KR100698352B1 - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

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Abstract

도포현상 처리시스템에 있어서 경계판에 의해 나누어진 각 영역, 즉 카세트 스테이션, 처리 스테이션 및 인터페이스부의 상부에 각 영역 내로 불활성 기체를 공급하는 기체 공급부를 각각 설치한다. 상기 각 영역의 하부에는 각 영역 내의 분위기를 배기하기 위한 배기관을 설치한다. 각 기체 공급장치로 산소 등의 불순물이나 미립자를 포함하지 않는 불활성 기체를 각 영역 내로 공급하고 각 영역 내의 분위기를 배기관으로 배기함으로써 각 영역 내의 분위기를 청정한 상태로 유지한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
도 1 은 본 발명의 제1의 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템의 외관을 나타내는 평면도이다.
도 2 는 도 1의 도포현상 처리시스템의 정면도이다.
도 3 은 도 1의 도포현상 처리시스템의 배면도이다.
도 4 는 도 1의 도포현상 처리시스템 내의 가열·냉각 처리장치의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 5 는 도 1의 도포현상처리시스템에 공급되는 불활성 기체의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 6 은 도포현상 처리시스템 내의 분위기를 불활성 기체로서 재이용하는 경우의 불활성 기체의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 7 은 본 발명의 제2의 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템의 외관을 나타내는 평면도이다.
도 8 은 도 7의 도포현상 처리시스템의 정면도이다.
도 9 는 처리 스테이션의 종단면의 설명도이다.
도 10 은 인터페이스부의 종단면의 설명도이다.
도 11 은 도 7의 도포현상 처리시스템 내의 가열·냉각 처리장치의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 12 는 인터페이스부로 공급되는 불활성기체의 흐름의 상태를 도포현상 처리시스템의 옆쪽에서 본 경우의 설명도이다.
도 13 은 인터페이스부로 공급되는 불활성 기체의 흐름의 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 14 는 회로패턴이 노광되는 레지스트막의 모양을 나타내는 설명도이다.
도 15 는 현상후의 레지스트막의 모양을 나타내는 설명도이다.
도 16 은 본 발명의 제3의 실시형태에 관한 기판처리장치의 평면도이다.
도 17 은 본 발명의 제4의 실시형태에 관한 도포, 현상장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 18 은 상기 도포, 현상장치의 개관을 나타내는 사시도이다.
도 19 는 상기 도포, 현상장치의 선반유니트 및 현상유니트의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 20 은 상기 도포, 현상장치의 선반유니트의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 21(A) ∼ 도 21D는 상기 선반유니트에 설치된 CHP장치를 나타내는 단면도이다.
도 22 는 상기 현상유니트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 23 은 기판반송수단을 나타내는 단면도이다.
도 24 는 반응억제부의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 25 는 인터페이스 스테이션의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 26(A) ∼ 도 26(C)는 화학증폭형 레지스트의 해상반응을 나타내는 설명도이다.
도 27 은 반응억제부의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 28 은 종래의 도포, 현상장치의 개관을 나타내는 평면도이다.
도 29 는 상기 실시형태의 응용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 30 은 상기 실시형태의 응용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 31 은 본 발명의 제5의 실시형태에 관한 도포, 현상장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 32 는 상기 도포, 현상장치의 개관을 나타내는 사시도이다.
도 33 은 상기 도포, 현상장치의 선반유니트 및 현상유니트의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 34 는 상기 도포, 현상장치의 선반유니트의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 35 는 상기 현상유니트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 36(A) ∼ 도 36(D)는 상기 선반유니트에 설치된 CHP장치를 나타내는 단면도이다.
도 37 은 인터페이스 스테이션의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 38 은 인터페이스 스테이션의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 39 는 CHP장치와 칸막이벽의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 40(A) ∼ 도 40(C)는 화학증폭형 레지스트의 해상반응을 나타내는 설명도이다.
도 41 은 도포, 현상장치의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 42 는 CHP장치가 설치된 선반유니트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 43 은 도포, 현상장치의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 44 는 도포, 현상장치의 또 다른 예를 나타내는 분해사시도이다.
도 45 는 본 발명의 제6의 실시형태의 설명도이다.
도 46 은 본 발명의 제6의 실시형태의 다른 예의 설명도이다.
<주요부분에 대한 도면부호의 설명>
1 : 도포현상 처리시스템 2 : 카세트 스테이션
3 : 처리 스테이션 4 : 인터페이스부
5 : 노광처리장치 10, 60 : 경계판
70, 71, 72 : 기체공급장치 75, 76, 77 : 배기관
W : 웨이퍼
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼나 액정 모니터용의 글래스 기판 등의 기판(C)를, 예를 들어 레지스트액의 도포처리나 현상처리 등을 하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 웨이퍼 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포처리, 웨이퍼에 패턴을 조사(照射)하여 노광하는 노광처리, 노광후의 웨이퍼(W)를 현상(現像)을 하는 현상처리, 도포처리전이나 노광처리 전후 및 현상처리후에 하는 가열처리, 냉각처리 등이 이루어진다. 이들의 처리는 개별로 설치된 각 처리장치에서 이루어지고, 이들의 각 처리장치는 상기 일련의 처리를 연속하여 할 수 있도록 하나로 모아져 도포현상 처리시스템을 구성하고 있다.
보통, 상기 도포현상 처리시스템은 이 도포현상 처리시스템 내로 기판을 반출입하는 로더·언로더부와 도포처리장치, 현상처리장치, 열처리장치 등을 구비하고, 상기 웨이퍼 처리의 대부분이 이루어지는 처리부와, 웨이퍼의 노광처리가 이루어지는 시스템 밖에 있는 노광처리장치와, 상기 처리부와 상기 노광처리장치에 인접하여 설치되고 상기 처리부와 상기 노광처리장치 사이에서 웨이퍼를 반송하는 인터페이스부로 구성되어 있다.
그리고, 이 도포현상 처리시스템에 있어서 웨이퍼의 처리가 이루어지는 때는, 웨이퍼에 미립자 등의 불순물이 부착되는 것을 방지하기 위해서, 상기 도포현상 처리시스템 내에는 공기청정기 등으로 정화된 공기가 다운플로우(down-flow)로 공급되는 한편, 도포현상 처리시스템내의 분위기를 배기하도록 하여, 웨이퍼를 청정한 상태에서 처리할 수 있도록 하고 있었 다.
또한 고감도(高感度)의 노광을 실현하기 위해서 화학증폭형(化學增幅型) 레지스트가 사용되고 있다. 이 화학증폭형 레지스트는, 예를 들어 알칼리 현상액에는 불용성(不溶性)인 베이스 폴리머와 산발생제(酸發生劑)를 구비하고 있어, 산의 촉매반응을 이용하여 노광부분·미노광부분에 극성변화를 일으켜 고해상도를 얻고 있다. 노광처리부에서 마스크를 사용하여 회로패턴을 레지스트막에 노광하고, 이 때에 발생하는 산에 의해 베이스 폴리머의 수산기(水酸基)를 보호하고 있는 보호기(保護基)에 탈리반응(脫離反應)을 일으킨다. 그 후, 웨이퍼를 열처리장치로 반송하여, 노광후의 가열인 PEB(Post Exposition B(A)cking)으로 산촉매반응을 가속시켜 이탈반응을 촉진시킴으로써, 예를 들어 노광부분을 알칼리 현상액에 대하여 가용성인 상태로 한다. 그리고 웨이퍼를 현상처리장치로 반송하여 가용성이 된 부분을 현상액으로 제거함으로써 정밀한 회로패턴을 얻고 있었다.
그런데, 근년에 보다 가늘고 보다 정밀한 회로패턴을 형성하기 위해서, 보다 짧은 파장의 빛을 사용하는 노광 기술이 계속 개발되고, 그 짧은 파장의 빛을 사용한 경우에는 지금까지 문제가 되지 않았던 분자 레벨의 불순물, 예를 들어 산소, 염기성 물질, 오존, 수증기 등이 정밀한 회로패턴의 형성에 악영향을 주는 것이 확인되고 있다. 특히 노광시에 상기 불순물이 웨이퍼에 부착되어 있으면, 적절한 패턴이 노광되지 않아 제품 수율의 저하는 피할 수 없다.
따라서, 처리중인 웨이퍼에 상기 불순물이 부착하지 않도록 해야 하지만, 종래와 같은 청정한 공기를 사용하는 것은, 그 공기 자체에 산소 등의 불순물이 함유되어 있기 때문에 부적절하다.
노광시에 발생하는 산은 반응성이 높기 때문에, 예를 들어 웨이퍼의 반송 중에 공기중의 염기성 물질과 중화반응(中和反應)을 일으킨다. 그렇게 되면 산이 활동성을 잃어 버려, 표면 난용화층(表面難溶化層)을 형성하거나 회로패턴의 선폭에 변동을 야기한다. 또한 상기 보호기의 이탈반응은 온도에 의존하여, 화학증폭형 레지스트의 종류에 따라서는, 예를 들어 상온의 상태 하에서도 산의 촉매반응에 의해 보호기의 이탈반응이 일어난다. 이 때문에 PEB 전의 반송 중에, 이탈반응이 진행하여 버려 패턴 변형이나 재현성(再現性)의 악화 등을 초래할 우려가 있다.
종래에서는 무시할 수 있었던 정도의 패턴 변형도 보다 정밀한 회로패턴을 요구하는 오늘 있어서는 개선할 여지가 있고, 종래와 같은 청정한 공기나 시스템의 구성으로서는 그 요구에 부응할 수 없다.
또한, 인터페이스부를 통하여 웨이퍼가 처리부와 노광처리부 사이를 왕래하게 되지만, 상기한 바와 같이 노광후에는 산의 중화반응이나 보호기의 이탈반응이 일어날 가능성이 있는 한편, 노광전에는 산이 발생하지 않으므로 노광 전후에서 요구되는 인터페이스부 내의 분위기의 상태는 다르다. 따라서 인터페이스부 내에서 노광후의 웨이퍼의 상태에 맞는 최적의 분위기를 형성하는 것이 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼 등의 기판에 분자 레벨의 미세한 불순물이 부착하지 않는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명의 목적은, 웨이퍼 등의 기판에 분자 레벨의 미세한 불순물이 부착되는 것을 방지하는 동시에 인터페이스부에 있어서의 노광전의 기판경로와 노광후의 기판경로의 분위기를 개별로 제어하여, 산의 활동성 상실이나 패턴 변형 등을 막을 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 노광후의 기판을 레지스트의 해상반응의 진행이 억제되는 상태에서 가열부로 반송하고, 여기에서 가열처리를 함으로써 기판 면내 및 기판 사이의 현상 선폭의 균일성을 향상시키는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 기판의 도포현상처리를 하는 시스템으로서, 이 시스템의 케이싱 내에, 상기 시스템 내로 기판을 반출입하기 위한 로더·언로더부와, 적어도 기판에 도포막을 형성하는 도포처리장치와, 상기 기판을 현상하는 현상처리장치와, 상기 기판을 열처리하는 열처리장치와, 이들의 도포처리장치, 현상처리장치 및 열처리장치에 대하여 상기 기판을 반출입하는 제1의 반송장치를 구비하는 처리부와, 적어도 상기 처리부와 상기 기판을 노광처리하는 노광처리장치 사이의 경로에서 기판을 반송하는 제2의 반송장치를 구비하는 인터페이스부를 구비하 여, 상기 인터페이스부에 불활성 기체를 공급하는 기체공급장치와, 상기 인터페이스부의 분위기를 배기하는 배기수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포현상 처리시스템이 제공된다. 또 상기 열처리장치에는 가열처리장치, 냉각처리장치 및 가열·냉각처리장치 등이 포함된다. 또한 상기 처리부에는, 예를 들어 기판을 대기시켜 놓는 익스텐션 장치나 기판과 도포액의 접착성을 높이기 위해서 기판 상에 소정의 처리액을 공급하는 접착강화장치 등의 다른 처리장치가 포함되어 있더라도 좋다.
이와 같이, 상기 기체공급장치에 의해서 인터페이스부에 불활성 기체를 공급하고 상기 배기수단에 의해서 인터페이스부 내의 분위기를 배기함으로써 이 인터페이스부 내에서 산소나 수증기 등의 불순물을 제거하여 인터페이스부 내의 분위기를 청정한 상태로 유지할 수가 있다. 따라서, 기판에 불순물이 부착되는 것이 억제되어, 기판의 처리가 양호하게 이루어진다. 특히, 기판이 노광처리될 때에 불순물이 부착되어 있으면, 그 불순물이 노광에서 사용되는 레이저광 등의 에너지를 흡수하여 버려, 노광처리가 양호하게 이루어지지 않기 때문에 노광처리 직전에 통과하는 인터페이스부를 청정한 상태로 유지하는 것이 중요하다. 또 상기 불활성 기체라고 함은 도포현상 처리시스템에서 사용되는 처리액, 예를 들어 레지스트액 등의 도포액, 현상액에 대한 불활성 기체로서 산소, 수분, 유기물을 포함하지 않는 것, 예를 들어 질소가스, 아르곤, 네온 등이다.
본 발명에 있어서, 적어도 상기 처리부 내에서 상기 열처리장치와 상기 제1의 반송장치를 구비하는 영역에 불활성 기체를 공급하는 기체공급장치와, 적어도 상기 영역의 분위기를 배기하는 배기수단을 구비하도록 하더라도 좋다.
이와 같이, 인터페이스부 이외에 처리부 내에도 불활성 기체를 공급함으로써 처리부 내에서 산소 등의 불순물을 제거하여 처리부 내의 분위기를 청정한 상태로 유지함으로써 기판에 불순물이 부착되는 것을 억제할 수 있다. 특히 기판 상에 도포막이 형성되고 가열처리된 후에는 기판 상에 불순물이 부착되기 쉬운 상태로 되어 있어, 그 때에 불순물이 부착되면 그 직후에 이루어지는 노광처리가 적절히 이루어지지 않기 때문에 처리부 내에서 기판상의 불순물을 제거하는 것은 중요하다. 또, 적어도 처리부의 상기 영역 내에 불활성 기체를 공급하면 좋지만, 상기 처리부 내의 상기 영역 이외의 영역, 즉 도포처리장치나 현상처리장치가 있는 영역에도 상기 불활성 기체를 공급하더라도 좋다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 로더·언로더부에 불활성 기체를 공급하는 기체공급장치와, 상기 로더·언로더부의 분위기를 배기하는 배기수단을 구비하도록 하더라도 좋다.
이와 같이 로더·언로더부에서도, 상기 인터페이스부 및 상기 처리부의 상기 영역과 같이 상기 불활성 기체를 공급하여 상기 로더·언로더부를 청정한 상태로 유지함으로써 완전히 산소 등의 불순물로부터 기판을 보호할 수가 있다.
이상의 각 도포현상 처리시스템에 있어서, 상기 인터페이스부와 상기 처리부의 분위기를 차단하는 경계판을 구비하고, 상기 경계판은 상기 처리부의 상기 영역과 인터페이스부 사이에서 기판을 반송하기 위한 통과구를 구비하고, 상기 통과구는 이 통과구를 개폐하는 셔터를 구비하도록 하더라도 좋다.
이와 같이, 상기 인터페이스부와 상기 처리부를 경계판에 의해 나눔으로써 상기한 바와 같이 불활성 기체의 공급에 의해 청정한 상태로 유지된 상기 인터페이스부 내로 상기 처리부 내의 분위기가 유입하는 것을 억제할 수 있다. 또한 상기 경계판에 통과구를 설치하여 그 통과구를 셔터에 의해서 개폐함으로써 상기 인터페이스부와 상기 처리부의 상기 영역 사이에서 기판을 반송할 때에만 상기 셔터를 개방할 수가 있다. 따라서, 상기 처리부와 인터페이스부의 분위기가 간섭하는 것이 방지되어, 인터페이스부 내의 분위기를 청정한 상태로 유지할 수가 있다. 또, 상기 통과구의 위치를 상기 처리부의 상기 영역의 경계판으로 한정하는 것은 상기 처리부의 상기 영역 이외의 영역, 즉 도포처리장치나 현상처리장치를 구비하는 영역에서 직접 인터페이스부로 반송하는 일이 없기 때문이다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 처리부와 로더·언로더부의 분위기를 차단하는 다른 경계판을 구비하고, 상기 다른 경계판은 상기 처리부의 상기 영역과 로더·언로더부 사이에서 기판을 반송하기 위한 다른 통과구를 구비하고, 상기 다른 통과구는 이 통과구를 개폐하는 다른 셔터를 구비하 도록 하더라도 좋다.
이와 같이, 상기 처리부와 상기 로더·언로더부 사이에도 경계판을 설치하여, 그 경계판에 상기 처리부의 상기 영역과 상기 로더·언로더부 사이에서 기판을 반송하기 위한 통과구와 셔터를 설치함으로써 상기 처리부 내의 분위기와 상기 로더·언로더부 내의 분위기의 간섭이 억제되어 상기 처리부 내의 분위기를 소정의 분위기로 유지할 수가 있다. 특히, 청구항2 또는 청구항과 같이 상기 처리부에 불활성 기체가 공급되고 있는 경우에는, 상기 로더·언로더부 내의 비교적 더러운 분위기가 상기 처리부로 유입하는 것이 방지되기 때문에 상기 처리부 내의 분위기가 청정한 상태로 유지되어 기판에 불순물이 부착되는 것이 억제된다.
이상의 각 도포현상 처리시스템에 있어서, 상기 배기수단에서 배기되는 분위기의 적어도 일부가 정화되어, 다시 상기 불활성 기체로서 상기 기체공급장치로 보내지도록 하더라도 좋다. 이와 같이, 상기 배기수단에서 배기되는 분위기를 다시 기체공급장치에 있어서 불활성 기체로서 이용함으로써 새롭게 필요하게 되는 불활성 기체의 양을 감소시킬 수 있기 때문에 불활성 기체의 절약이 도모된다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 불활성 기체의 온도를 조절하는 온도조절수단을 구비하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 상기 온도조절수단을 설치함으로써 불활성 기체의 공급되는 도포현상 처리시스템 내의 분위기를 소정의 온도로 유지할 수가 있기 때문에 기판의 처리, 반송 등을 소정온 도의 분위기 내에서 할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 인터페이스부 내의 압력을 상기 노광처리장치 내의 압력보다도 낮게 설정하는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 상기 인터페이스부 내의 압력을 상기 노광처리장치 내의 압력보다도 낮게 함으로써 상기 인터페이스부 내의 분위기가 노광처리장치 내로 유입하는 것이 방지된다. 따라서, 노광처리장치에 있어서 기판의 노광처리가 소정의 분위기로 유지된 상태에서 양호하게 이루어진다.
또한 이러한 본 발명에 있어서, 상기 인터페이스부 내의 압력을 상기 처리부의 상기 영역 내의 압력보다도 낮게 설정하도록 하더라도 좋다. 이와 같이, 상기 인터페이스부 내의 압력을 상기 처리부의 상기 영역 내의 압력보다도 낮게 함으로써 상기 인터페이스부 내의 분위기가 상기 처리부의 상기 영역 내로 유입하는 것이 방지된다. 따라서, 기판의 각 처리장치를 구비하고, 기판의 각 처리가 이루어지는 상기 처리부의 분위기가 소정의 분위기로 유지되어 기판의 각 처리를 양호하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 처리부의 상기 영역 내의 압력을 상기 로더·언로더부의 압력보다도 높게 설정하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 상기 처리부의 상기 영역 내의 압력을 상기 로더·언로더부의 압력보다도 높게 함으로써 상기 로더·언로더부 내의 분위기가 상기 처리부의 상기 영역 내로 유입하는 것이 방지된다. 따라서, 상기와 같이, 상기 처리부의 영역 내의 분위기가 소정의 분위기로 유지되어 기판의 각 처리가 양호하게 이루어진다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 처리부의 상기 영역 내의 압력을 상기 처리부에서 상기 도포처리장치 및 상기 현상처리장치 내의 압력보다도 낮게 설정하도록 하더라도 좋다. 이와 같이, 상기 처리부의 상기 영역의 압력을 상기 도포처리장치 및 현상처리장치 내의 압력보다도 낮게 함으로써 상기 도포처리장치 및 현상처리장치내의 분위기가 상기 영역 내로 유입하는 것이 방지된다. 따라서, 상기 영역 내의 열처리장치 등의 처리장치와 비교하여 보다 엄격한 분위기 제어가 이루어지는 도포처리장치 등의 분위기가 소정의 분위기로 유지되어, 이 도포현상처리에 있어서 가장 중요한 도포처리 및 현상처리를 양호하게 할 수 있다.
이상의 각 도포현상 처리시스템에 있어서, 상기 케이싱 내의 압력을 상기 도포현상 처리시스템 밖의 압력보다도 높게 설정하도록 하더라도 좋다. 이와 같이, 상기 케이싱 내의 압력을 상기 도포현상 처리시스템 밖의 압력보다도 높게 함으로써 상기 도포현상 처리시스템 밖의 분위기가 상기 케이싱 내로 유입하는 것이 방지된다. 따라서, 도포현상 처리시스템 밖의 비교적 더러워진 분위기에 의해서 상기 기판의 처리가 이루어지는 케이싱 내의 분위기가 오염되는 것이 억제될 수 있다. 또 도포현상 처리시스템 밖의 압력이라 함은, 도포현상 처리시스템이 설치된 방, 예를 들어 클린룸 내의 압력을 의미한다.
별도의 관점에서 본 발명을 보면, 적어도 기판에 도포막을 형성하는 도포처리장치와, 상기 기판을 현상하는 현상처리장치와, 상기 기판을 열처리하는 열처리장치와, 이들의 도포처리장치, 현상처리장치 및 열처리장치에 대하여 상기 기판을 반출입하는 기판반송장치를 구비하는 처리부와, 상기 처리부와 상기 기판의 노광처리를 하는 노광처리장치 사이의 경로에서 기판의 반송이 이루어지는 인터페이스부가 케이싱 내에 구비되는 도포현상처리를 하는 시스템으로서, 상기 인터페이스부에, 노광전의 기판을 열처리하는 제1의 열처리장치와, 노광전의 기판을 반송하는 제1의 반송장치와, 노광후의 기판을 열처리하는 제2의 열처리장치와, 노광후의 기판을 반송하는 제2의 반송장치를 배치하여, 상기 인터페이스부 내에서 상기 제1의 열처리장치와 상기 제2의 반송장치를 구비하는 노광전의 영역에 불활성 기체를 공급하는 제1의 기체공급장치와, 상기 노광전의 영역의 분위기를 배기하는 제1의 배기수단과, 상기 인터페이스부 내에서 상기 제2의 열처리장치와 상기 제2의 반송장치를 구비하는 노광후의 영역에 불활성 기체를 공급하는 제2의 기체공급장치와, 상기 노광후의 영역의 분위기를 배기하는 제2의 배기수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포현상 처리시스템을 제공한다. 또 열처리장치, 제1의 열처리장치 및 제2의 열처리장치에는, 가열처리장치, 냉각처리장치 및 가열·냉각처리장치 등이 포함된다. 또한 상기 처리부에는, 예를 들어 기판을 대기시켜 놓는 익스텐션 장치나 기판과 도포액의 접착성을 높이기 위해서 기판 상에 소정의 처리액을 공급하는 접착강화장치 등의 다른 처리장치가 포함되어 있더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 인터페이스부에서 제 1의 기체공급장치에 의해서 노광전의 영역에 불활성 기체를 공급하고 제 1의 배기수단에 의해서 이 노광전의 영역의 분위기를 배기함으로써 노광전의 영역 내에서 산소나 수증기 등의 불순물을 제거하여 청정한 상태로 유지할 수가 있다. 따라서, 노광처리 직전의 가열처리로부터 노광처리에 이루기까지의 사이에서 기판을 청정한 분위기 속에서 반송할 수가 있어 불순물이 부착되는 것을 방지할 수가 있다. 특히 도포막이 형성된 기판이 가열처리된 후에는 기판 상에 불순물이 부착되기 쉬운 상태로 되어 있고, 또한 노광처리될 때에 기판에 불순물이 부착되어 있으면 그 불순물이 노광으로 사용되는 레이저광 등의 에너지를 흡수하고 버려 노광처리가 양호하게 이루어지지 않을 우려가 있지만, 이와 같이 노광처리 직전에 통과하는 인터페이스부의 노광전의 영역을 청정한 상태로 유지함으로써 기판의 처리를 양호하게 할 수 있다. 또 상기 불활성 기체라 함은, 도포현상 처리시스템 속에서 사용되는 처리액, 예를 들어 도포액, 현상액에 대하여 불활성 기체 로서 산소, 수분, 유기물을 포함하지 않는 것, 예를 들어 질소가스, 아르곤, 네온 등이다.
또한 제 2의 기체공급장치에 의해서 노광후의 영역에 불활성 기체를 공급하고 제 2의 배기수단에 의해서 이 노광후의 영역의 분위기를 배기함으로써 상기 노광전의 영역과 같이 노광후의 영역 내의 분위기를 청정한 상태로 유지할 수가 있다. 특히 기판에, 산의 촉매반응에 의해 회로패턴의 형성을 도모하는 화학증폭형 레지스트가 사용되고 있는 경우에 노광처 리후의 기판에 불순물이 부착되어 버리면 산이 활동성을 잃어하여 버리지만, 이와 같이 노광처리 직후에 통과하는 인터페이스부의 노광후의 영역을 청정한 상태로 유지함으로써 산이 활동성을 잃는 것을 방지하여 뒤의 현상처리를 양호하게 할 수 있게 된다.
또한 각 영역에 대하여 각각 개별의 기체공급장치에 의해 불활성 기체를 공급하고 있기 때문에, 상기 노광전의 영역과 상기 노광후의 영역을 각 영역특유의 분위기로 유지할 수가 있다.
각 영역을 특유의 분위기로 유지할 수 있으므로, 상기 제2의 기체공급장치는 상기 제1의 기체공급장치에 의해 공급되는 불활성 기체의 온도보다도 온도가 낮은 불활성 기체를 공급하더라도 좋고, 청구항3에 기재하는 바와 같이 산소농도가 낮은 불활성 기체를 공급하더라도 좋다.
또한 제 1의 기체공급장치가 예를 들어 상온의 불활성 기체를 노광전의 영역에 공급하는 경우, 제2의 기체공급장치에 의해서 상온보다도 온도가 낮은 불활성 기체를 공급함으로써 노광후의 영역의 분위기를 저온인 상태로 유지할 수가 있다. 특히 전술한 화학증폭형 레지스트에, 상온이라도 베이스 폴리머의 수산기를 보호하는 보호기가 탈리반응을 일으키는 것 같은 성질이 있는 경우에, 노광후의 영역의 분위기 온도가 상온이상이면 노광후의 영역 내를 반송중인 기판 상에서 보호기의 이탈반응이 이루어져 버리지만, 노광후의 영역을 저온인 상태로 유지함으로써 반송중인 보호기의 이탈반응을 누를 수 있다. 따라서, 회로패턴의 형성을 양호하게 할 수 있다. 또한 제2의 기체공급장치에 의해 산소농도가 낮은 불활성 기체를 공급함으로써 노광후의 영역의 분위기 내의 산소농도를 낮은 상태로 유지할 수가 있다. 이 때문에 산이 활동성을 잃어버리는 것을 방지할 수가 있다.
또한 본 발명에서는, 상기 노광전의 영역과 상기 노광후의 영역 사이의 분위기를 차단하는 경계판을 구비하더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 인터페이스부의 노광전의 영역과 노광후의 영역을 경계판에 의해 차단함으로써 서로의 분위기가 간섭하는 것을 방지할 수가 있어, 노광전의 영역과 노광후의 영역을 각 영역 특유의 분위기로 유지할 수가 있다. 특히 노광후의 영역을 저온의 상태로 하는 경우에는, 이와 같이 영역 사이의 경계판을 설치하는 것은 유효한 효과를 발휘한다.
또한 본 발명에서는, 상기 처리부와 상기 인터페이스부 사이의 분위기를 차단하는 다른 경계판을 구비하여, 상기 다른 경계판은 상기 처리부와 상기 노광전의 영역 사이에서 기판을 반송하기 위한 제1의 통과구와, 상기 처리부와 상기 노광후의 영역 사이에서 기판을 반송하기 위한 제2의 통과구를 구비하여, 상기 제 1의 통과구는 이 제 1의 통과구를 개폐하는 제 1의 셔터를 구비하고, 상기 제 2의 통과구는 이 제 2의 통과구를 개폐하는 제 2의 셔터를 구비하도록 하더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 상기 처리부와 인터페이스부 사이를 다른 경계판에 의해 차단함으로써 상기한 바와 같이 불활성 기체의 공급에 의해 청 정한 상태로 유지된 상기 인터페이스부의 노광전의 영역과 노광후의 영역 내로 처리부 내의 분위기가 유입하는 것을 방지할 수 있다. 또한 제1의 통과구를 개폐하는 제1의 셔터를 설치함으로써, 예를 들어 처리부에서 노광전의 영역으로 기판을 넘길 때에만 제1의 셔터를 개방시켜 기판을 통과시킬 수 있다. 또한 제2의 통과구를 개폐하는 제2의 셔터를 설치함으로써 노광후의 영역에서 처리부로 기판을 넘길 때에만 제2의 셔터를 개방시켜 기판을 통과시킬 수 있다. 따라서, 처리부와 인터페이스부의 분위기가 간섭하는 것을 방지할 수가 있어, 인터페이스부의 노광전의 영역과 노광후의 영역을 청정한 상태로 유지할 수가 있다.
또한 본 발명에서는, 상기 불활성 기체의 온도를 조절하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 불활성 기체를 소정의 온도로 조절함으로써 불활성 기체에 공급되는 각 영역의 분위기를 소정의 온도로 유지할 수가 있다.
본 발명에서는, 상기 인터페이스부 내의 압력은 상기 노광처리장치 내의 압력보다도 낮게 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 인터페이스부 내의 압력을 상기 노광처리장치 내의 압력보다도 낮게 함으로써 인터페이스부의 노광전의 영역 및 노광후의 영역 내의 분위기가, 분위기가 엄격히 제어되고 있는 노광처리장치 내에 유입하는 것을 방지할 수가 있다.
또한 별도의 관점에서 보는 본 발명의 기판처리장치는, 기판의 도포현상처리를 하는 처리부와, 적어도 상기 처리부와 상기 기판의 노광처리를 하는 노광처리장치 사이의 경로에서 기판의 반송을 하기 위한 인터페이스부와, 상기 인터페이스부 내에 배치되어, 상기 처리부로부터 넘겨지고 상기 노광처리장치로 반송되는 기판을 일단 지지하는 챔버와, 상기 챔버 내의 분위기를 제어하는 분위기 컨트롤러를 구비한다.
본 발명에서는, 분위기가 제어되는 챔버 내에서 처리부로부터 넘겨지고 노광처리장치로 반송되는 기판을 일단 지지하도록 구성하기 때문에 예를 들어 노광전의 레지스트의 경시적(經時的)인 변화를 억제할 수 있고, 레지스트의 특성의 변화를 방지할 수 있다. 이 결과, 선폭의 균일성을 향상시킬 수 있다.
여기서 분위기 컨트롤러는, 챔버 내를 감압하거나, 챔버 내에 불활성 가스나 드라이 에어를 공급하는 것이다.
또한 챔버는 챔버 내로 유입되는 기판을 일단 지지하여 퍼지하는 퍼지실과, 기판을 지지하는 버퍼실과, 퍼지실과 버퍼실 사이에서 기판을 반송하는 반송장치를 구비하도록 구성할 수 있다. 또, 버퍼실은 노광처리장치로 기판을 직접반출하기 위한 통과구를 구비하는 것이 바람직하다.
별도의 관점에서 보는 본 발명의 기판처리장치는, 적어도 기판에 도포막을 형성하는 도포처리장치와, 상기 기판을 현상하는 현상처리장치와, 상기 기판을 열처리하는 열처리장치와, 이들의 도포처리장치, 현상처리장치 및 열처리장치에 대하여 상기 기판을 반출입하는 반송장치와, 상기 반송장치에 의해 반송되는 기판에 대하여 불활성 기체를 송풍하는 송풍장치를 구비한다.
본 발명에서는, 반송장치에 의해 반송되는 기판에 대하여 불활성 기체를 송풍하는 송풍장치를 갖추고 있기 때문에, 예를 들어 레지스트 도포된 후의 기판의 반송 중에 대기중의 수분에 의해서 레지스트가 가수분해를 일으키거나, 대기중의 산소와 결합하여 패턴해상에 영향을 주는 것 같은 것은 없어진다.
구체적으로는 예를 들어, 상기 반송장치는 기판을 지지하는 핀세트를 구비하고, 상기 송풍장치는 상기 핀세트의 윗쪽에서 불활성 기체를 송풍하는 송풍구를 구비하는 표면커버를 구비한다. 여기서, 상기 송풍구는 상기 핀세트의 형상에 대응하여 복수 설치되어 있더라도 좋고, 상기 기판의 형상에 대응하여 복수 설치되어 있더라도 좋다. 또한, 상기 송풍장치는, 불활성 기체의 온도를 제어하는 온도제어기구나 불활성 기체의 습도를 제어하는 습도제어기구를 구비하도록 구성하더라도 좋다. 또, 상기 송풍장치는, 상기 반송장치가 기판을 상기 도포처리장치로부터 상기 열처리장치로 반송할 때에 불활성 가스를 송풍하는 것이 가장 효율이 좋다.
또한 별도의 관점에서 보는 본 발명의 기판처리장치는, 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 대하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 처리를 하는 반응억제부와, 상기 반응억제부에서 처리된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부와, 상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와, 상기 냉각 부에서 냉각된 기판에 현상액을 도포하는 현상처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 복수의 기판을 수납하는 기판 카세트를 재치하는 재치부와, 이 재치부에 재치된 기판 카세트에 대하여 기판을 반송하는 반송수단을 포함하는 카세트 스테이션과, 이 카세트 스테이션에 접속되어, 상기 반송수단에 의해 반송된 기판에 대하여 처리를 하는 처리 스테이션과, 상기 처리 스테이션에 있어서 카세트 스테이션의 반대측에 설치된 노광장치와, 처리 스테이션에 있어서 카세트 스테이션의 반대측에 접속되어, 처리 스테이션과 노광장치 사이에서 기판을 반송하기 위한 인터페이스 스테이션을 구비하여, 상기 인터페이스 스테이션은, 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 대하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 처리를 하는 반응억제부를 포함하고, 상기 처리 스테이션은, 상기 반응억제부에서 냉각된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부와, 상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와, 상기 기판에 대하여 현상액을 도포하는 현상처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이다.
이러한 기판처리장치에서는, 노광장치로부터 가열부로 반송되는 사이에 레지스트의 해상반응의 진행이 억제되는 상태가 되고, 가열부에서는 상기 해상반응의 진행의 정도가 일정한 기판에 대하여 상기 해상반응이 같은 조건으로 촉진되게 된다. 이 때문에 현상처리를 하는 때는 기판 전체에 걸쳐 상기 해상반응의 진행의 정도가 일정한진 상태가 되기 때문에 현상 선폭의 격차가 억제된다.
이 때에 상기 반응억제부는 노광장치의 근방에 설치되어 있는 것이 바람직하고, 이 경우에는 노광장치와 반응억제부 사이의 반송시간이 짧게 되기 때문에 반응억제부로 반송된 기판의 상기 해상반응의 진행의 정도가 보다 일정한 상태가 되므로 현상 선폭의 균일성이 보다 향상된다.
여기서 상기 반응억제부에서는, 레지스트가 도포되고 노광된 기판을 결로가 발생하지 않도록 냉각함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 것을 특징으로 하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 부착되어 있는 수분량이, 반응억제부로 반송되었을 때의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 것을 특징으로 하고, 예를 들어 이 반응억제부가 설치되어 있는 분위기의 공기의 습도보다도 습도가 낮은 가스를 기판에 공급함으로써 기판에 부착되어 있는 수분량이, 반응억제부로 반송되었을 때의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 레지스트는, 예를 들어 노광에 의해 발생한 산이 레지스트의 해상반응을 진행시키는 화학증폭형 레지스트이며, 여기서 레지스트의 해상반응이라 함은, 노광됨으로써 생성된 산이 레지스트 재료의 주성분인 베이스 수지를 분해하거나 분자구조를 바꾸어 현상액에 대하여 가용화 한 다고 하는 반응이다.
이 때문에 본 발명의 기판처리방법은, 레지스트가 도포되고 노광된 기판을 가열부에서 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키고, 이어서 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하고, 이어서 기판에 현상액을 도포하는 기판처리방법에 있어서, 상기 노광된 기판을 레지스트의 해상반응을 억제하면서 가열부까지 반송하는 것을 특징으로 한다.
이러한 방법은, 레지스트가 도포된 기판을 노광하기 위한 노광부와, 상기 노광된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키기 위한 가열부와, 상기 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제 하기 위한 냉각부와, 상기 냉각된 기판에 현상액의 도포처리를 하기 위한 현상처리부를 구비하여, 상기 노광된 기판을 레지스트의 해상반응을 억제하는 상태로 기판반송수단에 의해 가열부까지 반송하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치로서 실행된다.
이 때에 예를 들어 상기 노광된 기판을 결로가 발생하지 않도록 냉각함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하면서 가열부까지 반송한다. 또한 가열부로 반송되는 때의 기판에 부착되어 있는 수분량이, 노광후의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하면서 가열부까지 반송하도록 하더라도 좋고, 이 경우에는 상기 노광된 기판에 공기보다도 습도가 낮은 가스를 공급하면서 가열부까지 반송된다.
구체적으로는, 복수의 기판을 수납한 기판 카세트를 재치하는 재치부와, 이 재치부에 재치된 기판 카세트에 대하여 기판을 반송하는 반송수단을 포함하는 카세트 스테이션과, 이 카세트 스테이션에 접속되어, 상기 반송수단에 의해 반송된 기판에 대하여 처리를 하는 처리 스테이션과, 상기 처리 스테이션에 있어서 카세트 스테이션의 반대측에 설치된 노광장치와, 처리 스테이션에 있어서 카세트 스테이션의 반대측에 접속되어, 처리 스테이션과 노광장치 사이에서 기판을 반송하기 위한 인터페이스 스테이션를 구비하여, 상기 인터페이스 스테이션은, 상기 노광된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부를 포함하고, 상기 처리 스테이션은, 상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와, 상기 기판에 대하여 현상액을 도포하는 현상처리부를 포함하고, 상기 인터페이스 스테이션은, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하기 위해서 기판에 결로가 발생하지 않도록 냉각되어 있는 것을 특징으로 하는 구성이다.
이러한 발명에서는, 노광장치로부터 가열부로 반송되는 사이의 레지스트의 해상반응의 진행이 억제된 상태가 되고, 가열부에서는 상기 해상반응의 진행의 정도가 일정한 기판에 대하여 상기 해상반응이 같은 조건으로 촉진되게 된다. 이 때문에 현상처리를 하는 때는 기판 전체에 걸쳐 상기 해상반응의 진행의 정도가 일정한 상태로 되기 때문에 현상 선폭의 격차의 발생이 억제된다.
또한 상기 레지스트는, 예를 들어 노광에 의해 발생한 산이 레지스트의 해상반응을 진행시키는 화학증폭형 레지스트이며, 여기서 레지스트의 해상반응이라 함은, 노광함으로써 생성된 산이 레지스트 재료의 주성분인 베이스 수지를 분해하거나 분자구조를 바꾸어 현상액에 대하여 가용화 한다고 하는 반응이다.
본 발명의 이러한 목적과 그 이외의 목적과 장점은 이하의 설명과 첨부된 도면에 의하여 용이하게 확인할 수가 있다.
이하, 본 발명이 바람직한 실시형태에 관해서 설명한다.
(제1의 실시형태)
도 1은 본 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템(기판처리장치)(1)의 평면도이며, 도 2는 도포현상 처리시스템(1)의 정면도이며, 도 3은 도포현상 처리시스템1의 배면도이다.
도포현상 처리시스템(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이 그 케이싱(1(A)) 내에, 예를 들어 25장의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 외부에서 도포현상 처리시스템(1)로 반출입하거나, 카세트(C)로 웨이퍼(W)를 반출입하거나 하는 로더·언로더부로서의 카세트 스테이션(2)와, 도포현상 처리공정에서 낱장식(소위, 枚葉式)으로 소정의 처리를 웨이퍼(W)에 실시하는 각종 처리장치를 다단으로 배치하고 있는 처리부로서의 처리 스테이션(3)과, 이 도포현상 처리시스템(1)에 인접하여 설치되어 있는 노광처리장치(5) 사이에서 웨 이퍼(W)를 반송하는 인터페이스부(4)를 일체로 접속한 구성을 구비하고 있다.
카세트 스테이션(2)에는, 재치부(載置部)가 되는 카세트 재치대(6)상의 소정의 위치에 복수의 카세트(C)가 X방향(도1에서 상하방향)으로 일렬로 놓여져 있다. 그리고, 이 카세트 배열방향(X방향)과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열방향(Z방향; 연직방향)으로 이송 가능한 웨이퍼 반송체(7)이 반송로(8)을 따라 이동할 수 있도록 설치되어 있고, 각 카세트(C)를 선택적으로 억세스할 수 있도록 되어 있다.
웨이퍼 반송체(7)은, 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 하는 얼라인먼트((A)lignment) 기능을 갖추고 있다. 이 웨이퍼 반송체(7)은 후술하는 바와 같이 처리 스테이션(3)측의 제3의 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션 장치(32) 및 접착강화장치(31)도 억세스할 수 있도록 구성되어 있다. 카세트 스테이션(2)와 처리 스테이션(3) 사이에는, 카세트 스테이션(2)의 분위기와 처리 스테이션(3)의 분위기를 차단하는 경계판(10)이 설치되어 있다. 또한, 이 경계판(10)에서 상기 제 3의 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션 장치(32) 및 접착강화장치(31)과 마주보는 위치에는 통과구(11)이 설치되어 있어, 상기 웨이퍼 반송체(7)에 의해 웨이퍼(W)를 카세트 스테이션(2)와 처리 스테이션(3) 사이에서 반출입할 수 있도록 되어 있다. 또한, 이 통과구(11)에는, 통과구(11)을 개폐하는 셔터(12)가 설치되어 있고, 웨이퍼(W)가 통과구(11)을 통과하는 경우에만 셔터(12)가 개방되고, 그 이외의 때에는 셔터(12)가 닫혀지게 되어 있다.
처리 스테이션(3)에는, 그 중심부에 제1의 반송장치로서의 주반송장치(13)가 설치되어 있고, 이 주반송장치(13)의 주변에는 각종 처리장치가 다단으로 배치되어 처리장치군을 구성하고 있다. 이 도포현상 처리시스템(1)에 있어서는, 4개의 처리장치군(G1, G2, G3, G4)이 배치되어 있고, 제1 및 제2의 처리장치군(G1, G2)는 현상처리 시스템(1)의 정면측에 배치되고, 제3의 처리장치군(G3)은 카세트 스테이션(2)에 인접하여 배치되고, 제4의 처리장치군(G4)은 인터페이스부(4)에 인접하여 배치되어 있다. 또한 옵션으로서 파선으로 나타낸 제5의 처리장치군(G5)를 배면측에 별도로 배치할 수 있다. 상기 주반송장치(13)은, 이들의 처리장치군(G1, G3, G4, G5)에 배치되어 있는 후술하는 각종 처리장치에 대하여 웨이퍼(W)를 반출입할 수 있다.
제 1의 처리장치군(G1)에는, 예를 들어 도 2에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포장치(17)와, 노광처리후의 웨이퍼(W)를 현상처리하는 현상처리장치(18)가 밑으로부터 순차적으로 2단으로 배치되어 있다. 제 2의 처리장치군(G2)의 경우도 역시 레지스트 도포장치(19)와 현상처리장치(20)가 밑으로부터 순차적으로 2단으로 배치되어 있다. 또 이들의 레지스트 도포장치(17) 또는 (19) 및 현상처리장치(18) 또는 (20)에는, 각 장치 내의 분위기를 소정의 분위기로 유지하는 도시하지 않는 분위기 제어장치가 설치되어 있고, 각 장치 내를 청정한 분위기로 유지하는 동시에 소정의 압력으로 유지할 수 있게 되어 있다.
제3의 처리장치군(G3)에는, 예를 들어 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 냉각처리하는 쿨링장치(30), 레지스트액과 웨이퍼(W)의 접착성을 높이기 위한 접착강화장치(31), 웨이퍼(W)를 대기시키는 익스텐션 장치(32), 현상처리후에 웨이퍼(W)를 냉각하는 쿨링장치(33, 34) 및 현상처리후의 웨이퍼(W)에 가열처리를 실시하는 포스트 베이킹장치(35, 36) 등이 밑으로부터 순차적으로, 예를 들어 7단으로 포개어져 있다.
제4의 처리장치군(G4)에서는, 예를 들어 쿨링장치(40), 노광처리 전후에 웨이퍼(W)를 재치하여 일단 대기시키기 위한 익스텐션 장치(41, 42) 노광처리후의 웨이퍼(W)를 가열하고 그 후 소정온도로 냉각하는 가열·냉각처리장치(43, 44, 45)(도3에서 PEB/COL), 레지스트액에서 용제를 증발시키기 위해서 가열하고 그 후 소정의 온도로 냉각하는 가열·냉각처리장치(46, 47)(도3에서 PRE/COL) 등이 밑으로부터 순차적으로 예를 들어 8단으로 겹쳐 쌓여져 있다.
상기 가열·냉각처리장치(43)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 그 케이싱(43(A)) 내의 기대(50)상에 기판을 가열하기 위한 원반 모양의 열판(51)과, 그 열판(51)상까지 이동하여 열판(51)상의 웨이퍼(W)를 받아 냉각하는 냉각판(52)을 구비하고 있다. 그리고, 같은 장치 내에서 웨이퍼(W)의 가열·냉각처리를 연속적으로 하여, 가열에 의해서 웨이퍼(W)에 주는 열이력(熱履歷)을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 있다. 또한 다른 가열·냉각장치(44∼47)도 같은 구성을 구비하고 있다.
인터페이스부(4)에는, 그 중앙부에 제2의 반송장치로서의 웨이퍼 반송체(55)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송체(55)는 X방향(도1에서 상하방향), Z방향(수직방향)의 이동과 θ방향(Z축을 중심으로 하는 회전방향)의 회전을 할 수 있도록 구성되어 있고, 제 4의 처리장치군(G4)에 속하는 익스텐션 장치(41, 42) 주변노광장치(56) 및 노광처리장치(5)를 억세스하여 각각에 대하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성되어 있다.
인터페이스부(4)와 처리 스테이션(3) 사이에는, 인터페이스부(4)내의 분위기와 처리 스테이션(3)의 분위기를 차단하기 위한 경계판(60)이 설치되어 있다. 또한, 이 경계판(60)에서 상기 제 4의 처리군(G4)에 속하는 익스텐션 장치(41, 42)와 마주보는 위치에는 통과구(61)가 설치되어 있고, 상기 웨이퍼 반송체(55)에 의해 처리 스테이션(3)과 인터페이스부(4) 사이에서 웨이퍼(W)를 반출입할 수 있도록 되어 있다. 또한, 이 통과구(61)에는, 통과구(61)를 개폐하는 셔터(62)가 설치되어 있고, 웨이퍼(W)가 통과구(61)를 통과하는 경우에만 셔터(62)가 개방되고, 그 이외의 때에는 셔터(62)가 닫혀지게 되어 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 노광처리를 하는 노광처리장치(5)는, 인터페이스부(4)에 인접하여 설치되어 있다. 이 노광처리장치(5)는, 그 노광처리장치(5)의 케이싱(5(A))에 의해 밀폐되어 있고, 노광처리장치(5) 내의 분위기를 엄격히 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 케이싱(5A)에서 인터페이스부(4)측에는 웨이퍼(W)를 인터페이스부(4)로부터 반출입하는 통과구(65)가 설치되어 있고, 이 통과구(65)에는 통과구(65)를 개폐하는 셔터(66)가 설치되어 있다.
이상에서 설명한 도포현상 처리시스템(1)의 각 영역, 즉 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3), 인터페이스부(4)의 상부에는 도 5에 나타내는 바와 같이, 불활성 기체를 공급하는 기체공급장치(70, 71, 72)가 개별로 설치되어 있어 기체공급장치(70)로부터 카세트 스테이션(2)로, 기체공급장치(71)로부터 처리 스테이션(3)으로, 기체공급장치(72)로부터 인터페이스부(4) 내로 불활성 기체를 개별로 공급할 수가 있게 되어 있다.
이들의 각 기체공급장치(70, 71, 72)에는 필터장치(70A, 71A), 72A)가 설치되어 있고, 이들의 각 필터장치(70A, 7A, 72A)는 도시하지 않는 공급원 등으로부터 공급되는 불활성 기체를 소정의 온도, 습도로 조절하는 온도·습도조절수단과, 불활성 기체에서 미립자를 제거하는 ULPA 필터와, 불활성 기체 중에 포함되어 있는 알칼리 성분을 중화시키는 케미컬 필터를 구비하고 있다. 따라서, 각 도포현상 처리시스템(1)의 각 영역, 즉 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3) 및 인터페이스부(4)에는 각 영역마다 온도와 습도가 조절되며 정화된 불활성 기체를 공급할 수 있게 되어 있다.
한편, 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3) 및 인터페이스부(4)의 각 영역의 하부에는 배기수단으로서의 배기관(75, 76, 77)이 각각 설치되어 있어, 이들의 배기관(75, 76, 77)은 공장 등의 배기관(78)에 접속되어 있고, 각 영역 내의 분위기가 도포현상 처리시스템(1) 밖으로 배기되도록 구성되어 있다. 따라 서 상기 기체공급장치(70, 71, 72)로부터 상기 각 영역 내로 공급되는 불활성 기체가, 각 영역 내를 통과하여 배기관(75, 76, 77)에서 배기되도록 구성되어 있고, 각 영역 내의 불순물, 예를 들어 산소, 오존, 수증기 등을 퍼지(purge)하여 각 영역 내를 청정한 분위기로 유지할 수 있게 되어 있다. 또한 각 영역 내의 압력은, 각 영역에 해당하는 기체공급장치(70, 71, 72)의 불활성 기체의 공급량을 조절함으로써 소정의 압력으로 제어할 수 있게 되어 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 도포현상 처리시스템(1)으로 이루어지는 포토리소그래피 공정의 프로세스를 설명한다.
우선, 웨이퍼(W)의 처리가 시작되기 전에, 기체공급장치(70, 71, 72)에 의하여 도포현상 처리시스템(1) 내의 각 영역, 즉 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3), 인터페이스부(4) 내로 소정온도 및 습도, 예를 들어 23℃, 45%로 조절되며 미립자가 제거된 불활성 기체가 공급된다. 그리고, 각 영역 내의 분위기를 미립자 및 산소 등의 불순물을 포함하지 않는 청정한 분위기로 치환하고, 이후에는 그 상태를 유지하도록 한다. 또한, 이 때의 카세트 스테이션(2)의 압력(P1), 처리 스테이션(3)의 압력(P2), 인터페이스부(4)의 압력(P3), 노광처리장치(5) 내의 압력(P4)은, P4 > P3, P3 < P2, P2 > P1의 관계가 되도록 설정하여 인터페이스부(4) 내의 분위기가 노광처리장치(5) 내로 유입하는 것 및 카세트 스테이션(2)과 인터페이스부(4) 내의 분위기가 처리 스테이션(3) 내로 유입하는 것을 억제한다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 처리 스테이션(3)의 압력(P2)은, 전술한 바와 같이 독자적으로 분위기를 제어하고 있는 레지스트 도포장치(17) 및 (19)과 현상처리장치(18) 및 (20) 내의 압력(P5)보다도 낮게 되도록 설정하여 상기 레지스트 도포장치(17) 등의 장치 내로 그 이외의 처리 스테이션(3) 내의 분위기가 유입하는 것을 방지한다. 또한, 상기 압력(P1∼P5)은, 도포현상 처리시스템(1)에 설치되어 있는 클린룸 내의 압력(P0)보다도 높게 설정되어 불순물, 미립자 등을 함유하고 있는 클린룸 내의 분위기가 직접 도포현상 처리시스템(1) 내로 유입하는 것을 방지한다.
그리고 웨이퍼(W)의 처리가 시작되면, 우선 청정한 분위기로 유지된 카세트 스테이션(2)에 있어서, 웨이퍼 반송체(7)가 카세트(C)에서 미처리된 웨이퍼(W)를 1장 집어내어, 통과구(11)를 통하여 청정한 분위기로 유지된 처리 스테이션(3)의 접착강화장치(31)로 반입한다. 이 때, 셔터(12)가 일시적으로 개방되어 웨이퍼(W)가 접착강화장치(31)로 반입되면 다시 셔터(12)는 닫혀진다.
이어서, 접착강화장치(31)에 있어서 레지스트액과의 밀착성을 향상시키는 HMDS 등의 밀착강화제가 도포된 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해서 쿨링장치(30)로 반송되어 소정의 온도로 냉각된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 레지스트 도포장치(17) 또는 (19)로 반송되어, 레지스트 도포처리가 실시된다. 그리고, 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는 가열·냉각처리장치(46) 또는 (47)(도3에서 PRE/COL)로 반송되어 가열·냉각처리가 실시된다. 이 때, 가열처리 및 냉각처리를 개별로 설치된 각 장치로 순차적으로 하는 것이 아니고, 가열·냉각처리장치(46, 47)와 같이 단일의 장치 내에서 가열·냉각처리를 함으로써 웨이퍼(W)가 가열처리 되고 나서 냉각처리 되기까지의 시간을 항상 일정하게 할 수 있기 때문에 가열에 의해서 웨이퍼(W)에 주어지는 열이력을 웨이퍼(W) 모두 동일하게 할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는 레지스트 도포처리에서 현상처리까지의 사이에서 이루어지는 모든 가열, 냉각처리를 가열·냉각장치(43∼47)를 사용하여 실시함으로써 레지스트 도포로부터 현상처리까지에 걸리는 소요시간을 모든 웨이퍼(W)에 있어서 동일하게 할 수 있다.
그 후, 웨이퍼(W)가 익스텐션 장치(41)로 반송되고 셔터(62)가 개방되면 웨이퍼 반송체(55)가 익스텐션 장치(41)로부터 웨이퍼(W)를 받아, 청정한 분위기로 유지된 인터페이스부(4) 내의 주변노광 처리장치(56)로 반송한다. 그리고 셔터(62)는 웨이퍼(W)의 반출입이 종료하면 다시 닫혀진다. 주변노광장치(56)에서 웨이퍼(W)의 주변부가 노광된 후에 웨이퍼(W)는 통과구(65)를 통하여 노광처리장치(5)로 반송된다. 이 때 셔터(66)가 개방되어 웨이퍼(W)가 노광처리장치(5) 내로 반송되면, 셔터(66)는 다시 닫혀진다.
이어서 웨이퍼(W)는 노광처리장치(5)에서 소정의 패턴으로 노광되고, 노광이 종료된 웨이퍼(W)는 다시 웨이퍼 반송체(50)에 의해서 인터페이스부(4) 내를 통과하여 처리 스테이션(3) 내의 익스텐션 장치(42)로 반송된다. 그리고 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해서, 가열·냉각처리장치(43, 44) 또는 (45)로 반송되어, 노광처리후의 가열, 냉각 처리가 순차적으로 실시된다.
그 후, 웨이퍼(W)는 현상처리장치(18) 또는 (20)로 반송되어 현상처리된다. 그리고, 현상처리된 웨이퍼(W)는, 포스트 베이킹장치(35) 또는 (36)로 반송되어 가열되고, 그 후 쿨링장치(33) 또는 (34)로 반송되어 소정온도로 냉각된다. 그리고, 제3의 처리장치군의 익스텐션 장치(32)로 반송되어 거기에서 웨이퍼 반송체(7)에 의해서 카세트 스테이션(2)의 카세트(C)로 되돌려진다. 이상의 공정에 의해 일련의 포토리소그래피 공정이 종료한다.
이상의 실시형태에 의하면, 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3) 및 인터페이스부(4)의 각 영역 내로 불활성 기체를 공급하기 때문에 각 영역 내의 산소 등의 불순물이나 미립자가 저감(低減), 제거되어, 각 영역 내를 청정한 분위기로 유지할 수가 있다. 따라서, 산소 등의 불순물이나 미립자가 처리중인 웨이퍼(W)에 부착되는 것이 억제되어, 도포현상 처리시스템(1) 내의 웨이퍼(W)의 반송이나 각 처리가 양호하게 이루어진다. 특히, 노광처리장치(5)에서는, 산소 등의 불순물에 의한 영향이 크기 때문에 인터페이스부(4)내의 산소 등의 불순물을 제거하는 것은, 노광처리장치(5)로 반입되기 직전의 웨이퍼(W)에 불순물이 부착되는 것을 억제할 수 있기 때문에 웨이퍼(W)의 제품 수율에 크게 공헌한다. 또한 노광처리장치(5) 내에서 사용되는 레이저광의 파장이 짧으면 짧을수록 불순물에 의한 영향이 커지기 때문에 짧은 파장, 예를 들어 157nm의 레이저광을 사용한 경우에 그 효과는 크다.
또한 노광처리장치(5) 내의 압력(P4)을 인터페이스부(4)의 압력(P3)보다도 높게 설정하고, 인터페이스부(4)의 압력(P3)과 카세트 스테이션(2)의 압력(P1)을 처리 스테이션(3)의 압력(P2)보다도 낮게 설정함으로써 인터페이스부(4) 내의 분위기가 노광처리장치(5) 내로 유입하는 것이 억제되고, 인터페이스부(4) 및 카세트 스테이션(2) 내의 분위기가 처리 스테이션(3) 내로 유입하는 것이 억제된다. 따라서, 노광처리장치(5) 및 처리 스테이션(3) 내의 분위기가 소정의 분위기로 유지된다.
또한, 처리 스테이션(3)의 압력(P2)를 처리 스테이션(3)의 레지스트 도포장치(17, 19)와 현상처리장치(18, 20) 내의 압력(P5)보다도 낮게 설정하기 때문에 처리 스테이션(3)의 불활성 기체가 상기 레지스트 도포장치(17) 등으로 유입하는 것이 방지되어 웨이퍼(W)의 레지스트 도포처리 및 현상처리를 소정의 분위기로 할 수 있다.
또한, 상기 각 영역 내의 압력P1∼P5을 클린룸 내의 압력(P0)보다도 높게 설정함으로써 비교적 불순물이나 미립자가 많은 클린룸 내의 분위기가 직접 도포현상 처리시스템(1) 내로 유입하여 도포현상 처리시스템(1) 내를 오염하는 것이 억제된다.
또한 카세트 스테이션(2)과 처리 스테이션(3) 사이에는, 경계판(10)을, 처리 스테이션(3)과 인터페이스부(4) 사이에는 경계판(60)을 설치하여, 이들의 경계판(10, 60)에는 셔터(12, 62)를 설치하기 때문에, 더 한층 각 영역사이의 분위기의 간섭이 억제되어 각 영역마다 소정의 분위기에서 웨이퍼(W)를 처리할 수가 있다.
상기 불활성 기체를 소정의 온도, 습도로 조절하고 나서, 상기 각 영역 내로 공급하도록 함으로써 상기 각 영역 내가 소정의 온도, 습도로 유지되어 웨이퍼(W)를 항상 같은 조건으로 처리할 수 있다.
이상의 실시형태에서는 배기관(75, 76, 77)에서 배기되는 각 영역 내의 분위기를 그대로 도포현상 처리시스템(1) 밖으로 배기하지만, 이 분위기를 다시 기체공급장치(70, 71, 72)로부터 공급되는 불활성 기체로서 이용하도록 하더라도 좋다. 이러한 경우, 예를 들어 도 6에 나타내는 바와 같이 배기관(75, 76, 77)에는 각 배기관(75, 76, 77)과 연통(連通)하는 주배기관(90)이 설치되고, 이 주배기관(90)을 상기 각 기체공급장치(70, 71) 및 (72)에 연통시키도록 한다. 또한, 주배기관(90)에는, 오존 필터, 실리카겔 필터, 탈산소제 필터 등의 필터(91)와 팬(92)이 설치된다. 이러한 구성에 의해, 각 영역으로부터 배기된 분위기가 정화되고 각 기체공급장치(70, 71, 72)로 공급되어 불활성 기체로서 재이용할 수가 있다. 또한 필터(91)는 산소 등의 불순물을 제거하는 기능을 구비하고 있어 각 영역 내를 통과한 분위기가 포함하는 불순물을 제거할 수가 있다. 또, 필터(91) 대신에 별도로 산소, 오존, 수분 등을 제거할 수 있는 장치를 설치하여 상기 분위기를 정화시키더라도 좋다.
이와 같이, 각 배기관(75, 76, 77)에서 배기되는 분위기를 불활성 기체로서 재이용함으로써 새롭게 공급해야 할 불활성 기체의 양이나 온도조 절에 필요한 에너지를 감소시킬 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3) 및 인터페이스부(4)의 전 영역에 있어서 불활성 기체를 공급하도록 하지만 인터페이스부(4)에만 불활성 기체를 공급하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 인터페이스부(4)에 불활성 기체를 공급하여 인터페이스부(4) 내의 불순물을 제거함으로써 가장 많이 불순물의 영향을 받는 노광처리 직전과 직후의 웨이퍼(W)에 불순물이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한 인터페이스부(4)와 처리 스테이션(3)에만 불활성 기체를 공급하도록 하더라도 좋다. 이와 같이, 상기 인터페이스부(4) 이외에 처리 스테이션(3)에도 불활성 기체를 공급함으로써 도포현상처리의 대부분의 처리가 이루어지는 처리 스테이션(3) 내를 청정한 분위기로 유지하여 웨이퍼(W)의 처리를 청정한 분위기 내에서 할 수 있다.
또 이상에서 설명한 실시형태는, 반도체 웨이퍼 디바이스의 제조 프로세스의 포토리소그래피 공정에서의 웨이퍼(W)의 도포현상 처리시스템에 관한 것이지만, 본 발명은 반도체 웨이퍼 이외의 기판, 예를 들어 LCD 기판의 도포현상 처리시스템에도 응용할 수 있다.
(제 2의 실시형태)
도 7은 제 2의 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템(101)의 평면도이며, 도 8은 도포현상 처리시스템(101)의 정면도이다.
도포현상 처리시스템(101)은, 도 7에 나타내는 바와 같이 그 케이 싱(101A)내에, 예를 들어 25장의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 외부에서 도포현상 처리시스템(101)로 반출입하거나, 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반출입하거나 하는 카세트 스테이션(102)과, 도포현상 처리공정에서 낱장식으로 소정의 처리를 웨이퍼(W)에 실시하는 각종 처리장치를 다단으로 배치하고 있는 처리부로서의 처리 스테이션(103)과, 이 도포현상 처리시스템(101)에 인접하여 설치되어 있은 노광처리장치(105) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 인터페이스부(104)를 일체로 접속한 구성을 구비하고 있다.
카세트 스테이션(2)에는, 재치부가 되는 카세트 재치대(106)상의 소정의 위치에 복수의 카세트(C)를 X방향(도 7에서 상하방향)으로 일렬로 올려 놓고 있다. 그리고 이 카세트 배열방향(X방향)과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열방향(Z방향; 연직방향)으로 이송할 수 있는 웨이퍼 반송체(107)가 반송로(108)을 따라 이동할 수 있도록 설치되어 있고, 각 카세트(C)를 선택적으로 억세스할 수 있도록 되어 있다.
웨이퍼 반송체(107)는, 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 하는 얼라인먼트 기능을 갖추고 있다. 이 웨이퍼 반송체(107)는 후술하는 바와 같이 처리 스테이션(103)측의 제3의 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션 장치(132) 및 접착강화장치((131))를 억세스할 수 있도록 구성되어 있다.
처리 스테이션(103)에는 인터페이스부(104)측으로 기판반송장치로서의 주반송장치((113))가 설치되어 있고, 카세트 스테이션(102)측으로 3개의 처리장치군(G1, G2, G3)이 배치되어 있다. 각 처리장치군(G1, G2, G3)에는 각종 처리 장치가 다단으로 배치되어 있다. 제 3의 처리장치군(G3)을 중앙에 두고 제 1의 처리장치군(G1)은 현상처리 시스템(101)의 정면측에 배치되고, 제 2의 처리장치군(G2)는 현상처리 시스템(101)의 배면측에 배치되어 있다. 상기 주반송장치(113)는 이들의 처리장치군(G1, G2, G3)에 배치되어 있는 후술하는 각종 처리장치에 대하여, 웨이퍼(W)를 반출입할 수 있고, 동시에 후술하는 인터페이스부에 배치된 처리장치군(G4, G5)에 대하여도 웨이퍼(W)를 반출입할 수 있다.
제 1의 처리장치군(G1)에는, 예를 들어 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포장치(117, 118)가 밑으로부터 순차적으로 2단으로 배치되어 있다. 제 2의 처리장치군(G2)에서는 노광처리후의 웨이퍼(W)를 현상처리하는 현상처리장치(119, 120)가 밑으로부터 순차적으로 2단으로 배치되어 있다. 제 3의 처리장치군(G3)에는 웨이퍼(W)를 냉각처리하는 쿨링장치(130), 레지스트액과 웨이퍼(W)의 밀착성을 높이기 위한 접착강화장치(131), 웨이퍼(W)를 대기시키는 익스텐션 장치(132), 현상처리후의 웨이퍼(W)를 냉각하는 쿨링장치(133, 134) 및 현상처리후의 웨이퍼(W)를 가열처리 하는 포스트 베이킹장치(135, 136)등이 밑으로부터 순차적으로, 예를 들어 7단으로 포개어져 있다.
인터페이스부(104)는, 제 1의 열처리장치를 구비하는 제 4의 처리장치군(G4)과 제 1의 반송장치로서의 제 1의 웨이퍼 반송체(140)가 배치된 노광전의 영역(S1)와, 제 2의 열처리장치를 구비하는 제 5의 처리장치군(G5)과 제 2의 반송장치로서의 제 2의 웨이퍼 반송체(141)가 배치된 노광후의 영역(S2)를 구비하고 있다. 또한 노광전의 영역(S1)와 노광후의 영역(S2)의 분위기를 경계판(142)에 의해 차단하고 있어, 노광전의 영역(S1)과 노광후의 영역(S2)를 다른 분위기로 할 수 있다.
제 4의 처리장치군(G4)에는, 예를 들어 쿨링장치(150), 노광처리전의 웨이퍼(W)를 재치하여 일단 대기시키기 위한 익스텐션 장치(151, 152), 노광처리전의 웨이퍼(W)를 가열하여 레지스트액에서 용제를 증발시키고 그 후 소정온도로 냉각하는 가열·냉각처리장치(153, 154, 155, 156)(도9에서 PREB(A)KE/COL) 등이 밑으로부터 순차적으로, 예를 들어 7단으로 겹쳐 쌓아져 있다.
상기 가열·냉각처리장치(153)는 도 11에 나타내는 바와 같이, 그 케이싱(153A) 내의 기대(153b)상에 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 원반 모양의 열판(158)과, 그 열판(158)상까지 이동하여 열판(158)상의 웨이퍼(W)를 받아 냉각시키는 냉각판(159)을 구비하고 있다. 그리고 같은 장치 내에서 웨이퍼(W)의 가열·냉각처리를 연속적으로 하여 가열에 의해서 웨이퍼(W)에 주는 열이력을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 있다. 또 다른 가열·냉각처리장치(154∼156)도 같은 구성을 구비하고 있다.
제 1의 웨이퍼 반송체(140)는, X, Y방향(도 7에서 상하방향, 좌우방향), Z방향(수직방향)의 이동과 θ방향(Z축을 중심으로 하는 회전방향)의 회전을 할 수 있도록 구성되어 있고, 제 4의 처리장치군(G4) 에 속하는 각종 처리장치, 주변노광장치(157) 및 노광처리장치(105)를 억세스하여 각각에 대하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성되어 있다.
*제 5의 처리장치군(G5)에는, 예를 들어 쿨링장치(160), 노광처리후의 웨이퍼(W)를 재치하여 일단 대기시키기 위한 익스텐션 장치(161, 162), 노광처리후의 웨이퍼(W)를 가열하고 그 후 소정온도로 냉각하는 가열·냉각처리장치(163, 164, 165, 166)(도3에서 PEB/COL) 등이 밑으로부터 순차적으로, 예를 들어 7단으로 겹쳐 쌓아져 있다.
상기 가열·냉각처리장치(163∼166)는 상기 가열·냉각처리장치(153)와 같은 구성을 구비하고 있다. 제 2의 웨이퍼 반송체(141)는 상기 제 1의 웨이퍼 반송체(140)와 같이 구성되어 있고, 제 5의 처리장치군(G5)에 속하는 각종 처리장치 및 노광처리장치(105)를 억세스하여 각각에 대하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성되어 있다.
처리 스테이션(103)과 인터페이스부(104) 사이에는, 경계판170이 설치되어 있다. 이 경계판170에 의해, 처리 스테이션(103) 내의 분위기와 인터페이스부(104)내의 분위기를 차단한다. 이 경계판(170)에서 상기 제 4의 처리장치군(G4)에 속하는 익스텐션 장(151, 152)와 마주보는 위치에는 제1의 통과구(171)가 설치되어 있고, 상기 주반송장치(113)는 익스텐션 장치(151, 152)를 억세스하여 처리 스테이션(103)으로부터 노광전의 영역S1으로 웨이퍼(W)를 반입할 수 있게 되어 있다. 또한, 이 제1의 통과구(171)에는 제 1의 통과구(171)를 개폐시키는 제1의 셔터((172))가 설치되어 있고, 웨이퍼(W)가 제1의 통과구(171)를 통과하는 경우에만 제1의 셔터(172)가 개방되고, 그 이외의 때에는 제 1의 셔터(172)가 닫혀지게 되어 있다.
경계판(170)에서 상기 제 5의 처리장치군(G5)에 속하는 익스텐션 장치(161, 162)와 마주보는 위치에는 제 2의 통과구(173)가 설치되어 있어, 상기 주반송장치(113)는 익스텐션 장치(161, 162)를 억세스하여 노광후의 영역(S2)로부터 처리 스테이션(103)으로 웨이퍼(W)를 반출할 수 있게 되어 있다. 또한, 이 제2의 통과구(173)에는 제2의 통과구(173)를 개폐시키는 제2의 셔터(174)가 설치되어 있고, 웨이퍼(W)가 제2의 통과구(173)를 통과하는 경우에만 제2의 셔터(174)가 개방되고, 그 이외의 때에는 제2의 셔터(174)가 닫혀지게 되어 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 노광처리를 하는 노광처리장치(105)는 인터페이스부(104)에 인접하여 설치되어 있다. 이 노광처리장치(105)는 그 노광처리장치(105)의 케이싱(105a)에 의해 밀폐되어 있고, 노광처리장치(105) 내의 분위기를 엄격히 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 케이싱(105a)에서 인터페이스부(104)의 노광전의 영역(S1)측에는 웨이퍼(W)를 인터페이스부(104)에서 노광처리장치(105)로 반입하는 통과구(175)가 설치되어 있고, 이 통과구(175)에는 통과구(175)를 개폐시키는 셔터(176)가 설치되어 있다. 또한 케이싱(105a)에서 인터페이스부(104)의 노광후의 영역S2측에는 웨이퍼(W)를 노광처리장치(105)에서 인터페이스부(104)로 반출하는 통과구(177)가 설치되어 있고, 이 통과구(177)에는 통과구(177)를 개폐시키는 셔터(178)가 설치되어 있다.
인터페이스부(104)의 노광전의 영역(S1)의 상부에는 불활성 기체를 공급하는 제1의 기체공급장치(180)가, 노광후의 영역(S2)의 상부에는 제 2의 기체공급장치(181)가 각각 설치되어 있고, 제 1의 기체공급장치(180)로부터 노광전의 영역(S1)으로, 제2의 기체공급장치(181)로부터 노광후의 영역S2으로 불활성 기체를 개별로 공급할 수가 있게 되어 있다.
이들의 기체공급장치(180), (181)에는 도시하지 않은 공급원 등으로부터 공급된 불활성 기체를 소정의 온도, 습도로 조절하는 기능과, 불활성 기체에서 미립자를 제거하는 ULPA 필터(180a, 181a)가 각각 설치되어 있고, 인터페이스부(104)의 노광전의 영역S1 및 노광후의 영역(S2)에는 각 영역 마다 온도, 습도가 조절되며 정화된 불활성 기체가 공급될 수 있게 되어 있다. 특히 제2의 기체공급장치(181)는, 노광전의 기체공급장치(180)에 의해 공급되는 불활성 기체의 온도보다도 온도가 낮은 불활성 기체를 공급하도록 설정되어 있어, 노광전의 영역(S1)와 노광후의 영역(S2)의 분위기에서는 온도차이가 있다.
상기 노광전의 영역(S1)의 하부에는 제1의 배기관(182)이, 상기 노광후의 영역(S2)의 하부에는 제 2의 배기관(183)이 각각 설치되어 있고, 각 영역 내의 분위기가 배기되도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 각 기체공급장치(180, 181)로부터 상기 각 영역 내로 공급된 불활성 기체가 각 영 역 내를 통과하여 각 배기관(182, 183)으로부터 배기되도록 구성되어 있고, 각 영역 내의 불순물, 예를 들어 산소, 염기성 물자, 오존, 수증기 등을 제거하여, 각 영역 내를 청정한 분위기로 유지할 수 있게 되어 있다. 또한, 노광전의 영역(S1) 내의 압력은 제 1의 기체공급장치(180)의 불활성 기체의 공급량을 조절함으로써, 노광후의 영역(S2) 내의 압력은 제 2의 기체공급장치(181)의 불활성 기체의 공급량을 조절함으로써 각각 소정의 압력으로 제어할 수 있게 되어 있다.
다음에 이상과 같이 구성된 도포현상 처리시스템(101)으로 이루어지는 포토리소그래피 공정의 프로세스를 설명한다.
우선, 웨이퍼(W)의 처리가 시작되기 전에 제1의 기체공급장치(180)에 의해서 인터페이스부(104)의 노광전의 영역(S1) 내에 소정의 온도 및 습도, 예를 들어 23℃, 45%로 조절되고 미립자가 제거된 불활성 기체가 공급된다. 또한 제2의 기체공급장치(181)에 의해서 인터페이스부(104)의 노광후의 영역 (S2) 내에, 예를 들어 15℃, 50%로 조정되고 미립자가 제거된 불활성 기체가 공급된다. 그리고, 각 영역 내의 분위기를 미립자 및 산소, 염기성 물질 등의 불순물을 포함하지 않는 청정한 분위기로 치환하고, 또한 노광후의 영역(S2) 내를 노광전의 영역(S1)에 비교하여 저온인 상태로 하고 이후 그 상태를 유지하도록 한다. 이 때에 노광전의 영역(S1) 내의 압력P1, 노광후의 영역(S2) 내의 압력(P2), 노광처리장치(5) 내의 압력(P3)은 P3 > P1 = P2의 관계가 되도록 설정하여 인터페이스부(104) 내의 분위기가 노광처리장치(105) 내로 유입하는 것을 방지한다. 또한 도포현상 처리시스템(101)에 배치되어 있는 클린룸 내의 압력(P0)은 노광전의 영역S1 내의 압력(P1), 노광후의 영역S2 내의 압력P2, 노광처리장치(105) 내의 압력(P3), 카세트 스테이션(102) 내의 압력, 처리 스테이션(103) 내의 압력보다도 낮게 설정되어, 불순물 미립자 등을 함유하고 있는 클린룸 내의 분위기가 직접 도포현상 처리시스템(101) 내로 유입하는 것을 방지한다.
그리고 웨이퍼(W)의 처리가 시작되면, 우선 카세트 스테이션(102)에 있어서 웨이퍼 반송체(107)가 카세트(C)에서 미처리된 웨이퍼(W)를 1장 집어내어 처리 스테이션(103)의 접착강화장치(131)로 반입한다.
이어서, 접착강화장치(131)에 있어서 레지스트액과의 밀착성을 향상시키는 HMDS 등의 밀착강화제가 도포된 웨이퍼(W)는, 주반송장치(113)에 의해서 쿨링장치(130)로 반송되어 소정의 온도로 냉각된다. 그 후 웨이퍼(W)는 레지스트 도포장치(117) 또는 (118)로 반송되어, 레지스트 도포처리가 실시된다. 그리고 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는 주반송장치(113)에 의해서, 익스텐션 장치(151) 또는 (152)로 반송된다. 이 때 제1의 셔터(172)가 일시적으로 개방되고 웨이퍼(W)가 익스텐션 장치(151) 또는 (152)로 반입되면, 다시 제1의 셔터(172)는 닫혀진다.
청정한 분위기로 유지된 노광전의 영역(S1) 내에서, 웨이퍼(W)는 제 1의 웨이퍼 반송체(140)에 의해서, 익스텐션 장치(151) 또는 (152)에서 가열·냉각처리장치(153, 154, 155) 또는 (156)(도9에서 PREBAKE/COL)로 반송된다. 가열·냉각처리장치(153, 154, 155) 또는 (156)에서는 가열·냉각처리가 실시된다. 이 때에 가열처리 및 냉각처리를 개별로 설치된 각 장치로 순차적으로 실시하는 것이 아니고, 가열·냉각처리장치(153) 등과 같이 단일의 장치 내에서 가열·냉각처리를 함으로써 웨이퍼(W)가 가열처리되고 나서 냉각처리되기까지의 시간을 항상 일정하게 할 수 있기 때문에 가열에 의해서 웨이퍼(W)에 주어지는 열이력을 웨이퍼(W) 모두 동일하게 할 수 있다.
그 후, 웨이퍼(W)는, 제1의 웨이퍼 반송체(140)에 의해서 가열·냉각처리장치(153, 154, 155) 또는 (156)에서 주변노광장치(157)로 반송된다. 주변노광장치(157)에 의하여 웨이퍼(W)의 주변부가 노광된 후에, 웨이퍼(W)는 통과구(175)를 통해서 노광처리장치(105)로 반송된다. 이 때 셔터(176)가 개방되고 웨이퍼(W)가 노광처리장치(105)로 반송되면, 셔터(176)는 다시 닫혀진다.
이어서, 노광처리장치(105)에 있어서, 웨이퍼(W)상의 레지스트막에 대하여 소정의 패턴이 노광된다. 레지스트막으로는 화학증폭형 레지스트가 사용되고 있고, 이 화학증폭형 레지스트는, 뒤의 현상처리에서 사용되는 알칼리 현상액에 대하여 불용성인 베이스 폴리머와 산발생제를 함유하고 있다. 도14에 나타내는 바와 같이 레지스트막(100)의 노광부분에서는 산(H+)이 발생하여 촉매반응이 일어난다. 노광이 종료된 웨이퍼(W)는 제2의 웨이퍼 반송체(141)에 의해서 통과구(177)를 통해서 노광처리장치(105) 내로부터 반출된다. 이 때 셔터(178)가 개방되고 웨이퍼(W)가 노광처리장치(105) 내 로부터 반출되면 셔터(178)는 다시 닫혀진다.
저온 그리고 청정한 분위기로 유지된 노광후의 영역(S2) 내에서 웨이퍼(W)는 가열·냉각처리장치(163, 164, 165) 또는 (166)(도9에서 PEB/COL)로 반송되어 노광처리후의 가열, 냉각처리가 순차적으로 실시된다. 노광처리후의 가열인 PEB에서는, 산을 열확산시켜 노광부분에서 촉매반응을 재촉하여 베이스 폴리머의 수산기를 보호하고 있는 보호기를 떼어낸다. 이 때문에 노광부분은 알칼리 현상액에 대하여 가용성인 상태가 되고, 미노광부분은 알칼리 현상액에 대하여 불용인 상태 그대로 유지한다. 여기서 예를 들어 베이스 폴리머가 폴리비닐 페놀인 경우의 화학증폭형 레지스트의 전형적인 반응 모델을 하기에 나타낸다.
Figure 112006052233308-pat00001
그 후, 웨이퍼(W)는 제 2의 웨이퍼 반송체(141)에 의해서, 가열·냉각처리장치(163, 164, 165) 또는 (166)에서 익스텐션 장치(161) 또는 (162)로 반송된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 주반송장치((113))에 의해서 익스텐션 장치(161) 또는 (162) 내로부터 반출된다. 이 때, 제 2의 셔터(174)가 개방되고 웨이퍼(W)가 노광처리장치(105) 내로부터 반출되면 제 2의 셔터(174)는 다시 닫혀진다.
그 후, 웨이퍼(W)는 현상처리장치(119) 또는 (120)로 반송되고 현상처리 되어 도 15에 나타내는 바와 같이 노광부분이 제거되고 소정의 회로패턴이 형성된다. 그리고 현상처리된 웨이퍼(W)는 포스트 베이킹장치(135) 또는 (136)로 반송되어 가열되고, 그 후 쿨링장치(133) 또는 (134)로 반송되어 소정의 온도로 냉각된다. 그리고 제 3의 처리장치군의 익스텐션 장치(132)로 반송되어, 거기에서 웨이퍼 반송체(107)에 의해서 카세트 스테이션(102)의 카세트(C)로 되돌려진다. 이상의 공정에 의해, 일련의 포토리소그래피 공정이 종료한다.
이상의 실시형태에 의하면, 제 1의 기체공급장치(180)에 의해서 노광전의 영역(S1)으로 불활성 기체를 공급하고, 제 1의 배기수단(182)에 의해서 이 노광전의 영역(S1)의 분위기를 배기함으로써 노광전의 영역(S1) 내에서 산소나 수증기 등의 불순물을 제거하여, 청정한 상태로 유지할 수가 있다. 따라서, 노광처리 직전의 가열처리(PREBAKE)부터 노광처리에 이르기까지의 사이에 웨이퍼(W)를 청정한 분위기 속에서 반송할 수가 있어 불순물이 부착되는 것을 방지할 수가 있다.
특히 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)가 가열처리된 뒤에는 웨이퍼(W) 상에 불순물이 부착되기 쉬운 상태로 되어 있고, 또한 노광처리될 때에 웨이퍼(W)에 불순물이 부착되어 있으면, 그 불순물이 노광에서 사용되는 레이저광 등의 에너지를 흡수하여 버려, 노광처리가 양호하게 이루어지지 않을 우려가 있지만, 이와 같이 노광처리 직전에 통과하는 인터페이스 부(104)의 노광전의 영역(S1)를 청정한 상태로 유지함으로써 웨이퍼(W)의 노광처리를 양호하게 실시할 수 있어, 웨이퍼(W)의 제품 수율 향상에 크게 공헌한다. 또한 노광처리장치(105) 내에서 사용되는 레이저광의 파장이 짧으면 짧을수록 불순물에 의한 영향이 커지기 때문에 짧은 파장, 예를 들어 157nm의 레이저광을 사용한 경우에 그 효과는 크다.
또한, 제 2의 기체공급장치(181)에 의해서 노광후의 영역(S2)에 불활성 기체를 공급하고 제 2의 배기관(183)에 의해서 이 노광후의 영역(S2)의 분위기를 배기함으로써 노광전의 영역(S1)와 같이 노광후의 영역(S2)의 분위기를 청정한 상태로 유지할 수가 있다.
특히 웨이퍼(W)에, 산의 촉매반응에 의해 회로패턴을 형성하는 화학증폭형 레지스트가 사용되고 있는 경우에, 노광처리후의 웨이퍼(W)에 불순물(예를 들어 염기성 물질)이 부착되어 버리면 산이 활동성을 잃어 버리지만, 이와 같이 노광처리 직후에 통과하는 인터페이스부(104)의 노광후의 영역(S2)를 청정한 상태로 유지함으로써 산이 활동성을 잃어버리는 것을 막아 뒤의 현상처리를 양호하게 할 수 있게 된다.
또한, 각 영역에 대하여는 개별의 기체공급장치에 의해 불활성 기체를 공급하고, 또한 노광전의 영역(S1)와 노광후의 영역(S2)를 경계판(142)에 의해 차단함으로써 서로의 분위기가 간섭하는 것을 방지할 수가 있어, 노광전의 영역(S1)와 노광후의 영역(S2)를 각 영역 특유의 분위기로 유지할 수가 있다. 따라서, 인터페이스부에서의 노광전의 웨이퍼경로와 노광후 의 웨이퍼경로의 분위기를 개별로 제어할 수가 있다.
특히 제 2의 기체공급장치(181)에 의해서 상온보다도 온도가 낮은 불활성 기체를 공급하고 있기 때문에 노광후의 영역(S2) 내를 저온의 상태로 유지할 수가 있다. 전술한 화학증폭형 레지스트에 상온에서도 베이스 폴리머의 수산기를 보호하는 보호기가 탈리반응을 일으키는 것 같은 성질이 있는 경우, 노광후의 영역(S2)의 분위기의 온도가 상온 이상이면, 노광후의 영역(S2) 내를 반송하는 중에 웨이퍼(W)상에서 보호기의 이탈반응이 이루어져 버리지만, 노광후의 영역(S2)를 저온인 상태로 유지함으로써 반송중인 보호기의 이탈반응을 억제할 수 있다. 예를 들어 노광후에 이루어지는 가열처리(PEB)에서는, 산의 촉매반응을 급격히 가속시켜 보호기의 이탈반응을 적절히 진행시켜 노광부분·미노광부분의 극성변화를 완료시킬 수 있다. 따라서, 회로패턴의 형성을 양호하게 할 수 있어, 뒤의 현상처리를 양호하게 할 수 있다.
제 1의 기체공급장치(180), 제2의 기체공급장치(181)는 모두 온도조정 기능을 구비하고 있기 때문에 노광전의 영역(S1), 노광후의 영역(S2)를 각각 소정의 온도로 유지할 수가 있다.
노광전의 영역(S1) 내의 압력P1 및 노광후의 영역(S2) 내의 압력P2를 노광처리장치(105) 내의 압력(P3)보다도 낮게 함으로써 노광전의 영역(S1) 내 및 노광후의 영역(S2) 내의 분위기가, 분위기가 엄격히 제어되고 있는 노광처리장치(105) 내로 유입하는 것을 방지할 수가 있다.
또 이상은 본 발명의 실시형태의 일례에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 여러 가지의 태양을 채용할 수 있는 것이다. 카세트 스테이션(102)의 상부 및 처리 스테이션(103)의 상부에 각각 기체공급장치를 설치하고, 이들의 하부에 각각 배기관을 설치하여, 카세트 스테이션(102) 및 처리 스테이션(103) 내도 청정한 상태로 유지하면 좋다. 그렇게 하면, 도포현상 처리시스템(101) 전체를 청정한 상태로 유지할 수가 있어, 일련의 포토리소그래피 공정을 양호하게 할 수 있다.
또한, 불활성 기체의 소비량을 절약하기 위해서 예를 들어 각 영역에서 배기된 불활성 기체의 일부 또는 전부를 회수하고, 그 후에 정화하여, 각 기체공급장치(180, 181)로 보내어 불활성 기체로서 재이용하더라도 좋다.
또, 이상에서 설명한 실시형태는 반도체 웨이퍼 디바이스 제조 프로세스의 포토리소그래피 공정에서의 웨이퍼(W)의 도포현상 처리시스템에 관한 것이지만, 본 발명은 반도체 웨이퍼 이외의 기판, 예를 들어 LCD 기판의 도포현상 처리시스템에도 응용할 수 있다.
(제 3의 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 3의 실시형태에 관해서 설명한다.
도 16은 본 실시형태에 관한 기판처리장치의 평면도이다.
도 16에 나타내는 장치(200)는, 예를 들어 도 1에 나타낸 시스템에 있어서의 인터페이스부(4) 내에, 처리 스테이션(3)으로부터 넘겨지고 노광처 리장치(5)로 반송되는 웨이퍼(W)를 일단 지지하는 챔버(201)를 설치한 인터페이스부(202)를 구비하는 것이다.
챔버(201) 내에서는, 분위기 컨트롤러(203)에 의해 분위기가 컨트롤된다.
예를 들어, 분위기 컨트롤러(203)는 챔버(201) 내를 감압(減壓)한다. 또 분위기 컨트롤러(203)는 챔버(201) 내로 불활성 가스를 공급하거나, 챔버(201) 내로 드라이 에어를 공급하도록 구성하더라도 상관없다.
*또한, 챔버(201)는 챔버 내로 유입되는 웨이퍼(W)를 일단 지지하고 퍼지하는 퍼지실(204)과, 웨이퍼(W)를 지지하는 버퍼실(205)과, 퍼지실(204)과 버퍼실(205) 사이에 배치되어 퍼지실(204)로부터 버퍼실(205)로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송장치(206)를 구비한다. 퍼지실(204)과 버퍼실(205)은 다단으로 웨이퍼(W)를 수용하도록 되어 있다.
퍼지실(204)에는, 웨이퍼 반송체(55)로 퍼지실(204) 내로 웨이퍼(W)를 반입하기 위한 통과구(207) 및 퍼지실(204)에서 반송장치(206)로 웨이퍼(W)를 넘기기 위한 통과구(208)가 설치되어 있다. 통과구(207, 208)에는, 각각 통과구(207, 208)를 개폐하는 셔터(209, 210)가 설치되어 있다.
버퍼실(205)에는, 노광처리장치(5)의 예를 들어 인·스테이지(in stage)(도시를 생략)로 웨이퍼(W)를 직접 반출하기 위한 통과구(211)가 설치되어 있다. 통과구(211)에도 통과구(211)를 개폐하는 셔터(212)가 설치되 어 있다.
그리고, 웨이퍼 반송체(55)에서 퍼지실(204) 내로 웨이퍼(W)가 반입되면, 우선 퍼지실(204) 내에서 감압퍼지가 이루어진다. 이러한 퍼지실(204)을 설치함으로써 반송장치(206)나 버퍼실(205)의 분위기가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
다음에 반송장치(206)에 의해 퍼지실(204)에서 버퍼실(205)로 웨이퍼(W)가 넘겨지고, 버퍼실(205)의 웨이퍼(W)는 버퍼실(205)에서 노광처리장치(5)로 반입된다.
이와 같이 본 실시형태에 의하면, 분위기가 제어되는 챔버(201)내로 처리 스테이션(3)으로부터 반입되고 노광처리장치(5)로 반송되는 웨이퍼(W)를 일단 지지하도록 구성했기 때문에, 예를 들어 노광전의 레지스트의 경시(經時) 변화를 억제할 수 있고, 레지스트의 특성 변화를 방지할 수 있다. 이 결과, 선폭의 균일성을 향상시킬 수 있다.
(제 4의 실시형태)
다음에 본 발명을 기판의 도포, 현상장치에 적용한 제 4의 실시형태에 관해서 설명한다.
우선, 도 28에 의거하여 종래 예를 설명한다. 도 28에 나타내는 바와 같이, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)를 25장 수납한 카세트(C)는 카세트 스테이션(a1)의 카세트 스테이지(301)로 반입된다. 카세트 스테이션(a1)에는 처리 스테이션(a2)가 접속되어 있고, 또한 처리 스테이션(a2)에는 인터 페이스 스테이션(a3)를 사이에 두고 도시하지 않은 노광장치가 접속되어 있다.
상기 카세트 스테이지(301)상의 카세트(C) 내의 웨이퍼(W)는, 반송암(311)에 의해 꺼내지고 선반유니트(312)의 반송부를 거쳐 도포유니트(313)에 보내어지고, 여기서 레지스트가 도포된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송수단(314) → 선반유니트(315)의 반송부 → 인터페이스 스테이션(a3) → 노광장치의 경로로 반송되어 노광된다. 노광후의 웨이퍼(W)는, 반대 경로를 거쳐 처리 스테이션(a2)로 반송되어, 도포유니트(313)의 하단에 설치된 도시하지 않은 현상유니트에서 현상된 뒤에, 웨이퍼 반송수단(314) → 선반유니트(312)의 반송부→ 카세트(C)의 경로로 반송된다.
또 선반유니트(312, (315))의 각 선반은, 가열부, 냉각부, 상기 웨이퍼(W)의 반송부, 소수화 처리부 등으로 구성되어 있고, 상기 레지스트의 도포전이나 현상처리의 후에는 소정의 온도로 레지스트의 도포 등을 하기 위해서, 상기 선반유니트(312, 315)에 의하여 가열처리와 냉각처리가 이 순서로 이루어진다. 또 (316)는 처리 스테이션(a2)과 노광장치 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송암이다.
또한 상기 처리 스테이션(a2)는, 도포유니트(313) 및 현상유니트로 이루어지는 처리영역과, 웨이퍼 반송수단(314)이 배치된 반송영역으로 나누어져 있고, 처리영역은 클린룸의 분위기를 받아들여 소정의 온도 및 습도로 조정된 공기가 송출되는, 말하자면 고정밀도 조정 분위기로 되어있다.
그런데 화학증폭형 레지스트가 노광함으로써 산이 생성되고, 이 산이 가열처리에 의해 확산하여 촉매로서 작용하여, 레지스트 재료의 주성분인 베이스 수지를 분해하거나 분자구조를 바꿔 현상액를 가용화(可溶化)하는 것이다. 따라서 이 종류의 레지스트를 사용한 경우, 노광후의 웨이퍼(W)는, 예를 들어 선반유니트(315)의 가열부에서 소정의 온도까지 가열된 뒤에 산에 의한 현상액에 대한 가용화 반응(레지스트의 해상반응(解像反應))을 억제하기 위해서 같은 선반유니트(315)의 냉각부에서 소정의 온도까지 냉각되고, 이어서 현상유니트로 현상액이 도포된다.
그렇지만 화학증폭형 레지스트는, 상기 레지스트의 해상반응이 실온 정도의 온도에서 이루어져 버리기 때문에, 노광장치 → 가열부의 사이에서 웨이퍼(W)을 반송할 때에, 해당 반송영역의 온도나 반송시간의 변화가 현상 선폭에 큰 영향을 주어 버려, 이들의 변동에 따라, 현상 선폭이 변화되어 버린다고 하는 문제가 있고, 특히 아세탈계 화학증폭형 레지스트에 현저하다.
이 때문에 노광장치 → 가열부 사이의 반송시간을 관리하여, 이 반송시에 레지스트의 해상반응의 진행의 정도를 맞춤으로써 현상 선폭의 균일성을 확보하려고 하고 있지만, 그래도 계속 현상 선폭에는 격차가 생기고 있다.
제 4의 실시형태는 이러한 과제를 해결하기 위한 것이다.
도 17은 이 실시형태의 개략적인 평면도, 도 18은 내부를 투시하여 나타내는 개략적인 도면이고, 도면에서 (S1)은 카세트 스테이션, (S2)는 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트의 도포처리나 현상처리 등을 하기 위한 처리 스테이션, S3은 인터페이스 스테이션, S4는 노광장치이다.
카세트 스테이션(S1)는, 복수의 기판, 예를 들어 25장의 웨이퍼(W)를 수납한, 예를 들어 4개의 기판을 수용하는 웨이퍼 카세트(이하「카세트」라 한다)(322)를 재치하는 재치부를 구성하는 카세트 스테이지(321)와, 카세트 스테이지(321)상의 카세트(322)와 처리 스테이션(S2) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송암(323)을 구비하고 있다. 반송암(323)은, 승강할 수 있고 X, Y방향으로 이동할 수 있으며 연직축 주위로 회전할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 처리 스테이션(S2)는, 예를 들어 2개의 현상유니트 D(D1, D2)와, 2개의 도포유니트C(C1, C2)와, 예를 들어 3개의 선반유니트 R((R1), (R2), (R3))와, 예를 들어 1개의 기판반송수단(MA)를 구비하고 있고, 카세트 스테이션(S1)와 인터페이스 스테이션(S3) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 동시에, 해당 스테이션(S2) 내에서는 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하는 처리와, 웨이퍼(W)의 현상처리와, 이들의 처리의 전후에 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열하고 냉각하는 처리를 하도록 구성되어 있다.
이러한 처리 스테이션(S2)의 레이아웃의 일례에 관해서 설명하면, 상기 반송암(323)의 안쪽에는, 예를 들어 카세트 스테이션(S1)에서 안을 보아, 예를 들어 오른쪽에는 현상유니트(D)나 도포유니트(C) 등을 갖춘 처리 유니트(U)가 2단에 걸쳐 설치되어 있다. 즉 2개의 현상처리부를 구성하는 현상유니트(D1, D2)가 카세트 스테이지(321)의 카세트의 배열방향과 거의 직교하는 방향으로 현상유니트(D1)를 앞쪽으로 하여 2개가 나란히 배치되어 있고, 이들 현상유니트(D1, D2)의 하단에는 2개의 도포유니트(C1, C2)가 도포유니트(C1)를 앞쪽으로 하여 나란하게 설치되어 있다. 이후의 설명에서는, 카세트 스테이션(S1)측을 앞쪽, 노광장치(S4)측을 뒤쪽이라고 한다.
또한 이들 처리유니트(U)에 있어서 카세트 스테이션(S1)에서 보아 좌측에는 도포유니트(C)와 현상유니트(D)와 선반유니트(R)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한, 예를 들어 승강할 수 있고 좌우, 전후로 이동할 수 있으며 또한 연직축 주위로 회전할 수 있도록 구성된 기판반송수단(MA)이 설치되어 있다. 그리고 카세트 스테이션(S1)측에서 보아 이 기판반송수단(MA)의 앞쪽에는 선반유니트(R1), 뒷쪽에는 선반유니트(R2), 좌측에는 선반유니트(R3)가 각기 배치되어 있다. 단지 도18에는 편의상 선반유니트 (R3)와 기판반송수단(MA)는 생략하였다.
상기 선반유니트(R1), (R3)는, 도19에 선반유니트(R1)를 대표로 하여 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부(331)와, 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각부(332)와, 웨이퍼 표면을 소수화하기 위한 소수화부(333)와, 선반유니트(R1)에 있어서는 카세트 스테이션(S1)의 반송암(323)과 기판반송수단(MA) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 반송대를 갖춘 반송부(334)와, 선반유니트(R1)에 있어서는 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 하기 위한 얼라인먼트부(335)가 종으로 배열되어 있다.
상기 가열부(331)는, 예를 들어 히터가 내장된 가열 플레이트의 표면에 웨이퍼(W)를 재치함으로써 해당 웨이퍼(W)가 소정의 온도까지 가열되도록 구성되어 있고, 상기 냉각부(332)는, 예를 들어 써모 모듈이 내장된 냉각 플레이트의 표면에 웨이퍼(W)를 재치함으로써 해당 웨이퍼(W)가 소정의 온도까지 냉각된다.
또한 상기 선반유니트(R2)는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 가열하고 그 후 냉각하기 위한 CHP장치(Chilling Hot Plate Process Station)와, 후술하는 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A)와 기판반송수단(MA) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송대를 갖춘 반송부(340)가 종으로 배열되어 있다.
상기 CHP장치(304)는, 예를 들어 도 21(A) ­ 도 21D에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열 플레이트(341)와, 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각 플레이트(342)를 구비하고 있어, 우선 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(341)에 재치하여 소정의 온도까지 가열한 뒤(도21(A) 참조)에, 예를 들어 가열 플레이트(341)로부터 웨이퍼(W)를, 예를 들어 돌출핀(343)으로 들어 올리는 동시에, 냉각 플레이트(342)를 반송수단(344)에 의해 웨이퍼(W)의 하부측의 위치까지 이동시키고 웨이퍼(W)를 냉각 플레이트(342)에 넘겨주고(도21B, 21C 참조), 그 후 웨이퍼(W)를 재치한 채로 냉각 플레이트(342)를 가열 플레이트(341)의 옆쪽의 위치까지 이동시켜 웨이퍼(W)를 소정의 온도까 지 냉각하게 되어 있고(도21D), 이 장치에서는 가열 플레이트(341)와 냉각 플레이트(342) 사이의 웨이퍼(W)의 반송에 의해서 가열시간이 제어되기 때문에 오버베이크가 방지된다.
또한 현상유니트(D)에 관해서, 예를 들어 도 22에 의거하여 설명하면, 351은 컵으로서 이 컵(351) 내에 진공흡착 기능을 구비하고 회전할 수 있는 스핀척(352)이 설치되어 있다. 이 스핀척(352)은 승강기구(353)에 의해 승강할 수 있도록 구성되어 있고, 컵(351)의 상부측에 위치하고 있을 때에, 상기 후술하는 기판반송수단(MA)의 암(361)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송이 이루어진다.
이 웨이퍼(W)의 반송에 관해서는, 컵(351)의 상부측으로 스핀척(352)이 그 하부측에서 상대적으로 상승하여 암(361)상의 웨이퍼(W)를 받고, 또한 그 역의 동작에 의해서 스핀척(352)측에서 암(361)으로 넘겨진다. 354는 처리액의 토출노즐, 355는 처리액공급관, 356은 노즐을 수평으로 이동시키는 지지암이다.
상기 토출노즐(354)은, 예를 들어 웨이퍼(W)의 지름 방향으로 배열된 다수의 공급구멍을 갖추도록 구성되고, 스핀척(352)상의 웨이퍼(W)의 표면에 토출노즐(354)로부터 현상액을 토출하여, 스핀척(352)을 반회전(半回轉)시킴으로써 웨이퍼(W)상에 현상액 확산(擴散)되어 현상액의 액막이 형성된다.
또한 도포유니트(C)는 현상유니트(D)와 거의 동일한 구성이지만, 도포유니트(C)는 토출노즐(354)이, 예를 들어 웨이퍼(W)의 거의 중심부근에 처 리액을 공급하도록 구성되고, 스핀척(352)상의 웨이퍼(W)의 표면에 토출노즐(354)로부터 처리액인 레지스트액을 떨어뜨리고 스핀척(352)을 회전시켜 레지스트액을 웨이퍼(W) 상에 확산시켜 도포하게 되어 있다.
또한 이들 처리유니트(U)는 공간이 폐쇄되어 있다. 즉, 예를 들어 도 22에 나타내는 바와 같이, 현상유니트(D) 등은 벽부(357)에 의해 다른 공간으로 나누어지고 있는 동시에, 현상유니트(D1)와 도포유니트(C1) 사이 같은 각 부의 사이도 칸막이벽(358)으로 나누어져 있고, 상기 벽부의 현상유니트(D1) 등의 각 부에서 기판반송수단(MA)의 암(361)에 해당하는 위치에는 반송구(搬送口)(350)가 형성되어 있다.
또한 벽부(357) 및 칸막이벽(358)에 의해 나누어진 각 부에는 불순물이 제거되고, 소정의 온도, 예를 들어 현상액의 도포 온도인 23℃, 및 소정의 습도로 조정된 공기가 송출되게 되어 있고, 이것에 의해 이들의 영역은 말하자면 고정밀도로 조정된 분위기로 되어 있다.
즉 예를 들어 구획되어진 처리유니트(U)에는, 예를 들어 도 22에 나타내는 바와 같이 필터유니트(F1)가 상부측을 덮도록 설치되어 있고, 처리유니트(U)의 하부측에서 회수되는 분위기가 공장 등의 배기계로 배기되는 한편, 일부가 필터장치(359)로 유입되어, 이 필터장치(359)로 정화된 공기가, 상기 필터유니트(F1)를 거쳐 각 부내로 다운플로우의 형태로 내뿜어지게 되어 있다.
상기 필터유니트(F1)는, 예를 들어 공기를 정화하기 위한 필터, 화 학증폭형 레지스트를 사용하는 경우에는 공기에서 알칼리 성분, 예를 들어 암모니아성분이나 아민을 제거하기 위해서 산성분이 첨가되어 있는 화학필터, 흡입팬 등을 갖추고 있다. 또한 상기 필터장치(359)는, 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부나, 가열기구 및 가습기구, 공기를 송출하는 송출부 등을 갖추고 있다.
예를 들어 레지스트액으로서 화학증폭형 레지스트를 사용한 경우에는, 공기 중에 미량 포함되어 있는 암모니아나 벽의 도료 등으로부터 발생하는 아민 등의 알칼리 성분이 레지스트 표면부의 산과 접촉하면, 후술하는 산에 의한 촉매반응이 억제되어 패턴의 형상이 열화되기 때문에 알칼리 성분을 제거해야 한다. 이 때문에 현상처리 분위기로 알칼리 성분이 들어가는 것을 방지해야 하기 때문에 처리유니트를 폐쇄된 공간으로 하고, 화학필터를 사용하여 외부에서의 알칼리 성분의 침입을 막고 있다.
상기 기판반송수단(MA)는, 예를 들어 도 23에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 3장의 암(361)과, 이 암(361)을 진퇴시키면서 지지하는 기대(362)와, 이 기대(362)를 승강시키면서 지지하는 한 쌍의 안내레일(363, 364)를 구비하고 있고, 이들 안내레일(363, 364)을 회전구동부(365)에 의해 회전시킴으로써 진퇴할 수 있고 승강할 수 있으며 연직축 주위에서 회전할 수 있도록 구성되어 있다.
처리 스테이션(S2)의 옆에는 인터페이스 스테이션(S3)이 접속되어, 이 인터페이스 스테이션(S3)의 안쪽에는 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)에 대하 여 노광을 하기 위한 노광장치(S4)가 접속되어 있다. 인터페이스 스테이션(S3)는 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 처리를 하기 위한 반응억제부(307)를 다단으로 구비한 선반유니트(R4)와, 처리 스테이션(S2)와 노광장치(S4)와 선반유니트(R4)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송암(A)을 구비하고 있고, 처리 스테이션(S2)와 노광장치(S4) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 동시에 해당 스테이션(S3) 내에서는 노광후의 웨이퍼(W)에 대하여 상기 반응억제처리를 하도록 구성되어 있다.
이러한 인터페이스 스테이션(S3)의 레이아웃의 일례에 관해서 설명하면, 예를 들어 카세트 스테이션측(S1)에서 안쪽을 보아, 예를 들어 오른쪽에 선반유니트(R4)가 설치되어 있고, 이 좌측에 처리 스테이션(S2)의 선반유니트(R2)와 선반유니트(R4)와 노광장치(S4)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한, 예를 들어 승강할 수 있고, 좌우, 전후로 이동할 수 있으며 또한 연직축 주위에서 회전할 수 있도록 구성된 반송암(A)이 설치되어 있다.
상기 반응억제부(307)는, 웨이퍼(W)에 결로가 생기지 않을 정도로 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하기 위한 것이며, 예를 들어 도 24에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 써모 모듈(370)이 내장된 냉각 플레이트(371)의 표면에 웨이퍼(W)를 재치함으로써, 해당 웨이퍼(W)가 소정의 온도, 예를 들어 레지스트의 해상반응이 진행되지 않을 정도이며, 또한 결로가 생기지 않을 정도의 온도 예를 들어 10∼15℃ 정도까지 냉각 된다. 이 냉각 플레이트(371)는, 예를 들어 반송암(A)의 암에 해당하는 위치에 웨이퍼(W)의 반송구(375)가 형성된 케이스(372)내에 수납되어 있고, 또한 냉각 플레이트(371)에는 해당 플레이트(371)에 대하여 웨이퍼(W)를 반송하기 위한, 승강기구(374)에 의해 승강되는 승강핀(373)이 설치되어 있다.
상기 냉각 플레이트(371)의 써모 모듈(370)은, 직류전류를 흘림으로써 흡열측(吸熱側)에서 방열측으로 열을 이동시킬 수 있는 반도체 소자의 하나이고, 흐르는 전류량을 바꿈으로써 발열량을 제어할 수 있기 때문에, 이 때문에 반응억제부(307)로 웨이퍼(W)의 온도가 고정밀도로 조정된다. 이 예에서는, 냉각 플레이트(371)의 설정온도는, 예를 들어 인터페이스 스테이션(S3) 내의 온도 및 습도를 온습도계(370b)에 의해 검출하고 이 온습도에 따라서 노점(露點)을 산출하여, 해당 노점 이하의 온도가 되지 않도록 제어부(370(A))에서 제어되고 있다.
반송암(A)는, 웨이퍼(W)를 지지하는 암(376)이 1장이고, 이 암(376)이 카세트 스테이션(S1)의 카세트의 배열방향(Y방향)으로 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 기타는 상기 기판반송수단(MA)와 같이 구성되어 있다. 예를 들어 반송암(A)는, 회전구동부(365)가 Y방향으로 설치한 가이드레일(377)을 따라 이동할 수 있게 되어 있고, 이것에 의해 암(376)은, X, Y방향으로 이동할 수 있고 승강할 수 있으며 연직축 주위에서 회전할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 이 인터페이스 스테이션(S3)은 공간이 폐쇄되어 있다. 즉 예를 들어 도 25에 나타내는 바와 같이, 벽부(378)에 의해 다른 공간으로 나누어 있고, 상기 벽부(378)에서 반송암(A)의 암(376)에 해당하는 위치에는 반송구(379)가 형성되어 있다.
그리고 인터페이스 스테이션(S3)에는, 예를 들어 공기를 정화하기 위한 필터, 화학증폭형 레지스트를 사용하는 경우에는 공기에서 알칼리 성분, 예를 들어 암모니아 성분이나 아민을 제거하기 위해서 산 성분이 첨가되어 있는 화학필터, 흡입팬 등을 갖춘 필터유니트(F2)가 상부측을 덮도록 설치되어 있고, 정화된 공기가 이 필터유니트(F2)를 거쳐 다운플로우 형태로 내뿜어지게 되어 있다.
다음에, 상기한 실시형태의 작용에 관해서 설명한다. 우선 자동반송 로봇(또는 작업자)에 의해, 예를 들어 25장의 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(322)가 카세트 스테이지(321)로 반입되고, 반송암(323)에 의해 카세트(322) 내에서 웨이퍼(W)가 꺼내어지고 처리 스테이션(S2)의 선반유니트(R1)의 반송부(334)에 놓여진다.
이 웨이퍼(W)는 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R1), (R3)의 소수화부(333) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R1), (R3)의 냉각부(332) → 기판반송수단(MA) → 도포유니트C의 경로로 반송되어, 웨이퍼 표면이 소수화된 후에 소정의 온도까지 냉각되어 온도조정이 이루어지고, 도포유니트(C)에서 소정의 온도, 예를 들어 23℃로 레지스트액이 도포된다.
이렇게 해서 레지스트액이 도포된 웨이퍼(W)는, 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R1), (R3)의 가열부(331) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R1), (R3)의 냉각부(332) →의 경로로 반송되어 온도조정이 이루어지고 계속해서 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R2)의 반송부(340) → 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A) → 노광장치(S4)의 경로로 반송되어 노광이 이루어진다.
노광후의 웨이퍼(W)는 노광장치(S4) → 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A) → 선반유니트(R4)의 반응억제부(307)의 경로로 반송되고, 이 반응억제부(307)에서는 웨이퍼(W)를 냉각 플레이트(371)의 표면으로 승강핀(373)과 반송암(A)의 협동작용에 의해 반송하고, 미리 소정의 온도로 설정된 냉각 플레이트(371)의 위에 웨이퍼(W)를 소정의 시간이상 재치함으로써 웨이퍼(W)를 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하고 또한 결로가 생기지 않을 정도의 온도, 예를 들어 10∼15℃까지 냉각하는 처리가 이루어진다.
여기서 화학증폭형 레지스트에 관해서 설명하면, 이 레지스트는 도26(A) - 도26C에 나타내는 바와 같이, 주성분인 베이스 수지(381)와, 현상액에 대한 베이스 수지(381)의 용해를 억제하기 위한 보호기(382)와, 광산발생제(光酸發生劑)(383)를 포함하고, 적은 노광 에너지로 노광 영역 전체가 감광되는 성질을 구비하고 있다.
이러한 종류의 레지스트에서는, 예를 들어 도 26A에 나타내는 바와 같이, 노광함으로써 광산발생제(383)로부터 산(384)이 발생하고, 이어서 도 26B에 나타내는 바와 같이, 가열처리를 함으로써 열에너지를 이용하여, 이 산(384)으로 수지(381)로부터 보호기(382)를 절단하여, 알칼리 용액에 대하여 가용성인 상태로 한다. 다음에 이 산(384)이 별도의 보호기(382)를 절단하기 때문에 이 반응이 연쇄적으로 생긴다. 계속해서 냉각처리를 함으로써 이 연쇄반응을 정지시키고, 이 다음 도 26C에 나타내는 바와 같이, 현상처리를 하여 상기 연쇄반응으로 알칼리 용액에 대하여 가용성이 된 영역을 제거함으로써 소정의 패턴이 형성된다. 여기서 도 26A - 도 26C에서 385는 기판, 386은 레지스트, 387는 소정의 패턴이 형성된 마스크이다.
이러한 레지스트에서는 노광에 의해 생성된 산(384)이 촉매로서 작용하기 때문에 진행은 느리더라도 노광 직후에 레지스트의 해상반응(보호기(382)를 베이스 수지(381)로부터 절단하는 반응)이 진행된다. 그렇지만 이 해상반응의 진행속도는 온도에 의존하여, 실온보다도 낮게, 더구나 결로를 발생시키지 않을 정도의 온도, 예를 들어 10∼15℃ 정도의 온도에서는 진행속도가 매우 늦어, 해상반응의 진행을 억제하는 상태로 하는 것이 된다. 따라서 노광후의 웨이퍼(W)를 반응억제부7로 10∼15℃ 정도의 온도로 냉각함으로써 레지스트의 해상반응의 진행은 억제된 상태가 된다. 또 반응억제부(307)에서는 웨이퍼(W)의 냉각온도를 결로하지 않을 정도로 하는 것은, 웨이퍼(W) 표면에 이슬이 부착되는 경우에 레지스트 계면에의 산(384)(표면부근의 산(384))이 레지스트액 중에 흡수되어, 불균일한 해상진행 및 불균일한 현상 선폭을 초래하여 버리기 때문에 이것을 막기 위해 서이다.
이렇게 해서 소정의 온도까지 냉각된 웨이퍼(W)는, 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A) → 처리 스테이션(S2)의 선반유니트(R2)의 반송부40 → 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R2)의 CHP장치(4) → 기판반송수단(MA) → 현상유니트(D)의 경로로 반송되어, CHP장치(304)의 가열 플레이트(341)로 소정의 온도까지 가열된 후에 냉각 플레이트(342)에 의해 소정의 온도까지 냉각되어 온도조정이 이루어지고, 이어서 웨이퍼(W)는 현상유니트(D)에서 소정의 온도, 예를 들어 현상액의 도포 온도인 23℃로 현상처리된다.
여기서 이 예에서는 CHP장치(304)의 가열 플레이트(341)로 상기 산(384)으로 수지(381)로부터 보호기(382)를 절단하여, 알칼리 용액에 대하여 가용성인 상태로 한다고 하는 가열처리가 이루어지고, 냉각 플레이트(342)로 상기 연쇄반응을 정지시킨다고 하는 냉각처리가 이루어진다.
그 후 웨이퍼(W)는 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R1, R3)의 가열부(331) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R1, R3)의 냉각부(332) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R)의 반송부(334) → 반송암(323)의 경로로 반송되어 일단 소정의 온도까지 가열된 후에 소정의 온도까지 냉각된 웨이퍼(W)는 반송부(334)를 거쳐, 예를 들어 원래의 카세트(322) 내로 되돌려진다.
여기서 처리 스테이션(S2)에서는, 웨이퍼(W)는 순차적으로 선반유니트(R1)의 반송부(334)로 보내어지고, 계속해서 비어 있는 소수화부(333) → 선반유니트((R1), (R3))의 비어 있는 냉각부(332) → 비어 있는 도포유니트(C) → 선반유니트(R1, R3)의 비어 있는 가열부(331) → 선반유니트 (R1, R3)의 열려 있는 냉각부(332) → 인터페이스 스테이션(S3)의 경로로 반송되고, 또한 노광후의 웨이퍼(W)는, 인터페이스 스테이션(S3)의 선반유니트(R4)의 열려 있는 반응억제부(307) → 처리 스테이션(S2)의 선반유니트(R2)의 열려 있는 CHP장치(304) → 열려 있는 현상유니트(D) → 선반유니트(R1, R3)의 열려 있는 가열부(331) → 선반유니트(R1, R3)의 열려 있는 냉각부(332) → 선반유니트(R1)의 반송부(334)의 경로로 반송되면 된다.
상기한 실시형태에서는, 노광후에 반응억제부(7)로 웨이퍼(W)를 결로가 생기지 않을 정도의 온도로 냉각하고 있기 때문에 현상 선폭의 균일성을 높일 수 있다. 즉 노광장치(S4)로 노광된 웨이퍼(W)는 반응억제부(307)로 소정의 온도까지 냉각되지만, 이 노광장치(S4) → 반응억제부(307)까지의 반송시간은 일정하기 때문에 이 반송을 하는 사이에 레지스트의 해상반응의 진행의 정도는 거의 같다.
또한 반응억제부(307)에서는 웨이퍼(W)를 결로하지 않을 정도이며 또한 레지스트의 해상반응의 진행을 억제할 정도까지 냉각하고 있기 때문에, 여기에 있는 웨이퍼(W)는 상기 해상반응의 진행이 거의 억제된 상태에 있다고 할 수 있다. 따라서 다음 공정인 CHP장치(304)로 반송을 하는 때에 이 반응억제부(307)에서 대기하도록 하면, CHP장치(304)로 반송되었을 때의 웨이퍼(W)의 상기 해상반응의 진행의 정도가 거의 같은 상태가 된다. 이 때문에 해당 장치(304)의 가열 플레이트(341)에서는 항상 같은 상태로 웨이퍼(W)에 대하여 가열처리가 이루어지게 되기 때문에 해당 가열 플레이트(341)이더라도 상기 해상반응의 진행의 진도가 동일하게 되고, 이렇게 해서 현상 선폭의 격차가 억제되어 현상 선폭의 균일성이 높아진다.
이상에 있어서 본 실시형태에서는, 반응억제부(307)는, 냉각 플레이트(371)에 냉매를 통과시켜 웨이퍼(W)를 냉각하는 구성이더라도 좋고, 반응억제부(307)를, 예를 들어 도 27에 나타내는 바와 같이 구성하더라도 좋다. 이 예는 주위에, 몇 개로 나누어져 밀폐된 처리실(390) 내에, 웨이퍼(W)를 다단으로 재치하기 위한 선반(391)을 설치하여, 처리실(390) 내로 소정 온도의 가스를 공급하고, 이렇게 하여 웨이퍼(W)를 레지스트의 해상반응의 진행이 억제되며 또한 결로를 생기지 않을 정도의 온도로 조정하는 것이다.
도 27에서 392는 처리실(390) 내로 공급하는 가스의 저장탱크이며, 393은 저장탱크(392)로부터의 가스를 소정의 온도로 조정한 뒤에 처리실(390) 내로 송출하는 조정부(393)이다. 이 예에서는 온도검출부(394)로 검출된 처리실(390) 내의 온도에 따라서 제어부(395)에 의해 조정부(393)로 조정되는 가스의 온도가 제어된다. 또한 처리실(390) 내로 공급되는 가스로서는 공기나, 질소 등의 불활성 가스, 및 공기와 불활성 가스 등의 혼합 기체 등을 사용할 수 있다.
또한 이상에서는 반응억제부(307)로 웨이퍼(W)의 온도관리를 하도록 했지만, 웨이퍼(W)에 부착된 수분량을 관리함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하도록 하더라도 좋다. 즉 아세탈계 화학증폭형 레지스트는, 레지스트의 해상반응시에 45%정도의 습도가 필요하여, 습도가 충분하지 않은 경우에는 해상반응이 일어나기 어렵다고 하는 성질을 구비하고 있다. 이 때문에 반응억제부(307) 내의 습도를, 예를 들어 20%이하 정도의 저습도 상태로 하고 이 속에서 웨이퍼(W)를 소정 시간이상 대기시킴으로써 웨이퍼(W)의 부착 수분량을, 반응억제부(307)로 반송되었을 때에 웨이퍼(W)에 부착되어 있었던 수분량보다도 적게 하면, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 도 24에 나타내는 반응억제부(307)에서는 저장탱크로부터 케이스 내로 조정부에서 습도가 조정된 가스를 공급하도록 구성하고, 케이스 내의 습도에 따라서 제어부에 의해 조정부에서 조정되는 가스의 온도를 제어하도록 구성하면 좋다. 여기에서 케이스 내로 공급되는 가스로서는, 공기나, 질소 등의 불활성 가스, 공기와 불활성 가스의 혼합 기체 등을 사용할 수 있다. 또한 도 27에 나타내는 반응억제부(307)에서는, 습도검출부에서 검출된 처리실(390) 내의 습도에 따라서 제어부(395)에 의해 조정부(393)로 조정되는 가스의 습도를 제어하도록 하여도 좋다.
또한 반응억제부에서는, 웨이퍼(W)의 온도관리와 부착 수분량의 관리를 조합시켜 하도록 하더라도 좋고, 이 경우에는 레지스트의 해상반응의 진행을 보다 더 억제할 수가 있기 때문에, 보다 높은 현상 선폭의 균일 성을 확보할 수가 있다.
또한 반응억제부(307)는 인터페이스 스테이션(S3)에 한정되지 않고 처리 스테이션(S2) 내에 설치하도록 하더라도 좋지만, 노광장치(S4)와 반응억제부(307)의 사이의 반송영역의 온도나 습도가 변화하기 쉬운 경우에는, 반송시간이 짧을 수록 해당 반송시의 레지스트의 해상반응의 진행의 정도가 같아지기 때문에, 반응억제부(307)는 인터페이스 스테이션(S3) 내에 설치하는 것이 바람직하고, 특히 노광장치(S4)의 근방에 설치하는 것이 바람직하다.
또한 반응억제부(307)의 냉각 플레이트(371)의 설정온도를, 예를 들어 검출된 온습도에 의거하여 산출되는 노점보다 소정의 온도폭, 예를 들어 1℃∼3℃ 높은 값이 최적치가 되도록 제어부에서 설정하도록 하더라도 좋고, 이 경우 레지스트의 종류에 따라 상기 소정의 온도폭이 바뀌어진다. 또한 분위기중의 온습도에 의해, 상대습도(분위기 수분량에 대한 냉각온도보다 요구되는 값)가 85%±5%가 되는 냉각온도를 산출하여, 이 온도에 따라서 냉각 플레이트(371)의 온도를 소정의 온도폭으로 제어하도록 하더라도 좋다. 또한 냉각 플레이트(371)의 제어 온도폭을 미리 설정해 두고 이 온도폭이, 노점이나 상대습도로 의해 산출된 소정의 온도폭에 포함되지 않는 경우에 상기 냉각 플레이트(371)의 제어 온도폭을 보정하도록 제어하더라도 좋다.
이상에서 있어서 본 발명에서는, 소수화처리 대신에, 레지스트를 도 포하기 전에 웨이퍼(W)의 표면에 반사 방지막을 형성하도록 하더라도 좋다. 이 경우에는 웨이퍼(W)는 반사 방지막을 형성하는 처리를 하기 전에 소정의 온도까지 냉각되기 때문에, 예를 들어 반사 방지막을 형성하는 유니트를 처리유니트(U)에 추가하여, 반송영역의 온도에 따라서 반사 방지막을 형성하는 유니트에 웨이퍼(W)가 반송되었을 때에, 웨이퍼(W)가 해당 처리를 하는 온도가 되도록, 반송영역의 온도에 따라서 냉각부(304)의 온도제어가 이루어진다.
또한 도 29에 나타내는 바와 같이, 노광장치(S4)에서는, 빔(701)은 웨이퍼(W) 상을 순차적으로 주사된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 영역에 따라서 반응에 시간적인 차이가 생긴다. 거기서, 반응억제부(307)에서는, 도 30에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 영역에 따라서 냉각의 정도를 바꾸도록 하면 상기의 시간적인 차이를 해소할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 노광장치(S4)에 있어서 시간적으로 먼저 빔(701)이 조사된 영역일수록 낮은 온도로 냉각하도록 하면 좋다. 또한, 웨이퍼(W)의 영역에 따라서 냉각하는 시간적인 타이밍을 바꾸도록 하더라도 상기한 시간적인 차이를 해소할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 노광장치(S4)에 있어서 시간적으로 먼저 빔(701)이 조사된 영역일수록 먼저 냉각하도록 하면 좋다.
또 반사 방지막을 형성하는 것은, 화학증폭형의 레지스트를 사용하면 노광시에 레지스트의 아래쪽으로 반사가 일어나기 때문에 이것을 방지하기 위해서이다. 또한 본 발명은, 기판으로서 웨이퍼에 한정되지 않고, 액정 모니터용의 글래스 기판이더라도 좋다.
(제 5의 실시형태)
이하에 본 발명을 기판의 도포, 현상장치에 적용한 제 5의 실시형태에 관해서 설명한다.
도 31은 이 실시형태의 개략적인 평면도, 도 32은 내부를 투시하여 나타내는 개관도이고, 도면에서 S1은 카세트 스테이션, S2는 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트의 도포처리나 현상처리 등을 하기 위한 처리 스테이션, S3는 인터페이스 스테이션, S4는 노광장치이다.
카세트 스테이션(S1)는, 복수의 기판 예를 들어 25장의 웨이퍼(W)를 수납한, 예를 들어 4개의 기판을 수용하는 웨이퍼 카세트(이하「카세트」라고 한다)(422)를 재치하는 재치부를 구성하는 카세트 스테이지(421)와, 카세트 스테이지(421)상의 카세트(422)와 처리 스테이션(S2)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송수단을 구성하는 반송암(423)을 구비하고 있다. 반송암(423)은 승강할 수 있고 X, Y방향으로 이동할 수 있으며 연직축 주위에서 회전할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 처리 스테이션(S2)는, 예를 들어 2개의 현상처리부를 구성하는 현상유니트D(D1, D2)와, 2개의 도포유니트C(C1, C2)와, 예를 들어 3개의 선반유니트 R(R1, R2, R3)와, 예를 들어 1개의 기판반송수단(MA)을 구비하고 있고, 카세트 스테이션(S1)와 인터페이스 스테이션(S3)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 동시에, 해당 스테이션(S2) 내에서는 웨이퍼(W)에 레지스트액 을 도포하는 처리와, 웨이퍼(W)의 현상처리와, 이들 처리의 전후에 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열하고 냉각하는 처리를 하도록 구성되어 있다.
이러한 처리 스테이션(S2)의 레이아웃의 일례에 관해서 설명하면, 상기 반송암(423)의 안쪽에는, 예를 들어 카세트 스테이션(S1)에서 안쪽을 보아, 예를 들어 오른쪽에 현상유니트(D)나 도포유니트(C) 등을 갖춘 처리유니트(U)가 2단에 걸쳐 설치되어 있다. 즉 2개의 현상유니트(D1, D2)가 카세트 스테이지(421)의 카세트의 배열방향과 거의 직교하는 방향으로 현상유니트(D1)를 앞쪽으로 하여 2개 나란히 배치되어 있고, 이들 현상유니트(D1, D2)의 하단에는 2개의 도포유니트(C1, C2)가 도포유니트(C1)를 앞쪽으로 하여 나란히 설치되어 있다. 이후의 설명에서는, 카세트 스테이션(S1)측을 앞쪽, 노광장치(S4)측을 안쪽으로 부른다.
또한 이들 처리유니트(U)에는 카세트 스테이션(S1)에서 보아 좌측에는, 도포유니트(C)와 현상유니트(D)와 선반유니트 (R)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한, 예를 들어 승강할 수 있고 좌우, 전후의 이동이 가능하며 또한 연직축 주위에서 회전할 수 있도록 구성된 기판반송수단(MA)가 설치되어 있다. 그리고 이 기판반송수단(MA)에 있어서 카세트 스테이션(S1)에서 보아 앞쪽에는 선반유니트(R1), 안쪽에는 선반유니트(R2), 좌측에는 선반유니트(R3)가 각기 배치되어 있다. 단지 도 32에는 편의상 선반유니트(R3)와 기판반송수단(MA)는 그 도시를 생략하였다.
상기 선반유니트R(R1, R2, R3)는, 도 33에 선반유니트(R1)을, 도 34에 선반유니트(R2)를 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부(431)와, 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각부(432)와, 선반유니트(R1), (R3)에 있어서는 웨이퍼 표면을 소수화하기 위한 소수화부(433)와, 선반유니트(R1)에 있어서는 카세트 스테이션(S1)의 반송암(423)과 기판반송수단(MA)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하며, 선반유니트(R2)에 있어서는 후술하는 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A)와 기판반송수단(MA)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송대를 갖춘 반송부(434)와, 선반유니트(R1)에 있어서는 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 하기 위한 얼라인먼트부(435)가 종으로 배열되어 있다.
상기 가열부(431)는, 예를 들어 히터가 내장된 가열 플레이트의 표면에 웨이퍼(W)를 재치함으로써, 해당 웨이퍼(W)가 소정의 온도까지 가열되도록 구성되어 있고, 상기 냉각부(432)는, 예를 들어 써모 모듈이 내장된 냉각 플레이트의 표면에 웨이퍼(W)를 재치함으로써 해당 웨이퍼(W)가 소정의 온도까지 냉각된다.
상기 현상유니트(D)에 관해서, 예를 들어 도 35에 따라서 설명하면, 441은 컵이며, 이 컵(441) 내에 진공흡착 기능을 구비하고 회전할 수 있는 스핀척(442)이 설치되어 있다. 이 스핀척(442)은 승강기구(443)에 의해 승강할 수 있도록 구성되어 있고, 컵(441)의 윗쪽에 위치하고 있을 때에, 후술하는 상기 기판반송수단(MA)의 암(451)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송한다.
이 웨이퍼(W)의 반송에 관해서는, 컵(441)의 위쪽으로 스핀척(442)이 그 아래쪽에서부터 상대적으로 상승하여 암(451)상의 웨이퍼(W)를 받고, 또한 그 역의 동작에 의해서 스핀척(442)측에서 암(451)으로 넘겨진다. 444는 처리액 예를 들어 현상액의 토출노즐이고, 445은 처리액공급관이며, 446은 노즐을 수평으로 이동시키는 지지암이다.
상기 토출노즐(444)은, 예를 들어 웨이퍼(W)의 지름방향으로 배열된 다수의 공급구멍을 갖추도록 구성되어, 스핀척(442)상의 웨이퍼(W)의 표면에 토출노즐(444)로부터 현상액을 토출하여 스핀척(442)을 반회전시킴으로써 웨이퍼(W)상에 현상액이 확산하여 현상액의 액막이 형성된다.
또한 도포유니트(C)는 현상유니트(D)와 거의 동일한 구성이지만, 도포유니트(C)는 토출노즐(444)이 예를 들어 웨이퍼(W)의 거의 중심부근에서 처리액 예를 들어 레지스트액을 공급하도록 구성되어 스핀척(442)상의 웨이퍼(W)의 표면에 토출노즐(444)로부터 레지스트액을 뿌리고 스핀척(442)을 회전시켜 레지스트액을 웨이퍼(W) 상에서 확산시켜 도포하게 되어 있다.
또한 이들 처리유니트(U)는 공간이 폐쇄되어 있다. 즉, 예를 들어 도 35에 나타내는 바와 같이, 현상유니트(D) 등은 벽부(447)에 의해 다른 공간과 나누어져 있는 동시에, 현상유니트(D1)와 도포유니트(C1)의 사이 같은 각 부의 사이도 칸막이벽(448)에 의해 나누어져 있고, 상기 벽부(447)에서 현상유니트(D1) 등의 각 부의 기판반송수단(MA)의 암(451)에 해당하는 위치에는 반송구구(440)가 형성되어 있다.
또한 벽부(447) 및 칸막이벽(448)에 의해 나누어진 각 부에는, 불순물이 제거되고 소정의 온도, 예를 들어 현상액의 도포 온도인 23℃, 및 소정의 습도로 조정된 공기가 송출되게 되어 있고, 이에 의해 이들의 영역은 고정밀도로 조정된 분위기로 되어 있다.
즉 예를 들어 구획된 처리유니트(U)에는, 예를 들어 도 35에 나타내는 바와 같이 필터유니트(F1)가 상부측을 덮도록 설치되어 있고, 처리유니트(U)의 하부측에서 회수되는 분위기가 공장 등의 배기계에서 배기되는 한편, 일부가 필터장치(449)로 유입되어, 이 필터장치(449)로 정화된 공기가 상기 필터유니트(F1)를 거쳐 각 부내로 다운플로우하여 내뿜어지게 되어 있다.
상기 필터유니트(F1)는, 예를 들어 공기를 정화하기 위한 필터, 화학증폭형 레지스트를 사용하는 경우에는 공기에서 알칼리 성분, 예를 들어 암모니아 성분이나 아민을 제거하기 위해서 산성분이 첨가되어 있는 화학필터, 흡입팬 등을 갖추고 있다. 또한 상기 필터장치(449)는, 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부나, 가열기구 및 가습기구, 공기를 송출하는 송출부 등을 갖추고 있다.
예를 들어 레지스트액으로서 화학증폭형 레지스트를 사용한 경우에는, 공기 중에 미량 포함되어 있는 암모니아나 벽의 도료 등으로부터 발생하는 아민 등의 알칼리 성분이 레지스트 표면부의 산과 접촉하면, 후술하는 산에 의한 촉매반응이 억제되어 패턴의 형상이 열화하기 때문에 알칼리 성분을 제거해야 한다. 이 때문에 현상처리 분위기에 알칼리 성분이 들어가는 것을 방지해야 하기 때문에, 처리유니트를 폐쇄공간으로 하고 화학필터를 사용하여 외부로부터의 알칼리 성분의 침입을 막고 있다.
상기 기판반송수단(MA)는, 예를 들어 도 23에 나타내는 것과 같다.
처리 스테이션(S2)의 이웃에는 인터페이스 스테이션(S3)가 접속되어, 이 인터페이스 스테이션(S3)의 안쪽에는 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)에 대하여 노광을 하기 위한 노광부를 구성하는 노광장치(S4)가 접속되어 있다. 인터페이스 스테이션(S3)는, 웨이퍼(W)를 가열하고 그 후 냉각하기 위한 CHP장치(Chilling Hot Plate Process Station)(406)를 다단으로 구비한 선반유니트(R4)와, 이 선반유니트(R4)와 상기 처리 스테이션(S2)의 선반유니트(R2)와 노광장치(S4)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송암(A)을 구비하고 있고, 처리 스테이션(S2)와 노광장치(S4)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 동시에, 해당 스테이션(S3) 내에서는 노광후의 웨이퍼(W)를, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 상태로 상기 CHP장치(406)로 반송하여, 여기서 레지스트의 해상을 촉진시키기 위한 가열처리와, 레지스트의 해상반응을 정지시키기 위한 냉각처리를 하도록 구성되어 있다.
이러한 인터페이스 스테이션(S3)의 레이아웃의 일례에 관해서 설명하면, 예를 들어 카세트 스테이션측(S1)에서 안쪽을 보아, 예를 들어 좌측에 선반유니트(R4)가 설치되어 있고, 이 오른쪽에 예를 들어 승강할 수 있고 좌우, 전후로 이동할 수 있으며 또한 연직축 주위에서 회전할 수 있도록 구성된 반송암(A)가 설치되어 있다.
상기 CHP장치(6)는, 예를 들어 도 36(A) - 도 36D에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 반출입구((460))가 형성된 처리실 속에, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열부를 구성하는 가열 플레이트(461)와, 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각부를 구성하는 냉각 플레이트(462)를 구비하고 있어, 우선 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(461)에 재치하여 소정의 온도까지 가열한 뒤에(도 36A), 가열 플레이트(461)로부터 웨이퍼(W)를, 예를 들어 돌출핀(463)으로 들어 올리는 동시에, 냉각 플레이트(462)를 반송수단(464)에 의해 웨이퍼(W)의 아래쪽으로 이동시키고 웨이퍼(W)를 냉각 플레이트(462)로 반송하고(도36B, 도36C), 그 후 웨이퍼(W)를 재치한 채로 냉각 플레이트(462)를 가열 플레이트(461)의 옆쪽의 위치로 이동시켜 웨이퍼(W)를 소정의 온도까지 냉각하게 되어 있어(도 36D), 이 장치에서는 가열 플레이트(461)와 냉각 플레이트(462)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송에 의해서 가열시간이 제어되기 때문에 오버베이크가 방지된다.
상기 반송암(A)은, 웨이퍼(W)를 지지하는 암(456)이 1장이고, 이 암(456)이 카세트 스테이션(S1)의 카세트의 배열방향(Y방향)으로 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 기타는 상기 기판반송수단(MA)와 같이 구성되어 있다. 예를 들어 반송암(A)은, 회전구동부(455)가 Y방향으로 설치된 가이드레일(457)을 따라 이동할 수 있게 되어 있고, 이에 의해 암(456)은, X, Y방향으로 이동할 수 있고 승강할 수 있으며 연직축 주위에서 회전할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 이 인터페이스 스테이션(S3)는 공간이 폐쇄되어 있다. 즉 예를 들어 도 37 및 도 38에 나타내는 바와 같이, 벽부(471)에 의해 다른 공간과 나누어져 있고, 상기 벽부(471)에서 반송암(A)의 암(456)에 해당하는 위치에는 반송구(472)가 형성되어 있다.
그리고 인터페이스 스테이션(S3)에는, 예를 들어 공기를 정화하기 위한 필터, 화학증폭형 레지스트를 사용하는 경우에는 공기에서 알칼리 성분, 예를 들어 암모니아 성분이나 아민을 제거하기 위해서 산성분이 첨가되어 있는 화학필터, 흡입팬 등을 갖춘 필터유니트(F2)가 상부측을 덮도록 설치되어 있고, 처리유니트(U)와 같이, 인터페이스 스테이션(S3)의 하부측에서 회수되는 분위기가 공장 등의 배기계에서 배기되는 한편, 일부가 필터장치(473)로 유입되어, 이 필터장치(473)로 정화된 공기가 상기 필터유니트(F2)를 거쳐 각 부내로 다운플로우하여 내뿜어지게 되어 있다.
상기 필터장치(473)는, 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부나 가열기구 및 가습기구, 공기를 송출하는 송출부 등을 갖추고 있고, 이렇게 해서 인터페이스 스테이션(S3) 내에는, 불순물이 제거되며 소정의 온도, 예를 들어 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하고 또한 결로가 생기지 않을 정도의 온도인 10∼15℃ 및 소정의 습도로 조정된 공기가 송출된다.
또한 인터페이스 스테이션(S3)에서는, 선반유니트(R4)가 설치된 영역과 반송암(A)가 설치된 영역의 사이는, 칸막이벽(474)에 의해 나누어져 있다. 이 칸막이벽(474)에는, 상기 CHP장치(406)의 각 웨이퍼(W)의 반출입구(460)에 대응하는 위치에, 웨이퍼(W)의 반송구(475)가 형성되어 있고, 이 예에서는 이들 반출입구(460) 및 반송구(475)는 각기 셔터(465), (476)에 의해 개폐될 수 있도록 구성되고, 이들 셔터(465), (476)의 개폐의 타이밍은 제어부(477)에 의해 제어된다.
다음에 상기한 실시형태의 작용에 관해서 설명한다. 우선 자동반송로봇(또는 작업자)에 의해, 예를 들어 25장의 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(422)가 카세트 스테이지(421)로 반입되어, 반송암(423)에 의해 카세트(422) 내에서 웨이퍼(W)가 꺼내어지고 처리 스테이션(S2)의 선반유니트(R1)의 반송부(434)에 놓여진다.
이 웨이퍼(W)는 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R)의 소수화부(433) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R)의 냉각부(432) → 기판반송수단(MA) → 도포유니트(C)의 경로로 반송되어, 웨이퍼표면이 소수화된 후에 소정의 온도까지 냉각되어 온도조정이 이루어지고 도포유니트(C)에서 소정의 온도, 예를 들어 23℃로 레지스트액이 도포된다.
이렇게 해서 레지스트액이 도포된 웨이퍼(W)는, 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R)의 가열부(431) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트R의 냉각부(432)의 경로로 반송되어 온도조정이 이루어지고, 계속해서 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R2)의 반송부(434) → 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A) → 노광장치(S4)의 경로로 반송되어 노광이 이루어진다.
노광후의 웨이퍼(W)는 노광장치(S4) → 인터페이스 스테이션S3의 반송암(A) → 선반유니트(R4)의 CHP장치(406)의 경로로 반송되어, 우선 CHP장치(406)의 가열 플레이트(461)로 소정의 온도까지 가열된 뒤에, 냉각 플레이트(462)에 의해 소정의 온도까지 냉각되어 온도조정이 이루어진다.
이 때에 반송암(A)과 CHP장치(406)의 사이는 칸막이벽(474)으로 나누어져 있기 때문에, 우선 웨이퍼(W)를 반송하고자 하는 CHP장치(406)의 셔터(465)와, 이에 해당하는 반송구(475)의 셔터(476)를 열고 상기 CHP장치(406)의 가열 플레이트(461)로 웨이퍼(W)를 반송하고, 이어서 이들의 셔터(465), (476)를 닫고, 그 후에 가열 플레이트(461) 및 냉각 플레이트(462)로 소정의 처리를 한다. 그리고 다시 CHP장치(406)의 셔터(465)와, 칸막이벽(474)의 셔터(476)를 열어 반송암(A)에 웨이퍼(W)를 넘긴 뒤에 이들의 셔터(465), (476)를 닫는다.
여기서 본 발명에서는, 노광장치(S4)로부터 레지스트의 해상반응을 촉진시키는 처리를 하는 가열부(가열 플레이트(461))까지의 웨이퍼(W)의 반송영역을, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하고 또한 결로가 생기지 않을 정도의 온도, 예를 들어 10∼15℃로 조정하는 것에 특징이 있어, 그 때문에 이 예에서는 인터페이스 스테이션(S3) 내를 10∼15℃로 조정하는 동시에, 인터페이스 스테이션(S3) 내에 CHP장치(406)를 설치하고 있다.
여기서 화학증폭형 레지스트에 관해서 설명하면, 이 레지스트는 도 40(A) - 도 40C에 나타내는 바와 같이, 주성분인 베이스 수지(481)와 현상액 에 대한 베이스 수지(481)의 용해를 억제하기 위한 보호기(482)와 광산발생제(483)를 포함하고, 적은 노광 에너지로 노광 영역 전체가 감광되는 성질을 구비하고 있다.
이러한 종류의 레지스트에서는, 예를 들어 도 40(A)에 나타내는 바와 같이, 노광됨으로써 광산발생제(483)로부터 산(484)이 발생하고 이어서 도 40B에 나타내는 바와 같이 가열처리를 함으로써 열에너지를 이용하여 이 산(484)으로 수지(481)로부터 보호기(482)를 절단하여 알칼리용액에 대하여 가용성인 상태로 한다. 다음에 이 산(484)이 별도의 보호기(482)를 절단하기 때문에 이 반응이 연쇄적으로 일어난다. 계속해서 냉각처리를 함으로써 이 연쇄반응을 정지시키고, 그 다음 도 40(C)에 나타내는 바와 같이, 현상처리를 하여 상기 연쇄반응으로 알칼리 용액에 대하여 가용성이 된 영역을 제거함으로써 소정의 패턴이 형성된다. 여기서 도 40(A)-도 40C에서 485는 기판, (486)은 레지스트, 487은 소정의 패턴이 형성된 마스크이다.
이러한 레지스트에서는 노광에 의해 생성된 산(484)이 촉매로서 작용하기 때문에, 진행은 느리더라도 노광 직후에 레지스트의 해상반응(보호기(482)를 베이스 수지(481)로부터 절단하는 반응)이 진행한다. 그렇지만 이 해상반응의 진행속도는 온도에 의존하여 실온보다도 낮고 더구나 결로를 발생시키지 않을 정도의 온도, 예를 들어 10∼15℃ 정도의 온도에서는 진행속도가 매우 늦어 해상반응의 진행을 억제하는 상태가 된다.
따라서 노광후의 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(461)까지, 상기한 바와 같이 예를 들어 10∼15℃로 조정된 반송영역 내를 통과시켜 반송함으로써, 이 반송 중에 레지스트의 해상반응의 진행은 억제되는 상태가 된다. 또 반송영역 내를 웨이퍼(W)의 냉각온도를 결로하지 않을 정도로 하는 것은, 웨이퍼(W) 표면에 이슬이 부착되는 경우, 레지스트 계면의 산(표면부근의 산(484))이 레지스트액중에 흡수되어, 불균일한 해상진행 및 불균일한 현상 선폭을 초래하기 때문이다.
여기서 이 예에서는 CHP장치(406)의 가열 플레이트(461)에서 상기 산(484)으로 수지(481)로부터 보호기(482)를 절단하여, 알칼리 용액에 대하여 가용성인 상태로 한다고 하는 가열처리가 이루어지고, 냉각 플레이트(462)로 상기 연쇄반응을 정지시킨다고 하는 냉각처리가 이루어진다.
이렇게 해서 CHP장치(406)로 소정의 처리가 이루어진 웨이퍼(W)는, 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A) → 처리 스테이션(S2)의 선반유니트(R2)의 반송부(434) → 기판반송수단(MA) → 현상유니트(D)의 경로로 반송되어 웨이퍼(W)는 현상유니트D에서 소정의 온도, 예를 들어 현상액의 도포 온도인 23℃로 현상처리된다.
그 후 웨이퍼(W)는 기판반송수단(MA) → 선반유니트R의 가열부(431) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트R의 냉각부(432) → 기판반송수단(MA) → 선반유니트(R1)의 반송부(434) → 반송암(423)의 경로로 반송되어, 일단 소정의 온도까지 가열된 뒤에 소정의 온도까지 냉각된 웨이퍼(W)는 반송부(434)를 거쳐, 예를 들어 원래의 카세트(422) 내로 되돌려진다.
여기서 처리 스테이션(S2)에서는, 웨이퍼(W)는 순차적으로 선반유니트(R1)의 반송부(434)로 보내어지고, 계속해서 비어 있는 소수화부(433) → 선반유니트(R1, R2, R3)의 비어 있는 냉각부(432) → 비어 있는 도포유니트(C) → 선반유니트(R1, R2, R3)의 비어 있는 가열부(431) → 선반유니트(R1, R2, R3)의 열려 있는 냉각부(432) → 인터페이스 스테이션(S3)의 경로로 반송되고, 또한 노광후의 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(S3)의 선반유니트(R4)의 열려 있는 CHP장치(406) → 처리 스테이션(S2)의 열려 있는 현상유니트(D) → 선반유니트(R1, R2, R3)의 열려 있는 가열부(431) → 선반유니트(R1, R2, R3)의 열려 있는 냉각부(432) → 선반유니트(R1)의 반송부(434)의 경로로 반송되면 좋다.
상기한 실시형태에서는, 노광후의 웨이퍼(W)를, 결로가 생기지 않을 정도의 온도로 냉각한 반송영역 내를 통과시켜 가열부까지 반송하고 있기 때문에 현상 선폭의 균일성을 높일 수 있다. 즉 노광장치(S4)로 노광된 웨이퍼(W)는 소정의 반송영역을 통과하여 가열부까지 반송되지만, 이 노광장치(S4) → 가열부까지의 반송시간은 일정하기 때문에 이 반송시의 레지스트의 해상반응의 진행 정도는 거의 같다.
이 때에 반송영역은, 웨이퍼(W)에 결로가 생기지 않을 정도의 온도로 조정되어 있고, 이러한 온도에서는 레지스트의 해상반응의 진행이 억제되기 때문에 반송영역 내의 웨이퍼(W)는 상기 해상반응의 진행이 거의 억제된 상태에 있다고 할 수 있다. 따라서 이 상태로 노광후의 웨이퍼(W) 를 다음 공정인 CHP장치(406)로 반송하도록 하면, CHP장치(406)로 반송되었을 때의 웨이퍼(W)의 상기 해상반응의 진행의 정도가 거의 같은 상태가 된다. 이 때문에 해당 장치(406)에서는 항상 같은 상태로 웨이퍼(W)에 대하여 가열처리가 이루어지게 되기 때문에, 해당 가열처리에 있어서도 상기 해상반응의 진행의 정도가 같아지고, 이렇게 해서 현상 선폭의 격차의 발생이 억제되어 현상 선폭의 균일성이 높아진다.
또한 이 예에서는, 인터페이스 스테이션(S3)에 CHP장치(406)를 설치하고 있기 때문에, 인터페이스 스테이션(S3) 내가 노광장치(S4) → 가열부까지의 반송영역이 된다. 여기서 인터페이스 스테이션(S3)의 용적은 처리 스테이션(S2)보다도 많이 작고, 이 때문에 노광장치(S4) → 가열부까지의 반송영역이 좁게 되어, 이 반송영역을 온도·습도의 조정이 되는 고정밀도 조정 분위기로 하는 것이 원가면에서 유리하다.
또한 인터페이스 스테이션(S3) 내에서는 칸막이벽(474)에 의해 CHP장치(406)와 반송암(A)을 나누고 있기 때문에, CHP장치(406)의 가열 플레이트(461)로부터 반송암(A)이 설치되어 있는 영역으로 미치는 온도의 영향이 억제되고, 인터페이스 스테이션(S3) 내의 온습도 조정이 용이하여 진다.
이상에서 있어서 본 발명에서는, CHP장치(406)를 다단으로 구비한 선반유니트(R4)를, 도 41에 나타내는 바와 같이 처리 스테이션(S2) 내에 설치하도록 하더라도 좋다. 이 예에서는, 상기 선반유니트(R4)는 카세트 스테이션(S1)에서 보아 기판반송수단(MA)의 안쪽의 오른쪽에 설치되어 있고, 그 좌측에 선반유니트(R2)가 설치되어 있어, 기판반송수단(MA)에 의해 선반유니트(R2, R4)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송이 이루어지고, 또한 선반유니트(R2)의 반송부(434)와, 선반유니트(R4)의 각 CHP장치(406)는 인터페이스 스테이션(S3)의 반송암(A)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송이 이루어지도록 구성되어 있다.
그리고 선반유니트(R4)는, 예를 들어 도 42에 나타내는 바와 같이 벽부(481)에 의해 다른 공간으로서 나누어져 있고, 상기 벽부(481)에는 기판반송수단(MA)의 암(361)에 해당하는 위치와, 반송암(A)의 암(456)에 해당하는 위치에 반송구(482, 483)가 형성되어 있고, 이들 반송구(482, 483)는 각기 셔터(484, 485)에 의해 개폐가 가능하도록 구성되어 있다.
또한 각 CHP장치(406)에는, 예를 들어 공기를 정화하기 위한 필터, 화학증폭형 레지스트를 사용하는 경우에는 공기에서 알칼리 성분, 예를 들어 암모니아 성분이나 아민을 제거하기 위해서 산성분이 첨가되어 있는 화학필터, 흡입팬 등을 갖춘 필터유니트F3가 상부측을 덮도록 설치되어 있고, 하부측에서 회수되는 분위기가 배기되는 한편 일부가 필터장치(486)로 유입되어 이 필터장치(486)로 정화된 공기가 상기 필터유니트(F3)를 거쳐 각 부내에 다운플로우하여 내뿜어지게 된다.
상기 필터장치(486)는, 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부나, 가열기구 및 가습기구, 공기를 송출하는 송출부 등을 갖추고 있고, 이렇게 해서 선반유니트(R4)는 안으로는, 불순물이 제거되며 소정의 온도 및 소정 의 습도로 조정된 공기가 송출되고, 이에 의해 이 영역에는 알칼리 성분이 들어가지 않게 된다.
또한 인터페이스 스테이션(S3)의 선반유니트(R5)는, 노광장치(S4)로부터의 웨이퍼(W)를 선반유니트(R4)의 CHP장치(406)로 반송할 때에, 웨이퍼(W)를 대기시키기 위한 선반부를 다단으로 구비하고 있고, 이 선반유니트(R5)는 반송암(A)에 의해 억세스가 가능한 위치에 설치되어 있다. 이 예에 있어서도, 인터페이스 스테이션(S3) 내는, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하고, 또한 결로가 생기지 않을 정도의 온도, 예를 들어 10∼15℃로 조정되어 있다. 그 밖의 구성은 상기한 기판처리장치와 마찬가지고, 각 선반유니트R의 구성도 상기한 바와 마찬가지이다.
이 예에서는, 노광후의 웨이퍼(W)는, 반송암(A)에 의해, 예를 들어 선반유니트(R5)의 선반부로 반송되고, 여기서 CHP장치(406)의 가열 플레이트(461)로 반송되는 것을 기다리다가 반송암(A)에 의해 소정의 CHP장치(406)로 반송된다. 이 때에 인터페이스 스테이션(S3) 내는 10∼15℃ 정도로 조정되어 있기 때문에, 노광장치(S4) → 가열 플레이트(461)까지의 반송을, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 상태로 할 수 있어, 현상처리의 균일성을 높일 수 있다.
계속해서 본 발명의 다른 예에 관해서 도 43 및 도 44에 의거하여 설명한다. 이 실시형태는, 인터페이스 스테이션(S3) 내의 온도조정을 하는 대신에, 노광장치(S4)로부터 CHP장치(406)의 가열 플레이트(461)까지 웨이 퍼(W)를 반송하는 때에, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하기 위해서, 웨이퍼(W)상에 소정의 분위기로 조정된 기체를 공급하면서 반송한다고 하는 것이다.
이 예에서는, 인터페이스 스테이션(S3)에 설치되고 처리 스테이션(S2)와 노광장치(S4)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 하는 반송암(A)는, 예를 들어 도 43 및 도 44에 나타내는 바와 같이 2장의 암(491, 492)을 갖추고 있고, 위쪽의 암(491)은 노광후의 웨이퍼(W)를 CHP장치(406)로 반송하기 위한 전용의 암이고, 아래쪽의 암(492)은 노광전의 웨이퍼(W)를 처리 스테이션(S2)로부터 노광장치(S4)까지 반송하기 위한 전용의 암(492)으로 구성되어 있다.
상기 위쪽 암(491)의 윗쪽에는 암(491)상으로 지지된 웨이퍼(W)에 소정의 분위기로 조정된 기체를 공급하기 위한 가스공급부(409)가 설치되어 있고, 위쪽 암(491)의 아래에는 아래쪽 암(492)상으로 지지된 웨이퍼(W)에 상기 소정의 분위기로 조정된 기체가 닿지 않도록 하기 위한 차단판(493)이 설치되어 있다.
상기 가스공급부(409)는, 예를 들어 평편한 원통모양을 하고 있고, 다수의 가스공급구멍(494)을 갖춘 원형의 개구면(495)이 상기 암(491)상의 웨이퍼(W)와 마주보도록 지지암(496)에 의해 상기 기대(452)의 배면암(451)의 (진행방향측의 배면)에 부착되어 있다. 상기 가스공급부(409)의 개구면(495)은, 암(451)상에 지지된 웨이퍼(W)보다도 큰 영역으로 공기를 공급 할 수 있는 크기로 설정되어 있다.
이러한 가스공급부(409)에는, 불순물이 제거되며 소정의 온도, 예를 들어 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하고 또한 결로를 생기게 하지 않을 정도의 온도인 10∼15℃, 및 소정의 습도로 조정된 기체가, 예를 들어 공기가 필터장치(497)로부터 가스공급관(498)을 거쳐 공급되게 되어 있고, 이에 의해 해당 공기가 가스공급구멍(494)을 거쳐 암(451)으로 지지된 웨이퍼(W)상으로 송출되게 된다. 여기서 상기 필터장치(497)는, 불순물을 제거하기 위한 불순물 제거부나, 가열기구 및 가습기구, 공기를 송출하는 송출부 등을 갖추고 있다. 또한 상기 차단판(493)은, 아래쪽 암(492)상으로 지지된 웨이퍼(W)에 가스공급부에서의 기체가 닫지 않도록 하기 위해서, 암(492)상으로 지지된 웨이퍼(W)보다도 큰 영역을 덮는 크기로 설정되어 있다.
이러한 실시형태에서는, 반송암(A)에 의해 노광장치(S4)로부터 CHP장치(406)로 웨이퍼(W)를 반송할 때에 웨이퍼(W)상에 결로를 생기게 하지 않을 정도의 온도로 조정된 공기를 공급하고 있기 때문에, 레지스트의 해상반응이 진행되기 어렵다. 이 때문에 레지스트의 해상반응의 진행이 억제된 상태로 CHP장치(406)까지 반송할 수 있기 때문에, 현상이 일정하게 되지 않는 것이 억제되어 균일한 처리를 할 수 있다.
여기서, 이 예에서는 웨이퍼(W)상으로 공급되는 기체로서는, 공기 이외에 질소 등의 불활성 가스, 공기와 불활성 가스의 혼합 기체 등을 사 용할 수 있다. 또한 노광후의 웨이퍼(W)를 반송하는 암(491)을 아래쪽에 설치하고 노광전의 웨이퍼(W)를 반송하는 암(492)을 위쪽에 설치하도록 하더라도 좋고, 가스공급부(409)를 반송암(A)에 일체로 부착하는 구성이 아니라, 암(491)으로 지지되는 웨이퍼(W)상에 기체를 공급할 수 있도록 별개로 설치하는 구성이라도 좋다.
또한 이 웨이퍼(W)상에 소정의 온도로 조정된 기체를 공급하면서 반송하는 예와, 상기한 반송영역 자체의 온도를 제어하는 예를 조합시키도록 하더라도 좋고, 이 경우에는 레지스트의 해상반응의 진행이 보다 억제된 상태로 노광후의 웨이퍼(W)를 CHP장치(406)로 반송할 수가 있다.
이상에서는, 반송영역 등의 온도를 제어하지만, 웨이퍼(W)에 부착된 수분량을 제어함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하여도 좋다. 즉 아세탈계 화학증폭형 레지스트는, 레지스트의 해상반응시에 45%정도의 습도가 필요하여, 습도가 충분하지 않은 경우에는 해상반응이 일어나기 어렵다고 하는 성질을 구비하고 있다. 이 때문에 반송영역 내의 습도를 예를 들어 20% 이하로 공기보다 습도가 낮은 저습도 상태로 하고, 이 안에서 웨이퍼(W)를 소정시간 이상 대기시킴으로써 웨이퍼(W)에 부착되는 수분량을, 노광후에 인터페이스 스테이션(S3)로 반송되었을 때에 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 수분량보다도 적게 하면 레지스트의 해상반응의 진행을 많이 억제할 수 있다.
*구체적으로는, 필터장치(473) 등으로 습도가 조정된 가스를 인터페이스 스테이션(S3) 내나 가스공급부(409)로 공급하도록 구성하면 좋다. 여기서 인터페이스 스테이션(S3) 내 등으로 공급되는 가스로서는, 공기나, 질소가스 등의 불활성 가스, 공기와 불활성 가스의 혼합 기체 등을 사용할 수 있다.
또한 웨이퍼(W)의 반송영역에서는, 반송영역의 온도제어와 웨이퍼에 부착된 수분량의 관리를 조합시켜 하도록 하더라도 좋고, 이 경우에는 레지스트의 해상반응의 진행을 보다 억제할 수가 있기 때문에, 보다 균일한 현상 선폭을 확보할 수가 있다.
또한 CHP장치(406)는 인터페이스 스테이션(S3)에 한정되지 않고 처리 스테이션(S2) 내에 설치하도록 하더라도 좋지만, 노광장치(S4)와 CHP장치(406)의 사이의 반송영역의 온도나 습도가 변하기 쉬운 경우에는, 반송시간이 짧을 수록 해당 반송시의 레지스트의 해상반응의 진행의 정도가 같기 때문에, CHP장치(406)는 인터페이스 스테이션(S3) 내에 설치하는 것이 바람직하고, 특히 노광장치(S4)의 근방에 설치하는 것이 바람직하다.
이상에서 있어서 본 발명에서는, 소수화처리 대신에 레지스트를 도포하기 전에 웨이퍼(W)의 표면에 반사 방지막을 형성하도록 하더라도 좋다. 또 반사 방지막을 형성하는 것은, 화학증폭형의 레지스트를 사용하면 노광시에 레지스트의 아래쪽으로 반사가 일어나기 때문에, 이것을 방지하기 위해서이다. 또한 본 발명은, 기판으로서는 웨이퍼에 한정되지 않고, 액정 모니터용의 글래스 기판이더라도 좋다.
(제 6의 실시형태)
도 43 및 도 44에 나타낸 실시형태에서는 가스공급부(409)의 가스공급구멍(494)으로부터 온도나 습도가 제어된 기체를 공급하는 것이나, 도 45에 나타내는 바와 같이, 질소가스 등의 불활성 가스탱크(501)로부터 가스공급부(표면커버)(502)의 가스공급구멍(송풍구)(503)을 거쳐 암(핀세트)(491)상의 웨이퍼(W)를 향하여 불활성 가스를 공급하도록 하더라도 좋다. 송풍구(503)는, 도 45에 나타내는 바와 같이 핀세트(491)의 형상에 대응시켜 설치하여도 좋고, 도 46에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 형상인 원형에 대응시켜 설치하여도 좋다.
이와 같이 구성함으로써, 예를 들어 레지스트가 도포된 후에 기판 반송 중에 있어서 대기중의 수분에 의해서 레지스트가 가수분해를 일으키거나, 대기중의 산소와 결합하여 패턴해상에 영향을 주는 것 같은 것은 없어진다.
또 불활성 기체의 온도나 습도를 도 43이나 도 44에 나타내는 바와 같이 제어하더라도 상관없다.
또한, 웨이퍼(W) 레지스트 도포장치에서 가열처리장치로 반송할 때에 상기 불활성 가스를 공급하도록 하면, 효율이 좋은 가스공급을 할 수 있다.
이상의 본 발명에 의하면, 도포현상 처리시스템 내로 불활성 기체를 공급하여, 산소, 오존, 유기물 등의 분자 레벨의 불순물이 기판에 부착되는 것이 방지되기 때문에, 그 불순물에 영향을 받는 일없이 기판의 처리가 양호하게 이루어져 제품 수율의 향상이 도모된다.
특히, 인터페이스부 내의 불순물을 제거함으로써 불순물에 의해서 오염되어 있지 않은 기판이 노광처리장치로 반입되어 기판의 노광처리를 양호하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도포현상 처리시스템 내에 불활성 기체를 공급하여, 산소, 염기성 물질, 오존, 유기물 등의 분자 레벨의 불순물이 기판에 부착되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 그 불순물에 영향을 받는 일없이 기판의 처리가 양호하게 이루어져, 제품 수율의 향상이 도모된다. 또한, 인터페이스부에 있어서 노광전의 기판경로와 노광후의 기판경로의 분위기를 개별로 제어할 수가 있다.
특히 화학증폭형 레지스트를 사용하는 경우, 노광시에 발생하는 산이, 공기중의 염기성 물질과 반응하여 활동성을 잃는 사태를 방지할 수가 있다. 또한, 노광후의 영역 내를 저온으로 유지할 수가 있기 때문에, 반송중인 보호기의 이탈반응을 억제할 수 있다. 따라서, 뒤의 현상처리를 양호하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 노광전의 영역과 노광후의 영역을, 청정하고 또한 각 영역 특유의 분위기로 유지할 수가 있고, 또한 각 영역을 소정의 온도로 유지할 수가 있다. 또한, 노광전의 영역 및 노광후의 영역의 분위기가, 분위기가 엄격히 제어되고 있는 노광처리장치 내로 유입하는 것을 방지할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판을 노광장치로부터 가열부까지 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 상태로 반송하고 있기 때문에, 현상 선폭의 균일성의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (27)

  1. 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 대하여 레지스트의 해상반응(解像反應)의 진행을 억제하는 처리를 하는 반응억제부와,
    상기 반응억제부에서 처리된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부와,
    상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와,
    상기 냉각부에서 냉각된 기판에 현상액을 도포하는 현상처리부를 구비하고,
    상기 반응억제부는 레지스트가 도포되고 노광된 기판을 결로가 발생하지 않도록 냉각하는 것에 의해 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 복수의 기판을 수납한 기판 카세트를 재치하는 재치부와, 이 재치부에 재치된 기판 카세트에 대하여 기판을 반송하는 반송수단을 포함하는 카세트 스테이션과,
    상기 카세트 스테이션에 접속되어, 상기 반송수단에 의해 반송된 기판에 대하여 처리를 하는 처리 스테이션과,
    상기 처리 스테이션과 기판을 노광처리하는 노광장치 사이에서 기판를 반송하기 위한 인터페이스 스테이션을 갖추고,
    상기 인터페이스 스테이션은, 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 대하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 처리를 하는 반응억제부를 포함하고,
    상기 처리 스테이션은, 상기 반응억제부에서 냉각된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부와, 상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와, 상기 기판에 대하여 현상액을 도포하는 현상처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 반응억제부는 노광장치의 근방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 대하여 레지스트의 해상반응(解像反應)의 진행을 억제하는 처리를 하는 반응억제부와,
    상기 반응억제부에서 처리된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부와,
    상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와,
    상기 냉각부에서 냉각된 기판에 현상액을 도포하는 현상처리부를 구비하고,
    상기 반응억제부는, 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 부착되어 있는 수분량이 반응억제부로 반송되었을 때의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 반응억제부는, 이 반응억제부가 설치되어 있는 분위기의 공기의 습도보다도 습도가 낮은 가스를 기판에 공급함으로써, 기판에 부착되어 있는 수분량이, 반응억제부로 반송되었을 때의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 레지스트는, 노광에 의해 발생한 산(酸)이 레지스트의 해상반응을 진행시키는 화학증폭형 레지스트인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응억제부는, 상기 레지스트가 도포되고 노광된 기판의 영역에 따라서 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 정도를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 대하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 처리를 하는 공정과,
    상기 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 처리가 이루어진 기판 을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 공정과,
    상기 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 공정과,
    상기 냉각된 기판에 현상액을 도포하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 반응억제공정은, 레지스트가 도포되고 노광된 기판을 결로가 발생하지 않도록 냉각함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 반응억제공정은, 레지스트가 도포되고 노광된 기판에 부착되어 있는 수분량이, 그 반응억제공정 내로 반송되었을 때의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 반응억제공정은, 그 반응억제공정 내의 분위기의 공기의 습도보다도 습도가 낮은 가스를 기판에 공급함으로써, 기판에 부착되어 있는 수 분량이, 그 반응억제공정 내로 반송되었을 때의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 레지스트는, 노광에 의해 발생한 산이 레지스트의 해상반응을 진행시키는 화학증폭형 레지스트인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  14. 기판 상에 레지스트를 도포하는 공정과,
    상기 레지스트가 도포되고 노광된 기판을, 레지스트의 해상반응을 억제하면서 가열부까지 반송하는 공정과,
    상기 반송된 기판을 가열부에서 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 공정과,
    상기 해상반응이 진행된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 공정과,
    상기 해상반응의 진행이 억제된 기판에 현상액을 도포하는 공정을 구비하고,
    상기 반송공정은, 상기 노광된 기판을 결로가 발생하지 않도록 냉각함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하면서 가열부까지 반송하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  15. 삭제
  16. 기판 상에 레지스트를 도포하는 공정과,
    상기 레지스트가 도포되고 노광된 기판을, 레지스트의 해상반응을 억제하면서 가열부까지 반송하는 공정과,
    상기 반송된 기판을 가열부에서 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 공정과,
    상기 해상반응이 진행된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 공정과,
    상기 해상반응의 진행이 억제된 기판에 현상액을 도포하는 공정을 구비하고,
    상기 반송공정은, 상기 가열부로 반송되는 때의 기판에 부착되어 있는 수분량이 노광후의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어함으로써 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하면서 가열부까지 반송하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 반송공정은, 상기 노광된 기판에 공기보다도 습도가 낮은 가스를 공급하면서 가열부까지 반송함으로써, 가열부로 반송되는 때의 기판에 부착되어 있는 수분량이, 노광후의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 레지스트는, 노광에 의해 발생한 산이 레지스트의 해상반응을 진행시키는 화학증폭형 레지스트인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  19. 레지스트가 도포된 기판을 노광하기 위한 노광부에서 노광된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키기 위한 가열부와,
    적어도 상기 노광된 기판을, 레지스트의 해상반응을 억제하는 상태로 상기 가열부까지 반송하는 반송부와,
    상기 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하기 위한 냉각부와,
    상기 냉각된 기판에 현상액을 도포하기 위한 현상처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 노광부와 가열부 사이의 기판의 반송영역을, 레지스트의 해상반응을 억제하기 위하여 기판에 결로가 발생하지 않도록 냉각하는 냉각부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 노광부와 가열부 사이의 기판의 반송영역으로, 가열부로 반송되는 때의 기판에 부착되어 있는 수분량이 노광후의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록 공기보다도 습도가 낮은 가스를 공급하는 가스공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  22. 복수의 기판을 수납한 기판 카세트를 재치하는 재치부와, 이 재치부에 재치된 기판 카세트에 대하여 기판을 반송하는 반송수단을 포함하는 카세트 스테이션과, 이 카세트 스테이션에 접속되어 상기 반송수단에 의해 반송된 기판에 대하여 처리를 하는 처리 스테이션과,
    상기 처리 스테이션과 기판을 노광처리하는 노광장치 사이에서 기판를 반송하기 위한 인터페이스 스테이션을 갖추고,
    상기 처리 스테이션은, 상기 노광된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부와,
    상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와,
    상기 기판에 대하여 현상액을 도포하는 현상처리부를 포함하고,
    상기 인터페이스 스테이션은, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하기 위하여, 기판에 결로가 발생하지 않도록 냉각되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  23. 복수의 기판을 수납한 기판 카세트를 재치하는 재치부와, 이 재치부에 재치된 기판 카세트에 대하여 기판을 반송하는 반송수단을 포함하는 카세트 스테이션과, 이 카세트 스테이션에 접속되어, 상기 반송수단에 의해 반송된 기판에 대하여 처리를 하는 처리 스테이션과,
    상기 처리 스테이션과 기판을 노광처리하는 노광장치 사이에서 기판를 반송하기 위한 인터페이스 스테이션을 갖추고,
    상기 인터페이스 스테이션은, 상기 노광된 기판을 가열하여 레지스트의 해상반응을 진행시키는 가열부를 포함하고,
    상기 처리 스테이션은, 상기 가열부에서 가열된 기판을 냉각하여 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하는 냉각부와,
    상기 기판에 대하여 현상액을 도포하는 현상처리부를 포함하고,
    상기 인터페이스 스테이션은, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하기 위해서 기판에 결로가 발생하지 않도록 냉각되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 인터페이스 스테이션으로, 가열부로 반송되는 때의 기판에 부착되어 있는 수분량이, 노광후의 기판에 부착되어 있던 수분량보다도 적게 되도록, 공기보다도 습도가 낮은 가스를 공급하는 가스공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  25. 청구항 19에 있어서,
    상기 반송부에 의해 기판이 상기 노광장치로부터 상기 가열부까지 반송되는 사이에, 상기 기판의 피처리면에 온도 및/또는 습도가 조정된 기체를 공급하기 위한 가스공급부를 갖추는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 가스공급부에서 기판의 피처리면으로 공급되는 기체에 대하여, 레지스트의 해상반응의 진행을 억제하도록 온도 및 습도 중에서 적어도 하나를 조정하는 온도 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  27. 청구항 19에 있어서,
    상기 레지스트는, 노광에 의해 발생한 산이 레지스트의 해상반응을 진행시키는 화학증폭형 레지스트인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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