JP2008192844A - 基板処理方法及び塗布現像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上のレジストに対して現像処理を行った後に基板を処理する際に、レジストを変形させずに、レジスト中に含まれる溶剤を除去する。
【解決手段】処理容器２１０の上方には、載置台２３０上のウエハＷに対して１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの波長の紫外線を照射する紫外線照射部２４０が設けられている。処理容器２１０の上面には、不活性ガスを処理容器２１０内に供給するガス供給口２２０が形成され、処理容器２１０の下面には、処理容器２１０内の雰囲気を排気する排気口２２３が形成されている。ガス供給口２２０から不活性ガスを供給し、排気口２２３から処理容器２１０の内部の雰囲気を排気することで、処理容器２１０内が酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持される。この雰囲気下でウエハＷに紫外線照射部２４０から紫外線が照射される。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の処理方法及び塗布現像処理装置に関する。

例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー処理では、例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理が順次行われ、ウエハ上に所定のレジストのパターンが形成される。そして現像処理においては、現像液を供給して所定の現像が終了した後に乾燥処理が行なわれるが、現像処理後にはレジスト膜を加熱する加熱処理が行われている。

前記した現像後のレジストの加熱処理においては、従来、ウエハ上のレジストは１００℃〜１２０℃に加熱されていた。しかしながら、当該温度で加熱処理しても、レジスト中の溶剤を完全にレジストから放出することができない場合がある。そしてフォトリソグラフィー処理後のエッチング処理を行う際に、レジスト中に残存する溶剤が脱ガスとしてエッチング雰囲気に放出され、それによってレジストがエッチングされてレジストと被処理膜の選択比を悪化させており、そのためレジストを厚くせざるをえなかった。しかしながらレジストを厚くするとパターンの解像度が悪くなり、デバイス寸法縮小を阻害する。

このレジスト中の溶剤は、１７０℃以上、より好ましい温度である２００℃以上にレジストを加熱するとレジストから完全に放出されるが、そのような高温で加熱するとレジストが大きく変形してしまうため、実際上は、このような高温の加熱処理は不可能であった。そこでこれを改善するために、従来は加熱前にレジストを紫外線でキュアして硬化させることが行われていた（特許文献１）。

ＷＯ９８／０１８９８国際公開公報

しかしながら、そのように事前にレジストを紫外線でキュアしても、１７０℃以上や、より好ましい温度である２００℃以上の高温でレジストを加熱処理すると、変形度合いは小さくなったものの、やはりレジストが変形してしまい、次処理のエッチング処理を好適に行うことができない場合があり、実用的ではなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板のエッチングを従来よりも好適に実施できるように、現像処理後の基板上のレジストパターンを変形させずに、レジスト中に含まれる溶剤を除去することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、露光処理後の基板上のレジストに対して現像処理を行なった後に基板を処理する方法であって、前記現像処理後に、酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気または酸素原子および水分子を実質的に含まない雰囲気（含有量がそれぞれ１ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｂ以下）の下で、前記基板に対して波長が１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射工程と、前記紫外線照射工程の後、前記レジスト中の溶剤の沸点以上の温度に前記基板を加熱する加熱工程と、を有することを特徴としている。

発明者らが調べたところ、１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの波長の紫外線を基板上のレジストに照射することによって、レジスト中の溶剤の沸点以上の温度である１７０℃以上、好ましくは２００℃以上の高温でレジストを加熱処理しても、レジストが変形しないことが判った。そしてこの加熱処理によってレジスト中の溶剤をレジスト中から放出させて、レジストから溶剤を除去することができる。

また紫外線照射工程において、酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気、または酸素原子および水分子を実質的に含まない雰囲気の下で紫外線を照射しているので、紫外線が酸素原子および水分子に吸収されることなく基板上のレジストに照射される。さらにこのような雰囲気下では、オゾンや酸素ラジカル等の活性酸素が生成されず、レジストが分解されることがないので、かかる点からもレジストの変形を防止できる。

前記紫外線の照射は、基板を加熱しながら行ってもよい。これによって、紫外線照射後のレジストの加熱を短時間にすることができる。

前記紫外線の照射は、重水素ランプ又はエキシマランプを用いることが好ましい。

前記レジスト中の溶剤の沸点以上の温度に前記基板を加熱する工程は、減圧雰囲気下で行ってもよい。これによって、レジスト中の溶剤の沸点が下がるため、溶剤をレジストから除去しやすくなる。

前記レジスト中の溶剤の沸点以上の温度に前記基板を加熱する工程は、酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気または酸素原子および水分子を実質的に含まない雰囲気の下で行ってもよい。

前記酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気または酸素原子および水分子を実質的に含まない雰囲気は、基板のおかれた空間内に、窒素ガスまたは不活性ガスを供給することによって実現してもよい。

別な観点による本発明は、基板に対してレジスト塗布処理を行い、露光後の基板に対して現像処理を行なう塗布現像処理装置において、現像処理が行なわれた後の基板を収容する処理容器と、収容した基板に対して波長が１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部とを備えた紫外線処理装置と、前記紫外線処理装置で紫外線が照射された基板を収容する処理容器と、収容した基板に対して加熱処理を行う加熱部とを備えた加熱処理装置とを有し、前記紫外線処理装置の処理容器内には、窒素ガスまたは不活性ガスが導入可能であることを特徴としている。

前記紫外線処理装置は、収容した基板を加熱する加熱部を備えていてもよい。

紫外線照射部は、重水素ランプ又はエキシマランプであってもよい。

前記加熱処理装置の処理容器内は減圧可能であってもよい。

前記加熱処理装置の処理容器内には、窒素ガスまたは不活性ガスが導入可能であってもよい。

前記紫外線処理装置と加熱処理装置との間を結ぶ基板の搬送路を有し、前記搬送路内は、減圧可能であってもよい。

前記紫外線処理装置と加熱処理装置との間を結ぶ基板の搬送路を有し、前記搬送路内には、窒素ガスまたは不活性ガスが導入可能であってもよい。

本発明によれば、基板上のレジストに対して現像処理を行った後に基板を処理する際に、レジストを変形させずに、レジスト中に含まれる溶剤を除去することができる。したがってエッチング中に溶剤が放出されてレジストをエッチングすることがなくなり、レジストの選択比が上る。その結果、レジストを薄くすることができ、解像度が向上する。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布現像処理装置１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、塗布現像処理装置１の正面図であり、図３は、塗布現像処理装置１の背面図である。

塗布現像処理装置１は、図１に示すように例えば２５枚のウエハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理装置１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウエハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置（図示せず）との間でウエハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウエハ搬送体７が設けられている。ウエハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウエハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウエハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温度調節装置６０やウエハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセスできる。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウエハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウエハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１１が設けられている。第２の搬送アーム１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウエハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウエハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。

第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０、４１がそれぞれ設けられている。

図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウエハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２〜６４及びウエハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温度調節装置７０、レジスト塗布処理後のウエハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４、現像後のウエハＷに紫外線処理を行う２段の紫外線処理装置２００、紫外線処理後のウエハＷに加熱処理を行う３段の加熱処理装置３００が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５では、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８３、ポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置Ａ１のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１、ウエハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。

インターフェイス部４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウエハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウエハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイス部４に隣接した露光装置（図示せず）と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウエハＷを搬送できる。

次に、上述の紫外線処理装置２００の構成について説明する。紫外線処理装置２００は、図４に示すように処理容器２１０を有している。処理容器２１０の第２の搬送装置Ａ２側の側面には、図５に示すようにウエハＷの搬送手段である第２の搬送アーム１１の搬入領域に臨む面にウエハＷの搬入出口２１１が形成され、搬入出口２１１には、開閉シャッタ２１２が設けられている。処理容器２１０の第１の搬送装置Ａ１側の側面には、ウエハＷの搬送手段である第１の搬送アーム１０の搬入領域に臨む面にウエハＷの搬入出口２１３が形成され、搬入出口２１３には、開閉シャッタ２１４が設けられている。

処理容器２１０の上面には、図４に示すように処理容器２１０の内部に向けて窒素ガスまたは不活性ガスを供給するためのガス供給口２２０が形成されており、このガス供給口２２０には、ガス供給管２２１を介して窒素ガスまたは不活性ガスを供給するガス供給源２２２が接続されている。処理容器２１０の下面には、処理容器２１０の内部の雰囲気を排気するための排気口２２３が形成されており、この排気口２２３には、排気管２２４を介して処理容器２１０の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ２２５が接続されている。

処理容器２１０の内部には、図４に示すようにウエハＷを水平に載置する載置台２３０が設けられている。載置台２３０の内部には、ウエハＷの受け渡しを行うための昇降ピン２３３が支持部材２３４に支持されて設置されている。昇降ピン２３３は、載置台２３０の上面２３０ａに形成された貫通孔２３５を貫通するように設けられ、例えば図５に示すように３本設けられている。支持部材２３４の基端部には、昇降ピン２３３と支持部材２３４を昇降させるためのモータなどを含む駆動機構２３６が設けられている。

処理容器２１０の上方には、図４に示すように載置台２３０上のウエハＷに１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの波長の紫外線を照射する重水素ランプ又はエキシマランプなどの紫外線照射部２４０が設けられている。紫外線照射部２４０は、ウエハＷの全面に対して紫外線を照射することができる。処理容器２１０の天板には、紫外線照射部２４０からの紫外線を透過する窓２４１が設けられている。

次に、上述の加熱処理装置３００の構成について説明する。加熱処理装置３００は、図６に示すように前記紫外線処理装置２００の構成から紫外線照射部１４０と窓１４１を省略し、紫外線処理装置２００の載置台２３０に代えて、上面にホットプレート３０３を有する載置台３０１を有している。

載置台３０１の内部には、昇降ピン２３３の支持部材２３４の上方に支持面３０１ａが設けられている。支持面３０１ａの上方には、断熱材３０２が設けられ、断熱材３０２の上面には、内部にヒータ３０３ａを有する加熱部としてのホットプレート３０３が設けられている。ホットプレート３０３は、載置面３０３ｂにウエハＷを水平に載置して、ウエハＷを所望の温度に加熱することができる。載置台３０１の支持面３０１ａ、断熱材３０２、ホットプレート３０３には、昇降ピン２３３が貫通するための貫通孔３０４が形成されている。その他の構成については、紫外線処理装置２００の構成と同一である。

本実施の形態にかかる塗布現像処理装置１は以上のように構成されており、次にこの塗布現像処理装置１で行われるウエハ処理について説明する。

先ず、ウエハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣからウエハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウエハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され、反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウエハＷは、第１の搬送装置１０によって加熱装置９２、高温度熱処理装置６５、高精度温度調節装置７０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施される。その後ウエハＷは、レジスト塗布装置２０に搬送される。

レジスト塗布装置２０においてウエハＷの表面にレジスト膜が形成されると、ウエハＷは第１の搬送アーム１０によってプリベーキング装置７１に搬送され、加熱処理が施された後、続いて第２の搬送アーム１１によって周辺露光装置９４、高精度温度調節装置８３に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイス部４のウエハ搬送体１０１によって露光装置（図示せず）に搬送され、ウエハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウエハＷは、ウエハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され、所定の処理が施される。

ポストエクスポージャーベーキング装置８４における熱処理が終了すると、ウエハＷは第２の搬送アーム１１によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送され、ウエハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウエハＷは、第２の搬送アーム１１によって紫外線処理装置２００に搬送される。

ウエハＷは、第２の搬送アーム１１によって搬入出口２１１から処理容器２１０内に搬送され、載置台２３０の上方まで移動される。そこで昇降ピン２３３を上昇させて、第２の搬送アーム１１から昇降ピン２３３にウエハＷが受け渡される。そして昇降ピン２３３を下降させて、ウエハＷを載置台２３０上の上面２３０ａに載置する。

ウエハＷが載置台２３０上に載置されて、第２の搬送アーム１１が処理容器２１０外に退出すると、ガス供給口２２０から窒素ガスまたは不活性ガスが処理容器２１０内に供給される。このとき、排気口２２３から処理容器２１０の内部の雰囲気が排気されて、処理容器２１０の内部は酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持される。なお、処理容器２１０の内部の雰囲気は、酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気に維持してもよい。

処理容器２１０の内部が酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持されると、紫外線照射部２４０からウエハＷに１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの波長の紫外線を所定の時間照射して、ウエハＷ上のレジストを硬化させる。

ウエハＷのレジストが硬化すると、ウエハＷは昇降ピン２３３によって所定の位置まで上昇する。そして第２の搬送アーム１１が搬入出口２１１から処理容器２１０内に進入し、昇降ピン２３３から第２の搬送アーム１１にウエハＷが受け渡され、ウエハＷは加熱処理装置３００に搬送される。

加熱処理装置３００に搬送されたウエハＷは、昇降ピン２３３に受け渡され、ホットプレート３０３上に載置される。そしてガス供給口２２０から窒素ガスまたは不活性ガスが処理容器２１０内に供給され、同時に排気口２２３から処理容器２１０の内部の雰囲気が排気されて、処理容器２１０の内部は酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持される。またこのとき、排気ポンプ２２５を稼動させて、処理容器２１０の内部の雰囲気を真空引きし、処理容器２１０の内部の雰囲気が減圧される。

処理容器３１０の内部が減圧雰囲気下の酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持されると、ホットプレート３０３によって、ウエハＷが溶剤の沸点以上の温度である例えば２００℃以上に加熱される。その結果、ウエハＷのレジスト中の溶剤が気化して、レジストから放出される。処理容器２１０内に放出された溶剤は、排気口２２３から処理容器２１０外に排気される。

ウエハＷのレジスト中の溶剤が除去されると、ウエハＷは昇降ピン２３３によって第２の搬送アーム１１に受け渡される。

第２の搬送アーム１１に支持されたウエハＷは、高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウエハＷは、第１の搬送アーム１０によってトランジション装置６１に搬送され、ウエハ搬送体７によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

以上の実施の形態によれば、１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの波長の紫外線をウエハＷ上のレジストに照射してレジストを硬化させているので、レジスト中の溶剤の沸点以上の温度である例えば２００℃以上の高温でレジストを加熱処理しても、従来よりレジストの変形度合いを大幅に抑えることができる。そしてこのような高温の加熱処理によってレジスト中の溶剤を気化させて、レジストから溶剤を除去することができる。したがって、例えば次処理のエッチング処理を従来よりも遥かに好適に実施することができる。

本実施の形態においては、紫外線処理装置２００の処理容器２１０の内部を酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持しているので、紫外線を酸素原子および水分子に吸収されることなくウエハＷ上のレジストに照射できる。またこのような雰囲気下では、紫外線処理装置２００と加熱処理装置３００内に、オゾンや酸素ラジカル等の活性酸素が生成されず、レジストが分解されることがないので、かかる点からもレジストの変形を防止できる。

本実施の形態においては、加熱処理装置３００の処理容器２１０の内部の雰囲気を減圧しているので、レジスト中の溶剤の沸点を下げることができ、溶剤をより容易に除去することができる。

前記した紫外線処理装置２００の内部には、図７に示すようにウエハＷを加熱するホットプレート３０３が設けられていてもよい。この場合、紫外線処理装置２００の載置台２３０に代えて、前記加熱処理装置３０１に設けられている載置台３０１、断熱材３０２及びホットプレート３０３が同一の構成で設けられる。

かかる場合、ウエハＷ上に現像処理が終了し、第２の搬送アーム１１によって紫外線処理装置２００に搬送されたウエハＷは、昇降ピン２３３に受け渡され、ホットプレート３０３上に載置される。そしてガス供給口２２０から窒素ガスまたは不活性ガスが処理容器２１０内に供給され、同時に排気口２２３から処理容器２１０の内部の雰囲気が排気されて、処理容器２１０の内部は酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持される。また排気ポンプ２２５を稼動させて、処理容器２１０の内部の雰囲気を真空引きし、処理容器２１０の内部の雰囲気が減圧される。そして処理容器２１０の内部が減圧雰囲気下の酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持されると、紫外線照射部２４０からウエハＷに１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの波長の紫外線を所定の時間照射して、ウエハＷ上のレジストを硬化させる。この紫外線照射と同時に、ホットプレート３０３によって、ウエハＷを２００℃以上に加熱する。その後、ウエハＷは第２の搬送アーム１１によって加熱処理装置３００に搬送され、ウエハＷに加熱処理が施される。

かかる例、紫外線処理装置２００でウエハＷに紫外線を照射すると同時に、ウエハＷを加熱することができるので、その後行われる加熱処理装置３００での加熱を短時間にすることができる。

以上の実施の形態で記載した紫外線処理装置２００と加熱処理装置３００は上下に配置されていたが、図８に示すように第４の処理装置群Ｇ４内に紫外線処理装置２００と加熱処理装置３００を水平方向に並列に配置し、紫外線照射装置２００と加熱処理装置３００との間に、搬送路４００を設けてもよい。

紫外線処理装置２００の搬送路４００側の側面には、図９に示すようにウエハＷの搬入出口２５０が形成され、搬入出口２５０には、ゲートバルブ２５１が設けられている。加熱処理装置３００の搬送路４００側の側面には、ウエハＷの搬入出口３１０が形成され、搬入出口３１０には、ゲートバルブ３１１が設けられている。

この例では、図９に示したように搬送路４００は、紫外線照射装置２００と加熱処理装置３００との間を閉鎖する容器４０１を有し、ロードロック空間としても機能する。容器４０１の内部には、ウエハＷを搬送する搬送アーム４０２が設けられている。搬送アーム４０２はシャフト４０３に支持され、シャフト４０３の下端部には搬送アーム４０２とシャフト４０３を水平方向にスライドさせるためのモータなどを含む駆動機構４０４が設けられている。

容器４０１の上面には、容器４０１の内部に向けて窒素ガスまたは不活性ガスを供給するためのガス供給口４１０が形成されており、このガス供給口４１０には、ガス供給管４１１を介して窒素ガスまたは不活性ガスを供給するガス供給源４１２が接続されている。容器４０１の下面には、容器４０１の内部の雰囲気を排気するための排気口４１３が形成されており、この排気口４１３には、排気管４１４を介して搬送路４００の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ４１５が接続されている。

以上のように閉鎖空間である搬送路４００を介して紫外線処理装置２００と加熱処理装置３００が水平方向に並列に配置された例によれば、先ず紫外線処理装置２００内に搬送されたウエハＷに対して紫外線を照射し、ウエハＷ上のレジストを硬化させる。紫外線照射処理の終わったウエハＷは、搬送路４００の搬送アーム４０２によって、容器４０１内を通って加熱処理装置３００に搬送される。ウエハＷが容器４０１内を通過中は、ガス供給口４１０から容器４０１内に不活性ガスが供給され、同時に排気口４１３から搬送路４００の内部の雰囲気が排気されて、搬送路４００の内部が酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持される。また排気ポンプ４１５を稼動させることにより、搬送路４００の内部の雰囲気が減圧される。そして加熱処理装置３００に搬送されたウエハＷは加熱処理され、ウエハＷ上のレジスト中の溶剤が放出される。加熱処理の終わったウエハＷは、搬送アーム４０２によって紫外線処理装置２００に搬送され、第２の搬送アーム１１によって紫外線処理装置２００外に搬送される。

以上の例によれば、容器４０１の内部を減圧雰囲気にしているので、加熱処理装置３００に搬送する前にウエハＷを減圧雰囲気下に置くことができる。また容器４０１の内部を酸素原子および水分子を含まない雰囲気に維持しているので、オゾンや酸素ラジカル等の活性酸素が生成されず、レジストが分解されることがなく、かかる点からも容器４０１内を搬送中のウエハＷのレジストの変形を防止できる。

前記した例では、塗布現像処理装置１内において、紫外線照射処理、その後のいわゆる高温ベーク処理を行い、当該処理を終えたウエハＷはその後に塗布現像処理装置１内のカセットステーション２に搬送されて、カセットＣ（例えば不活性ガスが充填された密閉型気密容器）へと収納され、当該カセットＣが次処理のエッチング処理装置へと搬送されていくことになる。

しかしながら、高温ベーク処理が終了したウエハＷを塗布現像処理装置１内の雰囲気に曝すことなく、直接エッチング処理装置へと搬送することがより好ましい。図１０は、かかる場合の塗布現像処理装置１の例を示している。この図１０に示した塗布現像処理装置１では、加熱処理装置３００の背面側にゲートバルブ３５１を介して、塗布現像処理装置１外に位置する搬送室３５２が設けられている。また搬送室３５２の一側面に、ゲートバルブ３５３を介してバッファ室３５４が設けられ、バッファ室３５４の一側面に、ゲートバルブ３５５を介してロードロック室３５６が設けられている。そしてイン側のロードロック室３５６の一側面にゲートバルブ３５７を介してエッチング装置３５８が設けられている。搬送室３５２、ロードロック室３５６内には、各々ウエハＷを搬送するための搬送アームが設けられている。

前記した搬送室３５２、バッファ室３５４、ロードロック室３５６は、例えば既述した加熱処理装置３００と同様、室内が減圧可能であり、また室内に不活性ガスが導入可能である。

かかる構成を有する塗布現像処理装置１によれば、高温ベーク処理が終了したウエハＷを、塗布現像処理装置１内の雰囲気に曝すことなく、エッチング処理装置へと搬送することができる。

既述したように発明者らの検証によれば、重水素ランプやエキシマランプなどを用いて、１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの波長の紫外線をウエハＷ上のレジストに照射すると、レジスト中の溶剤の沸点以上の温度である１７０℃以上、好ましくは２００℃以上の高温でレジストを加熱処理しても、レジストの変形が殆ど見られないことが確認できた。この点に関し、発明者らの検証結果を以下に示す。

図１１〜図１４にＵＶ照射を行っていない未処理のライン・アンド・スペースのレジストパターン、波長が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍのＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）照射を行ったライン・アンド・スペースのレジストパターン、そして波長が１２０ｎｍ〜１９０ｎｍのＶＵＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）照射後のライン・アンド・スペースのレジストパターンの、各々加熱による変形結果を示す。なおライン・アンド・スペースのレジストパターンにおけるＬ／Ｓ比は、図中に表記のないものは、全てＬ：Ｓ＝１：１である。またＤＵＶ照射に用いた光源はピーク波長が２５０ｎｍのものを使用し、ＶＵＶ照射に用いた光源は重水素ランプであり、真空紫外領域で１６０．８ｎｍ付近に最大強度を有するものを用いた。

試料に用いたレジストは、東京応化株式会社製のＫｒＦ用のレジスト「ＴＤＵＲ−Ｐ３１１６」である。またこれら図１１〜図１４において示した温度は、ポストベーク（１１０℃、５分間）の後にＵＶ照射を行なった後の加熱温度を示している。またかかる加熱は、窒素ガス雰囲気にて実施した。なおＵＶ照射中は、試料を１１０℃で５分間加熱している。ＵＶ未処理の試料については、ポストベークと同様、１１０℃で５分間加熱した。

図１１に示したように、加熱温度が１１０℃では、未処理、ＤＵＶ照射、ＶＵＶ照射後のいずれの場合も、レジストパターンのエッジ部分にさほど相違が見られないが、加熱温度が１３０℃になると、未処理のケースで、エッジ部分が相当程度丸く変形しているのが確認できる。図１２に示したように、さらに加熱温度を上昇させると、未処理のレジストパターンは、ドーム形状から扁平なものへと変形してしまう。これに対し、ＤＵＶ照射、ＶＵＶ照射は、いずれもパターンの形状を保っているが、加熱温度が１７０℃になると、ＤＵＶ照射の場合は、エッジ部分が少し丸く変形している。これに対し、ＶＵＶ照射のケースでは、依然として、当初の直角のエッジ形状を維持している。

そして２００℃になると、図１３に示したように、ＤＵＶ照射の場合は、エッジ部分が明らかに丸く変形していることが確認でき、それ以上の温度になると、図１３にも示したように、ＤＵＶ照射の場合は、次第にドーム形状に近い変形を示すに至る。これに対して、ＶＵＶ照射のケースでは、依然として、当初の直角のエッジ形状を維持している。２３０℃でもほぼ直角のエッジ形状を保持し、図１４に示したように、２５０℃においても、殆ど変形はなく、実用上全く支障のないエッジ形状を維持している。

したがって、これら図１１〜図１４の結果からもわかるように、本発明にしたがって１２０ｎｍ〜１９０ｎｍのＶＵＶ照射を施したレジストは、１７０℃〜２５０℃の高温加熱を実施しても変形が殆どない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウエハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板の処理方法及び塗布現像処理装置に有用である。

本実施の形態にかかる塗布現像処理装置の構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる塗布現像処理装置の正面図である。 本実施の形態にかかる塗布現像処理装置の背面図である。 紫外線処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 紫外線処理装置の平面図である。 加熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 紫外線処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる塗布現像処理装置の構成の概略を示す平面図である。 紫外線処理装置、加熱処理装置と搬送路の構成の概略を示す縦断面図である。 他の塗布現像処理装置の構成の概略を示す平面図である。 未処理、ＤＵＶ照射、ＶＵＶ照射のレジストパターンの加熱温度が１１０℃、１３０℃による変形を示す電子顕微鏡写真である。 未処理、ＤＵＶ照射、ＶＵＶ照射のレジストパターンの加熱温度が１５０℃、１７０℃による変形を示す電子顕微鏡写真である。 未処理、ＤＵＶ照射、ＶＵＶ照射のレジストパターンの加熱温度が２００℃、２３０℃による変形を示す電子顕微鏡写真である。 未処理、ＤＵＶ照射、ＶＵＶ照射のレジストパターンの加熱温度が２５０℃による変形を示す電子顕微鏡写真である。

符号の説明

１ 塗布現像処理装置
２００ 紫外線処理装置
２１０ 処理容器
２２０ ガス供給口
２２２ ガス供給源
２２３ 排気口
２２５ 排気ポンプ
２４０ 紫外線照射部
３００ 加熱処理装置
３０３ ホットプレート
４００ 搬送路
４１０ ガス供給口
４１２ ガス供給源
４１３ 排気口
４１５ 排気ポンプ
Ｗ ウエハ

Claims (13)

1. 露光処理後の基板上のレジストに対して現像処理を行なった後に基板を処理する方法であって、
   前記現像処理後に、酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気または酸素原子および水分子を実質的に含まない雰囲気の下で、前記基板に対して波長が１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射工程と、
   前記紫外線照射工程の後、前記レジスト中の溶剤の沸点以上の温度に前記基板を加熱する加熱工程と、
   を有することを特徴とする、基板処理方法。
2. 前記紫外線の照射は、基板を加熱しながら行うことを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記紫外線の照射は、重水素ランプ又はエキシマランプを用いて行なうことを特徴とする、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記レジスト中の溶剤の沸点以上の温度に前記基板を加熱する工程は、減圧雰囲気下で行なうことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理方法。
5. 前記レジスト中の溶剤の沸点以上の温度に前記基板を加熱する工程は、酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気または酸素原子および水分子を含まない雰囲気の下で行なうことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理方法。
6. 前記酸素原子および水分子を大気よりも減じた雰囲気または酸素原子および水分子を実質的に含まない雰囲気は、基板のおかれた空間内に、窒素ガスまたは不活性ガスを供給することによって実現することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の基板処理方法。
7. 基板に対してレジスト塗布処理を行い、露光後の基板に対して現像処理を行なう塗布現像処理装置において、
   現像処理が行なわれた後の基板を収容する処理容器と、収容した基板に対して波長が１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部とを備えた紫外線処理装置と、
   前記紫外線処理装置で紫外線が照射された基板を収容する処理容器と、収容した基板に対して加熱処理を行う加熱部とを備えた加熱処理装置とを有し、
   前記紫外線処理装置の処理容器内には、窒素ガスまたは不活性ガスが導入可能であることを特徴とする、塗布現像処理装置。
8. 前記紫外線処理装置は、収容した基板を加熱する加熱部を備えたことを特徴とする、請求項７に記載の塗布現像処理装置。
9. 紫外線照射部は、重水素ランプ又はエキシマランプであることを特徴とする、請求項７または８に記載の塗布現像処理装置。
10. 前記加熱処理装置の処理容器内は減圧可能であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の塗布現像処理装置。
11. 前記加熱処理装置の処理容器内には、窒素ガスまたは不活性ガスが導入可能であることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の塗布現像処理装置。
12. 前記紫外線処理装置と加熱処理装置との間を結ぶ基板の搬送路を有し、
    前記搬送路内は、減圧可能であることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の塗布現像処理装置。
13. 前記紫外線処理装置と加熱処理装置との間を結ぶ基板の搬送路を有し、
    前記搬送路内には、窒素ガスまたは不活性ガスが導入可能であることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の塗布現像処理装置。