JP2009111186A - 基板処理方法、基板搬送方法および基板搬送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レジスト塗布された基板を露光する前の基板処理方法において、レジスト塗布された前記基板をベークする工程と、ベーク後の前記基板を、露光装置に搬送するまで、実質的に水分を含有しない雰囲気中に保持する工程と、を備えたことを特徴とする基板処理方法が提供される。
【選択図】図1
Description
EUV光は、大気における減衰が激しいこと、雰囲気中の水分が励起されて発生する活性種によって光学系にダメージが発生することから、例えば10−5Pa(パスカル)付近の高真空中で露光が実施される。
また、EUV露光装置の装置価格が非常に高価になると予測されていることから、EUV露光装置には、例えば直径300mmの基板(ウェーハ)で1時間あたり100枚近い高いスループットが要求されている。このため、EUV露光装置への基板の搬送、それに伴う露光装置内の気圧調整は高速に実施される必要がある。
気圧変化を抑制する最も単純な方法は、露光前基板を露光装置に搬送するインタフェース内の真空度(および湿度)を露光装置内部と同等になるように制御してから、露光前基板を露光装置に搬入するとともに、パターン露光後の基板を露光装置からインタフェースに搬出することである。
しかし、インタフェースの気圧を露光装置内部と揃えて、かつ高スループットを維持することは、従来のインタフェース構成では困難である。
露光装置内の真空領域内のチャンバー、光路、ミラー、露光ステージが汚れると、一度真空を開放して清掃または部品交換するなどのメンテナンスが必要となるため、露光装置のダウンタイムが長くなり、半導体デバイス製造のコストを押し上げる要因となる。
このため、露光前基板に付着している水分に関しても低水分量に管理する必要がある。
また、EUV光をレジストに照射した際に水分が発生してミラーに付着して照度劣化するのを防止するためにトップコートをレジスト上に塗布することによって解決させる技術については、特許文献4に開示にされているが、CVD蒸着によって保護膜を形成するために、プロセスコストを押し上げる、レジスト塗布後の引き置き時間が長くなる、CVD蒸着膜によってレジストの性能を劣化させるなどの問題がある。
また、本発明の他の一態様によれば、レジスト塗布された基板を露光する前の基板処理方法において、レジスト塗布された基板を洗浄処理する工程と、洗浄処理された前記基板を、露光装置に搬送するまで、実質的に水分を含有しない雰囲気中に保持する工程と、を備えたことを特徴とする基板処理方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、露光装置と連結された搬送経路により基板を搬送する基板搬送方法であって、前記搬送経路の内の前記露光装置へ前記基板を搬入する搬送経路を、前記露光装置側へ向かって段階的に真空度が高くなるように複数の搬送室を直列に連結して構成し、かつ前記複数の搬送室の内の少なくとも1つを並列に配した複数の分室として、前記露光装置への搬送経路の少なくとも一部を複数の経路とすることにより、前記基板を前記複数の経路により分配して搬送することを特徴とする基板搬送方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、露光装置と連結される搬送経路を有する基板搬送装置において、前記搬送経路の内の前記露光装置へ前記基板を搬入する搬送経路を、前記露光装置側へ向かって段階的に真空度が高くなるように複数の搬送室を直列に連結して構成し、かつ前記複数の搬送室の内の少なくとも1つを並列に配した複数の分室として、前記露光装置への搬送経路の少なくとも一部を複数の経路として構成したことを特徴とする基板搬送装置が提供される。
以下の本発明の第1〜第3の実施の形態は、塗布現像装置において、レジスト材料を基板に塗布した後に、水分、異物、昇華物がない基板に清浄化してから露光装置に搬送するものである。
さらに具体的には、半導体リソグラフィプロセスにおけるレジスト膜形成工程において、被加工基板にレジスト材料塗布後に、露光装置において、塗布膜や基板から遊離して露光装置のレンズ、ミラーなど光学系を汚染する物質を除去するものである。
上記除去する具体的な物質としては、ダスト、水、レジストシンナー、酸発生剤、酸失活剤、ハイドロカーボン、カーボンフロライド、低分子シロキサン、環状シロキサン、ヘキサメチルジシラザン、熱架橋剤、環状シロキサン、界面活性剤、アンモニア、アミン、水素、窒素、アルゴン、一酸化炭素、二酸化炭素とその分解物、などが考えられる。
そして、引き続き湿度が非常に低い雰囲気に保たれた環境にて基板を保持し、露光装置を汚染する物質が付着しないようなクリーンな環境で基板を搬送して、露光装置に基板を導入する。
以下の本発明の第1の実施の形態は、異物を除去する工程として、基板を焼成処理(べーク処理)後に、極低湿度環境下で降温処理するものである。
塗布現像装置200は、アドヒージョンユニット10と、基板冷却ユニット20と、レジスト塗布ユニット30と、べークユニット40と、基板冷却ユニット50と、バッファー60と、べークユニット70と、基板冷却ユニット80と、現像ユニット90と、温湿調機100と、を備えている。
図2において、基板処理装置201は、べークユニット40と、基板冷却ユニット50と、バッファー60と、温湿調機100と、を備えている。温湿調機100は、ダクト101を介して、基板冷却ユニット50、およびバッファー60に、水分を実質的に含有しない極低湿度のドライエアー(クリーンエアー)102を供給しており、基板冷却ユニット50、およびバッファー60内は、上記極低湿度の雰囲気に保たれている。
この第1の比較例の塗布現像装置210は、図1の塗布現像装置200において、温湿調機100が設けられておらず、べークユニット40、基板冷却ユニット50、バッファー60が、それぞれ湿度40%のクリーンエアー下で処理をするべークユニット110、基板冷却ユニット120、バッファー130となっている。
一方、比較例においては、べークユニット110、基板冷却ユニット120、バッファー130が、湿度40%のクリーンエアーの環境下で処理をするのに対し、本実施形態においては、基板冷却ユニット50、バッファー60は、極低湿度のクリーンエアー(ドライエアー)の環境下で処理をする点が異なる。
まず、アドヒージョンユニット10において、被加工基板(W)を例えば100℃に加熱したHMDS蒸気雰囲気に例えば30秒さらし、レジスト剥がれ防止処理をする(S10)。その後、基板冷却ユニット20において、基板(W)を室温に冷却処理(降温処理)する(S20)。
このレジスト塗布ユニット30は、クリーンエアーで環境を調整し、クリーンエアーの温度は23℃、湿度は40%である。
さらに、基板を基板冷却ユニット50に移動させ、極低湿度に保たれた環境下にある基板冷却ユニット50において、冷却板51上に移載して降温処理(冷却処理)をする(S50)。
ベーク後の基板を高湿度下にて冷却をすると基板に結露する可能性があるが、本実施形態によれば、極低湿度環境下の基板冷却ユニット50にて基板を冷却することにより、結露を防止できる。
このように、極低湿度に保たれた環境下で基板を保持することによって、基板の結露を防止でき、清浄化を保持できる。
そして、ベークユニット70において、例えば120℃、60秒間の条件で露光後ベーク処理がなされ(S70)、その後、降温処理され(S71)、さらに基板冷却ユニット80に移送されて降温処理(冷却処理)される(S80)。
さらに、水分・異物・昇華物がない基板に清浄化してから、温度、湿度の環境を整えることにより、EUV露光装置の露光ステージ、チャンバー、ミラー、光路の汚染の進行を低下させることができる。
以下の本発明の第2の実施の形態では、異物を除去する工程として、レジスト膜を形成した基板を洗浄処理して、基板の表面上の異物を除去した後、基板を焼成処理(ベーク処理)して、基板やレジスト膜から遊離する物質を除去する。
図4のリソグラフィーシステムは、塗布現像装置220と、インタフェース(搬送装置)300と、EUV露光装置400と、によって構成されている。
レジスト塗布ユニット30において被加工基板(W)にレジスト塗布処理(S30,S31)をするまでは、上記第1の実施の形態(図1参照)と同様であり、さらに基板冷却ユニット120において基板降温処理(S120)をするまでは、上記第1の比較例(図3参照)と同様である。
基板(W)を、ベークユニット110にて、例えば110℃、60秒の条件で焼成処理(べーク処理)した後(S110)、この基板を冷却する際(S111,S120)のクリーンエアーの湿度は、レジスト塗布ユニット30と同様に40%である。
洗浄液としては、超純水の他、界面活性剤を含む水、水素水、オゾン水、イオン水、界面活性剤を加えた水溶液やガルデン、フロリナートなどのフッ素系溶媒(フッ素系不活性液)、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノールを用いることも可能である。
そこで、基板の表面、裏面、エッジ、ベベル部分を洗浄処理(S140)することにより、上記の異物・昇華物、さらにはダストなどを基板から除去することができる。
このため、極低湿度環境下の基板冷却ユニット50により、基板をベークした雰囲気の環境を極低湿度のクリーンエアー(ドライエアー)で置換し、極低湿度の環境下でベーク後の基板を冷却することにより、結露を防止できる。
以上の第2の実施の形態によれば、レジスト塗布・ベーク処理・降温処理した基板を洗浄して基板の表面上に付着・再付着した異物・昇華物を除去した後、ベーク処理により水分を除去した後に、超低湿度の環境下で基板を清浄に維持しつつEUV露光装置に搬送することにより、露光装置内の汚染の進行を低下させて、露光装置内の雰囲気を清浄に保持することができる。
本発明の第3の実施の形態では、異物を除去する工程として、レジスト膜を形成した基板を洗浄処理して、基板の表面上の異物を除去した後、基板をスピン乾燥させる。
図6のリソグラフィーシステムは、塗布現像装置230と、インタフェース(搬送装置)300と、EUV露光装置400と、によって構成されている。
レジスト塗布後にベーク処理された被加工基板(W)を、基板冷却ユニット120において基板降温処理(S120)をするまでは、上記第2の実施の形態(図4参照)と同様である。
以降は、上記第1の実施の形態と同様にレジストパターンを形成する。
以下の本発明の第4〜第8の実施の形態では、EUV露光装置に基板を搬送するインタフェース(搬送装置)を、真空度を多段階として構成し、かつインタフェースの少なくとも一部を複数の経路から構成して、この複数の経路により基板を分配搬送するものである。
塗布現像装置500においてフォトレジスト膜が形成された基板(ウェーハ)は、塗布現像装置500からインタフェース600によって露光装置700に輸送(搬送)される。この基板は、露光装置700においてパターン露光を実施された後、露光装置700からインタフェース600によって再び塗布現像装置500に輸送され、塗布現像装置500において現像処理され、レジストパターンが形成される。
この第2の比較例のインタフェース601は、大気圧下で処理する塗布現像装置500および例えば10−5Paの高真空下で露光処理するEUV露光装置700に直接接する1つの搬送室IF0から構成されている。
EUV露光装置700における露光のスループットを最大にしようとする場合、搬送室IF0の真空度を制御するのに使用可能な時間は、基板1枚あたりの露光サイクル時間がtexp、塗布現像装置500との間でIF0が基板を輸送するのに必要とする時間がt0、EUV露光装置700との間でIF0が基板を輸送するのに必要とする時間がtSRであるとき、texp−t0−tSRである。つまり、この時間内に搬送室の真空度を所定の値まで高めることができれば、EUV露光装置700における露光をほぼ連続的に実施することができる。
この第3の比較例のインタフェース602は、大気圧下で処理する塗布現像装置500に直接に接するIF0と、IF0に接する低真空に維持された搬送室IF1と、露光装置700内部の雰囲気と同程度の高真空度に制御されるIF2と、を直列に配して構成されている。つまり、減圧制御された搬送経路が、真空度を2段階に調整した2つの搬送室IF1,IF2によって構成されている。
それぞれの搬送室は、一つ添え字が小さい搬送室の真空度から当該搬送室の到達真空度まで、真空度の制御をする。従って、低真空の搬送室IF1は大気圧から低真空まで、高真空の搬送室IF2は低真空から露光装置内と同等の高真空まで、それぞれ真空度の制御をすることとなるので、上記第1の比較例よりも真空度の制御が容易となる。
ここで、露光装置700の真空度の揺らぎを抑制するには、高真空度に保持する搬送室IF2の真空度の制御精度を高めることが必要である。
しかし、1時間あたり100枚などの高いスループットが求められるEUV露光装置の場には、インタフェース602において、上記の時間texp−t1−tSR内に、搬送室IF2の真空度を低真空度の搬送室IF1の制御圧から露光装置700内部と同等の高真空度まで制御することは、容易ではない。
図11は、本発明の第5の実施の形態にかかるリソグラフィーシステムの構成を説明する模式図である。
この図11のリソグラフィーシステムは、上記第5の実施の形態のリソグラフィーシステムにおいて、塗布現像装置500をロードポート(ウェーハロードポート)800としたものである。
図12は、本発明の第6の実施の形態にかかるリソグラフィーシステムの構成を説明する模式図である。
図12のインタフェース610は、大気圧である搬送室IF0と、低真空度である搬送室IF1と、中真空度であって基板(ウェーハ)のバッファを有する搬送室IF2と、並列に配された2つの分室IF3a,IF3bによる2経路で構成される高真空度の搬送室(IF3とする)と、2経路が合流して露光装置700と直接に基板を輸送する高真空度である搬送室IF4と、を直列に配して構成されている。
このインタフェース610は、露光装置700との基板の輸送部が1つである場合の例である。また、減圧制御された搬送経路は、真空度を4段階に調整した4つの搬送室IF1〜IF4によって構成されている。
図13は、本発明の第7の実施の形態にかかるリソグラフィーシステムの構成を説明する模式図である。
図13のインタフェース620は、大気圧である搬送室IF0と、低真空度である搬送室IF1と、中真空度であってウェーハのバッファを有する搬送室IF2と、並列に配された2つの分室IF3a,IF3bによる2経路で構成される高真空度の搬送室(IF3とする)と、並列に配された2つの分室IF4a(上記IF3aに接する側),IF4b(上記IF3bに接する側)による2経路のそれぞれで露光装置700と直接に基板を輸送する高真空度である搬送室(IF4とする)と、を直列に配して構成されている。
このインタフェース620は、露光装置700との基板の輸送部が2つある場合の例である。また、減圧制御された搬送経路は、真空度を4段階に調整した4つの搬送室IF1〜IF4によって構成されている。
図14は、本発明の第8の実施の形態にかかるリソグラフィーシステムの構成を説明する模式図である。
図14のインタフェース630では、搬送経路IF0,IF1a,IF2a…IFnaおよびIF0,IF1b,IF2b…IFnbを、露光前の基板の輸送経路(搬入経路)として使用し、この搬入経路とは別にパターン露光後の基板の輸送経路(搬出経路)として、搬送室IF0および搬出室IFo1,IFo2…IFom(m<n)を直列に配して設けている。
露光装置700側の高真空側の搬出室をIFom、より低真空側をIFom−1、順次必要に応じて搬出室を設けて、低真空側をIFo1、大気圧をIF0とする。
本実施形態が効果を発揮するひとつの具体例は、基板搬入側(塗布現像装置500から露光装置700に基板を搬入する側)において、直列に配された搬送室(搬入室)数が多く、かつウェーハ(基板)のバッファ機構やモニタ機構のために、制御する真空度にあまり差がない複数の搬送室を設けている場合である。つまり、このような場合に、本実施形態によれば、搬入経路に設けられた複数の搬送室を経由せず、搬出側に設けられた専用の搬送室を介して露光済みのウェーハを速やかに取り出すことができる。
この第9の実施の形態では、上記第4〜第8の実施の形態において、露光装置700との間で直接基板の輸送をする搬送室IFn(分室IFna,IFnb),IF4(分室IF4a,IF4b),搬出室IFomの雰囲気を、露光装置700の内部とほぼ同じに維持する機構を設ける。これによって、真空度や分圧が異なる場合の露光装置700内部の真空度や温度の揺らぎ等を抑制することができる。
しかし、本発明は、これらの実施の形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜、その具体例を変更することが可能である。
また、本発明を使用して、半導体デバイスの配線を形成し、あるいはMOSトランジスタのゲートを形成することよって、様々な半導体デバイスを製造できることは言うまでもない。
図15は、半導体デバイスの製造工程の一部を例示するフローチャートである。すなわち、同図は、トランジスタの製造工程を例示する。
トランジスタの製造に際しては、まず、シリコンなどのウェーハ上にゲート絶縁膜を形成する(ステップS10)。そして、その上にゲート電極となる導電体を形成する(ステップS12)。しかる後に、所定のマスクを形成し、これらゲート電極とゲート絶縁膜をパターニングする(ステップS14)。このパターニングの工程において、本実施形態の基板処理方法、基板搬送方法または基板搬送装置を用いることができる。すなわち、ゲート電極とゲート絶縁膜のパターニングに際しては、ゲート電極の上にマスクとなるレジストを塗布し、所定のマスクを介して露光し、しかる後にレジストを現像する。この際に、本実施形態の基板処理方法を用い、または本実施形態の基板搬送方法または基板搬送装置を用いることにより、露光装置内の清浄を保持しつつ、パターニングを円滑に実施できる。
その後、パターニングしたゲートをマスクとしてウェーハに不純物を導入することにより、ソース・ドレイン領域を形成する(ステップS16)。そして、ウェーハ上に層間絶縁膜を形成し(ステップS18)、さらに配線層を形成する(ステップS20)ことにより、トランジスタの要部が完成する。ここで、層間絶縁膜にビア・ホールを形成する工程や、配線層をパターニングする工程においても、本実施形態の基板処理方法、基板搬送方法または基板処理装置を用いることができる。
800 ウェーハロードポート
Claims (5)
- レジスト塗布された基板を露光する前の基板処理方法において、
レジスト塗布された前記基板をベークする工程と、
ベーク後の前記基板を、露光装置に搬送するまで、実質的に水分を含有しない雰囲気中に保持する工程と、
を備えたことを特徴とする基板処理方法。 - レジスト塗布された基板を露光する前の基板処理方法において、
レジスト塗布された基板を洗浄処理する工程と、
洗浄処理された前記基板を、露光装置に搬送するまで、実質的に水分を含有しない雰囲気中に保持する工程と、
を備えたことを特徴とする基板処理方法。 - 露光装置と連結された搬送経路により基板を搬送する基板搬送方法であって、
前記搬送経路の内の前記露光装置へ前記基板を搬入する搬送経路を、前記露光装置側へ向かって段階的に真空度が高くなるように複数の搬送室を直列に連結して構成し、かつ前記複数の搬送室の内の少なくとも1つを並列に配した複数の分室として、前記露光装置への搬送経路の少なくとも一部を複数の経路とすることにより、前記基板を前記複数の経路により分配して搬送することを特徴とする基板搬送方法。 - 前記露光装置へ基板を搬入する搬送経路には、3つ以上の搬送室が直列に配置されていることを特徴とする請求項3記載の基板搬送方法。
- 露光装置と連結される搬送経路を有する基板搬送装置において、
前記搬送経路の内の前記露光装置へ前記基板を搬入する搬送経路を、前記露光装置側へ向かって段階的に真空度が高くなるように複数の搬送室を直列に連結して構成し、かつ前記複数の搬送室の内の少なくとも1つを並列に配した複数の分室として、前記露光装置への搬送経路の少なくとも一部を複数の経路として構成した
ことを特徴とする基板搬送装置。
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