WO2009101869A1 - 塗布・現像装置および塗布・現像方法 - Google Patents
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Definitions
- a chemically amplified resist is applied, energy is supplied to the entire surface of the substrate exposed along the pattern, and the solubility of the region exposed along the pattern in the developer is changed.
- the present invention relates to a coating / developing apparatus including a heating module having an energy supply unit, a coating and developing method, and a storage medium storing a program for executing the method.
- a resist film is formed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) to form a resist film, and the resist film is exposed in a predetermined pattern and then developed.
- a resist pattern is formed.
- Such a process is generally performed using a system in which an exposure apparatus is connected to a coating / developing apparatus for coating and developing a resist.
- a chemically amplified resist containing an acid generator that generates an acid by supplying energy when exposed is used as a mainstream, a resist film is formed by the chemically amplified resist, and exposure is performed.
- the processed wafer is subjected to a heat treatment called post-exposure bake (hereinafter abbreviated as PEB) before development processing.
- PEB post-exposure bake
- the acid generated by the exposure in this PEB treatment is thermally diffused, and a chemical amplification reaction (acid catalytic reaction) proceeds in the resist.
- the exposed area is altered and the solubility in the developer is changed.
- the exposure process in the exposure apparatus is a process of irradiating a predetermined area with the energy of a light pulse from a light source provided in the exposure apparatus, and sequentially moving the irradiation area to supply the resist along a predetermined pattern. is there.
- the exposure process if the total amount of energy applied to the resist does not exceed the inherent range for the resist, a sufficient amount of acid to advance the acid-catalyzed reaction is not generated from the acid generator during PEB processing. For this reason, when the energy applied to the resist exceeds a specific range, the solubility of the exposed region in the developer changes rapidly. Therefore, in the exposure by the exposure apparatus, the exposure is continued until energy exceeding the inherent range is supplied to one irradiation area.
- a light source of the exposure apparatus for example, there is one equipped with an ArF light source that outputs an ArF laser, and a liquid film that transmits light is formed on the resist film in order to form a fine pattern.
- an ArF light source that outputs an ArF laser
- a liquid film that transmits light is formed on the resist film in order to form a fine pattern.
- a so-called immersion exposure process in which light from a light source such as the ArF light source is irradiated is performed.
- an EUV light source that emits EUV (extreme ultraviolet) that outputs light having a wavelength lower than that of the ArF light source is used instead of immersion exposure using an ArF light source
- EUV light source that emits EUV (extreme ultraviolet) that outputs light having a wavelength lower than that of the ArF light source is used instead of immersion exposure using an ArF light source
- EUV has weaker energy than ArF laser or the like, and there is a limit to increasing the sensitivity of the resist. Therefore, when EUV is applied to an exposure apparatus, it takes a long time to expose one irradiation region. . As a result, the throughput of the exposure process is reduced.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 3-142918 (hereinafter referred to as Patent Document 1), in order to form a pattern with a good shape for a thick resist film, first exposure is performed along a predetermined pattern, and then the entire wafer is exposed.
- a method of changing the solubility in the developing solution by performing the second exposure to be exposed and setting the total amount of energy supplied thereto only to a certain value or more for only the region that has received the first exposure at the end of the second exposure. Is disclosed. Therefore, when performing exposure processing by EUV, it is conceivable to perform exposure in two steps as described in Patent Document 1.
- the transport mechanism provided in the coating / developing apparatus controls the operation of transporting the resist-coated wafer to the exposure apparatus while returning the exposed wafer to the coating / developing apparatus.
- each wafer is a module installed in the path to the exposure module and the heating module that performs PEB, and must wait until the transfer mechanism is ready for transfer.
- the time to perform differs for each wafer.
- An object of the present invention is to prevent the exposure time in the exposure apparatus from becoming long, and the solubility of the exposed area in the developer by the acid generated in the chemically amplified resist after the exposure processing is completed in the exposure apparatus.
- a coating / developing apparatus and a coating / developing method that can suppress variations in the shape of a resist pattern formed for each substrate even if the time required for performing the heat treatment for changing the substrate varies from substrate to substrate. It is to provide.
- Another object of the present invention is to provide a storage medium storing a program for executing such a coating / developing method.
- a chemically amplified resist in which the energy exceeding the specific range is supplied and further heated, whereby the solubility in the developer in the region to which the energy is supplied changes.
- a coating module for coating a substrate surface to form a resist film After the resist film is formed, a delivery mechanism that receives the substrate exposed along the pattern so that the amount of energy supplied to the resist film by the exposure apparatus does not exceed the inherent range, and delivers the substrate.
- the substrate after the exposure is delivered by the delivery mechanism, and the amount of energy that does not exceed the intrinsic range over the entire resist film, and the total amount of energy supplied during the exposure is within the intrinsic range.
- a heating module comprising: an energy supply unit for supplying energy exceeding; and a heating plate for heating the substrate to change the solubility; A developing module for developing a substrate heated by the heating module to form a pattern on the resist film; With The energy supply unit is configured to supply energy to a substrate in the middle of being carried into the heating plate, or a coating / developing apparatus configured to supply energy to a substrate placed on the heating plate.
- the heating module includes a transport mechanism that transports the substrate received from the delivery mechanism to a heating plate, and the energy supply unit supplies energy to the substrate transported by the transport mechanism.
- the transport mechanism may include a transport member having a mounting surface on which the substrate is placed, and the transport member controls the distance from the energy supply unit to the substrate.
- You may have the adsorption
- the suction mechanism includes an electrostatic chuck that electrostatically attracts the substrate, and the placement surface is constituted by the surface of the electrostatic chuck, or the placement surface by sucking the back surface of the substrate. What has a suction mechanism for making it adsorb
- the transport member may be a cooling plate on which a substrate heated by a heating plate is placed and cools the substrate.
- the energy supply unit is provided to face the heating plate in order to supply energy to the substrate placed on the heating plate, and the energy is supplied to the substrate placed on the heating plate.
- the heating plate may have an adsorption mechanism that adsorbs the substrate to the mounting surface.
- the adsorption mechanism includes an electrostatic chuck that electrostatically adsorbs the substrate, and the placement surface is configured by the surface of the electrostatic chuck, or the placement surface by sucking the back surface of the substrate. What has a suction mechanism for making it adsorb
- the energy supply unit may have a light source for exposing the substrate.
- the energy supply unit may have a charged particle supply source for generating a discharge on the substrate and supplying charged particles to the substrate.
- the charged particle supply source is formed in a needle shape extending downward and may have an electrode for causing discharge on the substrate.
- the heating plate may be provided in a processing container and may have a water vapor supply mechanism for supplying water vapor into the processing container.
- a chemically amplified resist in which the energy exceeding the specific range is supplied and further heated, whereby the solubility in the developer in the region to which the energy is supplied changes.
- Coating the substrate surface to form a resist film After the resist film is formed, passing the substrate exposed along the pattern to the heating module so that the amount of energy supplied to the resist film by an exposure device does not exceed the inherent range; The amount of energy that does not exceed the specific range on the entire resist film on the substrate being carried into the heating plate or on the substrate placed on the heating plate by the energy supply unit provided in the heating module The sum of the amount of energy supplied at the time of exposure supplies energy exceeding the specific range; Placing a substrate on a heating plate provided in the heating module; Heating the substrate with the heating plate to change the solubility; Developing a substrate heated by the heating module to form a pattern on the resist film; There is provided a coating / developing method comprising:
- the apparatus further includes conveying the exposed substrate to a heating plate by a conveyance mechanism provided in the heating module, and supply of energy by the energy supply unit is conveyed by the conveyance mechanism. It can be performed on the substrate.
- energy can be supplied by the energy supply unit after the substrate is placed on the heating plate provided in the heating module, and the substrate placed on the heating plate can be supplied with energy.
- it can be performed when heating by the heating plate is performed.
- a storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling a coating / developing apparatus, and the program is A resist film is formed by applying to the substrate surface a chemically amplified resist that changes the solubility in the developer in the energy-supplied region when energy exceeding the specific range is supplied and further heated.
- the total amount of energy supplied exceeds a specific range, and the resist is resisted on the substrate by a chemically amplified resist whose solubility in the developer in the region to which the energy has been supplied changes when heated.
- a film is formed, and the resist film on the substrate is exposed along the pattern with an energy amount not exceeding the range in the exposure apparatus, and then the exposed substrate is conveyed to a heating module.
- the energy supply unit provided in the heating module has an amount of energy that does not exceed the inherent range on the whole resist film of the substrate placed on the heating plate or on the heating plate. The sum of the amount of energy supplied at the time of exposure supplies energy exceeding the inherent range.
- the amount of energy supplied to each exposure region can be suppressed, so that the time required for the pattern exposure can be suppressed and the amount of acid generated in the resist film by the pattern exposure can be reduced. Can be suppressed.
- heating with the heating plate can be performed quickly, so after the exposure by the exposure apparatus until it is transported to the heating module Even if the time varies from one substrate to another, it is possible to prevent the acid distribution from varying, so that the resist pattern shape can be prevented from varying from one substrate to another.
- 1 is a perspective view showing a coating / developing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
- 1 is a longitudinal side view showing a coating / developing apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of carrying out pattern exposure of the resist film formed with the said application
- FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the apparatus used by the evaluation test 2.
- FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the apparatus used by the evaluation test 3.
- FIG. It is a top view which shows the structure of the apparatus used by the evaluation test 3.
- FIG. 1 is a longitudinal side view showing a heating module as a main part of a coating / developing apparatus according to a first embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a transverse plan view thereof.
- the heating module 1 is provided in an air atmosphere in a coating / developing apparatus 8 (see FIGS. 5 and 6), which will be described later, and a resist film made of, for example, a chemically amplified positive resist (hereinafter simply referred to as a resist) is formed.
- the wafer W exposed along a predetermined pattern is carried in by an exposure apparatus C4 (see FIG. 6) in which the resist film is connected to the coating / developing apparatus 8.
- the heating module 1 includes a housing 11, and a transfer port 12 for the wafer W is opened on the side wall of the housing 11.
- a partition plate 13 for partitioning the inside of the housing 11 up and down is provided in the housing 11.
- the upper side of the partition plate 13 is configured as a carry-in area 19 for carrying the wafer W into the heating plate 41.
- a horizontal cooling plate 2 is provided on the carrying port 12 side (front side) of the carry-in area 19.
- the cooling plate 2 is provided with a cooling channel (not shown) for flowing temperature-controlled water, for example, on the back side thereof, and the wafer W mounted on the mounting surface 20 which is the surface of the cooling plate 2 is attached to the cooling plate 2. It is configured to cool.
- the surface portion 21 of the cooling plate 2 is made of a dielectric, and an electrode 22 is provided in the surface portion 21.
- the electrode 22 is connected to, for example, a power supply unit 23 that applies a high voltage, and application of a voltage from the power supply unit 23 to the electrode 22 is controlled by a control unit 80 described later.
- the cooling plate 2 is configured as an electrostatic chuck, and the entire back surface of the wafer W placed on the front surface portion 21 is attracted to the cooling plate 2.
- the cooling plate 2 also functions as a transport mechanism for transporting the mounted wafer W.
- the cooling plate 2 is connected to the drive unit 25 via the support unit 24, so that the drive unit 25 can move horizontally in the housing 11 from the carry-in side (front side) to the back side. It is configured.
- the drive unit 25 includes a speed regulator (not shown), for example, and can move the cooling plate 2 at an arbitrary speed in accordance with a control signal transmitted from the control unit 80.
- symbol 18 shows the slit for the support part 24 to pass.
- an elevating mechanism 15 and three elevating pins 14 raised and lowered by the elevating mechanism are provided, and the cooling plate 2 is on the carry-in side (front side).
- the lifting pins 14 are moved up and down by the lifting mechanism 15, the lifting pins 14 project and sink with respect to the upper surface of the cooling plate 2 and enter the housing 11 through the transport port 12 ( The wafer W is transferred between the cooling plate 2 and the cooling plate 2 (not shown).
- an energy supply unit 3 that extends so as to be orthogonal to the traveling direction of the cooling plate 2 is provided.
- the energy supply unit 3 includes a base 31 and, for example, a rod-shaped light source 32 provided below the base 31, and the light source 32 is configured by, for example, a UV lamp, and radiates ultraviolet light downward in a band shape.
- An output adjustment unit 33 that adjusts the output of the light source 32 is connected to the energy supply unit 3.
- the output adjustment unit 33 controls the output of light from the light source 32 based on a control signal from the control unit 80.
- a wafer W is placed, and a circular heating plate 41 that heats the placed wafer W is provided.
- a heater 42 is provided inside the heating plate 41, and the heater 42 receives a control signal from the control unit 80, controls the temperature of the mounting surface 40 of the wafer W that is the surface of the heating plate 41, and mounts the heater 42.
- the wafer W placed on the placement surface 40 is heated at an arbitrary temperature.
- the heating plate 41 is supported by support members 41a and 41b.
- a lifting mechanism 17 is provided below the heating plate 41, and the three lifting pins 16 are lifted and lowered by the lifting mechanism 17.
- the elevating pins 16 are inserted into the heating plate 41, and are moved up and down by the elevating mechanism 17 so as to protrude from the upper surface of the heating plate 41 and move onto the heating plate 41 and the heating plate 41.
- the wafer W is transferred between the two.
- a ring-shaped exhaust part 43 is provided around the heating plate 41, and a plurality of exhaust ports 44 opened along the circumferential direction of the exhaust part 43 are provided on the surface of the exhaust part 43.
- One end of an exhaust pipe 46 is connected to the exhaust part 43, and the other end of the exhaust pipe 46 is connected to an exhaust mechanism 47 constituted by a vacuum pump or the like.
- the exhaust mechanism 47 exhausts air from the exhaust hole 44 through the exhaust pipe 46 and the exhaust passage 45 formed in the exhaust part 43.
- the exhaust mechanism 47 has a pressure control mechanism (not shown), receives a control signal transmitted from the control unit 80, and controls the exhaust amount according to the control signal.
- a circular lid 51 that can be moved up and down by a lifting mechanism 52 via a support member 51a is provided, and the peripheral edge of the lid 51 protrudes downward.
- the lid 51 when the lid 51 is lowered, the peripheral edge thereof is in close contact with the peripheral edge of the exhaust part 43 via the ring-shaped contact member 48, and the periphery of the wafer W placed on the heating plate 41 is sealed. It is configured as a processing space S that is a space.
- the exhaust container 43 and the lid body 51 constitute a processing container 50.
- one end of a gas supply pipe 61 is connected to the center of the lid 51.
- the lid 51 is provided with rectifying plates 54 and 55 horizontally so as to partition the space on the wafer W in the vertical direction, and the first vent chamber 56 and the rectifying plates 54 and 55 partitioned from each other.
- a second ventilation chamber 57 is formed.
- the rectifying plates 54 and 55 are provided with a large number of gas discharge ports 54a and 55a, respectively.
- the gas supplied from the gas supply pipe 61 to the first vent chamber 56 is supplied to the gas discharge port 54a and the second vent chamber. 57, the gas discharge ports 55a are circulated in this order, supplied to the processing space S, and supplied to the entire surface of the wafer W.
- a heating unit 58 including a heater for preventing dew condensation of water vapor is provided around the connection portion of the gas supply pipe 61 to the lid 51.
- a tape heater 61a is installed outside the gas supply pipe 61 to prevent water vapor from condensing in the gas supply pipe 61.
- this tape heater 61a for example, gas flowing through the gas supply pipe 65 is provided.
- the gas supply pipe 61 is heated according to the temperature. Further, as shown in FIG. 1, the other end of the gas supply pipe 61 is opened to a gas phase portion of a container 62 in which pure water is stored, and the container 62 is a temperature sensor that detects the temperature of pure water therein. 63.
- a mantle heater 64 as a heating mechanism is provided so as to surround the outer periphery of the container 62.
- the mantle heater 64 includes a heater element 64a, a heat insulating material 64b surrounding the heater element 64a, and an exterior part 64c surrounding the heat insulating material 64b.
- the temperature sensor 63 detects the water temperature in the container 62.
- a corresponding signal is output to the control unit 80, and the control unit 80 outputs a control signal to the mantle heater 64 based on the output, so that the water temperature in the container 62 is controlled to the set temperature.
- a nozzle 67 for bubbling is immersed in the liquid phase portion in the container 62, and the nozzle 67 is connected to a gas supply source 69 in which an inert gas such as N 2 gas is stored through a gas supply pipe 68.
- the upstream side of the gas supply pipe 61 branches in the middle of the container 62 to form a branch pipe 65, and the upstream side of the branch pipe 65 is connected to the gas supply source 69.
- the branch pipe 65 and the gas supply pipe 68 are provided with a gas supply device group 66 composed of valves, a mass flow controller, and the like, and the supply and disconnection of N 2 gas to these pipes is controlled.
- a gas supply device group 66 composed of valves, a mass flow controller, and the like, and the supply and disconnection of N 2 gas to these pipes is controlled.
- N 2 gas is discharged from the gas supply pipe 68 into the container 62 from the nozzle 67, it is bubbled while being heated by the mantle heater 64, and the N 2 gas is humidified and flows into the gas supply pipe 61. Further, the N 2 gas flowing into the gas supply pipe 61 through the branch pipe 65 is mixed with the N 2 gas humidified in the gas supply pipe 61 so that the acid catalyst reaction in the resist is promoted in the processing space S.
- N 2 gas containing a predetermined amount of water vapor is supplied.
- FIG. 5 is a plan view showing a first block B1 of the system in which the exposure apparatus C4 is connected to the coating / developing apparatus 8
- FIG. 6 is a perspective view of the system
- FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the system. It is.
- the coating / developing apparatus 8 includes a carrier block C1, a processing block C2, and an interface block C3.
- the carrier block C1 has a mounting table 81 on which a sealed carrier C is mounted and a delivery arm 82.
- the transfer arm 82 is configured to take out the wafer W from the sealed carrier C mounted on the mounting table 81, transfer it to the processing block C2, and receive the processed wafer W from the processing block C2 and return it to the carrier C. Has been.
- the processing block C2 is a first block (DEV layer) B1 for performing development processing in this example, and a second processing for forming an antireflection film formed under the resist film.
- Block (BCT layer) B2 a third block (COT layer) B3 for applying a resist film, and a fourth block (TCT) for forming an antireflection film formed on the resist film.
- Layer) B4 and these are stacked in order from the bottom.
- the second block (BCT layer) B2 includes a coating module for applying a chemical solution for forming an antireflection film formed in the lower layer of the resist film by spin coating, pre-processing of processing performed in the coating module, and A shelf unit that constitutes a heating / cooling system processing module group for performing post-processing, and a transfer arm A2 that is provided between the coating module and the processing module group and transfers the wafer W between them are provided. is doing.
- the shelf units are arranged along the transfer region R1 in which the transfer arm A2 moves, and are configured by stacking the above heating and cooling modules.
- the fourth block (TCT layer) B4 has the same configuration as the second block (BCT layer) B2 except that the chemical solution spin-coated by the coating module is a chemical solution that forms a protective film covering the resist film. It is.
- the third block (COT layer) B3 has the same configuration as that of the second block (BCT layer) B2 except that the chemical solution spin-coated by the coating module is a resist solution.
- the transfer arms for transferring the wafer W between the coating module and the processing module group in the third block (COT layer) B3 and the fourth block (TCT layer) B4 are indicated by reference numerals A3 and A4, respectively. Yes.
- the second to fourth blocks B2 to B4 are configured in a layout similar to that of the first block B1 described later in plan view.
- development modules 83 corresponding to the coating modules are provided in two layers, and pre-processing and post-processing of the development module 83 are performed. Shelf units U1 to U4 that constitute a processing module group of a heating / cooling system for performing processing are provided.
- a two-stage development module 83 and a transfer arm A1 for transferring the wafer W to the processing module are provided. That is, the transport arm A1 is shared by the two-stage development module 83.
- a part of the shelf units U1 to U4 in the DEV block B1 is constituted by the heating module 1 described above.
- the processing block C2 is provided with a shelf unit U5 at a position where the transfer arm A can access.
- the shelf unit U5 has a delivery stage TRS and a delivery stage CPL having a temperature control function so as to deliver the wafer W to and from the transfer arms A1 to A4 of the blocks B1 to B4.
- a delivery stage BF capable of temporarily retaining a plurality of wafers.
- a transport arm D1 that can be raised and lowered is provided in the vicinity of the shelf unit U5, and a stage provided in these shelf units U5 can be accessed.
- the delivery arm 82 can also access a stage provided at a height corresponding to the BCT layer B2 and the DEV layer B1.
- a shelf unit U6 is provided in a region adjacent to the interface block C3 in the transport region R1 at a position where the transport arm A1 and a shuttle arm 84 described later can access as shown in FIG.
- the shelf unit U6 includes delivery stages TRS and CPL as with the shelf unit U5.
- a shuttle arm 84 which is a dedicated transfer means for directly transferring the wafer W from the transfer stage CPL provided in the shelf unit U5 to the transfer stage CPL provided in the shelf unit U6, is provided. It has been.
- the interface block C3 is provided with an interface arm 85 that constitutes a delivery mechanism that can deliver the wafer W between each stage of the shelf unit U6 and the exposure apparatus C4.
- EUV extreme ultraviolet light
- the coating / developing apparatus 8 includes a control unit 80 formed of, for example, a computer, and the control unit 80 includes a program, a memory, a CPU, and the like. In the program, a command (each step) is incorporated so that a control signal is sent from the control unit 80 to each part of the coating / developing apparatus 1 to advance the coating and developing processes described later.
- This program is stored in a storage unit such as a computer storage medium such as a flexible disk, a compact disk, a hard disk, or an MO (magneto-optical disk) and installed in the control unit 80.
- control unit 80 includes an input screen (not shown).
- the operator of the apparatus can set the exposure amount at the energy supply unit 3 in the heating module 1 and the heating temperature at the heating plate 41 for each lot of wafers W.
- the processing conditions such as can be set.
- a control signal is transmitted to the output adjustment unit 33 and the drive unit 25 in accordance with the exposure amount set as described above, and light is emitted from the light source unit 32 with an output corresponding thereto, and the cooling plate 2 by the drive unit 25 is irradiated. , The wafer W on the cooling plate 2 is exposed with the set exposure amount.
- FIGS. 8A to 8C are longitudinal side views showing how the resist film formed on the surface of the wafer W changes.
- each region is indicated by dots or hatching according to the amount of energy supplied, and only the hatched region represents a cross section. is not.
- the operator of the apparatus 8 sets in advance the heating temperature of each lot in the heating module 1 and the exposure amount of the energy supply unit 3 of that lot.
- the exposure amount is set based on the properties of the resist to be applied and the exposure amount in the exposure apparatus C4.
- the total amount of energy supplied is greater than 11 to 12 mJ / cm 2 , and when heated, the solubility in the developer in the region to which the energy has been supplied is abrupt.
- a positive chemically amplified resist that increases in number is applied to the wafer W, and the exposure apparatus C4 performs exposure along a predetermined pattern as described later at, for example, 7 mJ / cm 2 .
- the energy supplied by the energy supply unit 3, that is, the exposure amount (dose amount) is set to 7 mJ / cm 2 so that more energy than 12 mJ / cm 2 is supplied to the area exposed by the exposure apparatus C 4. Shall be.
- the carrier C in which the wafer W is stored from the outside is placed on the placement unit 81, and the wafer W from the carrier C is delivered to the delivery stage CPL2 corresponding to the second block (BCT layer) B2. It is sequentially conveyed by the arm 82.
- the transfer arm A2 in the second block (BCT layer) B2 receives the wafer W from the transfer stage CPL2 and sequentially transfers the wafer W to each module (antireflection film forming module and heating / cooling processing module group). An antireflection film is formed on the wafer W by the module.
- the wafer W is carried into the third block (COT layer) B3 via the delivery stage BF2, the delivery arm D1, the delivery stage CPL3 of the shelf unit U5, and the transfer arm A3, and the COT layer B3 is applied. It is transported to the unit.
- a positive chemically amplified resist is supplied to the wafer W to form a resist film.
- the wafer W on which the resist film is formed is transferred to the transfer unit BF3 in the shelf unit U5 through the transfer arm A3 ⁇ the transfer stage BF3 of the shelf unit U5 ⁇ the transfer arm D1.
- a protective film may be further formed on the wafer W on which the resist film is formed in the fourth block (TCT layer) B4.
- the wafer W is transferred to the transfer arm A4 via the transfer stage CPL4, and after the protective film is formed, it is transferred to the transfer stage TRS4 by the transfer arm A4.
- the wafer W on which a resist film or a protective film is further formed in some cases, is transferred from the transfer stages BF3 and TRS4 to the transfer stage CPL11 via the transfer arm D1, and from here the transfer stage CPL12 of the shelf unit U6 by the shuttle arm 84. Is directly transferred to the interface block C3.
- the wafer W is transferred to the exposure apparatus C4 by the interface arm 85, where light emitted from a light source (not shown) passes through the exposure mask 92 having a predetermined opening 93 as indicated by an arrow.
- the region 94 corresponding to the opening 93 in the resist film 91 is exposed.
- the resist film 91 is exposed (pattern exposure) along a predetermined pattern while moving the mask 92 horizontally to sequentially move the exposure region (FIG. 8A).
- the energy supplied to the pattern-exposed region 94 at this time is 7 mJ / cm 2. With this energy supply amount, almost no acid is generated in the exposed region, and as shown in FIG. Even if the development processing is continued, it is hardly dissolved in the developer.
- the wafer W that has been subjected to the exposure processing by the exposure apparatus C4 is placed on the transfer stage TRS6 of the shelf unit U6 by the interface arm 85, and then transferred to the heating module 1 of the shelf unit U1 of the DEV layer B1 by the transfer arm A1.
- the power supply unit 23 applies a voltage to the electrode 22 of the cooling plate 2 waiting on the transfer port 11 side (front side) of the heating module 1. Subsequently, when the elevating pins 14 are lowered, the entire wafer W is adsorbed onto the cooling plate 2.
- the control unit 80 controls the light irradiation output of the light source 32 and the moving speed of the cooling plate 2 so as to irradiate the wafer W with a preset exposure amount (energy), and the preset exposure amount.
- An energy of 7 mJ / cm 2 that is (energy) is supplied to the wafer W.
- the sum of the energy supplied in the region 94 previously subjected to pattern exposure by the exposure apparatus C4 becomes 14 mJ / cm 2 , and the PEB process is performed later in the region 94.
- Sufficient acid-catalyzed reaction (chemical amplification reaction) occurs, and a sufficient amount of acid is generated so that the entire region 94 becomes soluble during development processing.
- the exposure amount of the region 95 that has not been exposed by the exposure apparatus C4 remains 7 mJ / cm 2 , the generation of acid is suppressed compared to the region 94, and the acid catalyst in the region 95 is treated during PEB processing. The reaction does not proceed and the region 95 is hardly dissolved during the development processing.
- the cooling plate 2 holding the wafer W exposed by the energy supply unit 3 is positioned on the heating plate 41, the irradiation of light from the light source 32 stops, and the wafer W is received by the heating plate 41 via the lift pins 16.
- the cooling plate 2 is returned to the transport port 12 side (front side) of the heating module 1.
- the lid 51 is lowered to form a sealed processing space S.
- N 2 gas containing water vapor is supplied to the entire surface of the wafer W, and this N 2 gas is sucked into the exhaust port 44 and exhausted in the circumferential direction of the wafer W.
- the wafer W is heated by the heat of the heating plate 41, and the acid catalyst reaction proceeds in the pattern-exposed region 94 of the resist film 91 (FIG. 8B).
- the gas supply to the wafer W is stopped, and the wafer W is cooled from the heating plate 41 by the operation opposite to the operation of loading into the processing container 50.
- the wafer W transferred to the plate 2 and cooled by the cooling plate 2 is transferred to the developing module 83 via the transfer arm A1.
- the wafer W is transferred to the transfer table TRS1 of the shelf unit U5 by the transfer arm A1, and then returned to the carrier C via the transfer arm 82.
- An energy supply unit 3 that exposes the entire surface of W is provided.
- the energy supply unit 3 performs exposure, a sufficient amount of acid is generated in the pattern-exposed region of the exposure apparatus C4, and PEB is generated.
- the processing is performed, the solubility of the region in the developing solution is changed.
- the solubility of the region where the pattern exposure is not performed by the exposure apparatus C4 is hardly changed when the PEB processing is performed.
- the amount of energy supplied to each exposure amount area in the pattern exposure in the exposure apparatus C4 can be suppressed, the time required for the pattern exposure can be suppressed, and the amount of acid generated in the resist film by the pattern exposure. Can be suppressed. Then, after the amount of acid increases in the pattern-exposed region by the energy supply by the energy supply unit 3, the heating plate 41 can be quickly heated. As a result, even if the time until exposure to the heating module after exposure by the exposure apparatus C4 varies for each wafer W, the acid distribution is suppressed from varying, and the resist pattern shape varies for each wafer W. It can be suppressed.
- the energy supply unit 3 performs exposure while the wafer W is being transferred to the heating plate 41 by the cooling plate 2, a decrease in throughput can be suppressed.
- the inside of the heating module 1 is configured as an air atmosphere as in this example, for example, when the wafer W is warped or the wafer W is deformed and passes under the light source 32, the light source 32. If the distance between each part of the wafer W varies, the energy supplied to each part of the wafer W may vary due to energy attenuation by air. However, in the heating module 1, even when the warped wafer W is carried in, the entire wafer W is attracted to the cooling plate 2 and is held horizontally, so that the cooling plate 2 is moved to the heating plate 41. When moving, the distance between the light source 32 and each part of the wafer W below it is constant. Therefore, it is possible to suppress the supplied energy from varying in each part, and it is possible to more reliably suppress the variation in the resist pattern shape from wafer to wafer.
- the heating module 1 supplies water vapor when the wafer W is heated, and activates an acid catalytic reaction (chemical amplification reaction) in the exposed region 94 of the resist film 91 when the wafer W is heated by the heating plate 41. Promotes diffusion. Therefore, even if less acid is generated in the exposed region 94 than when water vapor is not supplied, the region 94 can be made soluble in the developing solution. The energy supplied to can be further reduced. When the energy supplied by the exposure apparatus C4 is suppressed in this way, the exposure time in the exposure apparatus C4 can be shortened, and the time from the start of exposure to the end of exposure for one wafer W is shortened.
- an acid catalytic reaction chemical amplification reaction
- the cooling plate may be configured as a vacuum port as shown in FIGS. 10A and 10B, for example.
- the cooling plate 101 in these drawings has a large number of openings 102 on the surface thereof, and the opening 102 is connected to one end of the exhaust pipe 104 via a flow path 103 in the cooling plate 101. The end is connected to the ejector 105 constituting the suction means.
- the ejector 105 performs suction at a predetermined flow rate from the opening 102, and the wafer W is sucked onto the cooling plate 101.
- the light source unit of the energy supply unit 3 is not limited to the light source unit that irradiates the wafer W with light in a band shape like the light source 32 described above.
- the light source unit 106 shown in FIG. 11A is configured to irradiate light downward in the form of dots, and is attached to the base 31 via a drive unit 107.
- the driving unit 107 repeatedly reciprocates one end and the other end of the base 31 at a speed corresponding to the moving speed of the cooling plate 2 and irradiates the entire wafer W conveyed onto the heating plate 41 as shown in FIG. 11B. It can be done.
- the light source unit of the energy supply unit 3 is not limited to a unit that irradiates short-wavelength light such as ultraviolet light. If energy can be applied to the wafer W, a unit that irradiates an electron beam or an ion beam. A thing may be used. Further, as the exposure apparatus C4, in addition to the apparatus that performs exposure by EUV, a conventionally used apparatus that includes, for example, a KrF light source or an ArF light source may be used, or a liquid film may be formed on a wafer. You may use what performs immersion exposure which exposes via.
- FIG. 12 shows a longitudinal side surface of the heating module 111. Parts that are configured similarly to the heating module 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
- the cooling plate 112 in the heating module 111 is not configured as an electrostatic chuck, and the energy supply unit 3 is not provided in the loading area 19 where the wafer W is loaded into the heating plate 41.
- the lid body 113 constituting the processing container 50 is configured in the same manner as the lid body 51, but a large number of needle electrodes 114 constituting the energy supply unit are directed downward on the rectifying plate 55 as shown in FIG. 13. It is formed to protrude.
- a voltage is applied to the needle electrode 114 by the power supply unit 115 via the rectifying plate 55, and the needle electrode 114 to which the voltage is applied generates a corona discharge in the processing space S and is generated by the discharge. Charged particles in the plasma are supplied to the entire surface of the wafer W.
- FIG. 14A shows the lower surface of the rectifying plate 55, and the needle electrodes 114 are arranged in a square lattice, for example.
- the gas discharge port 54a is omitted in the drawing, it is formed between the needle electrode 114 and the needle electrode 114 so that the gas can be supplied uniformly to the wafer W.
- the arrangement of the needle electrodes 114 is not limited to this example.
- the needle electrodes 114 may be arranged in a three-way lattice pattern as shown in FIG. 14B.
- the voltage applied to the needle electrode 114 is set.
- h2 is about 5 mm to 9 mm
- the voltage applied to the needle electrode 114 is ⁇ 2 kV to ⁇ 12 kV.
- the power source constituting the power source unit 115 may be a DC power source or an AC power source.
- the surface portion of the heating plate 41 is configured as an electrostatic chuck 121, and the wafer W is heated by the heater 42 via the electrostatic chuck 121.
- the surface of the electrostatic chuck 121 is made of a dielectric 122 like the cooling plate 2, and an electrode 123 connected to the power supply unit 124 is embedded in the dielectric 122.
- the mounting surface of the wafer W that forms the upper surface of the electrostatic chuck 121 is formed horizontally, and is configured to suck the entire back surface of the wafer W and to hold the entire wafer horizontally in the same manner as the cooling plate 2.
- the amount of energy of charged particles supplied to the wafer W may be controlled by controlling the voltage applied to the wafer W from the electrostatic chuck 121. Further, the voltage applied to the wafer W in this way may be controlled by providing pins protruding on the electrostatic chuck 121 and slightly lifting the wafer W from the surface of the electrostatic chuck 121.
- the operation of the heating module 111 will be described.
- the wafer W exposed by the exposure apparatus C3 as described above is loaded into the heating module 111 and loaded into the processing container 50 via the cooling plate 112, a voltage is applied to the electrode 123 of the electrostatic chuck 121.
- the entire wafer W that is applied and placed on the electrostatic chuck 121 via the lift pins 16 is attracted onto the electrostatic chuck 121, and the temperature of the wafer rises due to the heat of the heating plate 41.
- the lid body 113 is lowered to form a sealed processing space S, and the distance between the needle electrode 114 and the surface of the wafer W is kept constant.
- a voltage is applied to the needle electrode 114 by the power supply unit 115 to generate corona discharge, and charged particles in the plasma generated by the discharge are supplied to the entire surface of the wafer W. For example, when the energy of 7 mJ / cm 2 is supplied and the acid in the area exposed by the exposure apparatus C4 increases, the discharge is stopped. Since the wafer W is heated, the generated acid diffuses into the area exposed by the exposure apparatus C4, and a chemical amplification reaction occurs. After a predetermined time has elapsed since being placed on the heating plate 41, the wafer W is unloaded from the processing container 50 as in the first embodiment.
- the energy supplied to the region along the pattern reaches a predetermined amount, and the acid is heated and diffused immediately after the acid is generated in the region.
- the time from the generation of acid after the exposure until the PEB treatment is performed from varying for each wafer. Therefore, the resist pattern shape can be prevented from varying from wafer to wafer.
- the treatment time can be reduced, and the treatment time is shortened in this way, and the sublimate generated by heating the resist. Can be prevented from adhering to the current plate 55 and the lid 51, and therefore, the adhered sublimated product can be prevented from falling on the wafer W as particles.
- the timing of applying a voltage to the needle electrode 114 and the timing of stopping the application of the voltage are not limited to the above example, and may be performed according to the chemical amplification promoting effect to be obtained.
- the charged particles may be supplied to the wafer W, the supply may be stopped, and then the temperature of the heating plate 41 may be raised to perform the PEB process.
- FIGS. 15A and 15B As a modification of the second embodiment, as shown in FIGS. 15A and 15B, a large number of lines arranged in a straight line along the length direction of the support portion 125 below the rod-like support portion 125 in the lid 51.
- the needle electrodes 114 may be moved horizontally via the support portion 125 so as to be orthogonal to the arrangement direction, and charged particles may be supplied to the entire wafer W. Further, as shown by an arrow in FIG. 16, the charged particles may be supplied to the entire wafer W by moving the support 126 provided below with one needle electrode 114 vertically and horizontally.
- a light source that emits ultraviolet rays may be provided to perform exposure, and the entire wafer W may be exposed.
- charged particles may be supplied by the needle electrode 114.
- the needle electrode 114 is provided below the base 31 and passes below the needle electrode 114. Charged particles may be supplied to the wafer W.
- the back surface of the wafer W is sucked to the mounting surface 120 of the heating plate 41 as shown in FIG. It may be configured as a vacuum port 127 configured similarly to the cooling plate 101 so that the wafer W is held horizontally.
- reference numeral 128 denotes a large number of openings opened on the surface of the vacuum port 127, and the back surface of the wafer W is sucked from the openings 128 through the exhaust pipe 104.
- water vapor may be supplied when the wafer W is heated.
- Evaluation Test 1 A plurality of wafers W having a resist film formed on the surface thereof are prepared, and exposure is performed with different exposure amounts for each wafer along a predetermined pattern using the above-described exposure apparatus. Were exposed at different exposure amounts (dose amounts), and further developed after PEB. Then, by observing the change in solubility in the developing solution and changing the solubility in the developing solution in the area exposed along the pattern at a predetermined exposure amount, what is the minimum exposure amount required? I investigated.
- the pattern exposure amount and the entire surface exposure amount were set on the vertical axis and the horizontal axis, respectively, and the results of the above test were plotted with square points.
- the entire surface exposure amount is 0 mJ / cm 2
- the entire surface exposure is not performed and the exposure is performed only by the exposure apparatus.
- the necessary overall exposure amount is increased. In other words, when the overall exposure amount increases, the exposure amount along the pattern can be reduced. Therefore, it was shown that the exposure amount in the exposure apparatus can be suppressed and the throughput can be improved by using the process of performing the entire exposure after following the pattern as in the present invention.
- the entire wafer W is exposed and then subjected to pattern exposure using an exposure apparatus, and the minimum value of the pattern exposure necessary for changing the solubility in the developer as in the evaluation test 1 is examined.
- the results were plotted as round points. From the result of this reference test, it can be seen that the pattern exposure amount and the overall exposure amount necessary to change the solubility in the developer correlate with each other.
- a wafer W coated with a negative type electron beam exposure resist was placed on a mounting table 41 provided in a sealed processing container 130 as shown in FIG. 20A.
- a voltage was applied to the needle electrode 114 disposed at the center of the wafer W to supply charged particles to the wafer W, and then PEB treatment was performed.
- the distance h3 between the heating plate 41 and the needle electrode 114 is 7.5 mm, and the distance h4 between the top plate of the processing container 130 and the heating plate 41 is 16.5 mm.
- the voltage applied to the needle electrode 114 was set to +12 kV when processing a certain wafer and ⁇ 12 kV when processing another wafer.
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Abstract
レジスト膜に供給されるエネルギー量が、そのレジスト固有の範囲を越えないように露光装置にてパターンに沿って露光された基板を受け渡し機構により受け取り、加熱モジュールに受け渡して、加熱モジュールにてレジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給し、当該基板を加熱板により加熱して前記溶解性を変化させる。
Description
本発明は、化学増幅型のレジストが塗布され、パターンに沿って露光された基板の表面全体に対してエネルギーを供給し、前記パターンに沿って露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるエネルギー供給部を備えた加熱モジュールを含んだ塗布・現像装置、塗布、現像方法及びこの方法を実施するプログラムが記憶された記憶媒体に関する。
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ(以下、ウエハという)の表面にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光した後に現像してレジストパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布、現像を行う塗布・現像装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われている。
前記レジストとしては、露光されることでエネルギーが供給されて酸を発生させる酸発生剤を含有した化学増幅型レジストが主流として用いられており、その化学増幅型レジストによりレジスト膜が形成され、露光されたウエハは、現像処理前にポストエクスポージャーベーク(以下、PEBと略記する)と呼ばれる加熱処理を受ける。このPEB処理で露光により生じた酸は熱拡散してレジスト内で化学増幅反応(酸触媒反応)が進行し、露光された領域が変質して、現像液に対する溶解性が変化する。
露光装置における露光プロセスは、当該露光装置に設けられた光源からの光のパルスのエネルギーを所定の領域に照射し、その照射領域を順次移動させて所定のパターンに沿ってレジストに供給するプロセスである。露光プロセスにおいては、レジストに加えられるエネルギーの総量がそのレジストについて固有の範囲を越えないと、PEB処理時において前記酸触媒反応を進行させるだけの十分な量の酸が酸発生剤から発生しない。このため、レジストに加えられるエネルギーが固有の範囲を越えた場合に、露光された領域の現像液に対する溶解性が急激に変化する。したがって、露光装置による露光では、一つの照射領域についてそのように固有の範囲を越えるエネルギーが供給されるまで露光が続けられることになる。
露光装置の光源としては例えばArFレーザーを出力するArF光源を備えたものがあり、また、微細なパターンを形成するためにレジスト膜上に光を透過する液膜を形成し、この液膜を介して前記ArF光源などの光源からの光を照射する、いわゆる液浸露光と呼ばれるプロセスが行われる場合もある。また、パターンの線幅のさらなる微細化の要請に対応するために、ArF光源を用いた液浸露光に代わってArF光源よりも低い波長の光を出力するEUV(極紫外線)を発するEUV光源を用いて露光処理を行うことが検討されており、具体的に用いられる光源やレジスト材料などについての検討が進められている。
しかし、ArFレーザーなどに比べてEUVはそのエネルギーが弱く、またレジストの感度を高くすることについても限界があるため、EUVを露光装置に適用した場合は一つの照射領域を露光する時間が長くなる。その結果として、露光処理のスループットが低下してしまう。
ところで、特開平3-142918(以下、特許文献1という)には、厚いレジスト膜について良好な形状のパターンを形成するために先ず所定のパターンに沿って第1の露光を行い、その後ウエハ全体を露光する第2の露光を行い、第2の露光終了時に第1の露光を受けた領域のみについて、そこに供給されたエネルギーの総量を一定値以上にして、現像液に対する溶解性を変化させる手法が開示されている。そこで、EUVで露光処理を行う場合にも特許文献1に記載のように2回に分けて露光を行うことが考えられる。
しかし、塗布・現像装置に設けられた搬送機構は、レジスト塗布処理が行われたウエハを露光装置に搬送する一方で、露光を終えたウエハを塗布・現像装置に戻すようにその動作を制御しなければならないため、例えば露光終了後、各ウエハは露光装置やPEBを行う加熱モジュールに至るまでの経路に設置されたモジュールで、搬送機構による搬送準備が整うまで待機しなければならず、その待機する時間がウエハ毎に異なってしまう場合がある。このように露光領域を変質させるだけの十分な量の酸が発生した後、PEBを行うまでの時間(PED時間)がウエハ毎にばらつくと、当該PEBを行うまでに発生した酸の分布がばらつき、その結果としてレジストパターンの形状にばらつきが生じることが知られている。上述の特許文献1では露光を行った後のPEB処理をどのようなタイミングで行うかについては記載されていない。したがって、特許文献1の発明ではレジストパターンの形状の劣化を抑えるためには不十分である。
本発明の目的は、露光装置における露光時間が長くなることを抑え、かつ露光装置にて露光処理を終えてから化学増幅型のレジストに発生した酸により、露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるために行われる加熱処理を行うまでの時間が基板毎にばらついても、基板毎に形成されるレジストパターンの形状のばらつきを抑えることができる塗布・現像装置、および塗布・現像方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような塗布・現像方法を実施するプログラムが記憶された記憶媒体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような塗布・現像方法を実施するプログラムが記憶された記憶媒体を提供することにある。
本発明の第1の観点によれば、総量が固有の範囲を越えるエネルギーが供給され、さらに加熱されることで、エネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する塗布モジュールと、
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を受け取り、その基板の受け渡しを行う受け渡し機構と、
前記受け渡し機構により露光後の基板が受け渡され、前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給するエネルギー供給部と、当該基板を加熱して前記溶解性を変化させるための加熱板と、を備えた加熱モジュールと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、
を備え、
前記エネルギー供給部は、前記加熱板へ搬入される途中の基板にエネルギーを供給するか、または、前記加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するように構成されている塗布・現像装置が提供される。
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を受け取り、その基板の受け渡しを行う受け渡し機構と、
前記受け渡し機構により露光後の基板が受け渡され、前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給するエネルギー供給部と、当該基板を加熱して前記溶解性を変化させるための加熱板と、を備えた加熱モジュールと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、
を備え、
前記エネルギー供給部は、前記加熱板へ搬入される途中の基板にエネルギーを供給するか、または、前記加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するように構成されている塗布・現像装置が提供される。
上記第1の観点において、前記加熱モジュールは、前記受け渡し機構から受け取った基板を加熱板へと搬送する搬送機構を備え、前記エネルギー供給部は、前記搬送機構により搬送される基板にエネルギーを供給するように構成することができる。この場合に、前記搬送機構は、基板が載置される載置面を備えた搬送部材を有するものとしてもよく、前記搬送部材は、前記エネルギー供給手段から基板への距離を制御するために、前記載置面に基板を吸着させる吸着機構を有していてもよい。前記吸着機構としては、基板を静電的に吸着する静電チャックを有し、前記載置面が、この静電チャックの表面により構成されるものや、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引機構を有するものを用いることができる。また、前記搬送部材を、加熱板により加熱された基板が載置され、その基板を冷却する冷却プレートとすることができる。
また、上記第1の観点において、前記エネルギー供給部は、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するために加熱板に対向するように設けられ、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するものとすることができる。この場合に、前記加熱板は、前記エネルギー供給部から基板へ距離を制御するために、その載置面に基板を吸着させる吸着機構を有するものとすることができる。前記吸着機構としては、基板を静電的に吸着する静電チャックを有し、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成されるものや、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引機構を有するものを用いることができる。
さらに上記第1の観点において、エネルギー供給部は、基板を露光する光源を有するものとすることができる。また、エネルギー供給部は、基板上で放電を発生させ、基板に荷電粒子を供給するための荷電粒子供給源を有するものとすることもできる。この前記荷電粒子供給源は、下方に向かって伸びる針状に形成され、基板上で放電を起こすための電極を有するものとすることができる。
さらに上記第1の観点において、前記加熱板は処理容器内に設けられ、その処理容器内に水蒸気を供給する水蒸気供給機構を有するものとすることができる。
本発明の第2の観点によれば、総量が固有の範囲を越えるエネルギーが供給され、さらに加熱されることで、エネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成することと、
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を加熱モジュールに受け渡すことと、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給することと、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置することと、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させることと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成することと、
を備えた塗布・現像方法が提供される。
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を加熱モジュールに受け渡すことと、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給することと、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置することと、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させることと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成することと、
を備えた塗布・現像方法が提供される。
上記第2の観点において、加熱モジュールに設けられた搬送機構により、前記露光された基板を加熱板に搬送することをさらに備え、前記エネルギー供給部によるエネルギーの供給は、前記搬送機構により搬送される基板に対して行われるようにすることができる。この場合に、前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板が載置された後に前記エネルギー供給部によるエネルギーの供給が行われるようにすることができ、また、加熱板に載置された基板に対して、加熱板による加熱が行われている際に行われるようにすることもできる。
本発明の第3の観点によれば、コンピュータ上で動作し、塗布・現像装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、
総量が固有の範囲を越えるエネルギーが供給され、さらに加熱されることで、エネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成することと、
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を加熱モジュールに受け渡すことと、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給することと、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置することと、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させることと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成することと、
を備えた塗布・現像方法が行われるように、コンピュータに前記塗布・現像装置を制御させる記憶媒体が提供される。
総量が固有の範囲を越えるエネルギーが供給され、さらに加熱されることで、エネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成することと、
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を加熱モジュールに受け渡すことと、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給することと、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置することと、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させることと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成することと、
を備えた塗布・現像方法が行われるように、コンピュータに前記塗布・現像装置を制御させる記憶媒体が提供される。
本発明によれば、供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越え、さらに加熱されることでそのエネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストにより基板にレジスト膜を形成し、露光装置において前記範囲を越えないエネルギー量でその基板のレジスト膜をパターンに沿って露光した後、露光後の基板を加熱モジュールに搬送する。そして、加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、加熱板に搬入される途中かあるいは加熱板に載置された基板の前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給する。したがって、露光装置によるパターン露光においては、各露光領域に供給するエネルギー量が抑えられるため、当該パターン露光に要する時間を抑えることができ、かつそのパターン露光によりレジスト膜中に発生する酸の量を抑えることができる。そして、エネルギー供給部によるエネルギー供給で、パターン露光された領域に酸の量が増えた後は速やかに加熱板による加熱を行うことができるので、露光装置による露光後、加熱モジュールに搬送するまでの時間が基板毎にばらついても、酸の分布がばらつくことが抑えられるため、レジストパターンの形状が基板毎にばらつくことが抑えられる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る塗布・現像装置の要部であるPEB処理を行う加熱モジュール(PEBモジュール)について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る塗布・現像装置の要部である加熱モジュールを示す縦断側面図、図2はその横断平面図である。加熱モジュール1は後述の塗布・現像装置8(図5、6参照)内における大気雰囲気中に設けられ、例えば化学増幅型のポジ型のレジスト(以下単にレジストと記載する)によるレジスト膜が形成され、そのレジスト膜が塗布・現像装置8に接続された露光装置C4(図6参照)にて所定のパターンに沿って露光されたウエハWが搬入される。
まず、本発明の第1の実施形態に係る塗布・現像装置の要部であるPEB処理を行う加熱モジュール(PEBモジュール)について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る塗布・現像装置の要部である加熱モジュールを示す縦断側面図、図2はその横断平面図である。加熱モジュール1は後述の塗布・現像装置8(図5、6参照)内における大気雰囲気中に設けられ、例えば化学増幅型のポジ型のレジスト(以下単にレジストと記載する)によるレジスト膜が形成され、そのレジスト膜が塗布・現像装置8に接続された露光装置C4(図6参照)にて所定のパターンに沿って露光されたウエハWが搬入される。
この加熱モジュール1は筐体11を備えており、筺体11の側壁にはウエハWの搬送口12が開口している。筺体11内には当該筐体11内を上下に仕切る仕切り板13が設けられている。仕切り板13の上側はウエハWを加熱板41へ搬入するための搬入領域19として構成されている。この搬入領域19の搬送口12側(前側)には水平な冷却プレート2が設けられている。冷却プレート2はその裏面側に、例えば温度調節水を流すための冷却流路(図示せず)を備えており、当該冷却プレート2の表面である載置面20に載置されたウエハWを冷却するように構成されている。
冷却プレート2の表面部21は誘電体により構成され、この表面部21内には電極22が設けられている。電極22は例えば高電圧を印加する電源部23に接続されており、後述する制御部80により、この電源部23から電極22への電圧の印加が制御される。このような構成を有することにより冷却プレート2は静電チャックとして構成され、その表面部21上に載置されたウエハWの裏面全体が冷却プレート2に吸着される。
冷却プレート2は載置されたウエハWを搬送する搬送機構としても機能する。すなわち、冷却プレート2は、支持部24を介して、駆動部25に接続され、この駆動部25により、筐体11内を搬入口側(前側)から奥側へと水平方向に移動できるように構成されている。駆動部25は例えば図示しない速度調整器を備えており、制御部80から送信される制御信号に応じて、冷却プレート2を任意の速度で移動させることができる。図2中、符号18は、支持部24が通過するためのスリットを示す。
筐体11内の搬入口側(前側)には、昇降機構15と、この昇降機構により昇降される3本の昇降ピン14が設けられており、冷却プレート2が搬入口側(前側)にあるときに、昇降機構15により昇降ピン14が昇降されることにより、昇降ピン14が冷却プレート2の上面に対して突没して、搬送口12を介して筐体11内に進入した搬送アーム(図示せず)と冷却プレート2との間でウエハWの受け渡しを行う。
搬入領域19には、例えば冷却プレート2の進行方向と直交するように伸長したエネルギー供給部3が設けられている。エネルギー供給部3は基部31とその基部31の下方に設けられた例えば棒状の光源32とを有しており、光源32は例えばUVランプにより構成され、下方に向けて帯状に紫外光を照射する。このエネルギー供給部3には光源32の出力を調整する出力調整部33が接続されている。出力調整部33は、制御部80からの制御信号に基づいて光源32からの光の出力を制御する。
図3A、3Bに示すようにウエハWをその載置面20に吸着した冷却プレート2がエネルギー供給部3の下方を搬送口12側(前側)から奥側に移動するときに光源32の下方を通過し、ウエハWの表面全体に光源32からの光が供給される。このとき上記のようにウエハWが冷却プレート2に吸着されているので、図中h1で示す光源32とその下方のウエハWとの距離は、冷却プレート2の移動中一定に保たれる。
筐体11の奥側には、ウエハWが載置され、その載置されたウエハWを加熱する円形の加熱板41が設けられている。加熱板41の内部にはヒータ42が設けられており、ヒータ42は制御部80からの制御信号を受けて加熱板41の表面であるウエハWの載置面40の温度を制御し、その載置面40に載置されたウエハWを任意の温度で加熱する。加熱板41は支持部材41a、41bにより支持されている。加熱板41の下方には昇降機構17が設けられており、この昇降機構17により3本の昇降ピン16が昇降されるようになっている。昇降ピン16は加熱板41に挿通されており、昇降機構17により昇降されることにより、加熱板41の上面に対して突没して、加熱板41上に移動した冷却プレート2と加熱板41との間でウエハWの受け渡しを行う。
加熱板41の周囲にはリング状の排気部43が設けられており、排気部43の表面には当該排気部43の周方向に沿って開口した複数の排気口44が設けられている。排気部43には排気管46の一端が接続されており、排気管46の他端は真空ポンプなどにより構成される排気機構47に接続されている。排気機構47により排気管46および排気部43内に形成された排気流路45を介して排気孔44から排気が行われる。排気機構47は圧力制御機構(図示せず)を有し、制御部80から送信された制御信号を受け、その制御信号に応じてその排気量を制御する。
加熱板41上には支持部材51aを介して昇降機構52により昇降自在な円形の蓋体51が設けられており、この蓋体51はその周縁部が下方に突出している。蓋体51は下降したときに図4に示すようにその周縁部がリング状の密着部材48を介して排気部43の周縁に密着し、加熱板41に載置されたウエハWの周囲が密閉空間である処理空間Sとして構成される。排気部43および蓋体51により、処理容器50が構成される。
図4に示すように蓋体51の中央にはガス供給管61の一端が接続されている。蓋体51には、ウエハW上の空間を上下方向に仕切るように整流板54,55が各々水平に設けられており、これら整流板54、55により互いに区画された第1の通気室56および第2の通気室57が形成されている。整流板54、55にはそれぞれ多数のガス吐出口54a,55aが設けられており、ガス供給管61から第1の通気室56に供給されたガスは、ガス吐出口54a、第2の通気室57、ガス吐出口55aをこの順に流通して、処理空間Sに供給され、ウエハW表面全体に供給される。ガス供給管61の蓋体51への接続部の周囲には、水蒸気の結露を防ぐためのヒータを備えた加熱部58が設けられている。
ガス供給管61の外側には、ガス供給管61内で水蒸気が結露することを防ぐためのテープヒータ61aが券装されており、このテープヒータ61aにより、例えばガス供給管65内を流通するガスの温度に応じてガス供給管61が加熱される。また、図1に示すように、ガス供給管61の他端は純水が貯留された容器62の気相部に開口しており、容器62はその内部の純水の温度を検出する温度センサ63を備えている。いる
容器62の外周を囲むように、加熱機構としてのマントルヒータ64が設けられている。このマントルヒータ64は、ヒータエレメント64aと、ヒータエレメント64aを囲む断熱材64bと、断熱材64bを囲う外装部64cとにより構成されており、前記温度センサ63が容器62内の水温の検出結果に応じた信号を制御部80に出力し、その出力に基づき制御部80がマントルヒータ64に制御信号を出力して、容器62内の水温が設定温度に制御される。
また、容器62内の液相部分にはバブリングを行うためのノズル67が浸漬され、ノズル67はガス供給管68を介してN2ガスなどの不活性ガスが貯留されたガス供給源69に接続されている。また、ガス供給管61の上流側は容器62に向かう途中で分岐して分岐管65を形成し、分岐管65の上流側は前記ガス供給源69に接続されている。
分岐管65及びガス供給管68にはバルブやマスフローコントローラなどにより構成されるガス供給機器群66が介設されており、これら各管へのN2ガスの給断が制御される。ガス供給管68からノズル67から容器62内にN2ガスが吐出されると、前記マントルヒータ64により加熱されながらバブリングされ、N2ガスは加湿され、ガス供給管61に流入する。また、分岐管65を介してガス供給管61に流入したN2ガスは当該ガス供給管61内で加湿されたN2ガスと混合され、処理空間Sにはレジストにおける酸触媒反応を促進させるように所定の量の水蒸気を含んだN2ガスが供給される。
次に、加熱モジュール1を含む塗布・現像装置8の構成について説明する。図5は塗布・現像装置8に露光装置C4が接続されたシステムの第1のブロックB1を示す平面図であり、図6は同システムの斜視図であり、図7は同システムの縦断面図である。
この塗布・現像装置8はキャリアブロックC1と、処理ブロックC2と、インターフェイスブロックC3とを有している。
キャリアブロックC1は密閉型のキャリアCを載置する載置台81と、受け渡しアーム82とを有している。受け渡しアーム82は、載置台81上に載置された密閉型のキャリアCからウエハWを取り出して処理ブロックC2に受け渡し、処理ブロックC2から処理済みのウエハWを受け取ってキャリアCに戻すように構成されている。
処理ブロックC2は、図6に示すようにこの例では現像処理を行うための第1のブロック(DEV層)B1、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第2のブロック(BCT層)B2、レジスト膜の塗布を行うための第3のブロック(COT層)B3、およびレジスト膜の上層に形成される反射防止膜の形成を行うための第4のブロック(TCT層)B4を有し、これらが下から順に積層された状態で構成されている。
第2のブロック(BCT層)B2は、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布モジュールと、この塗布モジュールにて行われる処理の前処理および後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットと、塗布モジュールと処理モジュール群との間に設けられ、これらの間でウエハWの受け渡しを行う搬送アームA2とを有している。前記棚ユニットは搬送アームA2が移動する搬送領域R1に沿って配列され、夫々上記の加熱、冷却系のモジュールが積層されることにより構成される。第4のブロック(TCT層)B4は、塗布モジュールでスピンコートされる薬液がレジスト膜を被覆する保護膜を形成する薬液であることを除けば第2のブロック(BCT層)B2と同様の構成である。第3のブロック(COT層)B3についても同様に、塗布モジュールでスピンコートされる薬液がレジスト液であることを除けば第2のブロック(BCT層)B2と同様の構成である。なお、第3のブロック(COT層)B3および第4のブロック(TCT層)B4において塗布モジュールと処理モジュール群との間でウエハWの受け渡しを行う搬送アームは、それぞれ符号A3およびA4で示している。
上記の第2~第4のブロックB2~B4については、後述の第1のブロックB1と平面視同様のレイアウトで構成されている。
第1のブロック(DEV層)B1内には、図5に示すように、前記塗布モジュールに対応する現像モジュール83が2段に積層されて設けられており、この現像モジュール83の前処理および後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットU1~U4が設けられている。そして当該DEV層B1内には、これら2段の現像モジュール83と、前記処理モジュールとにウエハWを搬送するための搬送アームA1が設けられている。つまり2段の現像モジュール83に対して搬送アームA1が共通化されている構成となっている。また、このDEVブロックB1における棚ユニットU1~U4の一部は、上述の加熱モジュール1により構成されている。
さらに処理ブロックC2には、図5および図7に示すように搬送アームAがアクセスできる位置に棚ユニットU5が設けられている。この棚ユニットU5は、図7に示すように、各ブロックB1~B4の搬送アームA1~A4との間でウエハWの受け渡しを行うように、受け渡しステージTRS及び温調機能を備えた受け渡しステージCPLおよび複数枚のウエハを一時滞留させることができる受け渡しステージBFを備えている。棚ユニットU5の近傍には昇降自在な搬送アームD1が設けられ、これら棚ユニットU5に設けられたステージにアクセスすることができる。また、受け渡しアーム82もBCT層B2およびDEV層B1に対応する高さ位置に設けられたステージにアクセスすることができる。
また、処理ブロックC2には、搬送領域R1のインターフェイスブロックC3と隣接する領域において、図7に示すように搬送アームA1および後述のシャトルアーム84がアクセスできる位置に棚ユニットU6が設けられている。棚ユニットU6は、棚ユニットU5と同様に受け渡しステージTRSおよびCPLを備えている。
DEV層B1内の上部には、棚ユニットU5に設けられた受け渡しステージCPLから棚ユニットU6に設けられた受け渡しステージCPLにウエハWを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアーム84が設けられている。また、インターフェイスブロックC3には、棚ユニットU6の各ステージと露光装置C4との間でウエハWを受け渡すことができる受け渡し機構を構成するインターフェイスアーム85が設けられている。
また、塗布・現像装置8に接続される露光装置C4の光源としては、例えば極紫外光(EUV)を照射するものが用いられる。このEUVの波長は13nm~14nmである。
塗布・現像装置8は例えばコンピュータからなる制御部80を備えており、この制御部80はプログラム、メモリ、CPUなどにより構成されている。前記プログラムには制御部80から塗布・現像装置1の各部に制御信号を送り、後述の塗布、現像処理を進行させるように命令(各ステップ)が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、MO(光磁気ディスク)等の記憶部に格納されて制御部80にインストールされる。
また、制御部80は入力画面(図示せず)を備えており、例えば装置のオペレータが、ウエハWのロット毎に加熱モジュール1におけるエネルギー供給部3での露光量、加熱板41での加熱温度などの処理条件を設定できるようになっている。そのように設定された前記露光量に応じて、出力調整部33及び駆動部25に制御信号が送信され、光源部32からそれに応じた出力で光が照射されると共に駆動部25による冷却プレート2の移動速度が制御され、冷却プレート2上のウエハWがその設定した露光量で露光される。
続いて塗布・現像装置8の作用についてウエハW表面に形成されたレジスト膜の変化の様子を示した縦断側面図である図8A~8Cを参照しながら説明する。なお、図8A~8Cのレジスト膜91においては、図示の便宜上、供給されたエネルギー量に応じて各領域に点やハッチングを付して示しており、ハッチングを付した領域のみが断面を表すものではない。
まず、予め装置8のオペレータが加熱モジュール1における各ロットの加熱温度及びそのロットのエネルギー供給部3の露光量などを設定する。前記露光量は、塗布されるレジストの性質と、露光装置C4における露光量とに基づいて設定される。
この例では図9に示すように供給されたエネルギーの総和が11~12mJ/cm2よりも多くなり、さらに加熱されたときに、そのエネルギーが供給された領域の現像液への溶解性が急激に増大するポジ型の化学増幅型レジストがウエハWに塗布されるものとし、また露光装置C4は例えば7mJ/cm2で後述のように所定のパターンに沿った露光を行う。ここでは例えば露光装置C4で露光された領域に12mJ/cm2よりも多いエネルギーが供給されるように、例えばエネルギー供給部3によるエネルギー、すなわち露光量(ドース量)は7mJ/cm2に設定されたものとする。
その設定後、例えば外部からウエハWの収納されたキャリアCが載置部81に載置され、キャリアCからのウエハWは第2のブロック(BCT層)B2に対応する受け渡しステージCPL2に、受け渡しアーム82によって順次搬送される。第2のブロック(BCT層)B2内の搬送アームA2は、この受け渡しステージCPL2からウエハWを受け取って各モジュール(反射防止膜形成モジュールおよび加熱・冷却系の処理モジュール群)に順次搬送し、これらモジュールにてウエハWに反射防止膜が形成される。
その後、ウエハWは棚ユニットU5の受け渡しステージBF2、受け渡しアームD1、棚ユニットU5の受け渡しステージCPL3及び搬送アームA3を介して第3のブロック(COT層)B3に搬入され、そのCOT層B3の塗布ユニットに搬送される。その塗布ユニットにて、ウエハWにポジ型の化学増幅型レジストが供給され、レジスト膜が形成される。
レジスト膜が形成されたウエハWは、搬送アームA3→棚ユニットU5の受け渡しステージBF3→受け渡しアームD1を経て棚ユニットU5における受け渡しユニットBF3に受け渡される。なお、レジスト膜が形成されたウエハWは、第4のブロック(TCT層)B4にてさらに保護膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハWは受け渡しステージCPL4を介して搬送アームA4に受け渡され、保護膜が形成された後搬送アームA4により受け渡しステージTRS4に受け渡される。
レジスト膜や場合によってはさらに保護膜が形成されたウエハWは、受け渡しアームD1を介して受け渡しステージBF3、TRS4から受け渡しステージCPL11に受け渡され、ここからシャトルアーム84により棚ユニットU6の受け渡しステージCPL12に直接搬送され、インターフェイスブロックC3に取り込まれる。
次いで、ウエハWはインターフェイスアーム85により露光装置C4に搬送され、そこで光源(図示せず)から発せられた光が、矢印で示すように所定の開口部93を備えた露光マスク92を介してウエハW表面に供給され、レジスト膜91において、開口部93に対応した領域94が露光される。そして例えばマスク92を水平移動して順次露光領域を移動させながら、所定のパターンに沿ってレジスト膜91が露光(パターン露光)される(図8A)。上記のようにこのときパターン露光された領域94に供給されるエネルギーは7mJ/cm2であり、このエネルギー供給量では露光領域中にほとんど酸は発生せず、図9に示すようにこのまま加熱処理、現像処理を続けて行ってもほとんど現像液に溶解されない。
露光装置C4にて露光処理を終えたウエハWは、インターフェイスアーム85により、棚ユニットU6の受け渡しステージTRS6に載置され、その後搬送アームA1によりDEV層B1の棚ユニットU1の加熱モジュール1に搬送される。昇降ピン14がウエハWを受け取ると、電源部23により、加熱モジュール1の搬送口11側(前側)に待機している冷却プレート2の電極22に電圧が印加される。続いて昇降ピン14が下降すると、ウエハW全体が冷却プレート2上に吸着される。その後、エネルギー供給部3の光源32から紫外線を照射しながら、光源32の下方を加熱板41の上方に向けて移動させ、ウエハW表面全体に紫外光を照射する。このとき、制御部80により、予め設定された露光量(エネルギー)がウエハWに照射されるように、光源32の光照射出力および冷却プレート2の移動速度が制御され、予め設定された露光量(エネルギー)である7mJ/cm2のエネルギーがウエハWに供給される。
光源32からの露光よって図9のグラフに示すように、先に露光装置C4でパターン露光された領域94において供給されたエネルギーの総和が14mJ/cm2になり、当該領域94においては後にPEB処理を行ったときに十分な酸触媒反応(化学増幅反応)が起こり、現像処理時に領域94全体が可溶になるように十分な量の酸が発生する。その一方で、露光装置C4にて露光されなかった領域95の露光量は7mJ/cm2に留まっているので、領域94に比べて酸の発生は抑えられ、当該領域95ではPEB処理時に酸触媒反応が進行せず、領域95は現像処理時にほとんど溶解されない。
エネルギー供給部3により露光されたウエハWを保持した冷却プレート2が加熱板41上に位置すると、光源32からの光の照射が停止し、昇降ピン16を介してウエハWが加熱板41に受け渡され、冷却プレート2は加熱モジュール1の搬送口12側(前側)に戻る。続いて蓋体51が下降して、密閉された処理空間Sが形成される。続いてウエハW表面全体に水蒸気を含んだN2ガスが供給され、このN2ガスは排気口44に吸引されてウエハWの周方向に向かい、排気される。このような気流に曝されながらウエハWが加熱板41の熱により加熱され、レジスト膜91のパターン露光された領域94においては酸触媒反応が進行する(図8B)。
ウエハWが加熱板41に載置されてから所定の時間が経過すると、ウエハWへのガス供給が停止し、ウエハWは処理容器50への搬入動作とは逆の動作で加熱板41から冷却プレート2に受け渡され、当該冷却プレート2により冷却されたウエハWは搬送アームA1を介して現像モジュール83に搬送される。
現像モジュール83でウエハWに現像液が供給されると図8Cに示すように、レジスト膜91において露光装置C4にてパターン露光された領域94のみが現像液に溶解し、パターン96が形成される。
このようにして現像モジュール83での現像処理が終了した後、ウエハWは搬送アームA1により棚ユニットU5の受け渡し台TRS1に受け渡され、その後、受け渡しアーム82を介してキャリアCに戻される。
この塗布・現像装置8においては、ウエハWにPEB処理を行う加熱モジュール1の加熱板41への搬入領域19に、露光装置C4により所定のパターンに沿って露光されたレジスト膜が形成されたウエハWの表面全体を露光するエネルギー供給部3が設けられており、このエネルギー供給部3にて露光したときに、露光装置C4にてパターン露光された領域に十分な量の酸が発生し、PEB処理を行ったときにその領域の現像液に対する溶解性が変化する一方で露光装置C4にてパターン露光が行われなかった領域はPEB処理を行ったときにその溶解性がほとんど変化しない。このため、露光装置C4におけるパターン露光において各露光量域に供給するエネルギー量が抑えられるため、当該パターン露光に要する時間を抑えることができ、かつそのパターン露光によりレジスト膜中に発生する酸の量を抑えることができる。そして、エネルギー供給部3によるエネルギー供給でパターン露光された領域に酸の量が増えた後は速やかに加熱板41により加熱を行うことができる。その結果として、露光装置C4による露光後、加熱モジュールに搬送するまでの時間がウエハW毎にばらついても、酸の分布がばらつくことが抑えられ、レジストパターンの形状がウエハW毎にばらつくことが抑えられる。
また、冷却プレート2により加熱板41へウエハWを搬送中にエネルギー供給部3による露光を行っているので、スループットの低下が抑えられる。また、この例のように加熱モジュール1内が大気雰囲気として構成される場合、例えばウエハWに反りがあったり、ウエハWが変形していたりして、光源32の下方を通過するときに光源32とウエハWの各部の距離とがばらつくと、空気によるエネルギー減衰のため、ウエハWの各部に供給されるエネルギーにばらつきが生じるおそれがある。しかし、加熱モジュール1ではそのように反りのあるウエハWが搬入されても、冷却プレート2にウエハW全体を吸着させ、ウエハW全体が水平に保持されるため、冷却プレート2が加熱板41へ移動するときに、光源32とその下方のウエハWの各部との距離が一定になる。したがって、供給されるエネルギーが各部でばらつくことを抑えることができ、ウエハ毎にレジストパターンの形状がばらつくことをより確実に抑えるができる。
また、この加熱モジュール1ではウエハWの加熱時に水蒸気を供給し、加熱板41によるウエハWの加熱時にレジスト膜91の露光された領域94における酸触媒反応(化学増幅反応)を活性化して酸の拡散を促進している。したがって、水蒸気を供給しない場合に比べて露光された領域94で発生している酸が少なくても、前記領域94を現像液に対して可溶にすることができるので、露光装置C4にてレジストに供給するエネルギーをより一層抑えることができる。そのように露光装置C4にて供給するエネルギーが抑えられる場合、露光装置C4における露光時間の短縮を図ることができ、1枚のウエハWについて露光開始から露光終了までの時間が短くなる。したがって、加熱モジュール1にて加熱を行うまでにこの露光装置C4による露光で発生した酸のウエハWの面内における分布の均一性が低下することを抑えることができ、ウエハWの面内で均一性の高いパターンを形成することができる。
冷却プレートの移動中において光源32とその下方のウエハWの距離h1を一定にするために、冷却プレートは例えば図10A、10Bに示すようにバキュームポートとして構成してもよい。これらの図の冷却プレート101はその表面に多数の開口部102を備えており、開口部102は冷却プレート101内の流路103を介して排気管104の一端
に接続され、排気管104の他端は吸引手段を構成するエジェクタ105に接続されている。制御部80から出力された制御信号を受けて、エジェクタ105が開口部102から所定の流量で吸引を行い、ウエハWが冷却プレート101上に吸着される。
に接続され、排気管104の他端は吸引手段を構成するエジェクタ105に接続されている。制御部80から出力された制御信号を受けて、エジェクタ105が開口部102から所定の流量で吸引を行い、ウエハWが冷却プレート101上に吸着される。
また、エネルギー供給部3の光源部としては、上述の光源32のようにウエハWに帯状に光を照射するものに限られない。図11Aに示す光源部106は、下方に点状に光を照射するように構成され、基部31に駆動部107を介して取り付けられている。駆動部107は冷却プレート2の移動速度に応じた速度で基部31の一端と他端とを繰り返し往復移動し、図11Bに示すように加熱板41上へ搬送されるウエハW全体に光を照射できるようになっている。
エネルギー供給部3の光源部としては紫外光などの短波長光を照射するものに限られず、ウエハWにエネルギーを与えることが可能であれば、電子ビームを照射するものや、イオンビームを照射するものを用いてもよい。また、露光装置C4としてもEUVによる露光を行うものの他に、従来使用されている例えばKrF光源やArF光源を備えたものを用いてもよいし、またウエハ上に液膜を形成しその液膜を介して露光を行う液浸露光を行うものを使用してもよい。
(第2の実施形態)
続いてPEBを行う加熱モジュールの第2の実施形態について説明する。図12は加熱モジュール111の縦断側面を示している。加熱モジュール1と同様に構成された箇所については同じ符号を付し、説明は省略する。この加熱モジュール111における冷却プレート112は静電チャックとして構成されておらず、加熱板41へウエハWを搬入する搬入領域19にエネルギー供給部3が設けられていない。処理容器50を構成する蓋体113は蓋体51と同様に構成されているが、その整流板55には、図13に示すようにエネルギー供給部を構成する多数の針電極114が下方へ向けて突出するように形成されている。整流板55を介して電源部115により針電極114に電圧が印加されるようになっており、電圧が印加された針電極114は処理空間Sにコロナ放電を発生させ、その放電により生成されたプラズマ中の荷電粒子がウエハW表面全体に供給される。
続いてPEBを行う加熱モジュールの第2の実施形態について説明する。図12は加熱モジュール111の縦断側面を示している。加熱モジュール1と同様に構成された箇所については同じ符号を付し、説明は省略する。この加熱モジュール111における冷却プレート112は静電チャックとして構成されておらず、加熱板41へウエハWを搬入する搬入領域19にエネルギー供給部3が設けられていない。処理容器50を構成する蓋体113は蓋体51と同様に構成されているが、その整流板55には、図13に示すようにエネルギー供給部を構成する多数の針電極114が下方へ向けて突出するように形成されている。整流板55を介して電源部115により針電極114に電圧が印加されるようになっており、電圧が印加された針電極114は処理空間Sにコロナ放電を発生させ、その放電により生成されたプラズマ中の荷電粒子がウエハW表面全体に供給される。
図14Aは整流板55の下面を示しており、針電極114は例えばこのように正方格子状に配置されている。また図においてガス吐出口54aは省略しているが、針電極114と針電極114との間にウエハWに均一にガスを供給することができるように形成される。また、針電極114の配置としてはこの例に限られず、例えば図14Bに示すように三方格子状に配置してもよい。
所望のエネルギーをウエハWに与えることができ、かつウエハWに過度に荷電粒子が供給されてウエハWがダメージを受けないように図中h2で示す各針電極114とウエハWとの距離、および針電極114に印加される電圧が設定されるが、例えばh2としては5mm~9mm程度であり、針電極114に印加する電圧としては±2kV~±12kVである。また、電源部115を構成する電源としては直流電源であっても交流電源であってもよい。
また加熱板41の表面部は静電チャック121として構成されており、当該静電チャック121を介してヒータ42によりウエハWが加熱される。静電チャック121は冷却プレート2と同様にその表面が誘電体122により構成されており、誘電体122内部には電源部124に接続された電極123が埋め込まれている。静電チャック121の上面をなすウエハWの載置面は水平に形成され、ウエハWの裏面全体を吸着し、冷却プレート2と同様にウエハ全体を水平に保持できるように構成されている。ウエハWに静電チャック121から印加される電圧を制御することによって、ウエハWに供給される荷電粒子のエネルギー量を制御してもよい。また、このようにウエハWに印加する電圧は静電チャック121上に突出したピンを設け、ウエハWをわずかに静電チャック121表面から浮かせることで制御してもよい。
このように針電極114によりウエハWにエネルギーを供給する場合、露光する場合と同様に空気によるエネルギーの減衰が起きることに加えて、針電極114とウエハWとの距離が変化すると、電界強度が変化するためにコロナ放電により発生する荷電粒子数に違いが生じ、ウエハWのレジスト膜に供給されるエネルギー量が異なってしまう。そこで、上記のように静電チャック121によりウエハWを吸着してその各部を水平に保持し、前記各針電極114とその下方のウエハWとの距離h2を一定にして、ウエハWの各部および各ウエハ間で供給されるエネルギーにばらつきが発生することを抑える。
続いて、加熱モジュール111の作用について説明する。この加熱モジュール111に上記のように露光装置C3にて露光されたウエハWが搬入され冷却プレート112を介して処理容器50にウエハWが搬入されると、静電チャック121の電極123に電圧が印加され、昇降ピン16を介して静電チャック121に載置されたウエハW全体が当該静電チャック121上に吸着され、加熱板41の熱によりウエハの温度が上昇する。続いて蓋体113が下降し、密閉された処理空間Sが形成され、針電極114とウエハW表面との距離が一定に保たれる。
電源部115により針電極114に電圧が印加されてコロナ放電が発生し、放電により発生したプラズマ中の荷電粒子がウエハW表面全体に供給される。例えば7mJ/cm2のエネルギーが供給され、露光装置C4で露光された領域の酸が増加すると、放電が停止される。ウエハWは加熱されているので、発生した酸が露光装置C4にて露光された領域に拡散して、化学増幅反応が起きる。加熱板41に載置されてから所定の時間経過後、ウエハWは第1の実施形態と同様に処理容器50から搬出される。
このような構成であってもパターンに沿った領域に供給されるエネルギーが所定の量に達し、当該領域にて酸が発生する直後にその酸が加熱され、拡散するので上述の実施形態と同様に露光後に酸が発生してから、PEB処理が行われるまでの時間がウエハ毎にばらつくことが抑えることができる。したがってレジストパターンの形状がウエハ毎にばらつくことを抑えることができる。また、このように荷電粒子の供給とPEB処理とを同時に行うことで、処理時間の低下を図ることができるし、このように処理時間が短くなることで、レジストが加熱されて生じた昇華物の整流板55や蓋体51への付着抑制を図ることができ、従ってその付着した昇華物がパーティクルとしてウエハW上に落下することが抑えられる。
この実施形態において、針電極114に電圧を印加するタイミングおよび電圧の印加を停止するタイミングとしては上記の例に限られず、得ようとする化学増幅促進効果に応じて行ってよい。例えばウエハWに荷電粒子を供給し、その供給を停止してから、加熱板41の温度を上昇させてPEB処理を行ってもよい。
第2の実施形態の変形例として、図15A、15Bに示すように蓋体51内にて棒状の支持部125の下方に支持部125の長さ方向に沿って直線上に配列された多数の針電極114が、その配列方向と直交するように前記支持部125を介して水平移動し、ウエハW全体に荷電粒子が供給されるようにしてもよい。また、図16に矢印で示すようにその下方に1本の針電極114が設けられた支持部126を縦横に移動させ、ウエハW全体に荷電粒子を供給してもよい。
また、第2の実施形態において、蓋体51内に針電極114を設ける代わりに例えば紫外線を発する光源を設けて露光を行い、ウエハW全体を露光してもよい。第1の実施形態においてこの針電極114により荷電粒子を供給してもよく、例えば図17A、17Bに示すように基部31の下部に針電極114を設けて、その針電極114の下方を通過するウエハWに荷電粒子を供給してもよい。
また、この第2の実施形態においても加熱板41の表面を静電チャック121として構成する代わりに、図18に示すようにウエハWの裏面を前記加熱板41の載置面120へ吸引する、冷却プレート101と同様に構成されたバキュームポート127として構成して、ウエハWを水平に保持するようにしてもよい。図中128はバキュームポート127の表面に開口した多数の開口部であり、排気管104を介して当該開口部128からウエハWの裏面が吸引される。また、第2の実施形態およびその変形例についても、ウエハWの加熱時に水蒸気を供給してもよい。
上記の各実施形態では、露光などにより供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越えた場合に、そのエネルギーが供給された領域が現像時に溶解するポジ型レジストが塗布された場合について説明したが、供給されたエネルギーの総量が固有の範囲を越えた場合に、そのエネルギーが供給された領域が現像時に不溶になるネガ型レジストを塗布してもよい。
<評価試験>
(評価試験1)
レジスト膜がその表面に形成された複数のウエハWを用意し、既述の露光装置を用いて所定のパターンに沿って、ウエハ毎に異なる露光量で露光を行った後、それらウエハW表面全体を夫々異なる露光量(ドース量)で露光し、さらにPEB後、現像処理を行った。そして、現像液に対する溶解性の変化を観察し、所定の露光量でパターンに沿って露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるには、最低どれだけの全面露光量が必要になるかを調べた。
(評価試験1)
レジスト膜がその表面に形成された複数のウエハWを用意し、既述の露光装置を用いて所定のパターンに沿って、ウエハ毎に異なる露光量で露光を行った後、それらウエハW表面全体を夫々異なる露光量(ドース量)で露光し、さらにPEB後、現像処理を行った。そして、現像液に対する溶解性の変化を観察し、所定の露光量でパターンに沿って露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させるには、最低どれだけの全面露光量が必要になるかを調べた。
図19に示すようにその縦軸、横軸にパターン露光量、全面露光量を夫々設定して、上記試験の結果を角状の点でプロットした。なお、全面露光量が0mJ/cm2のときには全面露光を行わず、露光装置のみによって露光を行っている。このグラフ図に示されるように、パターンに沿った露光量が少なくなれば必要な全面露光量が多くなる。言い換えれば、全面露光量が増えると、パターンに沿った露光量を少なくすることができる。したがって本発明のようにパターンに沿った後で全体露光を行うプロセスにすることで、露光装置における露光量を抑えることができ、スループットの向上を図ることができることが示された。
なお、参考試験として、ウエハW全体を露光してから露光装置によるパターン露光を行い、評価試験1と同様に現像液への溶解性を変化させるために必要なパターン露光量の最低値を調べ、その結果を丸状の点としてプロットした。この参考試験の結果からも現像液に対する溶解性を変化させるために必要なパターン露光量と全面露光量とは互いに相関することが分かる。
(評価試験2)
ネガ型の電子ビーム露光用のレジストが塗布されたウエハWを図20Aに示すように密閉された処理容器130に設けられた載置台41に載置した。そしてウエハW中央に配置された針電極114に電圧を印加し、前記ウエハWに荷電粒子を供給した後、PEB処理を行った。加熱板41と針電極114との距離h3は7.5mmであり、処理容器130の天板と加熱板41との距離h4は16.5mmである。針電極114に印加する電圧は、あるウエハの処理時には+12kV、他のウエハの処理時には-12kVに夫々設定した。
ネガ型の電子ビーム露光用のレジストが塗布されたウエハWを図20Aに示すように密閉された処理容器130に設けられた載置台41に載置した。そしてウエハW中央に配置された針電極114に電圧を印加し、前記ウエハWに荷電粒子を供給した後、PEB処理を行った。加熱板41と針電極114との距離h3は7.5mmであり、処理容器130の天板と加熱板41との距離h4は16.5mmである。針電極114に印加する電圧は、あるウエハの処理時には+12kV、他のウエハの処理時には-12kVに夫々設定した。
PEB処理が行われたウエハWを観察したところ、+12kVの電圧を印加した場合も、-12kVの電圧を印加した場合も酸の拡散が見られた。したがって、上述の実施形態のように加熱モジュールにて露光を行う代わりに荷電粒子により、レジストにエネルギーを供給してもよいことが確認された。
(評価試験3)
続いて反射防止膜、レジスト膜、保護膜がこの順に下から上に積層された複数のウエハWについて図20B、20Cに示すように針電極114を用いて荷電粒子をその中心に供給した。針電極114とウエハWとの距離h5は7.5mmであり、針電極114に印加する電圧は、あるウエハWについては+12kV、その他のウエハWについては-12kVに夫々設定した。このウエハWにはレジスト膜形成後加熱処理(PAB)を行っているが、露光処理は行っていない。荷電粒子供給後は、115℃で60秒PEB処理を行い、現像処理を行い、しかる後ウエハWの中心の様子を観察した。
続いて反射防止膜、レジスト膜、保護膜がこの順に下から上に積層された複数のウエハWについて図20B、20Cに示すように針電極114を用いて荷電粒子をその中心に供給した。針電極114とウエハWとの距離h5は7.5mmであり、針電極114に印加する電圧は、あるウエハWについては+12kV、その他のウエハWについては-12kVに夫々設定した。このウエハWにはレジスト膜形成後加熱処理(PAB)を行っているが、露光処理は行っていない。荷電粒子供給後は、115℃で60秒PEB処理を行い、現像処理を行い、しかる後ウエハWの中心の様子を観察した。
+12kVで電圧を印加した場合も、-12kVで電圧を印加した場合もウエハWの中心付近においては化学増幅反応が観察された。従って、この評価試験からも露光を行う代わりに荷電粒子を供給することで、露光を行った場合と同じようにレジスト中の酸を増大させることが可能であることが示された。
Claims (20)
- 総量が固有の範囲を越えるエネルギーが供給され、さらに加熱されることで、エネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成する塗布モジュールと、
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を受け取り、その基板の受け渡しを行う受け渡し機構と、
前記受け渡し機構により露光後の基板が受け渡され、前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給するエネルギー供給部と、当該基板を加熱して前記溶解性を変化させるための加熱板と、を備えた加熱モジュールと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成するための現像モジュールと、
を備え、
前記エネルギー供給部は、前記加熱板へ搬入される途中の基板にエネルギーを供給するか、または、前記加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するように構成されている塗布・現像装置。 - 前記加熱モジュールは、前記受け渡し機構から受け取った基板を加熱板へと搬送する搬送機構を備え、前記エネルギー供給部は、前記搬送機構により搬送される基板にエネルギーを供給する請求項1に記載の塗布・現像装置。
- 前記搬送機構は、基板が載置される載置面を備えた搬送部材を有する請求項2に記載の塗布・現像装置。
- 前記搬送部材は、前記エネルギー供給手段から基板への距離を制御するために、前記載置面に基板を吸着させる吸着機構を備えた請求項3に記載の塗布・現像装置。
- 前記吸着機構は、基板を静電的に吸着する静電チャックを有し、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成される請求項4に記載の塗布・現像装置。
- 前記吸着機構は、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引機構を有する請求項4に記載の塗布・現像装置。
- 前記搬送部材は、加熱板により加熱された基板が載置され、その基板を冷却する冷却プレートである請求項3に記載の塗布・現像装置。
- 前記エネルギー供給部は、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給するために加熱板に対向するように設けられ、加熱板に載置された基板にエネルギーを供給する請求項1に記載の塗布・現像装置。
- 前記加熱板は、前記エネルギー供給部から基板へ距離を制御するために、その載置面に基板を吸着させる吸着機構を有する請求項8に記載の塗布・現像装置。
- 前記吸着機構は、基板を静電的に吸着する静電チャックを有し、前記載置面は、この静電チャックの表面により構成される請求項9に記載の塗布・現像装置。
- 前記吸着機構は、基板の裏面を吸引して前記載置面に吸着させるための吸引機構を有する請求項9に記載の塗布・現像装置。
- エネルギー供給部は、基板を露光する光源を有する請求項1に記載の塗布・現像装置。
- エネルギー供給部は、基板上で放電を発生させ、基板に荷電粒子を供給するための荷電粒子供給源を有する請求項1に記載の塗布・現像装置。
- 前記荷電粒子供給源は、下方に向かって伸びる針状に形成され、基板上で放電を起こすための電極を有する請求項13に記載の塗布・現像装置。
- 前記加熱板は処理容器内に設けられ、その処理容器内に水蒸気を供給する水蒸気供給機構を有する請求項1に記載の塗布・現像装置。
- 総量が固有の範囲を越えるエネルギーが供給され、さらに加熱されることで、エネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成することと、
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を加熱モジュールに受け渡すことと、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給することと、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置することと、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させることと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成することと、
を備えた塗布・現像方法。 - 加熱モジュールに設けられた搬送機構により、前記露光された基板を加熱板に搬送することをさらに備え、
前記エネルギー供給部によるエネルギーの供給は、前記搬送機構により搬送される基板に対して行われる請求項16に記載の塗布・現像方法。 - 前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板が載置された後に前記エネルギー供給部によるエネルギーの供給が行われる請求項17に記載の塗布・現像方法。
- 前記エネルギー供給部によるエネルギーの供給は、加熱板に載置された基板に対して、加熱板による加熱が行われている際に行われる請求項18に記載の塗布・現像方法。
- コンピュータ上で動作し、塗布・現像装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、
総量が固有の範囲を越えるエネルギーが供給され、さらに加熱されることで、エネルギーが供給された領域における現像液に対する溶解性が変化する化学増幅型のレジストを基板表面に塗布してレジスト膜を形成することと、
前記レジスト膜が形成された後、露光装置により前記レジスト膜に供給されるエネルギー量が前記固有の範囲を越えないようにパターンに沿って露光された基板を加熱モジュールに受け渡すことと、
その加熱モジュールに設けられたエネルギー供給部により、前記加熱板へ搬入される途中の基板かまたは、加熱板に載置された基板における前記レジスト膜全体に、前記固有の範囲を越えない量のエネルギーであって、前記露光時に供給されたエネルギー量との総和は前記固有の範囲を越えるエネルギーを供給することと、
前記加熱モジュールに設けられた加熱板に基板を載置することと、
前記加熱板により基板を加熱して前記溶解性を変化させることと、
前記加熱モジュールにて加熱された基板を現像して前記レジスト膜にパターンを形成することと、
を備えた塗布・現像方法が行われるように、コンピュータに前記塗布・現像装置を制御させる記憶媒体。
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