JP3590327B2

JP3590327B2 - 塗布現像処理システム

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Publication number: JP3590327B2
Application number: JP2000137509A
Authority: JP
Inventors: 淳一北野; 雄二松山; 高広北野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001319864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の塗布現像処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では，ウェハ表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理，ウェハにパターンを照射して露光する露光処理，露光後のウェハに対して現像を行う現像処理，塗布処理前，露光処理前後及び現像処理後にする加熱処理，冷却処理等が行われる。これらの処理は，個別に設けられた各処理装置において行われ，これらの各処理装置は，前記一連の処理を連続して行えるように一つにまとめられ，塗布現像処理システムを構成している。
【０００３】
通常，前記塗布現像処理システムは，この塗布現像処理システム内に基板を搬入出するローダ・アンローダ部と，塗布処理装置，現像処理装置，熱処理装置等を有し，前記ウェハ処理の大半が行われる処理部と，ウェハの露光処理が行われるシステム外にある露光処理部等と，前記処理部と前記露光処理部に隣接して設けられ，前記処理部と前記露光処理部間でウェハの受け渡しを行うインタフェイス部とで構成されている。
【０００４】
そして，この塗布現像処理システムにおいてウェハの処理が行われる際には，ウェハに不純物が付着することを防止するために，前記塗布現像処理システム内には，空気清浄機等で清浄にされた例えば常温の空気がダウンフローとして供給され，その一方で，塗布現像処理システム内の雰囲気を排気するようにして，常温下で，ウェハを清浄な状態で処理できるようにしていた。
【０００５】
また，高感度な露光を実現するために，化学増幅型レジストが使用されている。この化学増幅型レジストは，例えばアルカリ現像液には不溶なベースポリマーと，酸発生剤とを有しており，酸の触媒反応を利用して露光部分・未露光部分に極性変化を起こして高解像度を得るようになっている。露光処理部にて，マスクを用いて回路パターンをレジスト膜に露光し，このときに発生する酸により，ベースポリマーの水酸基を保護している保護基に脱離反応を起こす。その後，ウェハを熱処理装置に搬送し，露光後の加熱であるＰＥＢ（ポスト・エクスポージャーベーキング）で酸触媒反応を加速させて離脱反応を促進させ，例えば露光部分をアルカリ現像液に可溶な状態にする。そして，ウェハを現像処理装置に搬送し，可溶になった部分を現像液で除去することで，精密な回路パターンを得るようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，近年，より細かく，より精密な回路パターンを形成するために，より短い波長の光を用いた露光技術が開発されつつあり，その短い波長の光を用いた場合には，今まで問題とならなかった分子レベルの不純物，例えば，酸素，塩基性物質，オゾン，水蒸気等が精密な回路パターンの形成に悪影響を与えることが確認されている。特に露光の際に前記不純物がウェハに付着していると，適切なパターンが露光されず，歩留まりの低下は避けられない。
【０００７】
したがって，処理中のウェハに前記不純物が付着しないようにする必要があるが，従来のような清浄な空気を用いることは，その空気自体に酸素等の不純物が含有されているため不適切である。
【０００８】
露光時に発生する酸は，反応性が高いため，例えばウェハの搬送中に，空気中の塩基性物質と中和反応する。そうなると，酸が失活してしまい，表面難溶化層の形成や，回路パターンの線幅に変動を引き起こす。また，前記保護基の離脱反応は，温度に依存し，化学増幅型レジストの種類によっては，例えば常温の状態下でも酸の触媒反応により保護基の離脱反応が起こる。このため，ＰＥＢ前の搬送中に，離脱反応が進行してしまい，パターン変形や再現性の悪化等を招くおそれがある。
【０００９】
従来では無視できた程度のパターン変形も，より精密な回路パターンを要求する今日あっては改善する余地があり，従来のような清浄な空気やシステムの構成では，その要求に応えることができない。
【００１０】
さらに，インタフェイス部を介してウェハが処理部と露光処理部の間を行き来することになるが，前述したように露光後では酸の中和反応や保護基の離脱反応が起こる可能性がある一方で，露光前では酸が発生しないことから，露光前後では要求されるインタフェイス部内の雰囲気の状態は異なる。そこで，インタフェイス部内において，露光後のウェハの状態に合わせた最適な雰囲気を形成することが要望されている。
【００１１】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハ等の基板に分子レベルの微細な不純物が付着するのを防止すると共に，インタフェイス部における露光前の基板経路と露光後の基板経路との雰囲気を個別に制御し，酸の失活やパターン変形等を防ぐことができる，塗布現像処理システムを提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，少なくとも基板に塗布膜を形成する塗布処理装置と，前記基板の現像を行う現像処理装置と，前記基板の熱処理を行う熱処理装置と，これらの塗布処理装置，現像処理装置及び熱処理装置に対して前記基板の搬入出を行う基板搬送装置とを有する処理部と，前記処理部と前記基板の露光処理を行う露光処理装置との間の経路で基板の搬送が行われるインタフェイス部とがケーシング内に備えられた塗布現像処理を行うシステムであって，前記インタフェイス部の内部を，雰囲気を遮断する仕切板によって露光前の領域と露光後の領域との２つの領域に分け，前記インタフェイス部の露光前の領域に，露光前の基板の熱処理を行う第１の熱処理装置と，露光前の基板の搬送を行う第１の搬送装置とを配置し，前記インタフェイス部の露光後の領域に，露光後の基板の熱処理を行う第２の熱処理装置と，露光後の基板の搬送を行う第２の搬送装置とを配置し，前記露光前の領域に不活性気体を供給する第１の気体供給装置と，前記露光前の領域の雰囲気を排気する第１の排気手段と，前記露光後の領域に不活性気体を供給する第２の気体供給装置と，前記露光後の領域の雰囲気を排気する第２の排気手段とを有することを特徴とする塗布現像処理システムが提供される。なお，熱処理装置，第１の熱処理装置及び第２の熱処理装置には，加熱処理装置，冷却処理装置及び加熱・冷却処理装置等が含まれる。また，前記処理部には，例えば基板を待機させておくエクステンション装置や基板と塗布液の定着性を高めるために基板上に所定の処理液を供給するアドヒージョン装置等の他の処理装置が含まれていてもよい。
【００１３】
本発明の塗布現像処理システムによれば，インタフェイス部において，第１の気体供給装置によって露光前の領域に不活性気体を供給し，第１の排気手段によってこの露光前の領域の雰囲気を排気することにより，露光前の領域内から酸素や水蒸気等の不純物を除去し，清浄な状態に維持することができる。したがって，露光処理直前の加熱処理から露光処理に移行までの間，基板を清浄な雰囲気の中で搬送することができ，不純物が付着することを防止することができる。特に塗布膜が形成された基板が加熱処理された後は，基板上に不純物が付着しやすい状態になっており，さらに露光処理される際に基板に不純物が付着していると，その不純物が露光で用いられるレーザ光等のエネルギーを吸収してしまい，露光処理が好適に行われないおそれがあるが，このように露光処理直前に通過するインタフェイス部の露光前の領域を清浄な状態に維持することで，基板の処理を好適に行うことができる。なお，前記不活性気体とは，塗布現像処理システム中で用いられる処理液，例えば塗布液，現像液に対する不活性気体であり，酸素，水分，有機物を含まないもの，例えば窒素ガス，アルゴン，ネオン等である。また，本発明によれば，インタフェイス部の露光前の領域と露光後の領域とを仕切板により遮断することにより，お互いの雰囲気が干渉し合うことを防止することができ，露光前の領域と露光後の領域を各領域特有の雰囲気に維持することができる。特に，露光後の領域を低温の状態にする場合には，このように領域間の仕切板を設けることは有効である。
【００１４】
また，第２の気体供給装置によって露光後の領域に不活性気体を供給し，第２の排気手段によってこの露光後の領域の雰囲気を排気することにより，前記露光前の領域と同様に，露光後の領域内の雰囲気を清浄な状態に維持することができる。特に基板に，酸の触媒反応により回路パターンの形成を図る化学増幅型レジストが使用されている場合，露光処理後に基板に不純物が付着してしまうと，酸が失活してしまうが，このように露光処理直後に通過するインタフェイス部の露光後の領域を清浄な状態に維持することで，酸の失活を防ぎ，後の現像処理を好適に行うことができるようになる。
【００１５】
また，各領域に対して，それぞれ個別の気体供給装置により不活性気体を供給しているので，前記露光前の領域と前記露光後の領域とを各領域特有の雰囲気に維持することができる。
【００１６】
各領域を特有の雰囲気に維持できることから，前記第２の気体供給装置は，前記第１の気体供給装置により供給される不活性気体の温度よりも温度が低い不活性気体を供給しても良いし，酸素濃度が低い不活性気体を供給しても良い。
【００１７】
本発明によれば，第１の気体供給装置が例えば常温の不活性気体を露光前の領域に供給する場合，第２の気体供給装置によって常温よりも温度が低い不活性気体を供給することにより，露光後の領域の雰囲気を低温な状態に維持することができる。特に前述した化学増幅型レジストに，常温でもベースポリマーの水酸基を保護する保護基が脱離反応を起こすような性質がある場合，露光後の領域の雰囲気温度が常温以上であれば，露光後の領域内を搬送中に基板上で保護基の離脱反応が進行してしまうが，露光後の領域を低温な状態に維持することで，搬送中の保護機の離脱反応を抑えることができる。したがって，回路パターンの形成を良好に行うことができる。また，第２の気体供給装置により酸素濃度が低い不活性気体を供給することにより，露光後の領域の雰囲気内の酸素濃度を低い状態に維持することができる。これにより，酸の失活を防止することができる。
【００２０】
前記処理部と前記インタフェイス部間の雰囲気を遮断する他の仕切板を有し，前記他の仕切板は，前記処理部と前記露光前の領域間で基板を受け渡しするための第１の通過口と，前記処理部と前記露光後の領域間で基板を受け渡しするための第２の通過口とを有し，前記第１の通過口は，この第１の通過口を開閉自在とする第１のシャッタを有し，前記第２の通過口は，この第２の通過口を開閉自在とする第２のシャッタを有するようにしても良い。
【００２１】
前記処理部とインタフェイス部間を他の仕切板により遮断することにより，上述したように不活性気体の供給により清浄な状態に維持された前記インタフェイス部の露光前の領域と露光後の領域内に，処理部内の雰囲気が流入することが防止できる。また，第１の通過口に開閉自在な第１のシャッタを設けることにより，例えば処理部から露光前の領域に基板に渡すときにのみ第１のシャッタを開放させて基板を通過させることができる。また，第２の通過口に開閉自在な第２のシャッタを設けることにより，露光後の領域から処理部に基板に渡すときにのみ第２のシャッタを開放させて基板を通過させることができる。したがって，処理部とインタフェイス部の雰囲気が干渉し合うことを防止することができ，インタフェイス部の露光前の領域と露光後の領域を清浄なものに維持することができる。
【００２２】
前記不活性気体を温度調節するようにしても良い。このように不活性気体を所定温度に調節することにより，不活性気体の供給される各領域の雰囲気を所定温度に維持することができる。
【００２３】
前記インタフェイス部内の圧力は，前記露光処理装置内の圧力よりも低く設定されていることが好ましい。かかる構成によれば，前記インタフェイス部内の圧力を前記露光処理装置内の圧力よりも低くすることにより，インタフェイス部の露光前の領域及び露光後の領域内の雰囲気が，雰囲気が厳格に制御されている露光処理装置内に流入することを防止することができる。
前記第１の気体供給装置と前記第２の気体供給装置は，それぞれの不活性気体の供給量を個別に調節し，前記露光前の領域と前記露光後の領域の圧力を個別に制御できてもよい。
また，前記露光前の領域と前記露光後の領域には，基板の加熱処理と冷却処理を同じ装置内で連続して行う加熱・冷却処理装置がそれぞれ設けられていてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる塗布現像処理システム１の平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図である。
【００２５】
塗布現像処理システム１は，図１に示すように，そのケーシング１ａ内に，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，塗布現像処理工程において枚葉式に所定の処理をウェハＷに施す各種処理装置を多段に配置している処理部としての処理ステーション３と，この塗布現像処理システム１に隣接して設けられている露光処理装置５との間でウェハＷの受け渡しをするインタフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。
【００２６】
カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台６上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００２７】
ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するエクステンション装置３２及びアドヒージョン装置３１に対してもアクセスできるように構成されている。
【００２８】
処理ステーション３では，インタフェイス部４側に，基板搬送装置としての主搬送装置１３が設けられており，カセットステーション２側に，３つの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が配置されている。各処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３では，各種処理装置が多段に配置されている。第３の処理装置郡Ｇ３を中央に挟んで，第１の処理装置群Ｇ１は現像処理システム１の正面側に配置され，第２の処理装置群Ｇ２は現像処理システム１の背面側に配置されている。前記主搬送装置１３は，これらの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェハＷを搬入出可能であると共に，後述するインタフェイス部に配置された処理装置群Ｇ４，Ｇ５に対してもウェハＷを搬入出可能である。
【００２９】
第１の処理装置群Ｇ１では，例えば図２及び図３に示すように，ウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置１７，１８が下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２では，露光処理後のウェハＷを現像処理する現像処理装置１９，２０とが下から順に２段に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３では，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置３１，ウェハＷを待機させるエクステンション装置３２，現像処理後のウェハＷを冷却するクーリング装置３３，３４及び現像処理後のウェハＷに加熱処理を施すポストベーキング装置３５，３６等が下から順に例えば７段に重ねられている。
【００３０】
インタフェイス部４は，第１の熱処理装置を有する第４の処理装置群Ｇ４と，第１の搬送装置としての第１のウェハ搬送体４０とが配置された露光前の領域Ｓ１と，第２の熱処理装置を有する第５の処理装置郡Ｇ５と，第２の搬送装置としての第２のウェハ搬送体４１とが配置された露光後の領域Ｓ２とを有している。さらに露光前の領域Ｓ１と露光後の領域Ｓ２との雰囲気を仕切板４２により遮断しており，露光前の領域Ｓ１と露光後の領域Ｓ２とを異なる雰囲気にすることができる。
【００３１】
第４の処理装置群Ｇ４では，例えばクーリング装置５０，露光処理前のウェハＷを載置し，一旦待機させるためのエクステンション装置５１，５２，露光処理前のウェハＷを加熱してレジスト液中の溶剤を蒸発させ，その後所定温度に冷却する加熱・冷却処理装置５３，５４，５５，５６（図３中のＰＲＥＢＡＫＥ／ＣＯＬ）等が下から順に例えば７段に積み重ねられている。
【００３２】
前記加熱・冷却処理装置５３は，図５に示すように，そのケーシング５３ａ内の基台５３ｂ上にウェハＷを加熱するための円盤状の熱板５８と，その熱板５８上まで移動し，熱板５８上からウェハＷを受け取って冷却する冷却板５９を有している。そして，同じ装置内でウェハＷの加熱・冷却処理を連続して行い，加熱によってウェハＷに与える熱履歴を常に一定に保つことができるようになっている。なお，他の加熱・冷却処理装置５４〜５６も同じ構成を有している。
【００３３】
第１のウェハ搬送体４０は，Ｘ，Ｙ方向（図１中の上下方向，左右方向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第４の処理装置群Ｇ４に属する各種処理装置，周辺露光装置５７及び露光処理装置５に対してアクセスして，各々に対してウェハＷを搬送できるように構成されている。
【００３４】
第５の処理装置群Ｇ５では，例えばクーリング装置６０，露光処理後のウェハＷを載置し，一旦待機させるためのエクステンション装置６１，６２，露光処理後のウェハＷを加熱し，その後所定温度に冷却する加熱・冷却処理装置６３，６４，６５，６６（図３中のＰＥＢ／ＣＯＬ）等が下から順に例えば７段に積み重ねられている。
【００３５】
前記加熱・冷却処理装置６３〜６６は，前記前記加熱・冷却処理装置５３と同様の構成を有している。第２のウェハ搬送体４１は，前記第１のウェハ搬送体４０と同様に構成されており，第５の処理装置群Ｇ５に属する各種処理装置及び露光処理装置５に対してアクセスして，各々に対してウェハＷを搬送できるように構成されている。
【００３６】
処理ステーション３とインタフェイス部４との間には，仕切板７０が設けられている。この仕切板７０により，処理ステーション３とインタフェイス部４内の雰囲気との雰囲気を遮断する。この仕切板７０の前記第４の処理装置群Ｇ４に属するエクステンション装置５１，５２に対向する位置には，第１の通過口７１が設けられており，前記主搬送装置１３は，エクステンション装置５１，５２に対してアクセスし，処理ステーション３から露光前の領域Ｓ１にウェハＷを搬入できるようになっている。さらに，この第１の通過口７１には，第１の通過口７１を開閉自在とする第１のシャッタ７２が設けられており，ウェハＷが第１の通過口７１を通過する場合にのみ第１のシャッタ７２が開放され，それ以外の時は第１のシャッタ７２が閉じられるようになっている。
【００３７】
仕切板７０の前記第５の処理装置群Ｇ５に属するエクステンション装置６１，６２に対向する位置には，第２の通過口７３が設けられており，前記主搬送装置１３は，エクステンション装置６１，６２に対してアクセスし，露光後の領域Ｓ２から処理ステーション３にウェハＷを搬出できるようになっている。さらに，この第２の通過口７３には，第２の通過口７３を開閉自在とする第２のシャッタ７４が設けられており，ウェハＷが第２の通過口７３を通過する場合にのみ第２のシャッタ７４が開放され，それ以外の時は第２のシャッタ７４が閉じられるようになっている。
【００３８】
また，ウェハＷの露光処理を行う露光処理装置５は，インタフェイス部４に隣接して設けられている。この露光処理装置５は，その露光処理装置５のケーシング５ａにより密閉されており，露光処理装置５内の雰囲気を厳格に制御できるように構成されている。また，ケーシング５ａにおいてインタフェイス部４の露光前の領域Ｓ１側には，ウェハＷをインタフェイス部４から露光処理装置５に搬入する通過口７５が設けられており，この通過口７５には，通過口７５を開閉自在とするシャッタ７６が設けられている。また，ケーシング５ａにおいてインタフェイス部４の露光後の領域Ｓ２側には，ウェハＷを露光処理装置５からインタフェイス部４に搬出する通過口７７が設けられており，この通過口７７には，通過口７７を開閉自在とするシャッタ７８が設けられている。
【００３９】
インタフェイス部４の露光前の領域Ｓ１の上部には不活性気体を供給する第１の気体供給装置８０が，露光後の領域Ｓ２の上部には第２の気体供給装置８１がそれぞれ設けられており，第１の気体供給装置８０から露光前の領域Ｓ１に，第２の気体供給装置８１から露光後の領域Ｓ２に不活性気体を個別に供給することができるようになっている。
【００４０】
これらの気体供給装置８０，８１には，図示しない供給源等から供給された不活性気体を所定の温度，湿度に調節する機能と，不活性気体中の微粒子を除去するＵＬＰＡフィルタ８０ａ，８１ａがそれぞれ設けられており，インタフェイス部４の露光前の領域Ｓ１及び露光後の領域Ｓ２は，各領域毎に温湿調され，清浄化された不活性気体が供給できるようになっている。特に第２の気体供給装置８１は，露光前の気体供給装置８０により供給される不活性気体の温度よりも温度が低い不活性気体を供給するように設定されており，露光前の領域Ｓ１と露光後の領域Ｓ２の雰囲気には，温度差がある。
【００４１】
前記露光前の領域Ｓ１の下部には第１の排気管８２が，前記露光後の領域Ｓ２の下部には第２の排気管８３がそれぞれ設けられており，各領域内の雰囲気が排気されるように構成されている。したがって，前記各気体供給装置８０，８１から前記各領域内に供給された不活性気体が，各領域内を通って，各排気管８２，８３から排気されるように構成されており，各領域内の不純物，例えば酸素，塩基性物資，オゾン，水蒸気等を除去し，各領域内を清浄な雰囲気に維持できるようになっている。また，露光前の領域Ｓ１内の圧力は第１の気体供給装置８０の不活性気体の供給量を調節することにより，露光後の領域Ｓ２内の圧力は第２の気体供給装置８１の不活性気体の供給量を調節することにより，それぞれ所定の圧力に制御できるようになっている。
【００４２】
次に，以上のように構成された塗布現像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスを説明する。
【００４３】
先ず，ウェハＷの処理が開始される前に，第１の気体供給装置８０によってインタフェイス部４の露光前の領域Ｓ１内に所定温度及び湿度，例えば２３℃，４５％に調節され，微粒子が除去された不活性気体が供給される。また，第２の気体供給装置８１によってインタフェイス部４の露光後の領域Ｓ２内に，例えば１５℃，５０％に調整され，微粒子が除去された不活性気体が供給される。そして，各領域内の雰囲気を微粒子及び酸素，塩基性物質等の不純物を含まない清浄な雰囲気に置換し，さらに露光後の領域Ｓ２内を露光前の領域Ｓ１に比較して低温な状態にし，以後，その状態を維持するようにする。このとき，露光前の領域Ｓ１内の圧力Ｐ１，露光後の領域Ｓ２内の圧力Ｐ２，露光処理装置５内の圧力Ｐ３は，Ｐ３＞Ｐ１＝Ｐ２の関係になるように設定し，インタフェイス部４内の雰囲気が，露光処理装置５内に流入することを防止する。また，塗布現像処理システム１の配置されているクリーンルーム内の圧力Ｐ０は，露光前の領域Ｓ１内の圧力Ｐ１，露光後の領域Ｓ２内の圧力Ｐ２，露光処理装置５内の圧力Ｐ３，カセットステーション２内の圧力，処理ステーション３内の圧力よりも低く設定され，不純物，微粒子等を含有している不純物，微粒子等を含有しているクリーンルーム内の雰囲気が直接塗布現像処理システム１内に流入することを防止する。
【００４４】
そして，ウェハＷの処理が開始されると，先ずカセットステーション２において，ウェハ搬送体７がカセットＣから未処理のウェハＷを１枚取りだし，処理ステーション３のアドヒージョン装置３１に搬入する。
【００４５】
次いで，アドヒージョン装置３１において，レジスト液との密着性を向上させるＨＭＤＳなどの密着強化剤を塗布されたウェハＷは，主搬送装置１３によって，クーリング装置３０搬送され，所定の温度に冷却される。その後，ウェハＷは，レジスト塗布装置１７又は１８に搬送され，レジスト塗布処理が施される。そして，レジスト膜が形成されたウェハＷは，主搬送装置１３によって，エクステンション装置５１又は５２に搬送される。このとき，第１のシャッタ７２が一時的に開放され，ウェハＷがエクステンション装置５１又は５２に搬入されると，再び第１のシャッタ７２は閉じられる。
【００４６】
清浄な雰囲気に維持された露光前の領域Ｓ１内で，ウェハＷは，第１のウェハ搬送体４０によって，エクステンション装置５１又は５２から加熱・冷却処理装置５３，５４，５５又５６（図３中のＰＲＥＢＡＫＥ／ＣＯＬ）に搬送される。加熱・冷却処理装置５３，５４，５５又５６では，加熱・冷却処理が施される。このとき，加熱処理及び冷却処理を個別に設けられた各装置で順次行うのではなく，加熱・冷却処理装置５３等のように単一の装置内で加熱・冷却処理を行うことにより，ウェハＷが加熱処理されてから冷却処理されるまでの時間を常に一定にすることができるため，加熱によってウェハＷに与えられる熱履歴をウェハＷ間において同一にすることができる。
【００４７】
その後，ウェハＷは，第１のウェハ搬送体４０によって，加熱・冷却処理装置５３，５４，５５又５６から周辺露光装置５７に搬送される。周辺露光装置５７でウェハＷの周辺部が露光された後，ウェハＷは，通過口７５を通して露光処理装置５に搬送される。このとき，シャッタ７６が開放され，ウェハＷが露光処理装置５に搬送されると，シャッタ７６は再び閉じられる。
【００４８】
次いで，露光処理装置５において，ウェハＷ上のレジスト膜に対して所定のパターンが露光される。レジスト膜には，化学増幅型レジストが用いられており，この化学増幅型レジストは，後の現像処理で用いられるアルカリ現像液に不溶なベースポリマーと，酸発生剤とを含有している。図８に示すように，レジスト膜１００の露光部分では，酸（Ｈ^＋）が発生して触媒反応が起こる。露光が終了したウェハＷは，第２のウェハ搬送体４１によって，通過口７７を通して露光処理装置５内から搬出される。このとき，シャッタ７８が開放され，ウェハＷが露光処理装置５内から搬出されると，シャッタ７８は再び閉じられる。
【００４９】
低温，かつ清浄な雰囲気に維持された露光後の領域Ｓ２内で，ウェハＷは，加熱・冷却処理装置６３，６４，６５又は６６（図３中のＰＥＢ／ＣＯＬ）に搬送され，露光処理後の加熱，冷却処理が順次施される。露光処理後の加熱であるＰＥＢでは，酸を熱拡散させて露光部分で触媒反応を促し，ベースポリマーの水酸基を保護している保護基を外す。このため，露光部分は，アルカリ現像液に可溶な状態になり，未露光部分は，アルカリ現像液に不溶な状態のままになる。ここで，例えばベースポリマーがポリビニールフェノールである場合の化学増幅型レジストの典型的な反応モデルを［化１］に示す。
【００５０】
【化１】

【００５１】
その後，ウェハＷは，第２のウェハ搬送体４１によって，加熱・冷却処理装置６３，６４，６５又６６からエクステンション装置６１又は６２に搬送される。その後，ウェハＷは，主搬送装置１３によって，エクステンション装置６１又６２内から搬出される。このとき，第２のシャッタ７４が開放され，ウェハＷが露光処理装置５内から搬出されると，第２のシャッタ７４は再び閉じられる。
【００５２】
その後，ウェハＷは，現像処理装置１９又は２０に搬送され，現像処理され，図９に示すように，露光部分が除去されて所定の回路パターンが形成される。そして，現像処理されたウェハＷは，ポストベーキング装置３５又は３６に搬送されて加熱され，その後クーリング装置３３又は３４に搬送され，所定温度に冷却される。そして，第３の処理装置群のエクステンション装置３２に搬送され，そこからウェハ搬送体７によって，カセットステーション２のカセットＣに戻される。以上の工程により，一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
【００５３】
以上の実施の形態によれば，第１の気体供給装置８０によって露光前の領域Ｓ１に不活性気体を供給し，第１の排気手段８２によってこの露光前の領域Ｓ１の雰囲気を排気することにより，露光前の領域Ｓ１内から酸素や水蒸気等の不純物を除去し，清浄な状態に維持することができる。したがって，露光処理直前の加熱処理（ＰＲＥＢＡＫＥ）から露光処理に移行までの間，ウェハＷ清浄な雰囲気の中で搬送することができ，不純物が付着することを防止することができる。
【００５４】
特にレジスト膜が形成されたウェハＷが加熱処理された後は，ウェハＷ上に不純物が付着しやすい状態になっており，さらに露光処理される際にウェハＷに不純物が付着していると，その不純物が露光で用いられるレーザ光等のエネルギーを吸収してしまい，露光処理が好適に行われないおそれがあるが，このように露光処理直前に通過するインタフェイス部４の露光前の領域Ｓ１を清浄な状態に維持することで，ウェハＷの露光処理を好適に行うことができ，ウェハＷの歩留まりに大きく貢献する。また，露光処理装置５内で用いられるレーザ光の波長が短ければ短いほど，不純物による影響が大きくなるので，短い波長，例えば１５７ｎｍのレーザ光を用いた場合にその効果は大きい。
【００５５】
また，第２の気体供給装置８１によって露光後の領域Ｓ２に不活性気体を供給し，第２の排気管８３によってこの露光後の領域Ｓ２の雰囲気を排気することにより，露光前の領域Ｓ１と同様に，露光後の領域Ｓ２の雰囲気を清浄な状態に維持することができる。
【００５６】
特にウェハＷに，酸の触媒反応により回路パターンの形成を図る化学増幅型レジストが使用されている場合，露光処理後にウェハＷに不純物（例えば塩基性物質）が付着してしまうと，酸が失活してしまうが，このように露光処理直後に通過するインタフェイス部４の露光後の領域Ｓ２を清浄な状態に維持することで，酸の失活を防ぎ，後の現像処理を好適に行うことができるようになる。
【００５７】
また，各領域に対しては個別の気体供給装置により不活性気体を供給し，さらに露光前の領域Ｓ１と露光後の領域Ｓ２とを仕切板４２により遮断することにより，お互いの雰囲気が干渉し合うことを防止することができ，露光前の領域Ｓ１と露光後の領域Ｓ２を各領域特有の雰囲気に維持することができる。したがって，インタフェイス部における露光前のウェハ経路と露光後のウェハ経路の雰囲気を個別に制御することができる。
【００５８】
特に第２の気体供給装置８１によって常温よりも温度が低い不活性気体を供給しているので，露光後の領域Ｓ２内を低温の状態に維持することができる。前述した化学増幅型レジストに，常温でもベースポリマーの水酸基を保護する保護基が脱離反応を起こすような性質がある場合，露光後の領域Ｓ２の温度雰囲気が常温以上であれば，露光後の領域Ｓ２内を搬送中にウェハＷ上で保護基の離脱反応が進行してしまうが，露光後の領域Ｓ２を低温な状態に維持することで，搬送中の保護機の離脱反応を抑えることができる。例えば露光後に行われる加熱処理（ＰＥＢ）では，酸の触媒反応を一気に加速させて保護基の離脱反応を適切に進行させ，露光部分・未露光部分の極性変化を完了させることができる。したがって，回路パターンの形成を良好に行うことができ，後の現像処理を好適に行うことができる。
【００５９】
第１の気体供給装置８０，第２の気体供給装置８１は，何れも温度調整機能を有しているので，露光前の領域Ｓ１，露光後のＳ２をそれぞれ所定温度に維持することができる。
【００６０】
露光前の領域Ｓ１内の圧力Ｐ１及び露光後の領域Ｓ２内の圧力Ｐ２を露光処理装置５内の圧力Ｐ３よりも低くすることにより，露光前の領域Ｓ１内及び露光後の領域Ｓ２内の雰囲気が，雰囲気が厳格に制御されている露光処理装置５内に流入することを防止することができる。
【００６１】
なお，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。カセットステーション２の上部及び処理ステーション２の上部に，それぞれ気体供給装置を設け，これらの下部に，それぞれ排気管を設けて，カセットステーション２及び処理ステーション３内も，清浄な状態に維持すると良い。そうすれば，塗布現像処理システム１全体を清浄な状態に維持することができ，一連のフォトリソグラフィー工程を好適に行うことができる。
【００６２】
また，不活性気体の消費量を節約するために，例えば各領域から排気された不活性気体の一部又は全部を回収し，その後に清浄化し，各気体供給装置８０，８１に送って不活性気体として再利用しても良い。
【００６３】
なお，以上で説明した実施の形態は，半導体ウェハデバイス製造プロセスのフォトリソグラフィー工程におけるウェハＷの塗布現像処理システムについてであったが，本発明は半導体ウェハ以外の基板例えばＬＣＤ基板の塗布現像処理システムにおいても応用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば，塗布現像処理システム内に不活性気体を供給して，酸素，塩基性物質，オゾン，有機物等の分子レベルの不純物が基板に付着することが防止できるため，その不純物に影響されることなく基板の処理が好適に行われ，歩留まりの向上が図られる。また，インタフェイス部における露光前の基板経路と露光後の基板経路の雰囲気を個別に制御することができる。
【００６５】
特に化学増幅型レジストを用いる場合，露光の際に発生する酸が，空気中の塩基性物質と反応して失活する事態を防止することができる。また，露光後の領域内を低温に維持することができるので，搬送中の保護基の離脱反応を抑えることができる。したがって，後の現像処理を好適に行うことができる。
【００６６】
本発明によれば，露光前の領域と露光後の領域を，清浄かつ各領域特有の雰囲気に維持することができ，また各領域を所定温度に維持することができる。さらに露光前の領域及び露光後の領域の雰囲気が，雰囲気が厳格に制御されている露光処理装置内に流入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの外観を示す平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】処理ステーションの縦断図の説明図である。
【図４】インタフェイス部の縦断図の説明図である。
【図５】図１の塗布現像処理システム１内の加熱・冷却処理装置の概略を示す横断面図である。
【図６】インタフェイス部に供給される不活性気体の流れの状態を塗布現像処理システムの側方からみた場合の説明図である。
【図７】インタフェイス部に供給される不活性気体の流れの状態を示す縦断面の説明図である。
【図８】回路パターンが露光されるレジスト膜の様子を示す説明図である。
【図９】現像後のレジスト膜の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１塗布現像処理システム
４インタフェイス部
５露光処理装置
４０第１のウェハ搬送体
４１第２のウェハ搬送体
４２，７０仕切板
７１第１の通過口
７２第１のシャッタ
７３第２の通過口
７４第２のシャッタ
８０第１の気体供給装置
８１第２の気体供給装置
８２第１の排気管
８３第２の排気管
Ｓ１露光前の領域
Ｓ２露光後の領域
Ｗウェハ

Claims

少なくとも基板に塗布膜を形成する塗布処理装置と，前記基板の現像を行う現像処理装置と，前記基板の熱処理を行う熱処理装置と，これらの塗布処理装置，現像処理装置及び熱処理装置に対して前記基板の搬入出を行う基板搬送装置とを有する処理部と，
前記処理部と前記基板の露光処理を行う露光処理装置との間の経路で基板の搬送が行われるインタフェイス部とがケーシング内に備えられた塗布現像処理を行うシステムであって，
前記インタフェイス部の内部を，雰囲気を遮断する仕切板によって露光前の領域と露光後の領域との２つの領域に分け，
前記インタフェイス部の露光前の領域に，露光前の基板の熱処理を行う第１の熱処理装置と，露光前の基板の搬送を行う第１の搬送装置とを配置し，
前記インタフェイス部の露光後の領域に，露光後の基板の熱処理を行う第２の熱処理装置と，露光後の基板の搬送を行う第２の搬送装置とを配置し，
前記露光前の領域に不活性気体を供給する第１の気体供給装置と，
前記露光前の領域の雰囲気を排気する第１の排気手段と，
前記露光後の領域に不活性気体を供給する第２の気体供給装置と，
前記露光後の領域の雰囲気を排気する第２の排気手段とを有することを特徴とする，塗布現像処理システム。
前記第２の気体供給装置は，前記第１の気体供給装置により供給される不活性気体の温度よりも温度が低い不活性気体を供給することを特徴とする，請求項１に記載の塗布現像処理システム。
前記第２の気体供給装置は，酸素濃度が低い不活性気体を供給することを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の塗布現像処理システム。
前記処理部と前記インタフェイス部間の雰囲気を遮断する他の仕切板を有し，
前記他の仕切板は，前記処理部と前記露光前の領域間で基板を受け渡しするための第１の通過口と，前記処理部と前記露光後の領域間で基板を受け渡しするための第２の通過口とを有し，
前記第１の通過口は，この第１の通過口を開閉自在とする第１のシャッタを有し，
前記第２の通過口は，この第２の通過口を開閉自在とする第２のシャッタを有することを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の塗布現像処理システム。
前記不活性気体の温度を調節する温度調節手段を有することを特徴とする請求項１，２，３又は４のいずれかに記載の塗布現像処理システム。
前記第１の気体供給装置と前記第２の気体供給装置は，それぞれの不活性気体の供給量を個別に調節し，前記露光前の領域と前記露光後の領域の圧力を個別に制御できることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の塗布現像処理システム。
前記露光前の領域と前記露光後の領域には，基板の加熱処理と冷却処理を同じ装置内で連続して行う加熱・冷却処理装置がそれぞれ設けられていることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の塗布現像処理システム。