JP3676315B2 - 現像装置の環境制御装置及びその環境制御方法 - Google Patents

現像装置の環境制御装置及びその環境制御方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ工程に用いる現像装置の環境制御装置及びその環境制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の高集積化及び高性能化は、リソグラフィ工程に用いるレジストパターンの微細化により実現されてきた。
【0003】
また、レジストパターンの一層の微細化を実現するためには、従来では問題にならなかった微細なパターン欠陥又は異物の発生を防止する必要が生じてきている。
【0004】
ウェハ又はウェハ上に形成された被処理膜の上に異物が存在すると次のような問題が生じる。すなわち、被処理膜の上に異物が存在すると、被処理膜に対してエッチングを行なう際に異物がマスクになるので、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されてしまうという問題が起きる。また、ウェハ上に異物が存在すると、ウェハに対してイオン注入する際に異物がマスクになるので、イオン注入されたウェハに注入ムラが生じるという問題が起きる。このような問題が起きると、半導体装置の特性劣化及び歩留まり低下を招いてしまう。
【0005】
そこで、従来においては、クリーンルームに空気を供給する空気供給手段にケミカルフィルタを設けている。
【0006】
以下、現像装置の環境制御装置の従来例について図5を参照しながら説明する。
【0007】
図5に示すように、クリーンルーム1の内部には、例えば現像装置A、塗布装置B及び洗浄装置Cが設けられている。クリーンルーム1の天井部には、外部からクリーンルーム1に空気を供給するクリーンルーム用空気供給手段2が設けられており、該クリーンルーム用空気供給手段2には、クリーンルーム用加圧送風機3及びケミカルフィルタ4が設けられている。これにより、外部から取り込まれる空気5は化学汚染物質が除去された状態でクリーンルーム1に供給される。
【0008】
現像装置Aのウェハ処理室10の天井部には現像装置用空気供給手段11が設けられており、該現像装置用空気供給手段11には、現像装置用加圧送風機12と、温湿度制御システム19a及びHEPAフィルタ19bを有するフィルタユニット19とが設けられている。これにより、外部つまりクリーンルーム1の内部から取り込まれる空気14は、温度及び湿度が調整され且つ所定サイズを超える粒径を持つパーティクルが取り除かれた状態でウェハ処理室10に供給される。
【0009】
ところで、以下に説明するように、微細なパターン欠陥又は異物の発生原因となる化学汚染物質を除去するべく、クリーンルームに各種のフィルタを設ける技術が提案されている。
【0010】
例えば、実開平2−131143号公報には次のように記載されている。すなわち、クリーンルームから排出される空気は清浄化された後、再びクリーンルーム内に供給されるので、もしクリーンルームで毒性ガスの漏洩が生じた場合、該毒性ガスは循環して再びクリーンルーム内に流入するという不都合が生じる。また、大気中に汚染物質、例えばH2S、SOx又はNOx 等が存在していると、これらの汚染物質は、極微量であっても、循環サイクルにより濃縮されるので、クリーンルーム内の作業員及び製造装置に悪い影響をもたらすことがある。そこで、微細なパターン欠陥又は異物の発生を防止するべく、SOx及びNoxを含む化学汚染物質を除去するケミカルフィルタをクリーンルームに取り付ける技術が提案されている。
【0011】
また、日立プラント技法1992, Vol.13, p.4-p.8 には次のように記載されている。すなわち、LSIの微細化の進展に伴って、LSIの製造プロセスの高清浄度化が進められ、粒子状物質以外にガス状物質も汚染物質として問題視されつつある。ガス状物質としては、外気からクリーンルーム内に侵入するSOx 及びNOx 等のガスと、クリーンルーム内の製造装置から発生するフッ酸及び塩酸等の微量酸性ガスがある。これらの汚染物質は、LSIの製造プロセスで半導体層の表面又は界面に悪影響を与えると考えられる。外気から侵入する微量酸性ガスに対しては、クリーンルームに設けられる空調機にガス除去フィルタを設置する等の対策を施すことが必要である。
【0012】
また、第11回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集、第165項〜第168項には次のように記載されている。すなわち、大気中に微量に含まれるSOx及びNOx等の汚染物質は、HEPAフィルタ又はULPAフィルタ等の微粒子用フィルタでは除去できないため、クリーンルーム内に侵入した後、ウェハ表面に吸着して、製品の特性及び歩留等に悪影響を与えると言われている。このことは、LSIの集積度が向上するに伴ってより大きな問題になると考えられる。これらの汚染物質を排除するため、クリーンルームの外気処理系に汚染物質除去フィルタを設置する例が多くなってきた。一方、クリーンルーム内で発生するNH3ガス及び酸性ガスについては、循環系に汚染ガス除去フィルタに設置して除去することが試みられている。
【0013】
また、日立評論Vol.73, No.9 (1991-9) p.83-p.90 には次のように記載されている。すなわち、ハーフミクロン世代のLSIでは、シリコン層の表面又は界面における原子オーダーの制御が必要となる。LSIのプロセス環境中には、粉塵のみならずSO2 、HCl及びHF等の化学物質の存在も許されない。しかし、これらの化学物質は、HEPAフィルタを通り抜けたり又はクリーンルーム内の薬液洗浄装置のハンドリング時等にプロセス環境中に微量ではあるが漏出したりして、シリコン層の表面に付着する。このたび開発したケミカルフィルタは、これらの化学物質の除去に極めて有効である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本件発明者は、微細なパターン欠陥又は異物の発生を防止するために、前記の種々の対策、つまりクリーンルームにケミカルフィルタ及び汚染ガス除去フィルタを設ける対策を講じてみたが、微細なパターン欠陥又は異物の発生を確実に防止できないという事実に直面した。
【0015】
そこで、本件発明者は、レジスト膜の溶解残留成分又は不純物を除去するべく、現像処理後に例えばホットプレートを使用して熱処理を行ない、不純物を熱により揮発させて除去する方法を講じたが、この熱処理を行なっても、異物は完全に除去されなかった。
【0016】
また、現像工程を繰り返し行なう方法を講じたが、レジストパターンが変化してしまうため、これも有効な手段とはいえない。
【0017】
前記に鑑み、本発明は、ウェハ又は被処理物の上に生じる異物を確実に低減できるようにすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本件発明者は、リソグラフィ工程において異物が発生する原因について種々の検討を加えた結果、異物はパターン露光されたレジスト膜に対して行なう現像工程において発生することを見出した。
【0019】
以下、この点について具体的に説明する。すなわち、現像工程で使用する現像液であるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下、TMAHと称する)水溶液と、雰囲気中の硫黄酸化物(以下、SOx と称する)とが反応して、反応生成物として塩が発生する。この塩が異物の正体であり、ラマン分光による分析により、この塩の主成分は(CH3)3NSO3 であることを本件発明者は見出した。
【0020】
尚、ラマン分光による分析により塩の主成分が(CH3)3NSO3 であると特定した根拠は、ラマン分光の分析結果のプロファイルに既に登録されている物質に当てはまるからである。
【0021】
ところが、(CH3)3NSO3 は、塩としては不安定であるから、以下の反応式により、((CH3)4N)2SO3よりなる塩が生成されると考えられる。
【0022】
まず、以下の反応式に示すように、TMAHが分解して分解生成物が生成される。
N(CH3)4OH→(CH3)4++OH-
【0023】
また、以下の反応式に示すように、雰囲気中の硫黄酸化物が水溶液に溶けて硫化物イオンが生じる。
SO2+H2O→SO3 2-+2H+
【0024】
次に、以下の反応式に示すように、分解生成物と硫化イオンとが反応して、塩が生成される。
2((CH3)4+)+SO3 2-→((CH3)4N)2SO3
【0025】
この反応により生成される塩がマスクとして働くため、被処理膜に対してドライエッチングを行なったときに被処理膜からなる残渣が発生したり、ウェハに対してイオン注入を行なったときに注入ムラが発生したりする。
【0026】
また、反応生成物は、化学増幅型レジストと異なる通常のレジストを使用した場合にも確認されているので、化学増幅型レジストの酸発生剤等に含まれる硫黄成分よりも、雰囲気中のSOx の影響が大きいと考えられる。
【0027】
さらに、反応生成物は、主として雰囲気中のSOx とTMAHとの反応により生成されるため、現像装置内におけるSOx の濃度とTMAHの濃度との組み合わせによって、反応生成物である異物の発生数が大きく影響を受けることも見出した。
【0028】
本件発明は、前記の知見に基づいてなされたものであって、具体的には、以下の構成により実現される。
【0029】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御装置を対象とし、外部から取り込んだ空気をウェハ処理室に供給する空気供給手段と、空気供給手段に設けられ、空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去手段とを備えている。
【0030】
本発明に係る現像装置の環境制御装置によると、外部の空気をウェハ処理室に供給する空気供給手段に、化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去手段が設けられているため、ウェハ処理室に供給される空気に含まれる化学汚染物質が低減するので、レジスト膜に対して現像を行なったときに、ウェハ又は被処理膜の上に存在する異物の数が著しく低減する。
【0031】
このため、マスクとなる異物が低減するので、被処理膜に対して選択的にドライエッチングを行なう場合、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されたり、ウェハに対してイオン注入を行なう場合に注入ムラが生じたりする事態を抑制することができる。
【0032】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物である場合に効果的である。
【0033】
硫黄を含む不純物は、レジスト膜の現像に用いられる現像液に含まれる成分と反応して異物を生成するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、異物の発生を防止することができる。
【0034】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がアルカリ性水溶液である場合に効果的である。
【0035】
本発明に係る現像装置の環境制御装置は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液である場合に特に効果的である。
【0036】
硫黄を含む不純物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に含まれる成分と反応して、((CH3)4N)2SO3で示される塩を発生するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、((CH3)4N)2SO3で示される塩よりなる異物の発生を防止することができる。
【0037】
この場合、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は2.38重量%以下であり、化学汚染物質除去手段は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が0.5μg/m3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去することが好ましい。
【0038】
このようにすると、異物の発生を確実に防止することができる。
【0039】
また、この場合、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が0.4μg/m3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去することが好ましい。
【0040】
このようにすると、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度が通常用いられる2.38重量%以上であっても、異物の発生を確実に防止することができる。
【0041】
本発明に係る現像装置の環境制御装置において、化学汚染物質除去手段は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度を制御する手段を有することが好ましい。硫黄を含む不純物の濃度を制御する手段としては、例えば活性炭を有するケミカルフィルタの質量を制御する手段が挙げられ、これにより、不純物の濃度を制御することができる。
【0042】
前記の目的を達成するため、本発明に係る環境制御方法は、ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御方法を対象とし、外部から取り込んだ空気をウェハ処理室に供給する空気供給工程と、空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去工程とを備えている。
【0043】
本発明に係る現像装置の環境制御方法によると、外部の空気をウェハ処理室に供給する際に、該空気から化学汚染物質を除去するため、ウェハ処理室に供給される空気に含まれる化学汚染物質が低減するので、レジスト膜に対して現像を行なったときに、ウェハ又は被処理膜の上に存在する異物の数が著しく低減する。
【0044】
このため、マスクとなる異物が低減するので、被処理膜に対して選択的にドライエッチングを行なう場合、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されたり、ウェハに対してイオン注入を行なう場合に注入ムラが生じたりする事態を抑制することができる。
【0045】
本発明に係る現像装置の環境制御方法は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物である場合に効果的である。
【0046】
硫黄を含む不純物は、レジスト膜の現像に用いられる現像液に含まれる成分と反応して異物を生成するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、異物の発生を防止することができる。
【0047】
本発明に係る現像装置の環境制御方法は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がアルカリ性水溶液である場合に効果的である。
【0048】
本発明に係る現像装置の環境制御方法は、化学汚染物質が硫黄を含む不純物であり、現像液がテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液である場合に特に効果的である。
【0049】
硫黄を含む不純物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に含まれる成分と反応して、((CH3)4N)2SO3で示される塩を発生するが、硫黄を含む不純物を除去することにより、((CH3)4N)2SO3で示される塩よりなる異物の発生を防止することができる。
【0050】
この場合、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は2.38重量%以下であり、化学汚染物質除去工程は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が0.5μg/m3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去する工程を含むことが好ましい。
【0051】
このようにすると、異物の発生を確実に防止することができる。
【0052】
また、この場合、空気中における硫黄を含む不純物の濃度が0.4μg/m3 以下になるように硫黄を含む不純物を除去することが好ましい。
【0053】
このようにすると、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度が通常用いられる2.38重量%以上であっても、異物の発生を確実に防止することができる。
【0054】
本発明に係る現像装置の環境制御方法において、化学汚染物質除去工程は、空気中における硫黄を含む不純物の濃度を制御する工程を含むことが好ましい。硫黄を含む不純物の濃度を制御する方法としては、例えば活性炭を有するケミカルフィルタの質量を制御する方法が挙げられ、これにより、不純物の濃度を制御することができる。
【0055】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る現像装置の環境制御装置及び現像装置の制御方法について、図1、図2及び図3を参照しながら説明する。
【0056】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る現像装置の環境制御装置の概略全体構成を示しており、図1に示すように、クリーンルーム1の内部には、例えば現像装置A、塗布装置B及び洗浄装置Cが設けられている。クリーンルーム1の天井部には、外部からクリーンルーム1に空気を供給するクリーンルーム用空気供給手段2が設けられており、該クリーンルーム用空気供給手段2には、クリーンルーム用加圧送風機3及びケミカルフィルタ4が設けられている。これにより、外部から取り込まれる空気5は化学汚染物質が除去された状態でクリーンルーム1に供給される。
【0057】
現像装置Aのウェハ処理室10の天井部には現像装置用空気供給手段11が設けられており、該現像装置用空気供給手段11には、現像装置用加圧送風機12とフィルタユニット13Aとが設けられており、外部つまりクリーンルーム1の内部から取り込まれる空気14は、現像装置用加圧送風機12によりフィルタユニット13Aを通過させられてからウェハ処理室10に供給される。
【0058】
図2に示すように、現像装置Aのウェハ処理室10の底部には試料台15が設けられており、該試料台15の上に載置されたウェハ16の上にはレジスト膜17が形成されている。
【0059】
ウェハ処理室10の内部におけるウェハ16と対向する位置には現像液供給手段18が設けられており、該現像液供給手段18から供給される現像液18aはレジスト膜17に浸透するので、レジスト膜17が現像されてレジストパターンが形成される。
【0060】
フィルタユニット13Aは、クリーンルーム側(ウェハ処理室10の反対側)から順に配置された、アミン系不純物を除去するための第1のケミカルフィルタ13a、硫黄系不純物を除去するための第2のケミカルフィルタ13b、温湿度制御システム13c及びHEPAフィルタ13dを有している。
【0061】
第1のケミカルフィルタ13aは、レジスト膜17が化学増幅型レジスト材料よりなる場合に、外部から取り込まれる空気14から、化学増幅型レジスト材料から発生する酸の反応を阻害するアミン系不純物を除去するために設けられており、アミン系不純物を除去する吸着剤としては、活性炭に還元剤が添着された化学吸着剤を用いることができる。
【0062】
第2のケミカルフィルタ13bは、外部から取り込まれる空気14から、雰囲気中の硫黄酸化物又は化学増幅型レジストの酸発生剤に含まれる硫黄成分(以下、硫黄酸化物及び硫黄成分を総称して、硫黄系不純物と称する。)を除去するために設けられており、硫黄系不純物を除去する吸着剤としては、活性炭に炭酸カリウムが添着された化学吸着剤を用いることができる。
【0063】
第2のケミカルフィルタ13bにおいては、外部から取り込まれる空気14の流速、温度及び湿度等の条件を考慮した上で、該空気14中における硫黄系不純物の濃度が0.4μm/m3 以下になるように、化学吸着剤の量が調整されている。
【0064】
温湿度制御システム13cは、外部から取り込まれる空気14の温度及び湿度を調整するために設けられている。
【0065】
HEPAフィルタ13dは、外部から取り込まれる空気14から、所定サイズを超える粒径を持つパーティクルを取り除くために設けられている。
【0066】
以下、ウェハ処理室10の内部に導入される空気14中における硫黄系不純物の濃度を0.4μm/m3 以下に制御する理由について図3を参照しながら説明する。
【0067】
図3は、ウェハ処理室10の内部に配置されており、化学増幅型レジストよりなりパターン露光されたレジスト膜17に対してTMAH水溶液よりなる現像液18aを用いて現像処理を行なった場合における、ウェハ処理室10内のSOx の濃度及びTMAH水溶液の濃度と、異物の発生の有無との関係を示している。実験は以下のようにして行なった。
【0068】
まず、ウェハ16の上にポジ型の化学増幅型レジストを塗布してレジスト膜17を形成する。この場合、化学増幅型レジストは、ポリマーとしてポリヒドロキシスチレン誘導体を有し、保護基としてアセタール基を有し、酸発生剤としてジアゾメタン化合物を有する。その後、レジスト膜17をホットプレートにより90℃の温度下で加熱するプリベークを90秒間行なった後、KrFエキシマレーザステッパを用いてパターン露光を行なう。
【0069】
次に、ウェハ処理室10に供給される空気14中のSOx の濃度をフィルタユニット13Aにより調整できるウェハ処理室10において、パターン露光されたレジスト膜17をホットプレートにより120℃の温度下で加熱するポストベークを90秒間行なった後、TMAH水溶液の濃度を変化させながら現像してレジストパターンを形成した。
【0070】
次に、レジストパターンの上に存在し、0.1μm以上の径を持つ異物の数を自動ウェハ欠陥検査装置(KLA-Tencor 社製:KLA2139)を用いて計数した。
【0071】
図3において、白丸は異物が実質的に発生しなかった場合(ウェハ上の異物の数が60未満の場合)を示し、黒丸は異物が多数発生した場合(ウェハ上の異物の数が60以上の場合)を示している。
【0072】
図3から、(1) TMAH水溶液の濃度が低くなるほど、またSOx の濃度が低くなるほど、異物の発生が低減すること、(2) TMAH水溶液の濃度が通常用いられる2.38重量%以下の場合には、SOx の濃度が0.50μg/m3 以下であれば、異物が発生しないこと、及び(3) SOx の濃度が0.40μg/m3 以下になれば、TMAH水溶液の濃度が2.38重量%より高くても、異物が発生しないことが分かる。
【0073】
従って、TMAH水溶液の濃度が2.38重量%以下の場合には、SOx の濃度を0.50μg/m3 以下に制御すると、異物は発生しなくなり、またSOx の濃度を0.40μg/m3 以下に制御すると、TMAH水溶液の濃度が2.38重量%より高くても、異物は発生しなくなる。
【0074】
このように、第1の実施形態においては、現像装置用空気供給手段11に、第1のケミカルフィルタ13a及び第2のケミカルフィルタ13bを有するフィルタユニット13Aが設けられているため、異物の発生を効率的に防止することができる。
【0075】
これは、具体的に説明すれば、ケミカルフィルタ4をクリーンルーム1に設置した場合には、各半導体製造装置例えば現像装置A、塗布装置B又は洗浄装置Cにより行なわれる各工程において、各工程に生じる課題に応じた不純物の種類及び濃度を個別に制御することはできない。
【0076】
しかし、第1の実施形態によると、現像装置Aにおける異物発生の防止という特有の課題に対して個別に対応することができるようになる。
【0077】
さらに、クリーンルーム1の全体に対してケミカルフィルタ4で制御する場合と比較して、はるかに低コストで異物の発生防止という課題を解決することができる。
【0078】
尚、第1の実施形態においては、フィルタユニット13Aは、現像装置用加圧送風機12に対してウェハ処理室10の反対側に設けられていたが、これに代えて、現像装置用加圧送風機12に対してウェハ処理室10と同じ側に設けられていてもよい。
【0079】
また、第1の実施形態においては、フィルタユニット13Aは、クリーンルーム1の方から、第1のケミカルフィルタ13a、第2のケミカルフィルタ13b、温湿度制御システム13c及びHEPAフィルタ13dの順に配置されているが、この配置については特に限定されるものではない。
【0080】
また、第1の実施形態においては、アミン系不純物を除去する第1のケミカルフィルタ13aと硫黄系不純物を除去する第2のケミカルフィルタ13bとは別体であるが、これに代えて、両者が一体になったケミカルフィルタを用いてもよい。
【0081】
(第1の実施例及び第1の比較例)
以下、第1の実施形態を具体化する第1の実施例、及び第1の実施例を評価するために行なう第1の比較例について説明する。
【0082】
第1の実施例及び第1の比較例に共通して、ウェハ16の上にポジ型の化学増幅型レジストを塗布してレジスト膜17を形成する。この場合、化学増幅型レジストは、ポリマーとしてポリヒドロキシスチレン誘導体を有し、保護基としてアセタール基を有し、酸発生剤としてジアゾメタン化合物を有する。その後、レジスト膜17をホットプレートにより90℃の温度下で加熱するプリベークを90秒間行なった後、KrFエキシマレーザステッパを用いてパターン露光を行なう。
【0083】
次に、第1の実施例としては、供給される空気14中のSOx の濃度がフィルタユニット13Aにより0.50μg/m3 以下に制御されたウェハ処理室10において、パターン露光されたレジスト膜17をホットプレートにより120℃の温度下で加熱するポストベークを90秒間行なった後、2.38重量%のTMAH水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【0084】
一方、第1の比較例としては、図5に示すウェハ処理室10において、パターン露光されたレジスト膜をホットプレートにより120℃の温度下で加熱するポストベークを90秒間行なった後、2.38重量%のTMAH水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【0085】
【表1】
Figure 0003676315
【0086】
[表1]は、第1の実施例及び第1の比較例におけるウェハ処理室10の硫黄系不純物の濃度、及び第1の実施例及び第1の比較例により得られたレジストパターンの上に存在する異物の数を示している。尚、この実験は、自動ウェハ欠陥検査装置(KLA-Tencor 社製:KLA2139)を用いて、0.1μm以上の径を持つ異物の数を計数することにより行なった。
【0087】
[表1]から明らかなように、第1の比較例によると異物の数が3000個であるのに対して、第1の実施例によると異物の数は50個であって、異物の数が大きく低減することを確認できた。
【0088】
(第2の実施例及び第2の比較例)
以下、第1の実施形態を具体化する第2の実施例、及び第2の実施例を評価するために行なう第2の比較例について説明する。
【0089】
まず、第2の実施例及び第2の比較例に共通して、ウェハ16の上にポジ型の化学増幅型レジストを塗布してレジスト膜17を形成する。この場合、化学増幅型レジストは、ポリマーとしてポリヒドロキシスチレン誘導体を有し、保護基としてアセタール基を有し、酸発生剤としてオニウム塩を有する。その後、レジスト膜17をホットプレートにより90℃の温度下で加熱するプリベークを90秒間行なった後、KrFエキシマレーザステッパを用いてパターン露光を行なう。
【0090】
次に、第2の実施例としては、供給される空気14中のSOx の濃度がフィルタユニット13Aにより0.50μg/m3 以下に制御されたウェハ処理室10において、パターン露光されたレジスト膜17をホットプレートにより120℃の温度下で加熱するポストベークを90秒間行なった後、2.38重量%のTMAH水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【0091】
一方、第2の比較例としては、図5に示すウェハ処理室10において、パターン露光されたレジスト膜をホットプレートにより120℃の温度下で加熱するポストベークを90秒間行なった後、2.38重量%のTMAH水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【0092】
【表2】
Figure 0003676315
【0093】
[表2]は、第2の実施例及び第2の比較例におけるウェハ処理室10の硫黄系不純物の濃度、及び第2の実施例及び第2の比較例により得られたレジストパターンの上に存在する異物の数を示している。尚、この実験は、自動ウェハ欠陥検査装置(KLA-Tencor 社製:KLA2139)を用いて、0.1μm以上の径を持つ異物の数を計数することにより行なった。
【0094】
[表2]から明らかなように、第2の比較例によると異物の数が1000個であるのに対して、第2の実施例によると異物の数は35個であって、異物の数が大きく低減することを確認できた。
【0095】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る現像装置の環境制御装置及び現像装置の制御方法について、図4を参照しながら説明する。
【0096】
第2の実施形態に係る現像装置の環境制御装置の概略全体構成は、図1を参照しながら説明した第1の実施形態と同様であるから説明を省略する。
【0097】
図4に示すように、現像装置Aのウェハ処理室10の底部には試料台15が設けられており、該試料台15の上に載置されたウェハ16の上にはレジスト膜17が形成されている。
【0098】
ウェハ処理室10の内部におけるウェハ16と対向する位置には現像液供給手段18が設けられており、該現像液供給手段18から供給される現像液18aはレジスト膜17に浸透するので、レジスト膜17が現像されてレジストパターンが形成される。
【0099】
フィルタユニット13Bは、クリーンルーム側(ウェハ処理室10の反対側)から順に配置された、硫黄系不純物を除去するための第2のケミカルフィルタ13b、温湿度制御システム13c及びHEPAフィルタ13dを有している。
【0100】
第2のケミカルフィルタ13bは、外部から取り込まれる空気14から、雰囲気中の硫黄酸化物又は化学増幅型レジストの酸発生剤に含まれる硫黄成分(以下、硫黄酸化物及び硫黄成分を総称して、硫黄系不純物と称する。)を除去するために設けられており、硫黄系不純物を除去する吸着剤としては、活性炭に炭酸カリウムが添着された化学吸着剤を用いることができる。
【0101】
第2のケミカルフィルタ13bにおいては、外部から取り込まれる空気14の流速、温度及び湿度等の条件を考慮した上で、該空気14中における硫黄系不純物の濃度が0.4μm/m3 以下になるように、化学吸着剤の量が調整されている。
【0102】
温湿度制御システム13cは、外部から取り込まれる空気14の温度及び湿度を調整するために設けられている。
【0103】
HEPAフィルタ13dは、外部から取り込まれる空気14から、所定サイズを超える粒径を持つパーティクルを取り除くための設けられている。
【0104】
ところで、レジスト膜17として化学増幅型レジストが用いられない場合、又は化学増幅型レジストが用いられるが、露光工程、露光後ベーク工程及び現像工程が時間的に連続して行なわれる場合には、第2の実施形態のように、アミン系不純物を除去する第1のケミカルフィルタ11a(図2を参照)は設けられていなくてもよい。
【0105】
(第3の実施例及び第3の比較例)
以下、第2の実施形態を具体化する第3の実施例、及び第3の実施例を評価するために行なう第3の比較例について説明する。
【0106】
まず、第3の実施例及び第3の比較例に共通して、ウェハ16の上に、ポリマーとしてノボラック樹脂を含むレジストを塗布してレジスト膜17を形成した後、レジスト膜17をホットプレートにより90℃の温度下で加熱するプリベークを90秒間行ない、その後、i線ステッパを用いてパターン露光を行なう。
【0107】
次に、第3の実施例としては、供給される空気14中のSOx の濃度がフィルタユニット13Bにより0.50μg/m3 以下に制御されたウェハ処理室10において、パターン露光されたレジスト膜17をホットプレートにより120℃の温度下で加熱するポストベークを90秒間行なった後、2.38重量%のTMAH水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【0108】
一方、第3の比較例としては、図5に示すウェハ処理室10において、パターン露光されたレジスト膜をホットプレートにより120℃の温度下で加熱するポストベークを90秒間行なった後、2.38重量%のTMAH水溶液を用いて現像を行なって、レジストパターンを形成する。
【0109】
【表3】
Figure 0003676315
【0110】
[表3]は、第3の実施例及び第3の比較例におけるウェハ処理室10の硫黄系不純物の濃度、及び第3の実施例及び第3の比較例により得られたレジストパターンの上に存在する異物の数を示している。尚、この実験は、自動ウェハ欠陥検査装置(KLA-Tencor 社製:KLA2139)を用いて、0.1μm以上の径を持つ異物の数を計数することにより行なった。
【0111】
[表3]から明らかなように、第3の比較例によると異物の数が500個であるのに対して、第3の実施例によると異物の数は20個であって、異物の数が大きく低減することを確認できた。
【0112】
尚、第1の実施形態及び第2の実施形態においては、すべてポジ型のレジストを使用した。しかし、現像工程における異物は、TMAHとSOx との反応により生じるため、ネガ型レジストを用いた場合でも同様に異物の発生防止の効果が得られることは明らかである。
【0113】
【発明の効果】
本発明に係る現像装置の環境制御装置又は環境制御方法によると、ウェハ処理室に供給される空気に含まれる化学汚染物質が低減するため、ウェハ又は被処理膜の上に存在する異物の数が著しく低減するので、被処理膜におけるエッチングされるべき領域に残渣が形成されたり、イオン注入されたウェハに注入ムラが生じたりする事態を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態及び第2の実施形態に係る現像装置の環境制御装置が配置されるクリーンルームの概略全体構成図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る現像装置の環境制御装置を示す断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る環境現像装置が設けられた現像装置を用いて、レジスト膜に対してTMAH水溶液を用いて現像処理を行なった場合における、ウェハ処理室内のSOx の濃度及びTMAH水溶液の濃度と、異物の発生の有無との関係を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る現像装置の環境制御装置を示す断面図である。
【図5】従来の現像装置の環境制御装置が配置されるクリーンルームの概略全体構成図である。
【符号の説明】
A 現像装置
B 塗布装置
C 洗浄装置
1 クリーンルーム
2 クリーンルーム用空気供給装置
3 加圧送風機
4 ケミカルフィルタ
5 クリーンルームに取り込まれる空気
10 ウェハ処理室
11 現像装置用空気供給手段
12 加圧送風機
13、13A、13B フィルタユニット
14 ウェハ処理室に取り込まれる空気
15 試料台
16 ウェハ
17 レジスト膜
18 現像液供給手段
18a 現像液

Claims (8)

  1. ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御装置であって、
    外部から取り込んだ空気を前記ウェハ処理室に供給する空気供給手段と、
    前記空気供給手段に設けられ、前記空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去手段とを備え、
    前記化学汚染物質は硫黄を含む不純物であり、
    前記現像液はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液であることを特徴とする現像装置の環境制御装置。
  2. 前記テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は2.38重量%以下であり、
    前記化学汚染物質除去手段は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が0.5μg/m3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去することを特徴とする請求項1に記載の現像装置の環境制御装置。
  3. 前記化学汚染物質除去手段は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が0.4μg/m3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去することを特徴とする請求項1に記載の現像装置の環境制御装置。
  4. 前記化学汚染物質除去手段は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度を制御する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の現像装置の環境制御装置。
  5. ウェハ処理室において、露光されたレジスト膜に対して現像液を用いて現像を行なう現像装置の環境制御方法であって、
    外部から取り込んだ空気を前記ウェハ処理室に供給する空気供給工程と、
    前記空気から化学汚染物質を除去する化学汚染物質除去工程とを備え、
    前記化学汚染物質は硫黄を含む不純物であり、
    前記現像液はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液であることを特徴とする現像装置の環境制御方法。
  6. 前記テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の濃度は2.38重量%以下であり、
    前記化学汚染物質除去工程は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が0.5μg/m3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の現像装置の環境制御方法。
  7. 前記化学汚染物質除去工程は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度が0.4μg/m3 以下になるように、前記硫黄を含む不純物を除去する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の現像装置の環境制御方法。
  8. 前記化学汚染物質除去工程は、前記空気中における前記硫黄を含む不純物の濃度を制御する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の現像値の環境制御方法。
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