JP4772620B2

JP4772620B2 - 液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法および処理条件決定装置

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Publication number: JP4772620B2
Application number: JP2006219722A
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Inventors: 太郎山本; 仁小杉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2011-09-14
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Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板にレジスト膜を含む所定の膜を形成した後、液体に浸漬させた状態で前記レジスト膜を所定パターンに露光する液浸露光を行う際に塗布膜の処理条件を決定する液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法および処理条件決定装置に関する。

半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハ上に回路パターンを形成するためにフォトリソグラフィ技術が用いられている。フォトリソグラフィを用いた回路パターンの形成は、半導体ウエハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に光を照射して回路パターンに対応するようにレジスト膜を露光した後、これを現像処理するといった手順で行われる。

半導体デバイスは近時、動作速度の向上等の観点から高集積化の傾向にあるため、フォトリソグラフィ技術においては、半導体ウエハ上に形成される回路パターンの微細化が要求されている。そこで、４５ｎｍノードの高解像度を実現するフォトリソグラフィ技術として、半導体ウエハと露光用の投影レンズとの間に空気よりも高い屈折率を有する純水等の露光液を供給し、露光液の屈折率を利用して投影レンズからの照射光の波長を短くすることにより露光の線幅を細くする液浸（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）露光が提案されている（例えば特許文献１参照）。

このような液浸露光処理では、レジスト膜に露光液がしみこんだり、レジスト成分が露光液に溶出したりすることを防止する観点から、レジスト膜の上に保護膜（トップコート膜）を形成する場合が多く、ウエハには反射防止膜（ＢＡＲＣ）、レジスト膜、トップコート膜の３層が形成されることとなる。一方、液浸露光処理は、液体供給および吸引して水流を形成しながら行われ、場合によってはエアカーテンが形成されるため、上記膜のエッジ部分の処理が適切でない場合には、水流やエアカーテンの気流等によってウエハ上の膜が剥がれる場合がある。

このような膜は剥がれが生じた場合には、剥がれた膜がパーティクルとなり露光機（レンズ）を汚染したり、現像欠陥を誘起したりするおそれがある。

このような問題を解消するためには、ウエハ上に形成される膜について剥がれが生じないようにエッジ処理やアドヒージョン処理等、膜に対する処理の条件を適正化することが有効である。しかし、膜の材料や膜構成は多種多様であり、液浸露光機における水流等の条件も露光機メーカーによって異なっているため、液浸露光の際に膜剥がれが生じるか否かは実際に液浸露光機に供しないと判明せず、事前に膜剥がれが生じないようにすることが困難である。
国際公開２００５−０２９５５９号パンフレット

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、液浸露光の条件で剥がれが生じない塗布膜の処理条件を実際に露光機に供給する前に決定することができる液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法および処理条件決定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板にレジスト膜を含む所定の膜を形成した後、液体に浸漬させた状態で前記レジスト膜を所定パターンに露光する液浸露光を行う際に基板に形成された膜が剥がれないような塗布膜の処理条件を決定する液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法であって、レジスト膜を含む所定の膜が形成された実基板に相当するテスト基板を準備し、このテスト基板に対し、所定の液浸露光条件に対応する条件で処理を行うための液浸露光装置を模擬した試験装置を備え、前記試験装置は、前記テスト基板の周縁部分の一部表面と面一となる面を備える基板ガイドを有し、前記テスト基板の一部表面と該基板ガイドの表面とを跨ぎ内部に純水を通流させて該純水が前記一部表面に当たるように設定して前記処理を行い、その結果に基づいて基板上の塗布膜の処理条件を決定することを特徴とする液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法を提供する。

上記第１の観点において、前記テスト基板として、基板側から順に反射防止膜、レジスト膜、保護膜が形成されたものを用いることができる。また、前記塗布膜の処理条件の決定は、前記テスト基板に対する処理の後、検査装置により膜の状態を検査することにより行うことができる。さらに、前記塗布膜の処理条件は、塗布膜のエッジ処理の条件とすることができる。さらにまた、所定の液浸露光条件に対応する条件は、種々の条件がライブラリー化されているデータベースから選択されるようにすることができる。

本発明の第２の観点では、所定の膜が形成され、その膜に所定の条件でエッジ処理を施した実基板に相当するテスト基板に対し、所定の液浸露光条件に対応する条件で処理を行うための液浸露光装置を模擬した試験装置と、前記試験装置の処理の後、基板上の膜のエッジ状態を検査する検査装置と、前記検査結果に基づいてテスト基板のエッジの状態が許容範囲か否かを判断し、エッジ状態が許容範囲外であった場合に、エッジ処理条件を変更して前記液浸露光装置に対応する条件での処理、前記検査装置での検査、およびエッジ状態の判断をエッジ状態が許容範囲内になるまで繰り返し、エッジ状態が許容範囲内であった場合に、そのエッジ処理条件を実基板のエッジ処理条件に決定する制御手段とを有し、前記試験装置は、前記テスト基板の周縁部分の一部表面と面一となる面を備える基板ガイドを有し、前記テスト基板の一部表面と該基板ガイドの表面とを跨ぎ内部に純水を通流させて該純水が前記一部表面に当たるように設定して前記処理を行うことを特徴とする液浸露光用塗布膜の処理条件決定装置を提供する。

上記第３の観点において、前記検査装置として、前記検査を光学的手法により行うものを用いることができる。また、前記制御手段は、種々の液浸露光条件がライブラリー化されているデータベースを有し、前記所定の液浸露光条件に対応する条件をこのデータベースから選択するようにすることができる。

本発明によれば、実基板に対応した膜を形成したテスト基板について、試験装置により液浸露光の際の条件を模擬した試験を行い、その結果に基づいて膜剥がれが生じない条件を決定することができるので、実基板を実際に露光機に供給した際に膜剥がれが生じるという事態を事前に回避することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態としてのパターン形成装置の概略平面図であり、図２はその概略斜視図である。

パターン形成装置１は、半導体基板であるウエハＷに所定のレジストパターンを形成するためのものであり、ウエハＷの搬送ステーションであるカセットステーション１１と、ウエハＷに所定の処理を施す複数の処理ユニットを有する処理ステーション１２と、ウエハＷに露光処理を施す露光装置１４と、処理ステーション１２および露光装置１４の間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１３とを備えている。カセットステーション１１、処理ステーション１２、インターフェイスステーション１３および露光装置１４は、この順にパターン形成装置１の長さ方向（Ｙ方向）に直列に配置されている。

カセットステーション１１は、複数枚、例えば１３枚のウエハＷが収容されたウエハカセット（ＣＲ）を載置するカセット載置台１１ａと、カセット載置台１１ａ上のウエハカセット（ＣＲ）と後述する処理ステーション１２の第３処理ユニット群Ｇ₃に設けられたトランジションユニットとの間でウエハＷを搬送するためのウエハ搬送部１１ｃとをＹ方向に直列に有している。カセット載置台１１ａ上には、ウエハカセット（ＣＲ）を位置決めするための位置決め部１１ｂが、パターン形成装置１の幅方向（Ｘ方向）に複数、例えば５個設けられており、ウエハカセット（ＣＲ）は、その開口がウエハ搬送部１１ｃの筐体の壁面に設けられた開閉部１１ｅと対向するように、位置決め部１１ｂ位置に載置される。ウエハ搬送部１１ｃは、その筐体内に配置された、ウエハＷを保持可能な搬送ピック１１ｄを有し、この搬送ピック１１ｄによりカセット載置台１１ａ上の各ウエハカセット（ＣＲ）とトランジションユニットとの間でウエハＷを搬送するように構成されている。

処理ステーション１２は、筐体１５内に配置されており、その前面側（図１下側）に、カセットステーション１１側からインターフェイスステーション１３側に向かって順に、第１処理ユニット群Ｇ₁と第２処理ユニット群Ｇ₂とを有し、その背面側（図１上方）に、カセットステーション１１側からインターフェイスステーション１３側に向かって順に、第３処理ユニット群Ｇ₃、第４処理ユニット群Ｇ₄および第５処理ユニット群Ｇ₅を有している。また、処理ステーション１２は、第３処理ユニット群Ｇ₃と第４処理ユニット群Ｇ₄との間に第１主搬送部Ａ₁を有し、第４処理ユニット群Ｇ₄と第５処理ユニット群Ｇ₅との間に第２主搬送部Ａ₂を有している。

第１処理ユニット群Ｇ₁は、ウエハＷに露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する２つのボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）と、ウエハＷにレジスト膜を形成する２つのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と、テストウエハに対して液浸露光の条件を模擬した試験が行われるように構成された試験ユニット（ＴＳＴ）とが積み重ねられて構成されている。第２処理ユニット群Ｇ₂は、ウエハＷに現像処理を施す例えば３つの現像ユニット（ＤＥＶ）と、ウエハＷに形成されたレジスト膜の表面に撥水性を有する保護膜（トップコート膜）を形成する例えば２つのトップコーティングユニット（ＩＴＣ）とが積み重ねられて構成されている。

第３処理ユニット群Ｇ₃、第４処理ユニット群Ｇ_４、第５処理ユニット群Ｇ_５は、例えば、ウエハＷに疎水化処理を施すアドヒージョンユニットやレジスト塗布後のウエハＷに加熱処理を施すプリベークユニット、現像処理後のウエハＷに加熱処理を施すポストベークユニット、露光後現像前のウエハＷに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット等の熱処理ユニットが例えば１０段に積み重ねられて構成されている。また、第３処理ユニット群Ｇ₃は、カセットステーション１１と第１主搬送部Ａ₁との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニットを有している。第５処理ユニット群Ｇ_５は、第２主搬送部Ａ_２とインターフェイスステーション１３の後述する第１ウエハ搬送体２１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニットを有している。

第１主搬送部Ａ₁は、ウエハＷを保持可能な第１主ウエハ搬送アーム１６を有し、この第１主ウエハ搬送アーム１６は、第１処理ユニット群Ｇ₁、第３処理ユニット群Ｇ₃および第４処理ユニット群Ｇ₄の各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。第２主搬送部Ａ₂は、ウエハＷを保持可能な第２主ウエハ搬送アーム１７を有し、この第２主ウエハ搬送アーム１７は、第２処理ユニット群Ｇ₂、第４処理ユニット群Ｇ₄および第５処理ユニット群Ｇ₅の各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。

第１処理ユニット群Ｇ₁とカセットステーション１１との間および第２処理ユニット群Ｇ₂とインターフェイスステーション１３との間にはそれぞれ、第１および第２処理ユニット群Ｇ₁、Ｇ₂に供給される処理液の温度調節装置や温度湿度調節用のダクト等を備えた温度湿度調節ユニット１８が設けられている。また、第１および第２処理ユニット群Ｇ₁、Ｇ₂の下側にはそれぞれ、これらに薬液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）が設けられている。

第１主搬送部Ａ_１の背面側には、試験ユニット（ＴＳＴ）で液浸露光の条件を模擬した試験を行った後のテストウエハに対して反射防止膜、レジスト膜、保護膜の状態、具体的には膜剥がれの有無を検査する検査装置１９が配置されている。

インターフェイスステーション１３は、図３に示す概略斜視図に示すように、筐体内に配置された、処理ステーション１２側の第１インターフェイスステーション１３ａと、露光装置１４側の第２インターフェイスステーション１３ｂとを有している。第１インターフェイスステーション１３ａには、第５処理ユニット群Ｇ₅の開口部と対面するように、ウエハＷを搬送するための第１ウエハ搬送体２１が設けられており、第２インターフェイスステーション１３ｂには、Ｘ方向に移動可能なウエハＷを搬送するための第２ウエハ搬送体２２が設けられている。

第１インターフェイスステーション１３ａの正面側には、ウエハ周辺部の余分なレジストを除去するためにウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）と、露光装置１４に搬送されるウエハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）と、露光装置１４から搬送されたウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）と、露光装置１４に搬送される前のウエハを洗浄する前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）と、露光装置１４から搬送されたウエハＷを洗浄する後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）とが積み重ねられて構成された第６処理ユニット群Ｇ_６が配置されている。第１インターフェイスステーション１３ａの背面側には、ウエハＷを高精度に温調する高精度温調ユニット（ＣＰＬ）が例えば２段に積み重ねられて構成された第７処理ユニット群Ｇ_７が配置されている。

第１ウエハ搬送体２１は、ウエハＷを受け渡すためのフォーク２１ａを有している。このフォーク２１ａは、第５処理ユニット群Ｇ₅、第６処理ユニット群Ｇ_６、第７処理ユニット群Ｇ_７の各ユニットにアクセス可能であり、これにより各ユニット間でのウエハＷの搬送を行う。

第２ウエハ搬送体２２は、ウエハＷを受け渡すためのフォーク２２ａを有している。このフォーク２２ａは、第６処理ユニット群Ｇ_６の前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）および後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）、第７処理ユニット群Ｇ_７の各ユニット、露光装置１４の後述するインステージ１４ａおよびアウトステージ１４ｂにアクセス可能であり、これら各部の間でウエハＷの搬送を行う。

第１インターフェイスステーション１３ａの上部には、第１インターフェイスステーション１３ａまたはインターフェイスステーション１３の気流を調整する気流調整部２３が設けられ、第２インターフェイスステーション１３ｂの上部には、露光装置から搬送されたウエハＷが乾燥しないように第２インターフェイスステーション１３ｂまたはインターフェイスステーション１３を加湿する加湿部が設けられている。

ウエハＷにレジストを塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）や、露光装置１４による露光後のレジスト膜を現像する現像ユニット（ＤＥＶ）等の各ユニットを有する処理ステーション１２と、レジスト塗布後で露光前のウエハＷを洗浄する前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）および露光後で現像前のウエハＷを洗浄する後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）を有するインターフェイスステーション１３とは、レジスト塗布・現像部を構成している。

露光装置１４は、インターフェイスステーション１３から搬送されたウエハＷを載置するインステージ１４ａと、インターフェイスステーション１３に搬送されるウエハＷを載置するアウトステージ１４ｂと、レジスト膜が形成されたウエハＷを所定の液体に浸漬させた状態でレジスト膜を露光する液浸露光部３０と、インステージ１４ａ、液浸露光部３０およびアウトステージ１４ｂの間でウエハＷを搬送するウエハ搬送機構２５とを有している。

図２に示すように、カセットステーション１１の下部にはこのパターン形成装置１の全体を制御する集中制御部２０が設けられている。この制御部２０の詳細は後述する。

このように構成されたパターン形成装置１において実ウエハの処理を行う場合には、まず、ウエハ搬送部１１ｃの搬送ピック１１ｄにより、ウエハカセット（ＣＲ）から１枚のウエハＷを取り出し、処理ステーション１２の第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニットに搬送する。次に、第１および第２主搬送部Ａ_１、Ａ_２により、レシピの順序に従って、第１〜５処理ユニット群Ｇ_１〜５の所定のユニットにウエハＷを順次搬送し、ウエハＷに一連の処理を施す。例えば、アドヒージョンユニットでのアドヒージョン処理、ボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）での反射防止膜の形成、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）でのレジスト膜の形成、トップコーティングユニット（ＩＴＣ）での保護膜の形成、プリベークユニットでのプリベーク処理を行う。なお、アドヒージョン処理は、後述するエッジ処理の態様により必要に応じて実施される。その後、インターフェイスステーション１３にて、第１ウエハ搬送体２１によりウエハＷを搬送して、周辺露光装置（ＷＥＥ）での周辺露光処理、前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）での前洗浄処理、高精度温調ユニット（ＣＰＬ）での乾燥処理を順次行い、次いで、第２ウエハ搬送体２２によってウエハＷを露光装置１４のインステージ１４ａに搬送する。その後、露光装置１４のウエハ搬送機構２５によってウエハＷを液浸露光部３０に搬送してウエハＷに液浸露光処理を施す。その後、ウエハ搬送機構２５によってウエハＷをアウトステージ１４ｂに搬送し、次いで、インターフェイスステーション１３の第２ウエハ搬送体２２によってウエハＷを後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）に搬送してウエハＷを後洗浄し、第５処理ユニット群Ｇ_５のトランジションユニットを介して、第１および第２主搬送部Ａ_１、Ａ_２により、レシピの順序に従って、第１〜５処理ユニット群Ｇ_１〜５の所定のユニットにウエハＷを順次搬送し、例えばポストエクスポージャーベークユニットでのポストエクスポージャーベーク処理、現像ユニット（ＤＥＶ）での現像処理、ポストベークユニットでのポストベーク処理を順次行い、その後、ウエハＷを、第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニットを介してカセットステーション１１のウエハカセット（ＣＲ）へ搬送する。

以上の実ウエハの処理において、露光装置１４で液浸露光を行う際には、露光ヘッドとウエハＷとの間に露光液として典型的には純水を保持し、その状態で露光ヘッドとウエハとの間に相対的な移動を生じさせ、場合によってはさらにウエハＷ上の露光ヘッドの近傍部分にエアカーテンを形成するために空気を吹き付けるので、これらの衝撃によりウエハＷ上に形成された膜に膜剥がれが生じる懸念がある。

露光装置１４の液浸露光部３０は、例えば図４〜６に示す構造を有している。図４の例では、ウエハＷが載置保持され、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹステージ３１を有し、その上方に投影レンズを有する露光ヘッド３２が配置されている。そして、露光ヘッド３２の先端の先玉部３２ａとウエハＷとの間に露光液、例えば純水の液溜まり部３３を形成するために先玉部３２ａの両側に設けられた露光液供給ノズル３４と、露光液を回収するために同じく先玉部３２ａの両側の露光液供給ノズル３４の外側部分に設けられた露光液回収ノズル３５とを有している。すなわち、露光液を循環させつつ露光液の液溜まり部３３を形成している。そして、このように液溜まり部３３を形成した状態でＸＹステージ３１によりウエハＷを移動させる。また、図５の例では、図４の露光液供給ノズル３４および露光液回収ノズル３５の代わりに、露光ヘッド３２の一方側に露光液供給ノズル３６を設け、他方側に露光液回収ノズル３７を設けている。さらに、図６の例では、図５の構成にさらに環状をなす空気吐出ノズル３８を設け、そこから空気を吐出して露光ヘッド３２の周囲にエアカーテンを形成する。

しかし、これら種々の方式によってウエハＷに形成された膜のエッジへの衝撃が異なり、また、要求されるスループットによって液浸露光部３０とウエハＷとの間の相対移動速度が異なってやはり膜への衝撃が異なるので、膜剥がれは液浸露光部３０の条件に依存することとなる。

そこで、本実施形態では、上述した試験ユニット（ＴＳＴ）によりテストウエハに対して液浸露光条件を模擬した試験を行い、事前に膜はがれが生じるか否かを判断する。以下、試験ユニット（ＴＳＴ）について説明する。

図７はこの試験ユニット（ＴＳＴ）の一例を示す断面図であり、図８はその平面図である。この試験ユニット（ＴＳＴ）は、図示しない筐体内に水平にテストウエハＷＴを回転可能に真空吸着保持するスピンチャック４１が配置されてなり、このスピンチャック４１には回転モータ４２が接続されている。スピンチャック４１に保持されたテストウエハＷＴのエッジ部分には、ウエハＷの表面と面一にウエハガイド４３が設けられており、このウエハガイド４３とウエハを跨ぐように試験ノズル４４が設けられている。この試験ノズル４４の上部には、その外側部分に流体供給管４５が接続され、その内側部分に流体排出管４６が接続されている。この流体供給管４５には純水配管４７と空気配管４８が接続され、これら純水配管４７および空気配管４８にはそれぞれバルブ４９、５０が設けられていて、純水と空気とを選択的に試験ノズル４４に供給可能となっている。試験ノズル４４内においてはウエハガイド４３側からテストウエハＷＴ側に向けて純水または空気が流れるようになっており、これらは流量制御器５１、５２により流量制御可能となっている。また、試験ノズル４４は、図示しない回転駆動機構により、図８に示すように水平面内で回動可能となっており、テストウエハＷＴのエッジ部に純水または空気の当たる角度を変化させ得るようになっている。そして、試験ノズル４４内の純水または空気の流量、試験ノズル４４の角度を制御することにより、種々の液浸露光条件に対応可能となっており、着目する露光条件におけるウエハＷの膜剥がれの状況を把握することができる。

試験ユニット（ＴＳＴ）の他の例としては、図９の斜視図に示すように、純水ノズル５４と空気ノズル５５をテストウエハＷＴのエッジ部分に純水および空気が供給されるように配置し、これらノズルからの吐出速度やノズルの向きを変更可能にした構成であってもよい。

検査装置１９は、この試験ユニット（ＴＳＴ）による膜剥がれ試験の後、ウエハＷのエッジの状態を把握するようになっている。この検査装置１９では、膜のエッジ部を光学的手法で検査する。例えば、操作型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりエッジ部分を撮像する。

次に、集中制御部２０について説明する。図１０は集中制御部の要部を示すブロック図である。
この集中制御部２０は、パターン形成装置１の各ユニットおよび各搬送機構等の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を備えたプロセスコントローラ５１と、工程管理者がパターン形成装置１の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、パターン形成装置１の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェイス５２と、処理に必要な情報が記憶された記憶部５３とを有している。

記憶部５３は、パターン形成装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ５１の制御にて実現するための種々の制御プログラムが格納された制御プログラム格納部６１と、処理条件データや処理手順等が記録されたレシピが格納されたレシピ格納部６２と、処理に必要なデータベースを格納したデータベース格納部６３とを有している。

処理に際しては、ユーザーインターフェイス５２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部５３のレシピ格納部６２から呼び出してプロセスコントローラ５１に実行させることで、プロセスコントローラ５１の制御下で、パターン形成装置１において所望の各種処理が行われる。レシピ格納部６２は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどの読み出し可能な記憶媒体であってもよい。なお、レシピは適宜の装置から例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

パターン形成装置１は、実ウエハに対するパターン形成処理を行う他、テストウエハを用いて液浸露光を模擬した条件で膜剥がれ試験を行い、これに基づいて膜剥がれが生じない条件で塗布処理を行えるよう塗布処理の条件出しを行うが、この試験の際の制御も集中制御部２０によって行われる。

集中制御部２０において、このような試験の制御に関係のあるものについて以下に説明する。
まず、プログラム格納部６１には、試験ユニット（ＴＳＴ）での膜剥がれ試験、検査装置１９での検査、その結果に基づいた条件変更等の制御を行う膜剥がれ試験制御プログラム６４が格納されている。また、液浸露光部３０は上述したような種々の仕様があり、また、スループットにより液浸ヘッドのスキャン速度が異なるので、データベース格納部６３には、各種露光装置における液露光部の仕様やスループット毎の条件をライブラリー化した露光条件データベース６５が種々のデータベースの一つとして格納されている。また、レシピ格納部６２には、反射防止膜（ＢＡＲＣ）、レジスト膜、保護膜（トップコート膜）を塗布する際の種々のレシピが格納されており、その中で特にこれら塗布膜のエッジ処理が膜剥がれに重要な条件であり、種々のエッジ処理条件から膜剥がれが生じない条件を選択できるようになっている。

反射防止膜（ＢＡＲＣ）、レジスト膜、保護膜の３層を形成する際のエッジ処理の具体例としては、大略的に図１１の（ａ）〜（ｆ）に示すような６種類を挙げることができ、レシピ格納部６２は、これら処理のレシピが格納されている。図１１の（ａ）の例では、ウエハＷ上に、反射防止膜（ＢＡＲＣ）７１、レジスト膜７２、保護膜（トップコート膜）７３を形成する際に、全膜についてエッジ処理を行った場合である。なお、エッジ処理は、各膜の塗布処理において塗布処理ユニットにおいてシンナー等の溶剤をエッジに供給することにより行われる。図１１の（ｂ）では、保護膜（トップコート膜）７３のエッジ処理を反射防止膜（ＢＡＲＣ）７１が露出した時点で停止したものであり、保護膜（トップコート膜）７３のエッジが反射防止膜（ＢＡＲＣ）７１上であって密着性が良好なため、剥がれ難い。図１１の（ｃ）では、保護膜（トップコート膜）７３のエッジ処理を反射防止膜（ＢＡＲＣ）７１が露出する前に停止したものであり、保護膜（トップコート膜）７３のエッジがウエハＷ上であって剥がれやすいため、アドヒージョン処理が必要となる。図１１の（ｄ）は保護膜（トップコート膜）７３のエッジ処理を行わない場合であり、（ｃ）と同様に保護膜（トップコート膜）７３のエッジがウエハＷ上であって剥がれやすいため、アドヒージョン処理が必要となる。図１１の（ｅ）はレジスト膜７２のみエッジ処理を行うものであり、図１１の（ｆ）は全膜についてエッジ処理を行わないものである。これらは膜剥がれ耐性は良好であるが、主ウエハ搬送アームのガイドが汚れる可能性があり、削れ落ちた有機物によるパーティクル発生の懸念がある。

集中制御部２０のプロセスコントローラ５１には上記検査装置１９が電気的に接続されており、テストウエハの検査装置１９による検査結果がプロセスコントローラ５１に入力され、膜の状態が許容範囲かが判断される。そして、許容範囲でない場合には、他の条件でテストウエハに膜を形成して同様な試験を行い、再び検査装置１９により検査し膜の状態の判断を行うという動作を繰り返して、膜剥がれが生じない良好な条件を見出し、その条件で実ウエハの塗布処理を行う。

この場合に、上述したように最も重要なのは各膜のエッジ状態であり、主に上述したエッジ処理を制御して膜剥がれを防止することが好ましい。上述したエッジ処理の態様は通常ユーザーから指定されるが、ある程度の自由度があり、テストウエハとして指定条件でエッジ処理を行ったものを用い、上記試験を行って膜剥がれが発生した場合に、エッジ処理の態様自体を変更するか、各膜におけるエッジ処理の幅を制御する等の条件変更を行って膜剥がれ耐性を上昇させるようにする。

次に、本実施形態に係るウエハ上に形成される液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法、すなわち試験ユニット（ＴＳＴ）による液浸露光装置を模擬した試験およびその後の処理における動作について、図１２のフローチャートを参照して説明する。

まず、標準条件（指定条件）で上記実ウエハでの手順と同様の手順で反射防止膜（ＢＡＲＣ）、レジスト膜、保護膜（トップコート膜）を形成し、所定のエッジ処理を行ったテストウエハを準備する（ＳＴＥＰ１）。

次に、テストウエハを試験ユニット（ＴＳＴ）へ搬送し、そこで露光装置１４の液浸露光部３０での条件を模擬して試験ノズル４４の角度および純水の流量、空気の流量等の条件を設定し、膜剥がれ試験を行う（ＳＴＥＰ２）。

次に、試験後のテストウエハを検査装置１９に搬送し、例えば光学的にテストウエハのエッジの状態を検査する（ＳＴＥＰ３）。具体的な手法としては、例えば、テストウエハのエッジを適当な倍率で走査型顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮像する。

次に、検査結果をプロセスコントローラ５１に送信し、エッジの状態が許容範囲内であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ４）。その結果エッジの状態が許容範囲内であると判断された場合には、そのエッジ処理条件を実基板のエッジ処理条件に決定し、ユーザーインターフェイス５２のディスプレイにその旨を表示し（ＳＴＥＰ５）、オペレーターが実ウエハの処理開始のコマンドをユーザーインターフェイス５２のキーボードを介してプロセスコントローラ５１へ送る（ＳＴＥＰ６）。

一方、エッジの状態が許容範囲から外れた場合には、ユーザーインターフェイス５２のディスプレイにその旨が表示され（ＳＴＥＰ７）、それに対応してオペレーターがユーザーインターフェイス５２のキーボードを介して膜の形成条件や処理条件の変更を実行する（ＳＴＥＰ８）。具体的には、テストウエハへの膜形成の際の塗布条件や形成された膜のエッジ処理条件等の条件をレシピ上で変更したり、エッジ処理等のレシピ自体を変更する。そして、このように塗布膜の条件が変更されたテストウエハに対して再度、ＳＴＥＰ２の膜剥がれ試験およびＳＴＥＰ３の検査を行い、ＳＴＥＰ４のエッジの状態の判断を行う。この処理をエッジの状態が許容範囲内となるまで続け、許容範囲内となった時点でＳＴＥＰ５、ＳＴＥＰ６が実行される。

このように、実ウエハに対応した膜を形成したテストウエハについて、試験ユニット（ＴＳＴ）により液浸露光の際の条件を模擬した試験を行い、その結果に基づいて膜剥がれが生じない条件を決定することができるので、実ウエハを実際に露光機に供給した際に膜剥がれが生じるという事態を事前に回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、試験ユニット（ＴＳＴ）を処理ステーション内に配置した例を示したが、これに限らずカセットステーションまたはインターフェイスステーションに配置してもよい。また、試験ユニット（ＴＳＴ）と検査装置１９とをパターン形成装置１に組み込んだが、これらをパターン形成装置１とは別個に設け、試験結果をパターン形成装置１にフィードバックするようにしてもよいし、試験ユニット（ＴＳＴ）のみパターン形成装置１に組み込んで所定の条件で膜形成を行ったテストウエハに膜剥がれ試験を行った後に、パターン形成装置１外の検査装置により検査を行うようにしてもよい。検査装置をパターン形成装置外に設けた場合には、オペレーターがウエハに形成された膜のエッジ状態を光学顕微鏡等で検査して、その状態が許容範囲であるか否かを判断するようにしてもよい。

また、上記実施形態では検査装置の検査結果をディスプレイに表示してその結果に基づいてオペレーターが操作するようにしたが、検査結果で膜の状態が許容範囲であった場合に自動的に実ウエハの塗布を開始し、膜の状態が許容範囲を外れた場合に自動的に次の条件で膜剥がれ試験を行うようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、種々の液浸露光条件をライブラリー化してデータベースとした例について示したが、これに限らず、試験ユニットにて試験を行うたびに対象となる液浸露光条件を設定するようにしてもよい。さらにまた、上記実施形態におけるウエハに形成された膜のエッジ処理態様はあくまで例示に過ぎず、他のエッジ処理を許容することは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法が適用されるパターン形成装置の概略構成を示す平面図。図１に示すパターン形成装置を示す概略斜視図。図１に示すパターン形成装置のインターフェイスステーションを示す概略斜視図。図１のパターン形成装置に搭載された露光装置における液浸露光部の構造例を示す概略図。図１のパターン形成装置に搭載された露光装置における液浸露光部の構造例を示す概略図。図１のパターン形成装置に搭載された露光装置における液浸露光部の構造例を示す概略図。図１のパターン形成装置に搭載された試験ユニットの一例を示す断面図。図７の試験ユニットの平面図。図１のパターン形成装置に搭載された試験ユニットの他の例を示す斜視図。図１のパターン形成装置に搭載された集中制御部の要部を示すブロック図。ウエハに形成される膜のエッジ処理形態を説明するための断面図。本実施形態に係るウエハ上に形成される液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法を示すフローチャート。

符号の説明

１；パターン形成装置
１９；検査装置
２０；集中制御部
５１；プロセスコントローラ
５２；ユーザーインターフェイス
５３；記憶部
６１；制御プログラム格納部
６２；レシピ格納部
６３；データベース格納部
６４；膜剥がれ試験制御部
６５；露光条件データベース
ＴＳＴ；試験ユニット
ＣＯＴ；レジスト塗布ユニット
ＢＡＲＣ；ボトムコーティングユニット
ＩＴＣ；トップコーティングユニット
Ｗ；半導体ウエハ

Claims

基板にレジスト膜を含む所定の膜を形成した後、液体に浸漬させた状態で前記レジスト膜を所定パターンに露光する液浸露光を行う際に基板に形成された膜が剥がれないような塗布膜の処理条件を決定する液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法であって、
レジスト膜を含む所定の膜が形成された実基板に相当するテスト基板を準備し、このテスト基板に対し、所定の液浸露光条件に対応する条件で処理を行うための液浸露光装置を模擬した試験装置を備え、前記試験装置は、前記テスト基板の周縁部分の一部表面と面一となる面を備える基板ガイドを有し、前記テスト基板の一部表面と該基板ガイドの表面とを跨ぎ内部に純水を通流させて該純水が前記一部表面に当たるように設定して前記処理を行い、その結果に基づいて基板上の塗布膜の処理条件を決定することを特徴とする液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法。
前記テスト基板は、基板側から順に反射防止膜、レジスト膜、保護膜が形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法。
前記塗布膜の処理条件の決定は、前記テスト基板に対する処理の後、検査装置により膜の状態を検査することにより行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法。
前記塗布膜の処理条件は、塗布膜のエッジ処理の条件であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法。
所定の液浸露光条件に対応する条件は、種々の条件がライブラリー化されているデータベースから選択されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液浸露光用塗布膜の処理条件決定方法。
所定の膜が形成され、その膜に所定の条件でエッジ処理を施した実基板に相当するテスト基板に対し、所定の液浸露光条件に対応する条件で処理を行うための液浸露光装置を模擬した試験装置と、
前記試験装置の処理の後、基板上の膜のエッジ状態を検査する検査装置と、
前記検査結果に基づいてテスト基板のエッジの状態が許容範囲か否かを判断し、エッジ状態が許容範囲外であった場合に、エッジ処理条件を変更して前記液浸露光装置に対応する条件での処理、前記検査装置での検査、およびエッジ状態の判断をエッジ状態が許容範囲内になるまで繰り返し、エッジ状態が許容範囲内であった場合に、そのエッジ処理条件を実基板のエッジ処理条件に決定する制御手段と
を有し、
前記試験装置は、前記テスト基板の周縁部分の一部表面と面一となる面を備える基板ガイドを有し、前記テスト基板の一部表面と該基板ガイドの表面とを跨ぎ内部に純水を通流させて該純水が前記一部表面に当たるように設定して前記処理を行うことを特徴とする液浸露光用塗布膜の処理条件決定装置。
前記検査装置は、前記検査を光学的手法により行うものであることを特徴とする請求項６に記載の液浸露光用塗布膜の処理条件決定装置。
前記制御手段は、種々の液浸露光条件がライブラリー化されているデータベースを有し、前記所定の液浸露光条件に対応する条件をこのデータベースから選択することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の液浸露光用塗布膜の処理条件決定装置。