JP2009194242A - 塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】露光装置における露光時間が長くなることを抑え、且つ露光装置にて露光処理を終えてからレジスト膜における露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるために行われる加熱処理を行うまでの時間のばらつきによるレジストパターンの形状のばらつきを抑えること。
【解決手段】レジスト膜に供給されるエネルギー量が、そのレジスト固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け渡し手段により受け取り、加熱モジュールに搬送して、加熱モジュールにて前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給し、当該基板を加熱板により加熱して前記溶解性を変化させる。
【選択図】図1
【解決手段】レジスト膜に供給されるエネルギー量が、そのレジスト固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け渡し手段により受け取り、加熱モジュールに搬送して、加熱モジュールにて前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給し、当該基板を加熱板により加熱して前記溶解性を変化させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、化学増幅型のレジストが塗布され、パターンに沿って露光された基板の表面全体に対してエネルギーを供給し、前記パターンに沿って露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるエネルギー供給部を備えた加熱モジュールを含んだ塗布、現像装置、塗布、現像方法及びこの方法を実施するプログラムが記憶された記憶媒体に関する。
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ(以下、ウエハという)の表面にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光した後に現像してレジストパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布、現像を行う塗布、現像装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われている。
前記レジストとしては、露光されることでエネルギーが供給されて酸を発生させる酸発生剤を含有した化学増幅型レジストが主流として用いられており、その化学増幅型レジストによりレジスト膜が形成され、露光されたウエハは、現像処理前にPEBと呼ばれる加熱処理を受ける。このPEB処理で露光により生じた酸は熱拡散してレジスト内で化学増幅反応(酸触媒反応)が進行し、露光された領域が変質して、現像液に対する溶解性が変化する。
前記露光装置における露光プロセスは、当該露光装置に設けられた光源からの光のパルスのエネルギーを所定の領域に照射し、その照射領域を順次移動させて所定のパターンに沿ってレジストに供給するプロセスである。前記レジストに加えられるエネルギーの総量がそのレジストについて固有の範囲を越えないと、PEB処理時において前記酸触媒反応を進行させるだけの十分な量の酸が酸発生剤から発生しないので、前記レジストに加えられるエネルギーが固有の範囲を越えた場合に、露光された領域の現像液に対する溶解性が急激に変化する。従って、前記露光装置による露光では、一つの照射領域についてそのように固有の範囲を越えるエネルギーが供給されるまで露光が続けられることになる。
前記露光装置の光源としては例えばArFレーザーを出力するArF光源を備えたものがあり、また、微細なパターンを形成するために前記レジスト膜上に光を透過する液膜を形成し、この液膜を介して前記ArF光源などの光源からの光を照射する、いわゆる液浸露光と呼ばれるプロセスが行われる場合もある。また、パターンの線幅のさらなる微細化の要請に対応するために、前記ArF光源を用いた液浸露光に代わってArF光源よりも低い波長の光を出力するEUV(極紫外線)を発するEUV光源を用いて露光処理を行うことが検討されており、具体的に用いられる光源やレジスト材料などについての検討が進められている。
しかし、前記ArFレーザーなどに比べてEUVはそのエネルギーが弱く、またレジストの感度を高くすることについても限界があるため、EUVを露光装置に適用した場合は一つの照射領域を露光する時間が長くなる。その結果として、露光処理のスループットが低下してしまう。
ところで、特許文献1には、厚いレジスト膜について良好な形状のパターンを形成するために先ず所定のパターンに沿って第1の露光を行い、その後ウエハ全体を露光する第2の露光を行い、第2の露光終了時に第1の露光を受けた領域のみについて、そこに供給されたエネルギーの総量を一定値以上にして、現像液に対する溶解性を変化させる手法について記載されている。そこで、EUVで露光処理を行う場合にも特許文献1に記載のように2回に分けて露光を行うことが考えられる。
しかし、塗布、現像装置に設けられた搬送手段は、レジスト塗布処理が行われたウエハを露光装置に搬送する一方で、露光を終えたウエハを塗布、現像装置に戻すようにその動作を制御しなければならないため、例えば露光終了後、各ウエハは露光装置やPEBを行う加熱モジュールに至るまでの経路に設置されたモジュールで、搬送手段による搬送準備が整うまで待機しなければならず、その待機する時間がウエハ毎に異なってしまう場合がある。このように露光領域を変質させるだけの十分な量の酸が発生した後、PEBを行うまでの時間(PED時間)がウエハ毎にばらつくと、当該PEBを行うまでに発生した酸の分布がばらつき、その結果としてレジストパターンの形状にばらつきが生じることが知られている。前記特許文献1では露光を行った後のPEB処理をどのようなタイミングで行うかについては記載されていない。従って、特許文献1の発明ではレジストパターンの形状の劣化を抑えるためには不十分である。
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、露光装置における露光時間が長くなることを抑え、且つ露光装置にて露光処理を終えてから化学増幅型のレジストに発生した酸により、露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるために行われる加熱処理を行うまでの時間が基板毎にばらついても、基板毎に形成されるレジストパターンの形状のばらつきを抑えることができる塗布、現像装置、塗布、現像方法及びその方法を実施する記憶媒体を提供することである。
本発明の塗布、現像装置は、供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する塗布モジュールと、
前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け取る受け渡し手段と、
この受け渡し手段により露光後の基板が受け渡され、前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給するエネルギー供給部と、当該基板を加熱して前記溶解性を変化させるための加熱板と、を備えた加熱モジュールと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、
を備え、
前記エネルギー供給部は、前記加熱板へ搬入される途中の基板にエネルギーを供給するかまたは、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するように構成されていることを特徴とする。
前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け取る受け渡し手段と、
この受け渡し手段により露光後の基板が受け渡され、前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給するエネルギー供給部と、当該基板を加熱して前記溶解性を変化させるための加熱板と、を備えた加熱モジュールと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、
を備え、
前記エネルギー供給部は、前記加熱板へ搬入される途中の基板にエネルギーを供給するかまたは、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するように構成されていることを特徴とする。
前記加熱モジュールは、例えば前記受け渡し手段から受け取った基板を加熱板へと搬送する搬送手段を備え、
前記エネルギー供給部は、前記搬送手段により搬送される基板にエネルギーを供給するようにしてもよく、その場合、前記搬送手段は、基板が載置される載置面を備え、前記エネルギー供給手段から基板への距離を制御するために、この載置面に基板を吸着させる吸着手段を備えてもよい。前記吸着手段は、例えば基板を静電的に吸着する静電チャックを備え、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成されるか、あるいは、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引手段により構成されていてもよい。前記搬送手段は、例えば加熱板により加熱された基板が載置され、その基板を冷却する冷却プレートである。
前記エネルギー供給部は、前記搬送手段により搬送される基板にエネルギーを供給するようにしてもよく、その場合、前記搬送手段は、基板が載置される載置面を備え、前記エネルギー供給手段から基板への距離を制御するために、この載置面に基板を吸着させる吸着手段を備えてもよい。前記吸着手段は、例えば基板を静電的に吸着する静電チャックを備え、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成されるか、あるいは、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引手段により構成されていてもよい。前記搬送手段は、例えば加熱板により加熱された基板が載置され、その基板を冷却する冷却プレートである。
また、前記エネルギー供給部は、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するために加熱板に対向するように設けられ、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給してもよく、その場合前記加熱板は、前記エネルギー供給部から基板へ距離を制御するために、その載置面に基板を吸着させる吸着手段を備えていてもよい。前記吸着手段は、基板を静電的に吸着する静電チャックを備え、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成されるか、あるいは、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引手段により構成されていてもよい。
エネルギー供給部は、例えば基板を露光する光源を備えているか、あるいは基板上で放電を発生させ、基板に荷電粒子を供給するための荷電粒子供給源により構成される。また、前記荷電粒子供給源は、下方に向かって伸びる針状に形成され、基板上で放電を起こすための電極により構成されてもよい。前記加熱板は例えば、処理容器内に設けられ、その処理容器内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段を備えていてもよい。
本発明の塗布、現像方法は、供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する工程と、
前記レジストを、当該レジストに供給されるエネルギーが前記範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を、受け渡し手段により加熱モジュールに受け渡す工程と、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給する工程と、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置する工程と、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させる工程と、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする。
前記レジストを、当該レジストに供給されるエネルギーが前記範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を、受け渡し手段により加熱モジュールに受け渡す工程と、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給する工程と、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置する工程と、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させる工程と、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする。
例えば、加熱モジュールに設けられた搬送手段により、前記搬入領域を介して露光装置にて露光された基板を加熱板に搬送する工程を備え、
前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程は、前記搬送手段により搬送される基板に対して行われる。また、前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置する工程が実施された後に前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程が実施されてもよい。その場合、前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程は、加熱板に載置された基板に対して、加熱板により基板を加熱する工程の実施中に実施される。
前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程は、前記搬送手段により搬送される基板に対して行われる。また、前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置する工程が実施された後に前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程が実施されてもよい。その場合、前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程は、加熱板に載置された基板に対して、加熱板により基板を加熱する工程の実施中に実施される。
本発明の記憶媒体は、供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する塗布モジュールと、
前記レジストを、当該レジストに供給されるエネルギーが前記固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け取る受け渡し手段と、前記受け渡し手段によって受け渡された基板を加熱する加熱板を備えた加熱モジュールと、前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、を備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布、現像方法を実施するためのものであることを特徴とする。
前記レジストを、当該レジストに供給されるエネルギーが前記固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け取る受け渡し手段と、前記受け渡し手段によって受け渡された基板を加熱する加熱板を備えた加熱モジュールと、前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、を備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布、現像方法を実施するためのものであることを特徴とする。
本発明の塗布、現像装置によれば、供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストにより基板にレジスト膜を形成し、露光装置において前記範囲を越えないエネルギー量でパターンに沿って露光した後、その基板を加熱モジュールに搬送する。そして、加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、加熱板に搬入される途中かあるいは加熱板に載置された基板の前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給している。従って、露光装置によるパターン露光においては、各露光領域に供給するエネルギー量が抑えられるため、当該パターン露光に要する時間を抑えることができ、且つそのパターン露光によりレジスト膜中に発生する酸の量を抑えることができる。そして、エネルギー供給部によるエネルギー供給で、パターン露光された領域に酸の量が増えた後は速やかに加熱板による加熱を行うことができるので、露光装置による露光後、加熱モジュールに搬送するまでの時間が基板毎にばらついても、酸の分布がばらつくことが抑えられるため、レジストパターンの形状が基板毎にばらつくことが抑えられる。
(第1の実施形態)
先ず、本発明の実施の形態の要部であるPEB処理を行う加熱モジュール(PEBモジュール)の第1の実施形態について、その縦断側面図、横断平面図である図1、図2を参照しながら説明する。図に示す加熱モジュール1は後述の塗布、現像装置8内における大気雰囲気中に設けられ、例えば化学増幅型のポジ型のレジスト(以下単にレジストと記載する)によるレジスト膜が形成され、そのレジスト膜が塗布、現像装置8に接続された露光装置C4にて所定のパターンに沿って露光されたウエハWが搬入される。
先ず、本発明の実施の形態の要部であるPEB処理を行う加熱モジュール(PEBモジュール)の第1の実施形態について、その縦断側面図、横断平面図である図1、図2を参照しながら説明する。図に示す加熱モジュール1は後述の塗布、現像装置8内における大気雰囲気中に設けられ、例えば化学増幅型のポジ型のレジスト(以下単にレジストと記載する)によるレジスト膜が形成され、そのレジスト膜が塗布、現像装置8に接続された露光装置C4にて所定のパターンに沿って露光されたウエハWが搬入される。
この加熱モジュール1は筐体11を備えており、筺体11の側壁にはウエハWの搬送口12が開口している。筺体11内には当該筐体11内を上下に仕切る仕切り板13が設けられている。仕切り板13の上側はウエハWを加熱板41へ搬入するための搬入領域19として構成されている。搬送口12に向かう側を手前側とすると、この搬入領域19の手前側には水平な冷却プレート2が設けられている。冷却プレート2はその裏面側に、例えば温度調節水を流すための図示しない冷却流路を備えており、当該冷却プレート2の表面である載置面20に載置されたウエハWを冷却するように構成されている。
冷却プレート2の表面部21は誘電体により構成され、この表面部21内には電極22が設けられている。電極22は例えば高電圧を印加する電源部23に接続されており、後述する制御部80により、この電源部23から電極22への電圧の印加が制御される。このような構成を有することにより冷却プレート2は静電チャックとして構成され、その表面部21上に載置されたウエハWの裏面全体が冷却プレート2に吸着される。
冷却プレート2は載置されたウエハWを搬送する搬送手段として構成されており、支持部24を介して、駆動部25に接続され、この駆動部25により、筐体11内を手前側から奥側へと水平方向に移動できるように構成されている。駆動部25は例えば図示しない速度調整器を備えており、制御部80から送信される制御信号に応じて、冷却プレート2を任意の速度で移動させることができる。図2中18は、支持部24が通過するためのスリットである。
図中14は昇降ピンであり、昇降機構15により手前側に移動した冷却プレート2上にて突没して、搬送口12を介して筐体11内に進入した搬送手段と冷却プレート2との間でウエハWの受け渡しを行う。
搬入領域19には、例えば冷却プレート2の進行方向と直交するように伸長したエネルギー供給部3が設けられている。エネルギー供給部3は基部31とその基部31の下方に設けられた例えば棒状の光源32とにより構成されており、光源32は例えばUVランプにより構成され、下方に向けて帯状に紫外光を照射する。このエネルギー供給部3には光源32の出力を調整する出力調整部33が接続されている。出力調整部33は、制御部80からの制御信号に基づいて光源32からの光の出力を制御する。
図3(a)、(b)に示すようにウエハWをその載置面20に吸着した冷却プレート2がエネルギー供給部3の下方を手前側から奥側に移動するときに光源32の下方を通過し、ウエハWの表面全体に光源32からの光が供給される。このとき上記のようにウエハWが冷却プレート2に吸着されるので、図中h1で示す光源32とその下方のウエハWとの距離は、冷却プレート2の移動中一定に保たれる。
筐体11の奥側にはウエハWが載置され、その載置されたウエハWについて加熱する円形の加熱板41が設けられている。加熱板41の内部にはヒータ42が設けられており、ヒータ42は制御部80からの制御信号を受けて加熱板41の表面であるウエハWの載置面40の温度を制御し、その載置面40に載置されたウエハWを任意の温度で加熱する。図中41a、41bは加熱板41を支持する支持部材である。図中16は昇降ピンであり、昇降機構17を介して加熱板41上にて突没し、加熱板41上に移動した冷却プレート2と加熱板41との間でウエハWの受け渡しを行う。
加熱板41の周囲にはリング状の排気部43が設けられており、排気部43の表面には当該排気部43の周方向に沿って開口した複数の排気口44が設けられている。排気部43には排気管46の一端が接続されており、排気管46の他端は真空ポンプなどにより構成される排気手段47に接続されている。排気手段47により排気管46及び排気部43内に形成された排気流路45を介して排気孔44から排気が行われる。排気手段47は不図示の圧力制御手段を有し、制御部80から送信された制御信号を受け、その制御信号に応じてその排気量を制御する。
加熱板41上には支持部材51aを介して昇降機構52により昇降自在な円形の蓋体51が設けられており、この蓋体51はその周縁部が下方に突出している。蓋体51は下降したときに図3に示すようにその周縁部がリング状の密着部材48を介して排気部43の周縁に密着し、加熱板41に載置されたウエハWの周囲が密閉空間である処理空間Sとして構成される。排気部43及び蓋体51は処理容器50を構成する。
図4に示すように蓋体51の中央にはガス供給管61の一端が接続されている。蓋体51には、ウエハW上の空間を上下方向に仕切るように整流板54,55が各々水平に設けられており、これら整流板54、55により互いに区画された第1の通気室56及び第2の通気室57が形成されている。整流板54、55には夫々多数のガス吐出口54a,55aが設けられており、ガス供給管61から第1の通気室56に供給されたガスは、ガス吐出口54a、第2の通気室57、ガス吐出口55aをこの順に流通して、処理空間Sに供給され、ウエハW表面全体に供給される。図中58は水蒸気の結露を防ぐためのヒータを備えた加熱部である。
図中61aは、ガス供給管61内で水蒸気が結露することを防ぐためにガス供給管61に巻装されたテープヒータであり、例えばガス供給管65内を流通するガスの温度に応じて加熱される。また、図1に示すように、前記ガス供給管61の他端は純水が貯留された容器62の気相部に開口しており、容器62はその内部の純水の温度を検出する温度センサ63を備えている。図中64は容器62の外周を囲むように設けられた加熱手段であるマントルヒータであり、ヒータ64aと、ヒータ64aを囲む断熱材64bと、断熱材64bを囲う外装部64cとにより構成されており、前記温度センサ63が容器62内の水温の検出結果に応じた信号を制御部80に出力し、その出力に基づき制御部80がマントルヒータ64に制御信号を出力して、容器62内の水温が設定温度に制御される。
また、容器62内の液相部分にはバブリングを行うためのノズル67が浸漬され、ノズル67はガス供給管68を介してN2ガスなどの不活性ガスが貯留されたガス供給源69に接続されている。また、ガス供給管61の上流側は容器62に向かう途中で分岐して分岐管65を形成し、分岐管65の上流側は前記ガス供給源69に接続されている。
分岐管65及びガス供給管68にはバルブやマスフローコントローラなどにより構成されるガス供給機器群66が介設されており、これら各管へのN2ガスの給断が制御される。ガス供給管68からノズル67から容器62内にN2ガスが吐出されると、前記マントルヒータ64により加熱されながらバブリングされ、N2ガスは加湿され、ガス供給管61に流入する。また、分岐管65を介してガス供給管61に流入したN2ガスは当該ガス供給管61内で加湿されたN2ガスと混合され、処理空間Sにはレジストにおける酸触媒反応を促進させるように所定の量の水蒸気を含んだN2ガスが供給される。
次に加熱モジュール1を含む塗布、現像装置8の構成について説明する。図5は塗布、現像装置8に露光装置C4が接続されたシステムの平面図であり、図6は同システムの斜視図である。また、図7は同システムの縦断面図である。この装置8にはキャリアブロックC1が設けられており、その載置台81上に載置された密閉型のキャリアCから受け渡しアーム82がウエハWを取り出して処理ブロックC2に受け渡し、処理ブロックC2から受け渡しアーム81が処理済みのウエハWを受け取ってキャリアCに戻すように構成されている。
前記処理ブロックC2は、図6に示すようにこの例では現像処理を行うための第1のブロック(DEV層)B1、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第2のブロック(BCT層)B2、レジスト膜の塗布を行うための第3のブロック(COT層)B3、レジスト膜の上層に形成される反射防止膜の形成を行うための第4のブロック(TCT層)B4を、下から順に積層して構成されている。
第2のブロック(BCT層)B2と第4のブロック(TCT層)B4とは、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜、レジスト膜を被覆する保護膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布モジュールと、この塗布モジュールにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットと、前記塗布モジュールと処理モジュール群との間に設けられ、これらの間でウエハWの受け渡しを行う搬送アームA2、A4と、で構成されている。前記棚ユニットは搬送アームAが移動する搬送領域R1に沿って配列され、夫々上記の加熱、冷却系のモジュールが積層されることにより構成される。第3のブロック(COT層)B3についても前記薬液がレジスト液であることを除けば同様の構成である。上記の第2〜第4のブロックBについては、後述の第1のブロックB1と平面視同様のレイアウトで構成されている。
一方、第1のブロック(DEV層)B1については図7に示すように一つのDEV層B1内に前記塗布モジュールに対応する現像モジュール83が2段に積層されており、この現像モジュール83の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットU1〜U4が設けられている。そして当該DEV層B1内には、これら2段の現像モジュール83と、前記処理モジュールとにウエハWを搬送するための搬送アームA1が設けられている。つまり2段の現像モジュールに対して搬送アームA1が共通化されている構成となっている。また、このDEV層B1における例えば棚ユニットU4は、上述の加熱モジュール1により構成されている。
更に処理ブロックC2には、図5及び図7に示すように搬送アームAがアクセスできる位置に棚ユニットU5が設けられている。この棚ユニットU5は、図7に示すように、各ブロックB1〜B4の搬送アームA1〜A4との間でウエハWの受け渡しを行うように、受け渡しステージTRS及び温調機能を備えた受け渡しステージCPL及び複数枚のウエハを一時滞留させることができる受け渡しステージBFを備えている。棚ユニットU5の近傍には昇降自在な搬送アームD1が設けられ、これら棚ユニットU5に設けられたステージにアクセスすることができる。また、受け渡しアーム82もBCT層B2及びDEV層B1に対応する高さ位置に設けられたステージにアクセスできる。
また、処理ブロックC2には、搬送領域R1のインターフェイスブロックC3と隣接する領域において、図7に示すように搬送アームA1及び後述のシャトルアーム84がアクセスできる位置に棚ユニットU6が設けられている。前記棚ユニットU6は、棚ユニットU5と同様に受け渡しステージTRS及びCPLを備えている。
DEV層B1内の上部には、棚ユニットU5に設けられた受け渡しステージCPLから棚ユニットU6に設けられた受け渡しステージCPLにウエハWを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアーム84が設けられている。また、インターフェイスブロックC3には、棚ユニットU6の各ステージと露光装置C4との間でウエハWを受け渡すことができる受け渡し手段を構成するインターフェイスアーム85が設けられている。
また、塗布、現像装置8に接続される露光装置C4の光源としては、例えば極紫外光(EUV)を照射するものが用いられ、このEUVの波長は13nm〜14nmである。
塗布、現像装置8は例えばコンピュータからなる制御部80を備えており、この制御部80はプログラム、メモリ、CPUなどにより構成されている。前記プログラムには制御部80から塗布、現像装置1の各部に制御信号を送り、後述の塗布、現像処理を進行させるように命令(各ステップ)が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、MO(光磁気ディスク)等の記憶部に格納されて制御部80にインストールされる。
また、制御部80は不図示の入力画面を備えており、例えば装置のオペレータが、ウエハWのロット毎に加熱モジュール1におけるエネルギー供給部3での露光量、加熱板41での加熱温度などの処理条件を設定できるようになっている。そのように設定された前記露光量に応じて、出力調整部33及び駆動部25に制御信号が送信され、光源部33からそれに応じた出力で光が照射されると共に駆動部25による冷却プレート2の移動速度が制御され、冷却プレート2上のウエハWがその設定した露光量で露光される。
続いて塗布、現像装置8の作用についてウエハW表面に形成されたレジスト膜の変化の様子を示した縦断側面図である図8を参照しながら説明する。なお、図8(a)〜(c)のレジスト膜91においては、図示の便宜上、供給されたエネルギー量に応じて各領域に点や斜線を付して示しており、斜線を付した領域のみが断面を表すものではない。先ず、予め装置8のオペレータが加熱モジュール1における各ロットの加熱温度及びそのロットのエネルギー供給部3の露光量などを設定する。前記露光量は、塗布されるレジストの性質と、露光装置C4における露光量とに基づいて設定される。
この例では図9に示すように供給されたエネルギーの総和が11mJ/cm2〜12mJ/cm2よりも多くなり、さらに加熱されたときに、そのエネルギーが供給された領域の現像液への溶解性が急激に増大するポジ型の化学増幅型レジストがウエハWに塗布されるものとし、また露光装置C4は例えば7mJ/cm2で後述のように所定のパターンに沿った露光を行う。ここでは例えば露光装置C4で露光された領域に12mJ/cm2よりも多いエネルギーが供給されるように、例えばエネルギー供給部3による露光量(ドース量)は7mJ/cm2に設定されたものとする。
その設定後、例えば外部からウエハWの収納されたキャリアCが載置部82に載置され、キャリアCからのウエハWは第2のブロック(BCT層)B2に対応する受け渡しステージCPL2に、受け渡しアーム82によって順次搬送される。第2のブロック(BCT層)B2内の搬送アームA2は、この受け渡しステージCPL2からウエハWを受け取って各モジュール(反射防止膜形成モジュール及び加熱・冷却系の処理モジュール群)に搬送し、これらモジュールにてウエハWに反射防止膜が形成される。
その後、ウエハWは棚ユニットU5の受け渡しステージBF2、受け渡しアームD1、棚ユニットU5の受け渡しステージCPL3及び搬送アームA3を介して第3のブロック(COT層)B3に搬入され、そのCOT層B3の塗布ユニットに搬送される。その塗布ユニットにて、ウエハWにポジ型の化学増幅型レジストが供給され、レジスト膜が形成される。
レジスト膜が形成されたウエハWは、搬送アームA3→棚ユニットU5の受け渡しステージBF3→受け渡しアームD1を経て棚ユニットU5における受け渡しユニットBF3に受け渡される。なお、レジスト膜が形成されたウエハWは、第4のブロック(TCT層)B4にて更に保護膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハWは受け渡しステージCPL4を介して搬送アームA4に受け渡され、保護膜が形成された後搬送アームA4により受け渡しステージTRS4に受け渡される。
レジスト膜や更に保護膜が形成されたウエハWは、受け渡しアームD1を介して受け渡しステージBF3、TRS4から受け渡しステージCPL11に受け渡され、ここからシャトルアーム84により棚ユニットU6の受け渡しステージCPL12に直接搬送され、インターフェイスブロックC3に取り込まれる。
次いで、ウエハWはインターフェイスアーム85により露光装置C4に搬送され、そこで不図示の光源から発せられた光が、矢印で示すように所定の開口部93を備えた露光マスク92を介してウエハW表面に供給され、レジスト膜91において、開口部93に対応した領域94が露光される。そして例えばマスク92を水平移動して順次露光領域を移動させながら、所定のパターンに沿ってレジスト膜91が露光(パターン露光)される(図8(a))。上記のようにこのときパターン露光された領域94に供給されるエネルギーは7mJ/cmであり、このエネルギー供給量では露光領域中にほとんど酸は発生せず、図9に示すようにこのまま加熱処理、現像処理を続けて行ってもほとんど現像液に溶解されない。
露光装置C4にて露光処理を終えたウエハWは、インターフェイスアーム85により、棚ユニットU6の受け渡しステージTRS6に載置され、然る後搬送アームA1によりDEV層B1の棚ユニットU1の加熱モジュール1に搬送される。昇降ピン14がウエハWを受け取ると、電源部23により、加熱モジュール1の手前側(搬送口11側)に待機している冷却プレート2の電極22に電圧が印加される。続いて昇降ピン14が下降すると、ウエハW全体が冷却プレート2上に吸着される。然る後、制御部80により光源32から予め設定された露光量に応じた出力で光が照射されると共に冷却プレート2がその露光量に応じた速度でエネルギー供給部3の光源32の下方を加熱板41上へ向けて移動し、ウエハW表面全体に光源32から紫外光が照射され、7mJ/cm2のエネルギーが供給される。
光源32からの露光よって図9のグラフに示すように、先に露光装置C4でパターン露光された領域94において供給されたエネルギーの総和が14mJ/cm2になり、当該領域94においては後にPEB処理を行ったときに十分な酸触媒反応(化学増幅反応)が起こり、現像処理時に領域94全体が可溶になるように十分な量の酸が発生する。その一方で、露光装置C4にて露光されなかった領域95の露光量は7mJ/cm2に留まっているので、領域94に比べて酸の発生は抑えられ、当該領域95ではPEB処理時に酸触媒反応が進行せず、領域95は現像処理時にほとんど溶解されない。
エネルギー供給部3により露光されたウエハWを保持した冷却プレート2が加熱板41上に位置すると、光源32からの光の照射が停止し、昇降ピン16を介してウエハWが加熱板41に受け渡され、冷却プレート2は加熱モジュール1の手前側に戻る。続いて蓋体51が下降して、密閉された処理空間Sが形成される。続いてウエハW表面全体に水蒸気を含んだN2ガスが供給され、このN2ガスは排気口44に吸引されてウエハWの周方向に向かい、排気される。このような気流に曝されながらウエハWが加熱板41の熱により加熱され、レジスト膜91のパターン露光された領域94においては酸触媒反応が進行する。
ウエハWが加熱板41に載置されてから所定の時間が経過すると、ウエハWへのガス供給が停止し、ウエハWは処理容器50への搬入動作とは逆の動作で加熱板41から冷却プレート2に受け渡され、当該冷却プレート2により冷却されたウエハWは搬送アームA1を介して現像モジュールDEVに搬送される。DEVで現像液が供給されると図8(c)に示すように、レジスト膜91において露光装置C4にてパターン露光された領域94のみが現像液に溶解し、パターン96が形成される。然る後、ウエハWは搬送アームA1により棚ユニットU5の受け渡し台TRS1に受け渡され、その後、受け渡しアーム82を介してキャリアCに戻される。
この塗布、現像装置8においては、ウエハWにPEB処理を行う加熱モジュール1の加熱板41への搬入領域19に所定のパターンに沿って露光されたレジスト膜が形成されたウエハWの表面全体を露光するエネルギー供給部3が設けられており、このエネルギー供給部3にて露光したときに、露光装置C4にてパターン露光された領域に十分な量の酸が発生し、PEB処理を行ったときにその領域の現像液に対する溶解性が変化する一方で露光装置C4にてパターン露光が行われなかった領域はPEB処理を行ったときにその溶解性がほとんど変化しない。このような構成にすることで、露光装置C4におけるパターン露光において各露光量域に供給するエネルギー量が抑えられるため、当該パターン露光に要する時間を抑えることができ、且つそのパターン露光によりレジスト膜中に発生する酸の量を抑えることができる。そして、エネルギー供給部3によるエネルギー供給でパターン露光された領域に酸の量が増えた後は速やかに加熱板41により加熱を行うことができる。その結果として、露光装置C4による露光後、加熱モジュールに搬送するまでの時間がウエハW毎にばらついても、酸の分布がばらつくことが抑えられ、レジストパターンの形状がウエハW毎にばらつくことが抑えられる。
また、冷却プレート2により加熱板41へウエハWを搬送中にエネルギー供給部3による露光を行っているので、スループットの低下が抑えられる。また、この例のように加熱モジュール1内が大気雰囲気として構成される場合、例えばウエハWに反りがあったり、ウエハWが変形していたりして、光源32の下方を通過するときに光源32とウエハWの各部の距離とがばらつくと、空気によるエネルギー減衰のため、ウエハWの各部に供給されるエネルギーにばらつきが生じるおそれがある。しかし、加熱モジュール2ではそのように反りのあるウエハWが搬入されても、冷却プレート2にウエハW全体を吸着させ、ウエハW全体が水平に保持されるため、冷却プレート2が加熱板41へ移動するときに、光源32とその下方のウエハWの各部との距離が一定になるので、供給されるエネルギーが各部でばらつくことを抑えることができる。従って、ウエハ毎にレジストパターンの形状がばらつくことをより確実に抑えるができる。
また、この加熱モジュール1ではウエハWの加熱時に水蒸気を供給し、加熱板41によるウエハWの加熱時にレジスト膜91の露光された領域94における酸の拡散を活性化して、促進している。従って、水蒸気を供給しない場合に比べて露光された領域94で発生している酸が少なくても、前記領域94を現像液に対して可溶にすることができるので、露光装置C4にてレジストに供給するエネルギーをより大きく抑えることを図ることができる。そのように露光装置C4にて供給するエネルギーが抑えられる場合、露光装置C4における露光時間の短縮を図ることができ、1枚のウエハWについて露光開始から露光終了までの時間が短くなる。従って加熱モジュール1にて加熱を行うまでにこの露光装置C4による露光で発生した酸のウエハWの面内における分布の均一性が低下することが抑えられるので、ウエハWの面内で均一性の高いパターンを形成することができる。
冷却プレートの移動中において光源32とその下方のウエハWの距離h1を一定にするために、冷却プレートは例えば図10(a)、(b)に示すようにバキュームポートとして構成してもよい。図10の冷却プレート101はその表面に多数の開口部102を備えており、開口部102は冷却プレート101内の流路103を介して排気管104の一端に接続され、排気管104の他端は吸引手段を構成するエジェクタ105に接続されている。制御部80から出力された制御信号を受けて、エジェクタ105が開口部102から所定の流量で吸引を行い、ウエハWが冷却プレート101上に吸着される。
また、エネルギー供給部3の光源部としては、上述の光源32のようにウエハWに帯状に光を照射するものに限られない。図11(a)に示す光源部106は、下方に点状に光を照射するように構成され、基部31に駆動部107を介して取り付けられている。駆動部107は冷却プレート2の移動速度に応じた速度で基部31の一端と他端とを繰り返し往復移動し、図11(b)に示すように加熱板41上へ搬送されるウエハW全体に光を照射できるようになっている。
エネルギー供給部3の光源部としては紫外光などの短波長光を照射するものに限られず、ウエハWにエネルギーを与えることが可能であれば、電子ビームを照射するものや、イオンビームを照射するものを用いてもよい。また、露光装置C4としてもEUVによる露光を行うものの他に、従来使用されている例えばKrF光源やArF光源を備えたものを用いてもよいし、またウエハ上に液膜を形成しその液膜を介して露光を行う液浸露光を行うものを使用してもよい。
(第2の実施形態)
続いてPEBを行う加熱モジュールの第2の実施形態について説明する。図12は加熱モジュール111の縦断側面を示している。加熱モジュール1と同様に構成された箇所については同じ符号を付し、説明は省略する。この加熱モジュール111における冷却プレート112は静電チャックとして構成されておらず、加熱板41へウエハWを搬入する搬入領域19にエネルギー供給部3が設けられていない。処理容器50を構成する蓋体113は蓋体51と同様に構成されているが、その整流板55には、図13に示すようにエネルギー供給部を構成する多数の針電極114が下方へ向けて突出するように形成されている。整流板55を介して電源部115により針電極114に電圧が印加されるようになっており、電圧が印加された針電極114は処理空間Sにコロナ放電を発生させ、その放電により生成されたプラズマ中の荷電粒子がウエハW表面全体に供給される。
続いてPEBを行う加熱モジュールの第2の実施形態について説明する。図12は加熱モジュール111の縦断側面を示している。加熱モジュール1と同様に構成された箇所については同じ符号を付し、説明は省略する。この加熱モジュール111における冷却プレート112は静電チャックとして構成されておらず、加熱板41へウエハWを搬入する搬入領域19にエネルギー供給部3が設けられていない。処理容器50を構成する蓋体113は蓋体51と同様に構成されているが、その整流板55には、図13に示すようにエネルギー供給部を構成する多数の針電極114が下方へ向けて突出するように形成されている。整流板55を介して電源部115により針電極114に電圧が印加されるようになっており、電圧が印加された針電極114は処理空間Sにコロナ放電を発生させ、その放電により生成されたプラズマ中の荷電粒子がウエハW表面全体に供給される。
図14(a)は整流板55の下面を示しており、針電極114は例えばこのように正方格子状に配置されている。また図においてガス吐出口54aは省略しているが、針電極114と針電極114との間にウエハWに均一にガスを供給できるように形成される。また、針電極114の配置としてはこの例に限られず、例えば図14(b)に示すように三方格子状に配置してもよい。
所望のエネルギーをウエハWに与えることができ、且つウエハWに過度に荷電粒子が供給されてウエハWがダメージを受けないように図中h2で示す各針電極114と、ウエハWとの距離及び針電極114に印加される電圧とが設定されるが、例えばh2としては5mm〜9mm程度であり、針電極114に印加する電圧としては±2kV〜±12kVである。また、電源部115を構成する電源としては直流電源であっても交流電源であってもよい。
また加熱板41の表面部は静電チャック121として構成されており、当該静電チャック121を介してヒータ42によりウエハWが加熱される。静電チャック121は冷却プレート2と同様にその表面が誘電体122により構成されており、誘電体122内部には電源部124に接続された電極123が埋め込まれている。静電チャック121の上面をなすウエハWの載置面は水平に形成され、ウエハWの裏面全体を吸着し、冷却プレート2と同様にウエハ全体を水平に保持できるように構成されている。ウエハWに静電チャック121から印加される電圧を制御することによって、ウエハWに供給される荷電粒子のエネルギー量を制御してもよい。また、このようにウエハWに印加する電圧は静電チャック121上に突出したピンを設け、ウエハWをわずかに静電チャック121表面から浮かせることで制御してもよい。
このように針電極114によりウエハWにエネルギーを供給する場合、露光する場合と同様に空気によるエネルギーの減衰が起きることに加えて、針電極114とウエハWとの距離が変化すると、電界強度が変化するためにコロナ放電により発生する荷電粒子数に違いが生じ、ウエハWのレジスト膜に供給されるエネルギー量が異なってしまう。そこで、上記のように静電チャック121によりウエハWを吸着してその各部を水平に保持し、前記各針電極114とその下方のウエハWとの距離h2を一定にして、ウエハWの各部及び各ウエハ間で供給されるエネルギーにばらつきが発生することを抑えている。
続いて、加熱モジュール111の作用について説明する。この加熱モジュール111に上記のように露光装置C3にて露光されたウエハWが搬入され冷却プレート112を介して処理容器50にウエハWが搬入されると、静電チャック121の電極123に電圧が印加され、昇降ピン16を介して静電チャック121に載置されたウエハW全体が当該静電チャック121上に吸着され、加熱板41の熱によりウエハの温度が上昇する。続いて蓋体113が下降し、密閉された処理空間Sが形成され、針電極114とウエハW表面との距離が一定に保たれる。
電源部115により針電極114に電圧が印加されてコロナ放電が発生し、放電により発生したプラズマ中の荷電粒子がウエハW表面全体に供給される。例えば7mJ/cm2のエネルギーが供給され、露光装置C4で露光された領域の酸が増加すると、放電が停止する。ウエハWは加熱されているので、発生した酸が露光装置C4にて露光された領域に拡散して、化学増幅反応が起きる。加熱板41に載置されてから所定の時間経過後、ウエハWは第1の実施形態と同様に処理容器50から搬出される。
このような構成であってもパターンに沿った領域に供給されるエネルギーが所定の量に達し、当該領域にて酸が発生する直後にその酸が加熱され、拡散するので上述の実施形態と同様に露光後に酸が発生してから、PEB処理が行われるまでの時間がウエハ毎にばらつくことが抑えることができる。従ってレジストパターンの形状がウエハ毎にばらつくことを抑えることができる。また、このように荷電粒子の供給とPEB処理とを同時に行うことで、処理時間の低下を図ることができるし、このように処理時間が短くなることで、レジストが加熱されて生じた昇華物の整流板55や蓋体51への付着抑制を図ることができ、従ってその付着した昇華物がパーティクルとしてウエハW上に落下することが抑えられる。
この実施形態において、針電極114に電圧を印加するタイミング及び電圧の印加を停止するタイミングとしては上記の例に限られず、得ようとする化学増幅促進効果に応じて行ってよい。例えばウエハWに荷電粒子を供給し、その供給を停止してから、加熱板41の温度を上昇させてPEB処理を行ってもよい
第2の実施形態の変形例として、図15(a)、(b)に示すように蓋体51内にて棒状の支持部125の下方に支持部125の長さ方向に沿って直線上に配列された多数の針電極114が、その配列方向と直交するように前記支持部125を介して水平移動し、ウエハW全体に荷電粒子が供給されてもよい。また、図16に矢印で示すようにその下方に1本の針電極114が設けられた支持部126を縦横に移動させ、ウエハW全体に荷電粒子を供給してもよい。
また、第2の実施形態において、蓋体51内に針電極114を設ける代わりに例えば紫外線を発する光源を設けて露光を行い、ウエハW全体を露光してもよい。第1の実施形態においてこの針電極114により荷電粒子を供給してもよく、例えば図17(a)、(b)に示すように基部31の下部に針電極114を設けて、その針電極114の下方を通過するウエハWに荷電粒子を供給してもよい。
また、この第2の実施形態においても加熱板41の表面を静電チャック121として構成する代わりに、図18に示すようにウエハWの裏面を前記加熱板41の載置面120へ吸引する、冷却プレート101と同様に構成されたバキュームポート127として構成して、ウエハWを水平に保持するようにしてもよい。図中128はバキュームポート127の表面に開口した多数の開口部であり、排気管104を介して当該開口部128からウエハWの裏面が吸引される。また、第2の実施形態及びその変形例についても、ウエハWの加熱時に水蒸気を供給してもよい。
上記の各実施形態では、露光などにより供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越えた場合に、そのエネルギーが供給された領域が現像時に溶解するポジ型レジストが塗布された場合について説明したが、供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越えた場合に、そのエネルギーが供給された領域が現像時に不溶になるネガ型レジストを塗布してもよい。
(評価試験)
(評価試験1)
レジスト膜がその表面に形成された複数のウエハWを用意し、既述の露光装置を用いて所定のパターンに沿って、ウエハ毎に異なる露光量で露光を行った後、それらウエハW表面全体を夫々異なる露光量(ドース量)で露光し、さらにPEB後、現像処理を行った。そして、現像液に対する溶解性の変化を観察し、所定の露光量でパターンに沿って露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるには、最低どれだけの全面露光量が必要になるかを調べた。
(評価試験1)
レジスト膜がその表面に形成された複数のウエハWを用意し、既述の露光装置を用いて所定のパターンに沿って、ウエハ毎に異なる露光量で露光を行った後、それらウエハW表面全体を夫々異なる露光量(ドース量)で露光し、さらにPEB後、現像処理を行った。そして、現像液に対する溶解性の変化を観察し、所定の露光量でパターンに沿って露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるには、最低どれだけの全面露光量が必要になるかを調べた。
図19に示すようにその縦軸、横軸にパターン露光量、全面露光量を夫々設定して、上記試験の結果を角状の点でプロットした。なお、全面露光量が0mJ/cm2のときには全面露光を行わず、露光装置のみによって露光を行っている。このグラフ図に示されるように、パターンに沿った露光量が少なくなれば必要な全面露光量が多くなる。言い換えれば、全面露光量が増えると、パターンに沿った露光量を少なくすることができる。従って本発明のようにパターンに沿った後で全体露光を行うプロセスにすることで、露光装置における露光量を抑えることができ、スループットの向上を図ることができることが示された。なお、参考試験として、ウエハW全体を露光してから露光装置によるパターン露光を行い、評価試験1と同様に現像液への溶解性を変化させるために必要なパターン露光量の最低値を調べ、その結果を丸状の点としてプロットした。この参考試験の結果からも現像液に対する溶解性を変化させるために必要なパターン露光量と全面露光量とは互いに相関することが分かる。
(評価試験2)
ネガ型の電子ビーム露光用のレジストが塗布されたウエハWを図20(a)に示すように密閉された処理容器130に設けられた載置台41に載置した。そしてウエハW中央に配置された針電極114に電圧を印加し、前記ウエハWに荷電粒子を供給した後、PEB処理を行った。加熱板41と針電極114との距離h3は7.5mmであり、処理容器130の天板と加熱板41との距離h4は16.5mmである。針電極114に印加する電圧は、あるウエハの処理時には+12kV、他のウエハの処理時には−12kVに夫々設定した。
ネガ型の電子ビーム露光用のレジストが塗布されたウエハWを図20(a)に示すように密閉された処理容器130に設けられた載置台41に載置した。そしてウエハW中央に配置された針電極114に電圧を印加し、前記ウエハWに荷電粒子を供給した後、PEB処理を行った。加熱板41と針電極114との距離h3は7.5mmであり、処理容器130の天板と加熱板41との距離h4は16.5mmである。針電極114に印加する電圧は、あるウエハの処理時には+12kV、他のウエハの処理時には−12kVに夫々設定した。
PEB処理が行われたウエハWを観察したところ、+12kVの電圧を印加した場合も、−12kVの電圧を印加した場合も酸の拡散が見られた。従って、上述の実施形態のように加熱モジュールにて露光を行う代わりに荷電粒子により、レジストにエネルギーを供給してもよいことが確認された。
(評価試験3)
続いて反射防止膜、レジスト膜、保護膜がこの順に下から上に積層された複数のウエハWについて図20(b)(c)に示すように針電極114を用いて荷電粒子をその中心に供給した。針電極114とウエハWとの距離h5は7.5mmであり、針電極114に印加する電圧は、あるウエハWについては+12kV、その他のウエハWについては−12kVに夫々設定した。このウエハWにはレジスト膜形成後加熱処理(PAB)を行っているが、露光処理は行っていない。荷電粒子供給後は、115℃で60秒PEB処理を行い、現像処理を行い、然る後ウエハWの中心の様子を観察した。
続いて反射防止膜、レジスト膜、保護膜がこの順に下から上に積層された複数のウエハWについて図20(b)(c)に示すように針電極114を用いて荷電粒子をその中心に供給した。針電極114とウエハWとの距離h5は7.5mmであり、針電極114に印加する電圧は、あるウエハWについては+12kV、その他のウエハWについては−12kVに夫々設定した。このウエハWにはレジスト膜形成後加熱処理(PAB)を行っているが、露光処理は行っていない。荷電粒子供給後は、115℃で60秒PEB処理を行い、現像処理を行い、然る後ウエハWの中心の様子を観察した。
+12kVで電圧を印加した場合も、−12kVで電圧を印加した場合もウエハWの中心付近においては化学増幅反応が観察された。従って、この評価試験からも露光を行う代わりに荷電粒子を供給することで、露光を行った場合と同じようにレジスト中の酸を増大させることが可能であることが示された。
W ウエハ
1 加熱モジュール
2 冷却プレート
3 エネルギー供給部
32 光源部
33 出力調整部
41 加熱板
42 ヒータ
50 処理容器
8 塗布、現像装置
80 制御部
91 レジスト膜
114 針電極
1 加熱モジュール
2 冷却プレート
3 エネルギー供給部
32 光源部
33 出力調整部
41 加熱板
42 ヒータ
50 処理容器
8 塗布、現像装置
80 制御部
91 レジスト膜
114 針電極
Claims (19)
- 供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する塗布モジュールと、
前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け取る受け渡し手段と、
この受け渡し手段により露光後の基板が受け渡され、前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給するエネルギー供給部と、当該基板を加熱して前記溶解性を変化させるための加熱板と、を備えた加熱モジュールと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、
を備え、
前記エネルギー供給部は、前記加熱板へ搬入される途中の基板にエネルギーを供給するかまたは、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するように構成されていることを特徴とする塗布、現像装置。 - 前記加熱モジュールは、前記受け渡し手段から受け取った基板を加熱板へと搬送する搬送手段を備え、
前記エネルギー供給部は、前記搬送手段により搬送される基板にエネルギーを供給することを特徴とする請求項1記載の塗布、現像装置。 - 前記搬送手段は、基板が載置される載置面を備え、前記エネルギー供給手段から基板への距離を制御するために、この載置面に基板を吸着させる吸着手段を備えたことを特徴とする請求項2記載の塗布、現像装置。
- 前記吸着手段は、基板を静電的に吸着する静電チャックを備え、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成されることを特徴とする請求項3記載の塗布、現像装置。
- 前記吸着手段は、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引手段により構成されることを特徴とする請求項3記載の塗布、現像装置。
- 前記搬送手段は加熱板により加熱された基板が載置され、その基板を冷却する冷却プレートであることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
- 前記エネルギー供給部は、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するために加熱板に対向するように設けられ、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給することを特徴とする請求項1記載の塗布、現像装置。
- 前記加熱板は、前記エネルギー供給部から基板へ距離を制御するために、その載置面に基板を吸着させる吸着手段を備えたことを特徴とする請求項5記載の塗布、現像装置。
- 前記吸着手段は、基板を静電的に吸着する静電チャックを備え、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成されることを特徴とする請求項8記載の塗布、現像装置。
- 前記吸着手段は、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引手段により構成されることを特徴とする請求項8記載の塗布、現像装置。
- エネルギー供給部は、基板を露光する光源を備えていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
- エネルギー供給部は、基板上で放電を発生させ、基板に荷電粒子を供給するための荷電粒子供給源により構成されることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
- 前記荷電粒子供給源は、下方に向かって伸びる針状に形成され、基板上で放電を起こすための電極により構成されることを特徴とする請求項12記載の塗布、現像装置。
- 前記加熱板は処理容器内に設けられ、その処理容器内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
- 供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する工程と、
前記レジストを、当該レジストに供給されるエネルギーが前記範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を、受け渡し手段により加熱モジュールに受け渡す工程と、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給する工程と、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置する工程と、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させる工程と、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。 - 加熱モジュールに設けられた搬送手段により、前記搬入領域を介して露光装置にて露光された基板を加熱板に搬送する工程を備え、
前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程は、前記搬送手段により搬送される基板に対して行われることを特徴とする請求項15記載の塗布、現像方法。 - 前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置する工程が実施された後に前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程が実施されることを特徴とする請求項16記載の塗布、現像方法。
- 前記エネルギー供給部によりエネルギーを供給する工程は、加熱板に載置された基板に対して、加熱板により基板を加熱する工程の実施中に実施されることを特徴とする請求項17記載の塗布、現像方法。
- 供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する塗布モジュールと、
前記レジストを、当該レジストに供給されるエネルギーが前記固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け取る受け渡し手段と、前記受け渡し手段によって受け渡された基板を加熱する加熱板を備えた加熱モジュールと、前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、を備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項15ないし18のいずれか一つに記載の塗布、現像方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
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- 2009-02-02 WO PCT/JP2009/051692 patent/WO2009101869A1/ja active Application Filing
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