後の現像工程において、現像液に対する溶解性が変化するという性質を利用する。 On the other hand, as a photosensitive resin (photoresist) material to which a pattern is transferred, a photoresist called a chemically amplified resist has been devised and put into practical use as the wavelength of exposure light becomes shorter. The chemically amplified resist contains therein an acid generator that generates an acid upon exposure. The acid generated by exposure decomposes the resin (positive type) or crosslinks (negative type). In the subsequent development process, the property that the solubility in the developer is changed is utilized.
この化学増幅型レジストは、解像性に優れるという利点を持つ反面、環境に対してデリケートである。すなわち、大気中の塩基性物質と反応し、酸が失活して、パターン形状や解像度の劣化などを引き起こす。この劣化を防ぐため、環境制御を行う。環境制御は、一般的に、レジスト塗布や現像などの処理を行うコーター・デベロッパー内でケミカルフィルターを設けるなどして行われる。 This chemically amplified resist has an advantage of excellent resolution, but is sensitive to the environment. That is, it reacts with a basic substance in the atmosphere, and the acid is deactivated to cause deterioration of the pattern shape and resolution. Environmental control is performed to prevent this deterioration. Environment control is generally performed by providing a chemical filter in a coater / developer that performs processing such as resist coating and development.
一方、この化学増幅型レジストの多くは、露光工程の後にPEB(Post Exposure Bake)と呼ばれる加熱処理工程が必要とされる。PEBは、露光工程で発生した酸を拡散させるために行われる。PEB処理工程の後、化学増幅型レジストを現像液に晒して所望のレジストパターンが形成される。 On the other hand, many of these chemically amplified resists require a heat treatment step called PEB (Post Exposure Bake) after the exposure step. PEB is performed to diffuse the acid generated in the exposure process. After the PEB processing step, the chemically amplified resist is exposed to a developing solution to form a desired resist pattern.
化学増幅型レジストは、上記酸の失活以外にも、PEB処理において酸が蒸発することにより消失することが知られている。PEB処理における酸の蒸発による消失を低減する方法としては、従来からいくつかの方法が提案されている。例えばレジスト塗布後に溶剤を揮発させる目的で行われるプリベーク温度を通常よりも高く、PEB温度を通常よりも低くすることで、酸の蒸発を低減させる方法。(「Effect of acid evaporation in Chemically Amplified resists on insoluble layer formation」Journal of Photopolymer Science and Technology Vol. 8,Number4 (1995) P.561-570:以下公知例1と称する)、あるいはPEB処理を通常の気圧よりも高い圧力下で行うことで、酸の蒸発を減少させる方法(特開平11−38644、以下公知例2と称する)が挙げられる。 It is known that the chemically amplified resist disappears when the acid evaporates in the PEB treatment, in addition to the acid deactivation. Conventionally, several methods have been proposed as a method for reducing disappearance due to acid evaporation in PEB treatment. For example, a method of reducing acid evaporation by increasing the pre-baking temperature for the purpose of volatilizing the solvent after applying the resist, and lowering the PEB temperature. ("Effect of acid evaporation in Chemically Amplified resists on insoluble layer formation" Journal of Photopolymer Science and Technology Vol. 8, Number 4 (1995) P.561-570: hereinafter referred to as well-known example 1), or PEB treatment at normal atmospheric pressure And a method of reducing acid evaporation by performing the reaction under a higher pressure (Japanese Patent Laid-Open No. 11-38644, hereinafter referred to as known example 2).
上記公知例1によれば、PEB時の酸の蒸発量を低減できる。しかし、最適化された温度条件(通常条件)から大きく外れた条件でプリベーク処理及びPEB処理を行うことになるため、本来レジストの持つ露光量やフォーカス裕度(マージン)のパフォーマンスを十分引き出せない。 According to the known example 1, the amount of acid evaporation during PEB can be reduced. However, since the pre-bake process and the PEB process are performed under conditions greatly deviating from the optimized temperature condition (normal condition), the exposure amount and focus tolerance (margin) performance inherent in the resist cannot be sufficiently obtained.
また、PEB処理においては、例えば、図65に示すように、加熱の際に生じるガスや微粒子がチャンバ内に付着してパーティクルの発生源となることを防止可能な加熱装置が必要である。このような加熱装置は、チャンバ6500の一側面に設けた空気導入口6501と、これと対向する他側面に設けた排気口6502とを有する。均熱板6503上の半導体ウエハW上面に沿って、空気導入口6501と排気口6502との間に気体6504を流す。これにより、チャンバ内で気流が生じる。
Further, in the PEB process, for example, as shown in FIG. 65, a heating device that can prevent gas and fine particles generated during heating from adhering to the inside of the chamber to become a generation source of particles is required. Such a heating apparatus has an
しかし、図66に示すように、PEB時に蒸発した酸は、この気流によって図中の矢印の如く下流側へ運ばれウエハ上に再付着する。従って、気流に対して最も上流に位置するチップとその下流側に位置するチップとは、レジスト表面の酸濃度が異なる。このため、現像処理後のウエハ面内でのレジスト寸法にばらつきが生じる。 However, as shown in FIG. 66, the acid evaporated at the time of PEB is carried to the downstream side by the air flow as indicated by the arrow in the figure, and is reattached on the wafer. Therefore, the acid concentration on the resist surface is different between the chip located most upstream with respect to the airflow and the chip located downstream thereof. For this reason, the resist dimensions in the wafer surface after the development process vary.
また、上記公知例2では、酸の蒸発を低減できるものの、蒸発した酸の再付着に関しては、何ら対策されていない。蒸発した酸は半導体ウエハ上に再付着するため、現像処理後のウエハ面内でのレジスト寸法変動をなくことは困難である。 Moreover, in the said well-known example 2, although evaporation of an acid can be reduced, no countermeasure is taken about the reattachment of the evaporated acid. Since the evaporated acid is redeposited on the semiconductor wafer, it is difficult to eliminate the resist size fluctuation in the wafer surface after the development processing.
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、第1の目的とするところは、最適な温度条件を変えることなく、加熱処理時において被処理基板から蒸散した蒸散物質の再付着を防止することが可能な基板の処理装置及び基板処理方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a first object is to reattach the transpiration substance evaporated from the substrate to be processed during the heat treatment without changing the optimum temperature condition. It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of preventing the above.
本発明の第2の目的は、被処理基板から蒸発する蒸発物質を、更に低減可能な基板の処理装置及び基板処理方法を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of further reducing the evaporated substance evaporated from the substrate to be processed.
本発明の第3の目的は、被処理基板面内のレジスト寸法の均一性を向上し得る基板処理方法を提供することにある。 A third object of the present invention is to provide a substrate processing method capable of improving the uniformity of resist dimensions within the surface of the substrate to be processed.
本発明の第1の視点によるレジスト膜の処理装置は、被処理基板上に化学増幅型レジスト膜を形成するレジスト形成手段と、前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射して潜像パターンを有する露光領域を形成する露光手段と、前記被処理基板の向きをローテーション補正するローテーション補正手段と、前記化学増幅型レジスト膜を前記被処理基板に沿って一方向に気流を流しながら加熱する加熱処理手段と、前記化学増幅型レジスト膜を現像する現像手段と、具備することを特徴とする。 A resist film processing apparatus according to a first aspect of the present invention comprises: a resist forming means for forming a chemically amplified resist film on a substrate to be processed; and a latent image pattern formed by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays. An exposure unit that forms an exposure area, a rotation correction unit that rotates the orientation of the substrate to be processed, and a heating process that heats the chemically amplified resist film while flowing an air flow in one direction along the substrate to be processed And a developing means for developing the chemically amplified resist film.
本発明の第2の視点によるレジストパターン形成方法は、被処理基板上に化学増幅型レジスト膜を形成する工程と、前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を加熱する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、をこの順序で実施する基板処理方法において、前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引起される実効的なエネルギー量の変化に応じて、前記加熱する工程の前に、前記露光領域に照射されるエネルギー量が補正されることを特徴とする。 A resist pattern forming method according to a second aspect of the present invention includes a step of forming a chemically amplified resist film on a substrate to be processed, and an exposure having a latent image pattern by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays. In the substrate processing method in which the step of exposing to form a region, the step of heating the chemically amplified resist film, and the step of developing the chemically amplified resist film are performed in this order, the heating step The heating step according to the change in effective energy amount caused by the change in the balance between the amount of the evaporated material evaporating from the chemically amplified resist film and the amount of the evaporated material reattached at the time The amount of energy applied to the exposure area is corrected before the exposure.
本発明の第3の視点によるレジストパターン形成方法は、被処理基板上に化学増幅型レジスト膜を形成する工程と、前記化学増幅型レジスト膜に、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電子線、X線から成る群から選択されたエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を気流存在下で加熱する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、をこの順序で実施する基板処理方法において、前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引起される実効的な第1エネルギ−量の変化に応じて、前記加熱する工程の前に、前記露光領域に照射されるエネルギー量が補正されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a resist pattern forming method comprising: a step of forming a chemically amplified resist film on a substrate to be processed; and an ultraviolet ray, a far ultraviolet ray, a vacuum ultraviolet ray, an electron beam, X, Exposing to form an exposure region having a latent image pattern by irradiating an energy ray selected from the group consisting of a line; heating the chemically amplified resist film in the presence of air current; and In the substrate processing method in which the step of developing the amplification resist film and the step of developing are performed in this order, the amount of the evaporant that evaporates from the chemically amplified resist film during the heating step, and the evaporant reattaches. The amount of energy applied to the exposure area is corrected prior to the heating step in response to an effective change in the first energy amount caused by a change in balance with the amount. It is characterized in.
本発明の第4の視点によるレジストパターン形成方法は、被処理基板上に化学増幅型レジスト膜を形成する工程と、前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を加熱する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、をこの順序で実施するレジストパターン形成方法において、前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引起される実効的なエネルギー量の変化に応じて、前記加熱する工程の際に、前記露光領域に供給されるエネルギー量が補正されることを特徴とする。 A resist pattern forming method according to a fourth aspect of the present invention includes a step of forming a chemically amplified resist film on a substrate to be processed, and an exposure having a latent image pattern by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays. In the resist pattern forming method, the step of exposing to form a region, the step of heating the chemically amplified resist film, and the step of developing the chemically amplified resist film are performed in this order. The heating is performed in accordance with a change in effective energy amount caused by a change in the balance between the amount of the evaporant evaporated from the chemically amplified resist film and the amount of the evaporant reattached during the process. The amount of energy supplied to the exposure area is corrected during the process.
本発明の第5の視点によるレジストパターン形成方法は、被処理基板上に化学増幅型レジスト膜を形成する工程と、前記化学増幅型レジスト膜に、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電子線、X線からなる群から選択されたエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を気流存在下で加熱する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、をこの順序で実施するレジストパターン形成方法において、前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引起される実効的な第1エネルギー量の変化に応じて、前記加熱する工程の際、露光領域に供給するエネルギー量が補正されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a resist pattern forming method comprising: a step of forming a chemically amplified resist film on a substrate to be processed; and an ultraviolet ray, far ultraviolet ray, vacuum ultraviolet ray, electron beam, X, Exposing to form an exposure region having a latent image pattern by irradiating an energy ray selected from the group consisting of a line; heating the chemically amplified resist film in the presence of an air stream; and In the resist pattern forming method, wherein the step of developing the amplification resist film and the step of developing in this order are performed, the amount of the evaporant evaporated from the chemically amplified resist film during the heating step, and the deposit reattach The amount of energy supplied to the exposure area is corrected during the heating step according to the change in the effective first energy amount caused by the change in the balance with the amount to be applied. Characterized in that it is.
本発明の第6の視点によるレジストパターン形成方法は、被処理基板上に化学増幅型レジスト膜を形成する工程と、前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射することにより、潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、前記化学増幅型レジスト膜を気流存在下で加熱する工程と、前記化学増幅型レジスト膜に薬液供給ノズルにより現像液を供給することにより、所望のレジストパターンを形成するための現像する工程と、をこの順序で実施するレジストパターン形成方法において、前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引起される実効的なエネルギー量の分布及び前記分布により生じるレジストパターン寸法変動からなる群から選択された値に応じて、前記現像する工程の際に前記被処理基板内でレジストパターンの現像速度を調整することを特徴とする。 A resist pattern forming method according to a sixth aspect of the present invention includes a step of forming a chemically amplified resist film on a substrate to be processed, and a latent image pattern by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays. A step of exposing to form an exposure region, a step of heating the chemically amplified resist film in the presence of an air flow, and supplying a developer to the chemically amplified resist film with a chemical solution supply nozzle, thereby forming a desired resist. And a developing process for forming a pattern in this order. In the resist pattern forming method, the amount of evaporates evaporated from the chemically amplified resist film during the heating process, and the evaporates are recycled. From the distribution of the effective energy amount caused by the change in the balance with the amount of adhesion and the resist pattern dimension variation caused by the distribution That in accordance with the selected value from a group, and adjusting the development rate of the resist pattern in the treated substrate during the process of the development.
本発明によれば、加熱処理の際、最適な温度条件で被処理基板を加熱処理することが可能な基板の処理装置及び処理方法を提供できる。また、被処理基板から蒸発する蒸発物質が被処理基板に再付着することを抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the substrate processing apparatus and the processing method which can heat-process a to-be-processed substrate on optimal temperature conditions in the case of heat processing can be provided. In addition, it is possible to suppress the evaporation material evaporated from the substrate to be processed from reattaching to the substrate to be processed.
また、レジストが持つ、露光量やフォーカス裕度(マージン)のパフォーマンスを十分引き出すことができるとともに、被処理基板面内でのレジスト寸法の均一性を向上させることができる。 In addition, it is possible to sufficiently bring out the exposure performance and focus margin (margin) performance of the resist and improve the uniformity of the resist dimension within the surface of the substrate to be processed.
したがって、その後の工程を経て作成されるデバイスの信頼性及び製造歩留りの向上を図ることが可能となる。 Therefore, it is possible to improve the reliability and manufacturing yield of devices produced through subsequent processes.
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
図1は、本発明の各実施形態に用いられる基板処理装置の平面図を例示している。この基板処理装置は、塗布現像装置(コーター・デベロッパー)101と露光装置102から構成される。塗布現像装置は101は、ウエハステーション103,加熱装置(ヒーター)104,コーター105,現像部106,インターフェース107を有する。各部の配置は、例示であり、これに限定されない。
FIG. 1 illustrates a plan view of a substrate processing apparatus used in each embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus includes a coating and developing apparatus (coater / developer) 101 and an
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法(以下、基板処理方法にはレジストパターン形成方法が含まれる)を図2を参照して説明する。
(First embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to the first embodiment of the present invention (hereinafter, the substrate processing method includes a resist pattern forming method) will be described with reference to FIG.
図2は、第1の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the heating apparatus according to the first embodiment.
この加熱装置は筐体201を有する。この筐体201は加熱手段を有する。加熱手段は、均熱板202、ヒーター203から構成される。均熱板202の上面には被処理基板、例えば半導体ウエハW(以下、単にウエハと称する)が載置される。ヒーター203は、複数に分割され、均熱板202の裏面に配置される。各ヒーター203は、図示せぬ制御ユニットによって、ウエハW面内で均一な設定温度になるように独立に制御される。
This heating device has a
前記均熱板202は、断熱材204を介して、フレーム205で支持されている。加熱処理されるウエハWは、前記均熱板202上にプロキシミティギャップ206によって0.1mmの間隔を持つ。ウエハWは所定の時間加熱処理されるようになっている。
The soaking
前記均熱板202の上方には、アルミニウム製の天板207が設置される。前記均熱板202、前記筐体201及び前記天板207とでチャンバ208が構成される。前記チャンバ208内において、前記均熱板202上方には、多孔質セラミック板209が前記均熱板202と対向して設置されている。多孔質セラミック板209は、仕切り部材として機能し、多数の孔を有する。前記多孔質セラミック板209として、原材料がSiCで、孔径が50μm、気孔率が40%のものが使用される。
An
前記多孔質セラミックス板209によって、前記チャンバ208内の空間210は、第1の空間部211と第2の空間部212とに、上下に分離される。第1の空間部211は、前記ウエハWが載置される前記均熱板202を含む。第2の空間部212には、前記均熱板202は含まれない。
The porous
前記多孔質セラミック板209は複数の支持ピン213によって支持される。支持ピン213は前記均熱板202の下方に設置された昇降機構214によって昇降される。これに従って前記多孔質セラミック板209が上下に移動する。前記多孔質セラミック板209が上下に移動することにより、前記多孔質セラミックス板209と前記均熱板202上に載置されるウエハWとの間隔が調整される。前記多孔質セラミック板209は、加熱装置から容易に着脱できるように構成され、随時洗浄可能とされている。
The porous
前記チャンバ208の前記第2の空間部212における一方の側面部には、空気導入口215が設けられる。空気導入口215と対向する他方の側面部には、排気手段220に接続された排気口216が設けられる。前記空気導入口215から前記排気口216の一方向に気流217が形成される。
An
前記第1の空間部211内の空気の体積は加熱により膨張する。膨張した空気は、前記第2の空間部212の気流217によって前記多孔質セラミックス板209方向に垂直に吸引される。この空気は、次いで、前記多孔質セラミックス209の孔を通して前記第2の空間部212内に取り込まれる。すなわち、前記第1の空間部211内では、ウエハWに対してほぼ垂直方向の気流218が形成される。
The volume of air in the
次に、前記加熱装置を用いたPEB処理およびレジストパターン形成について説明する。 Next, PEB processing and resist pattern formation using the heating apparatus will be described.
まず、反射防止膜となる塗布膜が回転塗布法によりウエハW上に形成される。次に、190℃、60秒の条件でベーク処理がなされ、膜厚60nmの反射防止膜が形成される。 First, a coating film serving as an antireflection film is formed on the wafer W by a spin coating method. Next, baking is performed under the conditions of 190 ° C. and 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 60 nm.
前記ウエハW上にポジ型化学増幅レジストが塗布された後、140℃、90秒の条件でプリベークと呼ばれる加熱処理が施される。プリベークは、レジスト中の溶剤を揮発させるために行われる。このようにして、前記反射防止膜上に400nmの膜厚を有するレジスト膜が形成される。前記化学増幅型レジストは、フェノール系樹脂をベースポリマーとし、乳酸エチルと3−エトキシプロピオン酸エチルの混合溶媒とで構成される。化学増幅型レジストは、以下の実施形態において同様のものが使用される。 After the positive chemically amplified resist is applied on the wafer W, a heat treatment called pre-baking is performed under conditions of 140 ° C. and 90 seconds. Pre-baking is performed to volatilize the solvent in the resist. Thus, a resist film having a thickness of 400 nm is formed on the antireflection film. The chemically amplified resist is composed of a phenolic resin as a base polymer and a mixed solvent of ethyl lactate and ethyl 3-ethoxypropionate. The same chemically amplified resist is used in the following embodiments.
前記プリベーク後、前記ウエハWは室温まで冷却される。ウエハWは、波長248nmのKrFエキシマレーザ(遠赤外線レーザー))を光源とする露光装置へ搬送され、露光用マスクを介して縮小投影露光が行われる。 After the pre-baking, the wafer W is cooled to room temperature. The wafer W is transferred to an exposure apparatus using a KrF excimer laser (far infrared laser) having a wavelength of 248 nm as a light source, and reduced projection exposure is performed via an exposure mask.
図3は、露光装置において本実施形態で用いた露光用マスクをウエハWに転写した際に得られるパターンを拡大して示す図である。図中、1つの露光領域320(以下、単に露光チップと称す)は、左半分のラインパターン領域321とレジストが全く残らないフラット露光領域322とを有する。
FIG. 3 is an enlarged view showing a pattern obtained when the exposure mask used in the present embodiment is transferred to the wafer W in the exposure apparatus. In the figure, one exposure region 320 (hereinafter simply referred to as an exposure chip) has a left half
図4は、ラインパターン領域321を拡大して示す図である。図中、401はライン部、402はスペース部である。図4に示すように、前記ラインパターン領域321は、ライン寸法=170nm、スペース寸法=90nm、繰り返しパターンがピッチ=:260nmで配置されている。
FIG. 4 is an enlarged view showing the
図5に示すように、この露光チップ320がウエハW上に縦11×横13の配置に転写され、潜像が形成される。
As shown in FIG. 5, the
次いで、前記露光後、前記ウエハWが本実施形態の加熱装置に搬送され、前記均熱板202上に0.1mmの間隔をおいて載置される。次に、前記第2の空間部212内に一方向の気流217を流すと共に140℃、90秒の条件でPEB処理が施される。
Next, after the exposure, the wafer W is transferred to the heating device of the present embodiment, and placed on the soaking
次いで、PEB処理を行った後、前記ウエハWは室温まで冷却される。前記ウエハWは現像ユニットに搬送され、60秒間のアルカリ現像処理が行われる。現像処理終了後、純水によるリンス処理、スピン乾燥処理が行われ、レジストパターンが形成される。 Next, after performing the PEB process, the wafer W is cooled to room temperature. The wafer W is transferred to a developing unit and subjected to an alkali developing process for 60 seconds. After the development process is completed, a rinse process using pure water and a spin drying process are performed to form a resist pattern.
以下、本実施形態の加熱装置を用いて得られたレジストパターン寸法の面内分布と図65に示す従来の加熱装置でPEB処理した結果との比較を説明する。 Hereinafter, a comparison between the in-plane distribution of the resist pattern dimensions obtained by using the heating apparatus of this embodiment and the result of PEB treatment by the conventional heating apparatus shown in FIG. 65 will be described.
図67は、従来の加熱装置を用いて得られたパターン転写結果の良否の面内分布を示す。 FIG. 67 shows the in-plane distribution of the quality of the pattern transfer result obtained using the conventional heating device.
図中の斜線模様で示した露光チップは、現像後のレジストパターンを上面からSEM(Scanning Electron Microscope)で観察した際にNGと判定されたものである。すなわち、レジストパターンが解像しなかったものである。図67に示すように、PEB処理時の気流に対して、最も上流側に位置する露光チップがNGであった。これは、以下に示すようにチップによって露光量が相違することが原因である。すなわち、従来の加熱装置では、PEB処理時、レジスト膜から蒸発した酸を含む気流6504が、図66中の矢印で示すように左端から右端に流れる。その結果、気流の最上流に位置する露光チップから蒸発した酸は、この気流によって下流側へ運ばれ、下流側の露光チップ表面に再付着する。従って、酸の量の収支は、(発生した酸)−(蒸発した酸)+(再付着した酸)となる。しかし、気流に対して最も上流に位置するチップでは、前記(再付着した酸)がないため、その下流に位置するチップより実効的な露光量が減少する。このため、各露光チップ6705に同一エネルギー(露光照射量及びPEBの加熱量)を与えても、現像後に形成されるレジストパターンのライン寸法に差が生じる。すなわち、ポジ型レジストを用いた場合、最上流に位置する露光チップにおいて大きい。
The exposure chip indicated by the hatched pattern in the figure is determined to be NG when the developed resist pattern is observed from above with a SEM (Scanning Electron Microscope). That is, the resist pattern was not resolved. As shown in FIG. 67, the exposure chip located on the most upstream side with respect to the airflow during the PEB process was NG. This is because the amount of exposure differs depending on the chip as shown below. That is, in the conventional heating apparatus, during PEB processing, an
図6は、本実施形態に係わる加熱装置を用いて得られたパターン転写結果の良否の面内分布を示す図である。図6に示すように、NGと判定された露光チップが観察されず、良好なパターン転写結果が得られる。 FIG. 6 is a diagram showing the in-plane distribution of quality of the pattern transfer result obtained using the heating apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, an exposure chip determined as NG is not observed, and a good pattern transfer result is obtained.
なお、本実施形態では孔径が50μm、気孔率が40%の多孔質セラミック板を用いたが、それは以下の理由による。図8(a)は、孔経が50μmの多孔質セラミック板の気孔率と蒸発した酸の再付着量(気孔率0のときの値で規格化)の関係を示す。図から分かるように、再付着量の抑制効果は気孔率40%で飽和するため、40%を用いる多孔質セラミック板の気孔率とした。 In the present embodiment, a porous ceramic plate having a pore diameter of 50 μm and a porosity of 40% is used for the following reason. FIG. 8A shows the relationship between the porosity of a porous ceramic plate having a pore diameter of 50 μm and the amount of redeposition of evaporated acid (standardized with a value when the porosity is 0). As can be seen from the figure, since the effect of suppressing the reattachment amount is saturated at a porosity of 40%, the porosity of the porous ceramic plate using 40% is used.
本実施形態によれば、PEB処理工程において、チャンバ内の第2の空間部における気流によって、第1の空間部における蒸発した酸を含む気流が、ウエハWに対してほぼ垂直方向に吸引される。吸引された気流は多孔質セラミックス板の孔を介して第2の空間部に取り込まれる。このため、蒸発した酸が下流側に再付着しない。従って、ウエハW面内において、レジスト表面の酸濃度は各露光ショット間でほぼ均一である。よって、実効的な露光量の変動はなく、ウエハW面内でのレジスト寸法の均一性を向上することができる。しかも、PEB処理工程において、最適な温度条件でPEB処理を行うことができ、本来レジストの持つ露光量やフォーカス裕度(マージン)のパフォーマンスを十分引き出すことができる。 According to the present embodiment, in the PEB processing step, the air current containing the evaporated acid in the first space is sucked in the substantially vertical direction with respect to the wafer W by the air current in the second space in the chamber. . The sucked airflow is taken into the second space through the holes of the porous ceramic plate. For this reason, the evaporated acid does not reattach to the downstream side. Therefore, in the wafer W surface, the acid concentration on the resist surface is substantially uniform between exposure shots. Therefore, there is no variation in the effective exposure amount, and the uniformity of resist dimensions within the wafer W surface can be improved. In addition, in the PEB processing step, PEB processing can be performed under optimum temperature conditions, and the exposure amount and focus tolerance (margin) performance inherent in the resist can be sufficiently derived.
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図7を用いて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態と加熱手段が異なる。
(Second Embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in heating means.
図7は第2の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。第1の実施形態と同一の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。 FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a heating apparatus according to the second embodiment. The description of the same part as the first embodiment is omitted, and only a different part will be described.
前記均熱板202の裏面には、均熱板202を加熱する熱源730が設置される。前記均熱板202と前記熱源730とで加熱手段が構成される。
A
前記熱源730は、ハロゲンランプ731とライトガイド732とで構成される。前記ライトガイド732は角柱状のブロックで構成される。前記ハロゲンランプ731で放射された光は、前記ライトガイド732に入射する。入射した光は、ライトガイドの側面部でほぼ全反射を繰り返しながら進み、前記均熱板702に到達する。
The
前記均熱板202は、前記ライトガイド732からの光を吸収することにより加熱される。前記ハロゲンランプ731は、前記均熱板202に埋め込まれた熱電対(図示せず)の温度によって出力制御され、所望の温度(140℃)に調節される。多孔質セラミック板209は、本実施形態においては、孔径が100μm、気孔率が50%のものが使用される。
The soaking
次に、前記加熱装置を用いたPEB処理およびレジストパターン形成について説明する。 Next, PEB processing and resist pattern formation using the heating apparatus will be described.
まず、反射防止膜となる塗布膜が回転塗布法によりウエハW上に形成される。次に、190℃、60秒の条件でベーク処理がなされ、膜厚60nmの反射防止膜が形成される。 First, a coating film serving as an antireflection film is formed on the wafer W by a spin coating method. Next, baking is performed under the conditions of 190 ° C. and 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 60 nm.
前記ウエハW上にポジ型化学増幅レジストが塗布された後、140℃、90秒の条件でプリベークが施される。このようにして、前記反射防止膜上に400nmの膜厚を有するレジスト膜が形成される。 After a positive chemically amplified resist is applied on the wafer W, pre-baking is performed at 140 ° C. for 90 seconds. Thus, a resist film having a thickness of 400 nm is formed on the antireflection film.
前記プリベーク後、前記ウエハWは室温まで冷却される。ウエハWは、波長248nmのKrFエキシマレーザを光源とする露光装置へ搬送され、露光用マスクを介して、縮小投影露光が行われる。 After the pre-baking, the wafer W is cooled to room temperature. The wafer W is transferred to an exposure apparatus using a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm as a light source, and reduced projection exposure is performed through an exposure mask.
図5に示すように、露光用マスクを介して150nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光チップがウエハW上に縦11×横13の配置に転写され、潜像が形成される。 As shown in FIG. 5, an exposure chip including a 150 nm line and space pattern is transferred onto a wafer W in an arrangement of 11 × 13 horizontally through an exposure mask to form a latent image.
次いで、前記露光後、前記ウエハWが本実施形態の加熱装置に搬送され、前記均熱板202上に載置される。次に、前記第2の空間部212内に一方向の気流217を流すと共に140℃、90秒の条件でPEB処理が施される。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。
Next, after the exposure, the wafer W is transferred to the heating device of the present embodiment and placed on the soaking
上記第2の実施形態では、現像後のレジストライン寸法をウエハW面内で測定した結果は以下のようになった。すなわち、150nmラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきは、従来の加熱装置でPEB処理した場合の9.7nm(3σ)に比べ、4.3nmと大幅に低減した。 In the second embodiment, the result of measuring the resist line dimension after development in the wafer W plane is as follows. That is, the in-plane dimension variation of the 150 nm line and space pattern was significantly reduced to 4.3 nm, compared to 9.7 nm (3σ) when PEB was processed by a conventional heating apparatus.
なお、上記第1の及び第2の実施形態では、ラインパターン及びラインアンドスペースパターンについて各々説明した。しかし、これらのパターンに限定されず、他のパターン、例えばホールパターン等でも同様の効果が得られる。 In the first and second embodiments, the line pattern and the line and space pattern have been described. However, the present invention is not limited to these patterns, and the same effect can be obtained with other patterns such as a hole pattern.
また、第1及び第2の実施形態では、多孔質セラミック板の孔径及び気孔率の数値の一例を挙げたが、これらの数値に限定されるものではない。例えば、図8(a)に示すような気孔率と蒸発した酸の再付着量の関係から、最適な気孔率を求めることが望ましい。 In the first and second embodiments, examples of numerical values of the pore diameter and the porosity of the porous ceramic plate have been described, but the present invention is not limited to these numerical values. For example, it is desirable to obtain the optimum porosity from the relationship between the porosity as shown in FIG.
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係わる加熱装置、それを用いた基板処理方法について、図9を用いて説明する。第1の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第3の実施形態では、吸着部材を用いて、蒸発物を吸着する。
(Third embodiment)
A heating apparatus according to the third embodiment of the present invention and a substrate processing method using the same will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those of the first embodiment is omitted, and only different parts will be described. In the third embodiment, the evaporant is adsorbed using an adsorbing member.
図9は、第3の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a heating apparatus according to the third embodiment.
チャンバ208内において、吸着部材940が前記均熱板202上方に、これと対向して近接して設置される。吸着部材940と前記均熱板202との間の距離は、0.5mmである。吸着部材940は、複数の支持ピン213によって支持される。
In the
前記吸着部材940として、表面研磨された単結晶シリコン板が用いられる。または、セラミックス、アルミナ、石英等の酸化物、又は窒化物自体で構成したものを用いてもよい。また、これらの部材表面に酸化膜、又は窒化膜を被覆したものを用いてもよい。
As the
加熱処理中に前記ウエハWから蒸発した蒸発物質は、前記ウエハWに近接して設置された吸着部材940の表面に吸着される。
The evaporated substance evaporated from the wafer W during the heat treatment is adsorbed on the surface of the adsorbing
次に、前記加熱装置を用いたPEB処理及びレジストパターン形成について説明する。 Next, PEB processing and resist pattern formation using the heating apparatus will be described.
露光までは、第1の実施形態と同様である。露光により、第1の実施形態と同様の露光チップがウエハW上に縦11×横13の配置に転写され、潜像が形成される。 The process up to exposure is the same as in the first embodiment. By exposure, exposure chips similar to those in the first embodiment are transferred onto the wafer W in an arrangement of 11 × 13 horizontally, and a latent image is formed.
露光後、ウエハWは本実施形態の加熱装置に搬送され、前記均熱板202上に0.1mmの間隔をおいて載置される。次に、140℃、90秒の条件でPEB処理が施される。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。
After the exposure, the wafer W is transferred to the heating device of the present embodiment and placed on the soaking
本実施形態に係わる加熱装置を用いて得られたパターン転写結果の良否の面内分布は図6に示すようになる。すなわち、ウエハWの面内にはNGと判定された露光チップが観察されず、良好なパターン転写結果が得られる。 The in-plane distribution of the quality of the pattern transfer result obtained by using the heating apparatus according to this embodiment is as shown in FIG. That is, an exposure chip determined as NG is not observed in the surface of the wafer W, and a good pattern transfer result is obtained.
なお、本実施形態では吸着部材と均熱板との距離(ギャップ)を0.5mmとした。これは以下の理由による。図8(b)は、吸着部材と均熱板とのギャップdと、蒸発、再付着した酸の広がり距離(キャップ7.5mmのときの値で規格化)の関係を示した図である。ギャップを小さくするほど、酸の広がる距離は小さくなるが、逆にギャップを高精度に制御する必要性が生じる(蒸発距離がウエハW面内でばらつく)。この点を考慮し、比較的制御が容易なギャップ0.5mmとした。 In the present embodiment, the distance (gap) between the adsorption member and the soaking plate is set to 0.5 mm. This is due to the following reason. FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the gap d between the adsorbing member and the soaking plate, and the spread distance of the evaporated and reattached acid (standardized with a value when the cap is 7.5 mm). As the gap is made smaller, the distance over which the acid spreads becomes smaller, but conversely, the gap needs to be controlled with high accuracy (the evaporation distance varies within the wafer W surface). Considering this point, the gap is set to 0.5 mm which is relatively easy to control.
このように、本実施形態によれば、PEB処理工程において、レジスト膜から蒸発した酸が、吸着部材940に吸着されるため、蒸発した酸がウエハWに再付着しない。従って、ウエハW面内において、蒸発した酸がウエハWに再付着することで生じる実効的な露光量の変動はなく、ウエハW面内でのレジスト寸法の均一性を向上することができる。しかも、PEB処理工程において最適な温度条件でPEB処理を行うことができるため、本来レジストの持つ露光量やフォーカス裕度(マージン)のパフォーマンスを十分引き出すことができる。
Thus, according to the present embodiment, the acid evaporated from the resist film is adsorbed by the
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図10を用いて説明する。第2,第3の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第4の実施形態は、第3の実施形態と加熱手段が異なる。
(Fourth embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those in the second and third embodiments is omitted, and only different parts will be described. The fourth embodiment differs from the third embodiment in heating means.
図10は、第4の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a heating apparatus according to the fourth embodiment.
チャンバ208内において、吸着部材940が前記均熱板202上方に、これと対向して近接して設置される。前記吸着部材940と前記均熱板202との距離は、0.5mmである。
In the
加熱処理中に前記ウエハWから蒸発した蒸発物質は、前記ウエハWに近接して設置された吸着部材940の表面に吸着される。
The evaporated substance evaporated from the wafer W during the heat treatment is adsorbed on the surface of the adsorbing
次に、前記加熱装置を用いたPEB処理及びレジストパターン形成について説明する。 Next, PEB processing and resist pattern formation using the heating apparatus will be described.
露光までは、第2の実施形態と同様である。露光により、図5に示すように、130nmラインアンドスペースパターンが含まれる露光チップがウエハW上に縦11×横13の配置に転写され、潜像が形成される。 The process up to exposure is the same as in the second embodiment. By exposure, as shown in FIG. 5, an exposure chip including a 130 nm line-and-space pattern is transferred onto the wafer W in an arrangement of 11 × 13 horizontally, and a latent image is formed.
次いで、露光後、前記ウエハWは本実施形態の加熱装置に搬送され、前記均熱板202上に載置され、140℃、90秒の条件でPEB処理が施される。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。
Next, after exposure, the wafer W is transferred to the heating apparatus of this embodiment, placed on the soaking
第4の実施形態では、現像後のレジストライン寸法をウエハW面内で測定した結果は以下のようになった。すなわち、130nmラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきは、従来の加熱装置でPEB処理した場合の9.5nm(3σ)に比べ、4.1nmと大幅に低減した。 In the fourth embodiment, the result of measuring the resist line dimension after development in the wafer W plane is as follows. In other words, the in-plane dimension variation of the 130 nm line and space pattern was significantly reduced to 4.1 nm as compared to 9.5 nm (3σ) when PEB was processed by a conventional heating apparatus.
第3及び第4の実施形態において、更に、吸着部材としての単結晶シリコン板の裏面にヒーターを設けることができる。このヒーターにより、ウエハWを加熱装置から取り出した後、単結晶シリコン板をヒーターで加熱する。この加熱より、吸着した酸を脱離させ、単結晶シリコン板表面のクリーニングを行っても良い。この場合、チャンバ側面部に吸気孔と排気孔を設置し、脱離した酸を排気させながら行うことが望ましい。 In the third and fourth embodiments, a heater can be further provided on the back surface of the single crystal silicon plate as the adsorption member. After the wafer W is taken out of the heating device by this heater, the single crystal silicon plate is heated by the heater. By this heating, the adsorbed acid may be desorbed and the surface of the single crystal silicon plate may be cleaned. In this case, it is preferable to install an intake hole and an exhaust hole on the side surface of the chamber and exhaust the desorbed acid.
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図11を用いて説明する。第1の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第5の実施形態では、加熱装置をエネルギー線を放射する前の加熱処理工程、より具体的には、レジスト塗布工程後のプリベーク工程に適用する。
(Fifth embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those of the first embodiment is omitted, and only different parts will be described. In the fifth embodiment, the heating device is applied to a heat treatment process before radiating energy rays, more specifically, to a pre-bake process after a resist coating process.
図11は、第5の実施形態に係わる加熱処理装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a heat treatment apparatus according to the fifth embodiment.
本実施形態において、均熱板202とウエハWとの間のプロキシミティギャップは、0.5mmである。
In this embodiment, the proximity gap between the soaking
均熱板202、筐体201及び天板207とによりチャンバ208が構成される。チャンバ208内において、近接板1107が熱板202上方に、これと対向して近接して設置される。近接板1107と均熱板202と間の距離は、2.0mmの距離である。
The
近接板1107の上部には、近接板を加熱するためのヒーター1109が同心円状に設置される。このヒーター1109は、図示せぬ温度センサ及び温度制御ユニットによって制御される。ヒーター1109が制御されることにより、近接板1107の温度が制御される。近接板1107のウエハWに面する表面は、鏡面研磨されている。
A
近接板1107として、アルミニウム製のものが用いられる。または、加工し易く、かつ熱伝導率の優れているもの、例えばSUS製のものを用いても良い。また、近接板1107表面に放熱を促進させるための放熱部(図示せぬ)を設けることもできる。放熱部により、より高精度な温度制御が可能となる。
The
前記加熱装置を用いた基板処理方法について説明する。まず、ウエハW上にレジスト固形成分と溶剤からなる液状膜が形成される。この液状膜形成には、特開平7−163929に開示されている毛細管現象を利用したメニスカフ塗布が用いられる。または、特開2000−188251に開示されている極細のズルを被処理基板上で往復移動させて塗布する手法により作成してもよい。本発明の実施形態は塗布方法に依存するものではなく、液膜状態から固形膜を形成する手法であれば、如何なるものでも適用可能である。また、レジスト膜形成以外の固形膜形成にも適用できる。 A substrate processing method using the heating apparatus will be described. First, a liquid film made of a resist solid component and a solvent is formed on the wafer W. For this liquid film formation, meniscus cuff application utilizing capillary action disclosed in JP-A-7-163929 is used. Or you may produce by the method of apply | coating by reciprocatingly moving the ultra-fine sludge disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-188251 on a to-be-processed substrate. The embodiment of the present invention does not depend on the coating method, and any method can be applied as long as the method forms a solid film from a liquid film state. It can also be applied to solid film formation other than resist film formation.
ウエハWが本実施形態の加熱処理装置に搬送される。ウエハWが140℃になるように均熱板202の温度を制御しながら、加熱が行われる。本実施形態では、近接板1107の温度が、例えば100℃になるように温度制御が行われる。180秒間の加熱処理が行われた後、ウエハWは冷却装置へと搬送され、室温近傍まで冷却される。これにより、膜厚300nmのレジスト固形膜が形成される。
The wafer W is transferred to the heat treatment apparatus of this embodiment. Heating is performed while controlling the temperature of the soaking
このように、近接板1107を加熱することによって、蒸発物である溶剤が近接板にて液化(結露)することが無い。
In this way, by heating the
一般に、近接板に蒸発物質が結露すると、加熱処理装置が汚れる。または、落下する液滴が固形膜を溶かし、この結果、膜厚分布が劣化する等の問題が生じる。本実施形態記載の加熱処理装置を用いることで、これらの問題を回避して、膜厚均一性の優れた固形膜を形成することができる。 In general, when an evaporating substance is condensed on the proximity plate, the heat treatment apparatus becomes dirty. Alternatively, the falling droplets dissolve the solid film, and as a result, problems such as deterioration of the film thickness distribution occur. By using the heat treatment apparatus described in this embodiment, these problems can be avoided and a solid film having excellent film thickness uniformity can be formed.
なお、本実施形態では、近接板の温度を100℃になるように制御を行ったが、これに限定されない。加熱する液状膜に応じて蒸発物が液化しない温度にすることが重要である。 In the present embodiment, control is performed so that the temperature of the proximity plate becomes 100 ° C., but the present invention is not limited to this. It is important to set the temperature so that the evaporate does not liquefy depending on the liquid film to be heated.
また、前記加熱処理装置に排気手段を設け、形成される固形膜の膜厚分布に悪影響を与えない範囲で、加熱処理中に排気を行っても良い。 In addition, an exhaust unit may be provided in the heat treatment apparatus, and exhaust may be performed during the heat treatment within a range that does not adversely affect the film thickness distribution of the formed solid film.
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図12及び図13を用いて説明する。第1の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第6の実施形態は、チャンバの天板に冷却手段を設けた板部材が用いられる。
(Sixth embodiment)
Next, a heating apparatus and a substrate processing method using the same according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Description of the same parts as those of the first embodiment is omitted, and only different parts will be described. In the sixth embodiment, a plate member provided with cooling means on the top plate of the chamber is used.
図12は、本発明の第6の実施形態に係わる加熱処理装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a heat treatment apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
前記均熱板202の上方に、アルミニウム製の板部材1207が設置される。前記均熱板202、前記筐体201及び前記板部材1207とでチャンバ208が構成される。
An
チャンバ208内において、前記板部材1207が前記均熱板202上方に、これと対向して設置される。板部材1207と均熱板202との間の距離は0.8mmである。
In the
以下、板部材1207の詳細について図13を用いて説明する。図13は、板部材1207の上面図を模式的に示したものである。板部材1207の内部には配水管1209が設置されている。循環冷却水は、板部材1207中をIN側からOUTにかけて流れる。板部材1207は板部材1207に設置された熱電対(図示せず)によって、常に室温近傍の温度になるように温度制御され。板部材1207のウエハWに面する表面は、鏡面研磨されている。
Hereinafter, the details of the
板部材1207としてアルミニウム製のものが用いられる。または、加工し易く、かつ熱伝導率の優れているもの、例えばSUS製のものを用いても良い。
The
次に、前記加熱装置を用いたPEB処理について説明する。 Next, the PEB process using the heating device will be described.
第1の実施形態と同様にして、85nmの膜厚を有する反射防止膜がウエハW上に形成される。次に、前記ウエハW上にポジ型化学増幅レジストが塗布された後、100℃、90秒の条件でプリベーク処理が行われる。この結果、300nmの膜厚を有するレジスト膜が反射防止膜上に形成される。 Similarly to the first embodiment, an antireflection film having a film thickness of 85 nm is formed on the wafer W. Next, after a positive chemically amplified resist is applied on the wafer W, a pre-bake process is performed at 100 ° C. for 90 seconds. As a result, a resist film having a thickness of 300 nm is formed on the antireflection film.
プリベーク後、前記ウエハWを室温まで冷却される。ウエハWは、波長193nmのArFエキシマレーザを光源とする露光装置へ搬送される。ここで、露光用マスクを介して、110nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光領域がウエハW上に縦13×横15の配置に転写され、潜像が形成される。 After pre-baking, the wafer W is cooled to room temperature. The wafer W is transferred to an exposure apparatus that uses an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm as a light source. Here, an exposure region including a 110 nm line and space pattern is transferred onto the wafer W in a 13 × 15 arrangement via the exposure mask to form a latent image.
露光後、ウエハWは本実施形態の加熱処理装置に搬送され、前記均熱板202上に0.1mmの間隔をおいて載置される。加熱処理中に前記ウエハWから蒸発した蒸発物質は、板部材1207の表面に吸着される。次に、110℃、90秒の条件でPEB処理が施される。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。
After the exposure, the wafer W is transferred to the heat treatment apparatus of this embodiment, and is placed on the soaking
この現像後のレジストライン寸法をウエハ面内で測定した結果、110nmのラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきは、従来のPEB処理装置を用いた場合に比べて、約半分に低減した。 As a result of measuring the resist line dimension after development in the wafer plane, the in-plane dimension variation of the 110 nm line-and-space pattern was reduced by about half compared to the case of using a conventional PEB processing apparatus.
このように、本実施形態によれば、PEB処理工程において、レジスト膜から蒸発した酸が、板部材1207に吸着するため、蒸発した酸がウエハWに再付着しない。従って、ウエハW面内において、蒸発した酸がウエハWに再付着することで生じる実効的な露光量の変動はなく、ウエハ面内でのレジスト寸法の均一性が向上することができる。
Thus, according to the present embodiment, the acid evaporated from the resist film is adsorbed to the
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図14を用いて説明する。第1の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第7の実施形態は、電界存在下で、加熱処理を行う。
(Seventh embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those of the first embodiment is omitted, and only different parts will be described. In the seventh embodiment, heat treatment is performed in the presence of an electric field.
図14は、第7の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a heating apparatus according to the seventh embodiment.
チャンバ208内において、電極部材1450が前記均熱板202上方に、これと対向して近接して設置される。前記均熱板202と前記電極部材1450との距離は、3.0mmの距離である。電極部材1450は、複数の支持ピン214によって支持される。
In the
電極部材1450としてSUSが用いられる。または、耐酸性で、且つ導電性であれば、金属、半導体のいずれでもよい。また、電極部材1450は、ウエハWと対向する表面に酸化膜、又は窒化膜等の絶縁膜が被覆されていてもよい。
SUS is used as the
電源Pにより、前記均熱板202と前記電極部材1450との問に電圧が印加される。この印加により、加熱処理中に前記均熱板202と前記電極部材1450との間に、垂直方向(紙面上で上下方向)の電界が発生する。
A voltage is applied between the soaking
本実施形態では、前記均熱板202を接地電位に、且つ前記電極部材に1450に負電位を印加するようにしている。しかし、この電位関係は、前記均熱板202に対して前記電極部材1450が低電位になればよい。
In this embodiment, the soaking
発生した電界により、ウエハWから蒸発したプラスに帯電した蒸発物質、例えば酸は、垂直方向に移動する。次いで、蒸発物質は、前記電極部材1450の表面に吸着される。したがって、レジストから蒸発した酸はウエハWに再付着しない。
Due to the generated electric field, a positively charged evaporated substance evaporated from the wafer W, such as an acid, moves in the vertical direction. Next, the evaporated substance is adsorbed on the surface of the
次に、前記加熱装置を用いたPEB処理及びレジストパターン形成について説明する。 Next, PEB processing and resist pattern formation using the heating apparatus will be described.
露光までは、第1の実施形態と同様である。露光により、図5に示すように、130nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光チップがウエハW上に縦11×横13の配置に転写され、潜像が形成される。 The process up to exposure is the same as in the first embodiment. As a result of the exposure, as shown in FIG. 5, an exposure chip including a 130 nm line and space pattern is transferred onto the wafer W in an arrangement of 11 × 13 vertically, thereby forming a latent image.
露光後、ウエハWは本実施形態の加熱装置に搬送され、前記均熱板202上に載置される。前記均熱板202に接地電位が印加され、且つ前記電極部材1450に負電位が印加された状態で、140℃、90秒の条件でPEB処理が行われる。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。
After the exposure, the wafer W is transferred to the heating apparatus of this embodiment and placed on the soaking
第7の実施形態では、現像後のレジストライン寸法をウエハW面内で測定した結果は以下のようになった。すなわち、140nmラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきは、従来の加熱装置でPEB処理した場合の8.4nm(3σ)に比べ、3.8nmと大幅に低減した。 In the seventh embodiment, the result of measuring the resist line dimension after development in the wafer W plane is as follows. That is, the in-plane dimension variation of the 140 nm line and space pattern was significantly reduced to 3.8 nm, compared to 8.4 nm (3σ) when PEB was processed by a conventional heating apparatus.
(第8の実施形態)
本発明の第8の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図15を用いて説明する。第2,第7の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第8の実施形態は第7の実施形態と加熱手段が異なる。
(Eighth embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those in the second and seventh embodiments is omitted, and only different parts will be described. The eighth embodiment differs from the seventh embodiment in heating means.
図15は、第8の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a heating apparatus according to the eighth embodiment.
電源Pにより、上記第7の実施形態と同様に、前記均熱板202を接地電位に、且つ前記電極部材1450に負電位が印加される。これにより、第7の実施形態と同様の電界が発生する。
As with the seventh embodiment, the power source P applies the soaking
発生した電界により、ウエハWから蒸発したプラスに帯電した蒸発物質、例えば酸は、垂直方向に移動する。蒸発物質は、前記電極部材1450に吸着される。したがって、レジストから蒸発した酸はウエハWに再付着しない。
Due to the generated electric field, a positively charged evaporated substance evaporated from the wafer W, such as an acid, moves in the vertical direction. The evaporated material is adsorbed on the
この加熱装置を用いて、第7の実施形態と同様の処理がなされる。すなわち、ウエハW上に反射防止膜、化学増幅型レジスト膜が形成される。露光用マスクを介して130nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光チップが転写され、潜像が形成される。このようにして得られたウエハWを、PEB処理した結果、160nmラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきは、以下のようになった。すなわち、従来の加熱装置で加熱処理した場合の8.0nm(3σ)に比べ、3.4nmと大幅に低減した。 Using this heating device, the same processing as in the seventh embodiment is performed. That is, an antireflection film and a chemically amplified resist film are formed on the wafer W. An exposure chip including a 130 nm line and space pattern is transferred through an exposure mask to form a latent image. As a result of the PEB treatment of the wafer W obtained in this way, the in-plane dimension variation of the 160 nm line and space pattern was as follows. That is, it was significantly reduced to 3.4 nm as compared to 8.0 nm (3σ) when the heat treatment was performed with a conventional heating apparatus.
(第9の実施形態)
本発明の第9の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図16を用いて説明する。第1,第7の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第9の実施形態は、第7の実施形態と電界の方向が異なる。
(Ninth embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to the ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those in the first and seventh embodiments is omitted, and only different parts will be described. The ninth embodiment differs from the seventh embodiment in the direction of the electric field.
図16は、第9の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a heating apparatus according to the ninth embodiment.
本実施形態では、上記第7および第8の実施形態とは逆に、前記均熱板202に接地電位が印加され、前記電極部材1450に正電位が印加される。しかし、この電位関係は、前記均熱板202に対して前記電極部材1450が高電位になればよい。
In this embodiment, contrary to the seventh and eighth embodiments, a ground potential is applied to the soaking
ウエハWから蒸発する蒸発物質、例えば酸はプラスに帯電しているため、前記電極部材1450に印加される高電位により、レジストからの酸の蒸発が抑制される。
Since the evaporation substance evaporating from the wafer W, for example, acid is positively charged, the high potential applied to the
第9の実施形態に係わる加熱装置では、均熱板と電極部材との間の印加電圧を容易に変更することにより、電界の強度を任意に変更でき、蒸発する酸の抑制を簡単に制御できる。したがって、本実施形態の加熱装置を用いたPEB処理においては、蒸発する酸の制御が容易に行えるため、レジスト寸法の均一性を容易に制御できる。 In the heating apparatus according to the ninth embodiment, the intensity of the electric field can be arbitrarily changed by easily changing the applied voltage between the soaking plate and the electrode member, and the suppression of the evaporated acid can be easily controlled. . Therefore, in the PEB process using the heating apparatus of this embodiment, the acid to be evaporated can be easily controlled, so that the uniformity of resist dimensions can be easily controlled.
(第10の実施形態)
本発明の第10の実施形態に係わる加熱装置及びそれを用いた基板処理方法について、図17を用いて説明する。第2,第8の実施形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。第10の実施形態は、第9の実施形態と加熱手段が異なる。
(Tenth embodiment)
A heating apparatus and a substrate processing method using the same according to the tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Description of the same parts as those in the second and eighth embodiments is omitted, and only different parts will be described. The tenth embodiment differs from the ninth embodiment in heating means.
図17は、第10の実施形態に係わる加熱装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a heating apparatus according to the tenth embodiment.
本実施形態では、上記第7および第8の実施形態とは逆に、前記均熱板202に接地電位が印加され、前記電極部材1450に正電位が印加される。しかし、この電位関係は、前記均熱板202に対して前記電極部材1450が高電位になればよい。
In this embodiment, contrary to the seventh and eighth embodiments, a ground potential is applied to the soaking
従って、ウエハWから蒸発する蒸発物質、例えば酸は、プラスに帯電しているため、前記電極部材1450に印加される高電位により、レジストからの酸の蒸発が抑制される。
Therefore, the evaporation substance evaporating from the wafer W, for example, the acid is positively charged, and the high potential applied to the
第10の実施形態に係わる加熱装置では、均熱板と電極部材との間の印加電圧を容易に変更することにより、電界の強度を任意に変更でき、蒸発する酸の抑制を簡単に制御できる。したがって、本実施形態の加熱装置を用いたPEB処理においては、蒸発する酸の制御が容易に行えるため、レジスト寸法の均一性を容易に制御できる。 In the heating apparatus according to the tenth embodiment, by easily changing the applied voltage between the soaking plate and the electrode member, the strength of the electric field can be arbitrarily changed, and the suppression of the evaporated acid can be easily controlled. . Therefore, in the PEB process using the heating apparatus of this embodiment, the acid to be evaporated can be easily controlled, so that the uniformity of resist dimensions can be easily controlled.
第7乃至第10の実施形態において、更に、加熱処理終了後、ウエハを加熱装置から取り出した後に、電極部材に正の電位を加えて吸着した酸を脱離させることにより、電極部材表面のクリーニングを行っても良い。この場合、チャンバ側面部に吸気孔と排気孔を設置し、脱離した酸を排気させながら行うことが望ましい。 In the seventh to tenth embodiments, after the heat treatment is completed, the wafer is taken out of the heating device, and then the positive electrode is applied with a positive potential to desorb the adsorbed acid, thereby cleaning the surface of the electrode member. May be performed. In this case, it is preferable to install an intake hole and an exhaust hole on the side surface of the chamber and exhaust the desorbed acid.
第1乃至第4、第7乃至第10の実施形態において、加熱装置をPEB処理工程に適用した場合を説明した。しかし、レジストパターン形成における他の工程、例えば塗布膜形成後の加熱処理工程にも適用できることは勿論である。これにより、第6の実施形態と同様の効果を得られる。 In the first to fourth and seventh to tenth embodiments, the case where the heating device is applied to the PEB treatment process has been described. However, it is needless to say that the present invention can also be applied to other processes in resist pattern formation, for example, a heat treatment process after forming a coating film. Thereby, the same effect as the sixth embodiment can be obtained.
(第11の実施形態)
本発明の第11の実施形態に係わる基板処理方法ついて図面を参照して説明する。第11の実施形態は、露光工程において、各露光チップの露光量条件を、各露光チップに応じて設定する。露光条件は、露光工程後に行うPEB処理工程と密接な関係がある。PEB処理工程は、例えば図65に示す従来の加熱装置により行われる。
(Eleventh embodiment)
A substrate processing method according to an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the eleventh embodiment, in the exposure step, the exposure amount condition for each exposure chip is set according to each exposure chip. The exposure conditions are closely related to the PEB treatment process performed after the exposure process. The PEB treatment process is performed by, for example, a conventional heating apparatus shown in FIG.
プリベークまでは、第1の実施形態と同様である。次いで、第1の実施形態と同様に、露光により、150nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光チップがウエハW上に縦11×横13の配置に転写され、潜像が形成される。露光条件は、以下のように設定される。 The process up to pre-baking is the same as in the first embodiment. Next, in the same manner as in the first embodiment, by exposure, exposure chips including a 150 nm line and space pattern are transferred onto the wafer W in an arrangement of 11 × 13 horizontally to form a latent image. The exposure conditions are set as follows.
PEB処理工程での各露光チップ1801とPEB処理中の気流1802方向との位置関係は、図18に示すようになる。
The positional relationship between each
図18中、ウエハWの露光チップ1801を、PEB処理中の気流1802に対して最も上流側に位置する最上流露光チップ1801Aと、それ以外の気流1802に対して下流側に位置する下流露光チップ1801Bとに分類する。このように露光チップを分類したのは、上記した理由により上流側の露光量が下流側の露光量より低下するためである。1803はノッチである。
In FIG. 18, the
本実施形態では、露光工程において、実効的な露光量が前記最上流露光チップ1801Aと前記下流露光チップ1801Bとで等しくなるように調整する。すなわち、前記最上流露光チップ1801Aに転写する際の露光量を、以下の設定方法により、前記下流露光チップ1801Bの露光量よりも大きく設定する。
In the present embodiment, in the exposure process, the effective exposure amount is adjusted to be equal between the most
図19は、露光量とリソグラフィー工程を経て形成されるレジストライン寸法との関係を示した図である。図19中の実線は下流露光チップ、破線は最上流露光チップを示している。 FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the exposure amount and the dimension of a resist line formed through a lithography process. In FIG. 19, the solid line indicates the downstream exposure chip, and the broken line indicates the most upstream exposure chip.
図19から、レジストライン寸法が所望の150nmとなる露光量条件を求めたところ、最上流露光チップ1801Aで18.55mJ/cm2、下流露光チップ1801Bで18.36mJ/cm2となる。
From Figure 19, where the resist line dimension was determined exposure conditions as the desired 150nm, 18.55mJ / cm 2 at the most
このように、予め露光量と仕上がりレジストライン寸法の関係を求めておくことで、それぞれの前記露光チップ1801に対する最適な露光量条件が決定できる。
Thus, by obtaining the relationship between the exposure amount and the finished resist line dimension in advance, the optimum exposure amount condition for each of the
そこで、最上流露光チップ1801Aと下流露光チップ1801Bとに、それぞれ異なる露光量条件で露光を行う。この露光工程後、露光工程時とPEB処理工程時のウエハWのノッチ1803が常に同じ方向、例えば下側になるように、ローテーション補正が行われる。その後、前記ウエハWが前述した加熱装置に搬送され、140℃、90秒の条件で、PEB処理が行われる。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。
Therefore, the
現像後のレジストライン寸法をウエハW面内で測定した結果は、以下のようになった。すなわち、150nmラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきは、露光量条件を補正していないときの11.6nm(3σ)に比べ、5.4nmと大幅に低減した。 The results of measuring the resist line dimensions after development in the wafer W plane were as follows. That is, the in-plane dimension variation of the 150 nm line and space pattern was significantly reduced to 5.4 nm compared to 11.6 nm (3σ) when the exposure amount condition was not corrected.
本実施形態では、1つのPEB用加熱装置を用いた場合について説明したが、複数のPEB用加熱装置を用い、複数のウエハWを連続処理することもできる。この際には、PEB処理の前段階で、どのPEB用加熱装置に搬送するかに応じてウエハWをローテーション補正する必要がある。以下、その必要性について説明する。 In the present embodiment, the case where one PEB heating apparatus is used has been described, but a plurality of wafers W can be continuously processed using a plurality of PEB heating apparatuses. At this time, it is necessary to rotate the wafer W in accordance with which PEB heating apparatus is to be transported in the previous stage of PEB processing. The necessity will be described below.
図20は、コーター・デベロッパー内における加熱ユニット群及びウエハWを搬送するアームARMを模式的に示すと共に、HP1−1にウエハWを搬送する状態を示した図である。 FIG. 20 is a diagram schematically showing a heating unit group in the coater / developer and an arm ARM for transferring the wafer W, and a state in which the wafer W is transferred to the HP 1-1.
図20において、加熱ユニット群は、ラック状に複数段積み上げた構造からなる2つのタワー(TW1、TW2)で構成される。PEBのユニットは、TW1のHP1−1と、TW2のHP2−1に位置している。他の加熱ユニットは、例えば、反射防止膜の加熱処理やレジスト塗布直後に行うプリベーク用として用いられる。 In FIG. 20, the heating unit group includes two towers (TW1, TW2) having a structure in which a plurality of racks are stacked. The PEB units are located at HP1-1 of TW1 and HP2-1 of TW2. The other heating unit is used, for example, for pre-baking performed immediately after heat treatment of the antireflection film or resist application.
図21は、HP1−1にウエハWを搬送する状態を上方から眺めた図である。図21に示すように、ウエハWのノッチ1803の位置は左側に位置する。最上流露光チップ1801Aは、正常に気流1802の上流側に位置する。
FIG. 21 is a view of the state in which the wafer W is transferred to the HP 1-1 as viewed from above. As shown in FIG. 21, the position of the
次いで、HP2−1にウエハWを搬送する状態について、図22及び図23を用いて説明する。図22に示すように、ウエハWのノッチ1803とアームARMの相対的な位置関係は変らないので、ウエハWがHP2−1に搬送される際、ウエハWのノッチ1803の位置は図22中で右側となる。その結果、最上流露光チップ1801Aは気流1802の下流側に位置する。すなわち、気流1802に対する最上流露光チップの位置関係はHP1−1に搬送される場合とHP2−1に搬送される場合とで180度回転したものとなる。そのため、図24に示すように、HP2−1にウエハWを搬送する場合、搬送する前段階で、ローテーション補正を行った後に搬送する必要がある。
Next, a state in which the wafer W is transferred to the HP 2-1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 22, since the relative positional relationship between the
このように、装置構造が同一であるPEB用加熱装置を複数用い、複数のウエハWを連続処理する場合、PEB用加熱装置に投入する前段階で、どのPEBユニットに搬送するかに応じてウエハWをローテーション補正する必要がある。 In this way, when a plurality of PEB heating apparatuses having the same apparatus structure are used and a plurality of wafers W are continuously processed, the wafers are transferred depending on which PEB unit is transferred to the PEB heating apparatus before being put into the PEB heating apparatus. It is necessary to correct the rotation of W.
ウエハWをローテーション補正せずに、ウエハW毎に最上流露光チップと下流露光チップとを設定して露光する場合も考えられるが、工程が煩雑になり、現実的ではない。 Although it is conceivable that the uppermost exposure chip and the downstream exposure chip are set and exposed for each wafer W without correcting the rotation of the wafer W, the process becomes complicated and is not practical.
なお、本実施形態では、150nmのラインアンドスペースパターンについて説明したが、これに限定されず、他のパターン、例えばホールパターン等にも適用できる。 In the present embodiment, the 150 nm line and space pattern has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to other patterns such as a hole pattern.
(第12の実施形態)
本発明の第12の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第12の実施形態では、PEB処理時の加熱温度を露光チップに応じて調整する。
(Twelfth embodiment)
A substrate processing method according to the twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the twelfth embodiment, the heating temperature during PEB processing is adjusted according to the exposure chip.
プリベークまでは、第1の実施形態と同様である。次いで、露光により、140nmの孤立ラインパターンが含まれる露光チップがウエハW上に縦11×横13の配置に転写され、潜像が形成される。本実施形態では、転写時の露光量条件は、全露光チップで同一条件とした。 The process up to pre-baking is the same as in the first embodiment. Next, by exposure, an exposure chip including an isolated line pattern of 140 nm is transferred onto the wafer W in an arrangement of 11 × 13 horizontally, and a latent image is formed. In this embodiment, the exposure amount condition at the time of transfer is the same for all exposure chips.
露光後、露光工程時とPEB処理工程時に、図18に示すウエハWのノッチ1803が、常に同じ方向、例えば下側になるようにローテーション補正を行う。ウエハWが前述した加熱装置に搬送され、PEB処理が行われる。この際、以下の手順に従い加熱条件を定める。
After exposure, rotation correction is performed so that the
図25は、PEB処理温度と現像後のレジストライン寸法との関係を示している。実線は下流露光チップ、破線は最上流露光チップを示している。 FIG. 25 shows the relationship between the PEB processing temperature and the resist line dimensions after development. The solid line indicates the downstream exposure chip, and the broken line indicates the most upstream exposure chip.
図25から、レジストライン寸法が所望の140nmとなるPEB温度条件を求めたところ、最上流露光チップ1801Aでは140.23℃であり、下流露光チップ1801Bでは140.00℃である。
From FIG. 25, the PEB temperature condition for obtaining the desired resist line size of 140 nm is 140.23 ° C. for the most
このように、予めPEB処理温度と仕上がりレジストライン寸法の関係を求めておくことで、それぞれの露光チップ1801に対して最適な加熱処理温度条件が決定される。
As described above, by determining the relationship between the PEB processing temperature and the finished resist line dimensions in advance, the optimum heat processing temperature condition for each
本実施形態では、最上流露光チップ1801Aの加熱温度が140.23℃、下流露光チップ1801Bの加熱温度が140.00℃となるように加熱条件が設定される。
In this embodiment, the heating conditions are set so that the heating temperature of the
この温度設定は、最上流露光チップ1801Aの領域に相当する分割ヒーターの設定温度を高くすれば良い。この場合、下流側に配置されたヒーターも上流側ヒーターの干渉を受けるために、下流側ヒーターの設定温度も調整することが好ましい。例えば、熱電対などの温度センサがウエハWに複数を埋め込まれた温度計測器等を用いて、各分割ヒーターの設定温度を厳密に調整することが望ましい。
For this temperature setting, the set temperature of the divided heater corresponding to the region of the most
このようにPEB処理の温度条件を定め、90秒のPEB処理が行われる。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。 In this way, the temperature condition of the PEB process is determined, and the PEB process for 90 seconds is performed. After the PEB process, the same process as in the first embodiment is performed to form a resist pattern.
現像後のレジストパターンのライン寸法をウエハW面内で測定した結果、以下のようになった。すなわち、140nmの孤立ラインパターンの面内寸法ばらつきは、PEB処理温度条件を補正していないときの12.3nm(3σ)に比べ、6.1nmと大幅に低減した。 As a result of measuring the line dimensions of the resist pattern after development in the wafer W plane, the following results were obtained. That is, the in-plane dimension variation of the 140 nm isolated line pattern was significantly reduced to 6.1 nm compared to 12.3 nm (3σ) when the PEB processing temperature condition was not corrected.
(第13の実施形態)
本発明の第13の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第13の実施形態では、露光領域内で行う露光量補正をウエハ面内で行う。
(13th Embodiment)
A substrate processing method according to a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the thirteenth embodiment, exposure amount correction performed in the exposure region is performed in the wafer surface.
図26に示すように、PEB中の気流2601に対して最も上流側に位置する最上流露光領域2602Aのみを露光し、PEB、現像工程を行い、評価用サンプル1を作成する。評価用サンプル1における最上流露光領域2602Aについて、レジストパターン寸法評価を行い、所望寸法となる露光量条件の最適化(露光量の補正)を行う。
As shown in FIG. 26, only the most
図27に示すように、前記最適化を行った露光量条件で、最上流露光量領域2602Aを露光する。1つ下流である露光領域2602Bの露光を行い、前記と同様評価用サンプル2を作成する。評価用サンプル2における露光領域2602Bについて、レジストパターン寸法評価を行い、所望寸法となる露光量条件の最適化(露光量の補正)を行う。このような露光量の最適化を下流側に向かって全ての露光量領域について行う。
As shown in FIG. 27, the most upstream
このように、PEB時の気流に対して上流側に配置された露光領域から、下流側の露光領域へと順次露光量補正条件の算出を行う。これにより、効率的かつ高精度な補正を行うことが可能である。 As described above, the exposure amount correction condition is sequentially calculated from the exposure area arranged on the upstream side with respect to the airflow during PEB to the exposure area on the downstream side. Thereby, efficient and highly accurate correction can be performed.
このようにして求めた露光量条件で、露光領域をウエハ内で形成したところ、露光領域間でのレジストパターン寸法の均一性は、大幅に改善することができた。 When the exposure region was formed in the wafer under the exposure amount condition thus obtained, the uniformity of the resist pattern dimension between the exposure regions could be greatly improved.
(第14の実施形態)
本発明の第14の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第14の実施形態では、露光領域内で行う露光量補正を行う。リソグラフィーにおける各工程の詳細な説明は第11及び第12の実施形態と重複するため省略する。
(Fourteenth embodiment)
A substrate processing method according to a fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the fourteenth embodiment, exposure amount correction performed in the exposure region is performed. A detailed description of each step in lithography is omitted because it overlaps with the eleventh and twelfth embodiments.
図28は、露光領域とPEB時の気流との相対的な位置関係を模式的に示している。気流2801に対して上流側から下流側に向う方向をX軸とし、チップの最上流側エッジ部をX=0とした。
FIG. 28 schematically shows the relative positional relationship between the exposure region and the airflow during PEB. The direction from the upstream side to the downstream side with respect to the
図29は、露光量Dとしたときのチップ内の位置Xと現像後のレジストパターン寸法(ライン寸法)との関係を模式的に示している。上記した理由により、上流側では実効的な露光量が下流側よりも低下する。このため、ポジ型レジストを用いた場合、上流側でパターン寸法は大きくなる。以下、チップ内の位置Xにおける露光量補正を算出する手順について説明する。 FIG. 29 schematically shows the relationship between the position X in the chip when the exposure amount is D and the resist pattern dimension (line dimension) after development. For the reasons described above, the effective exposure amount on the upstream side is lower than that on the downstream side. For this reason, when a positive resist is used, the pattern dimension increases on the upstream side. Hereinafter, a procedure for calculating the exposure amount correction at the position X in the chip will be described.
図30は、露光量D近傍でのパターン寸法と露光量との関係を示している。パターン寸法測定値を基に露光量とパターン寸法の関係は1次関数で近似されている。位置X=X1でのパターン寸法がL1の場合、図30の関係から露光量D1を算出する。次に、所望のパターン寸法L0の露光量D0との比率D1/D0を求める。これに露光量DをかけたD・(D1/D0)がX=X1での最適露光量となる。この手順で所望パターン寸法L0となるための最適露光量を各位置Xで求める。この結果を図31に示す。 FIG. 30 shows the relationship between the pattern size near the exposure dose D and the exposure dose. Based on the measured pattern dimension value, the relationship between the exposure amount and the pattern dimension is approximated by a linear function. When the pattern dimension at the position X = X1 is L1, the exposure amount D1 is calculated from the relationship of FIG. Next, a ratio D1 / D0 with the exposure amount D0 of the desired pattern dimension L0 is obtained. D · (D1 / D0) obtained by multiplying the exposure amount D by this becomes the optimum exposure amount at X = X1. In this procedure, an optimum exposure amount for obtaining the desired pattern dimension L0 is obtained at each position X. The result is shown in FIG.
露光領域内でのこのような露光量補正は、ステップ&スキャン型露光装置を用いれば、例えば以下に示す方法で可能である。 Such exposure amount correction in the exposure region can be performed by the following method, for example, if a step & scan type exposure apparatus is used.
露光時の光源の照射パワーをP、走査速度(スキャン速度)をv、照明領域のスリット幅をsとした場合、露光量Dは、E・(s/v)に比例する。この式からチップ内の位置Xと走査速度vの関係を求める。この結果を図32に示す。このように、走査速度vを露光領域内で制御することで、露光量補正が可能である。 When the irradiation power of the light source during exposure is P, the scanning speed (scanning speed) is v, and the slit width of the illumination area is s, the exposure amount D is proportional to E · (s / v). From this equation, the relationship between the position X in the chip and the scanning speed v is obtained. The result is shown in FIG. As described above, the exposure amount can be corrected by controlling the scanning speed v within the exposure region.
このようにして求めた露光量条件で、露光量補正条件を算出し、露光領域が形成される。この結果、露光領域内でのレジストパターン寸法の均一性は、大幅に改善される。 The exposure amount correction condition is calculated under the exposure amount condition thus obtained, and an exposure region is formed. As a result, the uniformity of the resist pattern dimension within the exposed region is greatly improved.
本実施形態では、上流側から下流側に向かってパターン寸法が単純に減少する場合を示したが、これに限定されない。各露光用マスク毎に、図29で示したチップ内の位置Xと現像後のレジストパターン寸法との関係を求めることが必要である。 In the present embodiment, the case where the pattern dimension simply decreases from the upstream side toward the downstream side is shown, but the present invention is not limited to this. For each exposure mask, it is necessary to obtain the relationship between the position X in the chip shown in FIG. 29 and the resist pattern dimension after development.
また、ウエハ上での露光領域の位置によって、前記チップ内の位置Xと現像後のレジストパターン寸法との関係が異なる。このため、各露光領域で前記関係を求めて、露光量補正を行うことが望ましい。 Further, the relationship between the position X in the chip and the resist pattern dimension after development differs depending on the position of the exposure region on the wafer. For this reason, it is desirable to perform the exposure correction by obtaining the relationship in each exposure region.
また、本実施形態では、パターン寸法測定値を基に露光量とパターン寸法の関係を1次関数で近似したが、これに限定されない。寸法測定値を基に多次関数で近似しても同様の効果が得られる。 In this embodiment, the relationship between the exposure amount and the pattern dimension is approximated by a linear function based on the measured pattern dimension value, but the present invention is not limited to this. A similar effect can be obtained by approximating with a multi-order function based on the dimension measurement value.
(第15の実施形態)
本発明の第15の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第15の実施形態では、露光領域内で行う露光量を変化させる。リソグラフィーにおける各工程の詳細な説明は第11,第12の実施形態と重複するため省略する。
(Fifteenth embodiment)
A substrate processing method according to the fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the fifteenth embodiment, the amount of exposure performed in the exposure region is changed. A detailed description of each step in lithography is omitted because it overlaps with the eleventh and twelfth embodiments.
図33は、ステップアンドスキャン方式の投影露光装置の構成を示している。照明系(システム)3301は、エキシマレーザ光源、ビームエキスパンダー、フライアイレンズなどで構成される。照明3301から照射された照明光3302は、照射量調整用のND(Neutral Density)フィルタ3303及びミラー3304を介し、ビームスプリッタ3305に入射する。入射した光は、投影露光用の光3302aと露光量をモニターするための光3302bとに分けられる。投影露光用の光3302aは、露光用マスク3306に入射する。露光用マスク3306を透過した光は、縮小投影光学系3308を介し、ウエハ3309に転写される。
FIG. 33 shows a configuration of a step-and-scan projection exposure apparatus. The illumination system (system) 3301 includes an excimer laser light source, a beam expander, a fly-eye lens, and the like. Illumination light 3302 emitted from the
露光量をモニターするための光3302bは露光量モニターユニット3311でモニターされる。モニター結果は、制御ユニット3312、フィルタ制御ユニット3313を介して照射量調整用のNDフィルタ3303へとフィードバックされる。露光用マスク3306及びウエハ3309は、それぞれ露光用マスクステージ3307、ウエハステージ3310で保持されている。露光用マスクステージ3307は露光用マスクステージ制御ユニット3312により御される。ウエハステージ3310は、ウエハステージ制御ユニット3313により制御される。NDフィルタ3303はフィルタ制御ユニット3314により制御される。ウエハステージ3310及びNDフィルタ3303は各制御ユニット3313,3314を介して制御ユニット3315により制御されて、互いが同期して走査する。
Light 3302b for monitoring the exposure amount is monitored by an exposure
図34は、照射量調整用のNDフィルタ3303の透過率分布を模式的に示している。透過率分布は、前記PEB時の酸の蒸発、再付着によって生じる実効的な露光量変動を補正するように求めた。図34に示す透過率分布を有するNDフィルタ3303が照明光3302に対して走査移動する。これにより、露光用マスク2006に入射する光量を、例えば図31に示すように変化させることができる。この結果、露光領域内で露光量補正が可能となる。
FIG. 34 schematically shows the transmittance distribution of the
このようにして求めた露光量条件で、露光量補正条件を算出し、露光領域を形成したところ、露光領域内でのレジストパターン寸法の均一性は大幅に改善した。 When exposure amount correction conditions were calculated under the exposure amount conditions thus obtained and an exposure region was formed, the uniformity of the resist pattern dimension within the exposure region was greatly improved.
(第16の実施形態)
本発明の第16の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第16の実施形態では、露光領域のレジストパターンの被覆率に応じて露光量の補正を行う。
(Sixteenth embodiment)
A substrate processing method according to a sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the sixteenth embodiment, the exposure amount is corrected according to the resist pattern coverage of the exposure region.
まず、反射防止膜となる塗布膜が回転塗布法によりウエハW上に形成される。次に、215℃、90秒の条件でベーク処理が施され、85nmの膜厚を有する反射防止膜が形成される。 First, a coating film serving as an antireflection film is formed on the wafer W by a spin coating method. Next, baking is performed under the conditions of 215 ° C. and 90 seconds to form an antireflection film having a thickness of 85 nm.
ウエハW上にポジ型化学増幅レジストが塗布された後、110℃、90秒の条件でプリベークが施される。このようにして、前記反射防止膜上に300nmの膜厚を有するレジスト膜が形成される。 After the positive chemically amplified resist is applied on the wafer W, pre-baking is performed at 110 ° C. for 90 seconds. Thus, a resist film having a thickness of 300 nm is formed on the antireflection film.
プリベーク後、前記ウエハWは室温まで冷却される。次に、ウエハWは、ArFエキシマレーザ(波長193nm)を光源とするステップ&スキャン型露光装置に搬入される。ここで、NA=0.55、σ=0.75、ε=0.67の条件で露光領域がウエハWに転写される。以下、露光領域及び露光領域の形成方法について、詳細を説明する。 After pre-baking, the wafer W is cooled to room temperature. Next, the wafer W is loaded into a step-and-scan exposure apparatus using an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as a light source. Here, the exposure area is transferred to the wafer W under the conditions of NA = 0.55, σ = 0.75, and ε = 0.67. Hereinafter, details of the exposure region and the method of forming the exposure region will be described.
図35は、露光領域の一部を模式的に示している。図35において、Dは露光領域内で最も寸法精度が要求される110nmのラインアンドスペースパターン群である。このパターン群Dがレジスト被覆率の異なる領域A、B、Cとに存在している。露光時のスキャン速度は図中の左から右側、露光後に行うPEB時の気流方向は、図35中の上から下側である。領域Aでは、レジスト被覆率60%、領域Bではレジスト被覆率30%、領域Cではレジスト被覆率0%である。ここでレジスト被覆率とは、パターン形成後にレジストが残存する割合をパーセントで示したものである。 FIG. 35 schematically shows a part of the exposure area. In FIG. 35, D is a 110 nm line and space pattern group that requires the most dimensional accuracy in the exposure region. This pattern group D exists in regions A, B, and C having different resist coverages. The scanning speed at the time of exposure is from the left to the right in the figure, and the airflow direction at the time of PEB performed after the exposure is from the top to the bottom in FIG. In region A, the resist coverage is 60%, in region B, the resist coverage is 30%, and in region C, the resist coverage is 0%. Here, the resist coverage is the percentage of the resist remaining after pattern formation.
上記したように、PEB処理中に発生した蒸発物がレジスト表面に再付着することによってパターン寸法に変動が生じる。 As described above, the pattern size varies due to re-deposition of the evaporated material generated during the PEB process on the resist surface.
レジスト被覆率の違いにより前記再付着量が各領域で異なり、結果としてパターン寸法が変動する。このため、本実施形態では以下に示す手順で補正露光量を算出する。 The amount of redeposition varies depending on the resist coverage, and as a result, the pattern dimension varies. For this reason, in this embodiment, the corrected exposure amount is calculated according to the following procedure.
図36は、露光量とライン寸法との関係を示している。図36中、各直線は、領域A、領域B、領域Cを示している。これら直線はパターン測定値を1次関数で近似したものである。 FIG. 36 shows the relationship between the exposure amount and the line size. In FIG. 36, each straight line indicates a region A, a region B, and a region C. These straight lines are obtained by approximating pattern measurement values with a linear function.
図36の関係から所望の110nmとなる露光量条件を領域A、B,Cに対してそれぞれ求める。この結果、領域Aは13.63、領域Bは13.59、領域Cは13.55mJ/cm2であることが分かる。 Based on the relationship shown in FIG. 36, the exposure amount condition of a desired 110 nm is obtained for each of the regions A, B, and C. As a result, the region A is 13.63, the region B is 13.59, and the region C is 13.55 mJ / cm 2 .
このように算出された露光量(エネルギー量)で領域A、B、Cの露光を行う。露光領域内で露光量を補正する方法は、第14,第15の実施形態中に詳細が記載されているためここでは省略する。 Areas A, B, and C are exposed with the exposure amount (energy amount) calculated in this way. The method for correcting the exposure amount within the exposure region is described in detail in the fourteenth and fifteenth embodiments, and is therefore omitted here.
次に、ウエハWがPEB処理ユニットに搬送され、ここで130℃、90秒の条件で加熱処理が行われる。PEB処理ユニットは、前記第11の実施形態に記載の排気流がウエハに沿って一方向流となるものを用いた。図35に示すように、PEB時の排気流は露光時のスキャン方向と90度異なる方向となるようにする。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。 Next, the wafer W is transferred to the PEB processing unit, where heat treatment is performed at 130 ° C. for 90 seconds. As the PEB processing unit, the exhaust flow described in the eleventh embodiment is a one-way flow along the wafer. As shown in FIG. 35, the exhaust flow during PEB is set to be in a direction that is 90 degrees different from the scan direction during exposure. After the PEB process, the same process as in the first embodiment is performed to form a resist pattern.
現像後のレジストライン寸法を露光領域内で測定した結果は、110nmラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきが、露光量条件を補正していないときに比べ、大幅に低減した。 As a result of measuring the resist line dimension after development in the exposure region, the in-plane dimension variation of the 110 nm line and space pattern was significantly reduced as compared with the case where the exposure amount condition was not corrected.
本実施形態では、露光時のスキャン方向とPEB時の気流方向とが90度異なるように設定したが、これに限定されない。レジスト被覆率と、PEB時の気流方向、流速に応じて図36に示す露光量とパターン寸法の関係を求め、補正露光量を算出することが重要である。 In the present embodiment, the scanning direction at the time of exposure and the airflow direction at the time of PEB are set to be 90 degrees different from each other, but the present invention is not limited to this. It is important to calculate the corrected exposure amount by obtaining the relationship between the exposure amount and the pattern dimension shown in FIG. 36 according to the resist coverage, the airflow direction during PEB, and the flow velocity.
また、本実施形態では、露光領域内のレジスト被覆率による補正方法について説明したが、望ましくは露光領域間での補正を行うことが望ましい。補正方法として、前記実施形態記載のようにPEB時の気流方向に関して、上流から下流にかけて順次行っていくことが望ましい。 In this embodiment, the correction method based on the resist coverage in the exposure area has been described. However, it is preferable to perform correction between the exposure areas. As a correction method, it is desirable that the air flow direction during PEB is sequentially performed from upstream to downstream as described in the above embodiment.
また、本実施形態では、パターン寸法測定値を基に露光量とパターン寸法の関係を1次関数で近似したが、これに限定されることはない。寸法測定値を基に多次関数で近似しても同様の効果が得られる。 In this embodiment, the relationship between the exposure amount and the pattern dimension is approximated by a linear function based on the measured pattern dimension value, but the present invention is not limited to this. A similar effect can be obtained by approximating with a multi-order function based on the dimension measurement value.
(第17の実施形態)
本発明の第17の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第17の実施形態では、露光とは別の光照射工程で露光量の補正を行う。すなわち、所望パターン転写時の露光量条件を全露光チップで同一条件とし、この後、露光チップの位置に応じて露光量調整を行う。
(Seventeenth embodiment)
A substrate processing method according to the seventeenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the seventeenth embodiment, the exposure amount is corrected in a light irradiation process different from exposure. That is, the exposure condition at the time of transferring the desired pattern is set to be the same for all the exposure chips, and thereafter, the exposure is adjusted according to the position of the exposure chip.
露光までは、第16の実施形態と同様である。露光により、130nmの孤立ラインパターンが含まれる露光チップが、縦11横×13の配置(ウエハ範囲外の露光チップは除く)でウエハ上に転写され、潜像が形成される。露光の条件は、露光量15.00mJ/cm2である。 The process up to exposure is the same as in the sixteenth embodiment. By exposure, an exposure chip including an isolated line pattern of 130 nm is transferred onto the wafer in an arrangement of 11 × 13 (excluding the exposure chip outside the wafer range) to form a latent image. The exposure condition is an exposure dose of 15.00 mJ / cm 2 .
図37は、露光量調整のための光照射システムを模式的に示している。ウエハWはステージ3701上にプロキシミティギャップ3702を介して載置される。ウエハWの上空には、光照射用の光源3703が設置される。光源3703は、複数の低圧水銀ランプで構成される。光源3703から照射光3704が発せられる。照射光3704は、波長選択フィルタ(図示せず)を介して、波長193nmの光のみとされる。波長193nmの光は、マスク3705を介して、ウエハWに照射される。この光照射システムは窒素パージされたチャンバ3706内に設置される。
FIG. 37 schematically shows a light irradiation system for adjusting the exposure amount. Wafer W is placed on
図38は、ウエハ上に形成された露光領域群3801と補正時に照射された光照射領域3802との位置関係を模式的に示している。本実施形態では、PEB工程時に用いるPEBユニットとして、図39に示すように、排気気流3901が外周から中心に向う放射状のものを使用する。このため、PEB時の気流に対して最上流に位置する最外周露光領域(図39中の3902)にのみ、波長193nmの光を照射する。照射量の条件は、0.08mJ/cm2であり、この条件は以下に示す手順で求められる。3903は下流露光領域である。
FIG. 38 schematically shows the positional relationship between the
図40は、補正時に照射する照射量と、最外周(最上流)露光領域と内周(下流)露光領域との間での寸法差の関係を示している。補正照射量条件とパターン寸法差との関係から、パターン寸法差が0となる照射量条件が見出される。 FIG. 40 shows the relationship between the irradiation dose during correction and the dimensional difference between the outermost (uppermost) exposure area and the inner (downstream) exposure area. From the relationship between the corrected dose condition and the pattern dimension difference, the dose condition where the pattern dimension difference is zero is found.
次いで、ウエハWがPEB処理ユニットに搬送され、130℃、90秒の条件で加熱処理が行われる。PEB処理ユニットは、図39に示すように排気流がウエハ周辺部から中心に向う放射状のものが用いられる。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。 Next, the wafer W is transferred to the PEB processing unit, and heat treatment is performed at 130 ° C. for 90 seconds. As the PEB processing unit, as shown in FIG. 39, a radial unit in which the exhaust flow is directed from the periphery of the wafer toward the center is used. After the PEB process, the same process as in the first embodiment is performed to form a resist pattern.
現像後のレジストライン寸法を露光領域内で測定した結果、130nmの孤立ラインパターンの面内寸法ばらつきは、露光量条件を補正していないときに比べ、大幅に低減した。 As a result of measuring the resist line dimension after development in the exposure region, the in-plane dimension variation of the 130 nm isolated line pattern was greatly reduced as compared with the case where the exposure amount condition was not corrected.
本実施形態では、PEB時の排気気流が放射状のものを用いたが、これに限定されない。気流が一方向のPEBユニットを使用する場合は、例えば図41に示すように、広がりを有するランプを光源とし、ウエハ上空斜めから照射することができる。図41中、4101は光源、4102はウエハ、4103はプロキシミティギャップ、4104はステージである。このような方法の場合、図42に示すような照射量分布を持たせて補正すればよい。
In this embodiment, although the exhaust airflow at the time of PEB used the radial thing, it is not limited to this. When using a PEB unit in which the airflow is unidirectional, for example, as shown in FIG. 41, a lamp having a spread can be used as a light source, and irradiation can be performed obliquely over the wafer. 41,
また、本実施形態では、最上流露光領域のみ補正を行った場合について記載したが、これに限定されることは無い。マスク(図37の3705)の代わりに透過率が変化するフィルタを用いても良い。 In this embodiment, the case where only the most upstream exposure area is corrected has been described. However, the present invention is not limited to this. Instead of the mask (3705 in FIG. 37), a filter whose transmittance changes may be used.
また、本実施形態では、補正照射時の光源として低圧水銀ランプを用いたが、これに限定されず、例えばレーザーを光源としても用いても良い。 In this embodiment, the low-pressure mercury lamp is used as the light source at the correction irradiation. However, the present invention is not limited to this. For example, a laser may be used as the light source.
(第18の実施形態)
本発明の第18の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照しながら説明する。第18の本実施形態では、所望パターン転写時の露光量条件を全露光領域間で同一条件とし、この後、露光チップの位置に応じて露光量調整を行う。露光量調整は別のエレクトロンビーム(以下EBと称す)照射工程で行う。
(Eighteenth embodiment)
A substrate processing method according to an eighteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the eighteenth embodiment, the exposure condition at the time of desired pattern transfer is set to be the same for all exposure areas, and thereafter, the exposure is adjusted according to the position of the exposure chip. The exposure amount adjustment is performed in another electron beam (hereinafter referred to as EB) irradiation process.
ウエハW上に、EB用のポジ型化学増幅レジストを回転塗布法により塗布される。次に、100℃、90秒の条件でプリベークが施され、この結果、ウエハ上に300nmの膜厚を有するレジスト膜が形成される。 On the wafer W, a positive chemically amplified resist for EB is applied by a spin coating method. Next, prebaking is performed at 100 ° C. for 90 seconds. As a result, a resist film having a thickness of 300 nm is formed on the wafer.
プリベーク後、前記ウエハWは室温まで冷却される。ウエハWは、EBを露光源とするパターン転写装置に搬送される。ここで、図43に示すように、100nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光領域が、縦11横×15の配置でウエハ上に転写され、潜像が形成される。ウエハ上の露光領域群は、ウエハ端にかかる欠け露光領域4301と、そうでない露光領域4302とに分類される。 After pre-baking, the wafer W is cooled to room temperature. The wafer W is transferred to a pattern transfer apparatus using EB as an exposure source. Here, as shown in FIG. 43, an exposure region including a 100 nm line-and-space pattern is transferred onto the wafer in an arrangement of 11 × 15, and a latent image is formed. The exposure area group on the wafer is classified into a chipped exposure area 4301 on the edge of the wafer and an exposure area 4302 that is not.
PEB工程時に用いるPEBユニットとして、図44に示すように排気流4401がウエハに沿って一方向流となるものが用いられる。このため、気流に対して最上流に位置する露光領域(図45中の4501)にのみ、EB照射する。このときの照射量条件は、以下に示す手順で求めた。
As the PEB unit used in the PEB process, as shown in FIG. 44, an
図46は、欠け露光領域の面積(本来の露光領域面積で規格化)と、パターン寸法変動を補正するに必要なEB照射量との関係を示している。欠け露光領域の面積が小さい程、PEB時に蒸発する酸の量が少なくなるため、多くの照射量が必要となる。このような手順で、補正に必要な照射量を欠け露光領域の面積に応じて算出し、その条件で露光量調整を行った。 FIG. 46 shows the relationship between the area of the chipped exposure region (normalized by the original exposure region area) and the EB irradiation amount necessary for correcting the pattern dimension variation. The smaller the area of the chipped exposure region, the smaller the amount of acid that evaporates during PEB, so a larger amount of irradiation is required. In such a procedure, the irradiation amount necessary for correction was calculated according to the area of the missing exposure region, and the exposure amount was adjusted under the conditions.
次いで、ウエハWがPEB処理ユニットに搬送され、110℃、90秒の条件で加熱処理が行われる。PEB処理ユニットは、図44に示すように、排気流がウエハに沿って一方向流となるものが用いられる。PEB処理後、第1の実施形態と同様の処理が行われ、レジストパターンが形成される。 Next, the wafer W is transferred to the PEB processing unit, and heat treatment is performed at 110 ° C. for 90 seconds. As the PEB processing unit, as shown in FIG. 44, a unit in which the exhaust flow becomes a one-way flow along the wafer is used. After the PEB process, the same process as in the first embodiment is performed to form a resist pattern.
現像後のレジストライン寸法を露光領域内で測定した結果、ラインアンドスペースパターンの面内寸法ばらつきは、露光量条件を補正していないときに比べ、大幅に低減した。 As a result of measuring the resist line dimension after development in the exposure region, the in-plane dimension variation of the line and space pattern was significantly reduced as compared with the case where the exposure amount condition was not corrected.
また、本実施形態では、最上流露光領域のみ補正を行った場合について記載したが、これに限定されることは無い。第13の実施形態に記載したように上流から下流にかけて、補正照射量を算出することが、望ましい。 In this embodiment, the case where only the most upstream exposure area is corrected has been described. However, the present invention is not limited to this. As described in the thirteenth embodiment, it is desirable to calculate the corrected dose from upstream to downstream.
(第19の実施形態)
本発明の第19の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第19の実施形態では、露光チップに応じて、現像時の現像液の吐出条件を調整する。
(Nineteenth embodiment)
A substrate processing method according to a nineteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the nineteenth embodiment, the developer discharge conditions during development are adjusted according to the exposure chip.
露光までは、第11の実施形態と同様である。露光により、150nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光チップが、ウエハW上に縦11×横13の格子状の配置(ウエハW範囲外の露光チップは除く)でウエハ上に転写され、潜像が形成される。本実施形態では、各露光チップの露光量条件は一定で行われる。PEB処理工程は、例えば図65に示す従来と同様の通常の加熱装置を用いて行われる。 The process up to exposure is the same as in the eleventh embodiment. By exposure, an exposure chip including a 150 nm line-and-space pattern is transferred onto the wafer W in a vertical 11 × 13 grid arrangement (excluding exposure chips outside the range of the wafer W), and the latent image is transferred. Is formed. In this embodiment, the exposure amount condition for each exposure chip is fixed. The PEB treatment process is performed using, for example, a normal heating device similar to the conventional one shown in FIG.
本実施形態では、図18に示す前記最上流露光チップ1801Aと前記下流露光チップ1801Bとで、現像後に形成されるレジストパターンのライン寸法が等しくなるように、現像工程において調整がなされる。すなわち、ウエハ上でのレジストパターンの現像速度を調整し、具体的には、以下に示す方法で、前記最上流露光チップ1801Aの現像速度を早くする。
In the present embodiment, adjustment is performed in the development process so that the line dimensions of the resist pattern formed after development are equal between the most
図47(a),(b)を用いて本実施形態における現像方法を説明する。直線状の薬液供給ノズル4701を用いて、薬液を吐出しながらウエハWの一端(図中の開始位置P0)から他端(図中の終了位置P1)に走査させる。この結果、被処理基板上の全面に薬液膜4702が形成される。
The developing method in this embodiment will be described with reference to FIGS. 47 (a) and 47 (b). A linear chemical
通常、ウエハ面内を均一に現像処理したい場合には、ノズルの吐出量、ノズルとウエハ間の距離、ノズルの走査速度を一定(それぞれ1.0L/min、1.5mm、120mm/sec)として現像液膜を形成する。この後、60秒間静止現像した後、リンス処理、スピン乾燥処理を行うことにより、レジストパターンが形成される。 Normally, when it is desired to uniformly develop the wafer surface, the discharge amount of the nozzle, the distance between the nozzle and the wafer, and the scanning speed of the nozzle are constant (1.0 L / min, 1.5 mm, and 120 mm / sec, respectively). A developer film is formed. Thereafter, after static development for 60 seconds, a rinsing process and a spin drying process are performed to form a resist pattern.
図48は、露光量とリソグラフィー工程を経て形成されるレジストのパターン寸法との関係を示している。図48中の実線は下流露光チップの場合を示しており、破線は最上流露光チップの場合を示している。この関係は、露光量に対する寸法を最上流露光チップ、下流露光チップについて計測することにより求められる。本実施形態では、所望寸法は150nm(L0)であるので、全てのチップは18.36mJ/cm2(D)で露光される。しかし、最上流露光チップでは実効的な露光量が少なくなるため、寸法が158nm(L1)となる。 FIG. 48 shows the relationship between the exposure dose and the pattern size of the resist formed through the lithography process. The solid line in FIG. 48 shows the case of the downstream exposure chip, and the broken line shows the case of the most upstream exposure chip. This relationship is obtained by measuring the dimension with respect to the exposure amount for the most upstream exposure chip and the downstream exposure chip. In the present embodiment, since the desired dimension is 150 nm (L0), all chips are exposed at 18.36 mJ / cm 2 (D). However, since the effective exposure amount is reduced in the most upstream exposure chip, the dimension is 158 nm (L1).
上記した理由により、最上流露光チップの露光量は実効的に少なくなり、寸法が大きくなる。このため、本実施形態では、最上流露光チップにおいて薬液供給ノズルの現像液の吐出量をあげることにより、現像液供給時の液置換量を増加させる。この結果、現像が促進され、最上流露光チップの寸法と下流露光チップの寸法とが合致する。具体的には以下のように行われる。 For the reasons described above, the exposure amount of the most upstream exposure chip is effectively reduced and the size is increased. For this reason, in the present embodiment, by increasing the discharge amount of the developer from the chemical solution supply nozzle in the most upstream exposure chip, the liquid replacement amount at the time of supplying the developer is increased. As a result, development is promoted, and the size of the most upstream exposure chip matches the size of the downstream exposure chip. Specifically, it is performed as follows.
図49は、吐出量とパターン寸法との関係を示している。図49の関係を用いて吐出量が決定される。図49中、実線は、下流露光チップの場合を示し、破線は最上流露光チップの場合を示す。この関係は、露光量(D)で露光した被処理基板を、吐出量をかえて現像処理し、最上流露光チップ、下流露光チップのパターン寸法を計測することにより求められる。標準の吐出量である1.0L/min(S0)では、下流チップはL0に、最上流チップはL1に仕上がる。この関係より、実効的に露光量が少ない最上流チップを吐出量S1(1.2L/min)で処理すれば、所望寸法(L0)に仕上がることがわかる。 FIG. 49 shows the relationship between the ejection amount and the pattern dimensions. The discharge amount is determined using the relationship of FIG. In FIG. 49, the solid line indicates the case of the downstream exposure chip, and the broken line indicates the case of the most upstream exposure chip. This relationship is obtained by developing the substrate to be processed exposed with the exposure amount (D) by changing the discharge amount and measuring the pattern dimensions of the uppermost exposure chip and the downstream exposure chip. At the standard discharge rate of 1.0 L / min (S0), the downstream tip is finished at L0 and the most upstream tip is finished at L1. From this relationship, it can be seen that if the most upstream chip with a small exposure amount is processed with the discharge amount S1 (1.2 L / min), the desired dimension (L0) is obtained.
次に、吐出量の具体的な制御方法を図50と図51を用いて説明する。 Next, a specific method for controlling the discharge amount will be described with reference to FIGS.
図50において5001(位置P0)は、薬液供給ノズルの供給口がウエハWにかかる位置である。5002(位置P1)は、薬液供給ノズルの供給口が最上流露光チップが一列に並んでいる部分を通過する位置である。5003(位置P2)は最上流露光チップがなくなる位置である。5004(位置P3)は、ウエハWの他端である。 In FIG. 50, 5001 (position P0) is a position where the supply port of the chemical solution supply nozzle is applied to the wafer W. 5002 (position P1) is a position where the supply port of the chemical solution supply nozzle passes through a portion where the most upstream exposure chips are arranged in a line. 5003 (position P2) is a position where the most upstream exposure chip disappears. 5004 (position P3) is the other end of the wafer W.
図51は、ノズル供給口の位置と吐出量との関係を示している。図51に示すように、薬液供給ノズルの供給口がP0から位置P1までは吐出量S1で、位置P2以降は吐出量S0で、ノズルを走査する。位置P1からP2までの間は、直線的に吐出量をS1からS0に減少させるように制御される。位置P1からP2までの吐出量の変化はこれに限らず、二次関数的に変化をさせるなど、最も均一性が得られる変化にすれば良い。 FIG. 51 shows the relationship between the position of the nozzle supply port and the discharge amount. As shown in FIG. 51, the nozzle of the chemical solution supply nozzle scans with the discharge amount S1 from P0 to the position P1, and with the discharge amount S0 after the position P2. Between the positions P1 and P2, the discharge amount is controlled to linearly decrease from S1 to S0. The change in the discharge amount from the position P1 to the position P2 is not limited to this, and may be a change that provides the most uniformity, such as a change in a quadratic function.
本実施形態では吐出量を制御する方法を示したが、ウエハとノズルとの距離、ノズルの走査速度を制御することも可能である。 In the present embodiment, the method for controlling the ejection amount is shown, but it is also possible to control the distance between the wafer and the nozzle and the scanning speed of the nozzle.
図52はウエハとノズルとの間の距離(図中にはギャップと表記)とパターン寸法との関係を示している。図52において、実線は下流露光チップの場合を示し、破線は最上流露光チップの場合を示している。図52の関係は、露光量(D)で露光した被処理基板を、ギャップをかえて(1〜2mm)現像処理し、最上流露光チップ、下流露光チップのパターン寸法を計測することで求められる。 FIG. 52 shows the relationship between the distance between the wafer and the nozzle (denoted as a gap in the figure) and the pattern dimension. In FIG. 52, the solid line indicates the case of the downstream exposure chip, and the broken line indicates the case of the most upstream exposure chip. The relationship shown in FIG. 52 is obtained by developing the substrate to be processed exposed at the exposure amount (D) by changing the gap (1-2 mm) and measuring the pattern dimensions of the uppermost exposure chip and the downstream exposure chip. .
ウエハとノズルとの距離を制御することによりパターン寸法を制御する場合、図52に示す関係を用いて、最上流露光チップ上でのギャップ(G1)を決定する。G0は標準条件のギャップあり、1.5mmである。G1は最上流露光チップでのギャップであり、1.2mmである。 When the pattern dimension is controlled by controlling the distance between the wafer and the nozzle, the gap (G1) on the most upstream exposure chip is determined using the relationship shown in FIG. G0 is a standard condition gap and is 1.5 mm. G1 is a gap in the most upstream exposure chip and is 1.2 mm.
図53は、ノズル供給口の位置とウエハとノズル間のギャップとの関係を示している。図52に示す関係を用いて、図53に示すように最上流露光チップ上と下流露光チップ上のギャップをそれぞれ最適な値に制御して、ノズルの走査が行われる。すなわち、薬液供給ノズルの供給口が位置P0から位置P1まではギャップG1で、位置P2以降はギャップG0でノズルを走査する。位置P1からP2までの間は、直線的にギャップをG1からG0に増加させるように制御される。位置P1からP2までのギャップの変化はこれに限らず、二次関数的に変化をさせるなど、最も均一性が得られる変化にすれば良い。 FIG. 53 shows the relationship between the position of the nozzle supply port and the gap between the wafer and the nozzle. Using the relationship shown in FIG. 52, as shown in FIG. 53, the gaps on the most upstream exposure chip and the downstream exposure chip are controlled to optimum values, respectively, and nozzle scanning is performed. That is, the nozzle of the chemical solution supply nozzle scans with the gap G1 from the position P0 to the position P1, and after the position P2 with the gap G0. Between the positions P1 and P2, the gap is controlled to linearly increase from G1 to G0. The change in the gap from the position P1 to the position P2 is not limited to this, and may be a change that provides the most uniformity, such as a change in a quadratic function.
このように、ギャップを変えて現像速度を調整できる理由は、基板表面に液があたるときの強さを変えられるためである。具体的には、強めることで現像を加速でき、弱めることで減速できる。本実施形態では、吐出圧が直接基板に伝わる距離(1〜2mm)で調整しているため、距離が小さいほど現像を促進できる。しかし、別の実験によると、吐出口を基板表面から5mm以上離すと距離が大きいほど現像が促進されることが分かった。これは吐出圧よりも重力の効果が大きいためである。従って、現像の調整を行うギャップは、条件にあわせて、パターン寸法とギャップの関係を求めて決めるのがよい。 Thus, the reason why the development speed can be adjusted by changing the gap is that the strength when the liquid hits the substrate surface can be changed. Specifically, development can be accelerated by increasing it, and it can be decelerated by decreasing it. In the present embodiment, since the adjustment is made by the distance (1 to 2 mm) at which the discharge pressure is directly transmitted to the substrate, the smaller the distance, the more the development can be promoted. However, according to another experiment, it was found that when the discharge port is separated from the substrate surface by 5 mm or more, the development is promoted as the distance increases. This is because the effect of gravity is greater than the discharge pressure. Accordingly, the gap for adjusting the development is preferably determined by obtaining the relationship between the pattern dimension and the gap according to the conditions.
図54は、ノズル走査速度(スキャン速度)とパターン寸法との関係を示している。図54中、実線は下流露光チップの場合を示し、破線は最上流露光チップの場合を示している。図54の関係は、露光量(D)で露光した被処理基板を、ノズル走査速度をかえて(100〜140mm/sec)現像処理し、最上流露光チップ、下流露光チップのパターン寸法を計測することで求められる。 FIG. 54 shows the relationship between the nozzle scanning speed (scanning speed) and the pattern dimensions. In FIG. 54, the solid line indicates the case of the downstream exposure chip, and the broken line indicates the case of the most upstream exposure chip. The relationship of FIG. 54 is that the substrate to be processed exposed at the exposure amount (D) is developed by changing the nozzle scanning speed (100 to 140 mm / sec), and the pattern dimensions of the most upstream exposure chip and the downstream exposure chip are measured. Is required.
ノズル走査速度を制御することによりパターン寸法を制御する場合、図54に示す関係を用いて、最上流露光チップ上でのスキャン速度(V1)を決定する。V0は標準条件のスキャン速度であり、120mm/secである。V1は最上流露光チップでのギャップであり、110mm/secである。 When the pattern dimension is controlled by controlling the nozzle scanning speed, the scanning speed (V1) on the most upstream exposure chip is determined using the relationship shown in FIG. V0 is a scanning speed under standard conditions, and is 120 mm / sec. V1 is a gap in the most upstream exposure chip and is 110 mm / sec.
図54に示す関係を用いて、図55に示すように最上流露光チップ上と下流露光チップ上のスキャン速度をそれぞれ最適な値に制御して、ノズルの走査が行われる。すなわち、薬液供給ノズルの供給口が位置P0から位置P1まではスキャン速度V1で、位置P2以降はスキャン速度V0でノズルを走査する。位置P1からP2までの間は、直線的にスキャン速度をV1からV0に増加させるように制御される。位置P1からP2までのスキャン速度の変化はこれに限らず、二次関数的に変化をさせるなど、最も均一性が得られる変化にすれば良い。 Using the relationship shown in FIG. 54, as shown in FIG. 55, the scanning speed on the most upstream exposure chip and on the downstream exposure chip is controlled to optimum values, respectively, and nozzle scanning is performed. That is, the supply port of the chemical solution supply nozzle scans the nozzle at the scan speed V1 from the position P0 to the position P1, and after the position P2 at the scan speed V0. Between the positions P1 and P2, the scan speed is controlled to linearly increase from V1 to V0. The change in the scanning speed from the position P1 to the position P2 is not limited to this, and may be a change that provides the most uniformity, such as a change in a quadratic function.
このように、スキャン速度を変えて現像速度を調整できる理由は、基板上でのノズルの滞在時間を変えられるためである。具体的には、長く滞在することで、液が十分に置き換わるため、現像速度を加速できる。一方、短く滞在することで減速できる。本実施形態では、滞在時間による液の置換が支配的となる範囲(100〜140mm/sec)で調整しているため、距離が小さいほど現像を促進できている。しかし、別の実験によると、スキャン速度を200mm/sec以上にするとスキャン速度が大きいほど現像が促進されることが分かった。これは滞在時間よりもノズルが液を引く力による液流動の効果が大きいためである。従って、現像の調整を行うスキャン速度は、条件にあわせて、パターン寸法とスキャン速度の関係を求めて決めるのがよい。 Thus, the reason why the developing speed can be adjusted by changing the scanning speed is that the staying time of the nozzle on the substrate can be changed. Specifically, since the liquid is sufficiently replaced by staying for a long time, the development speed can be accelerated. On the other hand, you can slow down by staying short. In this embodiment, since the adjustment is performed in a range (100 to 140 mm / sec) in which the replacement of the liquid by the residence time becomes dominant, the development can be promoted as the distance is shorter. However, according to another experiment, it was found that when the scanning speed is 200 mm / sec or more, the higher the scanning speed, the more the development is promoted. This is because the effect of liquid flow due to the force with which the nozzle draws liquid is greater than the staying time. Therefore, the scan speed for adjusting the development is preferably determined by obtaining the relationship between the pattern dimension and the scan speed in accordance with the conditions.
以上示したように、下流及び最上流露光チップの場合のパターン寸法と制御するパラメータ(現像液の吐出条件)の関係を用いて、上流露光チップ上での現像液の吐出条件を決定する。その条件下で最上流露光チップを下流露光チップと異なる吐出条件で現像すれば良い。 As described above, the developer discharge conditions on the upstream exposure chip are determined using the relationship between the pattern dimensions and the control parameters (developer discharge conditions) for the downstream and uppermost exposure chips. Under these conditions, the most upstream exposure chip may be developed under different discharge conditions from the downstream exposure chip.
このようにして求めた吐出量条件で、現像処理を行ったところ、露光領域間でのレジストパターン寸法の均一性は、大幅に改善することができた。 When development processing was performed under the discharge amount conditions thus obtained, the uniformity of the resist pattern dimension between the exposed regions could be greatly improved.
(第20の実施形態)
本発明の第20の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第20の実施形態では、露光チップに応じて、現像工程での現像液の濃度を調整する。すなわち、第19の実施形態と同様に、図18に示す最上流露光チップ1801Aと前記下流露光チップ1801Bとで、レジストパターンのライン寸法が等しくなるように現像速度を調整する。具体的には、以下に示す方法で、前記最上流露光チップ1801Aの現像速度を早くする。
(20th embodiment)
A substrate processing method according to the twentieth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the twentieth embodiment, the concentration of the developer in the developing process is adjusted according to the exposure chip. That is, as in the nineteenth embodiment, the developing speed is adjusted so that the line dimensions of the resist pattern are equal between the
第11の実施形態と同様にして、ウエハW上に膜厚60nmの反射防止膜、この反射防止膜上に300nmのレジスト膜が形成される。 Similarly to the eleventh embodiment, an antireflection film having a thickness of 60 nm is formed on the wafer W, and a resist film having a thickness of 300 nm is formed on the antireflection film.
次に、第1の実施形態と同様の露光工程を経て、110nmのラインアンドスペースパターンが含まれる露光チップが、縦11×横13の格子状の配置(ウエハ範囲外の露光チップは除く)でウエハ上に転写され、潜像が形成される。本実施形態で使用される露光装置は、ArFエキシマレーザ(波長193nm)を光源とする。各露光チップの露光量条件は一定で行われる。 Next, through the same exposure process as in the first embodiment, exposure chips including a 110 nm line-and-space pattern are arranged in a grid of 11 × 13 grids (excluding exposure chips outside the wafer range). Transferred onto the wafer to form a latent image. The exposure apparatus used in this embodiment uses an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as a light source. The exposure amount condition for each exposure chip is fixed.
図47(a),(b)を用いて第19の実施形態に示したように、レジストパターンが形成される。この結果、図56(a)に示すように、本実施形態では所望寸法は110nm(L0)であるので、全てのチップは25.3mJ/cm2(D)で露光される。しかし、最上流露光チップでは寸法が120nm(L1)となる。そこで、最上流露光チップでの現像液の濃度をあげる。この結果、現像が促進され、最上流露光チップの寸法と下流露光チップの寸法とが合致する。具体的には以下のように行われる。 As shown in the nineteenth embodiment with reference to FIGS. 47A and 47B, a resist pattern is formed. As a result, as shown in FIG. 56A, since the desired dimension is 110 nm (L0) in this embodiment, all the chips are exposed at 25.3 mJ / cm 2 (D). However, the size of the most upstream exposure chip is 120 nm (L1). Therefore, the concentration of the developer at the most upstream exposure chip is raised. As a result, development is promoted, and the size of the most upstream exposure chip matches the size of the downstream exposure chip. Specifically, it is performed as follows.
図56(b),(c)は、気流吹き付けノズルで気流を吹き付け、現像液の濃度を変える方法を示している。図56(b),(c)中、5601は最上流露光チップ、5602は下流露光チップである。静止現像中に最上流露光チップ5601に気流吹き付けノズル5603,5604により気流5605を吹き付ける。これにより、水を一部蒸発させ、現像液の濃度が高められる。この気流吹き付けノズルは、5603からだけ気流5605を吹き付けることにより、最上流露光チップにだけ、気流を吹き付けることが可能となっている。5606は現像液である。
FIGS. 56B and 56C show a method of changing the concentration of the developer by blowing an air current with an air current blowing nozzle. In FIGS. 56B and 56C, 5601 is the most upstream exposure chip, and 5602 is the downstream exposure chip. During the static development, an
気流を用いただけでは、蒸発する水の量には限度がある。そこで、気流を吹き付ける前に、液の厚さを調整する。すなわち、図57(a)に示すように、現像液5701Aが供給される。次に、図57(b)に示すようにウエハWを150rpmで2秒間回転させ、図57(c)に示すように液厚150μmの薄膜5701Bが形成される。その後気流吹き付けノズルにより気流を吹き付ける。液厚を1mmから150μmへと減少させることにより、同じ蒸発量でも濃度を大きく変えることが可能となる。
There is a limit to the amount of water that can be evaporated using only airflow. Therefore, the thickness of the liquid is adjusted before blowing the airflow. That is, as shown in FIG. 57A, the
図58は、吹き付け流量とリソグラフィー工程を経て形成されるレジストのパターン寸法との関係を示している。図58中の実線は下流露光チップの場合を示しており、破線は最上流露光チップの場合を示している。以下、図58を用いて、気流の吹き付け流量の決め方を説明する。ここで、吹き付け流量を変数とし、ノズルとウエハの距離は15mmで一定とした。標準の条件では、流量はF0(0L/min)で、下流チップはL0に、最上流チップはL1に仕上がった。この関係より、実効的に露光量が少ない最上流チップを流量F1(0.9L/min)で処理すれば、所望寸法(L0)に仕上がることがわかる。 FIG. 58 shows the relationship between the spray flow rate and the pattern size of the resist formed through the lithography process. The solid line in FIG. 58 shows the case of the downstream exposure chip, and the broken line shows the case of the most upstream exposure chip. Hereinafter, how to determine the flow rate of airflow will be described with reference to FIG. Here, the spray flow rate was a variable, and the distance between the nozzle and the wafer was constant at 15 mm. Under standard conditions, the flow rate was F0 (0 L / min), the downstream tip was finished in L0, and the most upstream tip was finished in L1. From this relationship, it can be seen that if the most upstream chip with a small amount of exposure is processed at a flow rate F1 (0.9 L / min), it is finished to a desired dimension (L0).
以上示したように、下流及び最上流露光チップの場合のパターン寸法と気流の流量との関係を用いて、下流露光チップと最上流露光チップの寸法が等しくなるように、上流露光チップ上での気流の流量が決定される。その条件で現像が行われる。 As described above, using the relationship between the pattern size and the flow rate of the airflow in the case of the downstream and uppermost exposure chips, the downstream exposure chip and the uppermost exposure chip have the same dimensions on the upstream exposure chip. The flow rate of the airflow is determined. Development is performed under these conditions.
このようにして求めた気流条件で、現像処理を行ったところ、露光領域間でのレジストパターン寸法の均一性は、大幅に改善することができた。 When development processing was performed under the airflow conditions thus obtained, the uniformity of the resist pattern dimension between the exposed areas could be greatly improved.
(第21の実施形態)
本発明の第21の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第21の実施形態では、露光チップに応じて、現像工程での現像液の温度を変化させる。この結果、現像が促進され、最上流露光チップと下流露光チップでのパターン寸法が一致する。本実施形態で用いられるレジスト、現像液の組合せでは、温度が高くなると現像速度が速くなる。そこで、最上流露光チップで現像液の温度を高くすることで現像を促進させる。具体的には、以下に示す方法で、図18に示す最上流露光チップ1801Aの現像速度を早くする。
(21st Embodiment)
A substrate processing method according to the twenty-first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the twenty-first embodiment, the temperature of the developer in the development process is changed according to the exposure chip. As a result, development is promoted, and the pattern dimensions of the uppermost exposure chip and the downstream exposure chip match. In the combination of resist and developer used in the present embodiment, the development speed increases as the temperature increases. Therefore, development is promoted by increasing the temperature of the developer at the most upstream exposure chip. Specifically, the developing speed of the most
露光までは、第11の実施形態と同様である。次に、図59(a),(b)に示すように、静止現像中に最上流露光チップ5901をウエハ下面から熱板5903,5904により加熱し、現像液5905の温度を高くする。熱板5903だけに電力を入力することにより、最上流露光チップ5901だけ加熱できる。
The process up to exposure is the same as in the eleventh embodiment. Next, as shown in FIGS. 59A and 59B, the
図60は、現像液の温度とパターン寸法との関係を示している。図60中の実線は下流露光チップの場合を示しており、破線は最上流露光チップの場合を示している。以下、図60を用いて、温度の決め方を説明する。現像液膜が形成された後、所定の温度に加熱された熱板を液膜形成の10秒後から40秒間ウエハ裏面に接触させる。標準の条件では、温度はT0(23℃)で、下流チップはL0に、最上流チップはL1に仕上がる。この関係より、最上流チップの熱板温度T1(28℃)で処理すれば、所望寸法(L0)に仕上がることがわかる。 FIG. 60 shows the relationship between the developer temperature and pattern dimensions. The solid line in FIG. 60 shows the case of the downstream exposure chip, and the broken line shows the case of the most upstream exposure chip. Hereinafter, the method of determining the temperature will be described with reference to FIG. After the developer film is formed, a hot plate heated to a predetermined temperature is brought into contact with the back surface of the wafer for 40 seconds from 10 seconds after the liquid film is formed. Under standard conditions, the temperature is T0 (23 ° C.), the downstream tip is finished at L0, and the most upstream tip is finished at L1. From this relationship, it can be seen that if the processing is performed at the hot plate temperature T1 (28 ° C.) of the most upstream chip, it is finished to a desired dimension (L0).
以上示したように、下流及び最上流露光チップの場合のパターン寸法と熱板温度の関係を用いて、下流露光チップと最上流露光チップの寸法が等しくなるように、上流露光チップでの熱板温度が決定される。この条件下で現像が行われる。 As described above, using the relationship between the pattern size and the hot plate temperature in the case of the downstream and uppermost exposure chip, the hot plate in the upstream exposure chip is set so that the downstream exposure chip and the uppermost exposure chip have the same size. The temperature is determined. Development is performed under these conditions.
尚、ポジ型レジストで、現像液温度を下げると現像速度が大きくなる場合には、最上流露光チップの現像液の温度を下げるように熱板の温度が調整される。 In the case of a positive resist, if the developing speed increases when the developing solution temperature is lowered, the temperature of the hot plate is adjusted so as to lower the temperature of the developing solution of the most upstream exposure chip.
また、本実施形態では、ウエハの裏面から熱板により加熱することで、温度の調整をしたが、その他に、ランプヒータによりウエハ上面から加熱してもよい。 In this embodiment, the temperature is adjusted by heating from the back surface of the wafer with a hot plate. Alternatively, heating may be performed from the upper surface of the wafer with a lamp heater.
このようにして求めた温度条件で、現像処理を行ったところ、露光領域間でのレジストパターン寸法の均一性は、大幅に改善することができた。 When development processing was performed under the temperature conditions thus obtained, the uniformity of the resist pattern dimension between the exposed regions could be greatly improved.
(第22の実施形態)
本発明の第22の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第22の実施形態では、現像液の吐出量に分布を持たせて現像速度が調整される。露光後の加熱工程(PEB処理工程)における気流の方向が第19〜第21の実施形態と異なり、具体的には、図39に示すように、気流は基板の外周から中心に向かう。
(Twenty-second embodiment)
A substrate processing method according to the twenty-second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the twenty-second embodiment, the developing speed is adjusted by giving a distribution to the discharge amount of the developer. Unlike the nineteenth to twenty-first embodiments, the airflow direction in the heating process (PEB treatment process) after exposure is different from that in the nineteenth to twenty-first embodiments. Specifically, as shown in FIG.
上記した理由により、現像後に形成されるレジストパターンのライン寸法は、最上流露光チップ3902で、下流露光チップ3901より大きくなる。そこで、最上流露光チップ3902と下流露光チップ3901とで、現像後に形成されるレジストパターンのライン寸法が等しくなるように、ウエハ上でのレジストパターンの現像速度を調整する。具体的には、以下に示す方法で、前記最上流露光チップ3902の現像速度を早くする。
For the reasons described above, the line size of the resist pattern formed after development is larger in the most
露光までは、第11の実施形態と同様である。次に、図61(a),(b)に示すように、直線状の薬液供給ノズル6101をウエハWのほぼ中心に静止させ、薬液を吐出しながらウエハWを回転させる。この結果、被処理基板上に薬液膜6103が形成される。このとき、ノズルの吐出量、ノズルとウエハ間の距離、基板の回転数を、1.0L/min、1.5mm、40rpmとする。この後、60秒間静止現像した後、リンス処理、スピン乾燥処理を行うことにより、均一なレジストパターンが形成される。
The process up to exposure is the same as in the eleventh embodiment. Next, as shown in FIGS. 61A and 61B, the linear chemical
ウエハ面内をさらに均一に処理したい場合、単位面積あたりに同じ量を供給できるように、図62(a),(b)に示すように径方向に吐出量の分布をもたせる。図62(a),(b)中、6201Aは最上流露光チップ、6201Bは下流露光チップであり、6203、6204は現像液である。具体的には、図62Cの実線にて示すように、中心からの距離にあわせて吐出量を増加させる。 When it is desired to process the wafer surface more uniformly, the distribution of the discharge amount is provided in the radial direction as shown in FIGS. 62A and 62B so that the same amount can be supplied per unit area. 62A and 62B, 6201A is the most upstream exposure chip, 6201B is the downstream exposure chip, and 6203 and 6204 are developing solutions. Specifically, as shown by the solid line in FIG. 62C, the discharge amount is increased in accordance with the distance from the center.
第19の実施形態に示したように、通常の露光工程を経ると、図48に示す露光量とレジストライン寸法との関係になる。そこで、本実施形態では、図62Cの破線にて示すように、最上流露光チップでの吐出量を、均一に処理する条件の吐出量(実線)よりも多く設定する。この破線に示す吐出量により吐出する領域は、図62(a)の6202Bに対応し、これ以外の吐出量により吐出する領域は6202Aに対応する。これにより、最上流露光チップの寸法を下流露光チップの寸法に合わせることが可能となる。 As shown in the nineteenth embodiment, after a normal exposure process, the relationship between the exposure amount and the resist line dimension shown in FIG. 48 is obtained. Therefore, in this embodiment, as shown by the broken line in FIG. 62C, the discharge amount at the uppermost exposure chip is set to be larger than the discharge amount (solid line) under the condition for uniformly processing. The region ejected by the ejection amount indicated by the broken line corresponds to 6202B in FIG. 62A, and the region ejected by the other ejection amount corresponds to 6202A. Thereby, the dimension of the most upstream exposure chip can be matched with the dimension of the downstream exposure chip.
以上示したように、最上流露光チップでの現像液の吐出量を、均一に処理する場合と比較して多めに設定する。これにより、最上流露光チップでの現像速度が早くなり、最上流露光チップの寸法を下流露光チップの寸法に合わせることが可能となる。 As described above, the discharge amount of the developer at the most upstream exposure chip is set to be larger than that in the case of uniform processing. As a result, the development speed of the most upstream exposure chip is increased, and the dimension of the most upstream exposure chip can be matched with the dimension of the downstream exposure chip.
また、本実施形態では、薬液供給ノズルからの吐出量を変えることで、最上流露光チップと下流露光チップの現像速度を同じにしたが、第20の実施形態で示したように、濃度を変えることでも可能である。この場合、気流吹き付けノズル5603,5604で気流を吹き付ければ良い。また、第21の実施形態で示したように、温度を変えることでも可能である。この場合、熱板5903,5904で加熱すれば良い。
Further, in this embodiment, the developing speed of the uppermost exposure chip and the downstream exposure chip is made the same by changing the discharge amount from the chemical solution supply nozzle. However, as shown in the twentieth embodiment, the density is changed. It is possible. In this case, the airflow may be blown by the
このようにして求めた吐出条件で、現像処理を行ったところ、露光領域間でのレジストパターン寸法の均一性は、大幅に改善することができた。 When development processing was performed under the discharge conditions thus obtained, the uniformity of the resist pattern dimension between the exposed areas could be greatly improved.
(第23の実施形態)
本発明の第23の実施形態に係わる基板処理方法について図面を参照して説明する。第23の実施形態では、親水化処理を用いて、現像速度が調整される。すなわち、図39に示す最上流露光チップ領域3902を、下流露光チップ領域3901より親水化させる。この結果、最上流露光チップ領域3902の現像速度を速めることができる。具体的には以下のように行われる。尚、PEB処理工程における気流の方向は第22の実施形態と同じである。
(23rd embodiment)
A substrate processing method according to the twenty-third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the twenty-third embodiment, the development speed is adjusted using a hydrophilic treatment. That is, the most upstream
露光までは、第11の実施形態と同様である。次に、図63に示すように、現像液を供給する前にストレートノズル6301より1ppmのオゾン分子を溶解させたオゾン水6303が供給される。この結果、レジスト膜表面が親水化処理される。オゾン水は、5ppm以下であればよい。
The process up to exposure is the same as in the eleventh embodiment. Next, as shown in FIG. 63,
ウエハWを500rpmで回転した状態で、ストレートノズルを基板中心に位置させる(図中の6301)。ここで、ストレートノズルより、オゾン水6303が1秒間吐出される。吐出した状態で100mm/secで外周部まで移動させる(図中の6302)。ここでストレートノズルを一定時間(以下外周部での滞在時間と表記)静止させる。より多くオゾン水を外周部に供給することにより、外周部をより親水化させる。一定時間経過後に、オゾン水の吐出をやめ、基板を回転させることで、基板を乾燥させる。
With the wafer W rotated at 500 rpm, the straight nozzle is positioned at the center of the substrate (6301 in the figure). Here,
その後、図47(a),(b)に示すように、直線状の薬液供給ノズル4702を用いて、薬液を吐出しながらウエハWの一端(図中の開始位置)から他端(図中の終了位置)に走査させる。この結果、ウエハW上に薬液膜4702が形成される。ノズルの吐出量、ノズルとウエハ間の距離、ノズルの走査速度を一定(それぞれ1.0L/min、1.5mm、120mm/sec)として現像液膜を形成する。この後、60秒の静止現像、リンス処理、スピン乾燥処理が行われ、レジストパターンが形成される。
Thereafter, as shown in FIGS. 47A and 47B, a linear chemical
図48に示すように、本実施形態では、所望寸法は150nm(L0)であるので、全てのチップは17.5mJ/cm2(D)で露光した。しかし、最上流露光チップでは実効的な露光量が少なくなるため、寸法が158nm(L1)となる。そこで、外周部の滞在時間を最適化することで寸法を合わせる。 As shown in FIG. 48, in this embodiment, since the desired dimension is 150 nm (L0), all the chips were exposed at 17.5 mJ / cm 2 (D). However, since the effective exposure amount is reduced in the most upstream exposure chip, the dimension is 158 nm (L1). Therefore, the dimensions are adjusted by optimizing the stay time of the outer periphery.
図64は最上流露光チップにおける外周部滞在時間とパターン寸法の関係を示している。滞在時間t0(=0秒)の条件では、下流チップはL0に、最上流チップはL1に仕上がる。この関係より、滞在時間t1(=3秒)で処理すれば、所望寸法(L0)に仕上がることがわかる。 FIG. 64 shows the relationship between the outer peripheral portion residence time and the pattern size in the most upstream exposure chip. Under the condition of stay time t0 (= 0 seconds), the downstream chip is finished in L0 and the most upstream chip is finished in L1. From this relationship, it can be seen that if the processing is performed with the stay time t1 (= 3 seconds), the desired dimension (L0) is obtained.
以上示したように、最上流露光チップでのレジスト表面をより親水化することにより、最上流露光チップでの現像速度を早くする。この結果、最上流露光チップの寸法を下流露光チップの寸法に合わせることが可能となる。 As described above, the development speed at the most upstream exposure chip is increased by making the resist surface at the most upstream exposure chip more hydrophilic. As a result, it is possible to match the size of the most upstream exposure chip with the size of the downstream exposure chip.
本実施形態では、親水化するためにオゾン水を用いているが、これに限らない。純水や酸化性液体である酸素水、一酸化炭素水、過酸化水素水でも親水化の効果があり、適用可能である。 In this embodiment, ozone water is used to make it hydrophilic, but this is not a limitation. Pure water or oxygenated water such as oxygen water, carbon monoxide water or hydrogen peroxide water also has a hydrophilic effect and can be applied.
第18,第22,第23の実施形態では、PEB時の排気流が一方向のものについて説明したが、これに限定されない。ウエハ外周から中心、もしくは中心から外周に向う放射状の気流のPEBユニットを用いても同様の手順で補正できる。 In the eighteenth, twenty-second, and twenty-third embodiments, the exhaust flow during PEB has been described as being unidirectional, but the present invention is not limited to this. Correction can be made in the same procedure using a PEB unit having a radial airflow from the wafer periphery to the center or from the center to the periphery.
第19,第21〜第23の実施形態において、KrFエキシマレーザ用化学増幅型レジストの例を示した。しかし、これらに限られない。すなわち、ArFレジストにも適用可能である。第20実施形態において、ArFエキシマレーザ用化学増幅型レジストの例を示した。しかし、これらに限られない。すなわち、KrFレジストにも適用可能である。さらに、第19〜第23の実施形態を通じて、F2レジスト、EBレジスト、EUVレジストなどにも適用可能である。 In the nineteenth and twenty-first to twenty-third embodiments, examples of chemically amplified resists for KrF excimer lasers have been shown. However, it is not limited to these. That is, the present invention can also be applied to an ArF resist. In the twentieth embodiment, an example of a chemically amplified resist for ArF excimer laser is shown. However, it is not limited to these. That is, it can be applied to a KrF resist. Furthermore, the present invention can be applied to F2 resist, EB resist, EUV resist, and the like through the nineteenth to twenty-third embodiments.
第1〜第23の実施形態では、140nmの孤立ラインパターン、及びラインアンドスペースパターンについて説明したが、これに限定されず、ホールパターン等の形成にも適用できる。 In the first to twenty-third embodiments, the 140 nm isolated line pattern and the line and space pattern have been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to formation of a hole pattern or the like.
第1〜第23の実施形態では、露光の際、エキシマレーザを使用した。しかし、これに限らず、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電子線、X線を用いることもできる。 In the first to 23rd embodiments, an excimer laser is used for exposure. However, the present invention is not limited to this, and ultraviolet rays, far ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, electron beams, and X-rays can also be used.
なお、本発明は、上記実施形態で説明したポジ型化学増幅型レジストに限らず、ネガ型化学増幅レジストについても適用できることは勿論である。第19〜第23の実施形態において、ネガ型レジストの場合、最上流露光チップの現像速度を遅くするように各制御がなされる。すなわち、第19,第22の実施形態では、現像液の吐出条件が制御される。第20の実施形態では、最上流露光チップの現像速度が相対的に遅くなるよう下流露光チップに気流を吹き付ける。第21の実施形態では、現像液の温度が調整される。第23の実施形態では、現像液のレジストの表面状態が調整される。 Of course, the present invention can be applied not only to the positive chemically amplified resist described in the above embodiment but also to a negative chemically amplified resist. In the nineteenth to twenty-third embodiments, in the case of a negative resist, each control is performed so as to slow down the developing speed of the most upstream exposure chip. That is, in the nineteenth and twenty-second embodiments, the developer discharge conditions are controlled. In the twentieth embodiment, an air stream is blown to the downstream exposure chip so that the development speed of the most upstream exposure chip is relatively slow. In the twenty-first embodiment, the temperature of the developer is adjusted. In the twenty-third embodiment, the surface state of the resist of the developer is adjusted.
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .
201…筐体、202…均熱板、203…ヒーター、204…断熱材、205…フレーム、206…プロキシミティギャップ、207…天板、208…チャンバ、209…多孔質セラミック板、210…空間、211…第1の空間部、212…第2の空間部、213…支持ピン、214…昇降機構、215…空気導入口、216…排気口、217…気流、220…排気手段。 201 ... housing, 202 ... soaking plate, 203 ... heater, 204 ... insulating material, 205 ... frame, 206 ... proximity gap, 207 ... top plate, 208 ... chamber, 209 ... porous ceramic plate, 210 ... space, 211: 1st space part, 212 ... 2nd space part, 213 ... Support pin, 214 ... Elevating mechanism, 215 ... Air introduction port, 216 ... Exhaust port, 217 ... Airflow, 220 ... Exhaust means.
Claims (42)
前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射して潜像パターンを有する露光領域を形成する露光手段と、
前記被処理基板の向きをローテーション補正するローテーション補正手段と、
前記化学増幅型レジスト膜を前記被処理基板に沿って一方向に気流を流しながら加熱する加熱処理手段と、
前記化学増幅型レジスト膜を現像する現像手段と、
を具備することを特徴とするレジスト膜の処理装置。 A resist forming means for forming a chemically amplified resist film on the substrate to be processed;
Exposure means for irradiating the chemically amplified resist film with energy rays to form an exposure region having a latent image pattern;
Rotation correction means for rotating the direction of the substrate to be processed;
A heat treatment means for heating the chemically amplified resist film while flowing an air flow in one direction along the substrate to be treated;
Developing means for developing the chemically amplified resist film;
An apparatus for processing a resist film, comprising:
前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を加熱する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、
をこの順序で実施する基板処理方法において、
前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引き起こされる実効的なエネルギー量の変化に応じて、前記加熱する工程の前に、前記露光領域に照射されるエネルギー量が補正されることを特徴とするレジストパターン形成方法。 Forming a chemically amplified resist film on the substrate to be processed;
Exposing to form an exposure region having a latent image pattern by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays; and
Heating the chemically amplified resist film;
Developing the chemically amplified resist film;
In the substrate processing method for carrying out the steps in this order,
In accordance with the change in the effective energy amount caused by the change in the balance between the amount of the evaporated material evaporating from the chemically amplified resist film and the amount of the evaporated material reattached during the heating step, A resist pattern forming method, wherein the amount of energy irradiated to the exposure region is corrected before the heating step.
前記化学増幅型レジスト膜に、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電子線、X線から成る群から選択されたエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を気流存在下で加熱する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、
をこの順序で実施する基板処理方法において、
前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引き起こされる実効的な第1エネルギ−量の変化に応じて、前記加熱する工程の前に、前記露光領域に照射されるエネルギー量が補正されることを特徴とするレジストパターン形成方法。 Forming a chemically amplified resist film on the substrate to be processed;
An exposure process for forming an exposure region having a latent image pattern by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays selected from the group consisting of ultraviolet rays, far ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, electron beams, and X-rays. When,
Heating the chemically amplified resist film in the presence of airflow;
Developing the chemically amplified resist film;
In the substrate processing method for carrying out the steps in this order,
In response to a change in the effective first energy amount caused by a change in the balance between the amount of evaporate evaporated from the chemically amplified resist film and the amount of reattachment of the evaporant during the heating step A method for forming a resist pattern, wherein the amount of energy applied to the exposure region is corrected before the heating step.
前記エネルギー線の照射量条件の調整は、前記走査型露光装置における前記投影露光用基板及び前記被処理基板の走査速度を調整すること、及び前記走査型露光装置における前記投影用基板に入射する入射エネルギー量を調整することからなる群から選択された方法により行われることを特徴とする請求項5に記載のレジストパターン形成方法。 The exposure area is formed by reducing and projecting a pattern on a projection exposure substrate onto a substrate to be processed with a scanning exposure apparatus,
The adjustment of the irradiation amount condition of the energy beam is performed by adjusting a scanning speed of the projection exposure substrate and the substrate to be processed in the scanning exposure apparatus, and incident incident on the projection substrate in the scanning exposure apparatus. 6. The resist pattern forming method according to claim 5, wherein the resist pattern forming method is performed by a method selected from the group consisting of adjusting an energy amount.
前記第1エネルギー量の変化分に相当するエネルギー量を前記露光領域に照射することによって行われることを特徴とする請求項3に記載のレジストパターン形成方法。 The correction of the energy amount is performed separately from the exposing step, and
The resist pattern forming method according to claim 3, wherein the resist pattern forming method is performed by irradiating the exposure area with an energy amount corresponding to a change in the first energy amount.
前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を加熱する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、
をこの順序で実施するレジストパターン形成方法において、
前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引き起こされる実効的なエネルギー量の変化に応じて、前記加熱する工程の際に、前記露光領域に供給されるエネルギー量が補正されることを特徴とするレジストパターン形成方法。 Forming a chemically amplified resist film on the substrate to be processed;
Exposing to form an exposure region having a latent image pattern by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays; and
Heating the chemically amplified resist film;
Developing the chemically amplified resist film;
In the resist pattern forming method for carrying out the steps in this order,
In accordance with the change in the effective energy amount caused by the change in the balance between the amount of the evaporated material evaporating from the chemically amplified resist film and the amount of the evaporated material reattached during the heating step, A resist pattern forming method, wherein the amount of energy supplied to the exposure region is corrected during the heating step.
前記化学増幅型レジスト膜に、紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電子線、X線からなる群から選択されたエネルギー線を照射することにより潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を気流存在下で加熱する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、
をこの順序で実施するレジストパターン形成方法において、
前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引き起こされる実効的な第1エネルギー量の変化に応じて、前記加熱する工程の際、露光領域に供給するエネルギー量が補正されることを特徴とするレジストパターン形成方法。 Forming a chemically amplified resist film on the substrate to be processed;
An exposure process for forming an exposure region having a latent image pattern by irradiating the chemically amplified resist film with energy rays selected from the group consisting of ultraviolet rays, far ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, electron beams, and X-rays. When,
Heating the chemically amplified resist film in the presence of airflow;
Developing the chemically amplified resist film;
In the resist pattern forming method for carrying out the steps in this order,
In accordance with a change in the effective first energy amount caused by a change in the balance between the amount of the evaporate evaporated from the chemically amplified resist film and the amount of the evaporant reattached during the heating step. The method of forming a resist pattern, wherein the amount of energy supplied to the exposure region is corrected during the heating step.
前記化学増幅型レジスト膜にエネルギー線を照射することにより、潜像パターンを有する露光領域を形成するための露光する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜を気流存在下で加熱する工程と、
前記化学増幅型レジスト膜に薬液供給ノズルにより現像液を供給することにより、所望のレジストパターンを形成するための現像する工程と、
をこの順序で実施するレジストパターン形成方法において、
前記加熱する工程の際に前記化学増幅型レジスト膜から蒸発する蒸発物の量と、前記蒸発物が再付着する量との収支の変化によって引き起こされる実効的なエネルギー量の分布及び前記分布により生じるレジストパターン寸法変動からなる群から選択された値に応じて、前記現像する工程の際に前記被処理基板内でレジストパターンの現像速度を調整することを特徴とするレジストパターン形成方法。 Forming a chemically amplified resist film on the substrate to be processed;
Irradiating the chemically amplified resist film with energy rays, thereby exposing to form an exposure region having a latent image pattern; and
Heating the chemically amplified resist film in the presence of airflow;
Developing to form a desired resist pattern by supplying a developing solution to the chemically amplified resist film from a chemical supply nozzle; and
In the resist pattern forming method for carrying out the steps in this order,
Due to the distribution of the effective energy amount caused by the change in the balance between the amount of the evaporated material evaporating from the chemically amplified resist film during the heating step and the amount of the evaporated material reattached, and the distribution A resist pattern forming method, comprising: adjusting a developing speed of a resist pattern in the substrate to be processed in the developing step according to a value selected from a group consisting of resist pattern dimension fluctuations.
前記現像液の吐出条件と前記パターン寸法との関係を、前記最上流露光領域の場合と前記下流露光領域の場合で求める工程と、
最上流露光領域のパターン寸法が下流露光領域のパターン寸法と等しくなるように、最上流露光領域と下流露光領域の現像液の吐出条件を決定する工程と、
前記決定した吐出条件で前記現像液を吐出する工程と、
を具備することを特徴とする請求項20に記載のレジストパターン形成方法。 The adjustment of the development speed is
Determining the relationship between the developer discharge conditions and the pattern dimensions in the case of the uppermost exposure area and the case of the downstream exposure area;
Determining the discharge conditions of the developer in the most upstream exposure area and the downstream exposure area so that the pattern dimension in the most upstream exposure area is equal to the pattern dimension in the downstream exposure area;
Discharging the developer under the determined discharge conditions;
The resist pattern forming method according to claim 20, further comprising:
前記吐出条件は、前記ノズルの走査速度、前記現像液の吐出量、前記ノズルと前記被処理基板との距離から成る群から選択された値に基づくことを特徴とする請求項20に記載のレジストパターン形成方法。 The supply method of the developer comprises a method of forming a liquid film by scanning the nozzle from one end to the other end on the substrate to be processed in a state where the developer is discharged from a linear chemical solution supply nozzle. And
21. The resist according to claim 20, wherein the discharge condition is based on a value selected from the group consisting of a scanning speed of the nozzle, a discharge amount of the developer, and a distance between the nozzle and the substrate to be processed. Pattern forming method.
前記現像液の供給方法は、直線状の薬液供給ノズルを前記被処理基板の中心に配置し、ノズルから現像液を吐出しつつ、被処理基板を回転させることで液膜を形成する工程を具備し、
前記現像速度の前記調整は、ノズルの吐出量分布により制御されることを特徴とする請求項20に記載のレジストパターン形成方法。 The direction of the airflow is a direction selected from the group consisting of a center direction of the substrate to be processed and an outer periphery direction, and an outer periphery to the center direction,
The developing solution supply method includes a step of forming a liquid film by rotating a substrate to be processed while disposing a linear chemical solution supply nozzle at the center of the substrate to be processed and discharging the developing solution from the nozzle. And
21. The resist pattern forming method according to claim 20, wherein the adjustment of the developing speed is controlled by a discharge amount distribution of a nozzle.
現像液温度とパターン寸法の関係を、前記最上流露光領域の場合と前記下流露光領域の場合で求める工程と、
最上流露光領域のパターン寸法が下流露光領域のパターン寸法と等しくなるように、最上流露光領域と下流露光領域の現像温度を決定する工程と、
前記決定した現像液温度に調整する工程と、
を具備することを特徴とする請求項26に記載のレジストパターン形成方法。 The adjustment of the development speed is
Determining the relationship between the developer temperature and the pattern dimension in the case of the uppermost exposure area and the case of the downstream exposure area;
Determining development temperatures of the most upstream exposure area and the downstream exposure area so that the pattern dimension of the most upstream exposure area is equal to the pattern dimension of the downstream exposure area;
Adjusting to the determined developer temperature;
27. The method of forming a resist pattern according to claim 26, further comprising:
現像液濃度とパターン寸法の関係を、前記最上流露光領域の場合と前記下流露光領域の場合で求める工程と、
最上流露光領域のパターン寸法が下流露光領域のパターン寸法と等しくなるように、最上流露光領域と下流露光領域の現像液濃度を決定する工程と、
前記決定した現像液濃度に調整する工程と、
を具備することを特徴とする請求項32に記載のレジストパターン形成方法。 The adjustment of the development speed is
Determining the relationship between the developer concentration and the pattern dimension in the case of the uppermost exposure area and the case of the downstream exposure area;
Determining the developer concentration of the most upstream exposure area and the downstream exposure area so that the pattern dimension of the most upstream exposure area is equal to the pattern dimension of the downstream exposure area;
Adjusting to the determined developer concentration;
The resist pattern forming method according to claim 32, further comprising:
前記被処理基板上の現像液膜を薄膜化する工程と、
現像液面に気流を吹き付ける工程と、
を具備することを特徴とする請求項32に記載のレジストパターン形成方法。 The adjustment of the developer concentration is
Thinning the developer film on the substrate to be processed;
A step of blowing an air current on the developer surface;
The resist pattern forming method according to claim 32, further comprising:
レジスト膜の表面に液体を供給し、
前記気流の方向に対して、最上流の露光領域の表面状態と前記最上流露光領域以外の下流露光領域の表面状態を調整する工程と、
を具備することを特徴とする請求項19に記載のレジストパターン形成方法。 When the direction of the airflow is a direction selected from the group consisting of the center to the outer periphery direction and the outer periphery to the center direction along the substrate to be processed, the adjustment of the developing speed is performed before supplying the developer in the developing step. In addition,
Supply liquid to the surface of the resist film,
Adjusting the surface state of the most upstream exposure region and the surface state of the downstream exposure region other than the most upstream exposure region with respect to the direction of the airflow;
The resist pattern forming method according to claim 19, further comprising:
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