KR20080076713A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20080076713A
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신이치로 아라키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 액침 노광시에 레지스트의 함유 성분이 용출될 우려가 있는 표면 결함이 비정상적인 보호막을 갖는 웨이퍼를 노광 대상으로부터 제외하고, 정상적인 보호막을 갖는 웨이퍼만을 노광 처리하는 것을 과제로 한다.
웨이퍼(W)의 표면에 도포된 레지스트층의 표면에 보호막을 형성하는 보호막 도포 유닛(26)과, 웨이퍼의 표면에, 빛을 투과하는 침액층을 형성한 상태에서 웨이퍼의 표면을 액침 노광하는 노광 장치(4)와, 웨이퍼의 표면에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 유닛(28)을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼의 표면에 형성된 보호막의 표면을 보호막 검사 장치(33)에 의해 검출하고, 보호막 검사 장치에 의해 검출된 정보를, 제어 컴퓨터(60)로 수집하여 보호막의 표면 결함이 정상인지 이상인지를 판단해서, 그 신호를 노광 장치에 전달하며, 보호막의 표면 결함이 이상이라고 판단된 경우는, 노광 처리를 행하지 않는 지령을 부여하고, 정상이라고 판단된 경우는, 노광 처리를 행하는 지령을 부여한다.
Figure P1020080001745
기판 처리 장치

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 레지스트의 표면에 보호막을 형성한 피처리 기판의 표면에 침액층을 형성하여 액침 노광하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조 공정의 하나인 포토레지스트 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼(이하에 웨이퍼라고 함)의 표면에 레지스트를 도포하고, 이 레지스트를 소정의 패턴으로 노광한 후에, 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고 있다.
또한, 최근의 디바이스 패턴의 미세화, 박막화에 따라 노광의 해상도를 올리는 요청이 높아지고 있다. 노광의 해상도를 올리는 방법의 하나로서, 기존의 광원 예컨대 불화아르곤(ArF)이나 불화크립톤(KrF)에 의한 노광 기술을 개량하여 해상도를 올리기 위해서, 웨이퍼의 표면에 빛을 투과하는 침액층을 형성한 상태에서 노광하는 액침 노광 방법이 알려져 있다. 이 액침 노광은, 예컨대 순수한 물 등의 물속에 빛을 투과시키는 기술로서, 수중에서는 파장이 짧아지기 때문에 193 ㎚의 ArF의 파장이 수중에서는 실질적으로 134 ㎚가 된다는 특징을 이용하는 것이다.
즉, 이 액침 노광의 기술은, 렌즈와 웨이퍼의 표면 사이에 침액층(액막)을 형성한 상태에서, 광원으로부터 발생된 빛이 렌즈를 통과하고, 액막을 투과해서 웨이퍼에 조사되어, 이에 따라 소정의 레지스트 패턴(회로 패턴)을 레지스트에 전사하는 기술이다. 그리고, 웨이퍼와의 사이에 액막을 형성한 상태에서 노광 수단과 웨이퍼를 상대적으로 수평 방향으로 슬라이드 이동시켜서 다음 전사 영역(쇼트 영역)에 대응하는 위치에 상기 노광 수단을 배치하고, 빛을 조사하는 동작을 반복함으로써 웨이퍼 표면에 회로 패턴을 순차 전사해 간다.
이 액침 노광에 있어서는, 렌즈와 웨이퍼의 표면 사이에 액막(침액층)을 형성하기 때문에, 레지스트층의 표면부로부터 레지스트의 함유 성분의 일부가 약간이긴 하지만 용출되고, 용출 성분이 렌즈 표면에 부착되어 전사하는 회로 패턴의 선폭 정밀도가 저하한다는 문제가 있었다. 또한, 렌즈의 표면에 부착하지 않아도 수막 내에 용출 성분이 포함되어 있으면 빛의 굴절률에 영향을 주어 해상도의 저하 및 면 내에서 선폭 정밀도의 불균일이 발생한다는 문제도 있었다.
상기 문제를 해결하는 방법으로서, 레지스트층의 표면에 반사 방지막(보호막)을 입힘으로써, 액침 노광시에 레지스트의 용출을 억제할 수 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2006-80404호 공보(특허청구의 범위, 단락번호 0009, 0015, 0017, 도 10)
그러나, 보호막의 표면은 반드시 균일한 평탄면이 아니며, 표면에 오목 형상의 상처 등의 표면 결함이 발생하는 경우가 있다. 이러한 표면 결함은 적으면 레지스트의 용출의 문제는 없으나, 표면 결함이 비정상적으로 많이 있으면, 액침 노광시에 표면 결함부로부터 레지스트가 용출되어서, 노광 렌즈에 부착하는 경우가 있어, 회로 패턴의 선폭 정밀도의 저하나 선폭 정밀도의 불균일이 발생할 우려가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 액침 노광시에 레지스트의 함유 성분이 용출될 우려가 있는 표면 결함이 비정상적인 보호막을 갖는 피처리 기판을 노광 대상으로부터 제외하고, 정상적인 보호막을 갖는 피처리 기판만을 노광 처리하도록 한, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 발명은, 피처리 기판의 표면에 레지스트를 도포하고, 레지스트층의 표면에 보호막을 형성한 후, 피처리 기판의 표면에, 빛을 투과하는 침액층을 형성한 상태에서 피처리 기판의 표면을 노광 처리하고, 이어서 피처리 기판의 표면에 현상 처리를 실시하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 보호막이 형성된 피처리 기판을 노광 장치로 노광 처리하기 전에, 보호막 검사 수단에 의해 보호막의 표면 결함의 상태를 검출해서, 노광 처리시에 상 기 침액층에 침지될 때의 보호막의 표면 결함이 정상인지 이상인지를 판단하여, 이상이라고 판단된 경우는 노광 처리를 행하지 않고, 정상이라고 판단된 경우는 노광 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 노광 장치는, 노광 렌즈와 피처리 기판의 표면 사이에 침액을 공급하는 침액 공급부와, 노광 렌즈와 세정용 기판의 표면 사이에 렌즈 세정액을 공급하는 세정액 공급부가 전환 가능하게 형성되고,
상기 보호막의 표면 결함이 정상이라고 판단된 경우에 있어서의 표면 결함의 정도에 따라 상기 전환 밸브를 전환하여, 노광 처리 후에, 렌즈 세정액에 의한 렌즈 세정 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 기판 처리 방법을 구현화하는 것으로서, 피처리 기판의 표면에 레지스트를 도포하는 레지스트 도포 유닛과, 레지스트층의 표면에 보호막을 형성하는 보호막 도포 유닛과, 피처리 기판의 표면에, 빛을 투과하는 침액층을 형성한 상태에서 피처리 기판의 표면을 노광 처리하는 노광 장치와, 피처리 기판의 표면에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 유닛을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 피처리 기판의 표면에 형성된 보호막의 표면을 검사하는 보호막 검사 수단과, 상기 보호막 검사 수단에 의해 검출된 정보를 수집해서, 보호막의 표면 결함이 정상인지 이상인지를 판단하여, 그 신호를 상기 노광 장치에 전달하고, 보호막의 표면 결함이 이상이라고 판단된 경우는, 노광 처리를 행하지 않는 지령을 부여하고, 정상이라고 판단된 경우는, 노광 처리를 행하는 지령을 부여하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 기판 처리 방법을 구현화하는 것으로서, 청구항 3에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 노광 장치는, 노광 렌즈와 피처리 기판의 표면 사이에 침액을 공급하는 침액 공급부와, 노광 렌즈와 세정용 기판의 표면 사이에 렌즈 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 구비하고, 상기 침액 공급부 및 세정액 공급부의 공급관로에 전환 밸브를 끼워 설치하고, 상기 전환 밸브를 상기 제어 수단으로부터의 제어 신호에 기초하여 전환 가능하게 형성하며, 상기 피처리 기판에 형성되는 보호막의 표면 결함이 정상이라고 판단된 경우에 있어서의 표면 결함의 정도에 따라 상기 전환 밸브를 전환하여, 노광 처리 후에, 렌즈 세정액에 의한 렌즈 세정 처리를 행할 수 있도록 형성해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
청구항 1, 3에 기재된 발명에 따르면, 레지스트층의 표면에 보호막이 형성된 피처리 기판을 노광 장치로 노광 처리하기 전에, 보호막 검사 수단에 의해 보호막의 표면 결함의 상태를 검출하여, 노광 처리시에 상기 침액층에 침지될 때의 보호막의 표면 결함이 정상인지 이상인지를 판단한다. 그리고, 보호막의 표면 결함이 이상이라고 판단된 피처리 기판은, 노광 장치에서의 노광 처리를 행하지 않고 노광 장치로부터 반출(제외) 되며, 보호막의 표면 결함이 이상이 아니라 정상이라고 판단된 피처리 기판만을 노광 처리할 수 있다.
청구항 2, 4에 기재된 발명에 따르면, 노광 장치는, 노광 렌즈와 피처리 기판의 표면 사이에 침액을 공급하는 침액 공급부와, 노광 렌즈와 세정용 기판의 표 면 사이에 렌즈 세정액을 공급하는 세정액 공급부가 전환 가능하게 형성되며, 보호막의 표면 결함이 정상이라고 판단된 경우에 있어서의 표면 결함의 정도, 예컨대 표면 결함의 개수가 이상은 아니지만, 액침 노광시에 약간 레지스트의 함유 성분의 용출이 발생하는 정도에 따라, 전환 밸브를 전환하여, 노광 처리를 행한 후(또는, 정기적으로 노광 처리 후)에, 피처리 기판을 대신해서 세정용 기판을 노광 렌즈와 대향 배치한 상태에서, 세정액 공급부로부터 노광 렌즈와 세정용 기판의 표면 사이에 렌즈 세정액을 공급하여 렌즈 세정 처리를 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 이하와 같은 우수한 효과를 이룬다.
(1) 청구항 1, 3에 기재된 발명에 따르면, 레지스트층의 표면에 형성되는 보호막의 표면 결함이 이상이라고 판단된 피처리 기판의 노광 처리를 행하지 않고, 보호막의 표면 결함이 이상이 아니라 정상이라고 판단된 피처리 기판만을 노광 처리할 수 있기 때문에, 액침 노광시에 레지스트의 함유 성분이 용출되어 노광 렌즈에 부착되는 것을 방지할 수 있고, 노광 정밀도의 유지를 도모할 수 있다.
(2) 청구항 2, 4에 기재된 발명에 따르면, 표면 결함의 정도, 예컨대 표면 결함의 개수가 이상은 아니지만, 액침 노광시에 약간 레지스트의 함유 성분의 용출이 발생하는 정도에 따라, 노광 처리를 행한 후(또는, 정기적으로 노광 처리 후)에, 노광 렌즈의 세정을 행하기 때문에, 상기 (1)에 더하여, 더욱 노광 렌즈의 더러움을 확실하게 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 최량의 형태에 대하여, 첨부 도시에 기초해서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 적용하는 도포ㆍ현상 처리 장치에 노광 장치를 접속한 처리 시스템의 전체를 도시하는 개략 평면도, 도 2는 상기 처리 시스템의 개략 정면도, 도 3은 상기 처리 시스템의 개략 배면도이다.
상기 처리 시스템은 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)(이하에 웨이퍼(W)라고 함)를 복수 매 예컨대 25매 밀폐 수납하는 캐리어(10)를 반출입하기 위한 캐리어 스테이션(1)과, 이 캐리어 스테이션(1)으로부터 꺼내진 웨이퍼(W)에 레지스트 도포, 현상 처리 등을 실시하는 처리부(2)와, 웨이퍼(W)의 표면에 빛을 투과하는 침액층을 형성한 상태에서 웨이퍼(W)의 표면을 액침 노광하는 노광부인 노광 장치(4)와, 처리부(2)와 노광 장치(4) 사이에 접속되며, 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스부(3)를 구비하고 있다.
캐리어 스테이션(1)은 캐리어(10)를 복수 개 나란히 해서 적재 가능한 적재부(11)와, 이 적재부(11)에서 보아 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(12)와, 개폐부(12)를 통하여 캐리어(10)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내기 위한 전달 수단(A1)이 설치되어 있다.
또한, 캐리어 스테이션(1)의 안쪽에는 케이스(20)에 의해 주위가 둘러싸이는 처리부(2)가 접속되어 있고, 이 처리부(2)에는 앞쪽으로부터 차례대로 가열ㆍ냉각계의 유닛을 다단화한 처리 유닛(U1, U2, U3) 및 액 처리 유닛(U4, U5)의 각 유닛간의 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 주 반송 수단(A2, A3)이 번갈아 배열되어서 설치 되어 있다. 또한, 주 반송 수단(A2, A3)은 캐리어 스테이션(1)에서 보아 전후 방향으로 배치되는 처리 유닛(U1 , U2, U3)측의 일면부와, 후술하는 예컨대 우측의 액 처리 유닛(U4, U5)측의 일면부와, 좌측의 일면을 이루는 배면부로 구성되는 구획벽(21)에 의해 둘러싸이는 공간 내에 배치되어 있다. 또한, 캐리어 스테이션(1)과 처리부(2) 사이, 처리부(2)와 인터페이스부(3) 사이에는, 각 유닛에서 사용되는 처리액의 온도 조절 장치나 온습도 조절용의 덕트 등을 구비한 온습도 조절 유닛(22)이 배치되어 있다.
처리 유닛(U1, U2, U3)은 액 처리 유닛(U4, U5)에 의해 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 각종 유닛을 복수단 예컨대 10단으로 적층하여 구성되어 있다. 예컨대 웨이퍼(W)를 소수화 처리하기 위한 어드히젼(adhesion) 유닛(AD), 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 유닛(HP)이, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하방으로부터 차례대로 2단씩 포개져 있다. 어드히젼 유닛(AD)은 웨이퍼(W)를 온도 조절하는 기구를 더 갖는 구성으로 해도 좋다. 주 반송 수단(A3)의 배면측에는, 웨이퍼(W)의 에지부만을 선택적으로 노광하는 주변 노광 장치(WEE)(23) 및 웨이퍼(W)에 도포된 레지스트막 두께를 검사하는 검사부로서의 막 두께 검사 장치(24)가 설치되어 있다. 이들 주변 노광 장치(WEE)(23)나 막 두께 검사 장치(24)는 다단으로 배치해도 좋다. 또한, 주 반송 수단(A3)의 배면측은, 주 반송 수단(A2)의 배면측과 마찬가지로 열 처리 유닛이 배치 구성되는 경우도 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 처리 유닛(U1)에서는, 웨이퍼(W)를 적재대에 실어서 소정의 처리를 행하는 오븐형의 처리 유닛, 예컨대 웨이퍼(W)에 소정의 가열 처리를 실시하는 제1 열 처리 유닛인 고온도 열 처리 유닛(BAKE), 웨이퍼(W)에 정밀도가 좋은 온도 관리화로 가열 처리를 실시하는 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL), 전달 수단(A1)으로부터 주 반송 수단(A2)으로의 웨이퍼(W)의 전달부가 되는 전달 유닛(TRS), 온도 조절 유닛(TCP)이 위로부터 차례대로 예컨대 10단으로 포개져 있다. 또한, 처리 유닛(U1)에 있어서, 본 실시형태에서는 아래로부터 3단째는 스페어 공간으로서 형성되어 있다. 처리 유닛(U2)에서도, 예컨대, 제4 열 처리 유닛으로서 포스트 베이킹 유닛(POST), 레지스트 도포 후의 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하는 제2 열 처리 유닛인 프리 베이킹 유닛(PAB), 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)이 위로부터 차례대로 예컨대 10단으로 포개져 있다. 또한 처리 유닛(U3)에서도, 예컨대 노광 후의 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하는 제3 열 처리 유닛으로서 포스트 익스포저 베이킹 유닛(PEB), 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)이 예컨대 위로부터 차례대로 10단으로 포개져 있다.
또한, 액 처리 유닛(U4, U5)은, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이, 레지스트나 현상액 등의 약액 수납부(CHM) 위에 반사 방지막을 도포하는 보텀(bottom) 반사 방지막 도포 유닛(BCT)(25), 톱 반사 방지막(보호막) 도포 유닛(TCT)(26), 레지스트를 도포하는 레지스트 도포 유닛(COT)(27), 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 유닛(DEV)(28) 등을 복수단 예컨대 5단으로 적층해서 구성되어 있다.
인터페이스부(3)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 처리부(2)와 노광 장치(4) 사이에 전후로 설치되는 제1 반송실(3A) 및 제2 반송실(3B)로 구성되어 있고, 각각 에 제1 웨이퍼 반송부(30A) 및 제2 웨이퍼 반송부(30B)가 설치되어 있다. 제1 웨이퍼 반송부(30A)는 승강 자유로우며 연직축 주위로 회전 자유로운 기체(基體; 31A)와, 이 기체(31A)상에 설치되는 진퇴 자유로운 아암(32A)으로 구성되어 있다. 또한 제2 웨이퍼 반송부(30B)는 승강 자유로우며 연직축 주위로 회전 자유로운 기체(31B)와, 이 기체(31B)상에 설치되는 진퇴 자유로운 아암(32B)으로 구성되어 있다.
또한, 제1 및 제2 웨이퍼 반송부(30A, 30B)에 의한 웨이퍼(W)의 반송 타이밍 및 시간은 제어 수단인 제어 컴퓨터(60)의 중앙 연산 처리 장치(CPU)를 주체로 해서 구성되는 컨트롤러(70)에 의해 제어되어 있다.
또한, 제1 반송실(3A)에는, 제1 웨이퍼 반송부(30A)를 사이에 두고 캐리어 스테이션(1)측에서 본 좌측에, 보호막의 표면 결함 예컨대 오목 형상의 상처 등을 검출하는 보호막 검사 장치(33)가 설치되어 있다. 마찬가지로 우측에는, 복수 예컨대 25매의 웨이퍼(W)를 일시적으로 수용하는 버퍼 카세트(34)가 예컨대 상하로 적층되어서 설치되어 있다. 또한, 버퍼 카세트(34)를 보호막 검사 장치(33)의 하방에 배치해도 좋다.
보호막 검사 장치(33)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 적재하는 회전 가능한 적재 테이블(35)과, 적재 테이블(35)상에 적재된 웨이퍼(W)의 표면에 검사용 조사광을 조사하는 조사 유닛(36)과, 이 조사 유닛(36)으로부터 조사광이 웨이퍼 표면에 조사되었을 때에 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 산란광을 수광하는 수광 유닛(37)으로 주로 구성되어 있다.
이 경우, 적재 테이블(35)은 하면에 회전축(35a)을 수하(垂下)해서 이루어지며, 도시하지 않은 구동 모터의 구동에 의해 수평 방향으로 회전 가능하게 형성되어 있다. 또한, 적재 테이블(35)은 도시하지 않은 진공 장치에 접속되어 있고, 진공 장치의 구동에 의해 웨이퍼(W)는 적재 테이블(35)에 흡착 유지된다.
조사 유닛(36)은 웨이퍼(W)의 표면에 검사용 조사광을 조사하는 것으로서, 예컨대, 광원(36a)과, 광원(36a)에서 조사되는 검사용 조명광의 파장을 선택하는 파장 선택 필터(36b)와, 이 파장 선택 필터(36b)를 투과한 검사용 조명광을 평행광속으로 변환하여 적재 테이블(35)에 적재된 웨이퍼(W)의 표면에 조사시키는 조사 렌즈(36c)로 구성되어 있다.
또한, 수광 유닛(37)은, 예컨대, 제1 및 제2 수광 렌즈(37a, 37b)와, CCD 촬상 소자(37c)로 구성되어 있다. 이 수광 유닛(37)의 CCD 촬상 소자(37c)에는, 이 CCD 촬상 소자(37c)에 의해 검출된 화상 정보를 수집하는 화상 수집용 컨트롤러(50)가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 화상 수집용 컨트롤러(50)에 의해 수집된 화상 정보는 제어 수단인 제어 컴퓨터(60)에 보내지고, 제어 컴퓨터(60)에 의해 화상 정보와 미리 기억된 평가 시험 등에서 얻어진 데이터를 비교 연산하여, 보호막의 표면 결함의 상태가 정상인지 이상인지, 다시 말하면 액침 노광시에 용출되는 레지스트의 함유 성분에 의해 노광 처리에 지장을 초래하지 않는지(정상), 용출되는 레지스트의 함유 성분에 의해 노광 처리에 지장을 초래하는지(이상)가 검출되 도록 구성되어 있다. 이 경우의 평가 방법으로서, 예컨대 오목 형상의 상처 등의 표면 결함의 개수에 의해 정상인지 이상인지를 판단할 수 있다. 예컨대, (A)표면 결함수가 5개 이하이면 레지스트의 함유 성분의 용출의 걱정이 없다, (B)표면 결함수가 5개를 넘고 20개 미만이면, 레지스트의 함유 성분의 용출은 약간 있으나 노광 처리에는 지장을 초래하지 않는다, (C)표면 결함수가 20개 이상이면 레지스트의 함유 성분의 용출량이 많아져서, 노광 처리에 지장을 초래한다는 판단이 이루어진다. 이렇게 해서 얻어진 보호막의 표면 결함의 정보는 제어 컴퓨터(60)로부터 컨트롤러(70)를 통하여 노광 장치(4)에 전달된다.
또한, 노광 장치(4)측에 형성된 웨이퍼 반송구(3a)를 통하여 제2 반송실(3B)과 노광 장치(4) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 하기 위한 전달 스테이지(38A, 38B)가 좌우에 나란히 늘어서서 설치되어 있다. 이들 전달 스테이지(38A, 38B)의 각각의 표면에는 웨이퍼(W)를 이면측에서 지지하는 예컨대 3개의 기판 지지 핀(39)이 설치되어 있다.
상기 제1 및 제2 웨이퍼 반송부(30A, 30B)는 컨트롤러(70)에 전기적으로 접속되어 있고, 컨트롤러(70)로부터의 제어 신호에 기초하여 웨이퍼(W)를 반송하도록 구성되어 있다. 즉, 제1 웨이퍼 반송부(30A)는, 처리부(2)측에서 반송되는 보호막이 도포된 웨이퍼(W)를 수취하여 보호막 검사 장치(33)로의 반입, 버퍼 카세트(34)로의 반입, 및 노광 처리 후의 웨이퍼(W)를 제2 웨이퍼 반송부(30B)에서 수취하여 처리부(2)측으로 반송한다. 또한, 제2 웨이퍼 반송부(30B)는, 제1 웨이퍼 반송부(30A)에서 수취한 미노광된 웨이퍼(W)를 노광 장치(4)측으로 반송, 및 노광 장치(4)측에서 반출된 노광이 끝난 웨이퍼(W)를 제1 웨이퍼 반송부(30A)에 전달하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성되는 인터페이스부(3)에 있어서의 웨이퍼(W)의 반송계에 있어서, 처리부(2)로부터 노광 장치(4)로의 웨이퍼(W)의 반송, 및 노광 장치(4)로부터 처리부(2)로의 웨이퍼(W)의 반송을 효율적으로 행할 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 제어 컴퓨터(60)에 의해 모든 로트에 대하여 웨이퍼(W)의 반송 경로로부터 이동 시간을 위치 데이터와 반송 수단(Al, A2, A3, 30A, 30B)의 반송 속도로부터 산출하여, 가장 가까운(빠른) 위치에 있는 버퍼 카세트(34) 내의 웨이퍼(W)의 수용 위치를 특정하고, 그리고, 그 특정된 버퍼 카세트(34) 내에 웨이퍼(W)를 수용하고 있다. 이와 같이, 가장 가까운(빠른) 위치에 있는 버퍼 카세트(34) 내의 웨이퍼(W)의 수용 위치에 웨이퍼(W)를 수용하고, 웨이퍼(W)의 반송을 행함으로써, 웨이퍼(W)의 반송을 효율적으로 행할 수 있으며, 작업 처리량의 공제가 도모된다.
한편, 노광 장치(4)는, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W) 또는 세정용 기판 예컨대 더미 웨이퍼(Wa)를 적재하고, 도시하지 않은 이동 기구에 의해 수평 방향으로 이동 가능한 스테이지(40)와, 회로 패턴이 묘화된 마스크 기판 예컨대 레티클(R)과, 노광 광원(41)으로부터 조사되어, 레티클(R)을 투과한 노광 빛을 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 보호막(TC)에 대하여 조사하는 투영계(42)와, 이 투영계(42)의 노광 렌즈(42a)와 보호막과의 간극에, 예컨대 순수(純水) 등의 침액(43)을 공급하는 침액 공급부(44)와, 노광 처리 후 또는 비노광시에 있어서, 스테이지(40)에 적재된 더미 웨이퍼(Wa)와 노광 렌즈(42a)와의 간극에, 예컨대 유기 용제나 계면활성제 등의 렌즈 세정액(45)을 공급하는 렌즈 세정액 공급 부(46)(이하에 세정액 공급부(46)라고 함)와, 침액 공급부(44)를 구성하는 침액 공급원(44A)에 접속하는 침액 공급관로(47)에 끼워 설치되는 제1 전환 밸브(V1)와, 세정액 공급부(46)를 구성하는 세정액 공급원(46A)에 접속하는 세정액 공급관로(48)에 끼워 설치되는 제2 전환 밸브(V2)를 구비하고 있다.
또한, 제1 및 제2 전환 밸브(V1, V2)는 제어 수단을 구성하는 컨트롤러(70)에 전기적으로 접속되어 있고, 컨트롤러(70)로부터의 지령을 받아, 즉 제어 신호에 기초하여 전환 가능하게 형성되어 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)에 형성되는 보호막의 표면 결함이 정상이라고 판단된 경우에 있어서의 표면 결함의 정도에 따라, 구체적으로는, 상술한 바와 같이 (B)보호막의 표면 결함수가 5개를 넘고 20개 미만인 경우에, 제1, 제2 전환 밸브(V1, V2)를 전환하여, 노광 처리 후 또는 비노광 처리시에, 스테이지(40)에 적재된 더미 웨이퍼(Wa)와 노광 렌즈(42a)와의 간극에 공급되는 렌즈 세정액(45)에 의해 노광 렌즈(42a)가 세정 처리된다(도 6(b) 참조). 상기 설명에서는, 전환 밸브가, 침액 공급관로(47)에 끼워 설치되는 제1 전환 밸브(V1)와, 세정액 공급관로(48)에 끼워 설치되는 제2 전환 밸브(V2)인 경우에 대하여 설명하였으나, 침액 공급관로(47)에 끼워 설치되는 하나의 전환 밸브에 세정액 공급관로(48)를 통하여 세정액 공급원(46A)을 접속해도 좋다.
또한, 노광 장치(4) 내에는, 인터페이스부(3)의 웨이퍼 반송구(3a)를 통하여 웨이퍼(W)를 스테이지(40)상에 반송, 스테이지(40)상에서 반출하는 반송 수단(49)이 설치되어 있다. 이 반송 수단(49)은 제어 수단인 제어 컴퓨터(60)의 컨트롤러(70)와 전기적으로 접속되어 있으며, 컨트롤러(70)로부터의 제어 신호 즉 보호막 검사 장치(33)에 의해 검출된 검출 정보에 기초하여 웨이퍼(W) 또는 더미 웨이퍼(Wa)의 반송 동작을 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 더미 웨이퍼(Wa)는, 예컨대 노광 장치(4) 내의 대기 위치에 놓여 있거나, 또는, 버퍼 카세트(34) 내에 수용되어 있으며, 노광 렌즈(42a)의 세정시에 반송 수단(49)에 의해 스테이지(40)상에 적재된다.
다음으로, 상기 도포ㆍ현상 장치를 사용해서 웨이퍼(W)를 처리하는 순서에 대하여, 도 7에 도시하는 플로우차트를 참조해서 설명한다. 여기에서는, 웨이퍼(W)의 표면에 보텀 반사 방지막(BARC)을 형성하고, 그 상층에 레지스트층을 도포하여, 레지스트층의 표면에 톱 반사 방지막(TC)(이하에 보호막(TC)이라고 함)을 적층한 경우에 대해서 설명한다. 우선, 예컨대 25매의 웨이퍼(W)를 수납한 캐리어(10)가 적재부(11)에 적재되면, 개폐부(12)와 함께 캐리어(10)의 덮개가 벗겨져서 전달 수단(A1)에 의해 웨이퍼(W)가 꺼내진다. 그리고, 웨이퍼(W)는 처리 유닛(U1)의 일단을 이루는 전달 유닛(TRS)을 통하여 주 반송 수단(A2)에 전달되고, 도포 처리의 전처리로서 예컨대 보텀 반사 방지막 도포 유닛(BCT)(25)에 의해 그 표면에 보텀 반사 방지막(BARC)이 형성된다(단계 S1). 보텀 반사 방지막(BARC)이 형성된 웨이퍼(W)는, 주 반송 수단(A2)에 의해 처리 유닛(U1)의 가열 처리부로 반송되어 프리 베이크(CLHP)된다(단계 S2).
그 후, 주 반송 수단(A2)에 의해 웨이퍼(W)는 레지스트 도포 유닛(COT)(27) 내로 반입되며, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 박막 형상으로 레지스트가 도포된다(단계 S3). 레지스트가 도포된 웨이퍼(W)는, 주 반송 수단(A2)에 의해 처리 유닛(U2)의 가열 처리부로 반송되어 프리 베이크(CLHP)된다(단계 S4).
그 후, 주 반송 수단(A2)에 의해 웨이퍼(W)는 보호막 도포 유닛(TCT)(26)에 의해 레지스트층의 표면에 보호막(TC)이 형성된다(단계 S5). 보호막(TC)이 형성된 웨이퍼(W)는, 주 반송 수단(A2)에 의해 처리 유닛(U2)의 가열 처리부로 반송되어 프리 베이크(CLHP)된다(단계 S6).
그 후, 웨이퍼(W)는 주 반송 수단(A3)에 의해 전달 유닛(도시하지 않음)으로 반송된 후, 인터페이스부(3)의 아암(32A)에 의해 보호막 검사 장치(33) 내로 반입되며, 보호막 검사 장치(33)에 의해 상술한 바와 같이, 보호막(TC)의 표면 결함의 상태가 정상인지 이상인지, 다시 말하면 액침 노광시에 용출되는 레지스트의 함유 성분에 의해 노광 처리에 지장을 초래하지 않는지(정상), 용출되는 레지스트의 함유 성분에 의해 노광 처리에 지장을 초래하는지(이상)가 검출되어 판단된다. 구체적으로는, (A) 표면 결함수가 5개 이하이면 레지스트의 함유 성분의 용출의 걱정이 없고, (B) 표면 결함수가 5개를 넘고 20개 미만이면, 레지스트의 함유 성분의 용출은 약간 있지만 노광 처리에는 지장을 초래하지 않으며, (C)표면 결함수가 20개 이상이면 레지스트의 함유 성분의 용출량이 많아져서, 노광 처리에 지장을 초래한다는 판단이 이루어진다(단계 S7).
보호막 검사 장치(33)에 의해 (A)보호막(TC)의 표면 결함수가 5개 이하라고 판단된 웨이퍼(W)는, 아암(32A)에 의해 보호막 검사 장치(33)로부터 반출되어서, 제2 웨이퍼 반송부(30B)에 전달되어 전달 유닛(38A)에 적재된다. 그러면, 노광 장치(4)에 설치된 반송 수단(49)이 컨트롤러(70)로부터의 지령을 받아, 이 웨이퍼(W) 를 웨이퍼 반송구(3a)를 통하여 노광 장치(4) 내로 반입하고, 웨이퍼(W)의 표면과 노광 렌즈(42a)와의 간극에 침액층을 형성한 상태에서 노광하는 액침 노광이 행해진다(도 6(a) 참조: 단계 S8).
그 후, 액침 노광을 끝낸 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 상기 반송 수단에 의해 전달 유닛(38B)에 적재된다. 이어서, 제2 웨이퍼 반송부(30B)에 의해 전달 유닛(38B)으로부터 웨이퍼(W)는 꺼내지고, 제1 웨이퍼 반송부(30A)에 전달되며, 제1 웨이퍼 반송부(30A)에 의해 처리부(2)의 처리 유닛(U3)의 포스트 익스포저 베이킹 유닛(PEB) 내로 반입된다. 여기에서, 웨이퍼(W)는 조냉각(粗冷却)된 후, 소정의 온도로 가열됨으로써, 레지스트에 포함되는 산발생제로부터 발생한 산을 그 내부 영역으로 확산시키는 포스트 익스포저 베이크(PEB) 처리가 행해진다(단계 S9). 그리고, 상기 산의 촉매 작용에 의해 레지스트 성분이 화학적으로 반응함으로써, 이 반응 영역은 예컨대 포지티브형의 레지스트인 경우에는 현상액에 대하여 가용해성이 된다.
PEB 처리가 된 웨이퍼(W)는, 주 반송 수단(A3)에 의해 현상 유닛(DEV)(28) 내로 반입되고, 현상 유닛(DEV)(28) 내에 설치된 현상액 노즐에 의해 그 표면에 현상액이 공급되어 현상 처리가 행해진다(단계 S10). 이에 따라, 웨이퍼(W) 표면의 레지스트막 중의 현상액에 대하여 가용해성의 부위가 용해됨으로써 소정의 레지스트 패턴이 형성된다. 또한 웨이퍼(W)에는 예컨대 순수 등의 린스액이 공급되어 린스 처리가 이루어지고, 그 후에 린스액을 털어내느 스핀 건조가 행해진다. 예컨대 건조 에어, 건조 질소 등의 건조용 기체를 공급하기 위한 건조용 기체 노즐을 유닛 내에 설치해 두고, 스핀 건조를 대신해서 또는 스핀 건조와 함께 건조용 기체를 웨이퍼(W)에 분무하여, 보다 완전히 웨이퍼(W)를 건조시키도록 해도 좋다. 그 후, 웨이퍼(W)는 주 반송 수단(A3)에 의해 현상 유닛(DEV)(28)으로부터 반출되고, 주 반송 수단(A2), 전달 수단(A1)을 경유하여 적재부(11)상의 원래의 캐리어(10)로 복귀되어 일련의 도포ㆍ현상 처리를 종료한다.
또한, 보호막 검사 장치(33)에 의해 (B)보호막(TC)의 표면 결함수가 5개를 넘고 20개 미만이라고 판단된 웨이퍼(W)는, (A)보호막(TC)의 표면 결함수가 5개 이하라고 판단된 웨이퍼(W)와 마찬가지로, 노광 장치(4) 내에 설치된 반송 수단(49)에 의해 웨이퍼 반송구(3a)를 통하여 노광 장치(4) 내로 반입되고, 웨이퍼(W)의 표면과 노광 렌즈(42a)와의 간극에 침액층을 형성한 상태에서 노광하는 액침 노광이 행해진다(단계 S11). 그 후, 포스트 익스포저 베이크 처리(단계 9)→현상 처리(단계 10)를 거쳐 원래의 캐리어(10)로 복귀된다. 이 경우, 액침 노광(단계 S11)을 행한 후, 컨트롤러(70)로부터의 지령, 즉 제어 신호에 기초하여 반송 수단(49)이 작동해서 대기 위치에 놓여 있거나, 또는 버퍼 카세트(34) 내에 수용되어 있는 더미 웨이퍼(Wa)를 스테이지(40)에 적재한 상태에서, 제1, 제2 전환 밸브(V1, V2)를 전환하여, 스테이지(40)에 적재된 더미 웨이퍼(Wa)와 노광 렌즈(42a)와의 간극에 공급되는 렌즈 세정액(45)에 의해 노광 렌즈(42a)가 세정 처리된다(도 6(b) 참조). 또한, 노광 렌즈(42a)의 세정 처리를 정기적으로 비노광 처리시에 행해도 좋다.
한편, 보호막 검사 장치(33)에 의해 (C)보호막(TC)의 표면 결함수가 20개 이상이라고 판단된 웨이퍼(W)는, 노광 장치(4) 내로 반송되지만, 컨트롤러(70)로부터 의 지령, 즉 제어 신호에 기초하여 반송 수단(49)에 의해 인터페이스부(3)측으로 복귀되며, 노광 처리는 되지 않는다. 인터페이스부(3)측으로 복귀된 웨이퍼(W)는, 버퍼 카세트(34) 내에 수용한 후, 장치 밖으로 보내도 좋고, 또는 도 7에 상상선으로 나타내는 바와 같이, 보호막 도포 유닛(TCT)(24)으로 복귀하여, 재차 보호막(TC)을 형성하도록 해도 좋다. 또한, 재차 보호막(TC)을 형성하기 전에, 이전의 보호막(TC)을, 예컨대 현상 유닛(DEV)(28)으로 박리하고, 순수한 물로 린스 처리하며, 스핀 건조해도 좋다.
상기 실시형태에 따르면, 레지스트층의 표면에 형성되는 보호막(TC)의 표면 결함이 이상이라고 판단된 웨이퍼(W)의 액침 노광 처리를 행하지 않고, 보호막(TC)의 표면 결함이 이상이 아니라 정상이라고 판단된 웨이퍼(W)만을 액침 노광 처리할 수 있기 때문에, 액침 노광시에 레지스트의 함유 성분이 용출되어 노광 렌즈(42a)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 노광 정밀도의 유지를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 적용한 도포ㆍ현상 처리 장치에 노광 장치를 접속한 처리 시스템의 전체를 도시하는 개략 평면도.
도 2는 상기 처리 시스템의 개략 정면도.
도 3은 상기 처리 시스템의 개략 배면도.
도 4는 본 발명에 있어서의 인터페이스부를 도시하는 사시도.
도 5는 본 발명에 있어서의 보호막 검사 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 6은 본 발명에 있어서의 노광 장치의 노광 처리 상태 및 노광 렌즈의 세정 처리 상태를 도시하는 개략 단면도.
도 7은 도포, 노광, 현상의 처리 순서의 일례를 도시하는 플로우차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
W: 반도체 웨이퍼(피처리 기판) TC: 보호막
1: 캐리어 스테이션 2: 처리부
3: 인터페이스부 4: 노광 장치
26: 톱 반사 방지막(보호막) 도포 유닛 27: 레지스트 도포 유닛
28: 현상 유닛 33: 보호막 검사 장치
42a: 노광 렌즈 43: 침액
44: 침액 공급부 45: 세정액(렌즈 세정액)
46: 세정액 공급부 47: 침액 공급관로
48: 세정액 공급관로 V1: 제1 전환 밸브
V2: 제2 전환 밸브 50: 화상 수집용 컨트롤러
60: 제어 컴퓨터(제어 수단) 70: 컨트롤러(제어 수단)

Claims (4)

  1. 피처리 기판의 표면에 레지스트를 도포하고, 레지스트층의 표면에 보호막을 형성한 후, 피처리 기판의 표면에, 빛을 투과하는 침액층을 형성한 상태에서 피처리 기판의 표면을 노광 처리하고, 이어서 피처리 기판의 표면에 현상 처리를 실시하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 보호막이 형성된 피처리 기판을 노광 장치로 노광 처리하기 전에, 보호막 검사 수단에 의해 보호막의 표면 결함의 상태를 검출해서, 노광 처리시에 상기 침액층에 침지될 때의 보호막의 표면 결함이 정상인지 이상인지를 판단하여, 이상이라고 판단된 경우는 노광 처리를 행하지 않고, 정상이라고 판단된 경우는 노광 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노광 장치는, 노광 렌즈와 피처리 기판의 표면 사이에 침액을 공급하는 침액 공급부와, 노광 렌즈와 세정용 기판의 표면 사이에 렌즈 세정액을 공급하는 세정액 공급부가 전환 가능하게 형성되고,
    상기 보호막의 표면 결함이 정상이라고 판단된 경우에 있어서의 표면 결함의 정도에 따라 노광 처리 후에, 렌즈 세정액에 의한 렌즈 세정 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 피처리 기판의 표면에 레지스트를 도포하는 레지스트 도포 유닛과, 레지스트 층의 표면에 보호막을 형성하는 보호막 도포 유닛과, 피처리 기판의 표면에, 빛을 투과하는 침액층을 형성한 상태에서 피처리 기판의 표면을 노광 처리하는 노광 장치와, 피처리 기판의 표면에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 유닛을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 피처리 기판의 표면에 형성된 보호막의 표면을 검사하는 보호막 검사 수단과,
    상기 보호막 검사 수단에 의해 검출된 정보를 수집해서, 보호막의 표면 결함이 정상인지 이상인지를 판단하여, 그 신호를 상기 노광 장치에 전달하고, 보호막의 표면 결함이 이상이라고 판단된 경우는, 노광 처리를 행하지 않는 지령을 부여하고, 정상이라고 판단된 경우는, 노광 처리를 행하는 지령을 부여하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 노광 장치는, 노광 렌즈와 피처리 기판의 표면 사이에 침액을 공급하는 침액 공급부와, 노광 렌즈와 세정용 기판의 표면 사이에 렌즈 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 구비하고, 상기 침액 공급부 및 세정액 공급부의 공급관로에 전환 밸브를 설치하고,
    상기 전환 밸브를 상기 제어 수단으로부터의 제어 신호에 기초하여 전환 가능하게 형성하며,
    상기 피처리 기판에 형성되는 보호막의 표면 결함이 정상이라고 판단된 경우에 있어서의 표면 결함의 정도에 따라 상기 전환 밸브를 전환하여, 노광 처리 후 에, 렌즈 세정액에 의한 렌즈 세정 처리를 행할 수 있도록 형성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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