JP2005317686A - レジスト処理方法およびレジスト処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各処理ユニットでの処理時間に差があったり遅延が生じた場合も、プレベーク処理の処理ばらつきを防止することができ、塗布・現像・露光処理のスループットの低下を来すことのないレジスト処理方法およびレジスト処理装置を提供する。
【解決手段】複数枚のウエハを複数段の処理部に順次に搬送して、ウエハにレジストパターンを形成するレジスト処理方法において、熱処理しようとするウエハについて、熱処理を行うプレベーク炉より下流側の各処理部での処理開始時間と所要時間とに基づいてプレベーク炉での待機時間を設定し、待機時間の経過後に熱処理を開始する。これによれば、各処理部での処理時間に差があったり遅延が生じた場合に、プレベーク炉での待機時間を調節すればよく、塗布・現像・露光処理のスループットの低下を来すことはない。ウエハは、待機時間中には、先行するウエハの熱処理後の残存熱を受けるだけなので、熱履歴上で問題となるような温度上昇は起こらず、熱処理ばらつきを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ上にフォトレジストを塗布し、露光、現像するレジスト処理方法およびレジスト処理装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスのフォトリソグラフィー工程では、半導体ウエハに対してレジスト液の塗布、露光、現像を行う塗布・露光・現像処理システム（以下、リソグラフィ装置という）が用いられている。

図６に従来のリソグラフィ装置の構成を示す。
フォトレジスト塗布装置１（以下、コータ・デベロッパー１と称す）とパターン描画露光装置２（以下、ステッパー２と称す）とをインターフェース部３を介して接続してインライン形式に構成されていて、ウエハをコータ・デベロッパー１からステッパー２へ、続いてステッパー２からコータ・デベロッパー１へ、インターフェース部３を中継して搬送して処理する。

コータ・デベロッパー１は、ウエハを収納するウエハキャリアが設置されるローダ部４が一端部に配置され、ローダ部４に続いて、露光前処理系と露光後処理系とが並列に配置されている。

露光前処理系には、ウエハにレジスト密着性を高めるＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）処理（親水性処理）を施すＨＭＤＳ処理部５と、ＨＭＤＳ処理されたウエハを冷却するウエハ冷却部６と、ウエハ表面にフォトレジストを回転塗布するレジスト塗布部７と、塗布されたレジスト膜中の溶剤を蒸発させる熱処理を行うプリベーク炉８と、熱処理されたウエハを冷却する塗布後冷却部９と、レジスト膜の膜厚によるパターン寸法の変動を抑えるためのＴＡＲＣ（Top-Anti-Reflection-Coating）を塗布するＴＡＲＣコート部１０と、ＴＡＲＣ塗布後のウエハを熱処理するＴＡＲＣ後熱処理部１１と、熱処理されたウエハを冷却するＴＡＲＣ後冷却部１２とがこの順に並んでいる。

露光後処理系には、露光後のレジスト膜の化学反応を促進するためのポスト・エクスポージャ・ベ−キング（Post Exposuer Baking；ＰＥＢ）処理を施すＰＥＢ炉１３と、ＰＥＢ処理されたウエハを冷却するＰＥＢ後冷却部１４と、レジスト膜を現像するレジスト現像部１５と、現像されたレジスト膜を熱処理するポストベーク炉１６と、熱処理されたウエハを冷却するポストベーク後冷却部１７とがこの順に並んでいる。

露光前処理系と露光後処理系との間には、各処理部（以下、処理ユニットという）にウエハを搬送する搬送アーム１８が配置されている。
上記構成のリソグラフィ装置において、ローダ部２に設置されたウエハキャリア内のウエハはロット単位で（例えば１ロット２５枚）処理されるようになっており、ロット内の各ウエハは１枚ずつＨＭＤＳ処理部５、ウエハ冷却部６、レジスト塗布部７、プリベーク炉８・・・へと順次に下流側の処理ユニットに搬送され、その間に、フォトレジストを塗布し、露光、現像する一連の処理が施される。なお、プリベーク炉８、ＰＥＢ炉１３、レジスト現像部１５、ポストベーク炉１６はそれぞれ２つずつ並列に配置されていて、マルチユニット処理が行われる。

その際に、搬送アーム１８は、第１のウエハをウエハケースから取り出して第１の処理ユニットへと搬入し；
続いて、第２のウエハをウエハケースから取り出して第１の処理ユニットの前で待機し、第１の処理ユニットでの処理が終了した後に、処理済となった第１のウエハと搬送してきた未処理の第２のウエハとを交換し、交換した第１のウエハを第１の処理ユニットの下流に位置する第２の処理ユニットに搬入し；
続いて、第３のウエハをウエハケースから取り出して第１の処理ユニットに搬送し、第１の処理ユニットでの処理が終了した後に、処理済となった第２のウエハと搬送してきた未処理の第３のウエハとを交換し、交換した第２のウエハを第２の処理ユニットに搬送し、第２の処理ユニットでの処理が終了した後に、処理済となった第１のウエハと搬送してきた第２のウエハとを交換し、交換した第１のウエハを第２の処理ユニットの下流に位置する第３の処理ユニットに搬入し；
という動作を、全ウエハがウエハケースから取り出され、全処理ユニットでの処理を終了してウエハケースに戻って来るまで繰り返す。

図７を参照しながら更に説明する。
第１の処理ユニット２１、第２の処理ユニット２２、第３の処理ユニット２３が上流側からこの順に並んでいる。各処理ユニット２１，２２，２３に付した符号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４はそれぞれ第１のウエハ、第２のウエハ、第３のウエハ、第４のウエハを示し、その横に付した○印は処理済を示し、●印は処理中を示す。

図７（ａ）に示す「順序１」では、下流側の第３の処理ユニット２３で第１のウエハＷ１を処理中であり、第２の処理ユニット２２で第２のウエハＷ２を処理中であり、第１の処理ユニット２１の前で待機していた搬送アーム１８が、この第１の処理ユニット２１で処理済となった第３のウエハＷ３と未処理の第４のウエハＷ４とを交換中である。

図７（ｂ）に示す「順序２」では、第３の処理ユニット２３で第１のウエハＷ１を処理中であり、第２の処理ユニット２２で第２のウエハＷ２を処理中であり、この第２の処理ユニット２２の前で、第１の処理ユニット２１で処理済となった第３のウエハＷ３を搬送してきた搬送アーム１８が待機しており、第１の処理ユニット２１で第４のウエハＷ４を処理中である。

図７（ｃ）に示す「順序３」では、第３の処理ユニット２３で第１のウエハＷ１を処理中であり、第２の処理ユニット２２の前で待機していた搬送アーム１８が、この第２の処理ユニット２２で処理済となった第２のウエハＷ２と搬送してきた第３のウエハＷ３とを交換中であり、第１の処理ユニット２１で第４のウエハＷ４を処理中である。

図７（ｄ）に示す「順序４」では、第３の処理ユニット２３で第１のウエハＷ１を処理中であり、この第３の処理ユニット２３の前で、第２の処理ユニット２２で処理済となった第２のウエハＷ２を搬送してきた搬送アーム１８が待機しており、第２の処理ユニット２２で第３のウエハＷ３を処理中であり、第１の処理ユニット２１で第４のウエハＷ４を処理中である。

このように、搬送アーム１８は、上流側の処理ユニットで処理されたウエハを、隣接する下流側の処理ユニットの前まで搬送し、そのユニット内の処理が終了するまで必要に応じて待機し、処理終了後にウエハ交換を行うもので、各ウエハは１つの処理ユニットで処理終了した後に下流側のユニットに搬送され処理される。

ところで、熱処理を行う処理ユニットでは精密な時間管理が必要である。熱処理が予め設定された熱処理時間よりも長くなると、オーバーベーキング（過剰熱処理）となって、レジストの膜厚がばらついたり、パターン寸法が膜内での化学変化によって所定値からずれ、歩留まりに影響する。なかでも化学増幅型レジストは、環境（塩基濃度）の影響を受け易く、塗布後の放置時間によってパターン寸法が変動すると言われている。

その対策として、例えば特許文献１において、露光装置のトラブルが原因で、露光工程とプレベーク工程との間に設けられるバッファー部にウエハが数時間放置される問題について、露光量を制御してパターン寸法を制御する方法が提案されている。

特許文献２では、露光装置のトラブルが原因で、露光後のポスト・エクスポージャ・ベ−キング（ＰＥＢ）処理でオーバーベークが発生する問題について、ＰＥＢ処理を行う処理ユニット内で熱処理前に待機させる前待機時間を設定することが提案されている。
特開平８−１７２０４６号公報 特開平８−２５５７５０号公報

パターンが微細化するにつれて、レジストの種類等によっては、プレベーク処理でのオーバーベークがパターン寸法に大きく影響する現象が見られるようになった。このため、プリベーク炉８でウエハを待機させる場合に、ウエハ加熱用のホットプレートを覆う上蓋を開け、かつ、ウエハをリフトピンにてホットプレートからリフトすることで、待機時の熱の影響を低減しているのが現状である。

図８にプレベーク処理におけるウエハ温度をモニターした結果を示す。プレベーク炉８に搬入されたウエハは、プロセス開始後に急激に温度上昇し、一定時間（ｔ２）・一定温度に保たれるが、プロセス終了後も炉内で待機する後待機時間（ｔ３）はホットプレートからリフトされていても緩やかにしか降温せず、プレベーク炉からの搬出後に急激に温度低下する。このように緩やかに温度低下する後待機時間（つまりオーバーベーク時間）があると、露光後のパターン寸法に影響が及ぶ。図９に後待機時間とパターン寸法との関係を示す。後待機時間が長くなるにしたがって最小寸法が小さくなっており、両者間には強い相関があることがわかる。

プレベーク炉８でのウエハの待機は、ステッパー３での露光中のトラブルや、コータ・デベロッパー１の各処理ユニットでのトラブルや、マルチユニット処理からシングルユニット処理への移行などによって起きる。

たとえば、プレベーク炉８よりも下流側の或る処理ユニットでの処理時間が長いと、その処理ユニットがウエハの流れを律速する。ウエハはその処理ユニットから上流側で滞り、各処理ユニットで処理済のウエハが待機することになる。

ステッパー３での処理が長い場合もある。単に露光処理が長い場合は、ウエハは、インターフェース部３に予め設けられたバッファーに一時的に保管され、プレベーク炉８で待機することはないが、バッファーにウエハを長時間留めるのは環境の点で望ましくない。一方、露光途中でウエハのアライメントがとれなくなって失敗する場合は、ステッパー３は処理中と見なされ、ウエハはバッファーに留められずプレベーク炉８で待機することになる。

その他、ウエハ処理途中のメンテナンス（たとえば、定期的に行われるレジストのダミーディスペンス）や、各処理ユニットで装置パラメーターの異常が検知され、処理が一時的に停止されることにより、ウエハが待機することもある。

図１０にプレベークおよびその前後のウエハ処理のダイヤグラムを示す。ここでは、プレベーク炉８での熱処理よりも塗布後冷却部９での冷却処理が長い場合を例示している。第１のウエハの冷却処理が終了してから第２のウエハの冷却処理が開始され、第２のウエハの冷却処理が終了してから第３のウエハの冷却処理が開始され、第３のウエハの冷却処理が終了してから第４のウエハの冷却処理が開始されるため、第１のウエハの冷却処理が終了するまで第２のウエハがプレベーク炉８で待機し、・・というように、第２、第３、第４のウエハはそれぞれプレベーク炉８で待機することになる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、各処理ユニットでの処理時間に差があったり遅延が生じた場合も、プレベーク処理の処理ばらつきを防止することができ、塗布・現像・露光処理のスループットの低下を来すことのないレジスト処理方法およびレジスト処理装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のレジスト処理方法は、複数枚のウエハを複数段の処理部に順次に搬送して、ウエハ上にレジスト塗布膜を形成し、ウエハの熱処理および冷却処理を行った後、前記レジスト塗布膜の露光および現像を行うことにより、各ウエハにレジストパターンを形成するレジスト処理方法において、熱処理しようとするウエハについて、熱処理部より下流側の各処理部での処理開始時間と所要時間とに基づいて前記熱処理部での待機時間を設定し、前記熱処理部に搬入してから前記待機時間の経過後に熱処理を開始することを特徴とする。

これによれば、各処理部での処理時間に差があったり遅延が生じた場合に、熱処理部での待機時間を調節すればよく、ウエハの滞在時間を予め一定に決めておけば、塗布・現像・露光処理のスループットの低下を来すことはない。ウエハは、待機時間中には、先行するウエハの熱処理後の残存熱を受けるだけなので、熱履歴上で問題となるような温度上昇は起こらず、ここでの処理ばらつきを防止できる。よって、歩留まりの向上を図ることができる。

上記したレジスト処理方法において、熱処理部でのウエハの待機時間は、熱処理部への当該ウエハの搬入時から熱処理部に隣接する下流側の冷却処理部での当該ウエハに先行するウエハの冷却終了予定時までの時間と熱処理所要時間との差分時間と同等またはより長くなるように設定することができる。

待機時間と熱処理所要時間とからなる熱処理部でのウエハの滞在時間は、それより下流側の各処理部での所要時間に応じて変更することができる。この熱処理部でのウエハの滞在時間は、それより下流側の各処理部での所要時間よりも長くなるように変更するのが好ましい。

複数枚のウエハの１枚毎にあるいは所定枚数毎に待機時間を設定することができる。
熱処理部を複数に設けて複数枚のウエハを並列に熱処理する際には、各熱処理部で熱処理しようとするウエハのそれぞれについて待機時間を設定する。

本発明のレジスト処理装置は、複数枚のウエハにレジストパターンを形成するレジスト処理装置であって、ウエハ上にレジスト塗布膜を形成する塗布部と、前記レジスト塗布膜が形成されたウエハを熱処理する第１の熱処理部と、前記熱処理されたウエハを冷却する第１の冷却部と、前記冷却されたウエハ上のレジスト塗布膜を露光する露光部と、前記レジスト塗布膜が露光されたウエハを熱処理する第２の熱処理部と、前記露光され熱処理されたウエハを冷却する第２の冷却部と、前記露光されたウエハ上のレジスト塗布膜を熱処理および冷却の後に現像する現像部と、前記複数枚のウエハのそれぞれを前記各部に順次に搬送する搬送手段と、少なくとも前記第１の熱処理部と搬送手段との動作を制御する制御部とを備え、前記制御部により、前記第１の熱処理部に搬送されるウエハについて、第１の熱処理部より下流側の各処理部での処理開始時間と所要時間とに基づいて第１の熱処理部での待機時間を設定し、設定した待機時間と熱処理所要時間とより第１の熱処理部での滞在時間を決定し、前記滞在時間を満足するように前記搬送手段を動作させて前記第１の熱処理部にウエハを搬入搬出するとともに、搬入されたウエハに対して前記待機時間の経過後に熱処理を開始するように前記第１の熱処理部を温度制御することを特徴とする。

本発明のレジスト処理方法及びレジスト装置は、熱処理しようとするウエハについて、熱処理部の下流側の各処理部での処理開始時間と所要時間とに基づいて熱処理部での待機時間を設定し、待機時間の経過後に熱処理を開始するようにしたもので、待機時間中にはウエハは先の熱処理の残存熱で緩やかに温度上昇するだけなので、オーバーベークを防止することができ、ロット間やウエハ間での露光後のパターン寸法のばらつきを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明のリソグラフィ装置の構成を示す。
フォトレジスト塗布装置１（以下、コータ・デベロッパー１と称す）とパターン描画露光装置２（以下、ステッパー２と称す）とをインターフェース部３を介して接続してインライン形式に構成されており、ウエハをコータ・デベロッパー１からステッパー２へ、続いてステッパー２からコータ・デベロッパー１へ、インターフェース部３を中継して搬送して処理する。

コータ・デベロッパー１は、ウエハを収納するウエハキャリアが設置されるローダ部４が一端部に配置され、ローダ部４に続いて、露光前処理系と露光後処理系とが並列に配置されている。

露光前処理系には、ウエハにレジスト密着性を高めるＨＭＤＳ処理を施すＨＭＤＳ処理部５と、ＨＭＤＳ処理されたウエハを冷却するウエハ冷却部６と、ウエハ表面にフォトレジストを回転塗布するレジスト塗布部７と、塗布されたレジスト膜中の溶剤を蒸発させる熱処理を行うプリベーク炉８と、熱処理されたウエハを冷却する塗布後冷却部９と、レジスト膜の膜厚によるパターン寸法の変動を抑えるためのＴＡＲＣを塗布するＴＡＲＣコート部１０と、ＴＡＲＣ塗布後のウエハを熱処理するＴＡＲＣ後熱処理部１１と、熱処理されたウエハを冷却するＴＡＲＣ後冷却部１２とがこの順に並んでいる。

露光後処理系には、露光後のレジスト膜の化学反応を促進するためのポスト・エクスポージャ・ベ−キング（ＰＥＢ）処理を施すＰＥＢ炉１３と、ＰＥＢ処理されたウエハを冷却するＰＥＢ後冷却部１４と、レジスト膜を現像するレジスト現像部１５と、現像されたレジスト膜を熱処理するポストベーク炉１６と、熱処理されたウエハを冷却するポストベーク後冷却部１７とがこの順に並んでいる。

露光前処理系と露光後処理系との間には、各処理部（以下、処理ユニットという）にウエハを搬送する搬送アーム１８が配置されている。
さらに、コータ・デベロッパー１の各処理ユニットとステッパー３とに対して信号ラインおよび制御ラインで接続された処理システム制御装置１９が配置されている。

上記構成のリソグラフィ装置において、ローダ部２に設置されたウエハキャリア内のウエハはロット単位で（例えば１ロット２５枚）処理されるようになっており、ロット内の各ウエハは、搬送アーム１８によって１枚ずつＨＭＤＳ処理部５、ウエハ冷却部６、レジスト塗布部７、プリベーク炉８・・・へと順次に下流側の処理ユニットに搬送され、その間に、フォトレジストを塗布し、露光し、現像する一連の処理が施される。なお、プリベーク炉８、ＰＥＢ炉１３、レジスト現像部１５、ポストベーク炉１６はそれぞれ２つずつ並列に配置されていて、マルチユニット処理が行われる。

その際に、レジスト塗布後のプレベーク処理で上述したようにオーバーベークが起こりやすいため、処理システム制御装置１９により、搬送アーム１８の動作およびプリベーク炉８の温度を制御する。

図２は従来よりあるプリベーク炉８の構造を示す。ウエハＷを上面に載置して加熱するホットプレート３１は、上部を開閉可能な箱体（図示省略）の内部に配置されている。ホットプレート３１には、ウエハＷの搬入搬出時にホットプレート３１から突出してウエハＷの下面を支持する複数本（ここでは３本）のリフトピン３２が設けられるとともに、ホットプレート３１とウエハＷの上面との間にプロキシミティーギャップ（ｔ＝0.1ｍｍ程度）を形成するためのピン３３が設けられている。ホットプレート３１の上方には、ホットプレート３１の上面を覆う断面コの字状の上部カバー３４が開閉自在に設けられている。上部カバー３４には加熱処理時に発生するガスを排出する排気ダクト（図示省略）が接続されている。

このプリベーク炉８において、搬送アーム１８によってウエハＷが搬送されてきた時には、図２（ａ）に示すように、上部カバー３４がウエハＷを搬入搬出可能な間隙を形成すべく開放されるとともに、リフトピン３２がホットプレート３１の上面より突出するように上昇し、ウエハＷはリフトピン３２の上に設置される。この状態が待機状態であり、この状態ではウエハＷは積極的には加熱されない。処理システム制御装置１９によって後述するように指令される前待機時間が経過すると、図２（ｂ）に示すように、リフトピン３２が下降してホットプレート３１内に収納されるに伴い、ウエハＷがホットプレート３１上に載置され、所定の熱処理が開始される。熱処理が終了すると、図２（ａ）に示す待機状態に戻り、ウエハＷは搬送アーム１８によって直ちに搬出され冷却部９へと搬送される。

図３に待機状態と熱処理状態とにおけるウエハの温度の経時的変化（熱履歴）を示す。図中、「ＩＮ」はリフトピン３２上にウエハＷが搬入される時点、「プロセス開始」はリフトピン３２が下降してウエハＷの熱処理が開始される時点、「プロセス終了」はリフトピン３２が上昇してウエハＷの熱処理が終了する時点、「ＯＵＴ」はリフトピン３２上からウエハＷが搬出される時点を示す。

ウエハＷは熱処理前の前待機状態にある時は、先のウエハＷを熱処理した際の装置内残存熱によって多少加熱されるが、その前待機時間（ｔ１）での温度勾配は極めて緩やかである。熱処理が開始されると、ウエハＷの温度は直ちに上昇し、所定の熱処理時間（ｔ２）の間、所定の処理温度、例えば１２０゜Ｃに維持される。熱処理が終了すると、ウエハＷは直ちに搬出される。ｔ３は、熱処理終了からウエハ搬出までにかかる後待機時間である。前待機時間（ｔ１）と熱処理時間（ｔ２）と後待機時間（ｔ３）との合計が、ウエハＷのプリベーク炉８での収容（滞在）時間（Ｔ）である。

こうしたプリベーク炉８でのオーバーベークを防止するために、処理システム制御装置１９は、コータ・デベロッパー１の各処理ユニット、搬送アーム１８、ステッパー２、インターフェース部３からの処理開始、処理終了、処理予定時間の情報をリアルタイムに受け、その結果に基づいて、プリベーク炉８での所定の収容時間（Ｔ）より熱処理時間（ｔ２）と後待機時間（ｔ３）とを差し引いて前待機時間（ｔ１）を設定し、プリベーク炉８に時間設定の変更を指令するのである。収容時間（Ｔ）は予め、レジスト塗布、露光、現像などを行う他の各処理ユニット（ステッパー２を含む）のタクトタイムと同等、あるいはより長くなるように決定される。かかる収容時間（Ｔ）の間、搬送アーム１８は、処理システム制御装置１９の制御によって各処理ユニット間でのウエハＷの搬送に従事する。

このような制御方法によれば、プリベーク炉８での収容時間（Ｔ）が上述したように決定されているため、塗布→プリベーク→露光→ＰＥＢ→現像→ポストベークの各タクトが所定値に維持される状況であれば、プリベーク炉８以後の処理ユニットでのタクトタイムも一定に保つことが可能であり、プリベーク炉８以後のフロー途中でウエハが滞ってタクトタイムがばらつくことはない。よって、処理均一性が確保され、パターン寸法がロット内、ロット間で均一化され、歩留まりが向上する。

プリベーク炉８のタクトタイム（収容時間（Ｔ））を他の処理ユニットのタクトタイムと一致させるために前待機時間（ｔ１）を変更するようにしたのは、前待機時間（ｔ１）ではウエハ温度は既述したように極めて緩やかな上昇線をたどり、熱履歴上の問題を生じないからである。

これに対し、熱処理時間（ｔ２）や後待機時間（ｔ３）の変更は望ましくない。熱処理時間（ｔ２）はレジストの種類等の諸条件により一定に保持されるべきものであり、この熱処理時間（ｔ２）を僅かでも延ばすとオーバーベークが起こってしまう。後待機時間（ｔ３）は、プリベーク炉８から搬送アーム１８へのウエハＷの受け渡しするまでに不可避な時間であるが、オーバーベークを回避するためにできるだけ短いのが好ましい。

図４にプレベークおよびその前後のウエハ処理のダイヤグラムを示す。ここではプレベーク炉８での熱処理よりも塗布後冷却部９での冷却処理が長い場合を例示している。第１のウエハの冷却処理が終了してから第２のウエハの冷却処理を開始し、第２のウエハの冷却処理が終了してから第３のウエハの冷却処理を開始し、第３のウエハの冷却処理が終了してから第４のウエハの冷却処理を開始するのは従来と同様である。

その一方で、第２、第３、第４のウエハについて、プリベーク炉８でのタクトタイム（収容時間）（Ｔ１〜Ｔ３）を塗布後冷却部９でのタクトタイム（Ｔ１１〜Ｔ１３）よりも長くとり、かつ、プリベーク炉８での前待機時間（ｔ１〜ｔ３）を同プリベーク炉８でのタクトタイム（Ｔ１〜Ｔ３）と熱処理時間（ｔ２）との差分より長く（同等でもよい）とることで、一定の熱処理時間（ｔ２）を確保し、後待機時間をほとんど無くしながら、第２、第３、第４のウエハのオーバーベークを防止している。

このようにして、ウエハ１枚１枚について、熱処理時間（ｔ２）と後待機時間（ｔ３）とを一定に保つように最適な前待機時間（ｔ１）を設定することにより、またプリベーク炉８でのタクトタイム（Ｔ）をそれより下流側の各処理ユニットでの所要時間に応じて変更することにより、他の処理ユニットでの所要時間が何らかの理由で変わった場合も、ロット内、ロット間でのパターン寸法のばらつきを最小限に抑えることができる。よって、不良品の発生を抑制し、歩留まりを向上させることが可能である。またスループットの影響を最小限に抑えることができる。

なお、プレベーク炉８を複数（２つ）設けて複数枚のウエハを並列に熱処理するマルチユニット処理を図示して説明したが、マルチユニット処理であってもシングルユニット処理であっても同様にして前待機時間（ｔ１）を設定できる。ウエハ所定枚数毎に前待機時間（ｔ１）を設定するようにしてもよい。

図５に、プレベーク炉８での前待機対策の有無によるロット内ウエハ寸法ばらつきの相違を示す。（ａ）は前待機対策をとらない従来法を用いて、（ｂ）は前待機対策をとる本発明方法を用いて、複数枚のウエハに一連の処理を施し、各ウエハにおける現像寸法の平均値（ウェハ内の複数の同一パターンの平均値）（μｍ）を求め、ロット内の寸法ばらつきを算出した結果である。１ロットのサンプル数は２５である。

図中にも示したように、従来法では寸法バラツキ３σは５.３ｎｍであったのに対し、本発明方法では２.８ｎｍであり、本発明方法によって寸法ばらつきが著しく低下したことがわかる。

本発明のレジスト処理方法及びレジスト処理装置は、プレベーク工程でのオーバーベークを無くし、ロット内、ロット間のパターン寸法のばらつきを抑えることができ、微細なパターンの形成に特に有用である。

本発明の一実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示すブロック図 図１のリソグラフィ装置に配置される従来よりあるプレベーク炉の断面図 図１のリソグラフィ装置のプレベーク炉でのウエハ温度と時間との関係を示すグラフ 図１のリソグラフィ装置のプレベーク炉で複数のウエハを処理する際のウエハ処理時間のダイヤグラム プレベーク炉での前待機対策の有無によるロット内ウエハ寸法ばらつきの相違を示すグラフ 従来のリソグラフィ装置の構成を示すブロック図 従来のリソグラフィ装置の各処理ユニットへのウエハの搬送を説明する説明図 従来のリソグラフィ装置のプレベーク炉でのウエハ温度と時間との関係を示すグラフ 従来のリソグラフィ装置のプレベーク炉での待機時間とパターン寸法との相関図 従来のリソグラフィ装置のプレベーク炉で複数のウエハを処理する際のウエハ処理時間のダイヤグラム

符号の説明

１ フォトレジスト塗布装置
２ パターン描画露光装置
７ レジスト塗布部
８ プリベーク炉
９ 塗布後冷却部
13 ＰＥＢ炉
14 ＰＥＢ後冷却部
15 レジスト現像部
18 搬送アーム
19 処理システム制御装置

Claims (7)

1. 複数枚のウエハを複数段の処理部に順次に搬送して、ウエハ上にレジスト塗布膜を形成し、ウエハの熱処理および冷却処理を行った後、前記レジスト塗布膜の露光および現像を行うことにより、各ウエハにレジストパターンを形成するレジスト処理方法において、
   熱処理しようとするウエハについて、熱処理部より下流側の各処理部での処理開始時間と所要時間とに基づいて前記熱処理部での待機時間を設定し、前記熱処理部に搬入してから前記待機時間の経過後に熱処理を開始するレジスト処理方法。
2. 熱処理部でのウエハの待機時間は、熱処理部への当該ウエハの搬入時から熱処理部に隣接する下流側の冷却処理部での当該ウエハに先行するウエハの冷却終了予定時までの時間と熱処理所要時間との差分時間と同等またはより長くなるように設定する請求項１記載のレジスト処理方法。
3. 待機時間と熱処理所要時間とからなる熱処理部でのウエハの滞在時間を、それより下流側の各処理部での所要時間に応じて変更する請求項１または請求項２のいずれかに記載のレジスト処理方法。
4. 熱処理部でのウエハの滞在時間を、それより下流側の各処理部での所要時間よりも長くなるように変更する請求項３記載のレジスト処理方法。
5. 複数枚のウエハの１枚毎にあるいは所定枚数毎に待機時間を設定する請求項１記載のレジスト処理方法。
6. 熱処理部を複数に設けて複数枚のウエハを並列に熱処理する際に、各熱処理部で熱処理しようとするウエハのそれぞれについて待機時間を設定する請求項１記載のレジスト処理方法。
7. 複数枚のウエハにレジストパターンを形成するレジスト処理装置であって、
   ウエハ上にレジスト塗布膜を形成する塗布部と、
   前記レジスト塗布膜が形成されたウエハを熱処理する第１の熱処理部と、
   前記熱処理されたウエハを冷却する第１の冷却部と、
   前記冷却されたウエハ上のレジスト塗布膜を露光する露光部と、
   前記レジスト塗布膜が露光されたウエハを熱処理する第２の熱処理部と、
   前記露光され熱処理されたウエハを冷却する第２の冷却部と、
   前記露光されたウエハ上のレジスト塗布膜を熱処理および冷却の後に現像する現像部と、
   前記複数枚のウエハのそれぞれを前記各部に順次に搬送する搬送手段と、
   少なくとも前記第１の熱処理部と搬送手段との動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部により、
   前記第１の熱処理部に搬送されるウエハについて、第１の熱処理部より下流側の各処理部での処理開始時間と所要時間とに基づいて第１の熱処理部での待機時間を設定し、設定した待機時間と熱処理所要時間とより第１の熱処理部での滞在時間を決定し、
   前記滞在時間を満足するように前記搬送手段を動作させて前記第１の熱処理部にウエハを搬入搬出するとともに、搬入されたウエハに対して前記待機時間の経過後に熱処理を開始するように前記第１の熱処理部を温度制御する
   レジスト処理装置。

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