JP2007173732A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光処理に伴う機構の汚染を低減することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】感光剤が塗布された基板Ｗにパターンを焼き付けて露光処理を行う基板処理装置１は、露光チャンバー１１の内部に液浸露光処理を行う露光部２０と、洗浄部４０と、搬送機構６０とを備えて構成されている。露光部２０にて基板Ｗの液浸露光処理を行った後に、その基板Ｗを洗浄部４０に搬送して洗浄する。液浸露光処理時に使用した液体が露光処理後にも基板Ｗに残留付着していたとしても、露光処理直後に洗浄部４０にて基板Ｗを洗浄するようにしているため、その液体が基板処理装置１内の機構に付着して汚染することを防止することができる。また、露光部２０のアライメント処理に使用するダミー基板ＤＷについても、洗浄部４０にて洗浄することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）にパターンを焼き付けることによって露光処理を行う基板処理装置に関する。

周知のように、半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうち、露光処理はレチクル（焼き付けのためのマスク）のパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された基板に転写する処理であり、いわゆるフォトリソグラフィー処理の中核となる処理である。通常、パターンは極めて微細であるため、基板全面に一括露光せずに、数チップずつ分けて繰り返し露光を行ういわゆるステップ露光が行われる。

一方、近年、半導体デバイス等の急速な高密度化に伴って、マスクのパターンをさらに微細化することが強く要望されている。このため、露光処理を行う露光装置の光源としては旧来の紫外線ランプに代えて比較的波長の短いＫｒＦエキシマレーザ光源やＡｒＦエキシマレーザ光源といった遠紫外線光源（Deep UV）が主流を占めつつある。ところが、最近のさらなる微細化要求に対してはＡｒＦエキシマレーザ光源でさえも十分ではない。これに対応するためには、より波長の短い光源、例えばＦ２レーザ光源を露光装置に採用することも考えられるが、コスト面の負担を低減しつつさらなるパターン微細化を可能にする露光技術として液浸露光処理法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

液浸露光処理法は、投影光学系と基板との間に屈折率ｎが大気（ｎ＝１）よりも大きな液体（例えば、ｎ＝１．４４の純水）を満たした状態で「液浸露光」を行うことにより、開口率を大きくして解像度を向上させる技術である。この液浸露光処理法によれば、従来のＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）をそのまま流用したとしても、その等価波長を１３４ｎｍにすることができ、コスト負担増を抑制しつつレジストマスクのパターンを微細化することができる。

このような液浸露光処理法においても、従来のドライ露光と同様に、マスクのパターン像と基板上の露光領域とを正確に位置合わせすることが重要である。このため、液浸露光処理法に対応する露光装置においても、基板ステージの位置やマスクの位置を校正してパターン像の露光位置を調整するアライメント処理が行われる。ところが、液浸露光処理対応の露光装置では、アライメント処理時に基板ステージ内部に液体（液浸液）が侵入することによって不具合が生じるおそれがあるため、特許文献２には基板ステージにダミー基板を配置してアライメント処理を行うことが開示されている。このようにすれば、ステージ凹部が通常の露光処理時と同様にダミー基板によって塞がれるため、ステージ内部への液体の侵入が防止されるのである。

国際公開９９／４９５０４号パンフレット 特開２００５−２６８７４７号公報

しかしながら、液浸露光処理法においては、基板に液浸液が直接接触するため、露光処理後にも基板上に液体が残留している場合がある。通常、露光処理後の基板は露光装置からコータ・デベロッパに搬送されて現像処理が行われるのであるが、基板上に液体が付着していると露光装置およびコータ・デベロッパの搬送機構等にその液体が付いて汚染されるおそれがある。

また、特許文献２に開示されるアライメント処理においては、ステージ内部への液体の侵入は防止されるものの、ダミー基板自体には液体が接触してアライメント処理後も基板上に液滴として残留する可能性がある。このような液滴はパーティクルのような異物を吸着することがあり、液が乾燥した後にダミー基板に異物のみが汚染として付着した状態となるおそれがある。そして、このようにして汚染されたダミー基板を使用してアライメント処理を行うと、基板ステージやその周辺を汚すという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、露光処理に伴う機構の汚染を低減することができる基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、感光剤が塗布された基板にパターンを焼き付けることによって露光処理を行う基板処理装置において、基板上にパターン像を投影する露光部と、前記露光部を収容する露光チャンバーと、前記露光チャンバー内に配置され、基板の洗浄処理を行う洗浄部と、前記露光部と前記洗浄部との間で基板を搬送する搬送手段と、を備える。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明にかかる基板処理装置において、前記露光チャンバー内に、前記露光部がパターン像の露光位置の調整を行うときに使用するダミー基板を格納する格納部をさらに備え、前記搬送手段に、前記露光部、前記洗浄部および前記格納部の間で基板またはダミー基板を搬送させるとともに、前記洗浄部にダミー基板の洗浄を行わせる。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明にかかる基板処理装置において、前記露光部が露光を行う直前または直後の基板を洗浄するように前記洗浄部および前記搬送手段を制御する洗浄制御部をさらに備える。

また、請求項４の発明は、請求項２の発明にかかる基板処理装置において、前記露光部がパターン像の露光位置の調整を行う直前または直後にダミー基板を洗浄するように前記洗浄部および前記搬送手段を制御する洗浄制御部をさらに備える。

また、請求項５の発明は、請求項２の発明にかかる基板処理装置において、定期的にダミー基板を洗浄するように前記洗浄部および前記搬送手段を制御する洗浄制御部をさらに備える。

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明にかかる基板処理装置において、前記洗浄部に基板の洗浄処理を行った後に当該基板の乾燥処理を行う乾燥機構を備える。

また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明にかかる基板処理装置において、前記露光部に、投影光学系と基板との間に液体を供給しつつパターン像を投影する液浸露光処理を行わせる。

請求項１の発明によれば、露光チャンバー内に、基板上にパターン像を投影する露光部と、基板の洗浄処理を行う洗浄部と、を備えるため、露光前後に基板の洗浄処理を行うことができ、露光処理に伴う機構の汚染を低減することができる。

また、請求項２の発明によれば、露光チャンバー内に、露光部がパターン像の露光位置の調整を行うときに使用するダミー基板を格納する格納部を備え、洗浄部にてダミー基板の洗浄をも行うため、ダミー基板を清浄に維持することができ、その結果露光処理に伴う機構の汚染をさらに低減することができる。

また、請求項３の発明によれば、露光部が露光を行う直前または直後の基板を洗浄しているため、露光直前の基板を洗浄すれば清浄な基板の露光処理を行うことができ、露光直後に基板を洗浄すれば露光によって汚染された基板を清浄にすることができ、その結果露光処理に伴う機構の汚染を低減することができる。

また、請求項４の発明によれば、露光部がパターン像の露光位置の調整を行う直前または直後にダミー基板を洗浄しているため、露光位置調整直前にダミー基板を洗浄すれば清浄なダミー基板にて露光位置調整を行うことができ、露光位置調整直後にダミー基板を洗浄すれば調整によって汚染されたダミー基板を清浄にすることができ、その結果露光処理に伴う機構の汚染を低減することができる。

また、請求項５の発明によれば、定期的にダミー基板を洗浄しているため、安定して露光処理に伴う機構の汚染を低減することができる。

また、請求項６の発明によれば、洗浄部が基板の洗浄処理を行った後に当該基板の乾燥処理を行う乾燥機構を備えるため、基板が確実に乾燥されて露光処理に伴う機構の汚染を低減することができる。

また、請求項７の発明によれば、露光部が投影光学系と基板との間に液体を供給しつつパターン像を投影する液浸露光処理を行うため、基板またはダミー基板に付着した液浸液を洗浄することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる基板処理装置の構成を模式的に示す概略平面図である。本発明にかかる基板処理装置１は、フォトレジスト等の感光剤が塗布された基板（例えば半導体ウェハ）にマスクのパターンを焼き付けることによって露光処理を行う露光機である。

基板処理装置１はコータ・デベロッパ２と接続されている。コータ・デベロッパ２は、基板Ｗにフォトレジストを塗布するとともに、露光後の基板Ｗの現像処理を行う装置である。基板処理装置１は、コータ・デベロッパ２のインターフェイス５に隣接して配置される。コータ・デベロッパ２にてフォトレジストが塗布された基板Ｗはインターフェイス５の搬送ロボット５ａによって基板処理装置１に搬入され、露光処理後の基板Ｗは搬送ロボット５ａによって基板処理装置１からコータ・デベロッパ２に戻されて現像処理が行われる。また、基板処理装置１およびコータ・デベロッパ２を管理する上位コンピュータとしてホストコンピュータ３が設けられており、これらは相互にＬＡＮ回線を介して通信接続されている。

基板処理装置１は、筐体としての露光チャンバー１１の内部に主として露光部２０、洗浄部４０およびそれらの間で基板Ｗを搬送する搬送機構６０を備えている。露光部２０は、基板Ｗ上にパターン像を投影して露光処理を行う処理部である。図２は、露光部２０の要部構成を示す概略構成図である。

露光部２０は、照明光学系２１、マスクステージ２２、投影光学系２４、基板ステージ２７、液供給機構２５および液回収機構２６を備える。照明光学系２１は、露光光（例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光やＫｒＦエキシマレーザ光）を射出する光源と、その露光光を集光するレンズ系等を有している。マスクステージ２２は、マスク２３を支持する。マスクステージ２２は、図示を省略する駆動機構によって水平面内にてスライド移動可能であるとともに、水平面内にて微小回転が可能とされている。なお、マスクには基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

投影光学系２４は、マスク２３のパターンを所定の投影倍率（本実施形態では１未満の縮小系）にて基板Ｗに投影露光する光学系であって複数のレンズを備える。基板ステージ２７は基板Ｗを載置する。基板ステージ２７は、図示を省略する駆動機構によって水平面内にてスライド移動可能であるとともに、鉛直方向への移動および傾斜角調整が可能とされている。基板ステージ２７の上面には補助プレート２７ａが設けられており、補助プレート２７ａによって囲まれる凹部に基板Ｗは載置されることとなる。

液供給機構２５は、基板ステージ２７に載置された基板Ｗと投影光学系２４との間に所定の液体（本実施形態では純水）を供給するものである。液供給機構２５は、液体を送出する機構と、送出された液体を基板Ｗ上に供給する供給ノズルとを備えている。また、液回収機構２６は、基板Ｗと投影光学系２４との間を満たす液体を回収するものである。液回収機構２６は、基板Ｗと投影光学系２４との間に向けられた回収ノズルと、回収ノズルを介して液体を吸引する機構とを備えている。

露光部２０において基板Ｗの露光処理を行うときには、基板ステージ２７上に基板Ｗを載置するとともに、マスクステージ２２によってマスク２３を支持する。そして、液供給機構２５から液体を供給しつつ液回収機構２６によってその液体を回収することにより、基板Ｗ上に液体の流れを形成し、基板Ｗと投影光学系２４との間隙を常時安定して液体で満たす。この状態にて、照明光学系２１からマスク２３に露光光を照射し、マスク２３のパターン像を投影光学系２４を介して基板Ｗ上に投影露光する。このときに、投影光学系２４と基板Ｗとの間に屈折率の大きな液体（ここでは、屈折率ｎ＝１．４４の純水）が満たされているため、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くすることができる。すなわち、露光部２０は、投影光学系２４と基板Ｗとの間に液体を供給しつつパターン像を投影する「液浸露光処理」を行うものである。また、露光部２０は、マスクステージ２２と基板ステージ２７とを互いに逆向きに同期移動させつつマスク２３に形成された形成されたパターンを数チップずつ分けて順次に露光する（ステップ露光）。

図３は、洗浄部４０の要部構成を示す概略構成図である。洗浄部４０は、露光部２０を収容する露光チャンバー１１の内部に配置されている。図３に示すように、本実施形態の洗浄部４０は、洗浄ユニット４１の上側に待機ユニット５５を積層配置して構成されている。図４は、洗浄ユニット４１の構成を示す図である。洗浄ユニット４１は、基板Ｗを水平姿勢にて保持するとともに基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸の周りで基板Ｗを回転させるためのスピンチャック４２１を備える。

スピンチャック４２１は、図示を省略する電動モータによって回転される回転軸４２５の上端に固定されている。また、スピンチャック４２１には吸気路（図示せず）が形成されており、スピンチャック４２１上に基板Ｗを載置した状態で吸気路内を排気することにより、基板Ｗの下面をスピンチャック４２１に真空吸着し、基板Ｗを水平姿勢で保持することができる。

スピンチャック４２１の側方には、第１の回動モータ４６０が設けられている。第１の回動モータ４６０には、第１の回動軸４６１が接続されている。また、第１の回動軸４６１には、第１のアーム４６２が水平方向に延びるように連結され、第１のアーム４６２の先端に洗浄用ノズル４５０が設けられている。第１の回動モータ４６０の駆動により第１の回動軸４６１が回転するとともに第１のアーム４６２が回動し、洗浄用ノズル４５０がスピンチャック４２１に保持された基板Ｗの上方に移動する。

洗浄用ノズル４５０には洗浄用供給管４６３の先端が連通接続されている。洗浄用供給管４６３は、バルブＶａおよびバルブＶｂを介して洗浄液供給源Ｒｌおよび表面処理液供給源Ｒ２に連通接続されている。このバルブＶａ，Ｖｂの開閉を制御することにより、洗浄用供給管４６３に供給する処理液の選択および供給量の調整を行うことができる。すなわち、バルブＶａを開くことにより洗浄用供給管４６３に洗浄液を供給することができ、バルブＶｂを開くことにより洗浄用供給管４６３に表面処理液を供給することができる。

洗浄液供給源Ｒｌまたは表面処理液供給源Ｒ２から供給された洗浄液または表面処理液は、洗浄用供給管４６３を介して洗浄用ノズル４５０に送給される。それにより、洗浄用ノズル４５０から基板Ｗの表面へ洗浄液または表面処理液を供給することができる。洗浄液としては、例えば、純水または純水に錯体（イオン化したもの）を溶かした溶液などが用いられる。表面処理液としては、例えば、フッ酸などが用いられる。本実施形態では、洗浄用ノズル４５０は送給された処理液をそのまま吐出するいわゆるストレートノズルであり、洗浄液としては純水が使用され、表面処理液としてはフッ酸が使用される。なお、洗浄部４０は、表面処理液の雰囲気が装置内に漏れ出さないように、厳重に雰囲気管理が行われている。

一方、上記とは異なるスピンチャック４２１の側方には、第２の回動モータ４７０が設けられている。第２の回動モータ４７０には、第２の回動軸４７１が接続されている。また、第２の回動軸４７１には、第２のアーム４７２が水平方向に延びるように連結され、第２のアーム４７２の先端に乾燥用ノズル４５１が設けられている。第２の回動モータ４７０の駆動により第２の回動軸４７１が回転するとともに第２のアーム４７２が回動し、乾燥用ノズル４５１がスピンチャック４２１に保持された基板Ｗの上方に移動する。

乾燥用ノズル４５１には乾燥用供給管４７３の先端が連通接続されている。乾燥用供給管４７３は、バルブＶｃを介して不活性ガス供給源Ｒ３に連通接続されている。このバルブＶｃの開閉を制御することにより、乾燥用供給管４７３に供給する不活性ガスの供給量を調整することができる。

不活性ガス供給源Ｒ３から供給された不活性ガスは、乾燥用供給管４７３を介して乾燥用ノズル４５１に送給される。それにより、乾燥用ノズル４５１から基板Ｗの表面へ不活性ガスを供給することができる。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス（Ｎ₂）やアルゴンガス（Ａｒ）が用いられる。

基板Ｗの表面へ洗浄液または表面処理液を供給する際には、洗浄用ノズル４５０がスピンチャック４２１に保持された基板Ｗの上方に位置するとともに、乾燥用ノズル４５１が所定の位置に退避する。逆に、基板Ｗの表面へ不活性ガスを供給する際には、図４に示すように、乾燥用ノズル４５１がスピンチャック４２１に保持された基板Ｗの上方に位置するとともに、洗浄用ノズル４５０が所定の位置に退避する。

スピンチャック４２１に保持された基板Ｗは、処理カップ４２３によって囲繞される。処理カップ４２３の内側には、円筒状の仕切壁４３３が設けられている。また、スピンチャック４２１の周囲を取り囲むように、基板Ｗの処理に用いられた処理液（洗浄液または表面処理液）を排液するための排液空間４３１が仕切壁４３３の内側に形成されている。さらに、排液空間４３１を取り囲むように、処理カップ４２３の外壁と仕切壁４３３との間に基板Ｗの処理に用いられた処理液を回収するための回収液空間４３２が形成されている。

排液空間４３１には、排液処理装置（図示せず）へ処理液を導くための排液管４３４が接続され、回収液空間４３２には、回収処理装置（図示せず）へ処理液を導くための回収管４３５が接続されている。

処理カップ４２３の上方には、基板Ｗからの処理液が外方へ飛散することを防止するためのスプラッシュガード４２４が設けられている。このスプラッシュガード４２４は、回転軸４２５に対して回転対称な形状とされている。スプラッシュガード４２４の上端部の内面には、断面くの字形状の排液案内溝４４１が環状に形成されている。また、スプラッシュガード４２４の下端部の内面には、外側下方に傾斜する傾斜面からなる回収液案内部４４２が形成されている。回収液案内部４４２の上端付近には、処理カップ４２３の仕切壁４３３を受け入れるための仕切壁収納溝４４３が形成されている。

このスプラッシュガード４２４は、ボールねじ機構等で構成されたガード昇降駆動機構（図示せず）によって鉛直方向に沿って昇降駆動される。ガード昇降駆動機構は、スプラッシュガード４２４を、回収液案内部４４２がスピンチャック４２１に保持された基板Ｗの端縁部を取り囲む回収位置と、排液案内溝４４１がスピンチャック４２１に保持された基板Ｗの端縁部を取り囲む排液位置との問で昇降させる。スプラッシュガード４２４が回収位置（図４に示す位置）にある場合には、基板Ｗの端縁部から飛散した処理液が回収液案内部４４２により回収液空間４３２に導かれ、回収管４３５を介して回収される。一方、スプラッシュガード４２４が排液位置にある場合には、基板Ｗの端縁部から飛散した処理液が排液案内溝４４１により排液空間４３１に導かれ、排液管４３４を介して排液される。このようにして、処理液の排液および回収を切り換えて実行可能とされている。

図３に戻り、洗浄部４０の上段側に配置された待機ユニット５５は、載置台５６の上面に複数本（例えば３本）の支持ピン５７を設けて構成されている。支持ピン５７は基板Ｗを水平姿勢にて静止状態で保持することができる。なお、載置台５６を回転可能に構成して、基板Ｗの向きを予め調整するプリアライメント機能を待機ユニット５５に設けるようにしても良い。

また、図１に示すように、露光チャンバー１１内には搬送機構６０として第１搬送ロボット６１および第２搬送ロボット６２が設置されている。第１搬送ロボット６１は、屈曲式のアーム部６１ｂとアーム部６１ｂを案内するガイド部６１ａとを備えており、アーム部６１ｂはガイド部６１ａに沿って移動する。同様に、第２搬送ロボット６２は、屈曲式のアーム部６２ｂとアーム部６２ｂを案内するガイド部６２ａとを備えており、アーム部６２ｂはガイド部６２ａに沿って移動する。

また、インターフェイス５と接する露光チャンバー１１の側部近傍には搬入用載置台８１および搬出用載置台８２が設けられている。搬入用載置台８１および搬出用載置台８２に対してはインターフェイス５の搬送ロボット５ａが基板Ｗの授受を行うことが可能となるように、基板処理装置１とコータ・デベロッパ２とが接続されている。搬入用載置台８１は露光前の基板Ｗの受け渡しのために使用され、搬出用載置台８２は露光後の基板Ｗの受け渡しのために使用される。

さらに、露光チャンバー１１の内部にはダミー基板ＤＷを格納する格納部９０が設けられている。ダミー基板ＤＷは、液浸露光処理対応の露光部２０において、ステージ位置校正等のパターン像の露光位置を調整するアライメント処理を行うときに基板ステージ２７の内部への純水の侵入を防止するために使用されるものである。ダミー基板ＤＷは、通常の（半導体デバイス製造用の）基板Ｗとほぼ同一の形状および大きさを有する。ダミー基板ＤＷの材質は、通常の基板Ｗと同じ材料（例えばシリコン）であってもよいが、液浸露光処理時に液体への汚染物の溶出が無い素材であれば良い。また、ダミー基板ＤＷの表面に撥水性が付与されていても良い。撥水性を付与する手法としては、フッ素化合物やシリコン化合物、或いはアクリル樹脂やポリエチレン等の撥水性を有する材料を使用したコーティング処理が挙げられる。また、ダミー基板ＤＷ自体を上記撥水性を有する材料にて形成するようにしても良い。通常の露光処理時等、アライメント処理を行わないときにはダミー基板ＤＷは不要であるため、格納部９０に格納される。なお、格納部９０は、多段の棚構造を有して複数のダミー基板ＤＷを収納できるものであっても良い。

搬送機構６０の第１搬送ロボット６１は露光部２０と洗浄部４０との間で基板Ｗを搬送する。第１搬送ロボット６１が露光部２０に対して基板Ｗの授受を行うときには、基板ステージ２７が露光部２０内の基板交換位置にまで移動している（図１）。そして、アーム部６１ｂが昇降動作および屈伸動作を行うことによって基板ステージ２７への基板Ｗの授受を実行する。なお、露光部２０にて基板Ｗの露光処理を行うときには、基板ステージ２７が投影光学系２４の下である露光処理位置に移動する（図２）。

一方、第２搬送ロボット６２は、搬入用載置台８１および搬出用載置台８２と洗浄部４０との間で基板Ｗを搬送する。第２搬送ロボット６２のアーム部６２ｂは昇降動作および屈伸動作を行うことによって搬入用載置台８１からレジスト塗布済みの基板Ｗを受け取るとともに、搬出用載置台８２に露光後の基板Ｗを渡す。

洗浄部４０の２つのユニット、すなわち洗浄ユニット４１および待機ユニット５５に対しては第１搬送ロボット６１および第２搬送ロボット６２の双方が基板Ｗの授受を行うことが可能である。具体的には、洗浄ユニット４１の第１搬送ロボット６１に対向する側壁面と第２搬送ロボット６２に対向する側壁面との双方に開口が設けられ、アーム部６１ｂおよびアーム部６２ｂのいずれもが洗浄ユニット４１にアクセスすることができる。待機ユニット５５についても同様に２方向に開口が設けられおり、アーム部６１ｂおよびアーム部６２ｂの双方が待機ユニット５５にアクセスすることができる。従って、第１搬送ロボット６１と第２搬送ロボット６２とは洗浄ユニット４１または待機ユニット５５を介して基板Ｗの受け渡しを行うことができる。

また、本実施形態では格納部９０へのダミー基板ＤＷの搬出入は第１搬送ロボット６１が行う。第１搬送ロボット６１は、格納部９０から取り出したダミー基板ＤＷを露光部２０または洗浄部４０のいずれへも搬送することができる。

また、基板処理装置１には装置全体の動作を制御する制御部ＣＴが設けられている。制御部ＣＴのハードウェハ構成は一般的なコンピュータと同様の構成であり、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えている。この制御部ＣＴが所定のアプリケーションソフトウェアを実行することによって、露光部２０、洗浄部４０および搬送機構６０等の各処理機構を制御して種々の処理を行わせる。

コータ・デベロッパ２にも基板処理装置１の制御部ＣＴから独立した別個の制御機構が設けられている。すなわち、コータ・デベロッパ２は、基板処理装置１の制御部ＣＴの制御下で動作しているものではなく、単体で独自の動作制御を行っているものである。また、ホストコンピュータ３は、基板処理装置１に設けられた制御部ＣＴおよびコータ・デベロッパ２の上位の制御機構として位置するものである。ホストコンピュータ３も一般的なコンピュータと同様のハードウェハ構成を有している。ホストコンピュータ３には、本実施形態の基板処理装置１やコータ・デベロッパ２が通常複数台接続されている。ホストコンピュータ３は、接続されたそれぞれの基板処理装置１およびコータ・デベロッパ２に処理手順および処理条件を記述したレシピを渡す。ホストコンピュータ３から渡されたレシピは基板処理装置１の制御部ＣＴの記憶部（例えばメモリ）に記憶される。

次に、本実施形態の基板処理装置１の動作について説明する。ここでは、まず、基板処理装置１における通常の基板Ｗの処理手順について簡単に説明する。なお、以下に説明する処理手順は、制御部ＣＴが基板処理装置１の露光部２０、洗浄部４０、搬送機構６０等の各機構部を制御することによって実行されるものである。

まず、コータ・デベロッパ２にて感光剤たるフォトレジストが塗布された基板Ｗが搬送ロボット５ａによって搬入用載置台８１に載置される。本実施形態では、フォトレジストとして化学増幅型レジストが塗布される。搬入用載置台８１に載置された基板Ｗは第２搬送ロボット６２によって洗浄部４０に搬送され、待機ユニット５５に搬入される。待機ユニット５５では、必要に応じて基板Ｗのプリアライメント処理を行ってもよい。

次に、第１搬送ロボット６１が待機ユニット５５から基板Ｗを搬出して露光部２０へ搬送する。露光部２０では予め基板ステージ２７が基板交換位置にまで移動しており、第１搬送ロボット６１は基板ステージ２７に基板Ｗを渡す。その後、レジスト塗布済み基板Ｗを載置した基板ステージ２７が投影光学系２４の下である露光処理位置に移動して露光処理が開始される。露光部２０においては、マスク２３に形成された形成されたパターンの像をステップ露光によって基板Ｗに順次投影して当該パターンの焼き付けを行う。基板Ｗには化学増幅型レジストが塗布されているため、基板Ｗ上に形成されたレジスト膜のうち露光された部分では光化学反応によって酸が生成する。

また、露光部２０では、液供給機構２５および液回収機構２６によって基板Ｗと投影光学系２４との間を液体で満たしつつマスク２３のパターン像を基板Ｗ上に投影する液浸露光処理が行われる。これにより、従来からの光源や露光プロセスをほとんど変更することなく高解像度を実現することができる。

露光部２０における露光処理が完了すると、基板ステージ２７が再び基板交換位置にまで移動して第１搬送ロボット６１が露光後の基板Ｗを受け取る。そして、第１搬送ロボット６１が基板Ｗを洗浄部４０に搬送して洗浄ユニット４１に搬入する。洗浄ユニット４１においては、基板Ｗの搬入時には、スプラッシュガード４２４が下降して第１搬送ロボット６１が基板Ｗをスピンチャック４２１上に載置する。スピンチャック４２１に載置された基板Ｗは、スピンチャック４２１により水平姿勢にて吸着保持される。

次に、スプラッシュガード４２４が上述した排液位置まで移動するとともに、洗浄用ノズル４５０が基板Ｗの中心部上方に移動する。その後、回転軸４２５が回転を開始し、それにともなってスピンチャック４２１に保持されている基板Ｗが回転する。その後、バルブＶａを開放して洗浄用ノズル４５０から洗浄液を基板Ｗの上面に吐出する。ここでは、洗浄液として純水を基板Ｗに吐出する。これにより、基板Ｗの洗浄処理が進行し、液浸露光処理後に基板Ｗに液浸液（ここでは純水）が残留付着していたとしても、その液体は洗浄液によって洗い流される。回転する基板Ｗから遠心力によって飛散した液体は排液案内溝４４１により排液空間４３１に導かれ、排液管４３４から排液される。

所定時間経過後、回転軸４２５の回転速度が低下する。これにより、基板Ｗの回転によって振り切られる洗浄液としての純水の量が減少し、基板Ｗの表面全体に水膜が形成され、いわゆる液盛りされた状態となる。なお、回転軸４２５の回転を停止させて基板Ｗの表面全体に水膜を形成してもよい。

次に、洗浄液たる純水の供給が停止され、洗浄用ノズル４５０が所定の位置に退避するとともに、乾燥用ノズル４５１が基板Ｗの中心部上方に移動する。その後、バルブＶｃを開放して乾燥用ノズル４５１から基板Ｗの上面中心部近傍に不活性ガスを吐出する。ここでは、不活性ガスとして窒素ガスを吐出する。これにより、基板Ｗの中心部の水分が基板Ｗの周縁部に押し流され、基板Ｗの周縁部のみに水膜が残留する状態となる。

次に、回転軸４２５の回転数が再度上昇するとともに、乾燥用ノズル４５１が基板Ｗの中心部上方から周縁部上方へと徐々に移動する。これにより、基板Ｗ上に残留する水膜に大きな遠心力が作用するとともに、基板Ｗの表面全体に不活性ガスを吹き付けることができるので、基板Ｗ上の水膜を確実に取り除くことができる。その結果、基板Ｗを確実に乾燥させることができる。

次に、不活性ガスの供給が停止され、乾燥用ノズル４５１が所定の位置に退避するとともに、回転軸４２５の回転が停止する。その後、スプラッシュガード４２４が下降するとともに、第２搬送ロボット６２が基板Ｗを洗浄ユニット４１から搬出する。これにより、洗浄ユニット４１における洗浄処理およびその後の乾燥処理が終了する。なお、洗浄および乾燥処理中におけるスプラッシュガード４２４の位置は、処理液の回収または排液の必要性に応じて適宜変更することが好ましい。

洗浄ユニット４１における洗浄および乾燥処理が終了した基板Ｗは第２搬送ロボット６２によって搬送され、搬出用載置台８２に載置される。搬出用載置台８２に載置された露光処理済みの基板Ｗは搬送ロボット５ａによってコータ・デベロッパ２内に戻され、露光後加熱処理および現像処理が実行される。

以上のようにすれば、液浸露光処理時に使用した液体が露光処理後にも基板Ｗに残留付着していたとしても、露光処理直後に洗浄ユニット４１にて基板Ｗを洗浄・乾燥するようにしてしているため、少なくとも第２搬送ロボット６２、搬出用載置台８２およびコータ・デベロッパ２の搬送ロボット５ａ等の機構部が上記残留した液体によって汚染されることは防止される。

また、露光チャンバー１１の内部に露光部２０とともに洗浄部４０を設けているため、液浸露光処理が終了した後、露光部２０から洗浄ユニット４１まで迅速に基板Ｗを搬送して洗浄処理を開始することができる。このため、基板Ｗに付着した液体による汚染を最小限に止めることが可能となる。

しかも、基板処理装置１の制御部ＣＴのみの制御によって液浸露光処理の直後に基板Ｗを洗浄するようにしているため、露光後の基板Ｗをコータ・デベロッパ２に戻してから洗浄するような場合に比較して全体としての制御は容易となる。

ところで、露光部２０においては、基板ステージ２７の位置やマスク２３の位置を校正してパターン像の露光位置を調整するアライメント処理が適宜行われる。液浸露光処理を行う露光部２０では、アライメント処理を行うときに基板ステージ２７内部への純水の侵入を防止するためにダミー基板ＤＷを使用する。具体的には、基板ステージ２７の補助プレート２７ａによって囲まれる凹部にダミー基板ＤＷを嵌めてアライメント処理を行う。このようにすれば、ステージ内部への液体の侵入を防止できるものの、ダミー基板ＤＷに液体が付着して液滴として残留する可能性があり、このような液滴を放置すると乾燥して汚染源となったりダミー基板ＤＷの撥水性を損なったりすることがある。

そこで本実施形態においては、ダミー基板ＤＷについても洗浄ユニット４１にて洗浄するようにしている。ダミー基板ＤＷの洗浄処理手順としては、上述した通常の基板Ｗの洗浄処理手順と概ね同じである。また、制御部ＣＴが基板処理装置１の露光部２０、洗浄部４０、搬送機構６０等の各機構部を制御することによってダミー基板ＤＷの洗浄処理を実行する点も同じである。すなわち、まず露光部２０においてアライメント処理を行うときには、第１搬送ロボット６１が格納部９０から露光部２０にダミー基板ＤＷを搬送する。そして、露光部２０にて液浸液を使用したアライメント処理が実行された後、第１搬送ロボット６１によって基板ステージ２７からダミー基板ＤＷが取り出されて洗浄部４０の洗浄ユニット４１に搬入される。洗浄ユニット４１における洗浄処理は上述した基板Ｗの洗浄と全く同じである。但し、ダミー基板ＤＷの場合、洗浄処理および乾燥処理が終了した後、第１搬送ロボット６１が洗浄後のダミー基板ＤＷを洗浄ユニット４１から受け取って再び格納部９０に収納する。

このようにすれば、露光部２０でのアライメント処理によってダミー基板ＤＷに液体が付着したとしても、そのダミー基板ＤＷを洗浄ユニット４１に搬送して洗浄しているため、ダミー基板ＤＷが汚染されることは防止される。その結果、洗浄後の清浄なダミー基板ＤＷを使用してアライメント処理を実行できるため、第１搬送ロボット６１および露光部２０の基板ステージ２７等の機構の汚染を低減することができる。

また、ダミー基板ＤＷが撥水性を有している場合には、汚染によって撥水性が劣化することもあるが、上記洗浄処理によって汚染物が除去されることにより基板表面の撥水性が回復することとなる。その結果、アライメント処理時にもダミー基板ＤＷによって液浸液を確実に保持することができる。また、撥水性の劣化したダミー基板ＤＷを逐一交換するのと比較すれば著しくコストを下げることができる。

また、露光チャンバー１１の内部に露光部２０とともに洗浄部４０を設けているため、アライメント処理が終了した後、露光部２０から洗浄ユニット４１まで迅速にダミー基板ＤＷを搬送して洗浄処理を開始することができる。このため、アライメント処理によってダミー基板ＤＷに付着した液体が乾燥する前に洗浄処理を行うことができ、ダミー基板ＤＷの汚染を最小限に止めることが可能となる。

しかも、基板処理装置１の制御部ＣＴのみの制御によってアライメント処理の直後にダミー基板ＤＷを洗浄するようにしているため、アライメント処理後のダミー基板ＤＷをコータ・デベロッパ２に戻してから洗浄するような場合に比較して全体としての制御は容易なものとなる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、露光処理の直後に基板Ｗを洗浄するようにしていたが、これに代えて或いは併用して露光部２０での露光処理の直前に基板Ｗを洗浄するようにしても良い。具体的には、制御部ＣＴの制御下にてレジスト塗布済み基板Ｗを搬送する第２搬送ロボット６２が洗浄部４０の待機ユニット５５ではなく洗浄ユニット４１に基板Ｗを搬入する。そして、洗浄ユニット４１にて洗浄処理の終了した基板Ｗを第１搬送ロボット６１が露光部２０に搬送する。このようにすれば、洗浄ユニット４１にて洗浄された直後の基板Ｗが露光部２０に搬入されることとなるため、露光部２０内の機構の汚染を低減することができ、欠陥発生を低減することができる。

また、上記実施形態においては、アライメント処理の直後にダミー基板ＤＷを洗浄するようにしていたが、これに代えて或いはこれと併用して露光部２０でのアライメント処理の直前にダミー基板ＤＷを洗浄するようにしても良い。具体的には、制御部ＣＴの制御下にて第１搬送ロボット６１がダミー基板ＤＷを格納部９０から洗浄部４０に搬送して洗浄ユニット４１に搬入する。そして、洗浄ユニット４１にて洗浄処理の終了したダミー基板ＤＷを第１搬送ロボット６１が露光部２０に搬送してアライメント処理を行う。このようにすれば、洗浄ユニット４１にて洗浄された直後の清浄なダミー基板ＤＷが露光部２０に搬入されてアライメント処理が行われることとなるため、露光部２０内の機構の汚染を低減することができ、露光部２０でのアライメント処理の精度を向上することができる。

また、所定間隔で定期的にダミー基板ＤＷの洗浄処理を実行するように予めスケジューリングしておいてもよい。具体的には、制御部ＣＴが実行するアプリケーションソフトウェアに予め設定された間隔にてダミー基板ＤＷの定期洗浄を行うモジュールを含ませ、そのアプリケーションソフトウェアを実行する制御部ＣＴが定期的に第１搬送ロボット６１および洗浄部４０にダミー基板ＤＷの洗浄処理を実行させる。定期的にダミー基板ＤＷを洗浄すればダミー基板ＤＷの表面状体を安定して常に一定に維持することができ、その結果、露光部２０でのアライメント処理の精度が向上する。定期的にダミー基板ＤＷの洗浄処理を行うタイミングとしては、例えば基板処理装置１の定期メンテナンス時が挙げられる。定期メンテナンス時にメンテナンス作業の一つしてダミー基板ＤＷの洗浄処理を実行すれば、通常基板Ｗの露光処理と干渉するおそれがないため、洗浄や搬送の制御が容易となる。もっとも、アライメント処理の直前にダミー基板ＤＷの洗浄処理を実行した方が洗浄直後のより清浄なダミー基板ＤＷを使用してアライメント処理を行うことができ、またアライメント処理の直後にダミー基板ＤＷの洗浄処理を行えば付着した液体が乾燥する前に確実に汚染源を除くことができる。なお、定期的にダミー基板ＤＷの洗浄を行う間隔を外部から制御部ＣＴに入力しても良いし、ホストコンピュータ３が制御部ＣＴに指示を与えて定期洗浄を実行させるようにしても良い。

また、上記実施形態では洗浄用ノズル４５０としてストレートノズルを使用していたが、これに代えて、純水等の洗浄液と窒素ガス等の気体とを混合してミスト状の洗浄液の液滴を生成して吐出する二流体ノズルを使用するようにしても良い。図５は、二流体ノズルの構造の一例を示す概略断面図である。二流体ノズル５６０は、図外の窒素ガス供給源および純水供給源からそれぞれ供給される窒素ガスおよび純水をノズル内部にて混合することによりミスト状の純水液滴を生成して基板Ｗに対して吐出するいわゆる内部混合型の二流体ノズルである。図５に示すように、二流体ノズル５６０は純水が供給される洗浄液導入管５６５内に、窒素ガスが供給されるガス導入管５６６が挿入された二重管構造となっている。また、洗浄液導入管５６５内のガス導入管５６６端部より下流側は、窒素ガスと純水とが混合される混合部５６７となっている。

加圧された窒素ガスと純水とが混合部５６７において混合されることによりミスト状の純水液滴を含む混合流体が形成される。形成された混合流体は、混合部５６７の下流側の加速管５６８によって加速され、吐出口５６９から吐出される。なお、二流体ノズル５６０は、窒素ガスおよび純水をノズル外部の開放空間にて衝突させて混合することによりミスト状の純水の液滴を生成して基板Ｗに対して吐出するいわゆる外部混合型の二流体ノズルであっても良い。

また、洗浄用ノズル４５０としては上記以外にも超音波が付与された洗浄液を吐出する超音波洗浄ノズルや高圧にて洗浄液を吐出する高圧洗浄ノズルを採用することができる。さらに、洗浄用ノズル４５０に代えて、或いは付加して、基板Ｗに当接または近接して洗浄処理を行う洗浄ブラシを設けるようにしても良い。これら超音波洗浄ノズル、高圧洗浄ノズル、洗浄ブラシとしては既に公知のものを使用することができる。

また、洗浄ユニット４１にてダミー基板ＤＷの洗浄処理を行うのに代えて、または洗浄処理を行った後に、ダミー基板ＤＷに薬液を供給して表面処理を行うようにしてもよい。洗浄ユニット４１では薬液として例えばフッ酸を供給する。ダミー基板ＤＷが通常の基板Ｗと同じくシリコンウェハである場合には、表面にシリコン酸化膜（自然酸化膜）が形成されて親水性となり、経時的に撥水性が劣化する。これに薬液としてフッ酸を供給することによりシリコン酸化膜を剥離してシリコン基材が露出することとなり、ダミー基板ＤＷの表面に撥水性を付与することができる。すなわち、薬液供給によってダミー基板ＤＷ表面に撥水性を付与（または回復）するのである。具体的には、スピンチャック４２１に保持したダミー基板ＤＷを回転させつつ、バルブＶｂを開放して表面処理液供給源Ｒ２から洗浄用ノズル４５０にフッ酸を送給し、それをダミー基板ＤＷの上面に吐出する。なお、ダミー基板ＤＷに供給する薬液はフッ酸に限定されるものではなく、ダミー基板ＤＷの材質に応じて例えばフッ素化合物やアクリル樹脂等の材料を供給し、洗浄ユニット４１にて撥水性付与のためのコーティング処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては通常の基板Ｗを洗浄するための洗浄ユニット４１によってダミー基板ＤＷの洗浄処理も行っていた（兼用していた）が、それぞれ専用の洗浄処理ユニットを設けるようにしてもよい。特に、化学増幅型レジストを塗布した露光直後の基板Ｗはアルカリ雰囲気に極めて影響され易いため、洗浄処理ユニットにてダミー基板ＤＷへの薬液供給処理を行う場合にはダミー基板ＤＷ専用の洗浄処理ユニットを設ける方が好ましい。

また、本発明にかかる基板処理装置１の処理対象となる基板は半導体ウェハに限定されるものではなく、液晶表示装置用のガラス基板等であっても良い。

本発明にかかる基板処理装置の構成を模式的に示す概略平面図である。 図１の基板処理装置の露光部の要部構成を示す概略構成図である。 図１の基板処理装置の洗浄部の要部構成を示す概略構成図である。 図３の洗浄ユニットの構成を示す図である。 二流体ノズルの構造の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ コータ・デベロッパ
３ ホストコンピュータ
５ インターフェイス
５ａ 搬送ロボット
１１ 露光チャンバー
２０ 露光部
２２ マスクステージ
２３ マスク
２４ 投影光学系
２５ 液供給機構
２６ 液回収機構
２７ 基板ステージ
４０ 洗浄部
４１ 洗浄ユニット
６０ 搬送機構
６１ 第１搬送ロボット
６２ 第２搬送ロボット
９０ 格納部
ＣＴ 制御部
ＤＷ ダミー基板
Ｗ 基板

Claims (7)

1. 感光剤が塗布された基板にパターンを焼き付けることによって露光処理を行う基板処理装置であって、
   基板上にパターン像を投影する露光部と、
   前記露光部を収容する露光チャンバーと、
   前記露光チャンバー内に配置され、基板の洗浄処理を行う洗浄部と、
   前記露光部と前記洗浄部との間で基板を搬送する搬送手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置において、
   前記露光チャンバー内に、前記露光部がパターン像の露光位置の調整を行うときに使用するダミー基板を格納する格納部をさらに備え、
   前記搬送手段は、前記露光部、前記洗浄部および前記格納部の間で基板またはダミー基板を搬送するとともに、前記洗浄部はダミー基板の洗浄を行うことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１記載の基板処理装置において、
   前記露光部が露光を行う直前または直後の基板を洗浄するように前記洗浄部および前記搬送手段を制御する洗浄制御部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項２記載の基板処理装置において、
   前記露光部がパターン像の露光位置の調整を行う直前または直後にダミー基板を洗浄するように前記洗浄部および前記搬送手段を制御する洗浄制御部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項２記載の基板処理装置において、
   定期的にダミー基板を洗浄するように前記洗浄部および前記搬送手段を制御する洗浄制御部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記洗浄部は基板の洗浄処理を行った後に当該基板の乾燥処理を行う乾燥機構を有することを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記露光部は、投影光学系と基板との間に液体を供給しつつパターン像を投影する液浸露光処理を行うことを特徴とする基板処理装置。
   

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