KR20160102184A - 기판 처리 시스템 - Google Patents

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KR20160102184A
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고우스케 시라이시
사토루 시무라
코우스케 요시하라
신이치로 카와카미
마사루 토모노
세이이치 타가와
아키히로 오시마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
오사카 유니버시티
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Abstract

기판을 처리하는 기판 처리 시스템은 기판을 처리하는 복수의 처리 장치가 마련된 처리 스테이션과, 기판 처리 시스템의 외부에 마련되어 기판 상의 레지스트막에 패턴의 노광을 행하는 노광 장치와 기판 처리 시스템과의 사이에서 직접적 또는 간접적으로 기판을 전달하는 인터페이스 스테이션과, 패턴의 노광이 행해진 후의 기판 상의 레지스트막에 대하여 UV광에 의한 포스트 노광을 행하는 광 조사 장치와, 광 조사 장치를 수용하고, 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 포스트 노광 스테이션을 가지고, 포스트 노광 스테이션은 노광 장치와 직접적, 또는 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 공간을 개재하여 간접적으로 접속되어 있다.

Description

기판 처리 시스템 {SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
(관련 출원의 상호 참조)
본원은 2013년 12월 27일에 일본국에 출원된 일본특허출원 2013-271156호, 및 2014년 11월 18일에 일본국에 출원된 일본특허출원 2014-233370호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 기판의 처리를 행하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서의 포토리소그래피 처리에서는, 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 함) 등의 기판 상에 감광성 피막으로서 레지스트막이 형성되고, 이 후 레지스트막에 노광 처리 및 현상 처리를 실시함으로써 기판 상에 정해진 레지스트 패턴이 형성되는데, 최근의 반도체 장치의 가일층의 고집적화에 수반하여 레지스트 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 레지스트 패턴의 미세화를 실현하기 위하여, 이미, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저를 이용한 노광 처리가 실용화되어 있다.
이러한 노광 처리에 관하여, 최근에는, 보다 한층 패턴의 미세화를 실현하기 위하여, EUV(Extreme Ultraviolet : 극단자외)광을 이용한 노광 처리가 제안되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2006-78744호
그러나, EUV광은 그 에너지가 약하다. 이를 보완하기 위하여 레지스트막의 감도를 높게 하는 것에도 한계가 있다. 이 때문에, EUV 노광을 채용하면 하나의 조사 영역을 노광하는 시간이 길어지고, 그 결과 스루풋이 떨어짐으로써 생산성이 저하된다. 또한 EB(electron beam : 전자선)을 이용한 EB 노광에서도 패턴의 형성에 시간을 요하기 때문에, 당해 패턴의 형성에 요하는 노광 시간을 짧게 하여 토탈 처리 시간을 짧게 하고자 하는 요청이 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 포토리소그래피 처리에 있어서 스루풋의 저하를 억제하면서 기판 상에 미세한 패턴을 적합하게 형성하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기의 본 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서, 기판을 처리하는 복수의 처리 장치가 마련된 처리 스테이션과, 상기 기판 처리 시스템의 외부에 마련되어 기판 상의 레지스트막에 패턴의 노광을 행하는 노광 장치와 상기 기판 처리 시스템의 사이에서 직접적 또는 간접적으로 기판을 전달하는 인터페이스 스테이션과, 상기 패턴의 노광이 행해진 후의 기판 상의 레지스트막에 대하여 UV광에 의한 포스트 노광을 행하는 광 조사 장치와, 상기 광 조사 장치를 수용하고, 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 포스트 노광 스테이션을 가지고, 상기 포스트 노광 스테이션은, 상기 노광 장치와 직접적, 또는 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 공간을 개재하여 간접적으로 접속되어 있다.
본 발명에 따르면, 먼저 패턴의 노광이 행해진 후의 기판 상의 레지스트막에 대하여 UV광에 의한 포스트 노광을 행하는 광 조사 장치를 구비하고 있으므로, 예를 들면 에너지가 약한 노광에 의한 패턴의 노광 후에, UV광의 조사에 의해 보조적으로 에너지를 투입하여 레지스트막 중의 산 발생제를 분해하여 산을 발생시키거나, 라디칼 성분의 발생을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 패턴의 노광을 행하는 광원의 조사량을 삭감하거나, 노광의 시간을 단축할 수 있고, 예를 들면 에너지가 약한 광원에 의한 노광 단독으로 노광 처리를 행하는 것에 비해 노광 시간을 단축할 수 있어, 스루풋의 저하를 억제하면서 미세한 패턴을 형성할 수 있다. 또한 패턴의 노광이 행해진 후의 기판에 대하여 UV광에 의한 포스트 노광을 행하는 광 조사 장치를 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 포스트 노광 스테이션 내에 수용하고, 이 포스트 노광 스테이션은 상기 노광 장치와 직접적, 또는 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 공간을 개재하여 간접적으로 접속되어 있으므로, 패턴의 노광이 행해진 후의 레지스트막으로부터의 산 또는 라디칼을 실활시키는 것을 억제하여 적합하게 UV광에 의한 보조 노광을 행할 수 있다.
상기 포스트 노광 후의 기판에 대하여 노광 처리 후의 가열 처리를 행하는 열 처리 장치는 상기 포스트 노광 스테이션과 동일 분위기로 설치되어 있거나, 열 처리를 행하는 처리 공간이 상기 포스트 노광 스테이션과 동일 분위기로 설정되어 있도록 해도 된다. 예를 들면, 이른바 PEB라 불리는 노광 처리 후의 가열 처리는, 상기 포스트 노광 스테이션과 동일 분위기에서 행해지도록 해도 된다.
또 다른 관점에 따른 본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서, 기판을 처리하는 복수의 처리 장치가 마련된 처리 스테이션과, 기판에 패턴의 노광을 행하는 노광 장치와, 상기 노광 장치와의 사이에서 기판을 전달하는 인터페이스 스테이션과, 상기 패턴의 노광이 행해진 후의 기판에 대하여 UV광에 의한 포스트 노광을 행하는 광 조사 장치를 가지고, 상기 광 조사 장치는 상기 노광 장치 내에서 패턴의 노광 처리를 행하는 노광 처리부와 동일한 분위기의 섹션에 마련되어 있다.
본 발명에 따르면, 포토리소그래피 처리에 있어서, 스루풋의 저하를 억제하면서 기판 상에 미세한 패턴을 적합하게 형성할 수 있다.
도 1은 본 실시의 형태에 따른 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 실시의 형태에 따른 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 실시의 형태에 따른 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 배면도이다.
도 4는 도 1의 도포 현상 처리 시스템에서 이용된 광 조사 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는 다른 실시의 형태에 따른 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 다른 실시의 형태에 따른 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시의 형태에 따른 기판 처리 시스템으로서의 도포 현상 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 설명도, 도 2 및 도 3은 각각 도포 현상 처리 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 각각 정면도, 배면도이다.
도포 현상 처리 시스템(1)은 도 1에 나타내는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(Ca)가 반입반출되는 카세트 스테이션(10)과, 웨이퍼(W)에 정해진 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(11)과, 처리 스테이션(11)에 인접하여 마련된 인터페이스 스테이션(12), 패턴 노광 후의 웨이퍼에 대하여 포스트 노광을 행하는 포스트 노광 스테이션(13), 포스트 노광 스테이션(13)에 접속된 인터페이스 스테이션(14)을 가지고, 도포 현상 처리 시스템(1)의 인터페이스 스테이션(14)의 Y 방향 정방향측에는 웨이퍼(W)에 대하여 패턴의 노광을 행하는 노광 장치(15)가 인접하여 마련되어 있다. 인터페이스 스테이션(14)은 노광 장치(15)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 노광 장치(15)에는, 레지스트 형성 후의 웨이퍼(W)에 대하여 EUV광에 의해 패턴의 노광을 행하는 노광 처리부(15a)가 마련되어 있다.
카세트 스테이션(10)에는 카세트 배치대(20) 상에 복수 배치된, 카세트(Ca)를 배치하는 복수의 카세트 배치판(21)과, X 방향으로 연장되는 반송로(22) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(23)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(23)는 상하 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 배치판(21) 상의 카세트(Ca)와 후술하는 처리 스테이션(11)의 전달 블록(G3)의 전달 장치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(11)에는 각종 장치를 구비한 복수의, 예를 들면 4 개의 블록(G1, G2, G3, G4)이 마련되어 있다. 예를 들면 제 1 블록(G1)에는 도 2에 나타내는 바와 같이 복수의 액 처리 장치, 예를 들면 웨이퍼(W)의 레지스트막의 하층에 반사 방지막(이하 '하부 반사 방지막'이라고 함)을 형성하는 하부 반사 방지막 형성 장치(30), 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 장치(31), 웨이퍼(W)의 레지스트막의 상층에 반사 방지막(이하 '상부 반사 방지막'이라고 함)을 형성하는 상부 반사 방지막 형성 장치(32), 웨이퍼(W)를 현상 처리하는 현상 처리 장치(33)가, 아래로부터 차례로 예를 들면 4 단으로 적층되어 있다.
이들 제 1 블록(G1)의 각 장치(30 ~ 33)는 처리 시에 웨이퍼(W)를 수용하는 복수의 컵, 예를 들면 4 대의 컵(F1, F2, F3, F4)을 수평 방향으로 좌측에서 우측으로 이 순으로 가지고, 복수의 웨이퍼(W)를 병행하여 처리할 수 있다.
예를 들면 제 2 블록(G2)에는 도 3에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 열 처리를 행하는 열 처리 장치(40), 및 웨이퍼(W)를 소수화 처리하는 소수화 처리 장치로서의 애드히전 장치(41), 웨이퍼(W)의 외주부를 노광하는 주변 노광 장치(42)가 상하 방향과 수평 방향으로 나란히 마련되어 있다. 열 처리 장치(40)는 웨이퍼(W)를 배치하여 가열하는 열판과, 웨이퍼(W)를 배치하여 냉각하는 냉각판을 가지고, 가열 처리와 냉각 처리의 양방을 행할 수 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이 적층하여 마련된 각 처리 장치(40 ~ 42)는 수평 방향으로 좌측에서 우측으로 이 순으로 모듈(A), 모듈(B), 모듈(C) 및 모듈(D)로 분할되어 있고, 각 모듈(A ~ D)에서 독립적으로 웨이퍼(W)의 처리를 행할 수 있다.
전달 블록(G3)에는 복수의 전달 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 아래로부터 차례로 마련되어 있다. 전달 블록(G4)에는 복수의 전달 장치(60, 61, 62)가 아래로부터 차례로 마련되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 전달 블록(G3)의 Y 방향 정방향측의 옆에는 웨이퍼 반송 기구(70)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(70)는 예를 들면 Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 기구(70)의 X방향 정방향측 및 부방향측에는, 웨이퍼 검사 장치(71, 72)가 웨이퍼 반송 기구(70)를 사이에 두고 마련되어 있다.
웨이퍼 반송 기구(70)의 Y 방향 정방향측에는 복수의 웨이퍼(W)를 수용하는 웨이퍼 수용 용기(73, 74)가 마련되어 있다. 웨이퍼 수용 용기(73)는 제 2 블록(G2)쪽에, 웨이퍼 수용 용기(74)는 제 1 블록(G1)쪽에 배치되어 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 기구(70)는 웨이퍼(W)를 지지한 상태로 상하로 이동하여, 전달 블록(G3) 내의 각 전달 장치, 웨이퍼 검사 장치(71, 72) 및 웨이퍼 수용 용기(73, 74)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서의 웨이퍼 검사 장치(71)는 웨이퍼(W)에 형성된 패턴의 선폭을 측정하고, 웨이퍼 검사 장치(72)는 이미 형성되어 있는 패턴과 그 후에 노광되는 패턴과의 오버레이 오차를 측정하는 것이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 제 1 블록(G1)과 제 2 블록(G2)의 사이의 영역에는 웨이퍼 반송 영역(Dw)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(Dw)에는 웨이퍼 반송 기구(80)가 복수 배치되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(80)는 예를 들면 Y 방향, X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(80a)을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 기구(80)는 웨이퍼 반송 영역(Dw) 내를 이동하고, 주위의 제 1 블록(G1), 제 2 블록(G2) 그리고 인터페이스 스테이션(12)에 있는 전달 블록(G4) 내의 정해진 전달 장치 및 웨이퍼 수용 용기(73, 74)에 대하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(12)에는 상기한 바와 같이 전달 장치(60, 61, 62)를 가지는 전달 블록(G4)과, 이들 복수의 전달 장치(60, 61, 62)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입반출 가능한 웨이퍼 반송 기구(90)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(90)는 예를 들면 X 방향, Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 암(90a)을 가지고 있다.
포스트 노광 스테이션(13)에는, 인터페이스 스테이션(12)의 웨이퍼 반송 기구(90)의 암(90a)이 액세스 가능한 위치에 로드록실(100)이 마련되어 있다. 그리고 이 포스트 노광 스테이션(13) 내에서 로드록실(100)과 액세스 가능한 위치에 웨이퍼 반송 기구(101)가 마련되고, 또한 웨이퍼 반송 기구(101)의 암(101a)이 액세스 가능한 위치에 패턴 노광 후의 웨이퍼에 대하여 포스트 노광을 행하는 장치로서의 광 조사 장치(102)가 마련되어 있다.
광 조사 장치(102)는, 예를 들면 도 4에 나타낸 구성을 가지고 있고, 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(103)와, 배치대(103) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 파장의 UV광을 조사하는 광 조사부(104)를 가지고 있다. 이 예에서는, 광 조사부(104)는 웨이퍼(W) 상의 레지스트(R)의 전면에 대하여 일괄하여 노광하는 이른바 일괄 노광 타입의 장치로서 구성되고, 복수의 광원(105)을 가지고 각 광원(105)으로부터 각각 UV광이 웨이퍼(W)를 향해 조사된다. UV광의 파장은 예를 들면 220 ~ 280 nm이며, 222 nm, 248 nm 또는 254 nm인 것이 보다 바람직하다. 또한 상기한 바와 같이, 이 예에서는 웨이퍼(W) 상의 레지스트(R)의 전면에 대하여 일괄하여 노광하는 이른바 일괄 노광 타입의 장치로서 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 라인 형상의 광원을 채용하여 웨이퍼(W) 또는 당해 광원 중 적어도 일방을 이동시키거나 회전시키거나 하여 웨이퍼(W) 상을 UV광이 주사하는 구성이어도 되고, 그 외에 웨이퍼(W) 상의 레지스트의 패턴에 대응하여, 1 샷씩 조사하는 구성의 광 조사 장치를 채용해도 된다.
포스트 노광 스테이션(13)은 기밀하게 구성되고, 감압 장치(도시하지 않음)에 의해 정해진 감압도, 예를 들면 10-4 Pa ~ 10-7 Pa로 감압 가능하다. 이에 의해, UV광 조사 중 또는 포스트 노광 스테이션(13) 내에서의 이동에 있어서, 공기 중에 미량으로 포함되는 아민 성분 또는 산소에 기인하는, 산, 라디칼의 실활을 억제할 수 있다. 또한 이러한 점으로부터, 포스트 노광 스테이션(13) 내를 불활성 가스 분위기, 예를 들면 질소 가스 분위기로 하도록 적절한 질소 가스 공급원(도시하지 않음) 및 배기 장치(도시하지 않음)를 포스트 노광 스테이션(13)과 접속해도 된다.
포스트 노광 스테이션(13)과 접속되어 있는 인터페이스 스테이션(14)도 기밀하게 구성되어 있고, 포스트 노광 스테이션(13)의 웨이퍼 반송 기구(101)의 암(101a)이 액세스 가능한 위치에 배치대 등을 가지는 전달 장치(110)가 마련되고, 또한 이 전달 장치(110)의 웨이퍼(W)를 로드록실(111)과의 사이에서 반송하는 웨이퍼 반송 기구(112)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(112)는 암(112a)을 가지고 있다.
인터페이스 스테이션(14)의 로드록실(111)은, 패턴의 노광을 행하는 노광 처리부(15a)를 가지는 노광 장치(15)와 접속되고, 로드록실(111)은 인터페이스 스테이션(14)과 노광 장치(15)를 중계한다. 노광 처리부(15a)는, 예를 들면 파장이 13.5 nm인 EUV광에 의해 웨이퍼(W) 상의 레지스트에 대하여 패턴의 노광을 행한다. 이러한 저파장의 노광 처리에서는 분위기 중에 가스 분자가 있으면 에너지가 감쇠되기 때문에, 노광 장치(15) 내는 감압 장치(도시하지 않음)에 의해 정해진 감압도, 예를 들면 10-4 Pa ~ 10-7 Pa로 감압되어 있다.
이상의 도포 현상 처리 시스템(1)에는 도 1에 나타내는 바와 같이 제어부(300)가 마련되어 있다. 제어부(300)는 처리 레시피에 기초하여 상술한 각종 처리 장치 또는 각 웨이퍼 반송 기구 등의 구동계의 동작을 제어한다. 또한 웨이퍼 검사 장치(71)로 측정된 패턴의 선폭을 측정하여, 정해진 선폭과 허용치 이상의 차가 있을 때에는 그 값을 광 조사 장치(102)에 피드백하여, 예를 들면 조사 시간, 광의 강도 등을 제어하여 정해진 선폭이 되도록 광 조사 장치(102)를 제어한다.
또한 제어부(300)는, 예를 들면 CPU 또는 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되고, 예를 들면 메모리에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서의 도포 처리를 실현할 수 있다. 또한, 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서의 도포 처리를 실현하기 위한 각종 프로그램은, 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 기억 매체(H)에 기억되어 있던 것으로, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(300)에 인스톨된 것이 이용되고 있다.
이어서, 이상과 같이 구성된 도포 현상 처리 시스템(1)에서 행해지는 웨이퍼(W)의 처리 방법에 대하여, 도포 현상 처리 시스템(1) 전체에서 행해지는 웨이퍼 처리의 프로세스와 함께 설명한다.
웨이퍼(W)의 처리에 있어서는 먼저, 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(Ca)가 카세트 스테이션(10)의 정해진 카세트 배치판(21)에 배치된다. 이 후, 웨이퍼 반송 장치(23)에 의해 카세트(Ca) 내의 각 웨이퍼(W)가 순차 취출되어 처리 스테이션(11)의 전달 블록(G3)으로 반송된다.
이어서 웨이퍼(W), 웨이퍼 반송 기구(70)에 의해 예를 들면 웨이퍼 수용 용기(73)로 반송된다. 이어서 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 기구(80)에 의해 제 2 블록(G2)의 열 처리 장치(40)의 모듈(A)로 반송되어 온도 조절된다. 이 후 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 기구(80)에 의해 예를 들면 제 1 블록(G1)의 하부 반사 방지막 형성 장치(30)의 모듈(A)로 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 하부 반사 방지막이 형성된다. 이 후 웨이퍼(W)는 제 2 블록(G2)의 열 처리 장치(40)의 모듈(A)로 반송되어, 가열 처리가 행해진다.
이 후 웨이퍼(W)는 제 2 블록(G2)의 애드히전 장치(41)의 모듈(A)로 반송되어, 소수화 처리된다. 이 후 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 기구(80)에 의해 레지스트 도포 장치(31)의 모듈(A)로 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다. 이 경우, 웨이퍼(W)에 형성되는 레지스트막은 EUV 노광용의, 이른바 광 증감형의 레지스트이다. 이 후 웨이퍼(W)는 열 처리 장치(40)의 모듈(A)로 반송되어, 프리 베이크 처리된다.
이어서 웨이퍼(W)는 상부 반사 방지막 형성 장치(32)의 모듈(A)로 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 상부 반사 방지막이 형성된다. 이 후 웨이퍼(W)는 열 처리 장치(40)의 모듈(A)로 반송되어 가열되고, 온도 조절된다. 이 후 웨이퍼(W)는 주변 노광 장치(42)의 모듈(A)로 반송되고, 주변 노광 처리된다.
이어서 웨이퍼(W)는 전달 블록(G4)으로 반송되고, 인터페이스 스테이션(12)의 웨이퍼 반송 기구(90)에 의해 포스트 노광 스테이션(13)의 로드록실(100)로 반송되고, 이어서 웨이퍼 반송 기구(101), 인터페이스 스테이션(14)의 웨이퍼 반송 기구(112)에 의해 로드록실(111)로 반송되고, 이 후 노광 장치(15)로 반송된다. 노광 장치(15)에서는 기술한 바와 같이 노광 처리부(15a)에 의한 EUV 노광에 의해 웨이퍼(W)에 대하여 패턴의 노광이 이루어진다.
패턴의 노광이 종료된 웨이퍼(W)는 로드록실(111)로 반송되고, 이 후 인터페이스 스테이션(14), 포스트 노광 스테이션(13)과 동일한 감압도로 된 후, 웨이퍼 반송 기구(112)에 의해 전달 장치(110)로 반송되고, 이어서 웨이퍼 반송 기구(101)에 의해 광 조사 장치(102)로 반송된다.
그리고 광 조사 장치(102)에서는, EUV광에 의해 패턴의 노광이 종료된 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 파장의 UV광에 의해 일괄 노광이 이루어진다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상에 현상 처리 전의 최종의 레지스트 패턴이 형성된다.
이 후 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 기구(80)에 의해 열 처리 장치(40)의 모듈(A)로 반송되고, 노광 후 베이크 처리된다. 이 후 웨이퍼(W)는, 예를 들면 현상 처리 장치(33)의 컵(F1)으로 반송되어 현상 처리된다. 현상 처리 종료 후, 웨이퍼(W)는 열 처리 장치(40)의 모듈(A)로 반송되어 포스트 베이크 처리된다.
이 후 웨이퍼(W)는 웨이퍼 수용 용기(73)로 반송된다. 이어서 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 기구(70)에 의해 웨이퍼 검사 장치(71, 72)로 반송된다. 웨이퍼 검사 장치(71)에서는 예를 들면 최종 패턴의 선폭이 측정되고, 측정 결과는 제어부(300)에 출력된다. 또한 웨이퍼 검사 장치(72)로 반송된 웨이퍼(W)에 대해서는 오버레이 오차의 측정이 행해지고, 측정 결과는 제어부(300)에 출력된다.
이상과 같이, 실시의 형태에 따른 도포 현상 처리 시스템(1)에 의하면, 먼저 EUV광에 의해 미세한 패턴의 노광이 이루어진 웨이퍼(W)는, 이 후 포스트 노광 스테이션(13)의 광 조사 장치(102)에 의한 UV광에 의해 일괄 노광이 이루어지므로, 미약한 에너지에 의한 패턴 노광 처리가 이른바 광 증감되어, 해상도가 높고, 또한 콘트라스트가 향상된 현상 처리 전의 레지스트 패턴이 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 따라서, 노광 장치(15)에 있어서의 EUV광에 의한 노광을 보조하는 것이 가능하고, 노광 장치(15)의 노광 처리부에 의한 EUV의 노광 시간, 노광 에너지의 저감을 도모하는 것이 가능하며, 스루풋의 향상, 장치의 효율이 좋은 운용이 가능하고, EUV를 이용한 포토리소그래피 처리에 있어서도, 스루풋의 저하를 억제하면서 기판 상에 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
또한, EUV광에 의해 미세한 패턴의 노광이 이루어진 웨이퍼(W)는 주위와 기밀하게 구획되고, 정해진 감압 분위기, 또는 불활성 가스 분위기로 이루어진 저산소 분위기의 포스트 노광 스테이션(13) 내에서 일괄 노광되므로, 발생한 산 또는 라디칼이 실활되는 것이 적합하게 억제되어 있다. 또한 포스트 노광 스테이션(13)은 동일 분위기의 인터페이스 스테이션(14)을 개재하여 노광 장치(15)와 접속되어 있으므로, EUV 노광 처리 후의 웨이퍼(W)를 신속하게 또한 EUV광에 의한 미세 패턴을 훼손하지 않고, 광 조사 장치(102)로 반송하여 정해진 UV 노광을 실시할 수 있다.
또한 상기한 실시의 형태에서는, 포스트 노광 스테이션(13)은 동일 분위기의 인터페이스 스테이션(14)과는 인접한 섹션으로서 구성되어 있었지만, 물론 포스트 노광 스테이션(13)은 동일 분위기의 인터페이스 스테이션(14)을 일체로 하여, 하나의 포스트 노광 스테이션 내지는 인터페이스 스테이션으로서 구성해도 된다.
또한 상기한 실시의 형태에서는, UV 노광에 의해 일괄 노광된 후의 웨이퍼(W)는 그대로 처리 스테이션(11)측의 분위기인 인터페이스 스테이션(12)으로부터, 노광 후 베이크 처리를 행하는 열 처리 장치로 반송되었지만, 이런 종류의 이른바 광 증감형 레지스트는 아직도 노광 후의 상태에 대하여 해명되지 않은 점이 있는 것을 고려하여, 노광 후 베이크 처리를 행하는 열 처리 장치에 대해서는 포스트 노광 스테이션(13)과 동일 분위기로 마련하는 것이 바람직하다. 이 경우, 포스트 노광 스테이션(13), 인터페이스 스테이션(14)은 진공 분위기가 아닌, 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 하는 것이 실용적이다.
또한 상기한 실시의 형태에서는, 웨이퍼 검사 장치(71)로 측정된 패턴의 선폭을 측정하고, 측정 결과는 제어부(300)를 거쳐 광 조사 장치(102)에 피드백되므로, 측정 결과에 기초하여 광 조사 장치(102)의 조사 시간, 광의 강도 등을 제어하는 것이 가능하다. 이와 같이 EUV에 의한 패턴 노광 후의 UV 노광을 제어함으로써, 보다 효과적으로 제어하는 것이 가능하다. 즉, 노광 장치(15)의 예를 들면 노광량, 시간 등을 조정해도 그 효과는 매우 작지만, 광 조사 장치(102)의 UV광을 제어하면 그 효과는 현저하며, 따라서 보다 효과적 또한 효율적으로, 예를 들면 패턴의 선폭 등의 조정을 효율 좋게 조정할 수 있다.
상기한 실시의 형태에서는 인터페이스 스테이션(12)을 개재하여, 패턴 노광 후의 웨이퍼에 대하여 UV광에 의해 포스트 노광을 행하는 포스트 노광 스테이션(13), 포스트 노광 스테이션(13)과 동일 분위기의 인터페이스 스테이션(14), 웨이퍼(W)에 대하여 EUV광에 의해 패턴의 노광을 행하는 노광 장치(15)가 이른바 직선 형상으로 직렬로 배치되어 있었지만, 도 5에 나타낸 바와 같이 배치해도 된다.
즉, 도 5에 나타낸 도포 현상 처리 시스템(151)에서는 처리 스테이션에 인접하는 인터페이스 스테이션(12)에 대하여 노광 장치(15)와 포스트 노광 스테이션(13)이 병렬로 접속되어 있다. 이 경우, 인터페이스 스테이션(12)에는 카세트 스테이션(10)의 웨이퍼 반송 장치(23)와 마찬가지로, X 방향으로 연장된 반송로(161) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(162)가 마련된다. 그리고 이 웨이퍼 반송 장치(162)는 전달 블록(G4), 노광 장치(15)의 로드록실(111), 그리고 포스트 노광 스테이션(13)에 설치되는 배치대 등을 가지는 전달 장치(163)와 액세스 가능하게 구성되어 있다.
이 경우, 기술한 바와 같이, 인터페이스 스테이션(12) 내는 포스트 노광 스테이션(13) 내와 동일 분위기인 것이 좋고, 또한 스루풋, 코스트 등을 고려하면, 인터페이스 스테이션(12)과 포스트 노광 스테이션(13) 내는 불활성 가스 분위기, 예를 들면 질소 가스 분위기로 하는 것이 실용적이다. 물론, 광 조사 장치(102)를 감압 분위기 내에 설치하고자 하는 경우에는, 인터페이스 스테이션(12) 내만을 불활성 가스 분위기로 하고, 포스트 노광 스테이션(13) 내의 전달 장치(163)를 상기한 로드록실(100)에 옮겨놓아도 된다.
이와 같이 도 5에 나타낸 도포 현상 처리 시스템(151)에 의하면, 1 개의 인터페이스 스테이션(12)에 대하여, 상이한 파장의 광원을 가지는 노광 장치(15)와, 광 조사 장치(102)를 수용한 포스트 노광 스테이션(13)이 병렬로 접속되어 있기 때문에, 1 개의 인터페이스 스테이션(12)과 1 대의 웨이퍼 반송 장치(162)에 의해 EUV광에 의한 패턴 노광, UV광에 의한 포스트 노광의 처리를 신속하게 행할 수 있어, 매우 효율이 좋다.
또한 기존의 도포 현상 처리 시스템과 같이, 특별히 포스트 노광 스테이션(13)을 가지지 않는 도포 현상 처리 시스템(170)에 대해서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 인터페이스 스테이션(12)에 접속되는 노광 장치(15) 내에 광 조사 장치(102)를 설치해도 된다. 즉, 이 도포 현상 처리 시스템(170)에 있어서는, 인터페이스 스테이션(12)에 설치되는 웨이퍼 반송 장치(169)는 종래와 마찬가지로 Y 방향으로 왕복 이동하는 반송 장치가 채용되고, 당해 웨이퍼 반송 장치(169)는 인터페이스 스테이션(12)의 전달 블록(G4)과 노광 장치(15)의 전달 장치(110)에 액세스 가능하다.
그리고 노광 장치(15) 내는 전달 장치(110), 웨이퍼 반송 기구(112) 및 로드록실(111)이 설치되는 제 1 섹션(171)과, 진공 분위기의 제 2 섹션(172)으로 기밀하게 구획되고, 광 조사 장치(102)는 노광 처리부(151a)와 동일한 제 2 섹션(172)에 설치된다.
이러한 구성의 도포 현상 처리 시스템(161)에 의하면, 노광 장치(15) 내를 개변함으로써, 기존의 도포 현상 처리 시스템을 그대로 사용할 수 있다.
또한 상기한 실시의 형태의 노광 장치(15)는, 패턴의 노광을 행하는 노광 처리부(15a)를 구비하고 EUV광을 이용한 노광을 행하는 구성이었지만, 이에 한정되지 않으며, EB에 의한 노광, ArF 엑시머 레이저광을 이용한 노광, ArF 엑시머 레이저광을 이용한 액침 노광을 행하는 노광 처리부의 구성이어도 본 발명은 적용할 수 있는 것이다. 예를 들면 EB에 의한 노광 처리를 행하는 장치를 채용한 경우, 노광량은 줄어들지만 패턴의 노광의 묘화 속도를 올릴 수 있고, 노광량을 줄인 것에 의한 노광량의 보상은 포스트 노광 스테이션(13)의 광 조사 장치(102)에 의한 UV광에 의해 일괄 노광에 의해 이를 행할 수 있다. 광 조사 장치(102)에 의한 일괄 노광에 요하는 시간은, EB에 의한 노광 처리에 요하는 시간보다 훨씬 짧으므로, 전체적으로 보면 노광 처리 전체에 요하는 시간을 감소시킬 수 있어 스루풋을 향상시키는 것이 가능하다. ArF 엑시머 레이저광을 이용한 노광, ArF 엑시머 레이저광을 이용한 액침 노광을 패턴의 노광에 채용해도 노광에 요하는 전체 시간을 줄여, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도면을 참조하여 이 발명의 실시의 형태를 설명했지만, 본 발명은 도시한 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명과 동일한 범위 내에 있어서, 또는 균등한 범위 내에 있어서, 도시한 실시 형태에 대하여 각종 변경을 더하는 것이 가능하다.
본 발명은 포토리소그래피 공정을 행하는 기판 처리 시스템을 구축할 시 유용하다.
1, 151, 170 : 도포 현상 처리 시스템
10 : 카세트 스테이션
11 : 처리 스테이션
12, 14 : 인터페이스 스테이션
13 : 포스트 노광 스테이션
15 : 노광 장치
20 : 카세트 배치대
21 : 카세트 배치판
22 : 반송로
23 : 웨이퍼 반송 장치
30 : 하부 반사 방지막 형성 장치
31 : 레지스트 도포 장치
32 : 상부 반사 방지막 형성 장치
33 : 현상 처리 장치
40 : 열 처리 장치
41 : 애드히전 장치
42 : 주변 노광 장치
70 : 웨이퍼 반송 기구
71, 72 : 웨이퍼 검사 장치
80 : 웨이퍼 반송 기구
90 : 웨이퍼 반송 기구
100, 111 : 로드록실
102 : 광 조사 장치
300 : 제어부
W : 웨이퍼
Dw : 웨이퍼 반송 영역
Ca : 카세트

Claims (10)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서,
    기판을 처리하는 복수의 처리 장치가 마련된 처리 스테이션과,
    상기 기판 처리 시스템의 외부에 마련되어 기판 상의 레지스트막에 패턴의 노광을 행하는 노광 장치와 상기 기판 처리 시스템과의 사이에서 직접적 또는 간접적으로 기판을 전달하는 인터페이스 스테이션과,
    상기 패턴의 노광이 행해진 후의 기판 상의 레지스트막에 대하여 UV광에 의한 포스트 노광을 행하는 광 조사 장치와,
    상기 광 조사 장치를 수용하고, 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 포스트 노광 스테이션을 가지고,
    상기 포스트 노광 스테이션은 상기 노광 장치와 직접적, 또는 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 공간을 개재하여 간접적으로 접속되어 있는 기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스트 노광 스테이션은 상기 노광 장치와 상기 인터페이스 스테이션의 사이에 마련되어 있는 기판 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포스트 노광 스테이션과 상기 노광 장치의 사이에, 포스트 노광 스테이션과 동일 분위기의 다른 인터페이스 스테이션이 마련되어 있는 기판 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스트 노광 스테이션은 상기 노광 장치와 병렬로 상기 인터페이스 스테이션에 접속되고,
    상기 인터페이스 스테이션은 감압 또는 불활성 가스 분위기로 조정 가능한 기판 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스트 노광 후의 기판에 대하여 노광 처리 후의 가열 처리를 행하는 열 처리 장치는 상기 포스트 노광 스테이션과 동일 분위기에 설치되어 있거나, 열 처리를 행하는 처리 공간이 상기 포스트 노광 스테이션과 동일 분위기로 설정되어 있는 기판 처리 시스템.
  6. 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서,
    기판을 처리하는 복수의 처리 장치가 마련된 처리 스테이션과,
    기판에 패턴의 노광을 행하는 노광 장치와,
    상기 노광 장치와의 사이에서 기판을 전달하는 인터페이스 스테이션과,
    상기 패턴의 노광이 행해진 후의 기판에 대하여 UV광에 의한 포스트 노광을 행하는 광 조사 장치를 가지고,
    상기 광 조사 장치는 상기 노광 장치 내에서 패턴의 노광 처리를 행하는 노광 처리부와 동일한 분위기의 섹션에 마련되어 있는 기판 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치에 의해 포스트 노광되고, 이 후 현상 처리된 후의 기판을 검사하는 검사 장치를 가지고,
    상기 검사 장치의 검사 결과에 기초하여 상기 광 조사 장치를 제어하는 제어부를 가지는 기판 처리 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치에 의해 포스트 노광되고, 이 후 현상 처리된 후의 기판을 검사하는 검사 장치를 가지고,
    상기 검사 장치의 검사 결과에 기초하여 상기 광 조사 장치를 제어하는 제어부를 가지는 기판 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴의 노광은 EUV광, EB 또는 ArF 엑시머 레이저광에 의해 행해지는 기판 처리 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴의 노광은 EUV광, EB 또는 ArF 엑시머 레이저광에 의해 행해지는 기판 처리 시스템.
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