JP2011082369A - 半導体装置の製造方法及び製造システム - Google Patents
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Abstract
【課題】レジストパターンの寸法の変動を抑えた半導体装置の製造方法及び製造システムを提供する。
【解決手段】塗布現像装置11において、ウェーハ上にレジスト膜を成膜し(ステップS1)、ウェーハをデバイス領域用の露光装置12に搬送し(ステップS2)、露光装置12において、レジスト膜のうちデバイス領域に形成された部分を露光し(ステップS3)、レジスト膜を加熱して未反応の酸を拡散長を制御しつつ反応させ(ステップS4)、ウェーハを塗布現像装置11に戻し(ステップS5)、塗布現像装置11において、レジスト膜のうち周縁領域に形成された部分を露光し(ステップS6)、レジスト膜を加熱し(ステップS7)、レジスト膜を現像する(ステップS8)。これにより、レジストパターンを形成する。
【選択図】図1
【解決手段】塗布現像装置11において、ウェーハ上にレジスト膜を成膜し(ステップS1)、ウェーハをデバイス領域用の露光装置12に搬送し(ステップS2)、露光装置12において、レジスト膜のうちデバイス領域に形成された部分を露光し(ステップS3)、レジスト膜を加熱して未反応の酸を拡散長を制御しつつ反応させ(ステップS4)、ウェーハを塗布現像装置11に戻し(ステップS5)、塗布現像装置11において、レジスト膜のうち周縁領域に形成された部分を露光し(ステップS6)、レジスト膜を加熱し(ステップS7)、レジスト膜を現像する(ステップS8)。これにより、レジストパターンを形成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び製造システムに関し、特に、基板上にレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法及び製造システムに関する。
従来より、半導体装置は、半導体ウェーハ及びその上に設けられた層間絶縁膜等に対して微細加工を施すことにより製造されている。通常、このような微細加工は、フォトリソグラフィ法によって実施される。すなわち、半導体ウェーハ上にレジスト膜を成膜し、このレジスト膜を露光・現像することによりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして処理を施している。
レジスト膜に対して露光を行う露光装置は、レジスト膜の成膜及び現像等を行う装置と比べて各段に精密な技術が必要とされる。このため、通常、露光装置は、レジスト膜の成膜及び現像等を行う塗布現像装置とは別に設けられている。そして、一般に、塗布現像装置のスループットと露光装置のスループットとは異なるため、レジスト膜の成膜、露光、現像の順にインラインで処理を行う場合には、スループットが最も遅い装置によって半導体装置の生産性が決定されてしまう。そこで、半導体装置の生産性を向上させるためには、塗布現像装置の台数と露光装置の台数との比率を調整し、オフラインで柔軟に運用する必要がある。
しかしながら、この場合には、ウェーハが塗布現像装置と露光装置との間を移動する際の待機時間にばらつきが生じ、それに伴ってレジストパターンの寸法が変動してしまうという問題がある(例えば、特許文献1参照。)。
本発明の目的は、レジストパターンの寸法の変動を抑えた半導体装置の製造方法及び製造システムを提供することである。
本発明の一態様によれば、基板上にレジスト膜を成膜する工程と、前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域上に形成された部分を露光する工程と、前記デバイス領域の露光の後、前記レジスト膜における反応領域の拡大を制御する反応制御処理を施す工程と、前記反応制御処理の後、前記レジスト膜のうち、前記デバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する工程と、前記周縁領域の露光の後、前記レジスト膜を加熱する工程と、前記加熱の後、前記レジスト膜を現像する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の一態様によれば、基板上にレジスト膜を成膜する工程と、前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する工程と、前記周縁領域の露光の後、前記レジスト膜を加熱する第1の加熱工程と、前記第1の加熱工程の後、前記レジスト膜を現像する第1の現像工程と、前記第1の現像工程の後、前記レジスト膜のうち、前記デバイス領域上に形成された部分を露光する工程と、前記デバイス領域の露光の後、前記レジスト膜を加熱する第2の加熱工程と、前記第2の加熱工程の後、前記レジスト膜を現像する第2の現像工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の更に他の一態様によれば、基板上にレジスト膜を成膜する工程と、前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する工程と、前記周縁領域の露光の後、前記レジスト膜を冷却する第1の冷却工程と、前記第1の冷却工程の後、前記レジスト膜のうち、前記デバイス領域上に形成された部分を露光する工程と、前記デバイス領域の露光の後、前記レジスト膜を冷却する第2の冷却工程と、前記第2の冷却工程の後、前記レジスト膜を加熱する工程と、前記加熱の後、前記レジスト膜を現像する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の更に他の一態様によれば、基板上にレジスト膜を成膜する成膜ユニットと、前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域上に形成された部分を露光する第1の露光ユニットと、前記レジスト膜を加熱する第1の加熱ユニットと、前記レジスト膜のうち、前記基板における前記デバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する第2の露光ユニットと、前記レジスト膜を加熱する第2の加熱ユニットと、前記レジスト膜を現像する現像ユニットと、を備え、前記第1の露光ユニット及び前記第1の加熱ユニットは第1の装置内に設けられており、前記第2の露光ユニット及び前記第2の加熱ユニットは第2の装置内に設けられていることを特徴とする半導体装置の製造システムが提供される。
本発明の更に他の一態様によれば、基板上にレジスト膜を成膜する成膜ユニットと、前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域上に形成された部分を露光する第1の露光ユニットと、前記レジスト膜のうち、前記基板における前記デバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する第2の露光ユニットと、前記レジスト膜を加熱する加熱ユニットと、前記レジスト膜を現像する現像ユニットと、前記レジスト膜を冷却する冷却装置と、を備え、前記冷却装置は、前記第1又は第2の露光ユニットにより前記レジスト膜を露光した後、前記加熱ユニットにより前記レジスト膜を加熱する前に、前記レジスト膜を冷却することを特徴とする半導体装置の製造システムが提供される。
本発明によれば、レジストパターンの寸法の変動を抑えた半導体装置の製造方法及び製造システムを実現することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、フォトリソグラフィプロセスに特徴がある。また、本実施形態に係る半導体装置の製造システムは、このフォトリソグラフィプロセスを実施するための装置の集合体である。
図1は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、フォトリソグラフィプロセスに特徴がある。また、本実施形態に係る半導体装置の製造システムは、このフォトリソグラフィプロセスを実施するための装置の集合体である。
図1は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム1においては、クリーンルーム10が設けられており、クリーンルーム10の内部に、塗布現像装置11及びデバイス領域用の露光装置12が設けられている。塗布現像装置11の内部には、ウェーハ上にレジスト材料を塗布し、焼成することによってレジスト膜を成膜する成膜ユニット13、レジスト膜におけるウェーハの周縁領域に形成された部分を露光する周縁領域用の露光ユニット14、レジスト膜を加熱する加熱ユニット15、及びレジスト膜を現像する現像ユニット16が設けられている。各ユニットは塗布現像装置11内に固定的に組み込まれている。そして、オペレーターが処理の順番をプログラムすることにより、ウェーハが所定の順番でユニット間を搬送され、所定の処理が施される。これにより、塗布現像装置11は1枚のウェーハを連続的に処理することができ、各処理間の時間を正確に管理することができる。例えば、露光ユニット14及び加熱ユニット15は、1枚のウェーハを連続的に露光及び加熱することができ、露光ユニット14による露光処理から加熱ユニット15による加熱処理までの時間を正確に管理することができる。なお、ウェーハには、半導体装置が形成される予定の領域である「デバイス領域」と、デバイス領域を除く領域、例えば、デバイス領域の周囲の領域である「周縁領域」とが設定されている。また、デバイス領域はウェーハの中央部を含むように設定されている。
一方、露光装置12においては、レジスト膜におけるウェーハのデバイス領域に形成された部分を露光する露光ユニット17、及びレジストを加熱する加熱ユニット18が設けられている。露光ユニット17及び加熱ユニット18は露光装置12内に固定的に組み込まれており、プログラムされた順番で処理を行う。これにより、露光装置12は、露光ユニット17により露光されたウェーハを、引き続き、加熱ユニット18によって加熱することができ、露光処理から加熱処理までの時間を正確に管理することができる。加熱ユニット15及び加熱ユニット18は、レジスト膜中に露光によって発生した酸の反応を促進するためのポストエクスポジャーベーク(Post Exposure Bake:PEB)を行うものであり、温度が例えば80〜190℃、例えば100℃の熱処理を行う。
デバイス領域用の露光装置12の露光ユニット17は、ウェーハのデバイス領域に対して、半導体装置を形成するためのパターンを露光するものであり、微細なパターンの露光が可能である。これに対して、周縁領域用の露光ユニット14は、ウェーハの周縁領域に対して、被覆率調整用のダミーパターンを露光する装置であり、露光装置12の露光ユニット17と比べると、露光の精度は低くてもよい。なお、被覆率調整用のダミーパターンとは、周縁領域におけるレジストパターンの被覆率を、デバイス領域におけるレジストパターンの被覆率に合わせて調整するためのパターンである。被覆率調整用のダミーパターンを設けることにより、フォトリソグラフィプロセスの後に実施されるエッチング等の処理において、加工変換差の変動を低減することができる。
また、塗布現像装置11と露光装置12との間は、搬送用収納容器)19によってウェーハWを搬送する。搬送用収納容器19は、複数枚、例えば25枚のウェーハWを収納して一括して搬送する容器である。
次に、上述の如く構成された製造システム1の動作、すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図2(a)乃至(c)は、本実施形態において処理対象となるウェーハ及びレジストを例示する斜視図であり、
図3は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
なお、図3において、一点鎖線で囲まれたステップは塗布現像装置で実施される処理を示し、破線で囲まれたステップはデバイス領域用の露光装置で実施される処理を示す。後述する他のフローチャート図においても、同様である。
図2(a)乃至(c)は、本実施形態において処理対象となるウェーハ及びレジストを例示する斜視図であり、
図3は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
なお、図3において、一点鎖線で囲まれたステップは塗布現像装置で実施される処理を示し、破線で囲まれたステップはデバイス領域用の露光装置で実施される処理を示す。後述する他のフローチャート図においても、同様である。
先ず、図2(a)に示すように、基板としてウェーハWを用意する。ウェーハWには、半導体装置が形成される予定の領域であるデバイス領域Dと、その周囲の領域であって半導体装置が形成されない周縁領域Eとが設定されている。ウェーハW上には、層間絶縁膜(図示せず)等を形成してもよい。また、クリーンルーム10内の温度は、室温、例えば23℃とする。
そして、図2(b)及び図3のステップS1に示すように、製造システム1の塗布現像装置11内に設けられた成膜ユニット13が、ウェーハW上の全面にレジスト材料を塗布し、その後、焼成する。これにより、ウェーハW上にレジスト膜Rを成膜する。このとき、レジスト材料は、例えばポジ型の化学増幅型ArFレジスト材料とし、レジスト膜Rの膜厚は例えば100nm(ナノメートル)とする。なお、ウェーハW上に層間絶縁膜が形成されている場合は、レジスト膜Rはこの層間絶縁膜上に成膜する。
次に、図3のステップS2に示すように、ウェーハWを所定の枚数ずつ、例えば25枚ずつ搬送用収納容器19に収納し、ウェーハWを塗布現像装置11から露光装置12まで搬送する。このとき、露光装置12の使用状況によっては、ウェーハWを直ちに露光装置12に装入することができず、待機時間が発生することがある。
次に、図2(c)及び図3のステップS3に示すように、露光装置12の露光ユニット17が、レジスト膜Rにおけるデバイス領域Dに形成された部分を露光する。この露光は、半導体装置を形成するための微細パターンの露光である。これにより、レジスト膜Rにおけるデバイス領域Dに形成された部分には、微細パターンの潜像が形成される。また、レジスト膜Rにおける露光された部分においては、酸が発生する。一方、レジスト膜Rにおける周縁領域Eに形成された部分は、未露光部として残る。
次に、図3のステップS4に示すように、露光装置12の加熱ユニット18がレジスト膜Rを加熱する。この加熱処理は上述のPEBであり、レジスト膜R内に残留している未反応の酸を拡散させつつ反応させる条件で行う。この条件は、レジスト材料の種類等によって異なるため、一律には決定できないが、一般的には、レジスト膜Rを、例えば80〜190℃、例えば100℃の温度に加熱する。このとき、ステップS3に示す露光処理と、ステップS4に示す加熱処理とを、同一の露光装置12によって行うことにより、露光後直ちに加熱処理を行うことができる。これにより、レジスト膜Rの露光部分において発生した酸を直ちに所定の拡散長だけ拡散させつつ消費することができる。この結果、後続の加熱処理(ステップS7)までの処理待機時間のばらつきによって生じる酸の拡散のばらつきを抑えることができ、ひいてはレジスト膜Rにおける反応領域の寸法変動を制御することができる。すなわち、ステップS4に示す加熱処理は、レジスト膜Rにおける反応領域の寸法を制御する反応制御処理である。
次に、図3のステップS5に示すように、ウェーハWを例えば25枚ずつ搬送用収納容器19に収納し、露光装置12から塗布現像装置11に搬送する。なお、塗布現像装置11の使用状況によっては、ウェーハWを直ちに塗布現像装置11に装入することができず、待機時間が発生することがある。
次に、図3のステップS6に示すように、塗布現像装置11の露光ユニット14が、レジスト膜Rにおける周縁領域Eに形成された部分を露光する。この露光は、被覆率調整用のダミーパターンを形成するための露光である。このダミーパターンの被覆率は、例えば50%とする。これにより、ステップS3におけるデバイス領域Dの露光と同様に、この露光においても、レジスト膜Rにおける露光された部分には酸が発生する。
次に、図3のステップS7に示すように、加熱ユニット15がレジスト膜Rに対して加熱処理を施す。この加熱は上述のPEBであり、加熱条件は、例えば、上述のステップS4における加熱条件と同じとする。これにより、レジスト膜R内の未反応の酸が拡散しつつ反応する。このとき、ステップS6に示す露光処理と、ステップS7に示す加熱処理とを、同一の塗布現像装置11内において行うことにより、露光後直ちに加熱処理を行うことができ、露光処理(ステップS6)と加熱処理(ステップS7)との間の時間管理が容易になる。これにより、露光部分で発生した酸を拡散を制御しつつ反応させることができる。この段階においては、レジスト膜R中には、半導体装置形成用の微細パターン及び被覆率調整用のダミーパターンが潜像として形成されている。
次に、図3のステップS8に示すように、現像ユニット16がレジスト膜Rを現像する。具体的には、例えば、濃度が2.38質量%のTMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide:水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液中で30秒間現像し、その後純水によりリンスする。これにより、レジスト膜Rのうち、露光された部分が除去されて、レジストパターンが形成される。なお、ステップS4に示す加熱処理の条件、すなわち、温度及び時間等は、ステップS7に示す加熱処理及びステップS8に示す現像処理における反応領域の拡大を見込んだ条件としてもよい。
その後、このレジストパターンをマスクとして、各種の処理を施す。例えば、ウェーハW上に形成したレジストパターンをマスクとしてイオン注入を行い、ウェーハWに対して選択的に不純物を注入し、拡散層を形成する。又は、層間絶縁膜上に形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する。このとき、ウェーハWの周縁領域Eに被覆率調整用のダミーパターンが形成されていることにより、エッチング等の処理における加工変換差の変動が抑制され、均一な加工が可能となる。このような工程を繰り返すことにより、ウェーハWの内部及び上方にデバイス構造を形成する。そして、ウェーハWをダイシングすることにより、半導体装置が製造される。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、ステップS3に示す工程において、露光装置12の露光ユニット17がウェーハWのデバイス領域Dに対して露光を行った後、ステップS4に示す工程において、露光装置12の加熱ユニット18が加熱処理(PEB)を行い、露光によりレジスト膜R内に発生した酸を消滅させている。これにより、塗布現像装置11と露光装置12との間でウェーハWを搬送する際に待機時間が発生しても、この待機時間中にレジスト膜R内で酸が拡散することがなく、レジストパターンの寸法が変動することがない。また、同一の露光装置12内で、露光後直ちに加熱処理を行うことにより、露光後加熱処理までの時間を管理することができ、この時間内における酸の拡散を制御することができる。
本実施形態においては、ステップS3に示す工程において、露光装置12の露光ユニット17がウェーハWのデバイス領域Dに対して露光を行った後、ステップS4に示す工程において、露光装置12の加熱ユニット18が加熱処理(PEB)を行い、露光によりレジスト膜R内に発生した酸を消滅させている。これにより、塗布現像装置11と露光装置12との間でウェーハWを搬送する際に待機時間が発生しても、この待機時間中にレジスト膜R内で酸が拡散することがなく、レジストパターンの寸法が変動することがない。また、同一の露光装置12内で、露光後直ちに加熱処理を行うことにより、露光後加熱処理までの時間を管理することができ、この時間内における酸の拡散を制御することができる。
同様に、周縁領域Eについても、ステップS6に示す工程において、塗布現像装置11内に設けられた露光ユニット14がウェーハWの周縁領域Eに対して露光を行った後、ステップS7に示す工程において、同じ塗布現像装置11内に設けられた加熱ユニット15が、直ちに加熱処理(PEB)を行っている。このように、同一の塗布現像装置11内において露光とPEBを続けて実施することにより、露光によってレジスト膜R内に発生した酸を直ちに拡散長を制御しながら反応させることができる。これにより、待機時間中の酸の拡散に起因してレジストパターンの寸法が変動することを抑制できる。
また、本実施形態においては、周縁領域Eの露光(ステップS6)よりもデバイス領域Dの露光(ステップS3)を先に行っているため、レジスト膜Rを成膜(ステップS1)してからデバイス領域Dを露光(ステップS3)するまでの時間が短い。このため、より微細なパターンが形成されるデバイス領域Dの露光を、レジスト膜Rの変質がより少なく、より良い条件のうちに行うことができる。
更に、本実施形態においては、製造システム1を構成するユニットのうち、微細な処理を行う露光ユニット17を露光装置12内に設け、それ以外のユニット、すなわち、成膜ユニット13、露光ユニット14、加熱ユニット15及び現像ユニット16を設けた塗布現像装置11から分離させている。これにより、露光装置12と塗布現像装置11とをそれぞれ独立して運用することができる。この結果、露光装置12のスループットと塗布現像装置11のスループットとの間に差異があっても、これらを効率よく運用することができ、製造システム1全体の生産性を向上させることができる。
次に、第1の実施形態の比較例について説明する。
図4は、本比較例に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図であり、
図5は、本比較例に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
なお、図5においては、便宜上、図1に示すステップと同様な内容のステップには、同じ符号を付している。
図4は、本比較例に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図であり、
図5は、本比較例に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
なお、図5においては、便宜上、図1に示すステップと同様な内容のステップには、同じ符号を付している。
図4に示すように、本比較例に係る半導体装置の製造システム101においては、クリーンルーム110が設けられており、クリーンルーム110内に塗布現像装置111及びデバイス領域用の露光装置112が設けられている。また、塗布現像装置111内には、成膜ユニット113、周縁領域用の露光ユニット114、加熱ユニット115及び現像ユニット116が設けられている。更に、ウェーハWは塗布現像装置111と露光装置112との間を、搬送用収納容器119に収納されて搬送される。露光装置112には露光ユニット117のみが設けられており、加熱ユニットは設けられていない。
次に、本比較例に係る半導体装置の製造方法について説明する。
先ず、図5のステップS1に示すように、塗布現像装置111において、成膜ユニット113がウェーハW上にレジスト膜Rを成膜する。次に、ステップS6に示すように、露光ユニット114がレジスト膜Rのうち周縁領域Eに形成された部分に対して、被覆率調整用のダミーパターンの露光を行う。
先ず、図5のステップS1に示すように、塗布現像装置111において、成膜ユニット113がウェーハW上にレジスト膜Rを成膜する。次に、ステップS6に示すように、露光ユニット114がレジスト膜Rのうち周縁領域Eに形成された部分に対して、被覆率調整用のダミーパターンの露光を行う。
次に、ステップS2に示すように、ウェーハWを例えば25枚ずつ搬送用収納容易記119に収納し、塗布現像装置111から露光装置112まで搬送する。但し、露光装置112の使用状況によっては、ウェーハWを直ちに露光装置112に装入することができずに、待機時間が発生する場合がある。
次に、ステップS3に示すように、露光装置112の露光ユニット117がレジストRのうちデバイス領域Dに形成された部分に対して、半導体装置形成用の微細パターンを露光する。
次に、ステップS5に示すように、ウェーハWを再び搬送用収納容器119に収納し、露光装置112から塗布現像装置111まで搬送する。但し、塗布現像装置111の使用状況によっては、ウェーハWを直ちに塗布現像装置111に装入することはできずに、待機時間が発生する場合がある。
次に、ステップS7に示すように、塗布現像装置111の加熱ユニット115がレジスト膜Rを加熱し、PEBを施す。次に、ステップS8に示すように、現像ユニット116がレジスト膜Rを現像する。これにより、ウェーハW上にレジストパターンが形成される。
本比較例においては、塗布現像装置111で周縁領域Eに対する露光を行い(ステップS6)、その後、ウェーハWを露光装置112まで搬送して(ステップS2)、デバイス領域Dに対する露光を行い(ステップS3)、その後、再び、ウェーハWを塗布現像装置111まで搬送して(ステップS5)、熱処理(PEB)を施している(ステップS7)。すなわち、周縁領域Eを露光した後に2回、デバイス領域Dを露光した後に1回、塗布現像装置111と露光装置112との間でウェーハWを搬送した後、PEBを施している。
しかし、上述の如く、ウェーハWの搬送時には待機時間が発生する場合があるため、露光してからPEBを施すまでの時間は搬送のバッチ毎にばらつく。また、露光処理は1枚のウェーハ毎に枚葉処理で行われるが、搬送は所定の枚数のウェーハをまとめて搬送用収納容器に収納することによりバッチ単位で行われ、熱処理もバッチ単位で行われるため、同一のバッチ内でも最初に露光されたウェーハと最後に露光されたウェーハとでは、露光からPEBまでの時間が異なり、従って、同一バッチ内においてもウェーハ毎にばらつく。このため、露光により発生した酸の拡散状態がウェーハによって異なり、酸が拡散した先で反応することにより、レジストパターンの寸法を変動させてしまう。すなわち、露光からPEBまでの時間が長いほど、酸の拡散距離が長くなり、レジスト膜Rにおける反応する部分が拡大し、現像によって除去される部分が広くなり、現像後のレジストパターンが細くなってしまう。このように、本比較例においては、レジストパターンの寸法がばらついてしまう。
これに対して、上述の第1の実施形態によれば、露光した後、同じ装置内で直ちにPEBを行っているため、露光後PEBまでの時間が短く、且つ均一である。このため、未反応の酸が拡散する前に加熱処理を施し、この加熱処理によって拡散を制御しつつ反応させることができる。これにより、現像後のレジストパターンにおける寸法精度の変動を抑えることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図6は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
図6に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム2においては、前述の第1の実施形態に係る製造システム1(図1参照)と比較して、デバイス領域用の露光装置12(図1参照)の代わりに、デバイス領域用の露光装置22が設けられている。露光装置22においては、露光ユニット17及び加熱ユニット18に加えて、現像ユニット29が設けられている。本実施形態に係る製造システムにおける上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
図6は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
図6に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム2においては、前述の第1の実施形態に係る製造システム1(図1参照)と比較して、デバイス領域用の露光装置12(図1参照)の代わりに、デバイス領域用の露光装置22が設けられている。露光装置22においては、露光ユニット17及び加熱ユニット18に加えて、現像ユニット29が設けられている。本実施形態に係る製造システムにおける上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図7は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図7に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、前述の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図2参照)の手順に加えて、ステップS4に示す加熱工程とステップS5に示す搬送工程との間に、ステップS18に示す現像工程が設けられている。
図7は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図7に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、前述の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図2参照)の手順に加えて、ステップS4に示す加熱工程とステップS5に示す搬送工程との間に、ステップS18に示す現像工程が設けられている。
すなわち、本実施形態においては、図7のステップS4に示すように、露光装置22の加熱ユニット18がレジスト膜Rを加熱した後、ステップS18に示すように、露光装置22の現像ユニット29がレジスト膜Rを現像する。現像の条件は、例えば、ステップS8に示す現像工程の条件と同じとする。これにより、デバイス領域Dにおいてレジストパターンが形成される。なお、レジスト膜Rのうち、周縁領域Eに形成された部分は、ステップS3においては露光されないため、ステップS18に示す現像において除去されることはない。
その後、前述の第1の実施形態と同様に、ウェーハWを塗布現像装置11まで搬送し(ステップS5)、塗布現像装置11において、周縁領域Eの露光(ステップS6)、加熱処理(ステップS7)、現像(ステップS8)を行う。これにより、周縁領域Eにおいても、レジストパターンが形成される。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。
本実施形態によれば、露光装置22が、デバイス領域Dについて露光、PEB及び現像を行い、その後、塗布現像装置11が、周縁領域Eについて露光、PEB及び現像を行っている。これにより、それぞれの領域において、レジストパターンをより安定して形成することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図8は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
図8に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム3においては、前述の第1の実施形態に係る製造システム1(図1参照)と比較して、デバイス領域用の露光装置12(図1参照)の代わりに、デバイス領域用の露光装置32が設けられている。露光装置32は露光装置12と比較して、露光ユニット17のみが設けられており、加熱ユニット18(図1参照)が設けられていない点が異なっている。本実施形態に係る製造システムにおける上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
図8は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
図8に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム3においては、前述の第1の実施形態に係る製造システム1(図1参照)と比較して、デバイス領域用の露光装置12(図1参照)の代わりに、デバイス領域用の露光装置32が設けられている。露光装置32は露光装置12と比較して、露光ユニット17のみが設けられており、加熱ユニット18(図1参照)が設けられていない点が異なっている。本実施形態に係る製造システムにおける上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図9は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図9に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前述の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図2参照)と比較して、ステップS4に示す加熱工程、すなわち、デバイス領域Dに対する露光の直後に行うPEBが省略されている点が異なっている。その代わりに、本実施形態においては、クリーンルーム10が室内の温度を低く保持する。クリーンルーム10は、室内の温度を例えば10℃以下とする。これにより、ウェーハWの搬送・待機工程において、クリーンルーム内の空気を介してレジスト膜Rを冷却し、レジスト膜R内の暗反応を抑制することができる。
図9は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図9に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前述の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図2参照)と比較して、ステップS4に示す加熱工程、すなわち、デバイス領域Dに対する露光の直後に行うPEBが省略されている点が異なっている。その代わりに、本実施形態においては、クリーンルーム10が室内の温度を低く保持する。クリーンルーム10は、室内の温度を例えば10℃以下とする。これにより、ウェーハWの搬送・待機工程において、クリーンルーム内の空気を介してレジスト膜Rを冷却し、レジスト膜R内の暗反応を抑制することができる。
すなわち、本実施形態においては、図9のステップS1に示すように、成膜ユニット13がウェーハW上にレジスト膜Rを成膜する。
次に、ステップS32に示すように、ウェーハWを塗布現像装置11からデバイス領域用の露光装置32まで搬送し、必要に応じて待機させる。このとき、クリーンルーム10内の気温は10℃以下とされているため、ウェーハW上のレジスト膜Rがクリーンルーム10内の空気に曝されることにより、例えば10℃以下まで冷却される。
次に、ステップS3に示すように、露光装置32がウェーハWのデバイス領域Dに対して露光を行う。
次に、ステップS32に示すように、ウェーハWを塗布現像装置11からデバイス領域用の露光装置32まで搬送し、必要に応じて待機させる。このとき、クリーンルーム10内の気温は10℃以下とされているため、ウェーハW上のレジスト膜Rがクリーンルーム10内の空気に曝されることにより、例えば10℃以下まで冷却される。
次に、ステップS3に示すように、露光装置32がウェーハWのデバイス領域Dに対して露光を行う。
その後、PEBを行わずに、ステップS35に示すように、ウェーハWを露光装置32から塗布現像装置11まで搬送し、必要に応じて待機させる。このときも、露光装置32から搬出されたウェーハWは、クリーンルーム10内の空気に曝されるため、レジスト膜Rは10℃以下まで冷却される。これにより、ステップS3に示す露光工程においてレジスト膜Rの露光部分に発生した酸が、ウェーハの搬送及び待機中にレジスト膜R内で拡散することを抑制できる。
以後の工程は、前述の第1の実施形態と同様である。すなわち、ステップS6に示すように、塗布現像装置11の露光ユニット14がデバイス領域Dに形成されたレジスト膜Rを露光し、ステップS7に示すように、加熱ユニット15がレジスト膜Rに対して加熱処理(PEB)を施す。これにより、周縁領域E及びデバイス領域Dの双方において、レジスト膜R内に残留している未反応の酸が反応する。次に、ステップS8に示すように、現像ユニット16がレジスト膜Rを現像する。これにより、ウェーハW上にレジストパターンが形成される。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本実施形態の効果について説明する。
前述の第1及び第2の実施形態においては、ステップS3に示すデバイス領域Dの露光工程の後、レジスト膜Rにおける反応領域の拡大を制御する反応制御処理として、ステップS4に示す加熱処理(PEB)を実施した。これに対して、本実施形態においては、反応制御処理として、レジスト膜Rを冷却している。また、レジスト膜Rを冷却する冷却装置として、クリーンルーム10を利用している。この結果、デバイス領域Dに対する露光(ステップS3)から酸の反応を完了させる加熱処理(ステップS7)までの時間がばらついても、その間、レジスト膜Rを低温に保つことにより、酸の拡散を抑制して、レジストパターンの寸法の変動を防止できる。
前述の第1及び第2の実施形態においては、ステップS3に示すデバイス領域Dの露光工程の後、レジスト膜Rにおける反応領域の拡大を制御する反応制御処理として、ステップS4に示す加熱処理(PEB)を実施した。これに対して、本実施形態においては、反応制御処理として、レジスト膜Rを冷却している。また、レジスト膜Rを冷却する冷却装置として、クリーンルーム10を利用している。この結果、デバイス領域Dに対する露光(ステップS3)から酸の反応を完了させる加熱処理(ステップS7)までの時間がばらついても、その間、レジスト膜Rを低温に保つことにより、酸の拡散を抑制して、レジストパターンの寸法の変動を防止できる。
なお、レジスト膜の冷却条件は、露光によってレジスト膜内に発生した酸の拡散が抑制されるような条件とする。この条件は、レジスト材料の種類及び待機時間の長さ等によって異なるため一律には決定できないが、一般的には、温度を10℃以下とすれば顕著な効果が得られる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
本実施形態は、前述の第3の実施形態と比較して、冷却装置として、ウェーハWを保管する保管容器を用いる点が異なっている。
図10は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム4においては、前述の第3の実施形態に係る製造システム3(図8参照)の構成に加えて、塗布現像装置11と露光装置32との間に、ウェーハWを保管する保管容器41が設けられている。保管容器41はクリーンルーム10内の所定の場所に固定的に設けられている。保管容器41には、ウェーハWを収納する収納部42及び収納部42内を冷却する冷却部43が設けられている。
本実施形態は、前述の第3の実施形態と比較して、冷却装置として、ウェーハWを保管する保管容器を用いる点が異なっている。
図10は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図である。
図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム4においては、前述の第3の実施形態に係る製造システム3(図8参照)の構成に加えて、塗布現像装置11と露光装置32との間に、ウェーハWを保管する保管容器41が設けられている。保管容器41はクリーンルーム10内の所定の場所に固定的に設けられている。保管容器41には、ウェーハWを収納する収納部42及び収納部42内を冷却する冷却部43が設けられている。
保管容器41の収納部42内には、塗布現像装置11と露光装置32の間の搬送に伴い、待機させる必要があるウェーハWが、例えば搬送用収納容器19ごと収納される。また、冷却部43は、例えば、10℃以下に冷却したガス、例えば、乾燥空気又は不活性ガスを、収納部42内に供給する。本実施形態に係る製造システムにおける上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法を表すフローチャート図は、図9と同じである。
本実施形態においては、クリーンルーム10内の温度は室温、例えば23℃とする。そして、図9のステップS32及びS35に示す搬送・冷却工程において、待機状態にあるウェーハWを、搬送用収納容器19ごと保管容器41の収納部42内に収納する。そして、冷却部43が収納部42内に冷却されたガスを供給し、収納部42内に収納されたウェーハWをレジスト膜Rと共に冷却する。これにより、レジスト膜R内における酸の拡散が抑制される。なお、ウェーハWを待機させる必要がない場合には、ウェーハWが保管容器41に保管されることがなく、従って冷却されることもないが、この場合は、露光からPEBまでの時間が短いため、問題は生じない。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。本実施形態によっても、前述の第3の実施形態と同様な効果を得ることができる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法を表すフローチャート図は、図9と同じである。
本実施形態においては、クリーンルーム10内の温度は室温、例えば23℃とする。そして、図9のステップS32及びS35に示す搬送・冷却工程において、待機状態にあるウェーハWを、搬送用収納容器19ごと保管容器41の収納部42内に収納する。そして、冷却部43が収納部42内に冷却されたガスを供給し、収納部42内に収納されたウェーハWをレジスト膜Rと共に冷却する。これにより、レジスト膜R内における酸の拡散が抑制される。なお、ウェーハWを待機させる必要がない場合には、ウェーハWが保管容器41に保管されることがなく、従って冷却されることもないが、この場合は、露光からPEBまでの時間が短いため、問題は生じない。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。本実施形態によっても、前述の第3の実施形態と同様な効果を得ることができる。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
本実施形態においては、冷却装置として、ウェーハWを搬送する搬送用収納容器を用いている。
図11は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図であり、
図12(a)は、本実施形態における搬送用収納容器を示す斜視断面図であり、(b)は(a)に示す領域Aの一部拡大断面図である。
本実施形態においては、冷却装置として、ウェーハWを搬送する搬送用収納容器を用いている。
図11は、本実施形態に係る半導体装置の製造システムを例示するブロック図であり、
図12(a)は、本実施形態における搬送用収納容器を示す斜視断面図であり、(b)は(a)に示す領域Aの一部拡大断面図である。
図11に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システム5においては、前述の第3の実施形態に係る製造システム3(図8参照)と比較して、搬送用収納容器19(図8参照)の代わりに、保冷機能がある搬送用収納容器59が設けられている点が異なっている。また、製造システム5においては、塗布現像装置11及び露光装置32の近傍に、それぞれ、冷却ガス供給装置52が設けられている。冷却ガス供給装置52は、搬送用収納容器59内に冷却されたガス、例えば、乾燥空気又は不活性ガスを供給する装置である。
図12(a)及び(b)に示すように、搬送用収納容器59においては、箱状の外壁59aの内部に箱状の内壁59bが設けられており、内壁59b内に複数枚のウェーハWが収納されるようになっている。外壁59aと内壁59bとの間には隙間59cが形成されており、この隙間59cの内部は真空に排気されており、真空層となっている。なお、隙間59c内には真空層の代わりに断熱材が充填されて断熱材層が設けられていてもよく、真空層及び断熱材層の双方が設けられていてもよい。
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図は、図9と同じである。
本実施形態においては、クリーンルーム10内の温度は室温、例えば23℃とする。そして、図9のステップS32及びS35に示す搬送・冷却工程において、所定の枚数のウェーハWを搬送用収納容器59内に収納する。このとき、冷却ガス供給装置52が、例えば10℃以下に冷却された乾燥空気又は冷却された不活性ガスを搬送用収納容器59内に封入し、その後、搬送用収納容器59を密閉する。そして、この状態で、搬送用収納容器59ごとウェーハWを搬送し、必要に応じて待機させる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図は、図9と同じである。
本実施形態においては、クリーンルーム10内の温度は室温、例えば23℃とする。そして、図9のステップS32及びS35に示す搬送・冷却工程において、所定の枚数のウェーハWを搬送用収納容器59内に収納する。このとき、冷却ガス供給装置52が、例えば10℃以下に冷却された乾燥空気又は冷却された不活性ガスを搬送用収納容器59内に封入し、その後、搬送用収納容器59を密閉する。そして、この状態で、搬送用収納容器59ごとウェーハWを搬送し、必要に応じて待機させる。
このとき、搬送用収納容器59内に封入された冷却ガスによってウェーハWがレジスト膜Rと共に冷却される。また、搬送用収納容器59においては、隙間59c内に真空層又は断熱材層が形成されているため、断熱性が高く、長時間にわたってレジスト膜Rを低温に保つことができる。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。本実施形態によっても、前述の第3の実施形態と同様な効果を得ることができる。
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造システムは、前述の第1の実施形態に係る半導体装置の製造システム(図1参照)と同様である。
本実施形態に係る半導体装置の製造システムは、前述の第1の実施形態に係る半導体装置の製造システム(図1参照)と同様である。
以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図13は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図13に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前述の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図7参照)と比較して、デバイス領域Dに対する露光工程(ステップS3)と、周縁領域Eに対する露光工程(ステップS6)との順序が入れ替わっている。また、これに伴い、ウェーハWの搬送のタイミングが異なっている。本実施形態においては、反応制御処理として、加熱処理を実施する。
図13は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図13に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前述の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図7参照)と比較して、デバイス領域Dに対する露光工程(ステップS3)と、周縁領域Eに対する露光工程(ステップS6)との順序が入れ替わっている。また、これに伴い、ウェーハWの搬送のタイミングが異なっている。本実施形態においては、反応制御処理として、加熱処理を実施する。
以下、詳細に説明する。
本実施形態においては、クリーンルーム10が内部の気温を室温、例えば、23℃とする。
そして、図13のステップS1に示すように、塗布現像装置11内において、成膜ユニット13がウェーハW上の全面にレジスト膜Rを成膜する。
本実施形態においては、クリーンルーム10が内部の気温を室温、例えば、23℃とする。
そして、図13のステップS1に示すように、塗布現像装置11内において、成膜ユニット13がウェーハW上の全面にレジスト膜Rを成膜する。
次に、ステップS6に示すように、露光ユニット14が、レジスト膜Rにおける周縁領域Eに形成された部分を露光する。これにより、周縁領域Eに被覆率調整用のダミーパターンの潜像が形成される。
次に、ステップS7に示すように、加熱ユニット15が、レジスト膜Rを例えば80〜190℃、例えば100℃の温度に加熱する。このとき、同一の塗布現像装置11内において、レジスト膜Rを露光ユニット14が露光した後、直ちに加熱ユニット15が加熱することにより、レジスト膜R内の未反応の酸を拡散長を制御しつつ反応させることができる。
次に、ステップS8に示すように、現像ユニット16がレジスト膜Rを現像する。これにより、ウェーハWの周縁領域E上に、被覆率調整用のダミーパターンが形成される。
次に、ステップS7に示すように、加熱ユニット15が、レジスト膜Rを例えば80〜190℃、例えば100℃の温度に加熱する。このとき、同一の塗布現像装置11内において、レジスト膜Rを露光ユニット14が露光した後、直ちに加熱ユニット15が加熱することにより、レジスト膜R内の未反応の酸を拡散長を制御しつつ反応させることができる。
次に、ステップS8に示すように、現像ユニット16がレジスト膜Rを現像する。これにより、ウェーハWの周縁領域E上に、被覆率調整用のダミーパターンが形成される。
次に、ステップS2に示すように、搬送用収納容器19を用いてウェーハWを塗布現像装置11から露光装置12まで搬送する。このとき、露光装置12の使用状況によっては、待機時間が発生するが、周縁領域Eにおいては酸の反応及び現像が完了しているため、レジストパターンの寸法が経時的に変化することはない。
次に、ステップS3に示すように、露光装置12の露光ユニット17が、レジスト膜Rにおけるデバイス領域Dに形成された部分を露光する。この露光は、半導体装置を形成するための微細パターンの露光である。これにより、デバイス領域Dに微細パターンの潜像が形成される。
次に、ステップS4に示すように、露光装置12の加熱ユニット18が、レジスト膜Rを、例えば80〜190℃、例えば100℃の温度に加熱する。このとき、同一の露光装置12において、レジスト膜Rを露光ユニット17が露光した後、直ちに加熱ユニット18が加熱することにより、レジスト膜R内の未反応の酸がほとんど拡散しないうちに加熱処理を行うことができる。
次に、ステップS5に示すように、搬送用収納容器19を用いてウェーハWを露光装置12から塗布現像装置11まで搬送する。このとき、塗布現像装置11の使用状況によっては、待機時間が発生するが、デバイス領域Dにおいては酸の反応が完了しているため、反応の進行によって潜像の寸法が変化することはない。
次に、ステップS18に示すように、塗布現像装置11の現像ユニット16がレジスト膜Rを現像する。これにより、ウェーハWのデバイス領域D上に、半導体装置形成用の微細パターンが形成される。以後の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。また、本実施形態の効果は、前述の第2の実施形態と同様である。
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造システムは、前述の第3の実施形態に係る半導体装置の製造システム(図8参照)と同様である。すなわち、本実施形態においては、反応制御処理として、クリーンルーム10によりレジスト膜Rを冷却する。
本実施形態に係る半導体装置の製造システムは、前述の第3の実施形態に係る半導体装置の製造システム(図8参照)と同様である。すなわち、本実施形態においては、反応制御処理として、クリーンルーム10によりレジスト膜Rを冷却する。
以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図14は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図14に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前述の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図9参照)と比較して、デバイス領域Dに対する露光工程(ステップS3)と、周縁領域Eに対する露光工程(ステップS6)との順序が入れ替わっている。また、これに伴い、ウェーハWの搬送のタイミングが異なっている。
図14は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図14に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前述の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法(図9参照)と比較して、デバイス領域Dに対する露光工程(ステップS3)と、周縁領域Eに対する露光工程(ステップS6)との順序が入れ替わっている。また、これに伴い、ウェーハWの搬送のタイミングが異なっている。
以下、詳細に説明する。
本実施形態においては、クリーンルーム10が室内の温度を例えば10℃以下とする。
そして、図14のステップS1に示すように、塗布現像装置11内において、成膜ユニット13がウェーハW上の全面にレジスト膜Rを成膜する。
本実施形態においては、クリーンルーム10が室内の温度を例えば10℃以下とする。
そして、図14のステップS1に示すように、塗布現像装置11内において、成膜ユニット13がウェーハW上の全面にレジスト膜Rを成膜する。
次に、ステップS6に示すように、露光ユニット14が、レジスト膜Rにおける周縁領域Eに形成された部分を露光する。
次に、PEBを実施することなく、ステップS32に示すように、搬送用収納容器19を用いてウェーハWを塗布現像装置11からデバイス領域用の露光装置32まで搬送し、必要に応じて待機させる。このとき、クリーンルーム10内の気温は10℃以下とされているため、レジスト膜Rが冷却され、搬送中及び待機中における酸の拡散が抑制される。
次に、PEBを実施することなく、ステップS32に示すように、搬送用収納容器19を用いてウェーハWを塗布現像装置11からデバイス領域用の露光装置32まで搬送し、必要に応じて待機させる。このとき、クリーンルーム10内の気温は10℃以下とされているため、レジスト膜Rが冷却され、搬送中及び待機中における酸の拡散が抑制される。
次に、ステップS3に示すように、露光装置32がウェーハWのデバイス領域Dに対して露光を行う。
その後、PEBを行わずに、ステップS35に示すように、搬送用収納容器19を用いてウェーハWを露光装置32から塗布現像装置11まで搬送し、必要に応じて待機させる。このときも、露光装置32から搬出されたウェーハW及びレジスト膜Rは、クリーンルーム10内の空気を介して冷却され、搬送中及び待機中における酸の拡散が抑制される。
その後、PEBを行わずに、ステップS35に示すように、搬送用収納容器19を用いてウェーハWを露光装置32から塗布現像装置11まで搬送し、必要に応じて待機させる。このときも、露光装置32から搬出されたウェーハW及びレジスト膜Rは、クリーンルーム10内の空気を介して冷却され、搬送中及び待機中における酸の拡散が抑制される。
次に、ステップS7に示すように、加熱ユニット15がレジスト膜Rに対して加熱処理(PEB)を施す。これにより、未反応の酸が全て反応する。
次に、ステップS8に示すように、現像ユニット16がレジスト膜Rを現像する。これにより、ウェーハW上にレジストパターンが形成される。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第3の実施形態と同様である。
次に、ステップS8に示すように、現像ユニット16がレジスト膜Rを現像する。これにより、ウェーハW上にレジストパターンが形成される。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第3の実施形態と同様である。
本実施形態においても、前述の第3の実施形態と同様に、冷却することによって酸の拡散を抑制し、レジスト膜Rにおける反応領域の拡大を制御することができる。これにより、待機時間の変動によってレジストパターンの寸法が変動することを防止できる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
なお、本実施形態においては、クリーンルーム内の気温を下げることにより、搬送中及び待機中のウェーハを冷却する例を示したが、ウェーハの冷却方法はこれに限定されない。例えば、前述の第4の実施形態と同様に、ウェーハの保管容器を用いて、露光後のレジスト膜を冷却してもよい。また、前述の第5の実施形態と同様に、ウェーハの搬送に用いる搬送用収納容器を利用して、レジスト膜を冷却してもよい。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
例えば、前述の第1、第2及び第6の各実施形態においては、レジスト膜の反応領域の拡大を制御する方法として、露光後直ちにレジスト膜を例えば80〜190℃の温度に加熱して酸の反応を促進することにより、酸の拡散長を制御しつつ反応させる方法を採用した。一方、前述の第3、第4、第5及び第7の各実施形態においては、露光後熱処理を行うまでの期間、レジスト膜を例えば10℃以下の温度に冷却することにより、酸の拡散を抑制する方法を採用した。しかしながら、上述の温度範囲は、レジスト材料の種類、待機時間の長さ等の条件によって異なるため、これらの温度範囲に限定されるものではない。また、レジスト膜の反応領域の拡大を制御する処理として、加熱処理及び冷却処理以外の処理を行ってもよい。
また、前述の第1、第2及び第6の実施形態においては、デバイス領域を露光した後の熱処理(PEB)と周縁領域を露光した後の熱処理(PEB)とを同じ温度で行う例を示したが、本発明はこれに限定されず、各熱処理の温度は相互に異なっていてもよい。例えば、周縁領域Eに形成されるダミーパターンに要求される寸法精度は、デバイス領域Dに形成される半導体装置形成用の微細パターンに要求される寸法精度ほどは高くないため、周縁領域Eを露光した後の熱処理においては、未反応の酸の全てを反応させる必要がない場合もある。このような場合には、周縁領域Eを露光した後の熱処理の温度を低めに設定してもよい。同様に、各加熱処理(PEB)の時間についても、相互に独立して設定することができる。例えば、形成後のレジストパターンが所望の寸法になるように、予め決めておいてもよい。
更に、前述の各実施形態においては、レジスト材料として化学増幅型ArFレジストを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されない。更に、前述の第1、第3、第4、第5及び第7の実施形態については、ネガ型のレジスト材料を用いることも可能である。
1、2、3、4、5 半導体装置の製造システム、10 クリーンルーム、11 塗布現像装置、12 露光装置、13 成膜ユニット、14 露光ユニット、15 加熱ユニット、16 現像ユニット、17 露光ユニット、18 加熱ユニット、19 搬送用収納容器、22 露光装置、29 現像ユニット、32 露光装置、41 保管容器、42 収納部、43 冷却部、52 冷却ガス供給装置、59 搬送用収納容器、59a 外壁、59b 内壁、59c 隙間、101 半導体装置の製造システム、110 クリーンルーム、111 塗布現像装置、112 露光装置、113 成膜ユニット、114 露光ユニット、115 加熱ユニット、116 現像ユニット、117 露光ユニット、119 搬送用収納容器、A 領域、D デバイス領域、E 周縁領域、R レジスト膜、W ウェーハ
Claims (16)
- 基板上にレジスト膜を成膜する工程と、
前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域上に形成された部分を露光する工程と、
前記デバイス領域の露光の後、前記レジスト膜における反応領域の拡大を制御する反応制御処理を施す工程と、
前記反応制御処理の後、前記レジスト膜のうち、前記デバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する工程と、
前記周縁領域の露光の後、前記レジスト膜を加熱する工程と、
前記加熱の後、前記レジスト膜を現像する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記反応制御処理は、前記レジスト膜を加熱する処理であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記デバイス領域の露光及び前記反応制御処理を、同一の装置によって実施することを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
- 前記レジスト膜はポジ型であり、
前記反応制御処理の後、前記周縁領域の露光の前に、前記レジスト膜を現像する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項2または3に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記反応制御処理は、前記デバイス領域の露光によって前記レジスト膜内に発生した酸が反応するような条件で行うことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記反応抑制処理は、前記レジスト膜を冷却する処理であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記反応制御処理は、前記デバイス領域の露光によって前記レジスト膜内に発生した酸の拡散が抑制されるような条件で行うことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板上にレジスト膜を成膜する工程と、
前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する工程と、
前記周縁領域の露光の後、前記レジスト膜を加熱する第1の加熱工程と、
前記第1の加熱工程の後、前記レジスト膜を現像する第1の現像工程と、
前記第1の現像工程の後、前記レジスト膜のうち、前記デバイス領域上に形成された部分を露光する工程と、
前記デバイス領域の露光の後、前記レジスト膜を加熱する第2の加熱工程と、
前記第2の加熱工程の後、前記レジスト膜を現像する第2の現像工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上にレジスト膜を成膜する工程と、
前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する工程と、
前記周縁領域の露光の後、前記レジスト膜を冷却する第1の冷却工程と、
前記第1の冷却工程の後、前記レジスト膜のうち、前記デバイス領域上に形成された部分を露光する工程と、
前記デバイス領域の露光の後、前記レジスト膜を冷却する第2の冷却工程と、
前記第2の冷却工程の後、前記レジスト膜を加熱する工程と、
前記加熱の後、前記レジスト膜を現像する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上にレジスト膜を成膜する成膜ユニットと、
前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域上に形成された部分を露光する第1の露光ユニットと、
前記レジスト膜を加熱する第1の加熱ユニットと、
前記レジスト膜のうち、前記基板における前記デバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する第2の露光ユニットと、
前記レジスト膜を加熱する第2の加熱ユニットと、
前記レジスト膜を現像する現像ユニットと、
を備え、
前記第1の露光ユニット及び前記第1の加熱ユニットは第1の装置内に設けられており、
前記第2の露光ユニット及び前記第2の加熱ユニットは第2の装置内に設けられていることを特徴とする半導体装置の製造システム。 - 前記成膜ユニット及び前記現像ユニットは、前記第2の装置内に設けられていることを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造システム。
- 基板上にレジスト膜を成膜する成膜ユニットと、
前記レジスト膜のうち、前記基板の中央部を含むデバイス領域上に形成された部分を露光する第1の露光ユニットと、
前記レジスト膜のうち、前記基板における前記デバイス領域の周縁領域上に形成された部分を露光する第2の露光ユニットと、
前記レジスト膜を加熱する加熱ユニットと、
前記レジスト膜を現像する現像ユニットと、
前記レジスト膜を冷却する冷却装置と、
を備え、
前記冷却装置は、前記第1又は第2の露光ユニットにより前記レジスト膜を露光した後、前記加熱ユニットにより前記レジスト膜を加熱する前に、前記レジスト膜を冷却することを特徴とする半導体装置の製造システム。 - 前記冷却装置は、前記基板を保管する保管容器であることを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造システム。
- 前記冷却装置は、
内部に前記基板を収納した状態で運搬される搬送用収納容器と、
前記搬送用収納容器内に冷却されたガスを供給する冷却ガス供給装置と、
を有することを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造システム。 - 前記搬送用収納容器は、
外壁と、
前記外壁の内部に設けられ、内部に前記基板が収納される内壁と、
前記外壁と前記内壁との隙間に設けられた断熱材層と、
を備えたことを特徴とする請求項14記載の半導体装置の製造システム。 - 前記成膜ユニット、前記第2の露光ユニット、前記加熱ユニット及び前記現像ユニットは、同一の装置内に設けられていることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1つに記載の半導体装置の製造システム。
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