JP2000353732A

JP2000353732A - 基板処理方法

Info

Publication number: JP2000353732A
Application number: JP11164012A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takekuma; 貴志竹熊
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】例えばレジストを基板表面に塗布し、塗布後
の基板を加熱、冷却する場合に、オ−バベイクを抑えて
レジスト膜の安定化を図ること。【解決手段】複数の加熱ユニット及び複数の冷却ユニ
ットにおいて、加熱ユニットから冷却ユニットまで基板
を搬送する時間が所定時間内に収まる組み合わせと収ま
らない組み合わせとをメモリに記憶しておく。搬送手段
が加熱ユニットに対して基板を受け取りに行くときに、
その加熱ユニットから所定時間内に搬送でき、かつ空い
ている冷却ユニットを探してそこに搬送する。該当する
ユニットがない場合には、その他の冷却ユニットに搬送
すると共にその履歴を残し、膜厚テストを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハや液晶ディスプレイ用のガラス基板などの基板に対し
て例えばレジスト液の塗布、露光及び現像を行う基板処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程におけるフォ
トリソグラフィー技術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、この塗布レジ
ストを所定パターンに露光処理し、更に現像処理して所
定パターンのレジスト膜が形成される。このような一連
の処理は、塗布／現像装置に露光装置を接続したシステ
ムにより行われる。

【０００３】図７はこのような装置の従来例を示す概観
図であり、基板例えば半導体ウエハを２５枚収納した基
板カセットＣはカセットステーションＣＳのカセットス
テ−ジ１に搬入される。カセットステーションＣＳには
塗布ブロックＳ１及び現像ブロックＳ２がこの順に接続
されており、更に現像ブロックＳ２にはインターフェイ
スステーションＩＦを介して露光装置Ｓ３が接続されて
いる。前記カセットステ−ジ１上のカセットＣ内のウエ
ハＷは、図示しない受け渡しア−ムにより取り出されて
受け渡し台１１を介して塗布ブロックＳ１に送られる。
塗布ブロックＳ１では、塗布ユニット１２にてウエハＷ
上にレジストが塗布され、その後ウエハＷは→メインア
−ムＭＡ１→受け渡し台１３→現像ブロックＳ２のメイ
ンア−ムＭＡ２→受け渡し台１４→インタ−フェイスＩ
Ｆ→露光装置Ｓ３の経路で搬送されて露光される。なお
塗布ユニットＳ１では、レジストの塗布の前後に、棚ユ
ニット１５にて夫々前処理及び後処理が行われる。

【０００４】露光後のウエハＷは、逆の経路で現像ブロ
ックＳ２に搬送され、現像ユニット１６にて現像された
後、メインア−ムＭＡ２→受け渡し台１３→メインア−
ムＭＡ１→受け渡し台１１→カセットＣの経路で搬送さ
れる。現像ユニットＳ２では、現像処理の前後に、棚ユ
ニット１７にて夫々前処理及び後処理が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記棚ユニット１５に
は加熱部ユニットび冷却ユニットが割り当てられてお
り、これら加熱ユニット及び冷却ユニットは夫々加熱プ
レ−ト及び冷却プレ−トが設けられた構成となってい
る。レジストが塗布された基板は、先ず加熱ユニットに
搬送されて溶剤を揮発させるために加熱され、次いで冷
却ユニットに搬送されて冷却される。図８はこの流れに
おける基板の温度の時間的変化を示すものであり、Ｔ0
は加熱ユニットから冷却ユニットに搬送される間の時間
帯である。

【０００６】ところで棚ユニット１５は実際には受け渡
し台１１、１３の位置にも設けられており、受け渡し台
１１、１３は棚ユニット１５の一部が割り当てられてい
る。そして加熱ユニット及び冷却ユニットはこれら棚ユ
ニット１５に分散して配置されている。このため基板の
加熱処理が終わると、制御部側で空いている冷却ユニッ
トを探してそこに搬送することになるが、加熱ユニット
と冷却ユニットの組み合わせによって、搬送時間Ｔ0 が
まちまちになっている。

【０００７】しかしながらこの搬送時間Ｔ0 が長いと、
基板が予定以上に熱いままの状態にさらされてしまい、
溶剤の揮発が進み過ぎてレジストの膜厚が薄くなってし
まう。また基板が加熱ユニットから離れた状態で高温下
にあると、周囲は冷えてしまうので温度分布ができてし
まいそれが膜厚分布に反映されることになる。更にまた
搬送時間Ｔ0 に応じて冷却ユニットにおける温度安定時
間にばらつきがでてくる。デバイスの各膜厚が厚い場合
にはこのような点は問題にならなかったが、デバイスが
微細化し膜厚が薄くなると、搬送時間Ｔ0 のばらつきが
レジスト膜の膜厚やその分布に影響を与える度合いが大
きくなり、歩留まりの低下の一因になってしまう。

【０００８】また化学増幅型のレジストの場合には、露
光後に加熱したときこの加熱時間を高精度に管理する必
要があり、やはり搬送時間のばらつきは現像処理に大き
な影響を与える。こうした問題を回避するためには加熱
プレ−トと冷却プレ−トとを同じ棚に並べてその間を専
用に搬送する搬送手段を組み込む構成も有効であるが、
装置が大掛かりになる。

【０００９】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、安定した処理を行うことのできる基板処
理方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の加熱ユ
ニット及び複数の冷却ユニットを用い、所定の処理を行
った基板を前記複数の加熱ユニットの一つにより加熱
し、次いで搬送手段により前記複数の冷却ユニットの一
つに搬送して冷却する方法において、前記搬送手段が加
熱ユニットに対して基板を受け取りに行くときまたは基
板を受け取った後、当該加熱ユニットから予め設定され
た時間内で搬送することのできる冷却ユニットが空いて
いるか否かを判断する工程と、空いている冷却ユニット
があればそこに加熱された基板を搬送する工程と、を含
むことを特徴とする。

【００１１】従ってこの発明によれば、オ−バ−ベイク
が抑えられるので所定の処理例えばレジストの塗布処理
が安定する。この場合前記予め設定された時間内で搬送
することのできる冷却ユニットが空いていないときには
警報を発するようにしてもよい。また前記予め設定され
た時間内で搬送することのできる冷却ユニットが空いて
いないときには例えば基板を他の空いている冷却ユニッ
トに搬送し、その基板については工程の履歴を残してお
くようにすれば、後での処理結果の解析が容易になる。
更に前記予め設定された時間内で搬送することのでき
る冷却ユニットが空いていないときには基板を他の空い
ている冷却ユニットに搬送し、その基板については後の
処理を中断して処理の結果について調べるようにしても
よいし、あるいは、その基板については以後の処理を行
わないようにしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の塗布処理方法を、
基板の表面にレジストパタ−ンを形成するパタ−ン形成
装置に適用した実施の形態について説明する。図１及び
図２は夫々このパターン形成装置の全体の概略平面図及
び概観図である。図１中、ＣＳはカセットステーション
であり、これに塗布ブロック１００、現像ブロック２０
０、露光装置３００が例えば一直線に沿って接続されて
いる。

【００１３】カセットステーションＣＳは、複数の基板
例えば２５枚のウエハＷを収納した基板カセットである
ウエハカセット（以下単にカセットという）Ｃを載置す
るカセットステ−ジ、例えば４個のカセットＣを載置す
るカセットステ−ジ２１と、カセットステ−ジ２１上の
カセットＣとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受
け渡し手段である受け渡しアーム２２とを備えている。
受け渡しアーム２２は、昇降自在、Ｘ、Ｙ方向移動自
在、鉛直軸まわりに移動自在に構成されている。塗布ブ
ロック１００は前記カセットステ−ションＣＳに接続さ
れており、処理ユニットである塗布ユニット３と多段の
棚を有する３個の棚ユニットＲ１、Ｒ２、Ｒ３と、搬送
手段である２台のメインア−ム３１、３２（図２には便
宜上記載していない）と、専用の収納部であるバッファ
キャリア２０を備えている。塗布ユニット３は２個ずつ
２段に積み重ねて設けられており、例えば基板であるウ
エハＷ上に反射防止膜を形成する場合には上段２個にレ
ジスト塗布ユニットが、下段２個に反射防止膜の塗布ユ
ニットが夫々割り当てられる。塗布ユニット３は例えば
保持台の上にウエハＷを載せ、上から塗布液を供給して
保持台を回転させその遠心力で塗布液を伸展させる、い
わゆるスピンコ−ティング装置が用いられる。メインア
−ム３１、３２は、棚ユニットＲ１、Ｒ２、Ｒ３及び塗
布ユニット３に対してウエハＷの受け渡しを行う。

【００１４】前記棚ユニットＲ１（Ｒ２、Ｒ３）は、図
３に示すようにウエハＷを加熱する加熱ユニット２３、
ウエハを冷却する冷却ユニット２４、ウエハＷの受け渡
しを行うための受け渡し台を備えた受け渡し部２５、ウ
エハＷの位置合わせを行うための位置合わせ部２６が縦
に配列されている。また例えば棚ユニットＲ２には、メ
インア−ム３１、３２の間でウエハＷの受け渡しを行う
ための受け渡し台２０が設けられている。なお図３では
棚ユニットＲ２、Ｒ３を便宜上並べて記載してある。ま
た図３にに示した配列はイメ−ジを示すための一例であ
り、この配列に限定されるものではない。

【００１５】前記加熱ユニット２３は図３に示すように
棚本体２３ａ内に、図示しないヒ−タが内蔵された加熱
プレ−ト２３ｂを設けて構成され、メインア−ム３１、
３２との間のウエハＷの受け渡しについては、加熱プレ
−ト２３ｂから例えば図示しない３本のピンが突出して
ウエハＷを持ち上げ、ウエハＷと加熱プレ−ト２３ｂの
表面との間の空間からメインア−ム３１、３２が退避
（あるいは進入）することにより行われる。なおこれら
ピンは、メインア−ム３１、３２と平面的に干渉しない
位置に配置されている。なお前記冷却ユニット２４につ
いても、加熱プレ−トの代わりに、例えばペルチェ素子
やク−リング液を用いて所定の冷却温度に調整できる冷
却プレ−トが設けられている以外は同様の構成である。

【００１６】前記メインア−ム３１、３２は、図４に示
すようにウエハＷを保持するアーム４１と、このアーム
４１を進退自在に支持する基台４２と、この基台４２を
昇降自在に支持する基体４３と、この基体４３を鉛直軸
周りに回転自在に駆動するための回転駆動部４４とを備
えている。アーム４１は、夫々ウエハＷを保持し得るよ
うに３段構成になっており、その各段にそれぞれ設けら
れた例えば３片の爪部４５の上にウエハＷの周縁を載せ
るようになっている。

【００１７】ここで前記メインアーム３１（３２）の制
御系について図５を参照しながら述べておく。制御系を
なすコンピュータは、加熱ユニット２３及び冷却ユニッ
ト２４の使用状況を記憶するメモリＭ１と、各加熱ユニ
ット２３から各冷却ユニット２４に所定時間内に搬送で
きるか否かを記述したテーブルを備えたメモリＭ２と、
ウエハＷの履歴を記録するためのメモリＭ３と、ＣＰＵ
（中央処理部）４６とを備えている。

【００１８】前記メモリＭ１は、各加熱ユニット２３及
び冷却ユニット２４が現在使用中であるか空いている状
態かの情報が記憶される。前記メモリＭ２は、加熱ユニ
ット２３毎に、その加熱ユニット２３よりメインアーム
３１（３２）にウエハＷが受け渡された時点から、当該
ウエハＷが各冷却ユニット２４に受け渡されるまでの時
間を予め調べておき、その時間が所定時間内であるかそ
れよりも長い時間がかかるかについての情報が記憶され
る。図５では所定時間内の場合を「○」、それよりも長
い時間の場合を「×」としてある。この所定時間は、レ
ジスト液を塗布して加熱した後、冷却ユニット移すまで
の時間とレジスト膜の膜厚及びその分布を調べておき、
問題がないと判定される時間として設定される。図５中
ＢＡはバス、４０はアラーム発生部、４７はアーム駆動
部であり、メインアーム３１（３２）は、コンピュータ
からの指令に基づいてアーム駆動部４７により駆動制御
される。

【００１９】前記現像ブロック２００は、カセットステ
ーションＣＳから見て奥側及び左側に夫々棚ユニットＲ
４、Ｒ５が設けられると共に、右側に２個ずつ上下に現
像ユニット５が設けられている。棚ユニットＲ４、Ｒ５
は棚ユニットＲ１〜Ｒ３とほぼ同じ構成であり、この例
では加熱ユニットと冷却ユニットとが分散配置されてい
る。また加熱ユニットから冷却ユニットに搬送する場合
においても、図５に示したと同様の制御系により同様に
して搬送され、処理される。

【００２０】現像ユニット５は前記塗布ユニット３とほ
ぼ同一の構成であるが、現像液供給ノズルはウエハＷの
直径方向に配列された多数の供給孔が設けられている点
などに差異がある。また現像ブロック３００の中央部に
は前記メインアーム３１、３２と同様のメインアーム５
１が設けられており、棚ユニットＲ３の受け渡し台、棚
ユニットＲ４、Ｒ５及び現像ユニット５の間でウエハＷ
の搬送を行う。

【００２１】前記現像ブロック２００の隣にはインター
フェイスステーション６１が接続され、このインターフ
ェイスステーション６１の奥側には、レジスト膜が形成
されたウエハＷに対して露光を行うための露光装置３０
０が接続されている。インターフェイスステーション６
１は、Ｘ、Ｙ方向、上下方向に移動自在で鉛直軸回りに
回転自在な受け渡しアーム６２を備えており、この受け
渡しアーム６２は現像ブロック２００及び露光装置３０
０間でウエハＷの受け渡しを行う。

【００２２】次に上述の実施の形態の作用について説明
する。先ず自動搬送ロボット（あるいは作業者）により
例えば２５枚のウエハＷを収納したカセットＣがカセッ
トステージ２１に搬入され、受け渡しアーム２２によ
り、カセットＣ内からウエハＷが取り出されて塗布ブロ
ック１００の棚ユニットＲ１内の受け渡し部２６内に置
かれる。このウエハＷは反射防止膜用の塗布ユニット３
にて反射防止膜が形成された後、レジスト用の塗布ユニ
ット３に搬送され、レジストが塗布される。

【００２３】図６はウエハＷにレジストを塗布するとこ
ろからのフローを示すフローチャートであり、ステップ
Ｓ１にてレジスト塗布が行われると、その後このウエハ
Ｗは加熱ユニット２４に搬送されて所定時間加熱される
（ステップＳ２）。具体的には前記ＣＰＵ４６がメモリ
Ｍ１内のデータを参照して、空いている加熱ユニット２
３にレジスト塗布後のウエハＷを搬送するようにアーム
駆動部４７を介してメインアーム３１（あるいは３２）
をコントロールする。

【００２４】ウエハＷはメインアーム３１から既述のよ
うにして加熱ユニット２３の加熱プレート２３ｂの上に
載置され、例えば９０〜１００℃の温度で所定時間加熱
され、レジスト膜中の溶剤を揮発させる。

【００２５】その後メインアーム３１が加熱プレート２
３ｂ上のウエハＷを受け取り（ステップＳ３）、ＣＰＵ
４６がメモリＭ２のテーブルを参照して所定時間内で搬
送できる冷却ユニット（近傍の冷却ユニット）２４を検
索する。例えば今メインアーム３１が加熱プレート２３
（ＨＰ３）からウエハＷを受け取ったとすると、「○」
印になっている。冷却ユニット２４（この場合ＣＰ２〜
ＣＰｍ）を読み出し、メモリＭ１を参照してこれら冷却
ユニット２４（ＣＰ２〜ＣＰｍ）の中で空いている冷却
ユニット２４があるか否かを調べる（ステップＳ４）。
空いている冷却ユニット２４があれば、メインアーム３
１（３２）はその冷却ユニット２４のうちの一つにウエ
ハＷを搬送する（ステップＳ５）。ウエハＷはこの冷却
ユニット２４にて例えば２３℃まで冷却される。一方、
所定時間内に搬送できる冷却ユニット２４（近傍の冷却
ユニット）が空いていないときには、メモリＭ２で
「×」となっている冷却ユニット２４（遠隔冷却ユニッ
ト）に搬送し（ステップＳ６）、例えばブザーやアラー
ム灯の点灯、あるいはパネルへのメッセージなどのアラ
ーム（警報）をアラーム発生部４０により発して（ステ
ップＳ７）オペレータに知らしめると共に、このウエハ
Ｗについては遠隔冷却ユニット２４で処理した旨の処理
履歴をメモリＭ３に記憶し（ステップＳ８）、バッファ
キャリア２０内に収納する。このキャリアＣ内のウエハ
Ｗは、レジストの膜厚テストが行われ、合格であれば、
露光処理を行う。

【００２６】以上においてメインアーム３１、３２間で
のウエハＷの受け渡しは例えば棚ユニットＲ３に設けら
れた受け渡し台２０を介して行われる。従って棚ユニッ
トＲ１における加熱ユニット２３に対して遠隔冷却ユニ
ット２４に相当するものは、例えば棚ユニットＲ２にお
ける加熱ユニットに相当する。

【００２７】冷却されたウエハＷは、棚ユニットＲ２に
おける受け渡し台２５→現像ブロック２００のメインア
ーム５１→棚ユニットＲ４における受け渡し台→受け渡
しアーム６２→露光ブロック３００の経路で搬送され、
露光ブロックで露光処理された後、逆の経路で現像ブロ
ック２００に戻される。そしてメインアーム５１により
現像ユニット５に搬送され、現像処理される。この現像
処理においても前処理として加熱、冷却が行われ、また
後処理として加熱、冷却が行われる。前処理において
は、ウエハＷは例えば１２０℃〜１３０℃に加熱され、
その後例えば２３℃まで冷却される。そして化学増幅型
のレジストを用いる場合には、前処理においてウエハＷ
が加熱されている時間を正確に管理する必要があるた
め、レジスト塗布後の加熱、冷却の場合と同様に、加熱
ユニットから近傍の冷却ユニットを探して搬送され、遠
隔冷却ユニットに搬送される場合には処理履歴が記憶さ
れる等の処理が行われる。現像処理されたウエハＷは、
塗布ブロック１００を通り、受け渡しアーム２２を介し
て元のキャリアＣに戻される。

【００２８】上述の実施の形態によれば、ウエハＷを加
熱ユニット２３で加熱した後、当該加熱ユニット２３か
ら所定時間内で搬送できる冷却ユニット２４に搬送する
ようにしているため、ウエハＷが加熱ユニット２３から
離れた後、熱い状態のままでいる時間が所定時間を越え
ることがなく、即ちオーバベイクを抑えることができ、
レジスト膜の膜厚が薄くなり過ぎることを抑えることが
できる。またウエハＷの搬送途中では面内温度分布の程
度が大きいが、この方法によればその場合の面内温度分
布の影響が小さく、膜厚のムラが抑えられる。更に冷却
ユニット２４に受け渡された後、温度安定時間にばらつ
きがなくなり、この点からも膜厚が安定するし、結局安
定したレジスト塗布処理を行うことができる。

【００２９】更に加熱ユニット２３から所定時間内で冷
却ユニット２４まで搬送できなかったウエハＷについて
は、後で分かるように履歴を残し、専用の収納部例えば
バッファキャリア２０に収納してレジスト膜の膜厚テス
トを行うようにしているため、それ以降の露光、現像工
程に移る前に予め処理の状態を把握でき、無駄な処理が
行われることを回避できる。なお上述のように履歴を残
しておいた場合、そのまま以降の処理を続行してもよ
く、この場合においても後で履歴を把握できるので、処
理結果の解析等が容易になる。また近傍の冷却ユニット
２４が空いていないときには、そこで当該基板について
は処理を中止し、例えばレジスト膜を溶剤で除去して処
理をやり直してもよい。また現像の前処理時においても
加熱ユニット２３から近傍の冷却ユニット２４に搬送で
きないものについては、処理を中止しているので、その
後の無駄な処理が行われることを回避できる。

【００３０】本発明ではメモリＭ１、Ｍ２により、空い
ている冷却ユニット２４を検索するタイミングについて
は、メインアーム３１、３２がウエハＷを加熱ユニット
２３から受け取る前でもよい。なお基板としてはウエハ
に限らず液晶ディスプレイ用のガラス基板であってもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、所定の処
理を行った基板について加熱、冷却を行うにあたり、安
定した処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施の形態に用いられるパタ−ン
形成装置の概略を示す平面図である。

【図２】上記パタ−ン形成装置を示す概観図である。

【図３】上記のパタ−ン形成装置を示す概略側面図であ
る。

【図４】メインア−ムを示す斜視図である。

【図５】メインア−ムの制御系を示す説明図である。

【図６】加熱ユニットから冷却ユニットに搬送するとき
のフロ−を示すフロ−チャ−トである。

【図７】従来のパタ−ン形成装置を示す概略平面図であ
る。

【図８】ウエハの温度変化を示す特性図である。

【符号の説明】

ＣＳカセットステーションＷウエハＷ２２受け渡しア−ム２３加熱ユニット２４冷却ユニット１００塗布ブロック２００現像ブロック３００露光装置３塗布ユニット３１、３２、５１メインア−ムＭ１ユニットの使用状況メモリＭ２メモリＭ３処理履歴メモリ４０アラ−ム発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６２５６６Ｆターム(参考） 2H096 AA00 AA25 AA27 DA01 FA01 GB00 GB07 HA01 4F042 AA07 DB01 DF15 DF25 DF34 DH02 5F031 CA02 CA05 DA01 FA01 FA02 FA07 FA11 FA12 FA15 GA03 GA06 GA45 GA47 GA48 GA49 HA08 HA33 HA37 HA38 JA22 JA45 JA51 MA02 MA03 MA13 MA26 MA27 MA33 PA01 PA02 PA11 5F046 CD01 CD05 CD06 DA29 JA02 JA04 JA22 KA04 KA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の加熱ユニット及び複数の冷却ユニ
ットを用い、所定の処理を行った基板を前記複数の加熱
ユニットの一つにより加熱し、次いで搬送手段により前
記複数の冷却ユニットの一つに搬送して冷却する方法に
おいて、前記搬送手段が加熱ユニットに対して基板を受け取りに
行くときまたは基板を受け取った後、当該加熱ユニット
から予め設定された時間内で搬送することのできる冷却
ユニットが空いているか否かを判断する工程と、空いている冷却ユニットがあればそこに加熱された基板
を搬送する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方
法。
【請求項２】前記予め設定された時間内で搬送するこ
とのできる冷却ユニットが空いていないときには警報を
発することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】前記予め設定された時間内で搬送するこ
とのできる冷却ユニットが空いていないときには、基板
を他の空いている冷却ユニットに搬送することを特徴と
する請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】他の空いている冷却ユニットに搬送した
基板については工程の履歴を残しておくことを特徴とす
る請求項３記載の基板処理方法。
【請求項５】他の空いている冷却ユニットに搬送した
基板については、その後、処理の結果について調べるこ
とを特徴とする請求項３または４記載の基板処理方法。
【請求項６】前記予め設定された時間内で搬送するこ
とのできる冷却ユニットが空いていないときには、その
基板については以後の処理を行わないことを特徴とする
請求項１、２、３または４記載の基板の処理方法。