JP5428707B2 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォトマスクにおけるレジストの現像工程において、現像液やリンス液（純粋等）等の処理液を用いてレジスト現像するための基板処理方法及び基板処理装置に関する。

近年の半導体集積回路の高集積化に伴い、半導体集積回路の製造に用いるフォトマスクにも、なおいっそうのパターンの微細化、高精度化が要求されている。そのために、フォトマスクの製造工程、すなわち、電子線あるいはレーザー光によるパターン描画工程、現像工程、エッチング工程においても、さらなるパターンの微細化、高精度化の対応が迫られている。

従来のフォトマスクの現像方法として、主にスプレー現像とパドル現像があげられる。スプレー現像は、常に新鮮な処理液が供給されるため、パターン描画密度によるパターン寸法のバラツキは小さい。しかしながら、フォトマスクの中心部と周辺部とで現像処理能力が異なるため、面内位置によるパターン寸法のバラツキが大きくなる問題があった。

パドル現像では、均一に現像液が供給されるため、面内位置によるパターン寸法のバラツキは小さい。しかしながら、現像処理過程中、処理液がフォトマスクに滞留することになるため、パターン描画密度によるパターン寸法のバラツキが大きくなる問題があった。

面内位置によるパターン寸法のバラツキの原因として、フォトマスクブランクに起因する場合とパターン描画工程におけるフォギング現象による場合とクロムエッチング工程におけるローディング効果による場合がある。

これらの原因による面内位置によるパターン寸法のバラツキを、現像工程において、制御しようという対処方法が行われており、処理液吐出口の幅方向に対して開口形状を変えることにより、処理液吐出口の位置による吐出量を変えられるようにした処理液ノズル形状が提案されている（特許文献１参照）。

一方、パターン描画密度によるパターン寸法のバラツキの原因として、フォギング現象による場合と現像ローディングによる場合がある。

フォトマスクの描画工程においては、その精度の高さと解像性の高さから、電子線描画機によるパターン描画が主となっており、密なパターン領域と疎なパターン領域が混在する場合がある。

電子線による露光の場合、パターンが密な領域では、フォギング現象が起こることが知られており、現像後、フォギング現象の影響を受けたパターン寸法幅が増大することが知られている。

フォトマスクの現像工程においては、パターンが密な領域で現像液が局所的に不足することにより、パターン寸法幅が減少する現象（現像ローディング）が起こることが知られている。

このような電子線露光時のフォギング現象の影響を防ぎ、現像条件の最適化を行うことができる現像ローディングの測定方法が提案されている（特許文献２参照）。

流量制御できるノズル形状の変更だけでは、パターンの面内の描画密度分布によってはノズル自体の交換も考慮しなくてはならず、手間がかかる。

また、流量制御できるノズルであっても、従来のスプレー現像やパドル現像等の基板処理方法に対しては、微細なパターンになるほど、面内位置による現像ムラ、現像時間差及びパターン描画密度依存の処理液濃度差によるパターン寸法のバラツキが顕著になり、現像処理の制御が困難である。

特開２００７−２５６８８４号公報 特開２００８−７８５５３号公報

本発明の目的は、被処理基板の面内位置によるパターン寸法の均一性向上及びパターン描画密度によるパターン寸法のバラツキを抑制することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。

請求項１の発明に係る基板処理方法は、フォトマスクにおけるレジストの現像工程において、パターン描画密度に応じて現像液の流量の制御を行ってレジストの現像を行う基板処理方法であって、処理液吐出口を格子状に配置させて前記パターン描画密度別に前記現像液の流量を制御できることを特徴とする。

請求項２の発明に係る基板処理方法は、請求項１に記載の基板処理方法において、前記レジストの現像前に、データサーバーにパターン描画設計データの取り込み及び描画密度の演算を行ってこの演算の結果を元にパターン描画密度別に前記現像液の流量を制御することを特徴とする。

請求項３の発明に係る基板処理装置は、格子状に配置されている処理液吐出口を具備し、パターン描画密度別に前記処理液吐出口の現像液の流量を独立して制御することを特徴とする。

請求項４の発明に係る基板処理装置は、請求項３に記載の基板処理装置において、前記処理液吐出口の現像液の流量を独立して制御する流量制御装置を具備し、前記流量制御装置がデジタル入力に対して比例流体制御バルブの空気式負荷を比例的に開放又は閉鎖することを特徴とする。

請求項５の発明に係る基板処理装置は、請求項４に記載の基板処理装置において、前記流量制御装置が、流体の温度及び粘度の変化に対応して調整可能であることを特徴とする。

本発明によれば、フォトマスクにおけるレジストの現像工程においてパターン描画密度に応じて現像液の流量の制御を行ってレジストの現像を行うため、被処理基板の面内位置によるパターン寸法の均一性向上及びパターン描画密度によるパターン寸法のバラツキを抑制することができる。

また、本発明においては、処理液吐出口が格子状に配列されている場合には、常時、新鮮な現像液の供給と共に均一な現像液の供給が同時に実現可能であるため、面内位置によるパターン寸法の均一性の向上が図れる。

また、本発明においては、パターン描画密度の粗密差により流量制御が可能とする場合には、パターン描画密度によるパターン寸法のバラツキの抑制が図れ、かつ、流量の大小によってパターン寸法の制御が図れる。

本発明の実施の形態１に係る基板処理装置の模式側面図である。 本発明の実施の形態１に係る基板処理装置の演算処理ユニットの動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る基板処理装置における描画設計データの分割のイメージを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る基板処理装置のノズルガイドを示す略平面図である。 本発明の実施の形態１に係る基板処理装置の流量制御装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態につき詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る基板処理装置の模式側面図である。本発明の実施の形態１に係る基板処理装置は、複数のノズル１、ノズルガイド２、流量制御装置４、演算処理ユニット５、データサーバー６、基板保持部７及びカップ８を具備している。基板保持部７は、被処理基板３を保持するものである。

ノズルガイド２は、複数のノズル１を二次元的な配列を保持している。また、ノズルガイド２により、ノズル１のそれぞれは、被処理基板３に対し、同一の距離を保っている。ノズル１には流量制御装置４がそれぞれ設置されている。それぞれの流量制御装置４は、演算処理ユニット５に対し、並列に接続されている。演算処理ユニット５は、データサーバー６に接続されている。基板保持部７は、被処理基板３を真空吸着によって保持し、かつ、被処理基板３を保持したままで回転及び上下方向に駆動可能とする機構が設けられている。基板保持部７の周囲には、現像液及びリンス液（純水等）等の処理液の供給又は現像処理の過程で、処理液が飛散するのを防止するために、カップ８が設けられている。

本発明の実施の形態１に係る基板処理装置の動作について説明する。まず、データサーバー６から任意のパターン描画設計データが演算処理ユニット５に転送される。演算処理ユニット５におけるデータ処理は、次項で詳述する。演算処理ユニット５から出力された処理液流量の演算結果は、それぞれのノズル１に設けられている流量制御装置４に反映される。流量制御装置４によってパターン描画密度に応じて流量を制御された現像液は、それぞれのノズル１から吐出される。また、基板保持部７を動作させることもでき、現像処理の面内位置によるパターン寸法の均一性向上が図られる。

次に、演算処理ユニット５について図２を用いて説明する。データサーバー６に格納されている描画設計データM１が演算処理ユニット５に転送される。演算処理ユニット５の中では、パターン登録を行って、（ステップＰ１）登録されたパターンの面内上に対して図３のように格子状にエリア分割（ステップＰ２）。次に、分割されたエリア別に描画密度を演算する（ステップＰ３）。次に、この演算の結果より、ノズル別に流量を重み付け、流量の演算を行う（ステップＰ４）。ステップＰ４の演算に反映された結果は、それぞれの流量制御装置４に返される。流量制御装置４からは現像液が被処理基板３に吐出される。

図４は、ノズルガイド２を示す略平面図である。図３に示すように、ノズル吐出口１は、格子状に配列されており、格子状に分割されたパターンの描画設計データの分割エリアに対応した配列となる。

ノズル吐出口１は格子状に配列されているので、常に新鮮な現像液が面内に均等に供給される状態が保たれる。したがって、面内位置によるパターン寸法の均一性を図ることができる。

ノズル吐出口１はそれぞれ流量制御装置４に接続されており、処現像の流量が、分割されたパターンに対して１対１に対応して吐出される。このときの現像液の流量は、パターン描画密度に応じた流量で制御される。

各ノズル吐出口１を独立して制御することにより、パターン密度に対応した制御ができ、フォギング現象及び現像ローディングが原因のパターン描画密度によるパターン寸法バラツキの低減することができる。また、現像液の流量を任意に制御することによりパターン寸法の寸法変動を意図的に制御できる。

次に、流量制御装置４について図５を用いて説明する。流量制御装置４はデジタル入力に対して比例流体制御バルブの空気式負荷を比例的に開放又は閉鎖するものである。詳細には説明すると、空気式で作動される流体制御バルブ９などの液体制御デバイスはウェハ（図示しない）とすることができる基板などの使用箇所への液体の最終的な分注のための液体入口配管１０及び液体出口配管１１を有している。

液体出口配管１３は、流体制御バルブ９を流出する液体の全てが摩擦フローエレメント１２に進入するように、摩擦フローエレメント１２と流体連絡している。流体制御バルブ９の筐体と一体とすることができる圧力変換器などの一次側圧力センサ１３は、第１の圧力を感知するために（流体制御バルブ９の出口又はその近くなどの）摩擦フローエレメント１２の入口又はその近くに定置されている。圧力変換器などの二次側圧力センサ１４は、第２の圧力を感知するために摩擦フローエレメント１２の出口又はその近くに定置されている。

空気式比例制御バルブ１５を開放又は閉鎖するためのバルブ駆動信号を発生するバルブは実質的に線形であり、作動ダイヤフラムにかかる圧力が増大すると、流体流量もそれに従って増大する。

ソレノイドなどの空気式比例制御バルブ１５は流体制御バルブ９ に空気式で接続されている。各圧力センサ１３、１４（又は、単一の差圧感知デバイス）は、比例積分微分（ＰＩＤ）フィードバック構成部分を有する制御器などのコンピュータプロセッサ又は制御回路１６と通信する。各センサ１３ 、１４がそれぞれの流体配管内の圧力及び温度をサンプリングすると、各センサ１３、１４はサンプリングされたデータを制御器１６に送る。制御器１６は、その値を比較し、摩擦フローエレメント１２にわたる圧力降下を算出する。この圧力降下に基づく制御器１６からの信号は、空気式比例制御バルブ１５に送られ、空気式比例制御バルブ１５はその信号に従って流体制御バルブ９を、好ましくは温度及び／又は粘度又は密度に対して補償した後に調整する。

１ ノズル
２ ノズルガイド
３ 被処理基板
４ 流量制御装置
５ 演算処理ユニット
６ データサーバー
７ 基板保持部
８ カップ
９ 流量制御バルブ
１０ 液体入口配管
１１ 液体出口配管
１２ 摩擦フローエレメント
１３ 一次側圧力センサ
１４ 二次側圧力センサ
１５ 空気式比例制御バルブ
１６ 制御器

Claims (5)

1. フォトマスクにおけるレジストの現像工程において、パターン描画密度に応じて現像液の流量の制御を行ってレジストの現像を行う基板処理方法であって、
   処理液吐出口を格子状に配置させて前記パターン描画密度別に前記現像液の流量を制御できる、
   ことを特徴とする基板処理方法。
2. 前記レジストの現像前に、データサーバーにパターン描画設計データの取り込み及び描画密度の演算を行ってこの演算の結果を元にパターン描画密度別に前記現像液の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
3. 格子状に配置されている処理液吐出口を具備し、パターン描画密度別に前記処理液吐出口の現像液の流量を独立して制御することを特徴とする基板処理装置。
4. 前記処理液吐出口の現像液の流量を独立して制御する流量制御装置を具備し、前記流量制御装置はデジタル入力に対して比例流体制御バルブの空気式負荷を比例的に開放又は閉鎖することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記流量制御装置は、流体の温度及び粘度の変化に対応して調整可能であることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。

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