JP4937772B2

JP4937772B2 - 基板の処理方法

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Publication number: JP4937772B2
Application number: JP2007011243A
Authority: JP
Inventors: 研二堤; 淳一北野; 理宮原; 秀治京田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: US8703400B2; JP2008177468A; US20110155693A1; US20080176003A1; US7926441B2

Description

本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の処理方法に関する。

例えば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ー処理では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。このレジストパターンをマスクとして、ウェハのエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の剥離処理、ウェハの洗浄などが行われて、ウェハ上に所定のパターンが形成される。このように所定の層に所定のパターンが形成される工程が通常２０〜３０回程度繰り返し行われて、半導体デバイスが製造される。

これらの処理のうち、前記の露光処理は、例えば露光処理を行う装置内のチャックによってウェハの裏面を吸着保持し、ウェハ上のレジスト膜にＡｒＦレーザーやＫｒＦレーザー等を照射することにより行われている。この露光処理を行う際に、例えばウェハの裏面に汚れが付着していると、チャックによってウェハが水平に保持されず、露光処理の際のデフォーカスの一因となる。したがって、露光処理が適正に行われるためには、チャックによってウェハが水平に吸着されていること、すなわちチャックが吸着するウェハの裏面が平坦であることが必要になる。

そこで従来より、ウェハの裏面の汚れを除去する装置として、ウェハの表裏面を反転させる搬送アームと、ウェハを保持する回転自在なスピンチャックと、スピンチャックによって保持されたウェハの表裏面を洗浄するスクライビングブラシとを備えたスクライビング装置が提案されている。そして従来はウェハの露光処理を行う前に、このスクライビング装置を用いて、まず搬送アームによってウェハの裏面を上側に向け、この状態でウェハをスピンチャックで保持する。そしてスピンチャックを回転させながらスクライビングブラシをウェハの裏面に接触させることで、ウェハの裏面に付着した汚れを除去していた。（特許文献１）

特開平３−５２２２６号公報

しかしながら、ウェハの裏面の汚れを除去したとしても、ウェハの製造工程において各種処理を行う際に、ウェハの裏面に微小な傷がついてウェハの裏面に凹凸が生じる場合がある。特にエッチング処理を行う際には、ウェハとウェハを保持する静電チャックとの熱膨張率が異なるため、エッチング処理中にウェハと静電チャックの表面温度が上昇すると、ウェハの裏面に微小な傷がつきやすい。そしてこのようなウェハの裏面の微小な傷によって、ウェハが露光処理の際に水平に保持されず、デフォーカスが起きることがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板を水平に保持して露光処理を適正に行うために、露光処理の前に基板の裏面を平坦にすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明においては、基板の表面に塗布膜を形成し、フォトリソグラフィー処理における露光処理を行った基板の現像を行う処理ステーションと、前記露光処理を行う露光装置との間に配置され、基板の裏面に塗布膜を形成する塗布処理装置を備えたインターフェイス部を有する塗布現像処理システムを用いて、少なくとも基板に対してフォトリソグラフィー処理とエッチング処理をこの順で複数回行う基板の処理方法であって、前記フォトリソグラフィー処理における露光処理を行う直前に、前記インターフェイス部に設けられた前記塗布処理装置において、基板の裏面に凹凸をなくして当該裏面を平坦化させるための塗布膜を形成する工程を有することを特徴とする、基板の処理方法が提供される。

本発明の基板の処理方法によれば、露光処理を行う前、例えば露光処理の直前に、基板の裏面に塗布膜が形成されるので、例えばフォトリソグラフィー処理における露光処理の前に行った基板の搬送中や、フォトリソグラフィー処理の前に行ったエッチング処理において、基板の裏面に微小な傷がついた場合でも、この傷を覆うように塗布膜が形成される。その結果、塗布膜形成後に行われる露光処理の際においては、基板の裏面を凹凸がなく平坦にすることができる。したがって、露光処理の際に基板を水平に保持することができ、露光処理を適正に行うことができる。この場合、もちろん基板の裏面に塗布膜を形成する工程は、最初のフォトリソグラフィー処理中の露光処理を行う工程の前に行われてもよい。これによって、最初のフォトリソグラフィー処理中に行われる露光処理の前の処理工程、例えばレジスト膜を形成する工程を行う際や、基板の搬送中に基板の裏面に微小な傷がついた場合でも、露光処理の前に塗布膜が形成されるので、露光処理の際の基板の裏面を平坦にすることができる。

前記基板の裏面に塗布膜を形成するにあたっては、例えば基板の裏面を上側にした状態で、基板の裏面に塗布液を塗布し、基板の裏面上の塗布液を硬化させてもよい。これによって、基板の裏面に塗布膜を形成することができる。

前記塗布膜を形成する工程の直前に、基板の裏面を洗浄する工程を有していてもよい。これによって、基板の裏面に塗布膜が形成される直前に基板の裏面の汚れが除去されるので、塗布膜をより確実に平坦にすることができる。

前記基板の裏面に塗布された塗布液を硬化させるにあたっては、当該塗布液を加熱して硬化させてもよく、あるいは当該塗布液に紫外線または電子線を照射して硬化させてもよい。これによって、使用する塗布液の種類に応じて、塗布液を加熱するか、あるいは塗布液に紫外線または電子線を照射するかを選択することができる。

別な観点による参考例においては、基板の裏面に塗布膜を形成する塗布処理装置であって、基板を収容する処理容器と、前記処理容器を第１の処理室と第２の処理室に区画する仕切り部材と、前記処理容器内に搬入された基板を搬送する搬送アームと、前記搬送アームを支持し、前記搬送アームを水平軸周りに回動させる回動機構と、前記回動機構を支持し、前記回動機構を昇降させる昇降機構と、前記昇降機構を支持し、前記第１の処理室と前記第２の処理室の間で、前記昇降機構を水平方向に搬送する搬送機構と、前記第１の処理室内にあって、基板の裏面を上側に向けて当該基板を水平に保持する基板保持部と、前記第１の処理室内にあって、前記基板保持部に保持された基板の裏面に塗布液を塗布する塗布ノズルと、前記第２の処理室内にあって、前記塗布ノズルから基板の裏面に塗布された塗布液を硬化させる硬化処理部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置が提供される。

本参考例の塗布処理装置によれば、搬送アームと回動機構によって基板の裏面を上側に向け、この基板の裏面に塗布ノズルから塗布液を塗布し、そして硬化処理部によって基板の裏面に塗布された塗布液を硬化させることで、基板の裏面に塗布膜を形成することができる。したがって、基板の裏面を平坦化することができる。
基板を収容する処理容器を第１の処理室と第２の処理室に区画する仕切り部材を設けているので、塗布液の塗布が行われる第１の処理室内と、塗布液の硬化が行われる第２の処理室内との雰囲気をそれぞれ独立して雰囲気制御することができる。
またこのように一の塗布処理装置内で基板の裏面に塗布膜を形成することができるので、円滑に塗布膜の形成ができ、基板処理のスループットを向上させることができる。

前記基板保持部の下方には、当該基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構が設けられていてもよい。この回転機構によって、基板保持部で保持された基板は回転するので、基板の裏面に塗布された塗布液を均一に拡散させることができる。

前記塗布ノズルは、基板の幅方向に延びるスリット状の吐出口を有するノズルであってもよい。

前記第１の処理室内には、前記基板の裏面の汚れを除去する洗浄部が設けられていてもよい。

前記硬化処理部は、前記塗布ノズルから基板の裏面に塗布された塗布液を加熱する加熱装置を有していてもよく、また前記塗布ノズルから基板の裏面に塗布された塗布液に紫外線を照射する紫外線照射装置または電子線を照射する電子線照射装置のいずれかを有していてもよい。

前記塗布処理装置は、基板に露光処理を行う露光処理装置と同一の基板処理システム内に設置されていてもよい。これによって、インラインで基板の裏面に塗布膜を形成することができ、一連の基板の処理を円滑に行うことができる。

本発明によれば、露光処理の前に基板の裏面を平坦にすることができ、好適な露光処理を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理装置１１０を搭載した基板処理システムとしての塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。

塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置８との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウェハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するウェハＷの温度を調節する温度調節装置６０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセスできる。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１１が設けられている。第２の搬送アーム１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０、４１がそれぞれ設けられている。

例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温度調節装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５では、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８３、ポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置Ａ１のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１、ウェハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。

インターフェイス部４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２と、本発明にかかるウェハＷの裏面に塗布膜を形成する塗布処理装置１１０が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイス部４に隣接した露光装置８と、バッファカセット１０２、塗布処理装置１１０及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。塗布処理装置１１０は、インターフェイス部４のＸ方向負方向（図１中の下方向）に設けられ、例えば図２に示すように４段に重ねられている。

次に、上述の塗布処理装置１１０の構成について、図４に基づいて説明する。塗布処理装置１１０は、内部を閉鎖可能な処理容器１５０を有している。処理容器１５０の一側面には、ウェハＷの搬送手段であるウェハ搬送体１０１の搬入領域に臨む面にウェハＷの搬入出口１５１が形成され、搬入出口１５１には、開閉シャッタ１５２が設けられている。処理容器１５０の内部には、この処理容器１５０の内部を第１の処理室１１１と第２の処理室１１２に区画する仕切り部材１５３が設けられ、第１の処理室１１１と第２の処理室１１２はそれぞれ内部を閉鎖可能となっている。仕切り部材１５３には、後述する搬送アーム１６０、回動機構１６３、搬送機構１６６が通過することができる通過口１５４が形成され、通過口１５４には、開閉シャッタ１５５が設けられている。

第１の処理室１１１の内部には、図５に示すように搬入出口１５１から搬入されたウェハＷを載置するウェハ受け渡し台１４０が設けられている。ウェハ受け渡し台１４０上には、ウェハＷを支持する支持ピン１４０ａが例えば３個設けられている。

塗布処理装置１１０の内部には、ウェハ受け渡し台１４９からウェハＷを受け取って、第１の処理室１１１と第２の処理室１１２との間でウェハＷを搬送する搬送アーム１６０が設けられている。搬送アーム１６０は、図６に示すように接近、離隔することができる一対のチャック部１６１、１６１を有している。チャック部１６１は１／４円環状に構成されたフレーム部１６１ａと、このフレーム部１６１ａと一体に形成され、かつフレーム部１６１ａを支持するためのアーム部１６１ｂとを有している。フレーム部１６１ａ、１６１ａには、それぞれウェハ挟持部１６２、１６２が設けられ、ウェハ挟持部１６２の側面には、図７に示すようにテーパ溝１６２ａが形成されている。そして一対の離隔したチャック部１６１、１６１が相互に接近することによって、ウェハＷの周縁部がテーパ溝１６２ａ、１６２ａに挿入されてウェハＷは支持される。

搬送アーム１６０は、図６に示すように回動機構１６３に支持されている。回動機構１６３は内部にモータ等の駆動部（図示せず）を有し、この回動機構１６３により搬送アーム１６０は水平軸周り（Ｘ軸周り）に回動でき、かつ水平方向（Ｘ方向）に伸縮できる。すなわち、搬送アーム１６０で保持されたウェハＷの表裏面を反転させることができ、また当該ウェハＷを水平方向（Ｘ方向）に移動させることができる。回動機構１６３の下面にはシャフト１６４が設けられ、シャフト１６４の下端部は昇降機構１６５に接続されている。昇降機構１６５はその内部にモータ等の駆動部（図示せず）を有し、この昇降機構１６５により回動機構１６３及び搬送アーム１６０は昇降できる。昇降機構１６５は搬送機構１６６に支持されており、搬送機構１６６により回動機構１６３及び搬送アーム１６０は、図５に示すように処理容器１５０の長手方向（Ｙ方向）に沿って設けられたガイドレール１６６に沿って、第１の処理室１１１と第２の処理室１１２との間を移動することができる。すなわち、搬送アーム１６０に支持されたウェハＷを、第１の処理室１１１と第２の処理室１１２との間で搬送することができる。

第１の処理室１１１の内部には、図４に示すように基板保持部としてウェハＷの裏面を上側に向けてウェハＷを水平に保持するスピンチャック１２０が設けられている。このスピンチャック１２０はモータなどを含む回転機構１２１により鉛直軸周りに回転でき、かつ昇降できる。スピンチャック１２０の上面には、図８に示すようにウェハＷの周縁部を保持する保持ピン１２２がウェハＷの周縁部に沿って例えば８個設けられている。保持ピン１２２は、図９に示すようにウェハＷを直接保持する水平な保持面１２２ａと、ウェハＷの周側縁に平行な垂直壁１２２ｂとを有し、垂直壁１２２ｂの頂上部は、ウェハＷが１２２ａに保持されたときのウェハＷの上面よりも突出する高さとなっている。スピンチャック１２０の上面中央部には、図８に示すように下方向に凹部１２４が形成されており、この凹部１２４とウェハＷとの間に空間１２３が形成されている。またスピンチャック１２０の上面中央部には、空間１２３に向けて不活性ガス、例えば窒素ガスを噴出させるガス供給口１２４ａが形成されており、このガス供給口１２４ａには、スピンチャック１２０の内部を通るガス供給管１２５が接続されている。ガス供給口１２４ａから空間１２３に向けて噴出された不活性ガスは、ウェハＷの下面側から周側縁を辿ってその上面に回り込んで流れる。そして、このウェハＷの上面側に周り込む不活性ガスの圧力により、ウェハＷを各保持ピン１２２に押し付けて固定している。かかる技術は例えば特開平３−５２２２６号公報に記載されている公知のものを採用できる。

スピンチャック１２０の周囲には、図４に示すようにカップ体１２６が設けられている。カップ体１２６の上面には、ウェハＷを保持した状態のスピンチャック１２０が昇降できるようにウェハＷ及びスピンチャック１２０よりも大きい開口部が形成されている。カップ体１２６底部には、ウェハＷ上から零れ落ちる塗布液を排出するための排液口１２７が形成されており、この排液口１２７には排液管１２８が接続されている。

スピンチャック１２０の上方には、図４に示すようにウェハＷ裏面の中心部に塗布液を塗布するための塗布ノズル１３０が配置されている。塗布ノズル１３０は、塗布液供給管１３１を介して塗布液供給源１３２に接続されている。また塗布液供給管１３１にはバルブや流量調整部等を含む供給制御装置１３３が介設されている。塗布液供給源１３２から供給される塗布液には、例えばＳＯＧ（Ｓｐｉｎ
ＯｎＧｌａｓｓ）材料、あるいは有機系材料のレジスト等が用いられる。

塗布ノズル１３０は、図５に示すようにアーム１３４を介して移動機構１３５に接続されている。アーム１３４は移動機構１３５により、第１の処理室１１１のＹ方向に沿って設けられたガイドレール１３６に沿って、カップ体１２６の一端側（図５では右側）の外側に設けられた待機領域１３７から他端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できるように構成されている。待機領域１３７は、塗布ノズル１３０を収納できるように構成されていると共に、塗布ノズル１３０の先端部を洗浄できる洗浄部１３７ａが設けられている。

第２の処理室１１２の上部には、図４に示すようにウェハＷに塗布された塗布液を硬化させるランプ加熱装置１４１が設けられている。ランプ加熱装置１４１は、ウェハＷを加熱する事でウェハＷ上の塗布液を硬化させることができる。

本実施の形態にかかる塗布処理装置１１０を搭載した塗布現像処理システム１は以上のように構成されており、次にこの塗布現像処理システム１で行われるウェハＷのフォトリソグラフィー処理、及びフォトリソグラフィー処理の終了後にウェハＷに行われる各種処理について説明する。

先ず、ウェハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣからウェハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され、反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１０によって加熱装置９２、高温度熱処理装置６５、高精度温度調節装置７０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは、レジスト塗布装置２０に搬送される。

レジスト塗布装置２０においてウェハＷの表面にレジスト膜が形成されると、ウェハＷは第１の搬送アーム１０によってプリベーキング装置７１に搬送され、加熱処理が施された後、続いて第２の搬送アーム１１によって周辺露光装置９４、高精度温度調節装置８３に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイス部４のウェハ搬送体１０１によって本発明にかかる塗布処理装置１１０に搬送される。

ウェハ搬送体１０１によって、処理容器１５０の搬入出口１５１から搬入されたウェハＷは、ウェハ受け渡し台１４０に載置される。そして回動機構１６３によって、搬送アーム１６０をウェハ受け渡し台１４０の位置まで延伸させる。その後、搬送アーム１６０の一対の離隔したチャック部１６１、１６１を接近させて、テーパ溝１６２ａ内にウェハＷを保持する。

次に回動機構１６３によって、搬送アーム１６０で保持されたウェハＷを反転回動し、ウェハＷの裏面を上側に向ける。この状態で搬送機構１６６によって、ウェハＷをスピンチャック１２０の上方に移動させる。そこでスピンチャック１２０を上昇させて、搬送アーム１６０の一対のチャック部１６１、１６１を離隔させて、搬送アーム１６０からスピンチャック１２０にウェハＷを受け渡す。そして搬送アーム１６０をスピンチャック１２０の上方から退出させると共に、スピンチャック１２０のガス供給口１２４ａから不活性ガスを噴出することによってウェハＷをスピンチャック１２０に水平に保持する。その後スピンチャック３２０を下降させて、ウェハＷを所定の位置まで下降させる。

次に回転駆動部１２１によってウェハＷを回転させると共に、塗布ノズル１３０をウェハＷの中心部上方に移動させる。そして塗布ノズル１３０からウェハＷの裏面の中心部に塗布液を吐出する。吐出された塗布液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの裏面上を拡散する。その後、塗布ノズル１３０をウェハＷの中心部上方から待機領域１３７に移動させる。なお、塗布液は露光装置８でウェハＷの裏面が吸着される範囲に塗布されていればよく、ウェハＷの裏面の周縁部に塗布液が塗布されていなくてもよい。

ウェハＷの裏面に塗布液が拡散すると、スピンチャック１２０上のウェハＷを所定の位置まで上昇させると共に、搬送アーム１６０を延伸させてスピンチャック１２０の上方に移動させる。そしてスピンチャック１２０から搬送アーム１６０にウェハＷを受け渡す。

次に搬送機構１６６によって、ウェハＷを第２の処理室１１２内に移動させる。そして回動機構１６３、昇降機構１６５及び搬送機構１６６によって、図４及び図５の破線部に示すように、ウェハＷがランプ加熱装置１４１の直下に位置するようにウェハＷの位置を調整する。その後ウェハＷが搬送アーム１６０に保持された状態で、ランプ加熱装置１４１によってウェハＷを加熱し、ウェハＷの裏面上の塗布液を硬化させる。

ウェハＷの裏面上の塗布液が硬化して塗布膜が形成されると、搬送機構１６６によってウェハＷを再び第１の処理室１１１内に移動させる。そして回動機構１６３によってウェハＷを反動回動してウェハＷの表面を上側に向け、搬送アーム１６０からウェハ受け渡し台１４０にウェハＷを受け渡す。その後ウェハ搬送体１０１によってウェハＷが塗布処理装置１１０の外部に搬送される。

ウェハ搬送体１０１によって塗布処理装置１１０の外部に搬送されたウェハＷは、露光装置８に搬送される。露光装置８では、ウェハＷの裏面上の塗布膜が吸着保持されて、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され、所定の処理が施される。

ポストエクスポージャーベーキング装置８４における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送アーム１１によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウェハＷは、第２の搬送アーム１１によってポストベーキング装置７５に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送アーム１０によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー処理が終了する。

ウェハＷに行われる各種処理についてのフローチャートを図１０に示すと、前記のようにフォトリソグラフィー処理が行われた後（ステップＳ１）、ウェハＷ上のレジスト膜に形成されたパターンをマスクとして、ウェハＷ上の薄膜を選択的にエッチングするエッチング処理が行われる（ステップＳ２）。そして、ウェハＷに残存するレジスト膜を例えばプラズマを発生させて除去するアッシング処理が行われ（ステップＳ３）、その後ウェハＷ上に付着した例えば金属、有機物の汚れを除去する洗浄処理が行われる（ステップＳ４）。このような各種処理工程を経て、ウェハＷ上の一の層に所定のパターンが形成される。そして以上のフォトリソグラフィー処理、エッチング処理、アッシング処理、洗浄処理がこの順で所定の回数繰り返し行われることで、ウェハＷに多層のパターンが形成され、一連のウェハＷの処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、露光装置８でウェハＷに対して露光処理を行う直前に、塗布処理装置１１０でウェハＷの裏面に塗布膜が形成されるので、露光装置８に至るまでの間のエッチング処理等の他の処理を行う際にウェハＷの裏面に微小な傷がついた場合でも、この傷を覆うように塗布膜が形成され、ウェハＷの裏面を平坦にすることができる。したがって、露光処理の際には、塗布膜によって平坦になった裏面を支持することができるので、ウェハＷを正しく水平に保持することができ、露光処理を適正に行うことができる。

このようにパターンの露光前にウェハＷの裏面を平坦にすることは、特にウェハＷ上に微細なパターンを形成する際に用いられるダブルパターニング処理を行う場合に有効である。ダブルパターニング処理では、ウェハＷ上の微細な層に形成されるパターンを２回に分けて露光処理し、最初の露光処理後にエッチング処理を行い、再び同じ層に２回目の露光処理を行っている。このダブルパターニング処理の際に、本実施の形態にかかる塗布現像処理システム１を用いると、エッチング処理後の２回目の露光処理前に、ウェハＷの裏面に塗布膜を形成して、裏面を平坦にすることができるので、露光処理を適正に行うことができる。

本実施の形態においては、塗布処理装置１１０内に塗布ノズル１３０とランプ加熱装置１４１を設けたので、ウェハＷの裏面に塗布液を塗布してから、この塗布液を加熱して硬化させるまでの処理を一の装置内で行うことができる。したがって、塗布膜の形成を円滑に行うことができる。

本実施の形態においては、ウェハＷを収容する処理容器１５０を第１の処理室１１１と第２の処理室１１２に区画する仕切り部材１５３を設けたので、ウェハＷの裏面に対して塗布液の塗布が行われる第１の処理室１１１内と、この塗布液を加熱して硬化させる第２の処理室１１２内との雰囲気をそれぞれ独立して雰囲気制御することができる。

本実施の形態においては、塗布処理装置１１０が塗布現像処理システム１内に設けられたので、インラインでウェハＷの裏面に塗布膜を形成することができ、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

以上の実施の形態の塗布処理装置１１０の第１の処理室１１１の内部に、図１１に示すようにウェハＷの裏面を洗浄する洗浄部としてのスクライビングブラシ１７０をさらに設けてもよい。スクライビングブラシ１７０はスピンチャック１２０の上方に配置される。スクライビングブラシ１７０の下面には洗浄液供給口（図示せず）が形成されており、この洗浄液供給口は洗浄液供給管１７１を介して洗浄液供給源１７２に接続されている。また洗浄液供給管１７１にはバルブや流量調整部等を含む供給制御装置１７３が介設されている。

スクライビングブラシ１７０は、図１２に示すようにアーム１７４を介して移動機構１７５に接続されている。アーム１７４は移動機構１７５により、第１の処理室１１１のＹ方向に沿って設けられたガイドレール１３６に沿って、カップ体１２６の一端側（図１２では左側）の外側に設けられた待機領域１７６から他端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できるように構成されている。待機領域１７６は、スクライビングブラシ１７０を収納できるように構成されていると共に、スクライビングブラシ１７０の先端部を洗浄できる洗浄部１７６ａが設けられている。

かかる場合、ウェハＷを搬送アーム１６０からスピンチャック１２０に受け渡した後、回転駆動部１２１によってウェハＷを回転させると共に、スクライビングブラシ１７０とウェハＷの裏面を接触させる。その後スクライビングブラシ１７０の洗浄液供給口から洗浄液を供給しながら、ウェハＷの裏面を洗浄する。このようにしてウェハＷの裏面に付着していた汚れが除去されると、スクライビングブラシ１７０をウェハＷの上方から待機領域１７６に移動させる。そしてその後、塗布ノズル１３０をウェハＷの上方に移動させ、ウェハＷの裏面に塗布液を塗布する。このように塗布ノズル１３０からウェハＷの裏面に塗布液を塗布する直前に、スクライビングブラシ１７０によって、ウェハＷの裏面に付着していた汚れが除去されるので、その後ウェハＷの裏面に形成される塗布膜をより確実に平坦にすることができる。

以上の実施の形態で用いた塗布ノズル１３０に代えて、図１３に示すようにＸ方向に延びるスリット状の吐出口１８０ａを有する塗布ノズル１８０を用いてもよい。塗布ノズル１８０の上部には、塗布液供給源１８２に通じる塗布液供給管１８１が接続されている。また塗布液供給管１８１にはバルブや流量調整部等を含む供給制御装置１８３が介設されている。塗布ノズル１８０は、図１４及び図１５に示すように例えばウェハＷのＸ方向の幅よりも長く形成され、アーム１８４を介して移動機構１８５に接続されている。アーム１８４は移動機構１８５により、第１の処理室１１１のＹ方向に沿って設けられたガイドレール１８６に沿って、カップ体１２６の一端側（図１５では右側）の外側に設けられた待機領域１８７から他端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できるように構成されている。待機領域１８７は、塗布ノズル１８０を収納できるように構成されている。

またこのように塗布ノズル１８０を用いた場合、移動機構１８７の移動によって塗布ノズル１８０からウェハＷの裏面に塗布液を塗布することができる。したがって、スピンチャック１２０を回転させ、かつ昇降させる回転機構１２１に代えて、図１５に示すようにスピンチャック１２０を昇降のみさせることができる昇降機構１２９を用いてもよい。

以上の実施の形態のランプ加熱装置１４１に代えて、ウェハＷに塗布された塗布液に紫外線を照射する紫外線照射装置（図示せず）または電子線を照射する電子線照射装置（図示せず）のいずれかを設けてもよい。これによって、使用する塗布液の種類に応じて、選択的にランプ加熱装置１４１、紫外線照射装置または電子線照射装置を使い分けることができる。

以上の実施の形態では、塗布処理装置１１０は塗布現像処理システム１の内部に設けられていたが、塗布現像処理システム１の外部に設けられていてもよい。このような例として、塗布膜形成システム２００は、図１６及び図１７に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布膜形成システム２００に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２０１と、ウェハＷの裏面に塗布膜を形成する処理を施す処理ステーション２０２とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２０１には、カセット載置台２０３が設けられ、当該カセット載置台２０３は、複数のカセットＣをＸ方向（図１６中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２０１には、搬送路２０４上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体２０５が設けられている。ウェハ搬送体２０５は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。またウェハ搬送体２０５は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション２０２側の塗布膜形成装置１１０に対してもアクセスできる。

処理ステーション２０２のＸ方向正方向側（図１６の上方向）には、カセットステーション２０１側から処理装置群Ｇ１０、Ｇ２０が順に配置され、Ｘ方向負方向側（図１６の下方向）には、カセットステーション２０１側から処理装置群Ｇ３０、Ｇ４０が順に配置されている。処理装置群Ｇ１０、Ｇ２０と処理装置群Ｇ３０、Ｇ４０の間には、搬送路２０６上をＹ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体２０７が設けられている。またウェハ搬送体２０７は、Ｘ方向、鉛直方向（Ｚ方向）にも移動自在であり、かつＺ軸周りのθ方向に回転可能であり、処理装置群Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０、Ｇ４０内の処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。

処理装置群Ｇ３０、Ｇ４０内には、図１７に示すように塗布処理装置１１０がそれぞれ４段に重ねられている。また処理装置群Ｇ１０、Ｇ２０にも同様に塗布処理装置１１０がそれぞれ４段に重ねられている。すなわち、処理ステーション２０２内には、塗布処理装置１１０が合計１６個設けられている。このように塗布膜形成システム２００には複数の塗布処理装置１１０が設けられているので、複数のウェハＷの裏面に同時に塗布膜を形成することができる。

そしてこの塗布膜形成システム２００によるウェハＷの裏面上の塗布膜の形成を、例えばウェハＷのエッチング処理後であって、かつウェハＷ上のレジスト膜の剥離処理をするアッシング処理の前に行う（図１８の矢印ａ）。これによって、エッチング処理を行う際にウェハＷの裏面に微小な傷がついた場合でも、この傷を覆うように塗布膜が形成され、その後行われる露光処理の際のウェハＷの裏面を凹凸がなく平坦にすることができる。なお、この塗布膜形成システム２００による塗布膜の形成は、アッシング処理の後であって、かつウェハＷの表裏面を洗浄する洗浄処理の前に行ってもよく（図１８の矢印ｂ）、また洗浄処理の後であって、かつ露光処理を含むフォトリソグラフィー処理を行う前に行ってもよい（図１８の矢印ｃ）。また、最初に行われるフォトリソグラフィー処理の前に行ってもよい（図１８の矢印ｄ）。

なお、以上の実施の形態では、塗布処理装置１１０内を第１の処理室１１１と第２の処理室１１２に分けていたが、この第１処理室１１１と第２の処理室１１２をそれぞれ別の装置に分けてもよい。すなわち、塗布処理装置１１０を、塗布ノズル１３０からウェハＷの裏面に塗布液を塗布する装置と、ランプ加熱装置１４１によりウェハＷを加熱してウェハＷの裏面の塗布液を固化させる装置に分けてもよい。

また、以上の実施の形態では、塗布液を塗布することによってウェハＷの裏面に塗布膜を形成したが、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、ウェハＷの裏面に薄膜を形成してもよい。すなわち、ウェハＷの裏面に原料ガスを供給し、化学触媒反応によってウェハＷの裏面に薄膜を堆積させることで、ウェハＷの裏面を平坦にしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の処理方法、塗布処理装置、及び基板処理システムに有用である。

本実施の形態にかかる塗布処理装置を搭載した、塗布現像処理システムの構成の概略平面図である。本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。本実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略縦断面図である。本実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略平面図である。搬送アーム、回動機構及び搬送機構の斜視図である。ウェハを保持した搬送アームの側面図である。スピンチャックの縦断面図である。スピンチャックの支持ピンの構造を示した縦断面図である。ウェハの処理の手順を示したフローである。他の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略縦断面図である。他の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略平面図である。スリット状の吐出口を有する塗布ノズルの斜視図である。他の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略縦断面図である。他の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略平面図である。他の形態にかかる塗布処理装置を搭載した、塗布膜形成システムの構成の概略平面図である。他の形態にかかる塗布膜形成システムの正面図である。塗布膜形成システムにより塗布膜を形成する時期を示したフローである。

符号の説明

１塗布現像処理システム
１１０塗布処理装置
１１１第１の処理室
１１２第２の処理室
１２０スピンチャック
１２１回転機構
１３０塗布ノズル
１４１ランプ加熱装置
１５０処理容器
１５３仕切り部材
１６０搬送アーム
１６３回動機構
１６５昇降装置
１６６搬送機構
１７０スクライビングブラシ
２００塗布膜形成システム
Ｗウェハ

Claims

基板の表面に塗布膜を形成し、フォトリソグラフィー処理における露光処理を行った基板の現像を行う処理ステーションと、前記露光処理を行う露光装置との間に配置され、基板の裏面に塗布膜を形成する塗布処理装置を備えたインターフェイス部を有する塗布現像処理システムを用いて、少なくとも基板に対してフォトリソグラフィー処理とエッチング処理をこの順で複数回行う基板の処理方法であって、
前記フォトリソグラフィー処理における露光処理を行う直前に、前記インターフェイス部に設けられた前記塗布処理装置において、基板の裏面に凹凸をなくして当該裏面を平坦化させるための塗布膜を形成する工程を有することを特徴とする、基板の処理方法。
前記塗布膜を形成する工程は、
基板を反転して、当該基板の裏面を上側に向ける工程と、
前記基板の裏面に塗布液を塗布する工程と、
前記基板の裏面に塗布された塗布液を硬化させる工程と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
前記塗布膜を形成する工程の直前に、基板の裏面を洗浄する工程を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理方法。
前記基板の裏面に塗布された塗布液は、加熱されて硬化することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法。
前記基板の裏面に塗布された塗布液は、紫外線または電子線が照射されて硬化することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法。