塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体
【課題】基板に化学増幅型のレジストを塗布し、その基板に液浸露光が行われた後で現像処理を行い、良好な形状のレジストパターンを得ること。
【解決手段】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、液浸露光により前記レジスト膜が露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去するための排気部と、を備えたガス処理モジュールと、前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する加熱モジュールと、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、を備えるように塗布、現像装置を構成し、基板に残留した液体に酸を補充する。
【解決手段】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、液浸露光により前記レジスト膜が露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去するための排気部と、を備えたガス処理モジュールと、前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する加熱モジュールと、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、を備えるように塗布、現像装置を構成し、基板に残留した液体に酸を補充する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に化学増幅型のレジストを塗布し、液浸露光後そのレジストに現像を行う塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体に関する。
【０００２】
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、このレジスト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る。
【０００３】
また、前記レジストとしては溶解抑止基が結合することで現像液に不溶に構成された樹脂及び光酸発生剤（ＰＡＧ）を含む化学増幅型のポジレジストが主流として用いられている。このレジストは露光されることで光酸発生剤（ＰＡＧ）から酸（Ｈ+）を生じ、さらにＰＥＢと呼ばれる加熱処理を受けることにより、その酸が熱拡散して酸触媒反応が起こり、連鎖的に樹脂から溶解抑止基を外す（脱保護）。それによって当該レジストにおいて露光されてない領域が現像液に対して不溶領域として維持される一方で、露光された領域が現像液に可溶となる。また、露光された領域に光酸発生剤から酸が発生して、酸触媒反応によって前記ポジレジストとは逆に露光された領域を現像液の可溶領域から不溶領域へと変化させる化学増幅型のネガ型レジストが用いられる場合もある。
【０００４】
近年は上記レジストパターンの線幅の微細化が進み、例えば４５ｎｍの線幅のパターンを形成することが目標となっており、それを実現するためのリソグラフィ技術として例えば液浸露光プロセスの開発が進められている。液浸露光について簡単に説明すると、図１０（ａ）に示すように露光手段１の露光レンズ１１とウエハＷとの間に例えば純水からなる液膜１２を形成し、そして図１０（ｂ）に示すように露光手段１を横方向に移動させて次の転写領域（ショット領域）１１Ａに対応する位置に当該露光手段１を配置し、光を照射する動作を繰り返すことにより、レジスト膜１４に所定の回路パターンを転写する露光方式である。図中１３Ａ，１３Ｂは、夫々液膜１２を形成するための液供給路、排液路である。また、転写領域１１Ａは実際よりも大きく示している。
【０００５】
液浸露光はレジスト膜表面にトップコート（ＴＣ）と呼ばれる撥水性の保護膜を形成して行われる場合もあるが、スループット向上を図るためにこの保護膜を形成しなくても液浸露光を適用できるレジストの導入が検討されている。しかし液浸露光後にウエハＷ表面上には液膜１２の形成に用いた液滴１０が残留する場合があり、図１１（ａ）に示すように前記化学増幅型のポジ型のレジスト膜１４の表面に液滴１０が残ると、その液滴１０を構成する液体がレジスト膜１４に浸透すると共にレジスト膜１４の極表面に含まれる酸、添加剤、ソルベント及びＰＡＧなどが当該液滴１０中に溶出し、その結果として液滴１０下のレジスト膜の表層領域にウォータマークと呼ばれる染みとなる領域１５が出現する（図１１（ｂ））。
【０００６】
このようにウォータマークが形成された表層領域１５は、ＰＥＢ前に液滴１０が除去されても、ＰＥＢ処理時における酸濃度が低く、上述の酸触媒反応が、他の領域に比べて相対的に起こり難い不活性領域として残る（図１１（ｃ））。なお図中１４Ａ、１４Ｂは夫々レジスト膜１４の露光部分、未露光部分である。
【０００７】
上記のように酸触媒反応が不活性な表層領域１５が形成されたウエハＷがＰＥＢ処理を受けると、この表層領域１５においては上述した樹脂の脱保護反応率が他の領域に比べて低くなるため、図１１（ｄ）に示すように、表層領域１５以外の領域においてはＰＥＢにより露光部分１４Ａ、未露光部分１４Ｂが夫々現像液に対する可溶領域１６Ａ、不溶領域１６Ｂとなるように潜像が形成されるが、表層領域１５においては露光部分１４Ａであっても現像液に対する不溶領域１６Ｂとして潜像が形成されることになる。
【０００８】
その結果として図１１（ｅ）に示すように現像後、表層領域１５は未解像となり、ウエハＷの極表面に現像欠陥１８が発生する。観察される現像欠陥１８としては、液滴１０の形をそのままレジスト膜１４に投影した大きな円形のものから、パターン１７上部に形成される非常に小さなラインブリッジまで多種多様であるが、傾向としてクリーンルーム雰囲気中のアミンなどがレジストに作用した場合に発生するような、パターン１７間の壁部の上部が横方向に張り出したＴ−ｔｏｐと呼ばれる形状や、図１１（ｅ）に示すように前記壁部の上部同士がつながるような形状のものが発生しやすい。ポジ型レジストについて説明してきたが、ネガ型レジストについても現像により本来現像液に不溶となる領域が可溶のまま残り、パターンが正常に形成されないおそれがある。
【０００９】
特許文献１にはこのような現像欠陥の発生を防ぐために液浸露光後にウエハに残留した液滴に酸をスプレーすることが記載されている。そのスプレーを行う手法について具体的な記載は示されていないが、普通に液滴に向けてスプレーを行えば液滴の周囲もスプレーされてしまうことが避けられず、従って液滴が付着した以外の箇所にも酸が供給されてしまうと考えられる。そうなるとレジスト膜において酸が過剰になる領域が発生し、レジスト膜が変質してＰＥＢ及び現像処理を行ったときにパターンが正常に形成できなくなるおそれがある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１０２１８０（段落００３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板に化学増幅型のレジストを塗布し、その基板に液浸露光が行われた後で現像処理を行い、良好な形状のレジストパターンを得ることができる塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表面露光装置は、露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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、
前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去するための排気部と、を備えたガス処理モジュールと、
前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する加熱モジュールと、
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、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記レジストは例えば露光された領域が現像液に溶解されるポジ型のレジストであり、また加熱モジュールにて加熱処理を行う前に、前記ガス処理モジュールにより処理された基板表面に洗浄液を供給して、前記液浸露光により残留した液体を除去するための洗浄部が設けられていてもよく、その場合前記ガス処理モジュールは、筐体を備え、その筐体内に前記洗浄部が設けられていてもよい。
【００１４】
本発明の塗布、現像方法によれば、塗布モジュールにより露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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工程と、
ガス処理モジュールのガス吐出部により前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出する工程と、
ガス処理モジュールの排気部により基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去する工程と、
加熱モジュールにより前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する工程と、
現像モジュールにより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工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の記憶媒体は、露光された領域に含まれる酸発生剤から酸を生じ、露光後加熱されることで前記酸がその露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させる触媒反応を起こす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、前記酸触媒反応を起こすための加熱モジュールと、その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、を備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の表面露光方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、化学増幅型のレジスト膜が形成され、そのレジスト膜が液浸露光された後の基板表面に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板表面の余剰な処理ガスを除去するための排気部と、を備えているため、基板に表面に液体が付着し、その液体下のレジスト表面にウォータマークが形成され、当該ウォータマークが形成された領域が酸の濃度が低い不活性領域となっていても、処理ガスにより基板表面に付着した液体に酸が供給されることでその液体中の酸の濃度が上昇する。そして液体の酸性度が高くなる結果として、その液体からその液体下のレジスト膜の表面領域に酸が浸出し、前記不活性領域に選択的に酸が補填され、当該不活性領域が消滅する。それによって液浸露光後の加熱処理時に前記表面領域の酸の濃度がレジスト膜の他の領域に比べて低くなることが抑えられる。従ってウォータマークが形成された領域で酸触媒反応が不活性となることが抑えられ、現像欠陥の発生を抑えることができる。
また、この手法によれば液浸露光後、基板に残留した液体に酸をスプレーするような手法と異なり、レジスト膜において酸濃度が低くなった前記液体下の表面領域以外の領域に酸が供給されることが抑えられるので、過剰に酸が供給される領域が発生することが抑えられる。この点からも良好なレジストパターンの形状を得ることができると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態に係る塗布・現像装置に露光装置を接続したシステムの全体構成について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図１及び図２中Ｂ１は基板例えば２５枚密閉収納されたキャリアＣを搬入出するためのキャリアブロックであり、キャリアＣを複数個並べて載置可能な載置部２１を備えたキャリア搬入部２２と、載置部２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部２３と、開閉部２３を介してキャリアＣからウエハＷを取り出すための搬送手段Ａ１とが設けられている。
【００１８】
キャリアブロックＢ１の奥側には筐体２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＢ２が接続されており、この処理ブロックＢ２には手前側から順に加熱・冷却系のモジュールを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する処理モジュール間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３と、が交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２，Ａ３はキャリアブロックＢ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理ブロックＢ２内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。
【００１９】
また主搬送手段Ａ２，Ａ３は、キャリアブロックＢ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理モジュールＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２５により囲まれる空間内に置かれており、予め設定された一連のモジュールの間を順番にサイクリックに移動するサイクル搬送を行い、これによりウエハが順番に移動していくことになる。また図中２６、２７は各モジュールで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節モジュールである。
【００２０】
液処理モジュールＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２８の上に、塗布モジュールＣＯＴ、現像モジュールＤＥＶ及び反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。塗布モジュールＣＯＴは背景技術の欄で説明したようにＰＡＧなどを含む化学増幅型のポジレジスト（以下単にレジストと呼ぶ）をウエハＷに塗布するモジュールである。反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣは反射防止膜を形成する薬液をウエハＷに塗布する。現像モジュールＤＥＶは現像液をウエハＷに供給して現像処理を行う。
【００２１】
また上述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理モジュールＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種モジュールを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱モジュール、ウエハＷを冷却する冷却モジュール等を含んでいる。また、棚ユニットＵ１にはキャリアブロックＢ１と処理ブロックＢ２との間でウエハＷを受け渡すための不図示の受け渡しモジュール及びウエハＷに疎水化処理を行うための疎水化処理モジュールが、棚ユニットＵ３には処理ブロックＢ２とインターフェイスブロックＢ３との間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡しモジュール２９及びＰＥＢが夫々複数含まれている。
【００２２】
ＰＥＢは背景技術の欄で説明したように露光後のウエハＷを加熱する加熱モジュールであり、ウエハＷに形成されたレジスト膜において後述の露光装置Ｂ４で露光された領域において液浸露光によりレジストの酸発生剤から産生した酸を熱拡散させ、その酸によって酸触媒反応を引き起こし、前記露光領域を現像液に対して可溶にする。
【００２３】
前記処理ブロックＢ２における棚ユニットＵ３の奥側には、インターフェイスブロックＢ３を介して露光装置Ｂ４が接続されている。以下、インターフェイスブロックＢ３について図３を参照しながら説明する。インターフェイスブロックＢ３は、処理ブロックＢ２と露光装置Ｂ４との間の前後に設けられる第１の搬送室３１、第２の搬送室３２により構成されており、夫々にウエハ搬送手段Ａ４及びウエハ搬送手段Ａ５が設けられている。ウエハ搬送手段Ａ４、Ａ５は鉛直軸回りに回転自在、昇降自在且つ進退自在に構成されており、ウエハ搬送手段Ａ４はさらにガイド３３に沿って横方向に移動自在構成されている。
【００２４】
第１の搬送室３１にはウエハ搬送手段Ａ４を挟んでキャリアブロックＢ１側から見た左側には、ウエハＷの周縁部のみを選択的に露光するための周縁露光部（ＷＥＥ）３４と、後述するガス処理モジュール４にて洗浄及び乾燥処理したウエハＷを待機させておくための待機モジュール３５と、露光装置Ｂ４に搬送するまでのウエハＷを一時的に収納して待機させるためのバッファモジュール（ＢＭ）とが、例えば上下に設けられている。同じく右側には受け渡しモジュール３６と、例えば冷却プレートを有する高精度温度調整モジュール（ＩＣＰＬ）とが上下に積層されて構成された棚ユニットＵ６が設けられている。第２の搬送室３２において、キャリアブロックＢ１側から見ての左側には、液浸露光後にウエハＷの表面を洗浄するガス処理モジュール４が設けられている。ガス処理モジュール４の構成については後述する。
【００２５】
露光装置Ｂ４はインターフェイスブロックＢ３から搬入されたウエハＷが載置される搬入ステージ３８と、インターフェイスブロックＢ３へ払い出されるウエハＷが載置される搬出ステージ３９と、を備えており、搬入ステージ３８に載置されたウエハＷは露光装置Ｂ４内の所定の場所で背景技術の欄で説明した液浸露光処理を受け、その後搬出ステージ３９に載置される。
【００２６】
搬送手段Ａ４は棚ユニットＵ３の各モジュールと、棚ユニットＵ６の各モジュールと、ＷＥＥ３４と、待機モジュール３５と、バッファモジュールＢＭとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができるように構成されており、また搬送手段Ａ５は、棚ユニットＵ６の各モジュールと、高精度温度調整モジュールＩＣＰＬと、露光装置Ｂ４の搬入ステージ３８と、搬出ステージ３９との間でウエハＷを受け渡すことができるように構成されている。
【００２７】
続いてガス処理モジュール４について図５及び図６を参照しながら説明する。図５、図６は夫々当該モジュール４の縦断側面図、横断平面図である。図中４１は筐体であり、筐体４１の側壁にはシャッタ４２により開閉自在な搬送口４３が設けられている。図中４４は基板保持部をなすスピンチャックであり、真空吸着によりウエハＷを水平に保持するように構成されている。このスピンチャック４４は駆動部４５により鉛直軸回りに回転でき、且つ搬送手段Ａ５との間でウエハを受け渡すために昇降できるようになっている。
【００２８】
また、スピンチャック４４の周囲にはウエハＷからスピンチャック４４に跨る側方部分を囲むカップ４５が設けられている。カップ４５の底部は互いに連通する外側部４６Ａ、内側部４６Ｂに区画されており、外側部４６Ａの底面には排液を行うためのドレイン管４７が接続されている。内側部４６Ｂの底面には環状に排気口４８が開口し、排気口４８には排気管４９の一端が接続されている。この排気口４８及び排気管４９はウエハＷに供給された余剰な処理ガスを除去するための排気部を構成する。
【００２９】
ガス処理モジュール４は、後述する処理ガスをウエハＷに吐出するガス吐出ノズル５１Ａと、ウエハＷに付着した液滴を除去するための洗浄液例えば純水をウエハＷに吐出する洗浄液吐出ノズル５１Ｂと、を備えている。ガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂは夫々鉛直下方に開口したガス供給口５２Ａ、液供給口５２Ｂを夫々備えている。ガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂには夫々ガス供給管５３Ａの一端、液供給管５３Ｂの一端が接続されている。ガス供給管５３Ａの他端はバルブやマスフローコントローラなどを含んだガス供給機器系５４Ａを介して処理ガスが貯留されたガス供給源５５Ａに接続されている。液供給管５３Ｂの他端はバルブやマスフローコントローラなどを含んだ液供給機器系５４Ｂを介して洗浄液が貯留された洗浄液供給源５５Ｂに接続されている。
【００３０】
ガス供給系５４Ａ、液供給系５４Ｂが後述の制御部１００からの制御信号を受けることにより、夫々ガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１ＢからウエハＷへの処理ガス、洗浄液の給断が制御される。前記処理ガスは酸（Ｈ+）を含んでおり、塗布、現像装置の作用で説明するようにレジスト膜に付着した液滴に溶解して、液滴中のＨ+の濃度を高めることで、レジスト膜におけるその液滴下の表面領域に、当該液滴に溶出することで減少した酸を補填する。
【００３１】
図５に示すようにガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂは夫々アーム５５Ａ、５５Ｂを介して駆動部５６Ａ、５６Ｂに接続されており、駆動部５６Ａ、５６Ｂは横方向に水平に伸びたガイドレール５７に係止され、このガイドレール５７に沿って移動する。駆動部５６Ａ、５６Ｂの移動に従ってガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂは、カップ４５の外側に設けられたガス吐出ノズル５１Ａ及び洗浄液吐出ノズル５１Ｂの待機領域５８からスピンチャック４４に載置されたウエハＷの中心上に移動し、そのウエハＷ中心に夫々処理ガス、洗浄液を供給することができるようになっている。
【００３２】
続いて制御部１００について説明する。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する塗布、現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納され、このプログラムが制御部１００に読み出されることで、制御部１００は後述するように各搬送手段の動作、液処理モジュールにおけるウエハＷへの処理液の供給、加熱、冷却モジュールにおけるウエハＷの加熱、冷却処理などを制御する。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３３】
続いて上述の塗布、現像装置における作用について図６のフローチャートを参照しながら説明する。先ず外部からウエハＷが収納されたキャリアＣが載置部２１に載置されると、開閉部２３と共にキャリアＣの蓋体が外されてキャリアブロックＢ１の搬送手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の受け渡しモジュール（図示せず）を介して処理ブロックＢ２の主搬送手段Ａ２へと受け渡され、その主搬送手段Ａ２により棚ユニットＵ１の疎水化処理モジュールに搬送されて疎水化処理を受けた後、棚ユニットＵ１またはＵ２の一の棚をなす冷却モジュールに搬送されて冷却され、続いて塗布モジュールＣＯＴに搬送され、レジストの塗布処理を受けてレジスト膜Ｒが形成される（ステップＳ１）。なお、レジスト塗布処理の前処理として、疎水化処理モジュールによる疎水化処理を行う代わりに反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣにて反射防止膜形成処理を行う場合もある。
【００３４】
レジスト膜Ｒが形成されたウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱モジュールで加熱処理され、更に棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす冷却モジュールで冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しモジュール２９を経由してインターフェイスブロックＢ３へと搬入される。このインターフェイスブロックＢ３においてウエハＷは搬送手段Ａ４によってバッファモジュールＢＭ→高精度温度調整ユニットＩＣＰＬと搬送され、ＩＣＰＬにて温度調整されたウエハＷは搬送手段Ａ５によって露光装置Ｂ４の搬入ステージ３８に搬送される。その後、ウエハＷは露光装置Ｂ４内の所定の場所へ搬送され、背景技術の欄で説明したようにレジスト膜Ｒ上に例えば純水の液層が形成されて、当該レジスト膜Ｒがその液層を介して所定のパターンに沿って液浸露光を受ける（ステップＳ２）。
【００３５】
液浸露光が終わったウエハＷは搬出ステージ３９に載置され、搬送手段Ａ５によりガス処理モジュール４内に搬送される。以下、このガス処理モジュール４における処理工程を示した図７及びレジスト膜Ｒの様子を示した図８及び図９も参照しながら説明する。図８（ａ）に示すように液浸露光終了後レジスト膜Ｒ上には、液浸露光を行うために用いた液体例えば純水の液滴Ｄが残留している。そして、その液滴Ｄの下方のレジスト膜Ｒ表面からは、そこに含まれるＨ+が液滴Ｄへと溶出し、図８（ｂ）に示すようにその表面は酸触媒反応が起こり難い不活性領域６３となっている。図中６１、６２は夫々レジスト膜Ｒの露光領域、未露光領域である。
【００３６】
ガス処理モジュール４にウエハＷが搬送されると、スピンチャック４４が上昇してそのウエハＷの裏面中央部を保持し、ウエハＷを保持したままスピンチャック４４が下降して、ウエハＷがカップ４５内に収まる。続いてガス吐出ノズル５１ＡがウエハＷの中心部上に移動し（図７（ａ））、処理ガスがウエハＷの中心部に供給される。ウエハＷに供給された処理ガスはカップ４５内の排気口４８からの排気により図７（ｂ）に矢印で示すようにウエハＷの中心部からその周縁部へと向かって流れる気流を形成する（ステップＳ３）。ウエハＷのレジスト膜Ｒ上に残った液滴Ｄがその気流に曝されると、処理ガス中に含まれるＨ+が液滴Ｄに溶解し、液滴Ｄ内のＨ+の濃度が上昇する（図８（ｃ））。液滴Ｄ内のＨ+の濃度が上昇すると、図８（ｄ）に示すように濃度勾配によりＨ+が前記酸触媒反応の不活性領域６３へと浸透し、この不活性領域６３におけるＨ+の濃度が上昇して、当該不活性領域６３が消滅する（図８（ｅ））。
【００３７】
処理ガスの供給から所定の時間が経過すると、処理ガスの供給が停止し、処理ガス吐出ノズル５１ＡがウエハＷの中心部上からその周縁部上へ移動すると共に洗浄液吐出ノズル５１ＢがウエハＷの中心部上へ移動する。続いてスピンチャック４４を介してウエハＷが鉛直軸回りに回転すると共に洗浄液ＬがウエハＷの中心部に供給され、その洗浄液Ｌは遠心力によりウエハＷの周縁部へと広がり、その洗浄液Ｌにより液滴Ｄが押し流されて除去され、レジスト膜Ｒ表面が洗浄される（図７（ｄ））。洗浄液Ｌの供給から所定の時間経過後、洗浄液Ｌの供給が停止し、ノズル５１Ａ及び５１Ｂが待機領域５８へと退避すると共にウエハＷが回転を続け、図７（ｅ）に示すように遠心力により洗浄液Ｌが振り切られて除去され、図８（ｆ）に示すようにウエハＷが乾燥される（ステップＳ４）。
【００３８】
乾燥処理後、ウエハＷは搬送手段Ａ５により、受け渡しモジュール３６へと搬送され、次に搬送手段Ａ４により受け渡しモジュール３６→待機モジュール３５→周縁露光モジュールＷＥＥへ搬送され、ＷＥＥで周縁露光処理を受けた後、ＰＥＢに搬送されて加熱処理を受ける。加熱されたウエハＷのレジスト膜Ｒの露光領域６１において、既述のようにＨ+が熱拡散すると共にその拡散したＨ+により酸触媒反応が起こることでレジスト膜を構成する樹脂の脱保護反応が起こり、図９（ｇ）に示すようにウエハＷの露光領域６１が現像液に対する可溶領域６１Ａとなる。その一方で未露光領域６２は現像液に対する不溶領域として残る（ステップＳ５）。
【００３９】
ＰＥＢでの処理後、ウエハＷは搬送手段Ａ３により現像モジュールＤＥＶに搬送されて現像処理を受け、前記可溶領域６１Ａが現像液に溶解し、図９（ｈ）に示すようにレジストパターン６４が形成される（ステップＳ６）。現像処理後、ウエハＷは主搬送手段Ａ２，Ａ３及び棚ユニットＵ１、Ｕ２の受け渡しモジュールを介して搬送手段Ａ１に受け渡され、搬送手段Ａ１により載置台２１上の元のキャリアＣへと戻される。
【００４０】
上述の塗布、現像装置によればガス処理モジュール４において、ウエハＷに形成された化学増幅型のレジストによるレジスト膜Ｒ表面に残留した液滴Ｄに、ガス吐出ノズル５１Ａから酸を含む処理ガスを吐出すると共にカップ４５の排気口４８から排気を行い、ウエハＷ表面に処理ガスの気流を形成している。処理ガスが液滴Ｄに溶解し、液滴Ｄに酸が供給されることで液滴Ｄ中の酸の濃度が上昇し、その液滴Ｄからレジスト膜Ｒにおいて液滴Ｄ下の酸触媒反応が不活性となっている領域へと酸が浸出する。その結果として、その領域がＰＥＢ処理時に前記酸触媒反応が不活性となることが抑えられる。従って現像欠陥の発生を抑えることができる。
【００４１】
また上記のガス処理モジュール４は洗浄液吐出ノズル５１Ｂを備え、液滴Ｄに処理ガス供給後、液滴Ｄを除去している。従ってウエハＷをＰＥＢに搬送するまでに、その搬送中の衝撃により処理ガスにより酸濃度が上昇した液滴Ｄが移動し、移動した液滴Ｄから酸がレジスト膜に浸出して、当該レジスト膜において酸濃度が過剰になる領域が発生することが抑えられる。従って、より良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。
【００４２】
また、洗浄液吐出ノズル５１Ｂから吐出される洗浄液を酸性液として構成し、ウエハＷの洗浄を行う際に酸をウエハＷ表面に補填してもよい。
【００４３】
本発明はレジスト膜Ｒ上に例えば撥水性の保護膜や反射防止膜などが形成されていても、これらの膜上に液滴Ｄが残留したときに、当該膜を介して液滴Ｄへとレジスト膜Ｒ中の酸が溶出する場合は、効果的に用いることができる。
【００４４】
ガス処理モジュール４において、処理ガスをウエハＷに供給するにあたっては液滴Ｄに処理ガスが供給されればよいため、上述の方法に限られるものではなく、例えばウエハＷの径と同じ長さのスリット状の吐出口を備えたガスノズルを用いてウエハＷの径に沿って処理ガスを供給してもよい。その際にスピンチャック２２を介してウエハＷを回転させながら処理ガスを吐出することでウエハＷ表面全体に処理ガスを供給してもよい。
【００４５】
上述の実施形態では酸触媒反応により露光領域が現像液に対して可溶になるポジ型のレジストを用いた場合について説明しているが、酸触媒反応により露光領域が現像液に対して不溶になるネガ型のレジストを用いてレジスト膜を形成する場合にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の平面図である。
【図２】前記塗布、現像装置の斜視図である。
【図３】前記塗布、現像装置に含まれるインターフェイスブロックの斜視図である。
【図４】前記インターフェイスブロックに含まれるガス処理モジュールの縦断側面図である。
【図５】前記ガス処理モジュールの横断平面図である。
【図６】前記塗布、現像装置による塗布、現像処理のフローチャートである。
【図７】前記ガス処理モジュールによる洗浄処理工程を示した工程図である。
【図８】液浸露光後、塗布、現像装置により処理されるウエハの表面の様子を示した説明図である。
【図９】液浸露光後、塗布、現像装置により処理されるウエハの表面の様子を示した説明図である。
【図１０】液浸露光についての説明図である。
【図１１】液浸露光後、ウエハ表面に残留した液滴によりウォータマークが形成される様子を示した工程図である。
【符号の説明】
【００４７】
ＣＯＴ レジスト塗布モジュール
ＤＥＶ 現像モジュール
Ｄ 液滴
Ｌ 洗浄液
Ｒ レジスト膜
Ｗ ウエハ
１００ 制御部
２２ スピンチャック
４ ガス処理モジュール
５１Ａ ガス吐出ノズル
５１Ｂ 洗浄液吐出ノズル
６１ 露光領域
６２ 未露光領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に化学増幅型のレジストを塗布し、液浸露光後そのレジストに現像を行う塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体に関する。
【０００２】
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、このレジスト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る。
【０００３】
また、前記レジストとしては溶解抑止基が結合することで現像液に不溶に構成された樹脂及び光酸発生剤（ＰＡＧ）を含む化学増幅型のポジレジストが主流として用いられている。このレジストは露光されることで光酸発生剤（ＰＡＧ）から酸（Ｈ+）を生じ、さらにＰＥＢと呼ばれる加熱処理を受けることにより、その酸が熱拡散して酸触媒反応が起こり、連鎖的に樹脂から溶解抑止基を外す（脱保護）。それによって当該レジストにおいて露光されてない領域が現像液に対して不溶領域として維持される一方で、露光された領域が現像液に可溶となる。また、露光された領域に光酸発生剤から酸が発生して、酸触媒反応によって前記ポジレジストとは逆に露光された領域を現像液の可溶領域から不溶領域へと変化させる化学増幅型のネガ型レジストが用いられる場合もある。
【０００４】
近年は上記レジストパターンの線幅の微細化が進み、例えば４５ｎｍの線幅のパターンを形成することが目標となっており、それを実現するためのリソグラフィ技術として例えば液浸露光プロセスの開発が進められている。液浸露光について簡単に説明すると、図１０（ａ）に示すように露光手段１の露光レンズ１１とウエハＷとの間に例えば純水からなる液膜１２を形成し、そして図１０（ｂ）に示すように露光手段１を横方向に移動させて次の転写領域（ショット領域）１１Ａに対応する位置に当該露光手段１を配置し、光を照射する動作を繰り返すことにより、レジスト膜１４に所定の回路パターンを転写する露光方式である。図中１３Ａ，１３Ｂは、夫々液膜１２を形成するための液供給路、排液路である。また、転写領域１１Ａは実際よりも大きく示している。
【０００５】
液浸露光はレジスト膜表面にトップコート（ＴＣ）と呼ばれる撥水性の保護膜を形成して行われる場合もあるが、スループット向上を図るためにこの保護膜を形成しなくても液浸露光を適用できるレジストの導入が検討されている。しかし液浸露光後にウエハＷ表面上には液膜１２の形成に用いた液滴１０が残留する場合があり、図１１（ａ）に示すように前記化学増幅型のポジ型のレジスト膜１４の表面に液滴１０が残ると、その液滴１０を構成する液体がレジスト膜１４に浸透すると共にレジスト膜１４の極表面に含まれる酸、添加剤、ソルベント及びＰＡＧなどが当該液滴１０中に溶出し、その結果として液滴１０下のレジスト膜の表層領域にウォータマークと呼ばれる染みとなる領域１５が出現する（図１１（ｂ））。
【０００６】
このようにウォータマークが形成された表層領域１５は、ＰＥＢ前に液滴１０が除去されても、ＰＥＢ処理時における酸濃度が低く、上述の酸触媒反応が、他の領域に比べて相対的に起こり難い不活性領域として残る（図１１（ｃ））。なお図中１４Ａ、１４Ｂは夫々レジスト膜１４の露光部分、未露光部分である。
【０００７】
上記のように酸触媒反応が不活性な表層領域１５が形成されたウエハＷがＰＥＢ処理を受けると、この表層領域１５においては上述した樹脂の脱保護反応率が他の領域に比べて低くなるため、図１１（ｄ）に示すように、表層領域１５以外の領域においてはＰＥＢにより露光部分１４Ａ、未露光部分１４Ｂが夫々現像液に対する可溶領域１６Ａ、不溶領域１６Ｂとなるように潜像が形成されるが、表層領域１５においては露光部分１４Ａであっても現像液に対する不溶領域１６Ｂとして潜像が形成されることになる。
【０００８】
その結果として図１１（ｅ）に示すように現像後、表層領域１５は未解像となり、ウエハＷの極表面に現像欠陥１８が発生する。観察される現像欠陥１８としては、液滴１０の形をそのままレジスト膜１４に投影した大きな円形のものから、パターン１７上部に形成される非常に小さなラインブリッジまで多種多様であるが、傾向としてクリーンルーム雰囲気中のアミンなどがレジストに作用した場合に発生するような、パターン１７間の壁部の上部が横方向に張り出したＴ−ｔｏｐと呼ばれる形状や、図１１（ｅ）に示すように前記壁部の上部同士がつながるような形状のものが発生しやすい。ポジ型レジストについて説明してきたが、ネガ型レジストについても現像により本来現像液に不溶となる領域が可溶のまま残り、パターンが正常に形成されないおそれがある。
【０００９】
特許文献１にはこのような現像欠陥の発生を防ぐために液浸露光後にウエハに残留した液滴に酸をスプレーすることが記載されている。そのスプレーを行う手法について具体的な記載は示されていないが、普通に液滴に向けてスプレーを行えば液滴の周囲もスプレーされてしまうことが避けられず、従って液滴が付着した以外の箇所にも酸が供給されてしまうと考えられる。そうなるとレジスト膜において酸が過剰になる領域が発生し、レジスト膜が変質してＰＥＢ及び現像処理を行ったときにパターンが正常に形成できなくなるおそれがある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１０２１８０（段落００３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板に化学増幅型のレジストを塗布し、その基板に液浸露光が行われた後で現像処理を行い、良好な形状のレジストパターンを得ることができる塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表面露光装置は、露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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、
前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去するための排気部と、を備えたガス処理モジュールと、
前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する加熱モジュールと、
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、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記レジストは例えば露光された領域が現像液に溶解されるポジ型のレジストであり、また加熱モジュールにて加熱処理を行う前に、前記ガス処理モジュールにより処理された基板表面に洗浄液を供給して、前記液浸露光により残留した液体を除去するための洗浄部が設けられていてもよく、その場合前記ガス処理モジュールは、筐体を備え、その筐体内に前記洗浄部が設けられていてもよい。
【００１４】
本発明の塗布、現像方法によれば、塗布モジュールにより露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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工程と、
ガス処理モジュールのガス吐出部により前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出する工程と、
ガス処理モジュールの排気部により基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去する工程と、
加熱モジュールにより前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する工程と、
現像モジュールにより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工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の記憶媒体は、露光された領域に含まれる酸発生剤から酸を生じ、露光後加熱されることで前記酸がその露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させる触媒反応を起こす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、前記酸触媒反応を起こすための加熱モジュールと、その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、を備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の表面露光方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、化学増幅型のレジスト膜が形成され、そのレジスト膜が液浸露光された後の基板表面に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板表面の余剰な処理ガスを除去するための排気部と、を備えているため、基板に表面に液体が付着し、その液体下のレジスト表面にウォータマークが形成され、当該ウォータマークが形成された領域が酸の濃度が低い不活性領域となっていても、処理ガスにより基板表面に付着した液体に酸が供給されることでその液体中の酸の濃度が上昇する。そして液体の酸性度が高くなる結果として、その液体からその液体下のレジスト膜の表面領域に酸が浸出し、前記不活性領域に選択的に酸が補填され、当該不活性領域が消滅する。それによって液浸露光後の加熱処理時に前記表面領域の酸の濃度がレジスト膜の他の領域に比べて低くなることが抑えられる。従ってウォータマークが形成された領域で酸触媒反応が不活性となることが抑えられ、現像欠陥の発生を抑えることができる。
また、この手法によれば液浸露光後、基板に残留した液体に酸をスプレーするような手法と異なり、レジスト膜において酸濃度が低くなった前記液体下の表面領域以外の領域に酸が供給されることが抑えられるので、過剰に酸が供給される領域が発生することが抑えられる。この点からも良好なレジストパターンの形状を得ることができると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態に係る塗布・現像装置に露光装置を接続したシステムの全体構成について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図１及び図２中Ｂ１は基板例えば２５枚密閉収納されたキャリアＣを搬入出するためのキャリアブロックであり、キャリアＣを複数個並べて載置可能な載置部２１を備えたキャリア搬入部２２と、載置部２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部２３と、開閉部２３を介してキャリアＣからウエハＷを取り出すための搬送手段Ａ１とが設けられている。
【００１８】
キャリアブロックＢ１の奥側には筐体２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＢ２が接続されており、この処理ブロックＢ２には手前側から順に加熱・冷却系のモジュールを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する処理モジュール間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３と、が交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２，Ａ３はキャリアブロックＢ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理ブロックＢ２内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。
【００１９】
また主搬送手段Ａ２，Ａ３は、キャリアブロックＢ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理モジュールＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２５により囲まれる空間内に置かれており、予め設定された一連のモジュールの間を順番にサイクリックに移動するサイクル搬送を行い、これによりウエハが順番に移動していくことになる。また図中２６、２７は各モジュールで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節モジュールである。
【００２０】
液処理モジュールＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２８の上に、塗布モジュールＣＯＴ、現像モジュールＤＥＶ及び反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。塗布モジュールＣＯＴは背景技術の欄で説明したようにＰＡＧなどを含む化学増幅型のポジレジスト（以下単にレジストと呼ぶ）をウエハＷに塗布するモジュールである。反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣは反射防止膜を形成する薬液をウエハＷに塗布する。現像モジュールＤＥＶは現像液をウエハＷに供給して現像処理を行う。
【００２１】
また上述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理モジュールＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種モジュールを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱モジュール、ウエハＷを冷却する冷却モジュール等を含んでいる。また、棚ユニットＵ１にはキャリアブロックＢ１と処理ブロックＢ２との間でウエハＷを受け渡すための不図示の受け渡しモジュール及びウエハＷに疎水化処理を行うための疎水化処理モジュールが、棚ユニットＵ３には処理ブロックＢ２とインターフェイスブロックＢ３との間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡しモジュール２９及びＰＥＢが夫々複数含まれている。
【００２２】
ＰＥＢは背景技術の欄で説明したように露光後のウエハＷを加熱する加熱モジュールであり、ウエハＷに形成されたレジスト膜において後述の露光装置Ｂ４で露光された領域において液浸露光によりレジストの酸発生剤から産生した酸を熱拡散させ、その酸によって酸触媒反応を引き起こし、前記露光領域を現像液に対して可溶にする。
【００２３】
前記処理ブロックＢ２における棚ユニットＵ３の奥側には、インターフェイスブロックＢ３を介して露光装置Ｂ４が接続されている。以下、インターフェイスブロックＢ３について図３を参照しながら説明する。インターフェイスブロックＢ３は、処理ブロックＢ２と露光装置Ｂ４との間の前後に設けられる第１の搬送室３１、第２の搬送室３２により構成されており、夫々にウエハ搬送手段Ａ４及びウエハ搬送手段Ａ５が設けられている。ウエハ搬送手段Ａ４、Ａ５は鉛直軸回りに回転自在、昇降自在且つ進退自在に構成されており、ウエハ搬送手段Ａ４はさらにガイド３３に沿って横方向に移動自在構成されている。
【００２４】
第１の搬送室３１にはウエハ搬送手段Ａ４を挟んでキャリアブロックＢ１側から見た左側には、ウエハＷの周縁部のみを選択的に露光するための周縁露光部（ＷＥＥ）３４と、後述するガス処理モジュール４にて洗浄及び乾燥処理したウエハＷを待機させておくための待機モジュール３５と、露光装置Ｂ４に搬送するまでのウエハＷを一時的に収納して待機させるためのバッファモジュール（ＢＭ）とが、例えば上下に設けられている。同じく右側には受け渡しモジュール３６と、例えば冷却プレートを有する高精度温度調整モジュール（ＩＣＰＬ）とが上下に積層されて構成された棚ユニットＵ６が設けられている。第２の搬送室３２において、キャリアブロックＢ１側から見ての左側には、液浸露光後にウエハＷの表面を洗浄するガス処理モジュール４が設けられている。ガス処理モジュール４の構成については後述する。
【００２５】
露光装置Ｂ４はインターフェイスブロックＢ３から搬入されたウエハＷが載置される搬入ステージ３８と、インターフェイスブロックＢ３へ払い出されるウエハＷが載置される搬出ステージ３９と、を備えており、搬入ステージ３８に載置されたウエハＷは露光装置Ｂ４内の所定の場所で背景技術の欄で説明した液浸露光処理を受け、その後搬出ステージ３９に載置される。
【００２６】
搬送手段Ａ４は棚ユニットＵ３の各モジュールと、棚ユニットＵ６の各モジュールと、ＷＥＥ３４と、待機モジュール３５と、バッファモジュールＢＭとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができるように構成されており、また搬送手段Ａ５は、棚ユニットＵ６の各モジュールと、高精度温度調整モジュールＩＣＰＬと、露光装置Ｂ４の搬入ステージ３８と、搬出ステージ３９との間でウエハＷを受け渡すことができるように構成されている。
【００２７】
続いてガス処理モジュール４について図５及び図６を参照しながら説明する。図５、図６は夫々当該モジュール４の縦断側面図、横断平面図である。図中４１は筐体であり、筐体４１の側壁にはシャッタ４２により開閉自在な搬送口４３が設けられている。図中４４は基板保持部をなすスピンチャックであり、真空吸着によりウエハＷを水平に保持するように構成されている。このスピンチャック４４は駆動部４５により鉛直軸回りに回転でき、且つ搬送手段Ａ５との間でウエハを受け渡すために昇降できるようになっている。
【００２８】
また、スピンチャック４４の周囲にはウエハＷからスピンチャック４４に跨る側方部分を囲むカップ４５が設けられている。カップ４５の底部は互いに連通する外側部４６Ａ、内側部４６Ｂに区画されており、外側部４６Ａの底面には排液を行うためのドレイン管４７が接続されている。内側部４６Ｂの底面には環状に排気口４８が開口し、排気口４８には排気管４９の一端が接続されている。この排気口４８及び排気管４９はウエハＷに供給された余剰な処理ガスを除去するための排気部を構成する。
【００２９】
ガス処理モジュール４は、後述する処理ガスをウエハＷに吐出するガス吐出ノズル５１Ａと、ウエハＷに付着した液滴を除去するための洗浄液例えば純水をウエハＷに吐出する洗浄液吐出ノズル５１Ｂと、を備えている。ガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂは夫々鉛直下方に開口したガス供給口５２Ａ、液供給口５２Ｂを夫々備えている。ガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂには夫々ガス供給管５３Ａの一端、液供給管５３Ｂの一端が接続されている。ガス供給管５３Ａの他端はバルブやマスフローコントローラなどを含んだガス供給機器系５４Ａを介して処理ガスが貯留されたガス供給源５５Ａに接続されている。液供給管５３Ｂの他端はバルブやマスフローコントローラなどを含んだ液供給機器系５４Ｂを介して洗浄液が貯留された洗浄液供給源５５Ｂに接続されている。
【００３０】
ガス供給系５４Ａ、液供給系５４Ｂが後述の制御部１００からの制御信号を受けることにより、夫々ガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１ＢからウエハＷへの処理ガス、洗浄液の給断が制御される。前記処理ガスは酸（Ｈ+）を含んでおり、塗布、現像装置の作用で説明するようにレジスト膜に付着した液滴に溶解して、液滴中のＨ+の濃度を高めることで、レジスト膜におけるその液滴下の表面領域に、当該液滴に溶出することで減少した酸を補填する。
【００３１】
図５に示すようにガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂは夫々アーム５５Ａ、５５Ｂを介して駆動部５６Ａ、５６Ｂに接続されており、駆動部５６Ａ、５６Ｂは横方向に水平に伸びたガイドレール５７に係止され、このガイドレール５７に沿って移動する。駆動部５６Ａ、５６Ｂの移動に従ってガス吐出ノズル５１Ａ、洗浄液吐出ノズル５１Ｂは、カップ４５の外側に設けられたガス吐出ノズル５１Ａ及び洗浄液吐出ノズル５１Ｂの待機領域５８からスピンチャック４４に載置されたウエハＷの中心上に移動し、そのウエハＷ中心に夫々処理ガス、洗浄液を供給することができるようになっている。
【００３２】
続いて制御部１００について説明する。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する塗布、現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納され、このプログラムが制御部１００に読み出されることで、制御部１００は後述するように各搬送手段の動作、液処理モジュールにおけるウエハＷへの処理液の供給、加熱、冷却モジュールにおけるウエハＷの加熱、冷却処理などを制御する。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３３】
続いて上述の塗布、現像装置における作用について図６のフローチャートを参照しながら説明する。先ず外部からウエハＷが収納されたキャリアＣが載置部２１に載置されると、開閉部２３と共にキャリアＣの蓋体が外されてキャリアブロックＢ１の搬送手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の受け渡しモジュール（図示せず）を介して処理ブロックＢ２の主搬送手段Ａ２へと受け渡され、その主搬送手段Ａ２により棚ユニットＵ１の疎水化処理モジュールに搬送されて疎水化処理を受けた後、棚ユニットＵ１またはＵ２の一の棚をなす冷却モジュールに搬送されて冷却され、続いて塗布モジュールＣＯＴに搬送され、レジストの塗布処理を受けてレジスト膜Ｒが形成される（ステップＳ１）。なお、レジスト塗布処理の前処理として、疎水化処理モジュールによる疎水化処理を行う代わりに反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣにて反射防止膜形成処理を行う場合もある。
【００３４】
レジスト膜Ｒが形成されたウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱モジュールで加熱処理され、更に棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす冷却モジュールで冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しモジュール２９を経由してインターフェイスブロックＢ３へと搬入される。このインターフェイスブロックＢ３においてウエハＷは搬送手段Ａ４によってバッファモジュールＢＭ→高精度温度調整ユニットＩＣＰＬと搬送され、ＩＣＰＬにて温度調整されたウエハＷは搬送手段Ａ５によって露光装置Ｂ４の搬入ステージ３８に搬送される。その後、ウエハＷは露光装置Ｂ４内の所定の場所へ搬送され、背景技術の欄で説明したようにレジスト膜Ｒ上に例えば純水の液層が形成されて、当該レジスト膜Ｒがその液層を介して所定のパターンに沿って液浸露光を受ける（ステップＳ２）。
【００３５】
液浸露光が終わったウエハＷは搬出ステージ３９に載置され、搬送手段Ａ５によりガス処理モジュール４内に搬送される。以下、このガス処理モジュール４における処理工程を示した図７及びレジスト膜Ｒの様子を示した図８及び図９も参照しながら説明する。図８（ａ）に示すように液浸露光終了後レジスト膜Ｒ上には、液浸露光を行うために用いた液体例えば純水の液滴Ｄが残留している。そして、その液滴Ｄの下方のレジスト膜Ｒ表面からは、そこに含まれるＨ+が液滴Ｄへと溶出し、図８（ｂ）に示すようにその表面は酸触媒反応が起こり難い不活性領域６３となっている。図中６１、６２は夫々レジスト膜Ｒの露光領域、未露光領域である。
【００３６】
ガス処理モジュール４にウエハＷが搬送されると、スピンチャック４４が上昇してそのウエハＷの裏面中央部を保持し、ウエハＷを保持したままスピンチャック４４が下降して、ウエハＷがカップ４５内に収まる。続いてガス吐出ノズル５１ＡがウエハＷの中心部上に移動し（図７（ａ））、処理ガスがウエハＷの中心部に供給される。ウエハＷに供給された処理ガスはカップ４５内の排気口４８からの排気により図７（ｂ）に矢印で示すようにウエハＷの中心部からその周縁部へと向かって流れる気流を形成する（ステップＳ３）。ウエハＷのレジスト膜Ｒ上に残った液滴Ｄがその気流に曝されると、処理ガス中に含まれるＨ+が液滴Ｄに溶解し、液滴Ｄ内のＨ+の濃度が上昇する（図８（ｃ））。液滴Ｄ内のＨ+の濃度が上昇すると、図８（ｄ）に示すように濃度勾配によりＨ+が前記酸触媒反応の不活性領域６３へと浸透し、この不活性領域６３におけるＨ+の濃度が上昇して、当該不活性領域６３が消滅する（図８（ｅ））。
【００３７】
処理ガスの供給から所定の時間が経過すると、処理ガスの供給が停止し、処理ガス吐出ノズル５１ＡがウエハＷの中心部上からその周縁部上へ移動すると共に洗浄液吐出ノズル５１ＢがウエハＷの中心部上へ移動する。続いてスピンチャック４４を介してウエハＷが鉛直軸回りに回転すると共に洗浄液ＬがウエハＷの中心部に供給され、その洗浄液Ｌは遠心力によりウエハＷの周縁部へと広がり、その洗浄液Ｌにより液滴Ｄが押し流されて除去され、レジスト膜Ｒ表面が洗浄される（図７（ｄ））。洗浄液Ｌの供給から所定の時間経過後、洗浄液Ｌの供給が停止し、ノズル５１Ａ及び５１Ｂが待機領域５８へと退避すると共にウエハＷが回転を続け、図７（ｅ）に示すように遠心力により洗浄液Ｌが振り切られて除去され、図８（ｆ）に示すようにウエハＷが乾燥される（ステップＳ４）。
【００３８】
乾燥処理後、ウエハＷは搬送手段Ａ５により、受け渡しモジュール３６へと搬送され、次に搬送手段Ａ４により受け渡しモジュール３６→待機モジュール３５→周縁露光モジュールＷＥＥへ搬送され、ＷＥＥで周縁露光処理を受けた後、ＰＥＢに搬送されて加熱処理を受ける。加熱されたウエハＷのレジスト膜Ｒの露光領域６１において、既述のようにＨ+が熱拡散すると共にその拡散したＨ+により酸触媒反応が起こることでレジスト膜を構成する樹脂の脱保護反応が起こり、図９（ｇ）に示すようにウエハＷの露光領域６１が現像液に対する可溶領域６１Ａとなる。その一方で未露光領域６２は現像液に対する不溶領域として残る（ステップＳ５）。
【００３９】
ＰＥＢでの処理後、ウエハＷは搬送手段Ａ３により現像モジュールＤＥＶに搬送されて現像処理を受け、前記可溶領域６１Ａが現像液に溶解し、図９（ｈ）に示すようにレジストパターン６４が形成される（ステップＳ６）。現像処理後、ウエハＷは主搬送手段Ａ２，Ａ３及び棚ユニットＵ１、Ｕ２の受け渡しモジュールを介して搬送手段Ａ１に受け渡され、搬送手段Ａ１により載置台２１上の元のキャリアＣへと戻される。
【００４０】
上述の塗布、現像装置によればガス処理モジュール４において、ウエハＷに形成された化学増幅型のレジストによるレジスト膜Ｒ表面に残留した液滴Ｄに、ガス吐出ノズル５１Ａから酸を含む処理ガスを吐出すると共にカップ４５の排気口４８から排気を行い、ウエハＷ表面に処理ガスの気流を形成している。処理ガスが液滴Ｄに溶解し、液滴Ｄに酸が供給されることで液滴Ｄ中の酸の濃度が上昇し、その液滴Ｄからレジスト膜Ｒにおいて液滴Ｄ下の酸触媒反応が不活性となっている領域へと酸が浸出する。その結果として、その領域がＰＥＢ処理時に前記酸触媒反応が不活性となることが抑えられる。従って現像欠陥の発生を抑えることができる。
【００４１】
また上記のガス処理モジュール４は洗浄液吐出ノズル５１Ｂを備え、液滴Ｄに処理ガス供給後、液滴Ｄを除去している。従ってウエハＷをＰＥＢに搬送するまでに、その搬送中の衝撃により処理ガスにより酸濃度が上昇した液滴Ｄが移動し、移動した液滴Ｄから酸がレジスト膜に浸出して、当該レジスト膜において酸濃度が過剰になる領域が発生することが抑えられる。従って、より良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。
【００４２】
また、洗浄液吐出ノズル５１Ｂから吐出される洗浄液を酸性液として構成し、ウエハＷの洗浄を行う際に酸をウエハＷ表面に補填してもよい。
【００４３】
本発明はレジスト膜Ｒ上に例えば撥水性の保護膜や反射防止膜などが形成されていても、これらの膜上に液滴Ｄが残留したときに、当該膜を介して液滴Ｄへとレジスト膜Ｒ中の酸が溶出する場合は、効果的に用いることができる。
【００４４】
ガス処理モジュール４において、処理ガスをウエハＷに供給するにあたっては液滴Ｄに処理ガスが供給されればよいため、上述の方法に限られるものではなく、例えばウエハＷの径と同じ長さのスリット状の吐出口を備えたガスノズルを用いてウエハＷの径に沿って処理ガスを供給してもよい。その際にスピンチャック２２を介してウエハＷを回転させながら処理ガスを吐出することでウエハＷ表面全体に処理ガスを供給してもよい。
【００４５】
上述の実施形態では酸触媒反応により露光領域が現像液に対して可溶になるポジ型のレジストを用いた場合について説明しているが、酸触媒反応により露光領域が現像液に対して不溶になるネガ型のレジストを用いてレジスト膜を形成する場合にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の平面図である。
【図２】前記塗布、現像装置の斜視図である。
【図３】前記塗布、現像装置に含まれるインターフェイスブロックの斜視図である。
【図４】前記インターフェイスブロックに含まれるガス処理モジュールの縦断側面図である。
【図５】前記ガス処理モジュールの横断平面図である。
【図６】前記塗布、現像装置による塗布、現像処理のフローチャートである。
【図７】前記ガス処理モジュールによる洗浄処理工程を示した工程図である。
【図８】液浸露光後、塗布、現像装置により処理されるウエハの表面の様子を示した説明図である。
【図９】液浸露光後、塗布、現像装置により処理されるウエハの表面の様子を示した説明図である。
【図１０】液浸露光についての説明図である。
【図１１】液浸露光後、ウエハ表面に残留した液滴によりウォータマークが形成される様子を示した工程図である。
【符号の説明】
【００４７】
ＣＯＴ レジスト塗布モジュール
ＤＥＶ 現像モジュール
Ｄ 液滴
Ｌ 洗浄液
Ｒ レジスト膜
Ｗ ウエハ
１００ 制御部
２２ スピンチャック
４ ガス処理モジュール
５１Ａ ガス吐出ノズル
５１Ｂ 洗浄液吐出ノズル
６１ 露光領域
６２ 未露光領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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、
前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去するための排気部と、を備えたガス処理モジュールと、
前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する加熱モジュールと、
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、
を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
【請求項２】
前記レジストは露光された領域が現像液に溶解されるポジ型のレジストであることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
【請求項３】
加熱モジュールにて加熱処理を行う前に、前記ガス処理モジュールにより処理された基板表面に洗浄液を供給して、前記液浸露光により残留した液体を除去するための洗浄部が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布、現像装置。
【請求項４】
前記ガス処理モジュールは、筐体を備え、その筐体内に前記洗浄部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の塗布、現像装置。
【請求項５】
塗布モジュールにより露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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工程と、
ガス処理モジュールのガス吐出部により前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出する工程と、
ガス処理モジュールの排気部により基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去する工程と、
加熱モジュールにより前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する工程と、
現像モジュールにより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工程と、
を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
【請求項６】
露光された領域に含まれる酸発生剤から酸を生じ、露光後加熱されることで前記酸がその露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させる触媒反応を起こす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、前記酸触媒反応を起こすための加熱モジュールと、その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、を備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項５に記載の表面露光方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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、
前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出するガス吐出部と、基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去するための排気部と、を備えたガス処理モジュールと、
前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する加熱モジュールと、
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、
を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
【請求項２】
前記レジストは露光された領域が現像液に溶解されるポジ型のレジストであることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
【請求項３】
加熱モジュールにて加熱処理を行う前に、前記ガス処理モジュールにより処理された基板表面に洗浄液を供給して、前記液浸露光により残留した液体を除去するための洗浄部が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布、現像装置。
【請求項４】
前記ガス処理モジュールは、筐体を備え、その筐体内に前記洗浄部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の塗布、現像装置。
【請求項５】
塗布モジュールにより露光されることにより酸発生剤から酸を生じ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工程と、
ガス処理モジュールのガス吐出部により前記レジスト膜が基板表面に光を透過する液膜を形成した状態で露光される液浸露光により露光された後、前記基板に酸を供給するための処理ガスを吐出する工程と、
ガス処理モジュールの排気部により基板に吐出された余剰な前記処理ガスを除去する工程と、
加熱モジュールにより前記レジスト中に発生した酸により触媒反応を起こして露光領域の現像液に対する溶解性を変化させるために前記処理ガスが供給された基板を加熱する工程と、
現像モジュールにより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工程と、
を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
【請求項６】
露光された領域に含まれる酸発生剤から酸を生じ、露光後加熱されることで前記酸がその露光された領域の現像液に対する溶解性を変化させる触媒反応を起こす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、前記酸触媒反応を起こすための加熱モジュールと、その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、を備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項５に記載の表面露光方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−９４３９８（Ｐ２００９−９４３９８Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６５４８７（Ｐ２００７−２６５４８７）
【出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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