JP2007103710A - 現像装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各感応基板の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間を一定にすることができる現像装置を提供する。
【解決手段】 減圧雰囲気内で露光された感応基板Ｗを現像する現像装置２において、現像処理を開始するまで露光処理を終えた前記感応基板Ｗを待機させる基板待機部２６と、前記感応基板Ｗの露光処理終了時から現像処理開始時までの時間と他の感応基板の露光処理終了時から現像処理開始時までの時間とを一定にするために、前記基板待機部２６に前記感応基板Ｗを待機させる待機時間を制御する制御部とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための現像装置及び露光装置に関するものである。

半導体素子等のマイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程では、マスクのパターンを基板に露光する露光装置、基板にフォトレジスト等の感光剤を塗布する塗布装置（コータ）、及び露光処理された基板を現像する現像装置（デベロッパ）等の種々の基板処理装置が用いられ、これら基板処理装置はそれぞれインライン接続されている。露光装置において露光処理を終えた基板は、露光装置から塗布装置及び現像装置を備えたコータデベロッパ装置に搬送され、コータデベロッパ装置において現像処理が行われる（例えば、特許文献１参照）。

米国特許第６８１１９６２号明細書

近年、基板上に塗布されるフォトレジストとして化学増幅型レジストが用いられている。化学増幅型レジストが塗布された基板においては、真空雰囲気内で露光処置を終え、露光装置からコータデベロッパ装置へ搬送するために大気雰囲気内に置いた時から化学増幅型レジストの化学反応が始まる。即ち、基板が露光装置からコータデベロッパ装置に搬送されている間も基板上に塗布された化学増幅型レジストの化学反応は進行する。

ここで、露光装置からコータデベロッパ装置への基板の搬送のスループットを向上させるために、真空排気、大気開放するロードロック室内で同時に複数の基板の処理が行なわれている。この場合、露光を終えた複数の基板が同時に真空雰囲気から大気雰囲気に移行し、その後順次現像装置に搬送されて現像処理が行なわれる。したがって、大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間が基板ごとに異なり、化学増幅型レジストの化学反応の進行度合に差が生じ、各基板上に形成されるパターンの線幅等にばらつきが生じるという問題があった。

この発明の課題は、各感応基板の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間を一定にすることができる現像装置及び露光装置を提供することである。

この発明の現像装置は、減圧雰囲気内で露光された感応基板（Ｗ）を現像する現像装置（２）において、現像処理を開始するまで露光処理を終えた前記感応基板（Ｗ）を待機させる基板待機部（２６）と、前記感応基板（Ｗ）の待機時間を制御する制御部（４２）とを備えることを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、減圧雰囲気内で感応基板（Ｗ）を露光する露光装置（１）において、前記感応基板（Ｗ）の現像処理を行なうこの発明の現像装置（２）に対して、前記感応基板（Ｗ）が減圧雰囲気内から大気雰囲気内に置かれた時間の情報を出力することを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、減圧雰囲気内で感応基板を露光する露光装置（１）において、露光処理を終えた前記感応基板（Ｗ）を待機させる基板待機部と、前記感応基板（Ｗ）の大気雰囲気内に置かれた時から現像装置引渡時までの時間と他の感応基板の大気雰囲気内に置かれた時から現像装置引渡時までの時間とを一定にするために、前記基板待機部に前記感応基板（Ｗ）を待機させる待機時間を制御する制御部（４０）とを備えることを特徴とする。

この発明の現像装置によれば、露光処理を終えた感応基板を基板待機部に待機させる待機時間を制御する制御部を備えているため、各感応基板の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間を一定にすることができる。したがって、各感応基板上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応の進行度合の差の発生を防止することができ、各感応基板上に形成されるパターンの線幅等のばらつきの発生を防止することができる。

また、この発明の露光装置によれば、感応基板を基板待機部に待機させる待機時間を制御する制御部を備えているため、各感応基板の大気雰囲気内に置かれた時から現像装置引渡し時までの時間を一定にすることができる。したがって、各感応基板上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応が同様に進行した状態で現像装置に引き渡すことができ、各感応基板上に形成されるパターンの線幅等のばらつきの発生を防止することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光装置及び現像装置について説明する。図１は実施の形態にかかる露光装置１及び塗布装置及び現像装置を含むコータデベロッパ装置２の概略構成を示す平面図、図２は実施の形態にかかる露光装置１の概略構成を示す正面図である。露光装置１とコータデベロッパ装置２とはインライン接続されている。

露光装置１はウエハ面上にパターン露光を行なうボディ部４を備えており、ボディ部４は、図示しない光源から射出された露光光により図示しない照明光学系を介して照明されたパターンを図示しない投影光学系を介してウエハステージ６上に載置されているウエハ（感応基板）Ｗ上に露光する。また、露光装置１は、パターン露光を行なう複数のウエハＷをストックするウエハストッカ８、ウエハストッカ８にストックされているウエハＷをボディ部４に搬送する真空ロボット１０を備えている。ボディ部４、ウエハストッカ８及び真空ロボット１０は、真空雰囲気内（減圧雰囲気内）に置かれている。即ち、ボディ部４、ウエハストッカ８及び真空ロボット１０内にウエハＷが置かれている間は、ウエハＷ上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応は進行しない。

また、真空ロボット１０は、ボディ部４によりパターン露光処理を終えたウエハＷを、ロードロック室１２またはロードロック室１４に搬送する。ロードロック室１２，１４は、図２に示すように、露光処理を終えた複数（この実施の形態においては２つ）のウエハＷを保持可能に構成されている。なお、図２においては、ロードロック室１４の図示を省略している。また、ロードロック室１２，１４は、真空雰囲気から大気雰囲気、大気雰囲気から真空雰囲気に移行可能に構成されている。

露光処理を終えた２つのウエハＷが保持されたロードロック室１２，１４は、真空雰囲気から大気雰囲気に移行する。なお、ロードロック室１２，１４が真空雰囲気とされている時は、ウエハＷ面上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応は進行しない。大気ロボット１６は、真空雰囲気から大気雰囲気に移行したロードロック室１２，１４からウエハＷを１つずつ受け渡し部１８に搬送する。受け渡し部１８は、大気ロボット１６から搬送されたウエハＷを１つずつコータデベロッパ装置２に受け渡す。

ロードロック室１２，１４は、ロードロック室１２，１４内からすべてのウエハＷが大気ロボット１６により搬送された後に、大気雰囲気から真空雰囲気に移行する。そして、ボディ部４により露光を終えたウエハＷが、再び真空ロボット１０により、真空雰囲気とされたロードロック室１２または１４に搬送される。

なお、コータデベロッパ装置２が備える図示しない塗布装置により露光前のウエハＷ面上に化学増幅型レジストが塗布される。化学増幅型レジストが塗布されたウエハＷがコータデベロッパ装置２から露光装置１に搬送された際に、露光装置１が備えるプリアライメント装置２０によりウエハＷのラフなアライメントが行なわれる。また、露光装置１を構成する大気ロボット１６、受け渡し部１８、プリアライメント装置２０、及び大気雰囲気とされたロードロック室１２，１４は、大気雰囲気内に置かれており、その温度、湿度、アミン濃度等の環境がほぼ同一となるように制御されている。

露光装置１を構成する受け渡し部１８は、露光処理を終えたウエハＷを、コータデベロッパ装置２を構成する受け渡しロボット２２に引き渡す。受け渡しロボット２２は、受け渡し部１８から受け取ったウエハＷを搬送ロボット２４に搬送する。搬送ロボット２４は、後述するコータデベロッパ装置２が備える制御装置４２（図３参照）の制御に基づいて、ウエハＷをコータデベロッパ装置２が備えるウエハ待機部（基板待機部）２６及び現像室２８，３０の何れか１つに搬送する。

なお、コータデベロッパ装置２は、ウエハ待機部２６、現像室２８，３０の他にプロセス室３２及び図示しない複数のプロセス室を備えている。プロセス室においては、例えば露光処理を終えたウエハの現像や、露光処理前のウエハ面上に化学増幅型レジストの塗布等が行なわれる。また、コータデベロッパ装置２は大気雰囲気内に置かれており、その温度、湿度、アミン濃度等の環境は露光装置１の大気雰囲気内の温度、湿度、アミン濃度等の環境とほぼ同一となるように制御されている。即ち、露光装置１を構成する大気ロボット１６、受け渡し部１８、大気雰囲気とされたロードロック室１２，１４、及びコータデベロッパ装置２内にウエハＷが位置している間は、露光処理を終えたウエハＷ上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応はほぼ同一の条件で進行する。

図３は、この実施の形態にかかる露光装置１及びコータデベロッパ装置２のシステム構成を示すブロック図である。図３に示すように、露光装置１は、露光装置１の動作を統括制御する制御装置４０を備えている。制御装置４０は、ウエハＷがロードロック室１２，１４内で真空雰囲気内から大気雰囲気内に置かれた時間の情報（以下、時間情報という。）を取得し、コータデベロッパ装置２に対して出力する。また、図３に示すように、コータデベロッパ装置２は、コータデベロッパ装置２の動作を統括制御する制御装置４２を備えている。制御装置４２は、露光装置１の制御装置４０から出力される時間情報を取得する。制御装置４２には記憶部４４が接続されており、記憶部４４は制御装置４２により取得された時間情報を記憶する。また、記憶部（記憶手段）４４には、各ウエハの待機時間が予め定められている場合には、各ウエハの待機時間が記憶されている。

露光及び現像時においては、露光装置１の制御装置４０は、最初に露光処理を終えたウエハ（以下、ウエハＷ１という。）を真空ロボット１０を介して真空雰囲気とされたロードロック室１２または１４に搬送する。同様に、２番目、３番目、４番目に露光処理を終えたウエハ（以下、ウエハＷ２，Ｗ３，Ｗ４という。）を真空ロボット１０を介して真空雰囲気とされたロードロック室１２または１４に搬送する。この実施の形態においては、ウエハＷ１及びＷ２がロードロック室１２、ウエハＷ３及びＷ４がロードロック室１４に搬送されたものとする。

制御装置４０は、ロードロック室１２または１４を真空雰囲気から大気雰囲気に移行する。この実施の形態においては、まずロードロック室１２を真空雰囲気から大気雰囲気に移行するものとする。制御装置４０は、ウエハＷ１及びＷ２が真空雰囲気から大気雰囲気に置かれた時間の情報（ウエハＷ１及びＷ２の時間情報）を、コータデベロッパ装置２の制御装置４２に対して出力する。制御装置４０は、大気ロボット１６及び受け渡し部１８を介して、ウエハＷ１またはウエハＷ２をコータデベロッパ装置２の受け渡しロボット２２に引き渡す。この実施の形態においては、まずウエハＷ１をコータデベロッパ装置２に引き渡すものとする。

制御装置４０は、コータデベロッパ装置２にウエハＷ１を引き渡した後に、大気ロボット１６及び受け渡し部１８を介して、ロードロック室１２に置かれているウエハＷ２をコータデベロッパ装置２の受け渡しロボット２２に引き渡す。

コータデベロッパ装置２の制御装置４２は、露光装置１の制御装置４０から出力されたウエハＷ１及びＷ２の時間情報を取得し、記憶部４４に記憶させる。制御装置（決定手段）４２は、記憶部４４に記憶されているウエハＷ１，Ｗ２の時間情報に基づいて、ウエハ待機部２６にウエハＷ１，Ｗ２を待機させる待機時間をそれぞれ決定する。制御装置４２は、受け渡しロボット２２及び搬送ロボット２４を介して、露光装置１から引き渡されたウエハＷ１をウエハ待機部２６に搬送する。

この実施の形態においては、ウエハＷ２の待機時間は０であるため、ウエハＷ２はウエハ待機部２６に搬送されない。制御装置４２は、受け渡しロボット２２及び搬送ロボット２４を介して、ウエハＷ２を現像室２８（または現像室３０）に搬送する。また、制御装置４２は、待機時間に基づいて、搬送ロボット２４を介して、ウエハ待機部２６に置かれているウエハＷ１を現像室３０（または現像室２８）に搬送する。そして、ウエハＷ１及びウエハＷ２のポストベークまたは現像処理を同時に開始する。

このように、ウエハＷ１の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間と、ウエハＷ２の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間とを一定にすることにより、ウエハＷ１及びウエハＷ２上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応の進行の度合がほぼ同一の状態で現像処理を開始することができる。

ロードロック室１４に置かれているウエハＷ３及びＷ４についても、ウエハＷ１及びＷ２と同様に、露光装置１からコータデベロッパ装置２に搬送し、最初にコータデベロッパ装置２に搬送されたウエハ（この実施の形態においてはウエハＷ３とする。）をウエハ待機部に搬送する。ウエハＷ３の待機時間は制御装置４２により制御され、ウエハＷ３の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間とウエハＷ４の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間とは一定となる。即ち、ウエハＷ１〜Ｗ４の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間は、ほぼ同一の時間となる。

なお、通常のマイクロデバイスの製造工程においては、１ロットのウエハの数は予め定められているため、ロット内のウエハそれぞれのウエハ待機部２６での待機時間を予め定め、その定められたウエハの待機時間を記憶部４４に記憶するようにしてもよい。例えば、１ロットのウエハの数が２５であり、２５のウエハ（以下、ウエハＷ１〜Ｗ２５という。）それぞれの待機時間が記憶部４４に記憶される。したがって、制御装置４２は、露光装置１の制御装置４０からウエハＷ１〜Ｗ２５の時間情報を取得することなく、記憶部４４に記憶されているウエハＷ１〜Ｗ２５の待機時間に基づいて、ウエハＷ１〜Ｗ２５の待機時間を制御する。この場合においても、ウエハＷ１〜Ｗ２５の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間が一定となるような各ウエハＷ１〜Ｗ２５の待機時間が記憶部４４に記憶されているため、ウエハＷ１〜Ｗ２５の大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間はほぼ同一となる。

また、コータデベロッパ装置２のすべての現像室及びその他プロセス室においてプロセス処理が行われている状態で、露光装置１から露光処理を終えたウエハが搬送されてきた場合には、コータデベロッパ装置２の制御装置４２は、露光装置１の制御装置４０に対して、ウエハの搬送処理をストップする旨の信号を出力する。制御装置４０は、制御装置４２から出力された信号に基づいて、露光装置１の搬送処理を一時的にストップする。

この実施の形態にかかる現像装置を含むコータデベロッパ装置によれば、現像処理を開始するまで露光処理を終えたウエハをウエハ待機部に待機させる待機時間を制御することができるため、各ウエハがロードロック室で大気雰囲気内に置かれた時から現像処理を開始する時までの時間を一定にすることができる。また、この実施の形態にかかる露光装置によれば、各ウエハがロードロック室で真空雰囲気内から待機雰囲気内に置かれた時間の情報をコータデベロッパ装置に対して出力することができる。したがって、各ウエハ上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応の進行度合の差の発生を防止することができ、各ウエハ上に形成されるパターンの線幅等のばらつきの発生を防止することができる。

なお、この実施の形態にかかる露光装置及びコータデベロッパ装置においては、コータデベロッパ装置がウエハ待機部を備えているが、露光装置がウエハ待機部を備えるようにしてもよい。この場合には、露光装置１の制御装置（制御部、決定手段）４０は、各ウエハが大気雰囲気内に置かれた時からコータデベロッパ装置２に引き渡される時までの時間が一定となるように、各ウエハの待機時間を決定及び制御する。また、コータデベロッパ装置が記憶部を備える代わりに露光装置が記憶部（記憶手段）を備えるようにしてもよい。この場合には、露光装置１の制御装置４０は、記憶部に記憶されている各ウエハの待機時間に基づいて、各ウエハの待機時間を制御する。各ウエハの大気雰囲気内に置かれた時からコータデベロッパ装置への引渡し時までの時間が一定となるように各ウエハの待機時間が記憶部に記憶されているため、各ウエハの大気雰囲気内に置かれた時から現像処理開始時までの時間はほぼ同一となる。なお、露光装置１にウエハ待機部を設ける際には、露光装置１とコータデベロッパ装置２との間のウエハの受け渡しがスループットのボトルネックとならないように受け渡し部を構成する必要がある。例えば、複数のウエハを同時に受け渡すことができるように構成する。

露光装置にウエハ待機部を設けた場合には、露光処理を終えたウエハをウエハ待機部に待機させる待機時間を制御することができるため、各ウエハの大気雰囲気内に置かれた時からコータデベロッパ装置引渡し時までの時間を一定にすることができる。したがって、各ウエハ上に塗布されている化学増幅型レジストの化学反応が同様に進行した状態でコータデベロッパ装置に引き渡すことができ、各ウエハ上に形成されるパターンの線幅等のばらつきの発生を防止することができる。

なお、上述した例では複数の感応基板が大気雰囲気中に置かれてから現像されるまでの時間を一定としたが、厳密に同一時刻である必要は必ずしも無く、露光されたウエハの現像条件のバラつきが仕様を満たす程度であれば、感応基板が大気雰囲気に置かれてから現像されるまでの時間は一定とみなせる。この時間は、レジストによって異なるが例えば５秒程度ずれていても現像条件は一定とみなせるので問題はない。

実施の形態にかかる露光装置及びコータデベロッパ装置の構成を示す平面図である。 実施の形態にかかる露光装置の構成を示す正面図である。 実施の形態にかかる露光装置及びコータデベロッパ装置のシステム構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…露光装置、２…コータデベロッパ装置、４…ボディ部、６…ウエハステージ、８…ウエハストッカ、１０…真空ロボット、１２，１４…ロードロック室、１６…大気ロボット、１８…受け渡し部、２０…プリアライメント装置、２２…受け渡しロボット、２４…搬送ロボット、２６…ウエハ待機部、２８，３０…現像室、３２…プロセス室、４０，４２…制御装置、４４…記憶部、Ｗ…ウエハ。

Claims (9)

1. 減圧雰囲気内で露光された感応基板を現像する現像装置において、
   現像処理を開始するまで露光処理を終えた前記感応基板を待機させる基板待機部と、
   前記感応基板の待機時間を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記制御部は、露光を終えた感応基板が大気雰囲気に置かれた時から現像処理開始時迄の処理時間に基づいて前記待機時間を制御することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記制御部は、前記処理時間が複数の感応基板において一定となるように各感応基板の待機時間を制御することを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 前記減圧雰囲気内で露光された感応基板は、複数の感応基板が同時に減圧雰囲気から大気雰囲気に置かれることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の現像装置。
5. 減圧雰囲気内で感応基板を露光する露光装置において、
   前記感応基板の現像処理を行なう請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の現像装置に対して、前記感応基板が減圧雰囲気内から大気雰囲気内に置かれた時間の情報を出力することを特徴とする露光装置。
6. 減圧雰囲気内で感応基板を露光する露光装置において、
   露光処理を終えた前記感応基板を待機させる基板待機部と、
   前記感応基板の大気雰囲気内に置かれた時から現像装置引渡時までの時間と他の感応基板の大気雰囲気内に置かれた時から現像装置引渡時までの時間とを一定にするために、前記基板待機部に前記感応基板を待機させる待機時間を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
7. 前記制御部は、前記感応基板が減圧雰囲気内から大気雰囲気内に置かれた時間の情報に基づいて、前記待機時間を決定する決定手段を備えることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
8. 予め定められた各感応基板の前記待機時間を記憶する記憶手段を備え、
   前記制御部は、前記記憶手段に記憶されている前記待機時間に基づいて、前記各感応基板を前記基板待機部に待機させることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
9. 前記感応基板を内部に配置し、減圧処理と大気開放処理を行なうロードロック室を備え、前記ロードロック室は複数の感応基板を同時に減圧処理と大気開放処理を行うことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の露光装置。

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