JP5099054B2 - 基板処理装置、基板処理方法、塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体 - Google Patents

基板処理装置、基板処理方法、塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、その表面にレジストが塗布され、更に露光された基板を加熱処理する基板処理装置、基板処理方法、その基板処理装置を含んだ塗布、現像装置、その基板処理方法を含んだ塗布、現像方法及び記憶媒体に関する。
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、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、このレジストを所定のパターンで露光した後に現像してレジストパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布、現像を行う塗布、現像装置に露光装置を接続したシステムを用いて行われる。
この塗布、現像装置には露光後のウエハを加熱処理(PEB処理)する加熱モジュール(PEBモジュール)が設けられている。この加熱モジュールでウエハが加熱されると、露光によりレジストから生じた酸が熱拡散し、露光された領域が変質して、現像液に対する溶解性が変化する。
また、前記塗布、現像装置には前記加熱処理後、ウエハに現像液を供給して現像を行う現像モジュールが設けられている。現像モジュールでは、例えばウエハWの表面に前記現像液の濡れ性を高めるための表面処理液を供給するプリウエット処理を行う。そのプリウエット処理後、ウエハW表面に現像液を供給し、液膜を形成して、所定の時間その液膜を維持させてレジストを溶解させる。然る後、ウエハWに洗浄液を供給して現像液を洗い流す。前記表面処理液としては純水や現像液を用いる場合があり、この場合の現像液は、現像目的ではなく前記液膜を形成する際に供給される現像液のウエハの表面での濡れ性を高める目的で用いられる。
ところで、露光装置による露光としては液浸露光が広く行われるようになり、その傾向に従い、液浸露光の際に用いられる液体の影響を抑えるためにレジストの高撥水性化が進んでいる。しかし、このように高い撥水性を有するレジストを現像する際には、前記プリウエット処理や前記液膜の形成を行うにあたり、現像液や純水がその表面張力により、少しでも濡れ性の良い部分に集まってしまう。
ウエハWの模式図である図15を用いてこの問題について具体的に説明する。前記プリウエットが開始され、ウエハW表面を中心部から周縁部に向けて純水が広がったときに、図中斜線を付して示すその純水に濡れた領域200は濡れ性が高まるが、純水が供給されていない領域201は依然として濡れ性が低い。このようにウエハWに濡れ性が高い領域200が形成されると、続けて純水が供給されてもその表面張力により当該純水は領域200に集まり、当該領域200を通過してウエハWの周縁部から流れ落ちる。その結果として、領域201は純水に濡れないままプリウエットが終了してしまう。そして、プリウエット終了後に現像液が供給されても、現像液は濡れ性が高い領域200を広がるが、プリウエットの純水と同様にその表面張力によって領域201には行き渡らず、領域201が現像されずに処理が終わってしまう。
スループットの向上を図るためにウエハは大型化する傾向にあり、現在では例えば直径450mmのウエハを用いることが検討されているが、そのように大型のウエハを用いた場合には、上記のように現像液に濡れない箇所も多く発生し、現像欠陥がより起こりやすくなってしまうおそれがある。
上記のようにウエハを回転させながら現像液の供給を行う代わりに、ウエハを静止状態におき、ウエハの直径をカバーするスリット状の吐出口を備えた現像液ノズルをウエハの一端から他端へと移動させながら現像液を供給して、当該現像液の液膜を形成し、その後ウエハWを静止状態に保つ現像手法もある。しかし、レジストの撥水性が高くなると、この手法を用いても上記の理由で均一な液膜を形成することが難しくなるおそれがある。
そのようなことから、均一な液膜を形成するためにウエハに供給する現像液の量を増やすことも考えられる。しかし、その場合は現像処理に要する時間が長くなり、スループットが低下してしまうし、高コストになってしまう。
その他に、現像モジュールでは既述の表面処理液、現像液、洗浄液を夫々供給するためのノズルを所定の位置に配置して、各液の供給を行うため、それらの各ノズルを移動させるための駆動機構の負荷が大きく、従って塗布、現像装置のスループットの向上が妨げられてしまうおそれがある。
特許文献1には基板にミスト化した現像液を供給して現像を行うと共に基板を加熱する基板処理装置について記載されている。しかし、この基板処理装置は、加熱した基板を冷却する機構を備えていない。前記PEB処理を行う装置は、レジスト中の酸の拡散を制御するために基板が加熱される時間を厳しく管理することが必要であるため、加熱後の冷却機構が必要である。従って、この特許文献1の基板処理装置はその文献中に記載されるように現像後の加熱を行うためのもので、PEB処理を行うものではない。つまり、この上記の問題を解決できるものではない。
特開2005−2777268(段落0129など)
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、現像欠陥を抑えて、歩留りの低下を抑えることができ、さらに後段の装置における処理の手間を軽減させることができる、露光された後の基板を加熱する基板処理装置、基板処理方法、塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体を提供することにある。
本発明の基板処理装置は、表面にレジストが塗布され、さらに露光された後の基板を加熱するために、その上に基板が載置される載置台を兼用する加熱板と、前記加熱板の上方に昇降自在に設けられ、下降したときに当該加熱板に載置された基板の周囲を密閉空間とする蓋体と、基板の加熱処理時に前記密閉空間にパージガスを供給するためのパージガス供給路と、前記密閉空間の雰囲気を排気するための排気部と、を備え、蓋体により前記密閉空間を形成した状態で基板の加熱が行われる基板処理装置において、
現像液を霧化する現像液霧化手段と、
前記加熱板による加熱が開始された後、前記密閉空間が形成されている間に、霧化して得られた現像液ミストを基板に搬送するためにキャリアガスを前記密閉空間に供給するキャリアガス供給路と、を備え
前記現像液霧化手段は、現像液を貯留する貯留部と、貯留された現像液に超音波を印加して現像液ミストを生成させるための振動子と、を備え、
前記キャリアガス供給路は前記パージガス供給路を利用していることを特徴とする。前記加熱板が基板を加熱しているときに前記基板に霧化した表面処理液を供給するように制御信号を出力する手段を有していてもよい。
本発明の塗布、現像装置は、
複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱する加熱処理部と、加熱された前記基板に現像液を供給して現像する現像処理部と、これら各処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
を備えた塗布、現像装置において、
前記加熱処理部として上記の基板処理装置が設けられ、前記現像処理部で現像液が供給された基板に洗浄液を供給して、当該基板に供給された前記現像液を除去する洗浄処理部が設けられたことを特徴とする。
本発明の他の塗布、現像装置は、複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱処理し、加熱処理時または加熱処理後の基板に現像液のミストを供給する加熱処理部と、この加熱処理部から搬出された基板に洗浄液を供給して、前記現像液を除去する洗浄処理部と、
前記加熱処理部及び洗浄処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
を備えた塗布、現像装置であって
前記加熱処理部は、基板を加熱処理する加熱板と、
現像液を霧化する現像液霧化手段と、
前記加熱板により加熱処理された基板を冷却するための冷却手段と、
前記加熱板による加熱処理時から、前記冷却手段による冷却が終了するまでに、霧化して得られた現像液のミストを基板に供給する現像液供給手段と、を備えたことを特徴とする。さらにこの塗布、現像装置において、前記洗浄処理部から搬出された基板を加熱処理部に搬送し、加熱処理を行わずに現像液のミストを当該基板に供給するステップと、次いで洗浄処理部にて当該基板に洗浄液を供給するステップとを更に行うように制御信号を出力する手段が設けられていてもよい。
本発明の基板処理方法は、
表面にレジストが塗布され、さらに露光された後の基板を加熱するために、その上に基板が載置される載置台を兼用する加熱板と、前記加熱板の上方に昇降自在に設けられ、下降したときに当該加熱板に載置された基板の周囲を密閉空間とする蓋体と、基板の加熱処理時に前記密閉空間にパージガスを供給するためのパージガス供給路と、前記密閉空間の雰囲気を排気するための排気部と、を備え、蓋体により前記密閉空間を形成した状態で基板の加熱が行われる基板処理装置を用い、
表面にレジストが塗布され、さらに露光された後の基板を加熱板に載置し、蓋体により加熱板に載置された基板の周囲を密閉空間とした状態で基板の加熱処理を行う工程と、
貯留部に貯留された現像液に振動子により超音波を印加して現像液ミストを生成する工程と、
前記加熱板による加熱が開始された後、前記密閉空間が形成されている間に、霧化して得られた現像液ミストをキャリアガスによりパージガス供給路を介して基板に供給する工程と、
その後、前記基板を冷却手段により冷却する工程と、を備え、たことを特徴とする。前記基板を加熱する工程が行われているときに、基板に霧化した現像液を供給する工程が行われてもよい。
本発明の塗布、現像方法は、複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱する加熱処理部と、加熱された前記基板に現像液を供給して現像する現像処理部と、これら各処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
を備えた塗布、現像装置を用いた塗布、現像方法において、
前記加熱処理部にて行われる上記の基板処理方法と、
前記現像処理部で現像液が供給された基板に洗浄液を供給して当該基板に供給された前記現像液を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の他の塗布、現像方法は、複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱処理し、加熱処理時または加熱処理後の基板に現像液のミストを供給する加熱処理部と、この加熱処理部から搬出された基板に洗浄液を供給して、前記現像液を除去する洗浄処理部と、
これら各処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
を備えた塗布、現像装置を用いた塗布、現像方法において、
前記加熱処理部にて基板を加熱処理する工程と、
加熱処理された前記基板を冷却手段により冷却する工程と、
前記加熱処理部内の基板に対して、加熱板による加熱処理時から、前記冷却手段による冷却が終了するまでに、現像液を霧化して得られた現像液のミストを供給する工程と、を含むことを特徴とする。この塗布、現像方法においては、前記洗浄処理部から搬出された基板を加熱処理部に搬送し、加熱処理を行わずに現像液のミストを当該基板に供給する工程と、次いで洗浄処理部にて当該基板に洗浄液を供給する工程とを更に行うようにしてもよい。
本発明の記憶媒体は、基板を加熱する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記の基板処理方法を実施するためのものであることを特徴とする
本発明の基板処理装置は、現像液の前記基板への濡れ性を高めるための現像液を霧化する手段と、それを基板に供給するキャリアガス供給手段と、を備えている。霧化した現像液は、液状のままの現像液に比べて、基板に対する表面張力が低いので、基板上で凝集することが抑えられるため、容易に基板全体に供給することができ、前記濡れ性を高めることができる。その結果として、後段の装置で現像液を均一性高く基板に供給することができ、現像欠陥を抑え、歩留りの低下を抑えることができる。
また本発明の基板処理装置にて霧化した現像液により基板を現像すれば、後段の装置における処理が簡素化される
本発明の実施の形態に係る加熱装置の縦断側面図である。 前記加熱装置の平面図である。 前記加熱装置の処理容器内の構成を示した縦断側面図である。 前記加熱装置で行われる処理の手順を示した工程図である。 前記加熱装置で行われる処理の手順を示した工程図である。 前記加熱装置の他の構成例を示した縦断側面図及び横断平面図である。 前記加熱装置のさらに他の構成の概略を示した平面図及び側面図である。 前記加熱装置が組込まれた塗布、現像装置の平面図である。 前記加熱装置が組込まれた塗布、現像装置の斜視図である。 前記塗布、現像装置の縦断平面図である。 前記塗布、現像装置における搬送領域の斜視図である。 前記塗布、現像装置に設けられた現像モジュールの概略図である。 前記塗布、現像装置の処理のフローを示した工程図である。 ウエハ表面の変化を示す模式図である。 現像されるウエハの表面を示した模式図である。
本発明の基板処理装置の実施形態である加熱装置1について、その縦断側面図、横断平面図である図1、図2を夫々参照しながら説明する。この加熱装置1は、レジストが塗布され、露光されたウエハWについて、背景技術の欄で述べたPEB処理を行い、さらに前記ウエハWに霧化した現像液を供給して、この加熱装置1の後段に設けられる現像装置でウエハWに現像液を供給したときに、その現像液の濡れ性を高めるためのプリウエットを行うか、あるいはその霧化した現像液により現像処理を行う。前記レジストは撥水性を有し、所定のパターンに沿って露光処理を受け、その露光部が現像液に溶解性になっている。このレジストの水に対する静的接触角は例えば80°以上である。また、ウエハWの直径は例えば300mm〜450mmである。
この加熱装置1は筐体11を備えており、筺体11の側壁にはウエハWの搬送口12が開口している。この搬送口12を介して不図示の搬送手段によりウエハWが筐体11内に搬送される。筺体11内には当該筐体11内を上下に仕切る仕切り板13が設けられている。仕切り板13の上側はウエハWを加熱板31へ搬入するための搬入領域14aとして構成されている。搬送口12に向かう側を手前側とすると、この搬入領域14aの手前側には水平な冷却プレート15が設けられている。
冷却プレート15はその裏面側に例えば温度調節水を流すための図示しない冷却流路を備えており、加熱板31により加熱されたウエハWが当該冷却プレート15の表面である載置面15aに載置されたときに、そのウエハWを冷却する。図中16a,16bは、冷却プレート15に設けられたスリットである。
冷却プレート15は載置されたウエハWを冷却する他にウエハWを加熱板31に搬送する搬送手段としての役割も有しており、支持部17を介して仕切り板13の下側の下方領域14bに設けられた駆動部18に接続されている。そして、この駆動部18により、冷却プレート15は筐体11内を手前側から奥側へと水平方向に移動できるように構成されている。駆動部18は例えば図示しない速度調整器を備えており、制御部100から出力される制御信号に従って、冷却プレート15を任意の速度で移動させることができる。図2中19は、支持部17が通過するために仕切り板13に形成されたスリットである。
図中21は3本の昇降ピンであり、昇降機構22により筐体11内を手前側に移動した冷却プレート15において前記スリット16a,16bを介して突没し、搬送口12を介して筐体11内に進入した前記搬送手段と冷却プレート15との間でウエハWの受け渡しを行う。
筐体11の奥側にはウエハWが載置され、その載置されたウエハWについて加熱する円形の加熱板31が設けられている。加熱板31の内部にはヒータ32が設けられており、ヒータ32は制御部100から出力される制御信号を受信して加熱板31の表面である載置面30の温度を制御し、その載置面30に載置されたウエハWを任意の温度で加熱する。図中32a、32bは加熱板31を水平に支持する支持部材である。図中23は3本の昇降ピンであり、昇降機構24により加熱板31上に移動した冷却プレート15において前記スリット16a,16bを介して突没し、当該冷却プレート15と加熱板31との間でウエハWの受け渡しを行う。
加熱板31の周囲にはリング状の排気部41が設けられており、排気部41はその内部に排気空間42を備えている。排気空間42には当該空間42を周方向に仕切るように仕切り部材43が設けられ、仕切られた各空間は当該仕切り部材43に設けられた連通口44を介して互いに連通している。また、排気部41の表面には当該排気部41の周方向に沿って、排気空間42に連通した複数の排気口45が設けられている。
排気部41には排気管46の一端が接続されており、排気管46の他端は真空ポンプなどにより構成される排気手段47に接続されている。排気手段47により排気管46、連通口44及び排気空間42を介して排気口45から排気が行われる。排気手段47は不図示の圧力調整手段を含み、制御部100から出力された制御信号を受け、その制御信号に応じてその排気量が制御される。
加熱板31上には支持部材52を介して昇降機構53により昇降自在な円形の蓋体51が設けられており、この蓋体51はその周縁部51aが下方に突出してカップ状に形成されている。図3に示すように、蓋体51が下降したときにその周縁部51aがリング状の密着部材48を介して排気部41の周縁部に密着し、加熱板31に載置されたウエハWの周囲が密閉空間である処理空間Sとして構成される。
図3に示すように、蓋体51には前記周縁部51aに囲まれるように水平な整流板54が設けられており、整流板54と蓋体51の天板51bとの間には通気室55が形成されている。霧化した現像液をウエハWに均一性高く供給するように、整流板54にはその厚さ方向に多数の吐出口54aが設けられている。蓋体51の中央部には開口部56が設けられており、開口部56にはガス供給管61の一端が接続されている。
そして、図1に示すようにガス供給管61の上流側はガス供給管62,63に分岐し、ガス供給管62の他端はバルブV1、霧化部60、流量制御部64をこの順に介して現像液が貯留された供給源65に接続されている。ガス供給管63の他端は流量制御部66を介して不活性ガス例えばNガスが貯留されたNガス供給源67に接続されている。蓋体51の中央上部にはヒータ57aを備えた加熱部57が設けられており、ガス供給管62の霧化部60の下流側及びガス供給管61にはテープヒータ58が巻装されている。霧化した現像液が処理空間Sに供給されるときに、加熱部57、テープヒータ58は蓋体51及びガス供給管61,62を夫々所定の温度に加熱し、前記現像液の再液化を防ぐ。
また、霧化部60にはガス供給管68の一端が接続され、ガス供給管68の他端は流量制御部69を介して流量制御部66の上流側でガス供給管63に接続されている。各流量制御部64,66,69はバルブやマスフローコントローラなどにより構成され、制御部100から出力される制御信号に従って現像液及びNガスの下流側に流れる流量を制御する。バルブV1は制御部100から出力される制御信号に従ってその開閉が制御される。
霧化部60は現像液供給源65から供給された現像液を貯留するタンクと、制御部100から出力された制御信号に応じてそのタンクに貯留された現像液に超音波を印加して霧化した現像液(以下、現像ミストと記載する)を生成させるための振動子と、を備えている。この現像ミストの粒子径としては例えば3μm以下であり、この霧化部60で生成した現像ミストは、この霧化部60に供給されるキャリアガスである前記Nガスによりガス供給管62,61を下流側に流通し、そのNガスと共にウエハWに供給される。
続いて制御部100について説明する。制御部100は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納され、このプログラムが制御部100に読み出されることで、制御部100は加熱板41の温度、冷却プレート2の移動、蓋体51の昇降、Nガス及び現像ミストの供給などを制御する。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
加熱装置1によりウエハWに既述のPEB処理を行った後、プリウエットを行う手順について図4及び図5を参照しながら説明する。
(ステップS1:ウエハWの搬入)
先ず不図示の基板搬送手段により既述のウエハWが加熱装置1に搬送されると、この基板搬送手段と昇降ピン21との協働作用によりウエハWは冷却プレート15の載置面15aに載置される。このとき、蓋体51は図1に示す上昇位置にある。また、筐体11内は排気手段47により所定の排気量で排気されており、筐体11内のパーティクルはその排気による排気流に乗って除去される。
ウエハWが載置された冷却プレート15が加熱板41上に移動し、昇降ピン23が冷却プレート15に突出してウエハWの裏面を支持し(図4(a))、冷却プレート15が加熱板41上から搬送口12に向けて退避すると、昇降ピン23が下降してウエハWが加熱板41に受け渡されると共に蓋体51が下降して、気密な処理空間Sが形成される。
(ステップS2:ウエハWの加熱)
加熱板41の温度が例えば100℃〜120℃に上昇してウエハWがその温度で加熱されると共に処理空間Sにガス供給管63,61を介してNガスが供給され、そのNガスは排気部41の排気口45を介して処理空間Sから除去されて、図中矢印で示すようにNガス流を形成する(図4(b))。そして、ウエハWは所定の時間、前記Nガス流に曝されながら加熱処理され、加熱によりウエハWから生じた昇華物は、このNガス流に乗って処理空間Sから除去される。
(ステップS3:プリウエット)
所定の時間ウエハWが加熱されると、加熱板41の温度が例えば20℃〜40℃に下降し、排気手段47による処理空間Sの排気量が低下する。霧化部60で現像ミストが発生し、排気管63へのNガスの供給が停止すると共に、その霧化部60にNガスが供給され、そのNガスは霧化部60の現像ミストを下流側へ押し流す。続いてバルブV1が開かれ、処理空間SにNガスと共に現像ミストが供給される(図4(c))。ウエハWに供給された現像ミストは霧状、つまり小さな粒子状であることから、そのレジストに対する表面張力は液状のままの現像液に比べて低い。従って当該現像ミストはウエハWの面内のレジストにおいて濡れ性の高い箇所に凝集することが抑えられるため、ウエハW表面全体に高い均一性をもって供給され、ウエハW表面全体の濡れ性が高まる。
(ステップS4:ウエハWの冷却と搬出)
現像ミストの供給開始から所定の時間経過後、バルブV1が閉じられると共に霧化部60へのNガスの供給が停止し、ウエハWへの現像ミストの供給が停止する。また、排気手段47による排気量が上昇し、例えばステップS1、S2実行時の排気量に戻る。その後、蓋体51が上昇すると共に昇降ピン23が上昇してウエハWを加熱板41から浮くように支持する。その後、冷却プレート15が加熱板41上にウエハWの下方に潜り込むように移動し、昇降ピン23が下降してウエハWを冷却プレート15に受け渡し、ウエハWが冷却される(図5(d))。然る後、冷却プレート15が搬送口12へ向けて移動し、昇降ピン21によりウエハWは基板搬送手段に受け渡され、筐体11外に搬出される。ウエハWはその後、現像装置に搬送され、そのプリウエットされた表面に現像液が供給される。然る後、その現像液が洗い流されて、レジストパターンが形成される。
この加熱装置1は、現像液のウエハWへの濡れ性を高めるためにプリウエットで用いられる現像液を霧化させて現像ミストを生成する霧化部60を備えている。霧化した現像液は、液状のままの現像液に比べて、ウエハWに対する表面張力が低いので、ウエハW上で凝集することが抑えられるため、容易にその表面全体に供給され、前記濡れ性を高めることができる。その結果として、現像液を均一性高くウエハWに供給することができるので、正常に現像されない箇所が発生することを抑え、歩留りの低下を抑えることができる。また、この加熱装置1の後段の現像装置ではプリウエットを行う必要がなくなるので、ノズルの移動動作などの手間が省かれ、その現像装置の処理の負荷を低減させることができ、結果としてスループットの向上を図ることができる。
なお、加熱装置1において整流板54は設けられなくてもよく、開口部56から直接ウエハWに現像ミストを供給するようにしてもよい。また、この例ではプリウエットのために霧化する表面処理液として現像液を用いているが、現像液に限らず、純水や純水と現像液との混合液を表面処理液として用い、これらを霧化させたものをウエハWに供給してもよい。
また、上記のステップS3では現像ミストを用いてウエハWにプリウエットを行っているが、このプリウエットを行う代わりに十分な量の現像ミストをウエハWに供給し、ウエハW表面に現像液の液膜を形成して現像処理を行ってもよい。この場合は、この加熱装置1での処理後にウエハWは洗浄装置に搬送され、その洗浄装置にて洗浄液が供給されて、ウエハW表面から現像液が除去される。この場合も加熱装置1の後段の装置での処理が簡素化されるため既述の実施形態と同様の効果が得られる。また、このように加熱装置1で現像処理を行う場合、例えば現像ミストとレジストとを効率よく化学反応させて現像を行うために、現像ミスト供給時にウエハWは例えば30℃〜60℃に加熱される。
上記の処理手順では、PEB処理後に現像ミストを供給しているが、PEB処理と同時に現像ミストを供給し、PEB処理及びプリウエット処理を同時にまたはPEB処理及び現像処理を同時に行ってもよい。
また、例えば蓋体51により構成される処理空間Sに現像ミストを供給する代わりに、図6(a)、(b)に示すように冷却プレート15の移動路上に現像ミストの噴霧ノズル71を設けて、加熱処理を終えたウエハWが冷却プレート15により冷却中で搬送口11へ移動するときに、この噴霧ノズル71から現像ミストをウエハW表面全体に供給してもよい。図中72は下方に開口した噴霧ノズルの吐出口であり、ウエハW全体に現像ミストを供給することができるようにスリット状に形成されている。
加熱板41の上方領域と加熱板41から退避した位置との間で移動する冷却プレート15を備えた加熱装置の例について説明してきたが、加熱装置としては、図7のように構成されていてもよい。図7(a)、(b)は夫々加熱装置の平面図、側面図であるが、これらの図において、現像ミストの供給機構及び排気機構は加熱装置1と同様なので図示を省略している。図中73は冷却プレートであり、冷却プレート15と同様にその裏面に温度調節水を流すための図示しない冷却機構を備え、載置されたウエハWを粗冷却する。冷却プレート73は昇降自在に構成され、その昇降動作により基板搬送手段70との間でウエハWの受け渡しを行うために、その基板搬送手段70の形状に対応した切り欠き73aを備えている。
74,74はガイドレールであり、冷却プレート73の左右から加熱板41に向かって伸びている。75はガイドレール74に沿って移動する移動機構であり、移動機構75,75間にはワイヤ76が張られ、これら駆動機構75及びワイヤ76がウエハWの保持機構を構成している。
前記基板搬送手段70がウエハWをこの加熱装置に搬送し、当該ウエハWを保持した状態で冷却プレート73上に位置したときには、ワイヤ76が冷却プレート73に設けられた溝77内に位置している。その後、冷却プレート73が上昇し、基板搬送手段70からウエハWを受け取った後に下降して、ワイヤ76にウエハWが受け渡される。その後、当該ワイヤ76によりウエハWは加熱板41へと搬送され、当該加熱板41上で加熱され、さらに現像ミストの供給が行われる。現像ミスト供給後、冷却プレート73へ向けてウエハWが移動し、その移動中にウエハWは自然冷却される。そして、ウエハWが冷却プレート73上に位置したときに、当該冷却プレート73が上昇してウエハWが冷却プレート73に受け渡され、ウエハWはさらに冷却される。
続いて上述の加熱装置1がモジュール化されて組み込まれた塗布、現像装置8について説明する。図8は塗布、現像装置8に例えば液浸露光を行う露光装置C4が接続されたレジストパターン形成システムの平面図を示しており、図9は同システムの斜視図である。また、図10は塗布、現像装置8の縦断面図である。
塗布、現像装置8は、制御部100と同様に構成された、例えばコンピュータからなる制御部90を備えており、この制御部90のプログラム格納部には後述のように塗布、現像処理を行うために命令が組まれたプログラムが格納される。前記プログラムに従って制御部90から制御信号が出力され、ウエハWの搬送や各モジュールの動作などが制御される。前記プログラムも既述の記憶媒体に収納された状態で前記プログラム格納部に格納される。
この塗布、現像装置8にはキャリアブロックC1が設けられており、その載置台81上に載置された密閉型のキャリア80から受け渡しアーム82がウエハWを取り出して処理ブロックC2に受け渡し、処理ブロックC2から受け渡しアーム82が処理済みのウエハWを受け取ってキャリア80に戻すように構成されている。キャリア80は多数枚のウエハWを含み、各ウエハWは順次処理ブロックC2へと搬送される。
前記処理ブロックC2は、図9に示すようにこの例では現像処理を行うための第1のブロック(DEV層)B1、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第2のブロック(BCT層)B2、レジスト膜の塗布を行うための第3のブロック(COT層)B3、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成を行うための第4のブロック(ITC層)B4を、下から順に積層して構成されている。
処理ブロックC2の各層は平面視同様に構成されている。第3のブロック(COT層)B3を例に挙げて説明すると、COT層B3は塗布膜としてレジスト膜を形成するためのレジスト膜形成モジュールと、このレジスト膜形成モジュールにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットU1〜U4と、前記レジスト膜形成モジュールと加熱・冷却系の処理モジュール群との間に設けられ、これらの間でウエハWの受け渡しを行う搬送アームA3と、により構成されている。
前記棚ユニットU1〜U4は搬送アームA3が移動する搬送領域R1に沿って配列され、夫々上記の加熱モジュール、冷却モジュールが積層されることにより構成される。加熱モジュールは載置されたウエハを加熱するための加熱板を備えており、冷却モジュールは載置されたウエハを冷却するための冷却板を備えている。
第2のブロック(BCT層)B2、第4のブロック(ITC層)B4については、前記レジスト膜形成モジュールに相当する反射防止膜形成モジュール、保護膜形成モジュールが夫々設けられ、これらモジュールにおいてレジストの代わりに処理液として反射防止膜形成用の薬液、保護膜形成用の薬液が夫々ウエハWに供給されることを除けばCOT層B3と同様の構成である。
第1のブロック(DEV層)B1については一つのDEV層B1内に前記レジスト膜形成モジュールに対応する現像モジュール83が2段に積層されており、各現像モジュール83は、3基の現像処理部91と、これら現像処理部91を含む筐体と、を備えている。また、DEV層B1にはこの現像モジュール83の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットU1〜U4が設けられている。図11はこのDEV層B1の下段側の現像モジュール83とそれに対向する位置に設けられた棚ユニットU1〜U4を構成するモジュールとを示した斜視図であり、棚ユニットU3,U4は既述の加熱装置1に対応する加熱モジュール9により構成されている。
そして、図11に示すようにDEV層B1内には搬送アームA1が設けられており、この搬送アームA1は2段の現像モジュールと、前記加熱・冷却系の処理モジュールとの間でウエハWを搬送する。つまり2段の現像モジュールに対して搬送アームA1が共通化されている構成となっている。この搬送アームA1は上記の基板搬送手段に相当する。
現像モジュール83について、その概略を示した図12を参照しながら説明する。各現像処理部91は、ウエハWの裏面中央部を吸着して水平に保持する基板保持部であるスピンチャック92と、そのスピンチャック92を介してウエハWを鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構93と、スピンチャック92に保持されたウエハWを囲むように設けられたカップ体94と、を備えている。
カップ体94の底部側には、凹部状をなす液受け部94aが設けられている。液受け部94aは、図示しない隔壁によりウエハWの周縁下方側に全周に亘って外側領域と内側領域とに区画され、外側領域の底部には貯留した現像液などのドレインを排出するための図示しない廃液口が、内側領域の底部には処理雰囲気を排気するための排気口95が夫々設けられている。排気口95はカップ体94内の排気量を制御する排気ダンパ96を介して工場の排気路に接続されている。また、カップ体94内には搬送アームA1とスピンチャック92との間でウエハWを受け渡すための図示しない昇降ピンが設けられている。
現像液が供給されたウエハWを洗浄するための洗浄液として例えば純水を供給する純水吐出ノズル97が現像処理部91毎に設けられ、また、各現像処理部91で共用される現像液吐出ノズル98が設けられている。各ノズル97,98は当該ノズル97,98に夫々接続される駆動機構により、現像処理部91の配列方向に沿って互いに独立して移動し、且つ互いに独立して昇降することができる。図中103,104は夫々ノズル97、98がウエハWに処理を行わないときに、当該ノズル97,98を夫々待機させる待機部である。
塗布、現像装置8の説明に戻って、処理ブロックC2には、図8及び図10に示すように棚ユニットU5が設けられ、キャリアブロックC1からのウエハWは前記棚ユニットU5の一つの受け渡しユニット、例えば第2のブロック(BCT層)B2の対応する受け渡しユニットCPL2に順次搬送される。第2のブロック(BCT層)B2内の搬送アームA2は、この受け渡しユニットCPL2からウエハWを受け取って各ユニット(反射防止膜形成モジュール及び加熱・冷却系の処理ユニット群)に搬送し、これらユニットにてウエハWには反射防止膜が形成される。
その後、ウエハWは棚ユニットU5の受け渡しユニットBF2、受け渡しアームD1、棚ユニットU5の受け渡しユニットCPL3に搬送され、そこで例えば23℃に温度調整された後、搬送アームA3を介して第3のブロック(COT層)B3に搬入され、レジスト膜形成モジュールにてレジスト膜が形成される。更にウエハWは、搬送アームA3→棚ユニットU5の受け渡しユニットBF3に受け渡される。なお、レジスト膜が形成されたウエハWは、第4のブロック(ITC層)B4にて更に保護膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハWは受け渡しユニットCPL4を介して搬送アームA4に受け渡され、保護膜の形成された後搬送アームA4により受け渡しユニットTRS4に受け渡される。
一方DEV層B1内の上部には、棚ユニットU5に設けられた受け渡しユニットCPL11から棚ユニットU6に設けられた受け渡しユニットCPL12にウエハWを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアーム85が設けられている。レジスト膜や更に保護膜の形成されたウエハWは、受け渡しアームD1を介して受け渡しユニットBF3、TRS4から受け渡しユニットCPL11に受け渡され、ここからシャトルアーム85により棚ユニットU6の受け渡しユニットCPL12に直接搬送され、インターフェイスブロックC3に取り込まれることになる。なお、図10中のCPLが付されている受け渡しユニットは温調用の冷却ユニットを兼ねており、BFが付されている受け渡しユニットは複数枚のウエハWを載置可能なバッファユニットを兼ねている。
これ以降、塗布、現像装置8における露光後の処理手順について示した図13(a)も参照しながら説明する。受け渡しユニットBF3に搬送されたウエハWはインターフェイスアーム86により露光装置C4に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後(ステップE1)、棚ユニットU6の受け渡しユニットTRS6に載置されて処理ブロックC2に戻される。戻されたウエハWは、加熱モジュール9にて既述のようにPEB処理である加熱処理(ステップE2)、現像ミストによるプリウエット処理(ステップE3)を受けた後、搬送アームA1により一の現像処理部91に搬送され、スピンチャック92に受け渡される。ステップE2,E3は、加熱装置1の説明で述べたステップS2,S3に夫々対応する。
スピンチャック92により回転するウエハWに、当該ウエハWの周縁部から中心部に向かって現像液を供給しながら現像液吐出ノズル98が移動して、ウエハW表面に現像液の液膜が形成される(ステップE4)。然る後、純水吐出ノズル97から、ウエハWの中心部に純水が吐出されて遠心力によりウエハWの周縁部へと広がり、現像液が洗い流された後、純水の供給が停止する。そして、ウエハWの回転により純水が振り切られて、当該ウエハWが乾燥する(ステップE5)。乾燥したウエハWは搬送アームA1により棚ユニットU5の受け渡しユニットTRS1に受け渡され、受け渡しアーム82を介してキャリア80に戻される。
この塗布、現像装置8では、現像モジュール83でウエハWにプリウエット処理を行わなくてよいので、現像モジュール83でプリウエット処理を行う場合に比べて、その現像モジュール83での処理が簡素化され、各ノズル97,98の移動の手間が省略化されるし、各ノズルを移動させる駆動機構の負荷が軽減する。それによって、現像モジュール83でのウエハWの搬入から洗浄終了までの処理の高速化を図ることができ、その結果としてスループットの低下が抑えられる。
ところで、加熱モジュール9でプリウエットの代わりに現像処理を行う場合は、DEV層B1において現像モジュール83の代わりに洗浄モジュールが設けられる。その洗浄モジュールの構成としては例えば現像液吐出ノズル98が設けられていないことを除けば現像モジュール83と同様である。この場合の処理工程について、図13(b)のフローを参照しながら、プリウエットを行う処理工程との差異点を中心に説明する。
前記ステップE1、E2と同様に露光処理(ステップF1)、加熱処理(ステップF2)を順次行った後に、加熱モジュール9にてウエハWに現像ミストを供給して、現像液の液膜をその表面全体に形成して現像処理を行う(ステップF3)。然る後、搬送アームA1がウエハWを洗浄モジュールに搬送し、現像モジュール83におけるステップE5と同様の洗浄、乾燥処理(ステップF4)が行われる。このように処理を行えば既述のように加熱モジュール9の後段のモジュールでの処理がより簡素化されるので、スループットの低下をより確実に抑えることができる。
ところで、本発明の発明者は、レジストにおいて現像液への溶解部は、その現像液に接触するだけでは液中に溶け出さずレジスト膜の表面に留まったままであり、現像液供給後、ウエハWに上記のように洗浄液として例えば水が加えられたときに液中に溶け出し、解像が進行する傾向があることを検証済みである。レジストの材料組成から考えられる現像時間よりも実際に必要な現像時間が長い場合があるが、この場合にはその傾向が影響し、現像液がレジストの深さ方向に向かって浸透するまでに時間がかかっており、また、パターンが微細になればこの傾向が大きく現れると考えている。このような傾向に対応して、現像液の消費量を抑えること及び現像処理に要する時間が長くなることを抑えるために、既述の洗浄モジュールを備えた塗布、現像装置8において、ウエハWに現像液と水とを交互に繰り返し供給する手法について、図13(c)のフローと、ウエハWの縦断側面の変化を模式的に示した図14と、を参照しながら、既述の塗布、現像方法との差異点を中心に以下に説明する。
前記ステップE1、E2と同様に露光処理(ステップG1)の後、加熱モジュール9で加熱処理(ステップG2)を行う。図14(a)はこのステップG1の露光処理後のウエハWの表面を示しており、図中111はレジスト膜、112は現像液に対する不溶解性部位、113は現像液に対する溶解性部位を夫々示している。その後、ステップF3と同様にウエハWに現像ミストを供給して、現像液の液膜をその表面全体に形成し、現像処理を行う(ステップG3)。
然る後、搬送アームA1がウエハWを洗浄モジュールに搬送し、回転するウエハWの中心に純水吐出ノズル97から純水Fが吐出され、現像液に接した溶解性部位113の表面がレジスト膜111から洗い流されて除去される。図14(b)は、このときのウエハWの表面の状態を示したものであり、図中114は溶解したレジスト成分である。
洗浄後、純水が振り切られてウエハWは乾燥し(ステップG4)、搬送アームA1によりウエハWは再び加熱モジュール8に搬送され、そこで現像ミストが供給され、その表面に再び現像液の液膜が形成される(ステップG5)。然る後、搬送アームA1はウエハWを再び洗浄モジュールに搬送し、その洗浄モジュールで回転するウエハWに純水Fが供給されて、図14(c)に示すように現像液Dに接した溶解性部位113が液中に溶け出し、レジストパターン115が形成され、溶解成分114は純水Fによりレジスト膜111から洗い流されて除去される。その後は、ウエハWの回転により純水が振り切られてウエハWが乾燥する(ステップG6)。
このような現像方法によれば既述の実施形態の効果に加えて、現像液に接触した溶解性部分の表面を除去した後、改めて現像液を供給してその現像液に接触した溶解性部分の表面を除去しているので、その溶解性部分に効率的に現像液を接触させることができる。従って、既述のように現像液の使用量の低減を図ることができるし、現像処理に要する時間を抑えることができる。また、高い解像度で現像を行うことができる。なお、この実施形態で示す回数以上に現像液と純水との供給を繰り返し行ってもよい。
W ウエハ
1 加熱装置
15 冷却プレート
31 加熱板
41 排気部
47 排気手段
51 蓋体
60 霧化部
8 塗布、現像装置
83 現像モジュール
9 加熱モジュール

Claims (11)

  1. 表面にレジストが塗布され、さらに露光された後の基板を加熱するために、その上に基板が載置される載置台を兼用する加熱板と、前記加熱板の上方に昇降自在に設けられ、下降したときに当該加熱板に載置された基板の周囲を密閉空間とする蓋体と、基板の加熱処理時に前記密閉空間にパージガスを供給するためのパージガス供給路と、前記密閉空間の雰囲気を排気するための排気部と、を備え、蓋体により前記密閉空間を形成した状態で基板の加熱が行われる基板処理装置において、
    現像液を霧化する現像液霧化手段と、
    前記加熱板による加熱が開始された後、前記密閉空間が形成されている間に、霧化して得られた現像液ミストを基板に搬送するためにキャリアガスを前記密閉空間に供給するキャリアガス供給路と、を備え、
    前記現像液霧化手段は、現像液を貯留する貯留部と、貯留された現像液に超音波を印加して現像液ミストを生成させるための振動子と、を備え、
    前記キャリアガス供給路は前記パージガス供給路を利用していることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記加熱板が基板を加熱しているときに前記基板に霧化した現像液を供給するように制御信号を出力する手段を有することを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
  3. 前記加熱板にて加熱された後の基板を搬送するために設けられ、前記加熱板の上方領域と、当該上方領域から退避した領域との間で移動自在な冷却板を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の基板処理装置。
  4. 表面にレジストが塗布され、さらに露光された後の基板を加熱するために、その上に基板が載置される載置台を兼用する加熱板と、前記加熱板の上方に昇降自在に設けられ、下降したときに当該加熱板に載置された基板の周囲を密閉空間とする蓋体と、基板の加熱処理時に前記密閉空間にパージガスを供給するためのパージガス供給路と、前記密閉空間の雰囲気を排気するための排気部と、を備え、蓋体により前記密閉空間を形成した状態で基板の加熱が行われる基板処理装置を用い、
    表面にレジストが塗布され、さらに露光された後の基板を加熱板に載置し、蓋体により加熱板に載置された基板の周囲を密閉空間とした状態で基板の加熱処理を行う工程と、
    貯留部に貯留された現像液に振動子により超音波を印加して現像液ミストを生成する工程と、
    前記加熱板による加熱が開始された後、前記密閉空間が形成されている間に、霧化して得られた現像液ミストをキャリアガスによりパージガス供給路を介して基板に供給する工程と、
    その後、前記基板を冷却手段により冷却する工程と、を備え、たことを特徴とする基板処理方法。
  5. 複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
    前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱する加熱処理部と、加熱された前記基板に現像液を供給して現像する現像処理部と、これら各処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
    この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
    を備えた塗布、現像装置において、
    前記加熱処理部として請求項1記載の基板処理装置が設けられ、前記現像処理部で現像液が供給された基板に洗浄液を供給して、当該基板に供給された前記現像液を除去する洗浄処理部が設けられたことを特徴とする塗布、現像装置。
  6. 複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
    前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱処理し、加熱処理時または加熱処理後の基板に現像液のミストを供給する加熱処理部と、この加熱処理部から搬出された基板に洗浄液を供給して、前記現像液を除去する洗浄処理部と、
    前記加熱処理部及び洗浄処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
    この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
    を備えた塗布、現像装置であって
    前記加熱処理部は、基板を加熱処理する加熱板と、
    現像液を霧化する現像液霧化手段と、
    前記加熱板により加熱処理された基板を冷却するための冷却手段と、
    前記加熱板による加熱処理時から、前記冷却手段による冷却が終了するまでに、霧化して得られた現像液のミストを基板に供給する現像液供給手段と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
  7. 前記洗浄処理部から搬出された基板を加熱処理部に搬送し、加熱処理を行わずに現像液のミストを当該基板に供給するステップと、次いで洗浄処理部にて当該基板に洗浄液を供給するステップとを更に行うように制御信号を出力する手段を有する請求項記載の塗布、現像装置。
  8. 複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
    前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱する加熱処理部と、加熱された前記基板に現像液を供給して現像する現像処理部と、これら各処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
    この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
    を備えた塗布、現像装置を用いた塗布、現像方法において、
    前記加熱処理部にて行われる、請求項4に記載された基板処理方法と、
    前記現像処理部で現像液が供給された基板に洗浄液を供給して当該基板に供給された前記現像液を除去する工程と、
    を含むことを特徴とする塗布、現像方法。
  9. 複数枚の基板を収納するキャリアが搬入出されるキャリアブロックと、
    前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布処理部と、露光された前記レジストが塗布された基板を加熱処理し、加熱処理時または加熱処理後の基板に現像液のミストを供給する加熱処理部と、この加熱処理部から搬出された基板に洗浄液を供給して、前記現像液を除去する洗浄処理部と、
    これら各処理部間で基板を搬送する基板搬送手段と、を含む処理ブロックと、
    この処理ブロックと前記レジストを露光する露光装置との間で基板の受け渡しを行なうインターフェイスブロックと、
    を備えた塗布、現像装置を用いた塗布、現像方法において、
    前記加熱処理部にて基板を加熱処理する工程と、
    加熱処理された前記基板を冷却手段により冷却する工程と、
    前記加熱処理部内の基板に対して、加熱板による加熱処理時から、前記冷却手段による冷却が終了するまでに、現像液を霧化して得られた現像液のミストを供給する工程と、を含むことを特徴とする塗布、現像方法。
  10. 前記洗浄処理部から搬出された基板を加熱処理部に搬送し、加熱処理を行わずに現像液のミストを当該基板に供給する工程と、次いで洗浄処理部にて当該基板に洗浄液を供給する工程とを更に行うことを特徴とする請求項9記載の塗布、現像方法。
  11. 基板を加熱する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項8ないし10のいずれか一つに記載の塗布、現像方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
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