説明

レジストパターンの形成方法およびレジスト塗布現像装置

【課題】レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制可能とした、レジストパターンの形成方法およびレジスト塗布現像装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るレジストパターンの形成方法は、第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施すレジストパターンの形成方法であって、前記塗布、前記露光および前記現像の少なくとも1つの工程において、前記第一基板が属するロットの切り替え時に常に、前記ロットが滞在する雰囲気の入れ替えを行うことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レジストパターンの形成方法およびレジスト塗布現像装置に係る。より詳細には、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、半導体装置の製造工程では、シリコン酸化膜や、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜をエッチングしたり、或いは、シリコン等からなるウェハに導電型不純物をイオン注入したりする際のマスクとして、レジストパターンを用いている。このレジストパターンはウェハの表面上にフォトレジストを塗布し、塗布したフォトレジストに所定のパターンを露光し、現像処理すること(即ち、フォトリソグラフィ工程)によって形成する。
【0003】
近年では、半導体デバイスの微細化に伴って、レジストパターンに要求される最小線幅も小さくなりつつある。このような背景から、リソグラフィ工程では、KrFやArF等の短波長のレーザが露光光源が主流となっている。また、この露光光源の短波長化に対応する形で、化学増幅型のフォトレジストが多く用いられている。
【0004】
この化学増幅型のフォトレジストには酸やアルカリに対して反応性に富み、例えば微量のアンモニア等に敏感に反応して、その特性に大きく影響してしまうことがある。このため、化学増幅型フォトレジストは、クリーンルーム内でも特にケミカルフィルタ等を通して清浄な雰囲気下で、短時間の間に露光、現像処理することが、その特性を安定に保つという点で好ましい。
【0005】
それゆえ、特に化学増幅型フォトレジストを扱うフォトリソグラフィ工程では、フォトレジストを塗布するレジストコーターとスキャナー等の露光装置と、フォトレジストに熱処理を施すベーク装置と、現像処理を行うデベロッパーと、これらの各装置間でウェハを搬送する搬送装置等とが一体化した、いわゆるインラインレジスト塗布露光現像装置が用いられている。
【0006】
このインラインレジスト塗布露光現像装置は、一般に枚葉処理型の装置であり、フルインライン塗布露光現像装置とも呼ばれている。このフルインライン塗布露光現像装置によって、例えば化学増幅型フォトレジストからレジストパターンを、決められた短時間の間に形成することができる。また、上記のベーク装置による熱処理工程は、例えば露光工程と現像工程との間に設けられており、露光後の熱処理によってフォトレジスト中に含まれる酸を拡散させる事でレジストを潜像させ、その後現像処理することによってレジストパターンを形成する。
【0007】
ところで、多品種で多工程を要するような半導体製品を生産するために用いられる、多品種多工程生産ラインでは、生産する製品・工程に応じて、異なる種類の化学増幅型フォトレジストが使用される。例えば、「A」という種類の化学増幅型フォトレジスト(以下、「レジストA」という)を塗布した半導体基板と、「B」という種類の化学増幅型フォトレジスト(以下、「レジストB」という)を塗布した半導体基板とが同一の製造ラインに混在し、これらの半導体基板を一枚づつ同一のベーク装置で連続して熱処理する場合がある。
【0008】
例えば、レジストAを塗布した半導体基板(先行ロット)をベーク装置内で熱処理した後、レジストBを塗布した半導体基板(後続ロット)を同じベーク装置内で連続して熱処理すると、このレジストBにより形成されるレジストパターンの線幅寸法がレジストAの溶媒成分の化学的な影響を受けることにより、狙い目寸法よりも太くなったり、あるいは細くなったりする問題があった。
【0009】
図8は、上述した従来の問題を示す散布図である。図8は、レジストAを塗布した半導体基板(先行ロット)の熱処理をベーク装置内で終え、続けてレジストBを塗布した半導体基板(後続ロット)を同一のベーク装置内で熱処理した時の、後続ロットにおけるレジストパターンの線幅寸法の変動する様子を表している。このレジストBからなるレジストパターンの線幅寸法は、通常、80〜100[nm]の範囲(以下、「狙い目寸法範囲」という)に入るようになっている。
【0010】
ところが、図8から明らかなように、先行ロットの処理を終え、後続ロットの処理開始から6枚目(横軸目盛りの6)くらいまで、即ち、1〜6の半導体基板は、レジストパターンの線幅寸法が狙い目寸法範囲から外れてしまう傾向があった。このような線幅寸法のばらつきは、通常、先行ロットの熱処理を終えた後のベーク装置で最初に処理される半導体基板(横軸目盛りの1)で最も顕著になる傾向が見られ、後続ロットの処理が進むにつれてばらつきは徐々に小さくなる。
【0011】
このようにレジストパターンの線幅寸法が「狙い目寸法範囲」から大きく外れてしまうと、このレジストパターンをマスクにした被エッチング膜のエッチング後の形状や、不純物のイオンの注入領域が変動してしまい、結果的に半導体デバイスの特性が変動してしまう虞があった。
【0012】
半導体製造用途のポストベーク装置であって、排気量を調整する機能を備えた例としては、例えば、以下に説明する3つの装置が挙げられる。
(1)レジストの塗布されたマスクプレートまたはウェーハなどの塗布プレートをホットプレート上でベークする装置において、前記塗布プレートが載せられているホットプレート表面に不活性ガスを均一にパージさせる機構とガス流量を調整する為のガス流量調整機構とを備えてなるホットプレート式ベーキング装置(例えば、特許文献1を参照)。
(2)基板載置プレートの周囲に形成される熱処理雰囲気に表面処理用のガスを供給するガス供給手段と、熱処理雰囲気中のガスを排気するための排気手段とを備え、基板が熱処理されている間は熱処理雰囲気中のガスを排気し、基板が熱処理されていない間は熱処理雰囲気中のガスの排気を阻止するように、前記排気手段に設けた第1開閉手段を制御する制御手段を備えた基板熱処理装置(例えば、特許文献2を参照)。
(3)外部環境との遮断のため密閉構造を採る熱処理ユニット内に、半導体ウェハーを載置するプレート状の熱板、および、この半導体ウェハー上に、排気を制御する整流板が所定の間隙を持って配置され、整流板は1つ以上の穴と、半導体ウェハーとの間隙を制御する可変機構を持つ半導体製造装置(例えば、特許文献3を参照)。
【0013】
上記(1)〜(3)の装置はそれぞれ、熱処理雰囲気中のガスを特色ある手段を設けて、装置の外部へ排出する手法については開示されておりますが、前述したような「ロット間のばらつき」に対処するという工夫については、全く記述が有りませんし、また「ロット間のばらつき」が問題となるという認識も読み取れません。
【特許文献1】特開平01−225119号公報
【特許文献2】特開平07−321023号公報
【特許文献3】特開2000−49084号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制可能とした、レジストパターンの形成方法およびレジスト塗布現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の請求項1に係るレジストパターンの形成方法は、第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施すレジストパターンの形成方法であって、前記塗布、前記露光および前記現像の少なくとも1つの工程において、前記第一基板が属するロットの切り替え時に常に、前記ロットが滞在する雰囲気の入れ替えを行うことを特徴とする。
【0016】
本発明の請求項2に係るレジストパターンの形成方法は、第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施すレジストパターンの形成方法であって、前記フォトレジストが塗布された第一基板を熱処理用のチャンバ内に配する工程Aと、前記第一基板上に塗布されていたフォトレジストの種類と、前記チャンバ内において該第一基板の直前に熱処理された第二基板上に塗布されていたフォトレジストの種類とを比較して同一か否かを判定する工程Bと、前記工程Bにより、前記第一基板上のフォトレジストの種類と前記第二基板上のフォトレジストの種類とが、同一でないと判定した場合に前記チャンバ内の雰囲気を入れ替え、同一であると判定した場合に前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えしない工程Cと、前記工程Cの後に、前記チャンバ内にある前記第一基板に熱処理を施す工程Dと、を少なくとも備えていることを特徴とする。
【0017】
本発明の請求項3に係るレジスト塗布現像装置は、第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施してレジストパターンを形成するためのレジスト塗布現像装置であって、前記フォトレジストが塗布された第一基板を収容する熱処理用のチャンバと、前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外部へ排出する手段と、前記第一基板と前記チャンバの内部において該第一基板の直前に熱処理された第二基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えする際に、該チャンバに連通するバイパスラインに付属するバルブを開閉し、これにより前記バイパスラインの使用本数を変更して排気流量を制御する第一排気調整手段と、を少なくとも備えていることを特徴とする。
【0018】
本発明の請求項4に係るレジスト塗布現像装置は、第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施してレジストパターンを形成するためのレジスト塗布現像装置であって、前記フォトレジストが塗布された第一基板を収容する熱処理用のチャンバと、前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外部へ排出する手段と、前記第一基板と前記チャンバの内部において該第一基板の直前に熱処理された第二基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えする際に、該チャンバ内に設けた気流整流用天板の開口径を制御する第二排気調整手段と、を少なくとも備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明の請求項1に係るレジストパターンの形成方法は、第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施すレジストパターンの形成方法であって、前記塗布、前記露光および前記現像の少なくとも1つの工程において、前記第一基板が属するロットの切り替え時に常に、前記ロットが滞在する雰囲気の入れ替えを行う。
かかる構成によれば、仮に、第一基板(後続基板)より前のロットで処理された基板(先行基板)と第一基板(後続基板)の上にそれぞれ塗布されていたフォトレジストの種類が異なっていたとしても、ロットの切り替え時に常に、先行基板のロットが滞在する雰囲気の入れ替えを行う。ゆえに、先行基板のフォトレジストの影響を受けることなく、第一基板(後続基板)はレジストパターンの形成方法における各工程が安定して実施可能となる。そのため、先行基板のフォトレジスト中に含まれる溶媒の残留成分の除去を充分に施した後、第一基板(後続基板)を処理することにより、第一基板(後続基板)はフォトレジストに所定のパターンを安定して得られる。したがって、本発明は、ロット内寸法変動への影響を著しく低減できるので、半導体回路の信頼性低下や歩留まり低下の防止が図れる、レジストパターンの形成方法の提供に寄与する。
【0020】
本発明の請求項2に係るレジストパターンの形成方法は、第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施すレジストパターンの形成方法であって、前記フォトレジストが塗布された第一基板を熱処理用のチャンバ内に配する工程Aと、前記第一基板上に塗布されていたフォトレジストの種類と、前記チャンバ内において該第一基板の直前に熱処理された第二基板上に塗布されていたフォトレジストの種類とを比較して同一か否かを判定する工程Bと、前記工程Bにより、前記第一基板上のフォトレジストの種類と前記第二基板上のフォトレジストの種類とが、同一でないと判定した場合に前記チャンバ内の雰囲気を入れ替え、同一であると判定した場合に前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えしない工程Cと、前記工程Cの後に、前記チャンバ内にある前記第一基板に熱処理を施す工程Dと、を少なくとも備えている。
かかる構成によれば、前記工程Bにおいて第二基板(先行基板)と第一基板(後続基板)の上にそれぞれ塗布されていたフォトレジストの種類が同一か否かを判定し、これに続く工程Cでは、この判定結果に基づき必要な場合にのみ、チャンバ内の雰囲気を入れ替えるプロセスを行った後、工程Dではチャンバ内にある前記第一基板に熱処理を施すことが可能となる。ゆえに、第二基板(先行基板)のフォトレジストの影響を受けることなく、第一基板(後続基板)はレジストパターンの形成方法における熱処理が安定して実施可能となる。そのため、先行基板のフォトレジスト中に含まれる溶媒の残留成分の除去を充分に施した後、第一基板(後続基板)を処理することにより、第一基板(後続基板)はフォトレジストに所定のパターンを安定して得られる。したがって、本発明は、ロット内寸法変動への影響を著しく低減できるので、半導体回路の信頼性低下や歩留まり低下の防止が図れる、レジストパターンの形成方法の提供に寄与する。また、本発明によれば、チャンバ内の雰囲気の入れ替えが必要に応じて最小限に行われるため、チャンバ内の雰囲気温度等がより一層、安定に保持されたプロセスが構築されるので、製造工程の省エネルギー化や低コスト化も大幅に改善できる、レジストパターンの形成方法が得られる。
【0021】
本発明の請求項3に係るレジスト塗布現像装置は、フォトレジストが塗布された第一基板を収容する熱処理用のチャンバが、前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外部へ排出する手段に加えて、前記第一基板と前記チャンバの内部において該第一基板の直前に熱処理された第二基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えする際に、該チャンバに連通するバイパスラインに付属するバルブを開閉し、これにより前記バイパスラインの使用本数を変更して排気流量を制御する第一排気調整手段を備えている。
かかる構成によれば、第一基板とその直前に熱処理された第二基板とを比較した結果に基づき適宜、第一排気調整手段を構成するバイパスラインの使用本数を変更して排気流量を制御できるので、チャンバ内の雰囲気の入れ替えを必要に応じて最小限の分量だけ行うことが可能な、レジスト塗布現像装が得られる。
【0022】
本発明の請求項4に係るレジスト塗布現像装置は、フォトレジストが塗布された第一基板を収容する熱処理用のチャンバが、前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外部へ排出する手段に加えて、前記第一基板と前記チャンバの内部において該第一基板の直前に熱処理された第二基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えする際に、該チャンバ内に設けた気流整流用天板の開口径を制御する第二排気調整手段を備えている。
かかる構成によれば、第一基板とその直前に熱処理された第二基板とを比較した結果に基づき適宜、第二排気調整手段を構成する気流整流用天板の開口径を制御できるので、チャンバ内の雰囲気の入れ替えを必要に応じて最小限の分量だけ行うことが可能な、レジスト塗布現像装が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るレジストパターンの形成方法およびレジスト塗布現像装置の一実施形態について説明する。なお、後述する実施形態は、本発明の具体的な構成例であり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【0024】
(1)第一実施形態
第一実施形態は、本発明の請求項1に係るレジストパターンの形成方法であり、以下では、その具体例として、図2に示すような第4ベーク装置22で強制排気を行う方法として利用される。
図1は、本発明に係るフルインライン塗布露光現像装置100の一構成例を示すブロック図である。このフルインライン塗布露光現像装置100は、基板として半導体基板を使用した一例であり、例えばシリコン等からなるウェハ上への化学増幅型フォトレジスト(以下、単に「レジスト」という。)の塗布と、露光と、現像処理とを短時間の間に連続して行う、枚葉処理型の装置である。
【0025】
図1に示すように、このフルインライン塗布露光現像装置100は、キャリアブロックと、コータブロックと、露光装置プロセスブロックとデベロッパーブロックと、これらの各ブロック間や、各ブロック内で図1の矢印で示す順で半導体基板1を搬送する搬送装置等とから構成されている。
【0026】
キャリアブロックには、例えば25枚の半導体基板1からなるロットを収納可能なFOUP11を載置するためのステージと、半導体基板を一枚づつ搬送装置に載せるローダと、搬送装置から半導体基板を一枚づつ受け取るアンローダ等が設けられている。またコータブロックには、第1ベーク装置12とアドヒュージョン部13と、第1冷却部14と、ARCコーター15と、第2ベーク装置16と、第2冷却部17と、レジストコーター18と、第3ベーク装置19と、第3冷却部20と、周辺露光部21とが設けられている。
【0027】
コータブロックを構成する第1ベーク装置12は、半導体基板とレジストとの密着性を向上させるために、半導体基板を例えば180〜200[℃]まで加熱し、半導体基板上の水分を昇華させる装置である。この第1ベーク装置12は、チャンバと、このチャンバ内に設けられたホットプレート等で構成されている。このホットプレート上で半導体基板は1枚づつ加熱される。
【0028】
また、アドヒュージョン部13は、ミスト状のHMDS(hexamethyl disilazane) を半導体基板の表面に吹き付けて、この半導体基板の表面を疎水処理する装置である。この疎水処理では、半導体基板は例えば110〜130[℃]程度まで加熱される。さらに、第1冷却部14は、アドヒュージョン部13で加熱された半導体基板を例えば23[℃]程度の通常温度まで冷却する装置である。この第1冷却部14は、クーリングプレート等で構成されている。クーリングプレート上で半導体基板は1枚づつ冷却される。また、ARCコーター16は、半導体基板上に反射防止膜を滴下し、この半導体基板を高速回転させ、半導体基板上に反射防止膜を薄く塗布する装置である。また、レジストコーター15は、周知のように、半導体基板上にレジストを滴下し、この半導体基板を高速回転させ、半導体基板上にレジストを薄く塗布する装置である。
【0029】
第2ベーク装置16は、ウェハ上に塗布された反射防止膜の溶媒分等を揮発させるために、半導体基板を例えば170〜220[℃]まで加熱する装置である。この第2ベーク装置16は、第1ベーク装置12と同様に、チャンバとホットプレート等で構成されており、このホットプレート上で半導体基板は1枚づつ加熱される。また、第2冷却部17は、第1冷却部14と同様にクーリングプレート等で構成されている。クーリングプレート上で半導体基板は1枚づつ冷却される。
【0030】
第3ベーク装置19は、半導体基板上に塗布されたレジストの溶媒分等を揮発させるために、半導体基板を例えば90〜140[℃]まで加熱する装置である。この第3ベーク装置19は、第1ベーク装置12と同様に、チャンバとホットプレート等で構成されており、このホットプレート上で半導体基板は1枚づつ加熱される。また、第3冷却部20は、第1冷却部14と同様にクーリングプレート等で構成されている。クーリングプレート上で半導体基板は1枚づつ冷却される。周辺露光部21は、半導体基板にナンバを登録するとともに、搬送装置や他の装置へのレジスト付着を防止するために、半導体基板の周辺部だけを露光する装置である。
【0031】
また、図1に示す露光装置プロセスブロックには、例えばスキャナー等の露光装置27が設けられている。さらに、図1に示すデベロッパーブロックには、第4ベーク装置22と第4冷却部23と、デベロッパー24と、第5ベーク装置25と、第5冷却部26が設けられている。
【0032】
第4ベーク装置22は熱反応により露光された部分の酸を拡散させるために、半導体基板を例えば90〜140[℃]まで加熱する装置である。この第4ベーク装置22は、第1、第2、第3ベーク装置と同様に、チャンバとホットプレート等で構成されており、このホットプレート上で半導体基板は1枚づつ加熱される。この第4ベーク装置22はの構成例については、後で図2を参照しながら説明する。
【0033】
第4冷却部23は、第4ベーク装置22で加熱された半導体基板を例えば23[℃]程度の通常温度まで冷却する装置である。この第4冷却部23は、第1、第2、第3冷却部と同様に、クーリングプレート等で構成されている。クーリングプレート上で半導体基板は1枚づつ冷却される。
【0034】
デベロッパー24は、周知のように、レジスト塗布後に露光処理・熱処理を施した半導体基板に現像液を滴下してレジストパターンを形成し、続いて、このレジストパターンを純水で洗浄(即ち、純水リンス)する装置である。
【0035】
第5ベーク装置25は、半導体基板上に形成されたレジストパターンを焼き固めるために、例えば90〜120[℃]まで加熱する装置である。この第5ベーク装置25は、第1〜第4ベーク装置と同様に、チャンバとホットプレート等で構成されており、このホットプレート上で半導体基板は1枚づつ加熱される。第5冷却部26は、第5ベーク装置25で加熱された半導体基板を例えば23[℃]程度の通常温度まで冷却する装置である。この第5冷却部25は、第1〜第4冷却部と同様に、クーリングプレート等で構成されている。クーリングプレート上で半導体基板は1枚づつ冷却される。
【0036】
また、このフルインライン塗布露光現像装置100は、上述した各ブロックにおける各装置での半導体基板処理、及び搬送装置による搬送動作とを制御し、かつ、各装置で処理中又は待機中にある半導体基板(ロット)のステータスを管理する本体制御部70(図2参照)を備えている。この本体制御部70には、記憶装置80(図2参照)等が接続されており、フルインライン塗布露光現像装置100で処理中又は待機中にあるウェハのロットナンバや、半導体基板上に滴下されるレジストの種類等に関する情報を格納している。これらの情報は、本体制御部70によって、随時読み出し、書き込み可能になっている。
【0037】
図2は、第4ベーク装置22の構成例を示す概念図である。図2に示すように、第4ベーク装置22は、チャンバ51と、一端がチャンバ51内に接続し他端が工場の排気系に接続した排気管55と、この排気管55内での排気ガスの流量(以下、「排気流量」という。)を測定する流量センサ57と、排気バイパスライン65、排気流量を調整する制御ダンパー59、チャンバ51内に窒素(N2)パージ量を制御する制御バルブ62と、パージバイパスライン64、排気制御部61等とで構成されている。
【0038】
図2に示すチャンバ51は、レジストを塗布した半導体基板1を収容して加熱するための処理室である。このチャンバ51には、ヒーターを内部に持つホットプレートが設けられている。また、排気制御部61は排気流量センサ57から得られる流量に関する情報や、フルインライン塗布露光現像装置100本体を制御する本体制御部70からの選択情報に基づいて、制御ダンパー59の開度を調整し、排気流量を制御する機能、およびパージ流量を調整する制御バルブ62を有するものである。この本体制御部70からの選択情報については、後で説明する。レジスト塗布した半導体基板1は、チャンバ51内に収納され、ホットプレート上に載置される。次に、このホットプレート上で半導体基板1が加熱される。これにより、レジストに含まれる溶媒分等がチャンバ51内に蒸発する。そして、この蒸発した溶媒分等は排気管55を通ってフルインライン塗布露光現像装置100の外部、即ち工場の排気系へ排出される。
【0039】
次に、上記フルインライン塗布露光現像装置100を用いて、半導体基板1上にレジストパターンを形成する方法について説明する。まず始めに、例えば25枚の半導体基板からなるロットを収容したFOUP11をキャリアブロックのステージ上に載置する。次に、このFOUP11に収容された半導体基板1を一枚づつ、ローダより搬送装置に載せる。以下では、図1の矢印の順に、各ブロックの各装置で半導体基板1を順次、枚葉処理していくことを前提とする。
【0040】
まず、コーターブロックの第1ベーク装置12で、半導体基板1を180〜200[℃]まで加熱して、半導体基板1上の水分を昇華させる。次にアドヒュージョン部13で、半導体基板1の表面にミスト状のHMDSを吹き付けて、この半導体基板1の表面を疎水処理する。さらに第1冷却部14で半導体基板1を23[℃]程度の通常温度まで冷却する。そして、ACRコーター15で半導体基板1上に薄い反射防止膜を形成する。
【0041】
次に、第2ベーク装置16で、半導体基板1を170〜220[℃]まで加熱して、半導体基板1上に塗布されたACRの溶媒成分等を蒸発させる。その後、第2冷却部17で半導体基板1を23[℃]程度の通常温度まで冷却する。
【0042】
そして、レジストコータ18で半導体基板1上に薄いレジスト膜を形成する。第3ベーク装置19で、半導体基板1を90〜130[℃]まで加熱して、半導体基板1上に塗布されたレジストの溶媒成分等を蒸発させる(プリベーク)。その後、第3冷却部20で半導体基板1を23[℃]程度の通常温度まで冷却する。そして、周辺露光部21で、半導体基板1の周辺部だけを露光する。
【0043】
次に、露光装置プロセスブロックの露光装置27で、半導体基板上に塗布されたレジストに所定のパターンを露光する。そして、デベロッパーブロックの第5ベーク装置25で、例えば90〜120[℃]程度で加熱して、露光された部分の酸を拡散させる(ポストベーク)。
【0044】
図4は、本発明の実施形態に関わるポストベークの処理方法を示すフローチャートである。このポストベークでは、まず始めに、図4に示した第4ベーク装置22のチャンバ51内に半導体基板1を入れ、この半導体基板1をホットプレート上に載置する(ステップA1)。次に、チャンバ51内で最後に熱処理された半導体基板(以下では、「ラストウェハ」という。)が属するロットと、このチャンバ51内に配置されたウェハが属するロットとが同一か否かを本体制御部70で判定する(ステップA2)。この判定は、記録装置71に格納された情報に基づいて行う。
【0045】
ステップA2で、ラストウェハが属するロットと、チャンバ51内に配置されたウェハ1が属するロットとが同一でないと判断した場合、即ち、前回のポストベークとの間でロットが切り替わったと判定した場合には、ステップA3へ進む。
【0046】
ステップA3では、本体制御部70から排気制御部61に向けて所定の信号が送信され、排気制御部61はこの信号を受けて、制御バルブ61と制御ダンパー59を一定時間だけ大きく開放する。これにより、排気管内での排気流量が増え、チャンバ51内の雰囲気が強制的に入れ替えられる。チャンバ51内の雰囲気が十分に入れ替わった後で、ステップA4へ進む。ステップA4では、ホットプレート上に載置されたウェハ1を例えば90〜130[℃]まで加熱し、露光有無部分の酸を拡散させる。これにより、図4に示したフローチャートを終了する。
【0047】
図1に戻って、第4冷却部23で半導体基板1を23[℃]程度の通常温度まで冷却する。次にデベロッパー24で、半導体基板上のレジストに現像液を施してレジストパターンを形成し、このレジストパターンに純水リンスを施す。そして、第5ベーク装置25で、半導体基板1を例えば90〜120[℃]程度の温度まで冷却する。さらに、搬送装置により半導体基板1をキャリアステージまで搬送する。その後、アンローダにより、半導体基板1をFOUP11に収納する。
【0048】
このように本発明の第1実施形態に係るレジストパターンの形成方法によれば、熱反応により露光有無の酸を拡散させるポストベーク工程で、ロットの切り替え時のみチャンバ51内の雰囲気の入れ替え(即ち、強制パージ及び強制排気)する。従って、チャンバ51内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットのポストベークの初期複数枚で、露光有無の酸の拡散量のばらつきを小さくすることができ、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを小さくすることができる。
【0049】
(2)第二実施形態
図5は本発明の第二実施形態に係るポストベークの処理方法を示すフローチャートである。第二実施形態は、図2に示した第4ベーク装置22での強制排気(第一実施形態)に代えて、ロット切り替え時ではなく、フォトレジストの種類の切り替え時に行う場合である。その他の構成(即ち、フルインライン塗布露光現像装置100の構成、及び第4ベーク装置22の構成等)は、第一実施形態と同様である。従って、図5において、第一実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【0050】
第二実施形態のポストベークでは、まず始めに、図1に示した第4ベーク装置22のチャンバ51内に半導体基板1を入れ、この半導体基板1をホットプレート上に載置する(ステップB1)。次に、このチャンバ51内で最後に熱処理された半導体基板(ラストウェハ)上のレジストの種類と、チャンバ51内に配置された半導体基板1上に塗布されたレジストの種類とが同一か否かを本体制御部70で判定する(ステップB2)。この判定は、記憶装置71に格納された情報に基づいて行う。
【0051】
このステップB2で、ラストウェハ上のレジストと、チャンバ51内に配置された半導体基板1上に塗布されたレジストとが同一種類であると判定した場合には、チャンバ51内の雰囲気を入れ替えしないで、ステップB4へ進む。また、ラストウェハ上のレジストと、チャンバ51内に配置された半導体基板1上に塗布されたレジストとが同一種類でないと判定した場合には、ステップB3へ進む。
【0052】
ステップB3では、本体制御部70から排気制御部51に向けて所定の信号が送信され、排気制御部51はこの信号を受けて、制御ダンパー59を一定時間だけ大きく開放、パージバイパスラインの制御バルブ62を大きく開く。これにより、排気管内での排気流量は増え、チャンバ51の雰囲気が入れ替えられる。チャンバの雰囲気が十分入れ替わった後で、ステップB4へ進む。ステップB4では、ホットプレート上に載置された半導体基板1は90〜130[℃]まで加熱して、露光有無部分の酸を拡散させる。これにより、図5に示したフローチャートを終了する。
【0053】
このように、本発明の第二実施形態に係るレジストパターンの形成方法によれば、図3に示すように、例えばロットの切り替え毎やレジストの種類がレジストAからレジストBに変わった時にのみチャンバ51内の雰囲気を入れ替えする。従って、チャンバ51内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制することができる。
【0054】
また、チャンバ51内の雰囲気入れ替え中には、気流整流用天板60の開口径が拡大(即ち開口面積が拡大)することにより、気流の流れを阻害する抵抗が減少し、排気し易い状況を形成できる。
【0055】
なお、第一及び第二実施形態で説明したレジストパターンの形成方法の何れか一つを、任意の半導体製造装置の製造工程に取り入れることで、例えば、レジストパターンをマスクにした被エッチング膜のエッチング後の形状及びその大きさや、導電型不純物をイオン注入した後の被注入領域の形状及びその大きさ等のばらつきを小さくすることができる。
【0056】
また、上記の第一及び第二実施形態では、本発明のレジストパターンの形成方法を第4ベーク装置22でのポストベーク工程に適用する場合について説明したが、本発明の適用はこれに限られることはない。例えば、本発明のレジストパターンの形成方法を第3ベーク装置19でのプリベーク工程に適用しても良い。この場合も、チャンバ内の温度変化をできるだけ抑えつつ、後続ロットにおける熱処理の初期複数枚で、レジストパターンの線幅寸法のばらつきを抑制することができる。
【0057】
上述した第一及び第二実施形態では、化学増幅型フォトレジストが発明のフォトレジストに対応し、インライン塗布露光現像装置100が本発明のインライン塗布露光現像装置に対応している。また、半導体基板1が本発明の後続ロットをなす第一基板(後続基板))に対応し、ラストウェハが本発明の先行ロットをなす第二基板(先行基板)に対応している。さらに、チャンバ51が本発明の熱処理用チャンバに、排気管及び制御ダンパー59が本発明の排気手段に、本体制御部70が本発明の排気制御手段に、それぞれ対応している。
【0058】
また、上述した第一及び第二実施形態では、基板が半導体基板からなる例について特に説明したが、本発明は半導体基板に限定されるものではない。例えば、ガラスやプラスチック、セラミックス等の他の材料からなる基板、あるいは半導体基板とこれらの基板とを重ね合わせた形態の基板に対しても、本発明に係るレジストパターンの形成方法およびレジスト塗布現像装置は有効である。
【図面の簡単な説明】
【0059】
【図1】本発明の実施の形態に係るフルインライン塗布露光現像装置100の構成例を示すブロック図。
【図2】第4ベーク装置22の構成例を示す概念図。
【図3】レジストA,B,C群のそれぞれの組み合わせにおけるレジストパターンの線幅寸法への影響例を示す表図。
【図4】第1実施形態に係るポストベークの処理方法を示すフローチャート。
【図5】第2実施形態に係るポストベークの処理方法を示すフローチャート。
【図6】第1実施形態に係る強制排気のタイミングを示す概念図。
【図7】第2実施形態に係る強制排気のタイミングを示す概念図。
【図8】従来例の問題点を示す散布図。
【符号の説明】
【0060】
1 半導体基板、11 FOUP、12 第1ベーク装置、13 アドヒュージョン部、14 第1冷却部、15 ARCコーター、16 第2ベーク装置、17 第2冷却部、18 周辺露光部、19 第3ベーク装置、20 第3冷却部、21 周辺露光部、22 第4ベーク装置、23 第4冷却部、24 デベロッパー、25 第5ベーク装置、26 第5冷却部、27 露光装置、51 チャンバ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施すレジストパターンの形成方法であって、
前記塗布、前記露光および前記現像の少なくとも1つの工程において、前記第一基板が属するロットの切り替え時に常に、前記ロットが滞在する雰囲気の入れ替えを行うことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項2】
第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施すレジストパターンの形成方法であって、
前記フォトレジストが塗布された第一基板を熱処理用のチャンバ内に配する工程Aと、
前記第一基板上に塗布されていたフォトレジストの種類と、前記チャンバ内において該第一基板の直前に熱処理された第二基板上に塗布されていたフォトレジストの種類とを比較して同一か否かを判定する工程Bと、
前記工程Bにより、前記第一基板上のフォトレジストの種類と前記第二基板上のフォトレジストの種類とが、同一でないと判定した場合に前記チャンバ内の雰囲気を入れ替え、同一であると判定した場合に前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えしない工程Cと、
前記工程Cの後に、前記チャンバ内にある前記第一基板に熱処理を施す工程Dと、
を少なくとも備えていることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項3】
第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施してレジストパターンを形成するためのレジスト塗布現像装置であって、
前記フォトレジストが塗布された第一基板を収容する熱処理用のチャンバと、
前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外部へ排出する手段と、
前記第一基板と前記チャンバの内部において該第一基板の直前に熱処理された第二基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えする際に、該チャンバに連通するバイパスラインに付属するバルブを開閉し、これにより前記バイパスラインの使用本数を変更して排気流量を制御する第一排気調整手段と、
を少なくとも備えていることを特徴とするレジスト塗布現像装置。
【請求項4】
第一基板上にフォトレジストを塗布し、この塗布されたフォトレジストに所定のパターンを露光した後、現像を施してレジストパターンを形成するためのレジスト塗布現像装置であって、
前記フォトレジストが塗布された第一基板を収容する熱処理用のチャンバと、
前記チャンバ内の気体を当該チャンバの外部へ排出する手段と、
前記第一基板と前記チャンバの内部において該第一基板の直前に熱処理された第二基板とを比較して、前記チャンバ内の雰囲気を入れ替えする際に、該チャンバ内に設けた気流整流用天板の開口径を制御する第二排気調整手段と、
を少なくとも備えていることを特徴とするレジスト塗布現像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2008−103384(P2008−103384A)
【公開日】平成20年5月1日(2008.5.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−282386(P2006−282386)
【出願日】平成18年10月17日(2006.10.17)
【出願人】(500174247)エルピーダメモリ株式会社 (2,599)
【Fターム(参考)】