JP2682437B2 - 露光方法およびその装置 - Google Patents

露光方法およびその装置

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JP2682437B2 JP6084233A JP8423394A JP2682437B2 JP 2682437 B2 JP2682437 B2 JP 2682437B2 JP 6084233 A JP6084233 A JP 6084233A JP 8423394 A JP8423394 A JP 8423394A JP 2682437 B2 JP2682437 B2 JP 2682437B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70733Handling masks and workpieces, e.g. exchange of workpiece or mask, transport of workpiece or mask
    • G03F7/7075Handling workpieces outside exposure position, e.g. SMIF box

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放射線感応材料(以下単
にレジストと呼ぶ)が塗布された基板に電子あるいは光
の放射線を投射しパターンを転写する露光方法およびそ
の装置に関し、特にパターン転写後のレジストの熱処理
方法と熱処理装置とが付加された露光方法およびその装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの回路パターンの高集積化に伴な
い回路パターンを基板に転写するリソグラフィ技術の進
歩は不可欠となった。このリソグラフィ技術は高解像度
を得るために投射する放射線を紫外線から遠紫外線にさ
らに波長の短かい電子線あるいはX線などが試行されて
きた。一方、転写され潜像が形成されるレジストも高感
度および高解像度であって高加工耐性をもつレジスト材
料の開発がなされてきた。その中でも化学増幅系のレジ
ストが最も優れたレジストであることが注目されてい
る。
【0003】一方、一筆書きのように電子線でパターン
を描画する電子線露光方法は、パターンが形成されたレ
チクルに光を投射しパターンを一括転写する光露光方法
に比べ処理速度が遅いという欠点があった。この処理速
度を早める電子線露光方法は、例えば、ジャーナル オ
ブ バキューム サイエンス アンド テクノロジイ
(Journal of Vacuum Scienc
e and Techn−ology),B10 No
v/Dec 1992 pp2759〜2763に開示
されている。
【0004】この方法は、描画すべきパターンを部分的
に分割して複数の単純な形状の部分パターンとしこの部
分パターンを形成したアパーチャを幾種類かを準備し、
それぞれのアパーチャに矩形状の電子線を透過させ、部
分パターンを描画させ繋ぎ合せて全体のパターンを完成
させる方法である。この方法で処理速度が向上し、1時
間辺り20枚以上のウェーハを処理することができた。
しかしながら、このように早く処理できるものの、パタ
ーン転写後のベーク処理の時間がむしろ長くなりパター
ン転写工程としてのスループットを低下する恐れがあっ
た。
【0005】また、露光装置とベーク装置とは同じ工程
にかかわらず従来距離を置いて配置されていた。このよ
うな場合、パターンが転写されたウェーハをベーク装置
に搬送される際にウェーハは大気に晒さわれることにな
る。このため、上述した化学増幅系のレジストでは、大
気中に含まれる塩基成分や水分によりレシスト表面付近
でレジストに含むレジスト反応を促進させる触媒を不活
性化にするという問題がある。この問題はレジスト膜表
面付近での溶解速度を変化させレジストに転写され形成
された潜像の形状に変形をもたらし解像度を低下させ
る。すなわち、大気への暴露時間によっては正確なパタ
ーンが得られなくなるという問題になる。
【0006】この触媒の不活性化は大気への暴露時間に
比例することを考慮し、露光後のベークまでの間の搬送
時間を一定制御すれば、ある程度の変形に留めることが
できると考えられるが、枚葉式に処理する露光装置と複
数枚処理するベーク装置との間では、複数枚のウェーハ
を収納するウェーハキャリアでのウェーハの待機時間が
異なることとなり潜像の形状および線幅に違を生ずるこ
とになる。
【0007】この触媒の経時変化による潜像の変形を対
策した露光装置が特開平3一154324号公報に開示
されている。この露光装置は露光室とウェーハを露光室
から取り入れ取出す交換室との間にベーク装置を配置し
構成している。交換室の複数枚のウェーハを順次露光室
に入れパターンを転写し潜像を形成し、露光室から取出
しベーク装置に入れベーク処理を行なう。このように待
機しているウェーハを一枚ずつ交換室を介して露光室に
入れ、潜像を形成した後ホットプレートにウェーハを移
載しベーキングし、しかる後交換室から外側に待機して
いるウェーハカセットに収納し総べてのウェーハを処理
していた。
【0008】すなわち、露光からベークまでの経過時間
を短くしかつ一定にすることによって転写で形成される
パターン潜像の寸法変動を解消している。そして、ベー
ク装置における加熱手段としては、上述したホットプレ
ート式以外にベルト加熱式または熱風循環式または赤外
線・遠赤外線式または高周波加熱方式が適用できること
を特徴としたものであった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た露光装置では、露光からベークに至る経過時間を短く
一定にすることによって潜像パターンの形状および寸法
のばらつきが少なくなるものの、一枚ずつウェーハをベ
ーク処理してから交換室より一枚ずつ取出しウェーハカ
セットに収納しているので、ウェーハを交換室から取出
しウェーハカセットに総べてのウェーハを収納する無駄
な時間がかかりスループットを低下させるという欠点が
ある。
【0010】また、ベーク装置における加熱手段にして
も、熱風循環式を除いては真空中でベーキング処理が可
能で、触媒の経時変化が少なくなる期待がもてるもの
の、1μTorr程度の真空度では水分や塩基物を完全
に除去できるものではなくレジストの触媒の経時変化が
起きる不安があり高い解像度が得られない問題を含んで
いる。ましては、熱風循環式の加熱手段では、熱風中に
多くの塩基物や水分が含まれている恐れがある。
【0011】さらに、ホットプレートのように基板を直
接加熱する場合は、基板の材質によって時間がかかり、
露光時間とベーク時間との間にずれが生じ転写工程のス
ループットが低下する問題がある。例えば、石英製のレ
チクルなどを加熱する場合とシリコン基板であるウェー
ハを加熱する場合とは加熱時間が自ずと異なるからであ
る。
【0012】従って、本発明の目的は、基板に被着され
たレジストにパターンを転写し潜像を形成する工程のス
ループットを高め、より高い解像度のパターンの転写が
できる露光方法およびその装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決する手段】本発明の特徴は、電子線あるい
は光の照射により反応の触媒となる酸を発生する化学増
幅系レジスト膜が被着された基板を一枚づつ前記電子線
あるいは該光を投射してパターンを転写した後に、該パ
ターンが転写された前記基板を真空状態で保管し、しか
る後に前記化学増幅系レジスト膜の反応を起すもととな
る該酸の触媒を不活性化させる成分を含まないガスで前
記化学増幅系レジスト膜を加熱する露光方法である。ま
た、前記ガスは窒素ガスであることが望ましく、さら
に、前記パターン転写後の前記基板を複数枚を真空状態
で保管し、同時に前記ガスで加熱することである。
【0014】本発明の他の特徴は、化学増幅系レジスト
膜が被着された基板を一枚づつ収納し電子線あるいは光
の照射によりパターンを転写する転写室と、この転写室
に隣接し開閉可能な第1のゲートバルブを介して取付け
られるとともに前記基板に前記パターン転写し終る毎に
前記第1のゲートバルブを開き前記パターン転写後の該
基板を前記転写室から一枚づつ移載させ収納する棚部材
を具備する真空状態の気密室と、この気密室を独立して
真空排気ができる真空排気装置と、前記パターンが転写
された前記基板の全てが前記気密室の該棚部材に収納さ
れたとき真空状態の前記気密室に前記化学増幅系レジス
ト膜の反応を起すもととなる酸の触媒を不活性化させる
成分を含まないガスを導入するガス供給装置とを備える
露光装置である。また、前記転写室の前記気密室が取付
けられた側面以外の側面に第2のゲートバルを介して取
付けられるとともに前記パターンが転写されていない複
数の前記基板を入れる前記棚部材を具備するローダ室を
備えることが望ましい。
【0015】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0016】図1(a)および(b)は本発明の露光装
置の一実施例を示す上面図および模式断面図でおる。こ
の露光装置は電子線露光装置であって、図1に示すよう
に、ウェーハ15のレジスト面に電子線を投射しパター
ンを描画する転写室1と、この転写室1に隣接し開閉可
能なゲートバルブ7を介して取付けられたベーク室2
と、ベーク室2を独立して真空排気できる真空排気装置
6と、ベーク室2に加熱された窒素あるいは不活性ガス
を導入するガス供給装置5および温調器4とを備えてい
る。
【0017】また、転写室1のベーク室2が取付けられ
た側面以外の側面に未処理のウェーハ15の複数枚を収
納したウェーハカセット14が収納されるローダ室3が
配設されている。さらに、このローダ室3には、図面に
は示してはいないが、ベーク室2のウェーハカセット1
4を上下動させるエレベータ機構11と同じ機構が取付
けられている。すなわち、工程間のウェーハ15の搬送
はウェーハカセット14で行なわれているため、このウ
ェーハカセット14をロードするローダ室3を設けたこ
とである。この複数枚のウェーハ15を収納するローダ
室3に対しベーク室2は同時に複数のウェーハ15を同
時にベーキングを行なうとともに転写室1からウェーハ
15をアンローダを行なう機能をもっている。また、一
枚ずつ送られる場合には、このローダ室3は必ずしも必
要としない。さらに、このローダ室3を独立して真空排
気する真空排気装置を設けてやれば、このローダ室3を
転写室1の真空度を維持した状態でウェーハカセット1
4の出し入れができる。
【0018】ガス供給装置5は窒素あるいはヘリウムな
どの不活性ガスを供給する装置であり市販のガスボンベ
で良い。理想的にはヘリウムなどの不活性ガスが良い
が、価格の点で窒素ガスを用いることが望ましい。ま
た、温調器4はガスの温度の制御と水分の除去を行なう
装置である。真空排気装置6はベーク室2の圧力を0.
01μTorr以下まで排気できる能力をもっている。
そして、ベーク室2はドア8とゲートバルブ7とにより
独立した一つの気密室に構成されている。
【0019】図2は図1の露光装置による露光方法を説
明するためのフローチャートである。次に、図1および
図2のフローチャートを参照して図1の露光装置の動作
と本発明の露光方法を説明する。
【0020】まず、ステップAで、ローダ室3に未処理
のウェーハ15が収納したウェーハカセット14を収納
し、ベーク室2には空のウェーハカセット14を収納す
る。次に、ステップBで、ローダ室3のドア16を閉
じ、転写室1とローダ室3を仕切るゲートバルブ9を開
け、転写室1と繋がる真空排気装置(図示せず)で真空
排気する。これと同時にゲートバルブ7とドア8とで閉
鎖されたベーク室2を真空排気装置6で真空排気する。
【0021】次に、ステップCで、転写室1およびロー
ダ室3が所定の真空度に達したら、ローダ室3のウェー
ハカセット14よりウェーハ15の一枚をマニプレータ
(図示せず)によりステージ10に移載する。次に、ス
テップDで、電子線を投射しウェーハ15にパターンを
転写する。そして、ステップEで、ゲートバルブ7を開
け、パターンが転写されたウェーハ15はマニプレータ
(図示せず)によりステージ10からウェーハカセット
14に収納される。このとき、転写室1の真空度により
ベーク室2の圧力が上る恐れがある場合は、必要に応じ
て、ウェーハ15を移載する毎にゲートバルブ7を閉じ
る。
【0022】この一枚ずつパターン転写しベーク室2に
収納する動作を繰返して行ない。ステップFでウェーハ
カセット14に収納された未処理のウェーハ15のパタ
ーン転写が完了し、総べてのウェーハ15がベーク室2
のウェーハカセット14に収納されれば、ゲートバルブ
9が閉じるとともにゲートバルブ7を閉じる。そして、
ベーク室2の真空度が、例えば、0.1μTorr以内
であることを確認してから、バルブ12を閉じバルブ1
3を開け、例えば、120°Cに加熱された乾燥窒素を
ベーク室2に導入する。そして、ステップGで、数分間
ベーキングした後、バルブ13を閉じ、ステップHで、
ドア8を開き、ウェーハカセット14をベーク室2より
取出す。
【0023】このように、パターンが転写されたウェー
ハカセット14に集積して収納された複数枚のウェーハ
15は、一度にベーキング処理され、ウェーハカセット
14に収納された状態で次工程の現像工程送られる。ま
た、ローダ室の空のウェーハカセット14はベーキング
室2に搬送されエレベータ機構11に搭載される。一
方、ローダ室3のエレベータ機構には前工程から送られ
未処理ウェーハを収納したウェーハカセット14が乗せ
らる。そして、再び、上述したように、図2のステップ
Bから開始する。
【0024】このようにパターンが転写されたウェーハ
15の複数枚を一時的に水分や塩基物が無い高真空下で
保管し、水分や塩基物が含まないガスで加熱処理を行な
うことである。試みに、1ロットのウェーハを流したと
ころ、従来の解像度のばらつきが半分以下に納めること
ができた。また、ベーキング処理能力も、30%向上す
ることができた。
【0025】以上説明した実施例では、電子線露光装置
として説明したが、光露光装置にも適用できる。この場
合は真空状態でパターンを転写する必要がなくなるの
で、、気密にするローダ室が不要となる。従って、ウェ
ーハカセットを搭載するエレベータ機構とウェーハカセ
ットからウェーハを取り出すマニプレータを配設するだ
けで良い。そして、図1に示すように、転写室1にゲー
トバルブ7を介してベーク室2と、この転写室1を真空
排気する真空排気装置6と、水分や塩基物が含まない加
熱ガスを転写室1に供給するガス供給装置5と温調器4
を設けることである。
【0026】また、本発明によれば、半導体基板である
ウェーハへのパターン転写だけではなく光露光装置の石
英製のレチクルや複写プリンタのマスクなどにも適用で
きる。さらに、本発明の加熱手段は、レジストが塗布さ
れる基板の材質が変っても、基板自体を伝熱で加熱する
加熱手段と違いレジスト表面を直接加熱することができ
るので、ベーキング処理時間が基板によって変ることが
ないし、極めて省資源の加熱手段である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、一枚ずつ
基板にパターンを転写する転写室に隣接して配設される
とともに転写済みの複数の前記基板を集積し高真空下で
保管する気密室と、この気密室に水分や塩基物の含まな
い加熱ガスを供給するガス供給手段とを設けることによ
って、パターン転写後に起きるレジストの触媒の活性能
力の低下を防止しパターンの解像度が向上できるという
効果ある。また、加熱手段がレジスト面を加熱する加熱
手段であるので、基板自体を加熱するのではなく複数の
基板の表面のレジストのみ同時に加熱できるので、従来
のヒータで行なわれたベーキング処理時間より短くて済
むという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の露光装置の一実施例を示す上面図およ
び模式断面図でおる。
【図2】図1の露光装置による露光方法を説明するため
のフローチャートである。
【符号の説明】
1 転写室 2 ベーク室 3 ローダ室 4 温調器 5 ガス供給装置 6 真空排気装置 7,9 ゲートバルブ 8,16 ドア 10 ステージ 11 エレベータ機構 12,13 バルブ 14 ウェーハカセット 15 ウェーハ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子線あるいは光の照射により反応の触
    媒となる酸を発生する化学増幅系レジスト膜が被着され
    た基板を一枚づつ前記電子線あるいは該光を投射してパ
    ターンを転写した後に、該パターンが転写された前記基
    板を真空状態で保管し、しかる後に前記化学増幅系レジ
    スト膜の反応を起すもととなる該酸の触媒を不活性化さ
    せる成分を含まないガスで前記化学増幅系レジスト膜を
    加熱することを特徴とする露光方法。
  2. 【請求項2】 前記ガスは窒素ガスであることを特徴と
    する請求項1記載の露光方法。
  3. 【請求項3】 前記パターン転写後の前記基板を複数枚
    を真空状態で保管し、同時に前記ガスで加熱することを
    特徴とする請求項1記載の露光方法。
  4. 【請求項4】 化学増幅系レジスト膜が被着された基板
    を一枚づつ収納し電子線あるいは光の照射によりパター
    ンを転写する転写室と、この転写室に隣接し開閉可能な
    第1のゲートバルブを介して取付けられるとともに前記
    基板に前記パターン転写し終る毎に前記第1のゲートバ
    ルブを開き前記パターン転写後の該基板を前記転写室か
    ら一枚づつ移載させ収納する棚部材を具備する真空状態
    の気密室と、この気密室を独立して真空排気ができる真
    空排気装置と、前記パターンが転写された前記基板の全
    てが前記気密室の該棚部材に収納されたとき真空状態の
    前記気密室に前記化学増幅系レジスト膜の反応を起すも
    ととなる酸の触媒を不活性化させる成分を含まないガス
    を導入するガス供給装置とを備えることを特徴とする露
    光装置。
  5. 【請求項5】 前記転写室の前記気密室が取付けられた
    側面以外の側面に第2のゲートバルを介して取付けられ
    るとともに前記パターンが転写されていない複数の前記
    基板を入れる前記棚部材を具備するローダ室を備えるこ
    とを特徴とする請求項4記載の露光装置。
  6. 【請求項6】 前記ローダ室と前記気密室に収納され複
    数の前記基板を収納する棚部材を備えることを特徴とす
    る請求項5記載の露光装置。
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