JP3645492B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイ用のガラス基板などの基板に対して例えばレジスト液の塗布処理や現像処理などを行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィ−技術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、この塗布レジストを所定パタ−ンに露光処理し、更に現像処理して所定パタ−ンのレジスト膜が形成される。このような一連の処理は、塗布／現像装置に露光装置を接続したシステムにより行われる。
【０００３】
図１３はこのような装置の従来例を示す平面図であり、基板例えば半導体ウエハＷを２５枚収納したカセットＣはカセットステ−ションＡ１のカセットステ−ジ１に搬入される。カセットステ−ションＡ１には処理ステ−ションＡ２が接続されており、更に処理ステーションＡ２にはインターフェイスステーションＡ３を介して図示しない露光装置が接続されている。
【０００４】
前記カセットステージ１上のカセットＣ内のウエハＷは、受け渡しアーム１１により取り出されて棚ユニット１２の受け渡し部を介して塗布ユニット１３に送られ、ここでレジストが塗布される。その後ウエハＷは、ウエハ搬送手段１４→棚ユニット１５の受け渡し部→インタ−フェイスステ−ションＡ３→露光装置の経路で搬送されて露光される。露光後のウエハＷは、逆経路で処理ステ−ションＡ２に搬送され、塗布ユニット１３の下段に設けられた図示しない現像ユニットにて現像された後、ウエハ搬送手段１４→棚ユニット１２の受け渡し部→カセットＣの経路で搬送される。
【０００５】
なお棚ユニット１２，１５の各棚は、加熱部、冷却部、前記ウエハＷの受け渡し部、疎水化処理部等として構成されており、前記レジストの塗布の前や現像処理の前には、所定の温度でレジストの塗布等を行うために、前記棚ユニット１２，１５にて加熱処理と冷却処理とがこの順序で行われる。なお１６は処理ステ−ションＡ２と露光装置との間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡しア−ムである。
【０００６】
また前記処理ステーションＡ２は、塗布ユニット１３及び現像ユニットとからなる処理領域と、ウエハ搬送手段１４が配置された搬送領域とが区画されており、処理領域はクリーンルームの雰囲気が取り込まれて、所定の温度及び湿度に調整された空気が送出され、いわば高精度調整雰囲気となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで化学増幅型レジストは、露光することにより酸が生成し、この酸が加熱処理により拡散して触媒として作用し、レジスト材料の主成分であるベ−ス樹脂を分解したり、分子構造を変えて現像液に対して可溶化するものである。従ってこの種のレジストを用いた場合、露光後のウエハＷは例えば棚ユニット１５の加熱部で所定温度まで加熱された後、酸による現像液への可溶化反応（レジストの解像反応）を抑えるために同じ棚ユニット１５の冷却部で所定温度まで冷却され、次いで現像ユニットにて現像液が塗布される。
【０００８】
しかしながら化学増幅型レジストは、前記レジストの解像反応が室温程度の温度で進行してしまうため、露光装置→加熱部の間のウエハＷの搬送の際に、当該搬送領域の温度や搬送時間の変化が現像線幅に大きな影響を与えてしまい、これらの変動に伴い、現像線幅が変化してしまうという問題があり、特にアセタール系化学増幅型レジストで顕著である。
【０００９】
このため露光装置→加熱部間の搬送時間を管理し、この搬送の間のレジストの解像反応の進行の程度を揃えることにより、現像線幅の均一性を確保しようとしているが、それでもなお現像線幅にはばらつきが生じている。
【００１０】
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、露光後の基板をレジストの解像反応の進行を抑えた状態で加熱部に搬送し、ここで加熱処理を行うことにより、基板面内及び基板間の現像線幅の均一性を向上させる基板処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため本発明の基板処理装置は、複数の基板を収納した基板カセットを載置する載置部と、この載置部に載置された基板カセットに対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段と、を含むカセットステ−ションと、このカセットステ−ションに接続され、前記受け渡し手段により搬送された基板に対して処理を行う処理ステ−ションと、前記処理ステ−ションと露光装置との間で基板の受け渡しを行うためのインタ−フェイスステ−ションと、を備え、
前記インターフェイスステーションは、レジストが塗布され、露光装置にて露光された基板をレジストの解像反応の進行を抑えるために冷却する冷却プレートを備えた反応抑制部が多段に積層されたユニットと、露光された基板を各段の冷却プレートに受け渡すための搬送アームと、を含み、
前記処理ステーションは、前記反応抑制部にて冷却された基板を加熱して、レジストの解像反応を進行させる加熱部と、前記加熱部にて加熱された基板を冷却して、レジストの解像反応の進行を抑える冷却部と、前記基板に対して現像液の塗布処理を行う現像処理部と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
他の発明は、複数の基板を収納した基板カセットを載置する載置部と、この載置部に載置された基板カセットに対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段と、を含むカセットステ−ションと、このカセットステ−ションに接続され、前記受け渡し手段により搬送された基板に対して処理を行う処理ステ−ションと、前記処理ステ−ションと露光装置との間で基板の受け渡しを行うためのインタ−フェイスステ−ションと、を備え、
前記インターフェイスステーションは、レジストが塗布され、露光装置にて露光された基板に対してレジストの解像反応の進行を抑える処理を行う反応抑制部と、露光された基板を反応制御部に受け渡すための搬送アームと、を含み、
前記反応抑制部は、密閉された処理室と、この処理室内に基板を多段に載置するために設けられた棚と、前記処理室内の温度を検出する温度検出部と、この温度検出部にて検出された温度に基づいて気体の温度を調整して前記処理室内に供給する調整部と、各段毎に設けられ、開閉される基板の受け渡し口と、を備え、
前記処理ステーションは、前記反応抑制部にて冷却された基板を加熱して、レジストの解像反応を進行させる加熱部と、前記加熱部にて加熱された基板を冷却して、レジストの解像反応の進行を抑える冷却部と、前記基板に対して現像液の塗布処理を行う現像処理部と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような基板処理装置では、露光装置から加熱部に搬送される間のレジストの解像反応の進行が抑制された状態となり、加熱部では前記解像反応の進行の程度が揃えられた基板に対して前記解像反応が同じ条件で促進されることになる。このため現像処理を行う際には、基板全体に亘って前記解像反応の進行の程度が揃えられた状態となるので、現像線幅のばらつきの発生が抑えられる。
【００１４】
この際前記反応抑制部は露光装置の近傍に設けられていることが望ましく、この場合には露光装置と反応抑制部との間の搬送時間が短くなるので、反応抑制部に搬送された基板の前記解像反応の進行の程度がより揃えられた状態となり、より現像線幅の均一性が向上する。
【００１５】
ここで前記反応抑制部としては、レジストが塗布され、露光された基板を結露が発生しないように冷却することにより、レジストの解像反応の進行を抑えることを特徴とする構成とすることが望ましい。またレジストが塗布され、露光された基板に付着している水分量を、反応抑制部に搬送されたときの基板に付着している水分量よりも少なくすることにより、レジストの解像反応の進行を抑えることを特徴とし、例えばこの反応抑制部が設けられている雰囲気の空気の湿度よりも湿度の低いガスを基板に供給することにより、基板に付着している水分量を、反応抑制部に搬送されたときの基板に付着している水分量よりも少なくすることを特徴とする構成とすることが望ましい。
【００１６】
なお、前記レジストは、例えば露光により発生した酸がレジストの解像反応を進行させる化学増幅型レジストであり、ここでレジストの解像反応とは、露光することにより生成した酸がレジスト材料の主成分であるベ−ス樹脂を分解したり、分子構造を変えて現像液に対して可溶化するという反応である。
【００１７】
また上述のインターフェイスステーションは、処理ステーションから受け渡され露光装置に搬送される基板を一旦保持するチャンバと、このチャンバ内の雰囲気を制御する雰囲気コントローラと、を備える構成としてもよい。このような構成においては例えばチャンバ内を減圧したり、チャンバ内に除湿したガス例えば不活性ガスまたは空気の供給を行うようにすることで露光前のレジストの経時変化を抑制し、線幅の均一性を向上させることができる。また、更にガスに温度調整を行うことによりレジストの経時変化を一定化させる効果を加えることも好ましく、この場合、温度をチャンバ外部の雰囲気より低い温度に保つことで経時変化を抑えることができる。
【００１８】
前記チャンバは、例えばチャンバ内に導入される基板を一旦保持してパージするパージ室と、基板を待機させるバッファ室と、前記パージ室と前記バッファ室との間で基板の受け渡しを行う受け渡し手段とを備え、バッファ室に露光装置との間で基板の受け渡しをするための通過口を設けた構成とすることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を基板の塗布、現像装置に適用した実施の形態について説明する。図１はこの実施の形態の概略平面図、図２は内部を透視して示す概観図であって、図中Ｓ１はカセットステ−ション、Ｓ２はウエハＷに対してレジストの塗布処理や現像処理等を行うための処理ステ−ション、Ｓ３はインタ−フェイスステ−ション、Ｓ４は露光装置である。
【００２０】
カセットステ−ションＳ１は、複数の基板例えば２５枚のウエハＷを収納した例えば４個の基板カセットをなすウエハカセット（以下「カセット」という）２２を載置する載置部をなすカセットステ−ジ２１と、カセットステ−ジ２１上のカセット２２と処理ステ−ションＳ２との間でウエハＷの受け渡しを行なうための受け渡し手段をなす受け渡しア−ム２３とを備えている。受け渡しアーム２３は、昇降自在、Ｘ，Ｙ方向に移動自在、鉛直軸まわりに回転自在に構成されている。
【００２１】
また処理ステ−ションＳ２は、例えば２個の現像ユニットＤ（Ｄ１，Ｄ２）と、２個の塗布ユニットＣ（Ｃ１，Ｃ２）と、例えば３個の棚ユニットＲ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）と、例えば１個の基板搬送手段ＭＡと、を備えており、カセットステ−ションＳ１とインタ−フェイスステ−ションＳ３との間でウエハＷの受け渡しを行うと共に、当該ステ−ションＳ２内ではウエハＷにレジスト液を塗布する処理と、ウエハＷの現像処理と、これらの処理の前後にウエハＷを所定の温度に加熱し、冷却する処理とを行うように構成されている。
【００２２】
このような処理ステーションＳ２のレイアウトの一例について説明すると、前記受け渡しア−ム２３の奥側には、例えばカセットステーションＳ１から奥を見て例えば右側には現像ユニットＤや塗布ユニットＣ等を備えた処理ユニットＵが２段に亘って設けられている。つまり２個の現像処理部をなす現像ユニットＤ１，Ｄ２が、カセットステージ２１のカセットの配列方向とほぼ直交する方向に現像ユニットＤ１を手前側にして２個並んで配置されており、これら現像ユニットＤ１，Ｄ２の下段には２個の塗布ユニットＣ１，Ｃ２が塗布ユニットＣ１を手前側にして並んで設けられている。なお以降の説明では、カセットステーションＳ１側を手前側、露光装置Ｓ４側を奥側として述べることにする。
【００２３】
またこれら処理ユニットＵのカセットステーションＳ１から見て左側には、塗布ユニットＣと現像ユニットＤと棚ユニットＲとの間でウエハＷの受け渡しを行うための、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成された基板搬送手段ＭＡが設けられている。そしてこの基板搬送手段ＭＡのカセットステーションＳ１側から見て手前側には棚ユニットＲ１、奥側には棚ユニットＲ２、左側には棚ユニットＲ３が夫々配置されている。但し図２には便宜上棚ユニットＲ３と基板搬送手段ＭＡは省略してある。
前記棚ユニットＲ１，Ｒ３は、図３に棚ユニットＲ１を代表して示すように、ウエハＷを加熱するための加熱部３１と、ウエハＷを冷却するための冷却部３２と、ウエハ表面を疎水化するための疎水化部３３と、棚ユニットＲ１においてはカセットステーションＳ１の受け渡しアーム２３と基板搬送手段ＭＡとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し台を備えた受け渡し部３４と、棚ユニットＲ１においてはウエハＷの位置合わせを行うためのアライメント部３５とが縦に配列されている。
【００２４】
前記加熱部３１は、例えばヒータが内蔵された加熱プレートの表面にウエハＷを載置することにより、当該ウエハＷが所定温度まで加熱されるように構成されており、前記冷却部３２は、例えばサーモモジュールが内蔵された冷却プレ−トの表面にウエハＷを載置することにより、当該ウエハＷが所定温度まで冷却されるようになっている。
また前記棚ユニットＲ２は、図４に示すように、ウエハＷを加熱し、その後冷却するためのＣＨＰ装置（Chilling Hot Plate Process Station）と、後述するインターフェイスステーションＳ３の搬送アームＡと基板搬送手段ＭＡとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し台を備えた受け渡し部４０とが縦に配列されている。
【００２５】
前記ＣＨＰ装置４は、例えば図５に示すように、ウエハＷを加熱するための加熱部をなす加熱プレ−ト４１と、ウエハＷを冷却するための冷却プレ−ト４２とを備えており、先ずウエハＷを加熱プレ−ト４１に載置して所定温度まで加熱した後（図５（ａ）参照）、例えば加熱プレ−ト４１からウエハＷを例えば突出ピン４３で持ち上げると共に、冷却プレ−ト４２を搬送手段４４によりウエハＷの下方側の位置まで移動させてウエハＷを冷却プレ−ト４２に受け渡し（（図５（ｂ），（ｃ）参照）、その後ウエハＷを載置したまま冷却プレ−ト４２を加熱プレ−ト４１の側方の位置まで移動させてウエハＷを所定温度まで冷却するようになっており（（図５（ｄ））、この装置では加熱プレ−ト４１と冷却プレ−ト４２との間のウエハＷの受け渡しによって加熱時間が制御されるので、オ−バ−ベ−クが防止される。
【００２６】
また現像ユニットＤについて例えば図６に基づいて説明すると、５１はカップであり、このカップ５１内に真空吸着機能を有する回転自在なスピンチャック５２が設けられている。このスピンチャック５２は昇降機構５３により昇降自在に構成されており、カップ５１の上方側に位置しているときに、前記基板搬送手段ＭＡの後述するア−ム６１との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【００２７】
このウエハＷの受け渡しについては、ア−ム６１上のウエハＷをカップ５１の上方側にてスピンチャック５２がその下方側から相対的に上昇して受取り、またその逆の動作によってスピンチャック５２側からア−ム６１に受け渡される。５４は処理液の吐出ノズル、５５は処理液供給管、５６はノズルを水平移動させる支持ア−ムである。
【００２８】
前記吐出ノズル５４は、例えばウエハＷの直径方向に配列された多数の供給孔を備えるように構成され、スピンチャック５２上のウエハＷの表面に吐出ノズル５４から現像液を吐出し、スピンチャック５２を半回転させることによりウエハＷ上に現像液の液盛りが行われ、現像液の液膜が形成されるようになっている。また塗布ユニットＣは現像ユニットＤとほぼ同一の構成であるが、塗布ユニットＣは吐出ノズル５４が例えばウエハＷのほぼ中心付近に処理液を供給するように構成され、スピンチャック５２上のウエハＷの表面に吐出ノズル５４から処理液であるレジスト液を滴下し、スピンチャック５２を回転させてレジスト液をウエハＷ上に伸展させ塗布するようになっている。
【００２９】
さらにこれら処理ユニットＵは空間が閉じられている。つまり例えば図６に示すように、現像ユニットＤ等は壁部５７により他の空間から区画されていると共に、現像ユニットＤ１と塗布ユニットＣ１との間のような各部の間も仕切り壁に５８より区画されており、前記壁部の現像ユニットＤ１等の各部の、基板搬送手段ＭＡのアーム６１に対応する位置には受け渡し口５０が形成されている。
【００３０】
また壁部５７及び仕切り壁５８により区画された各部には、不純物が除去され、所定の温度例えば現像液の塗布温度である２３℃、及び所定湿度に調整された空気が送出されるようになっており、これによりこれらの領域はいわば高精度に調整された雰囲気になっている。
【００３１】
つまり例えば区画された処理ユニットＵには、例えば図６に示すようにフィルタユニットＦ１が上部側を覆うように設けられており、処理ユニットＵの下部側から回収される雰囲気が工場排気系に排気される一方、一部がフィルタ装置５９へと導入され、このフィルタ装置５９にて清浄化された空気が、前記フィルタユニットＦ１を介して各部内にダウンフロ−として吹き出されるようになっている。
【００３２】
前記フィルタユニットＦ１は、例えば空気を清浄化するためのフィルタ、化学増幅型レジストを用いる場合には、空気中のアルカリ成分例えばアンモニア成分やアミンを除去するために酸成分が添加されている化学フィルタ、吸い込みファン等を備えている。また前記フィルタ装置５９は、不純物を除去するための不純物除去部や、加熱機構及び加湿機構、空気を送出する送出部等を備えている。
【００３３】
例えばレジスト液として化学増幅型レジストを用いた場合には、空気中に含まれている微量なアンモニアや壁の塗料などから発生するアミンなどのアルカリ成分がレジスト表面部の酸と接触すると、後述する酸による触媒反応が抑制され、パタ−ンの形状が劣化するためアルカリ成分を除去する必要がある。このため現像処理雰囲気にアルカリ成分が入り込みことを防止する必要があるので、処理ユニットを閉じた空間とし、化学フィルタを用いて外部からのアルカリ成分の侵入を防いでいる。
【００３４】
前記基板搬送手段ＭＡは、例えば図７に示すように、ウエハＷを保持するための３枚のア−ム６１と、このア−ム６１を進退自在に支持する基台６２と、この基台６２を昇降自在に支持する一対の案内レ−ル６３，６４と、を備えており、これら案内レ−ル６３，６４を回転駆動部６５により回転させることにより、進退自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。
【００３５】
処理ステ−ションＳ２の隣にはインタ−フェイスステ−ションＳ３が接続され、このインタ−フェイスステ−ションＳ３の奥側には、レジスト膜が形成されたウエハＷに対して露光を行うための露光装置Ｓ４が接続されている。インタ−フェイスステ−ションＳ３は、ウエハＷに対してレジストの解像反応の進行を抑える処理を行うための反応抑制部７を多段に備えた棚ユニットＲ４と、処理ステ−ションＳ２と露光装置Ｓ４と棚ユニットＲ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送アームＡと、を備えており、処理ステ−ションＳ２と露光装置Ｓ４との間でウエハＷの受け渡しを行うと共に、当該ステ−ションＳ３内では露光後のウエハＷに対して前記反応抑制処理を行うように構成されている。
【００３６】
このようなインターフェイスステーションＳ３のレイアウトの一例について説明すると、例えばカセットステーション側Ｓ１から奥を見て例えば右側に棚ユニットＲ４が設けられており、この左側に、処理ステーションＳ２の棚ユニットＲ２と棚ユニットＲ４と露光装置Ｓ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成された搬送アームＡが設けられている。
【００３７】
前記反応抑制部７は、ウエハＷを結露が生じない程度に冷却してレジストの解像反応の進行を抑えるためのものであり、例えば図８に示すように、例えばサーモモジュール７０が内蔵された冷却プレ−ト７１の表面にウエハＷを載置することにより、当該ウエハＷが所定温度例えばレジストの解像反応が進行しない程度であり、かつ結露が生じない程度の温度例えば１０〜１５℃程度まで冷却されるようになっている。この冷却プレート７１は、例えば搬送アームＡのアームに対応する位置にウエハＷの受け渡し口７５が形成されたケース７２内に収納されており、さらに冷却プレート７１には当該プレート７１に対してウエハＷの受け渡しを行うための、昇降機構７４により昇降される昇降ピン７３が設けられている。
【００３８】
前記冷却プレート７１のサーモモジュール７０は、直流電流を流すことにより、吸熱側から放熱側に熱を移動できる半導体素子のことであり、流す電流量を変えることによって発熱量を制御できるので、これにより反応抑制部７にてウエハＷの温度が高精度に調整される。この例では、冷却プレート７１の設定温度は、例えばインターフェイスステーションＳ３内の温度及び湿度を図示しない温湿度計により検出してこの温湿度に基づいて露点を算出し、当該露点以下の温度にならないように図示しない制御部にて制御されている。
【００３９】
搬送アームＡは、ウエハＷを保持するアーム７６が１枚であって、このアーム７５がカセットステーションＳ１のカセットの配列方向（Ｙ方向）に移動自在に構成されている他は前記基板搬送手段ＭＡと同様に構成されている。例えば搬送アームＡは、回転駆動部６５がＹ方向に設けたガイドレール７７に沿って移動できるようになっており、これによりアーム７６は、Ｘ，Ｙ方向に移動自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。
【００４０】
さらにこのインターフェイスステーションＳ３は空間が閉じられている。つまり例えば図９に示すように、壁部７８により他の空間から区画されており、前記壁部７８の搬送アームＡのアーム７６に対応する位置には受け渡し口７９が形成されている。
【００４１】
そしてインターフェイスステーションＳ３には、例えば空気を清浄化するためのフィルタ、化学増幅型レジストを用いる場合には、空気中のアルカリ成分例えばアンモニア成分やアミンを除去するために酸成分が添加されている化学フィルタ、吸い込みファン等を備えたフィルタユニットＦ２が上部側を覆うように設けられており、清浄化された空気が、このフィルタユニットＦ２を介してダウンフロ−として吹き出されるようになっている。
【００４２】
次に上述の実施の形態の作用について説明する。先ず自動搬送ロボット（あるいは作業者）により例えば２５枚のウエハＷを収納したカセット２２がカセットステ−ジ２１に搬入され、受け渡しア−ム２３によりカセット２２内からウエハＷが取り出されて処理ステ−ションＳ２の棚ユニットＲ１の受け渡し部３４に置かれる。
【００４３】
このウエハＷは基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の疎水化部３３→基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の冷却部３２→基板搬送手段ＭＡ→塗布ユニットＣの経路で搬送され、ウエハ表面が疎水化された後、所定温度まで冷却されて温度調整が行われ、塗布ユニットＣにて所定温度例えば２３℃でレジスト液が塗布される。
【００４４】
こうしてレジスト液が塗布されたウエハＷは、基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の加熱部３１→基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の冷却部３２→の経路で搬送されて温度調整が行われ、続いて基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ２の受け渡し部４０→インタ−フェイスステ−ションＳ３の搬送アームＡ→露光装置Ｓ４の経路で搬送されて、露光が行われる。
【００４５】
露光後のウエハＷは露光装置Ｓ４→インターフェイスステーションＳ３の搬送アームＡ→棚ユニットＲ４の反応抑制部７の経路で搬送されて、この反応抑制部７ではウエハＷを冷却プレート７１の表面に昇降ピン７３と搬送アームＡとの協同作用により受け渡し、予め所定温度に設定された冷却プレート７１の上にウエハＷを所定時間以上載置することにより、ウエハＷをレジストの解像反応の進行を抑え、かつ結露が生じない程度の温度例えば１０〜１５℃まで冷却する処理が行われる。
【００４６】
ここで化学増幅型レジストについて説明すると、このレジストは図１０に示す用に、主成分であるベース樹脂８１と、現像液に対するベース樹脂８１の溶解を抑制するための保護基８２と、光酸発生剤８３とを含み、少ない露光エネルギーで露光領域全体が感光する性質を有している。
【００４７】
この種のレジストでは、例えば図１０(a)に示すように、露光することにより光酸発生剤８３から酸８４が発生し、次いで図１０(b)に示すように、加熱処理を行うことにより、熱エネルギーを利用して、この酸８４で樹脂８１から保護基８２を切断し、アルカリ溶液に可溶な状態にする。次にこの酸８４が別の保護基８２を切断するため、この反応が連鎖反応的に生じる。続いて冷却処理を行うことによりこの連鎖反応を停止させ、この後図１０(c)に示すように、現像処理にて前記連鎖反応でアルカリ溶液に可溶になった領域を除去することにより所定のパターンが形成される。ここで図１０中８５は基板、８６はレジスト、８７は所定のパターンが形成されたマスクである。
【００４８】
このようなレジストでは露光により生成した酸８４が触媒として作用するので、進行は遅くても露光直後からレジストの解像反応（保護基８２をベース樹脂８１から切断する反応）が進行する。しかしながらこの解像反応の進行速度は温度に依存し、室温よりも低く、しかも結露を発生させない程度の温度例えば１０〜１５℃程度の温度では進行速度がかなり遅くなり、解像反応の進行を抑えた状態とすることにできる。従って露光後のウエハＷを反応抑制部７で１０〜１５℃程度の温度に冷却することにより、レジストの解像反応の進行は抑えられた状態となる。なお反応抑制部７ではウエハＷの冷却温度を結露しない程度とするのは、ウエハＷ表面に露水が付着した場合、レジスト界面への酸８４（表面付近の酸８４）がレジスト液中に吸収され、不均一な解像進行及び現像線幅を招いてしまうので、これを防ぐためという理由による。
【００４９】
こうして所定温度まで冷却されたウエハＷは、インターフェイスステーションＳ３の搬送アームＡ→処理ステーションＳ２の棚ユニットＲ２の受け渡し部４０→基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ２のＣＨＰ装置４→基板搬送手段ＭＡ→現像ユニットＤの経路で搬送され、ＣＨＰ装置４の加熱プレート４１にて所定の温度まで加熱された後、冷却プレート４２により所定温度まで冷却されて温度調整が行われ、次いでウエハＷは現像ユニットＤにて所定温度例えば現像液の塗布温度である２３℃で現像処理される。
【００５０】
ここでこの例ではＣＨＰ装置４の加熱プレート４１にて、前記酸８４で樹脂８１から保護基８２を切断し、アルカリ溶液に可溶な状態にするという加熱処理が行われ、冷却プレート４２にて、前記連鎖反応を停止させるという冷却処理が行われる。
【００５１】
その後ウエハＷは基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の加熱部３１→基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の冷却部３２→基板搬送手段ＭＡ→棚ユニットＲの受け渡し部３４→受け渡しア−ム２３の経路で搬送され、一旦所定温度まで加熱された後、所定温度まで冷却されたウエハＷは、受け渡し部３４を介して例えば元のカセット２２内に戻される。
【００５２】
ここで処理ステ−ションＳ２では、ウエハＷは順次棚ユニットＲ１の受け渡し部３４に送られ、続いて空いている疎水化部３３→棚ユニットＲ１，Ｒ３の空いている冷却部３２→空いている塗布ユニットＣ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の空いている加熱部３１→棚ユニットＲ１，Ｒ３の開いている冷却部３２→インタ−フェイスステ−ションＳ３の経路で搬送され、また露光後のウエハＷはインタ−フェイスステ−ションＳ３の棚ユニットＲ４の開いている反応抑制部７→処理ステーションＳ２の棚ユニットＲ２の開いているＣＨＰ装置４→開いている現像ユニットＤ→棚ユニットＲ１，Ｒ３の開いている加熱部３１→棚ユニットＲ１，Ｒ３の開いている冷却部３２→棚ユニットＲ１の受け渡し部３４の経路で搬送されればよい。
【００５３】
上述実施の形態では、露光後に反応抑制部７にてウエハＷを結露を生じない程度の温度に冷却しているので現像線幅の均一性を高めることができる。つまり露光装置Ｓ４にて露光されたウエハＷは反応抑制部７にて所定の温度まで冷却されるが、この露光装置Ｓ４→反応抑制部７までの搬送時間は一定であるので、この搬送の間のレジストの解像反応の進行の程度はほぼ同じである。
【００５４】
また反応抑制部７ではウエハＷを結露しない程度であってレジストの解像反応の進行を抑える程度まで冷却しているので、ここにあるウエハＷは前記解像反応の進行はほぼ抑えられた状態にあるといえる。従って次工程であるＣＨＰ装置４への搬送をこの反応抑制部７にて待機するようにすれば、ＣＨＰ装置４に搬送されたときのウエハＷの前記解像反応の進行の程度がほぼ同じ状態になる。このため当該装置４の加熱プレート４１では常に同じ状態のウエハＷに対して加熱処理が行われることになるので、当該加熱プレート４１でも前記解像反応の進行の程度が揃えられ、こうして現像線幅のばらつきの発生が抑えられ、現像線幅の均一性が高められる。
【００５５】
以上において本実施の形態では、反応抑制部７は、冷却プレート７１に冷媒を通流させてウエハＷを冷却する構成としてもよく、反応抑制部７を例えば図１１に示すように構成してもよい。この例は周囲から区画され密閉された処理室９０内に、ウエハＷを多段に載置するための棚９１を設け、処理室９０内に、所定温度のガスを供給して、これによりウエハＷをレジストの解像反応の進行を抑え、かつ結露を生じない程度の温度に調整するというものである。
【００５６】
図１１中９２は処理室９０内に供給するガスの貯留タンクであり、９３は貯留タンク９２からのガスを所定の温度に調整した後、処理室９０内に送出する調整部９３である。この例では温度検出部９４にて検出された処理室９０内の温度に基づいて制御部９５により調整部９３にて調整されるガスの温度が制御されるようになっている。また処理室９０内に供給されるガスとしては、空気や、窒素等の不活性ガス、及び空気と不活性ガス等の混合気体等を用いることができる。 また以上では反応抑制部７にてウエハＷの温度管理を行うようにしたが、ウエハＷに付着した水分量を管理することにより、レジストの解像反応の進行を抑えるようにしてもよい。つまりアセタール系化学増幅型レジストは、レジストの解像反応の際、４５％程度の湿度が必要であり、湿度が十分でない場合には解像反応が起こりにくいという性質を有している。このため反応抑制部７内の湿度を例えば２０％以下程度の低湿度状態として、この中でウエハＷを所定時間以上待機させることによりウエハＷの付着水分量を、反応抑制部７に搬送された時にウエハＷに付着していた水分量よりも少なくすれば、レジストの解像反応の進行をかなり抑えることができる。
【００５７】
具体的には、図８に示す反応抑制部７では、貯留タンクからケース内に調整部にて湿度が調整されたガスを供給するように構成し、ケース内の湿度に基づいて制御部により調整部にて調整されるガスの温度を制御するように構成すればよい。ここでケース内に供給されるガスとしては、空気や、窒素等の不活性ガス、空気と不活性ガスの混合気体等を用いることができる。また図１１に示す反応抑制部７では、湿度検出部にて検出された処理室９０内の湿度に基づいて制御部９５により調整部９３にて調整されるガスの湿度を制御するようにすればよい。
【００５８】
さらに反応抑制部では、ウエハＷの温度管理と付着水分量の管理とを組み合わせて行うようにしてもよく、この場合にはレジストの解像反応の進行をより抑制することができるので、より高い現像線幅の均一性を確保することができる。
【００５９】
また反応抑制部７はインターフェイスステーションＳ３に限らず処理ステーションＳ２内に設置するようにしてもよいが、露光装置Ｓ４と反応抑制部７との間の搬送領域の温度や湿度が変化しやすい場合には、搬送時間が短い程、当該搬送の際のレジストの解像反応の進行の程度が揃うので、反応抑制部７はインターフェイスステーションＳ３内に設置することが望ましく、さらに露光装置Ｓ４の近傍に設置することが望ましい。
【００６０】
さらに反応抑制部７の冷却プレート７１の設定温度を、例えば検出された温湿度より算出される露点より所定温度幅例えば１℃〜３℃高い値が最適値となるように制御部にて設定するようにしてもよく、この場合レジストの種類により前記所定温度幅が変えられる。また雰囲気中の温湿度により、相対湿度（雰囲気水分量に対する冷却温度より求められる値）が８５％±５％となる冷却温度を算出し、この温度に基づいて冷却プレート７１の温度を所定の温度幅で制御するようにしてもよい。さらに冷却プレート７１の制御温度幅を予め設定しておき、この温度幅が、露点や相対湿度により算出された所定の温度幅に収まらない場合に前記冷却プレート７１の制御温度幅を補正するように制御してもよい。
【００６１】
また本実施の形態におけるインターフェイスステーションＳ３は、例えば現像線幅の均一性を更に高めるべく、例えば図１２に示すような構成としてもよい。図中１０１は箱状のチャンバであり、該チャンバ１０１内に導入されるウエハＷを一旦保持してパージするパージ室１０２と、ウエハＷを保持するバッファ室１０３と、パージ室１０２とバッファ室１０３との間に配置され、パージ室１０２からバッファ室１０３にウエハＷを搬送する搬送装置１０４とで構成され、パージ室１０２及びバッファ室１０３はウエハＷを多段に収容できるようになっている。
【００６２】
パージ室１０２には搬送アームＡからウエハＷを搬入するための通過口１０２ａと、該パージ室１０２から搬送装置１０４にウエハＷを受け渡すための通過口１０２ｂが、バッファ室１０３には露光装置Ｓ４の図示しないイン・ステージにウエハＷを搬出するための通過口１０３ａが設けられており、各通過口１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａは図示しないシャッタを備えている。また、チャンバ１０１内は雰囲気コントローラ１０５により雰囲気が制御できるようになっており、例えばチャンバ内を減圧し、またはチャンバ内に例えば除湿したガス例えば窒素等の不活性ガスや空気の供給を行うように構成されている。加えて、雰囲気コントローラ１０５にてチャンバ１０１内の温度制御を行うようにしてもよいが、この場合チャンバ１０１の外部雰囲気よりも低い温度とすることが好ましい。
【００６３】
上述構成において、ウエハＷがパージ室１０２に搬入されると、先ずパージ室１０２を大気圧よりも減圧状態とする減圧パージが行われる。この減圧パージでは、露光前レジストの経時変化要因となる酸素、塩基性物質オゾン、有機物等をチャンバ１０１内から低減させ、レジスト表面に付着することを防止でき、またそれらの物質のうち既に表面に付着したものについては、これを脱離させることができる。更にまたパージ室１０２内は減圧により温度が低下するため、レジストの経時変化が抑えられる。しかる後、ウエハＷは搬送装置１０４によりパージ室１０２から一旦バッファ室１０３にウエハＷが受け渡され、通過口１０３ａを介して露光装置Ｓ４へ搬送される。
【００６４】
このように本実施の形態によれば、雰囲気の制御されたチャンバ１０１内で処理ステーションＳ２から受け渡され露光装置Ｓ４に搬送されるウエハＷを一旦保持するように構成したので、例えば露光前のレジストの経時変化を抑制でき、この結果、線幅の均一性を向上させることができる。
【００６５】
以上において本発明では、疎水化処理の代わりに、レジストを塗布する前にウエハＷの表面に反射防止膜を形成するようにしてもよい。この場合にはウエハＷは反射防止膜を形成する処理を行う前に所定の温度まで冷却されるので、例えば反射防止膜を形成するユニットを処理ユニットＵに追加し、搬送領域の温度に基づいて反射防止膜を形成するユニットにウエハＷが搬送されたときに、ウエハＷが当該処理を行う温度になるように、搬送領域の温度に基づいて冷却部４の温度制御が行われる。
【００６６】
なお反射防止膜を形成するのは、化学増幅型のレジストを用いると露光時にレジストの下側で反射が起こるので、これを防止するためである。さらにまた本発明は、基板としてはウエハに限らず、液晶ディスプレイ用のガラス基板であってもよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、基板を露光装置から加熱部までレジストの解像反応の進行を抑えた状態で搬送しているので、現像線幅の均一性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置を示す概略平面図である。
【図２】前記塗布、現像装置を示す概観斜視図である。
【図３】前記塗布、現像装置の棚ユニット及び現像ユニットの一例を示す側面図である。
【図４】前記塗布、現像装置の棚ユニットの一例を示す側面図である。
【図５】前記棚ユニットに設けられたＣＨＰ装置を示す断面図である。
【図６】前記現像ユニットの一例を示す断面図である。
【図７】基板搬送手段を示す断面図である。
【図８】反応抑制部の一例を示す断面図である。
【図９】インターフェイスステーションの一例を示す斜視図である。
【図１０】化学増幅型レジストの解像反応を示す説明図である。
【図１１】反応抑制部の他の例を示す断面図である。
【図１２】インターフェイスステーションの他の実施例を示す説明図である。
【図１３】従来の塗布、現像装置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
Ｓ１ カセットステ−ション
Ｓ２ 処理ステ−ション
Ｓ３ インタ−フェイスステ−ション
Ｓ４ 露光装置
２３ 受け渡しア−ム
３ 温度検出部
３０ 制御部
７ 反応抑制部
７１ 冷却プレート
９２ ガス供給部
Ｃ 塗布ユニット
Ｄ 現像ユニット
Ｒ 棚ユニット
ＭＡ 基板搬送手段
Ａ 搬送アーム

Claims (12)

1. 複数の基板を収納した基板カセットを載置する載置部と、この載置部に載置された基板カセットに対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段と、を含むカセットステ−ションと、このカセットステ−ションに接続され、前記受け渡し手段により搬送された基板に対して処理を行う処理ステ−ションと、前記処理ステ−ションと露光装置との間で基板の受け渡しを行うためのインタ−フェイスステ−ションと、を備え、
   前記インターフェイスステーションは、レジストが塗布され、露光装置にて露光された基板をレジストの解像反応の進行を抑えるために冷却する冷却プレートを備えた反応抑制部が多段に積層されたユニットと、露光された基板を各段の冷却プレートに受け渡すための搬送アームと、を含み、
   前記処理ステーションは、前記反応抑制部にて冷却された基板を加熱して、レジストの解像反応を進行させる加熱部と、前記加熱部にて加熱された基板を冷却して、レジストの解像反応の進行を抑える冷却部と、前記基板に対して現像液の塗布処理を行う現像処理部と、を含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 複数の基板を収納した基板カセットを載置する載置部と、この載置部に載置された基板カセットに対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段と、を含むカセットステ−ションと、このカセットステ−ションに接続され、前記受け渡し手段により搬送された基板に対して処理を行う処理ステ−ションと、前記処理ステ−ションと露光装置との間で基板の受け渡しを行うためのインタ−フェイスステ−ションと、を備え、
   前記インターフェイスステーションは、レジストが塗布され、露光装置にて露光された基板に対してレジストの解像反応の進行を抑える処理を行う反応抑制部と、露光された基板を反応制御部に受け渡すための搬送アームと、を含み、
   前記反応抑制部は、密閉された処理室と、この処理室内に基板を多段に載置するために設けられた棚と、前記処理室内の温度を検出する温度検出部と、この温度検出部にて検出された温度に基づいて気体の温度を調整して前記処理室内に供給する調整部と、各段毎に設けられ、開閉される基板の受け渡し口と、を備え、
   前記処理ステーションは、前記反応抑制部にて冷却された基板を加熱して、レジストの解像反応を進行させる加熱部と、前記加熱部にて加熱された基板を冷却して、レジストの解像反応の進行を抑える冷却部と、前記基板に対して現像液の塗布処理を行う現像処理部と、を含むことを特徴とする基板処理装置。
3. 前記反応抑制部は露光装置の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記反応抑制部は、レジストが塗布され、露光された基板を結露が発生しないような温度に冷却することにより、レジストの解像反応の進行を抑えることを特徴とする請求項１，２又は３記載の基板処理装置。
5. 前記反応抑制部は、レジストが塗布され、露光された基板に付着している水分量を、反応抑制部に搬送されたときの基板に付着している水分量よりも少なくすることにより、レジストの解像反応の進行を抑えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記反応抑制部は、この反応抑制部が設けられている雰囲気の空気の湿度よりも湿度の低いガスを基板に供給することにより、基板に付着している水分量を、反応抑制部に搬送されたときの基板に付着している水分量よりも少なくすることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. インターフェイスステーションは、処理ステーションから受け渡され露光装置に搬送される基板を一旦保持するチャンバと、
   このチャンバ内の雰囲気を制御する雰囲気コントローラと、を具備することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 雰囲気コントローラはチャンバ内を減圧するものであることを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
9. 雰囲気コントローラはチャンバ内に不活性ガスを供給するものであることを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
10. 雰囲気コントローラはチャンバ内にドライエアーを供給するものであることを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
11. チャンバは、該チャンバ内に搬入される基板を一旦保持してパージするパージ室と、基板を待機させるバッファ室と、前記パージ室と前記バッファ室との間で基板の受け渡しを行う受け渡し手段とを備えることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置。
12. バッファ室は、露光装置との間で基板の受け渡しをするための通過口を有することを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置。

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