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JP3594819B2 - Substrate processing equipment - Google Patents
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JP3594819B2 - Substrate processing equipment - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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)の表面にレジストを塗布した後の露光前加熱処理および露光後加熱処理を行う基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、上記のような基板に対しては、レジスト塗布処理、露光処理、現像処理およびそれらに付随する熱処理を順次行わせることにより一連の基板処理を達成している。すなわち、表面にフォトレジスト(本明細書中においては化学増幅型レジストを意味し、以下、単に「レジスト」という)が塗布された基板に対しては露光処理前に露光前加熱処理(以下、「プリベーク」という)が行われる。そして、その基板には露光処理が施された後、露光後加熱処理(以下、「露光後ベーク」という)が行われ、さらにその後、現像液を使用した現像処理が施されて、基板製造が行われるのである。
【0003】
上記のうち、プリベークは、塗布されたレジスト中の余分な溶媒成分を蒸発させ、レジストと基板との密着性を強固にするために行われるものである。また、露光後ベークは、露光時の光化学反応によって生じた生成物の触媒作用により、現像液に対する溶解速度変化を引き起こす化学反応を活性化する目的で行われるものである。これらは、いずれも基板に対し、所定温度による所定時間の加熱処理を行うものであり、ホットプレートを備えた加熱処理部によって行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリベークや露光後ベークを行う上記加熱処理部に対しては、基板搬送ロボットから基板が搬入され、また、搬送ロボットによって基板が取り出される。そして、搬送ロボットは加熱処理部の搬入口側から搬送アームをアクセスさせる。従って、加熱処理部においては、搬入口側の方が奥側(搬入口側と反対側)よりも外気に曝されやすく、搬入口側の温度が奥側の温度よりも若干低くなる傾向がある。このため、プリベークや露光後ベークにおいても、搬入口側の基板の温度の方が奥側の温度よりも若干低くなるという温度勾配が生じている。
【0005】
一方、一連の基板処理に供される基板の向きは、露光処理前の工程および露光処理後の工程のそれぞれにおいては同じ向きとされているのであるが、露光処理前の工程と露光処理後の工程との間では異なる向きとなっている。これは、露光処理を行う露光装置(ステッパー)が露光処理前における基板の向きとは関係なく、露光処理に最適な向きに基板を回動させて処理を行い、その向きのまま露光処理後の工程に渡すからである。
【0006】
従って、従来においては、プリベークにおける基板の向きと露光後ベークにおける基板の向きとの間に何らの調整もなされておらず、その結果プリベークにおける基板の温度勾配と露光後ベークにおける基板の温度勾配との相関は種々雑多なものとなっていた。そして、このような事情に起因して、現像処理後の基板のレジスト膜の線幅均一性が損なわれ、製品の歩留まりが下がるという問題が生じていた。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、現像処理後の基板におけるレジスト膜の線幅均一性を向上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。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、レジスト塗布後露光前の基板に露光前加熱処理を行う露光前ベーク部と、露光後現像前の基板に露光後加熱処理を行う露光後ベーク部と、を備えた基板処理装置であって、(a) 前記露光を行った後、前記露光後ベーク部までの基板処理順路のうちのいずれかに設けられて前記基板を回動させる基板回動手段と、(b) 前記基板回動手段を制御する回動制御手段と、を備え、前記回動制御手段に、前記露光前加熱処理において基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と前記露光後加熱処理において前記基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺されるように、前記露光前ベーク部における基板の向きと前記露光後ベーク部における前記基板の向きとのなす相対角度を前記基板回動手段に調整させている。
【0009】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る基板処理装置において、前記回動制御手段に、基板に塗布するレジストの種類およびレジスト膜厚に応じて前記相対角度を調整させている。
【0010】
また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る基板処理装置において、基板に塗布するレジストがネガティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が太くなる場合には、前記回動制御手段に、前記相対角度が0゜となるように前記基板回動手段を制御させている。
【0011】
また、請求項4の発明は、請求項2の発明に係る基板処理装置において、基板に塗布するレジストがポジティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が太くなる場合には、前記回動制御手段に、前記相対角度が180゜となるように前記基板回動手段を制御させている。
【0012】
また、請求項5の発明は、請求項2の発明に係る基板処理装置において、基板に塗布するレジストがネガティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が細くなる場合には、前記回動制御手段に、前記相対角度が180゜となるように前記基板回動手段を制御させている。
【0013】
また、請求項6の発明は、請求項2の発明に係る基板処理装置において、基板に塗布するレジストがポジティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が細くなる場合には、前記回動制御手段に、前記相対角度が0゜となるように前記基板回動手段を制御させている。
【0014】
また、請求項7の発明は、レジスト塗布後露光前の基板に露光前加熱処理を行う露光前ベーク部と、露光後現像前の基板に露光後加熱処理を行う露光後ベーク部と、を備えた基板処理装置であって、(a) 前記露光を行った後、前記露光後ベーク部までの基板処理順路のうちのいずれかに設けられて前記基板を回動させる基板回動手段と、(b) 前記基板回動手段を制御する回動制御手段と、を備え、前記回動制御手段に、基板に塗布するレジストの種類およびレジスト膜厚に応じて、前記露光前ベーク部における前記基板の搬入口側端部が前記露光後ベーク部において搬入口側または奥側に位置するように、前記基板回動手段に前記基板を回動させている。
【0015】
【発明の実施の形態】
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。
【0016】
<1.基板処理装置の全体構成>
まず、本発明に係る基板処理装置の全体構成について説明する。図1は、本発明に係る基板処理装置の全体構成を示す図である。図1(a)は、基板処理装置の平面図であり、図1(b)は、基板処理装置の正面図である。なお、図1には、その方向関係を明確にするためXYZ直交座標系を付している。ここでは、床面に平行な水平面をXY面とし、鉛直方向をZ方向としている。
【0017】
図1に示すように、本実施形態においては、基板処理装置は、基板の搬出入を行うインデクサIDと、基板に処理を行う複数の処理部および各処理部に基板を搬送する基板搬送手段が配置されるユニット配置部MPと、図示しない露光装置とユニット配置部MPとの間で基板の搬入/搬出を行うために設けられているインターフェイスIFとから構成されている。
【0018】
ユニット配置部MPは、最下部に、レジスト等の処理液供給/排出のための配管等を収納するケミカルキャビネット11を備え、この上側であってその4隅には、基板に液処理を施す液処理部として、基板を回転させつつレジスト塗布処理を行う塗布処理部SC1、SC2(スピンコータ)と、露光後の基板の現像処理を行う現像処理部SD1、SD2(スピンデベロッパ)とが配置されている。また、これらの液処理部の上側には、基板に熱処理を行う多段熱処理部20が装置の前部及び後部に配置されている。さらに、図1に示すように、装置の前側(Y方向の負の向き側)および後側(Y方向の正の向き側)であって多段熱処理部20の間には、基板の端縁部を露光するエッジ露光処理部EE1、EE2がそれぞれ配置されている。
【0019】
塗布処理部SC1、SC2や現像処理部SD1、SD2に挟まれた装置中央部には、周囲の全処理部(液処理部、熱処理部およびエッジ露光処理部EE1、EE2)にアクセスしてこれらとの間で基板の受け渡しを行うための基板搬送手段として、搬送ロボットTR1が配置されている。この搬送ロボットTR1は、鉛直方向に移動可能であるとともに中心の鉛直軸回りに回転可能となっている。
【0020】
なお、ユニット配置部MPの最上部には、クリーンエアのダウンフローを形成するフィルタファンユニットFFUが設置されている。また、塗布処理部SC1、SC2および現像処理部SD1、SD2のそれぞれの直上にも、液処理部側にクリーンエアのダウンフローを形成するフィルタファンユニットFFUが設置されている。
【0021】
次に、図2は、図1の処理部の配置構成を説明する図である。塗布処理部SC1の上方には、多段熱処理部20として、3段構成の熱処理部が配置されている。これらのうち、最下段より数えて2段目の位置には基板の加熱処理を行う加熱処理部HP1が設けられており、3段目についても同様に加熱処理部HP2が設けられている。そして、最下段には、基板に対して冷却処理を行う冷却処理部CP1が設けられている。
【0022】
塗布処理部SC2の上方にも、多段熱処理部20として、2段構成の熱処理部が配置されている。これらのうち、最下段より1段目の位置には基板に対して密着強化処理を行う密着強化部AHL1が設けられており、2段目についても同様に密着強化部AHL2が設けられている。なお、最上段は、本実施形態の装置の場合、空状態となっているが、用途及び目的に応じて加熱処理部や冷却処理部、又はその他の熱処理部を組み込むことができる。
【0023】
現像処理部SD1の上方にも、多段熱処理部20として、3段構成の熱処理部が配置されている。このうち、最下段より1段目の位置には冷却処理部CP4が設けられており、2段目,3段目の位置には加熱処理部HP3,HP4が設けられている。
【0024】
現像処理部SD2の上方にも、多段熱処理部20として、3段構成の熱処理部が配置されている。このうち、最下段より1段目,2段目の位置には、冷却処理部CP2,CP3が設けられており、3段目の位置には、基板に対して露光後ベークを行う露光後ベークプレート部PEBが設けられている。
【0025】
そして、上記の液処理部、熱処理部およびエッジ露光処理部EE1、EE2間をユニット配置部MPの中央部に設けられた搬送ロボットTR1が順次に搬送することによって基板に対して所定の処理を施すことができる。
【0026】
なお、インターフェイスIFは、ユニット配置部MPにおいてレジストの塗布が終了した基板を露光装置側に渡したり露光後の基板を露光装置側から受け取るべく、かかる基板を一時的にストックする機能を有し、図示を省略しているが、搬送ロボットTR1との間で基板を受け渡すロボットと、基板を載置するバッファカセットとを備えている。また、インデクサIDは、複数の基板を収容可能なカセットを載置する載置部と、そのカセットと搬送ロボットTR1との間で基板の受け渡しを行う移載ロボット(図示省略)とを備えており、未処理基板をカセットから搬送ロボットTR1に払い出すとともに、処理済み基板を搬送ロボットTR1から受け取ってカセットに収納する機能を有する。
【0027】
さらに、基板処理装置は制御部10を備えている。制御部10は、コンピュータを用いて構成されており、搬送ロボットTR1、液処理部、熱処理部およびエッジ露光処理部EE1、EE2に電気的に接続されてそれらの動作の全てを管理・制御する。
【0028】
この基板処理装置における基板処理の一例を以下の表1に示す。このような処理順序が予めレシピとして入力されており、制御部10がそのレシピに従って搬送ロボットTR1に基板を搬送させるのである。
【0029】
【表1】

Figure 0003594819
【0030】
この処理順序によれば、未処理基板はインデクサIDから払い出されて、密着強化処理、冷却処理およびレジスト塗布処理が行われた後、加熱処理部HP1にてプリベークが施される(処理順序▲5▼)。その後、冷却処理の後インターフェイスIFを介して露光装置に渡され、露光処理に供される(処理順序▲7▼)。そして、露光済みの基板はインターフェイスIFを介してユニット配置部MPに戻され、エッジ露光処理部EE1にて端縁部露光が行われた後(処理順序▲8▼)、露光後ベークプレート部PEBにて露光後ベークが施され(処理順序▲9▼)、さらにその後、冷却処理、現像処理が行われ、処理済み基板として再びインデクサIDに戻される。すなわち、本実施形態においては、加熱処理部HP1が露光前ベーク部に、露光後ベークプレート部PEBが露光後ベーク部にそれぞれ相当する。
【0031】
なお、表1中において、かっこ書きにて示した処理部は、並行処理が行われる処理部を示している。すなわち、各処理工程での所要時間は同一ではないため、所要時間の長い工程については等価な2つの処理部を割り当てて、そのいずれかにおいて処理するようにしているのである。例えば、インデクサIDから払い出された未処理基板は、密着強化部AHL1または密着強化部AHL2のいずれか空いている方に搬入され、またレジスト塗布処理が終了した基板は加熱処理部HP1または加熱処理部HP2のいずれかに搬入されプリベークが行われるのである。従って、加熱処理部HP2も露光前ベーク部に相当する。但し、本明細書においては、理解を容易にするため、表1中のかっこ書きにて示した処理部以外の処理部に順次搬送されて、一連の基板処理が行われるものとする。
【0032】
<2.プリベークおよび露光後ベークにおける基板の向き>
表1に示す処理順序において、基板がインデクサIDから払い出された後、インターフェイスIFに渡されるまでの工程(処理順序▲1▼〜▲7▼)では、各処理部における基板の向きは同一である。すなわち、各処理部に所定の向きにて搬入された基板は、それと同一の向きにて搬出され、そのままの向きで次工程の処理部に搬入されるという手順が繰り返されるのである。なお、塗布処理部SC1は、基板を回転させつつレジスト塗布を行うのであるが、回転前の基板の向きと同じ向きで回転を停止するようにしているため、処理前後の基板の向きは同一となる。
【0033】
ところで、通常、基板にはその結晶方位を示すオリフラまたはノッチが設けられており、基板の向きはそのようなオリフラまたはノッチを光学的に検出することによって認識される。本実施形態においても、基板がインデクサIDから払い出された後、インターフェイスIFに渡されるまでの工程におけるその基板の向きを検知すべく、密着強化部AHL1から冷却処理部CP2までのいずれかの処理部に基板のオリフラまたはノッチを光学的に検出してその向きを検知する機構を設けておく。なお、密着強化部AHL1から冷却処理部CP2までのいずれかの処理部に光学的検出機構を設ける代わりに、基板処理装置内に光学的検出専用の処理部を設けるようにしてもよい。そして、検知された露光処理前における基板の向きは制御部10に伝達され、記憶される。
【0034】
次に、基板は露光処理を行う露光装置に渡されるのであるが、露光装置は、露光処理前における基板の向きとは関係なく、露光処理に最適な向きに基板を回動させて処理を行い、その向きのまま露光処理後の工程に渡す。従って、エッジ露光処理部EE1に搬入される基板の向きは露光処理前工程での基板の向きとは異なるものとなっている可能性が高い。
【0035】
ここで、本実施形態においては、制御部10が露光処理前における基板の向きを参照しつつエッジ露光処理部EE1に指示を与え、エッジ露光処理部EE1がその指示に基づいて基板を回動させ、当該基板の向きを露光処理前工程での基板の向きと同一または180゜回動させた向きにして搬出するのである。よって、本実施形態においては、エッジ露光処理部EE1(EE2)が基板回動手段に相当し、制御部10が回動制御手段に相当する。
【0036】
図6は、エッジ露光処理部EE1の概略を模式的に示した平面図である。そもそも、エッジ露光処理部EE1は、基板Wの端縁部のレジスト膜を除去するために、露光部50から基板端縁部に光を照射しつつ、駆動部51がその基板を回転させることによって、基板Wの端縁部全体を露光する処理部である。そして、一般に、エッジ露光処理部EE1は、エッジセンサ52にオリフラ55(またはノッチ)を光学的に検出させることによって基板の回転角度を認識しつつ端縁部露光を行う。つまり、エッジ露光処理部EE1は、端縁部露光を行うために、基板を回転させる駆動部51と基板の回転角度を検出する機構であるエッジセンサ52とを備えているのである。そして、本実施形態では、エッジ露光処理部EE1がそのような本来備えている機能を用い、制御部10の指示に従って基板の向きを調整するのである。
【0037】
端縁部露光が終了し、向きの調整が行われた基板は、調整後そのままの向きにて露光後ベークプレート部PEBに渡される。なお、露光後ベークプレート部PEBからインデクサIDに渡されるまでの工程においては、上記露光前処理工程と同様に、各処理部における基板の向きは同一である。
【0038】
以上のように、本実施形態においては、制御部10がエッジ露光処理部EE1を制御し、露光前ベーク部たる加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベーク部たる露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が0゜または180゜となるようにエッジ露光処理部EE1に基板の向きを調整させているのである。
【0039】
図7は、露光後ベークプレート部PEBの概略を模式的に示した平面図である。同図により、上記のことをさらに敷衍すると、露光前ベーク部たる加熱処理部HP1における基板Wの搬入口側端部WEが露光後ベーク部たる露光後ベークプレート部PEBにおいて搬入口側IPまたは奥側OPに位置するように、制御部10がエッジ露光処理部EE1に基板Wを回動させているのである(図7の場合、加熱処理部HP1における搬入口側端部WEを露光後ベークプレート部PEBにおいて奥側OPに位置させている)。なお、露光後ベークプレート部PEBにおける搬入口側IPとは、搬送ロボットTR1がアクセスするために露光後ベークプレート部PEBに設けられた搬入口60に最も近い側であり、奥側OPとは搬入口60から最も遠い側である。加熱処理部HP1における搬入口側および奥側も同様の定義である。また、加熱処理部HP1における基板Wの搬入口側端部WEとは、加熱処理部HP1の搬入口に最も近い搬入口側に位置していた基板Wの端部である。
【0040】
ところで、上記相対角度を0゜とするか180゜とするかは、レジストの種類およびレジストの目標膜厚によって決定される。
【0041】
周知のように、レジストには、露光された部分が現像液によって溶解されるポジティブレジストと露光された部分が現像後に残留するネガティブレジストとの2種類がある。また、半導体チップ等の最終製品に要求される特性に応じて、塗布処理部SC1、SC2において基板に塗布するレジストの目標膜厚が異なる。そして、レジストの種類およびレジストの目標膜厚は、予め制御部10に入力されており、制御部10はそれらの情報を参照することにより、レジストの種類およびレジストの目標膜厚に応じて上記相対角度を0゜とするか180゜とするかを決定し、エッジ露光処理部EE1に基板の向きを調整させるのである。レジストの種類およびレジストの目標膜厚に基づく相対角度の決定は、具体的には以下のようにして行われる。
【0042】
<2−1.第1のパターン>
図3は、レジストの膜厚と現像後のレジスト線幅との相関を示す図である。同図に示すように、レジストの膜厚と現像後のレジスト線幅との相関関係は、膜厚TH付近の膜厚に着眼した場合膜厚THを境界にして2つのパターンに分類することができる。すなわち、基板に塗布されたレジストの膜厚が膜厚THよりも厚いときは、レジスト膜厚が厚くなるほどレジスト線幅が太くなるという正の特性が認められ、膜厚THよりも薄いときは、レジスト膜厚が厚くなるほどレジスト線幅が細くなるという負の特性が認められる。なお、このようなレジストの膜厚とレジスト線幅との相関関係は、レジストの種類によらず同じである。
【0043】
ここでは、まず、第1のパターンとして、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも厚いAであって、かつレジストの種類がネガティブレジストである場合について説明する。
【0044】
既述したように、加熱処理部HP1および露光後ベークプレート部PEBでは、搬送ロボットTR1がアクセスする搬入口側の方が奥側よりも外気に曝されやすく、プリベークおよび露光後ベークにおいて搬入口側の基板の温度の方が奥側の温度よりも若干低くなるという温度勾配が生じる。つまり、加熱処理部HP1および露光後ベークプレート部PEBのいずれにおいても搬入口側から奥側に向けて温度が高くなるという同様の温度勾配が生じているのである。
【0045】
プリベークは、塗布処理部SC1において塗布されたレジスト中の余分な溶媒成分を蒸発させ、レジストと基板との密着性を強固にするために行われるものであるが、基板に温度勾配が生じると溶媒成分の蒸発の程度に差が生じ、温度の高い奥側の方が搬入口側よりも溶媒成分の蒸発の程度が大きくなる。その結果、溶媒成分の蒸発が少ない搬入口側のレジスト膜厚の方が奥側のレジスト膜厚よりも厚くなるのである。
【0046】
レジストの目標膜厚が膜厚Aである場合、図3に示すように、膜厚Aの近傍においてはレジスト膜厚が厚くなるほどレジスト線幅が太くなるため、レジスト膜厚の厚い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも太くなる。つまり、レジストの目標膜厚が膜厚Aである場合、加熱処理部HP1でのプリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が細くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも太くなるのである。
【0047】
一方、露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおいては、基板に温度勾配が生じると露光時の光化学反応による生成物である酸の活性度に差が生じる。すなわち、温度が高いほど酸活性が大きくなるため、温度の高い奥側の方が搬入口側よりも酸活性が大きくなる。
【0048】
レジストの種類がネガティブレジストである場合、酸活性が大きくなると露光部分のレジストの硬化の程度が大きくなり、その結果レジスト線幅が太くなるのである。従って、酸活性の大きい奥側のレジスト線幅の方が搬入口側のレジスト線幅よりも太くなる。つまり、レジストの種類がネガティブレジストである場合、露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおけるレジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が太くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも細くなるのである。
【0049】
上述の如く、加熱処理部HP1および露光後ベークプレート部PEBのいずれにおいても搬入口側から奥側に向けて温度が高くなるという同様の温度勾配が生じている。そして、第1のパターンでは、プリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性と露光後ベークにおけるレジスト線幅への温度依存性とが逆特性となるため、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける基板の向きとを同じにすれば、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺され、最終的なレジスト線幅均一性は向上する。
【0050】
従って、第1のパターンにおいては、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すれば、現像処理後のレジスト線幅均一性を向上させることができる。逆に、当該相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すると、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが加算され、現像処理後のレジスト線幅均一性が著しく劣化する。
【0051】
<2−2.第2のパターン>
次に、第2のパターンとして、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも厚いAであって、かつレジストの種類がポジティブレジストである場合について説明する。
【0052】
上記第1のパターンと同様に、レジストの目標膜厚が膜厚Aであるため、加熱処理部HP1でのプリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が細くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも太くなる。
【0053】
一方、露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおいては、基板に温度勾配が生じると露光時の光化学反応による生成物である酸の活性度に差が生じ、温度が高いほど酸活性が大きくなるため、温度の高い奥側の方が搬入口側よりも酸活性が大きくなるのは上記第1のパターンと同様である。
【0054】
第2のパターンでは、レジストの種類がポジティブレジストであるため、酸活性が大きくなると露光部分が現像液によって溶かされる程度が大きくなり、その結果レジスト線幅が細くなるのである。従って、酸活性の大きい奥側のレジスト線幅の方が搬入口側のレジスト線幅よりも細くなる。つまり、レジストの種類がポジティブレジストである場合、露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおけるレジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が細くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも太くなるのである。
【0055】
加熱処理部HP1および露光後ベークプレート部PEBのいずれにおいても搬入口側から奥側に向けて温度が高くなるという同様の温度勾配が生じている。そして、第2のパターンでは、プリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性と露光後ベークにおけるレジスト線幅への温度依存性とが同じ特性となるため、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける基板の向きとを反転させれば、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺され、最終的なレジスト線幅均一性は向上する。
【0056】
従って、第2のパターンにおいては、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すれば、現像処理後のレジスト線幅均一性を向上させることができる。逆に、当該相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すると、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが加算され、現像処理後のレジスト線幅均一性が著しく劣化する。
【0057】
<2−3.第3のパターン>
次に、第3のパターンとして、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも薄いBであって、かつレジストの種類がネガティブレジストである場合について説明する。
【0058】
基板に温度勾配が生じると溶媒成分の蒸発の程度に差が生じ、温度の高い奥側の方が搬入口側よりも溶媒成分の蒸発の程度が大きくなり、溶媒成分の蒸発が少ない搬入口側のレジスト膜厚の方が奥側のレジスト膜厚よりも厚くなるのは、上記第1のパターンと同じである。
【0059】
レジストの目標膜厚が膜厚Bである場合、図3に示すように、膜厚Bの近傍においてはレジスト膜厚が厚くなるほどレジスト線幅が細くなるため、レジスト膜厚の厚い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも細くなる。つまり、レジストの目標膜厚が膜厚Bである場合、加熱処理部HP1でのプリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が太くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも細くなるのである。
【0060】
一方、露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおいては、上記第1のパターンと同様に、レジストの種類がネガティブレジストであるため、レジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が太くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも細くなるのである。
【0061】
よって、第3のパターンでは、プリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性と露光後ベークにおけるレジスト線幅への温度依存性とが同じ特性となるため、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける基板の向きとを反転させれば、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺され、最終的なレジスト線幅均一性は向上する。
【0062】
従って、第3のパターンにおいては、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すれば、現像処理後のレジスト線幅均一性を向上させることができる。逆に、当該相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すると、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが加算され、現像処理後のレジスト線幅均一性が著しく劣化する。
【0063】
<2−4.第4のパターン>
次に、第4のパターンとして、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも薄いBであって、かつレジストの種類がポジティブレジストである場合について説明する。
【0064】
上記第3のパターンと同様に、レジストの目標膜厚が膜厚Bであるため、加熱処理部HP1でのプリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が太くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも細くなるのである。
【0065】
一方、露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおいては、上記第2のパターンと同様に、レジストの種類がポジティブレジストであるため、レジスト線幅への温度依存性は、温度が高くなるにしたがってレジスト線幅が細くなるという特性であり、温度の低い搬入口側のレジスト線幅の方が奥側のレジスト線幅よりも太くなるのである。
【0066】
よって、第4のパターンでは、プリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性と露光後ベークにおけるレジスト線幅への温度依存性とが逆特性となるため、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける基板の向きとを同じにすれば、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺され、最終的なレジスト線幅均一性は向上する。
【0067】
従って、第4のパターンにおいては、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すれば、現像処理後のレジスト線幅均一性を向上させることができる。逆に、当該相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すると、プリベークにおいて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにおいて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが加算され、現像処理後のレジスト線幅均一性が著しく劣化する。
【0068】
<2−5.総括>
以上のように、レジストの目標膜厚は、加熱処理部HP1でのプリベークにおけるレジスト線幅への温度依存性に影響を与える。以下の表2はその内容をまとめたものである。
【0069】
【表2】
Figure 0003594819
【0070】
加熱処理部HP1でのプリベークにおいて基板に温度勾配が生じた結果、搬入口側のレジスト線幅と奥側のレジスト線幅との間に線幅差tが発生する。
【0071】
一方、レジストの種類は、露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおけるレジスト線幅への温度依存性に影響を与える。以下の表3はその内容をまとめたものである。
【0072】
【表3】
Figure 0003594819
【0073】
露光後ベークプレート部PEBでの露光後ベークにおいて基板に温度勾配が生じた結果、搬入口側のレジスト線幅と奥側のレジスト線幅との間に線幅差Tが発生する。なお、露光後ベークでの温度依存性の方がプリベークでの温度依存性よりも大きいためT>tとなる。
【0074】
このように、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも厚いか薄いか、及び、レジストの種類がポジティブレジストかネガティブレジストかによって条件の組み合わせは4パターン存在し、それぞれのパターンについて、プリベークにて基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後ベークにて当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とを相殺するようにしているのである。
【0075】
図4は、レジストの種類がネガティブレジストである場合の線幅均一性を示す図である。同図の横軸には、露光後ベークプレート部PEB内における基板の位置を示している。
【0076】
レジストの種類がネガティブレジストである場合において、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも厚いAのときは(第1のパターン)、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すれば、温度勾配が線幅に与える影響が相殺され、線幅差はT−tとなる(図4中の実線)。逆に、当該相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すると、温度勾配が線幅に与える影響が加算され、線幅差はT+tとなる(図4中の点線)。
【0077】
また、レジストの種類がネガティブレジストである場合において、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも薄いBのときは(第3のパターン)、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すれば、温度勾配が線幅に与える影響が相殺され、線幅差はT−tとなる(図4中の実線)。逆に、当該相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すると、温度勾配が線幅に与える影響が加算され、線幅差はT+tとなる(図4中の点線)。
【0078】
図5は、レジストの種類がポジティブレジストである場合の線幅均一性を示す図である。図4と同様に、図5の横軸には、露光後ベークプレート部PEB内における基板の位置を示している。
【0079】
レジストの種類がポジティブレジストである場合において、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも厚いAのときは(第2のパターン)、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すれば、温度勾配が線幅に与える影響が相殺され、線幅差はT−tとなる(図5中の実線)。逆に、当該相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すると、温度勾配が線幅に与える影響が加算され、線幅差はT+tとなる(図5中の点線)。
【0080】
また、レジストの種類がポジティブレジストである場合において、レジストの目標膜厚が膜厚THよりも薄いBのときは(第4のパターン)、加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が0゜となるように基板の向きを調整すれば、温度勾配が線幅に与える影響が相殺され、線幅差はT−tとなる(図5中の実線)。逆に、当該相対角度が180゜となるように基板の向きを調整すると、温度勾配が線幅に与える影響が加算され、線幅差はT+tとなる(図5中の点線)。
【0081】
<3.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、エッジ露光処理部EE1に基板の向きを調整させるようにしていたが、これに限定されるものではなく、基板を回転させる駆動部と基板の回転角度を検出する機構とを備えた角度調整専用の基板回動処理部を設けるようにしてもよい。また、露光済みの基板をインターフェイスIFから搬送ロボットTR1に渡すときに、インターフェイスIFに設けられた受け渡しロボットのY方向の位置を変えることによって搬送ロボットTR1への基板受け渡し角度を変化させ、基板の向きを調整するようにしてもよい。換言すれば、露光を行った後、露光後ベークプレート部PEBまでの基板処理順路のうちのいずれかに設けられて加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が0゜または180゜となるようにできるようなものであれば、いかなる手段であってもよい。
【0082】
また、上記の実施の形態においては、レジストの種類及びレジストの目標膜厚に応じて、露光前ベーク部たる加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベーク部たる露光後ベークプレート部PEBにおける当該基板の向きとのなす相対角度が0゜または180゜となるように基板の向きを調整して露光前加熱処理において基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後加熱処理において当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とを相殺するようにした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて、露光前加熱処理において生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後加熱処理において基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とを相殺可能な所望の任意の相対角度(即ち、相対角度が0゜または180゜からそれぞれ所定角度ずれた場合を含む)となるように、露光前ベーク部たる加熱処理部HP1における基板の向きと露光後ベーク部たる露光後ベークプレート部PEBにおける基板の向きとを調整するようにしてもよい。
【0083】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1ないし請求項6のいずれかの発明によれば、露光前加熱処理において基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後加熱処理において当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺されるように、露光前ベーク部における基板の向きと露光後ベーク部における当該基板の向きとのなす相対角度を基板回動手段に調整させているため、現像処理後の基板におけるレジスト膜の線幅均一性を向上することができる。
【0084】
また、請求項7の発明によれば、基板に塗布するレジストの種類およびレジスト膜厚に応じて、露光前ベーク部における基板の搬入口側端部が露光後ベーク部において搬入口側または奥側に位置するように、当該基板を回動させているため、露光前加熱処理において基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と露光後加熱処理において当該基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺され、請求項1の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板処理装置の全体構成を示す図である。
【図2】図1の基板処理装置における処理部の配置構成を説明する図である。
【図3】レジストの膜厚と現像後のレジスト線幅との相関を示す図である。
【図4】レジストの種類がネガティブレジストである場合の線幅均一性を示す図である。
【図5】レジストの種類がポジティブレジストである場合の線幅均一性を示す図である。
【図6】エッジ露光処理部の概略を模式的に示した平面図である。
【図7】露光後ベークプレート部の概略を模式的に示した平面図である。
【符号の説明】
10 制御部
EE1、EE2 エッジ露光処理部
HP1、HP2 加熱処理部
PEB 露光後ベークプレート部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pre-exposure bake treatment after applying a resist to a surface of a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk, etc. (hereinafter, simply referred to as a “substrate”). The present invention relates to a substrate processing apparatus that performs a heat treatment.
[0002]
[Prior art]
In general, a series of substrate processing is achieved by sequentially performing a resist coating process, an exposure process, a developing process, and a heat treatment associated therewith on the substrate as described above. That is, for a substrate having a surface coated with a photoresist (in the present specification, a chemically amplified resist, hereinafter simply referred to as a “resist”), a pre-exposure bake (hereinafter, referred to as “resist”) is performed before the exposure. Pre-baking ”). Then, after the substrate is subjected to an exposure process, a post-exposure baking process (hereinafter, referred to as “post-exposure bake”) is performed, and then a development process using a developing solution is performed. It is done.
[0003]
Of the above, the pre-bake is performed to evaporate an excess solvent component in the applied resist and to strengthen the adhesion between the resist and the substrate. The post-exposure bake is performed for the purpose of activating a chemical reaction that causes a change in the dissolution rate with respect to a developer due to a catalytic action of a product generated by a photochemical reaction at the time of exposure. Each of these processes performs a heat treatment on a substrate at a predetermined temperature for a predetermined time, and is performed by a heat processing unit having a hot plate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a substrate is carried in from the substrate transfer robot to the above-described heat treatment unit for performing pre-bake or post-exposure bake, and the substrate is taken out by the transfer robot. Then, the transfer robot causes the transfer arm to access from the carry-in side of the heat treatment unit. Therefore, in the heat treatment section, the carry-in side is more likely to be exposed to outside air than the back side (the side opposite to the carry-in side), and the temperature on the carry-in side tends to be slightly lower than the temperature on the back side. . Therefore, even in the pre-bake and the post-exposure bake, a temperature gradient occurs in which the temperature of the substrate on the carry-in side is slightly lower than the temperature on the back side.
[0005]
On the other hand, the orientation of the substrate subjected to a series of substrate processing is the same in each of the process before the exposure process and the process after the exposure process, but the process before the exposure process and the process after the exposure process are the same. The orientation is different from the process. This is because the exposure apparatus (stepper) that performs the exposure process performs the process by rotating the substrate in an optimal direction for the exposure process regardless of the orientation of the substrate before the exposure process, and performs the process after the exposure process in that direction. This is because it is passed to the process.
[0006]
Therefore, conventionally, no adjustment has been made between the orientation of the substrate in the pre-bake and the orientation of the substrate in the post-exposure bake, and as a result, the temperature gradient of the substrate in the pre-bake and the temperature gradient of the substrate in the post-exposure bake have been reduced. Had various correlations. Then, due to such circumstances, the line width uniformity of the resist film on the substrate after the development processing has been impaired, and there has been a problem that the yield of the product has decreased.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a substrate processing apparatus capable of improving the line width uniformity of a resist film on a substrate after a development process.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 includes a pre-exposure bake section for performing a pre-exposure bake section on a substrate before resist application and before exposure, and a post-exposure bake section for performing a post-exposure bake processing on the substrate before post-exposure development. A substrate processing apparatus comprising: (a) a substrate rotation device that is provided on any one of substrate processing routes to the post-exposure bake unit after the exposure, and rotates the substrate. Moving means; and (b) a rotation control means for controlling the substrate rotation means, wherein the rotation control means has an effect on a line width of a temperature gradient generated in the substrate in the pre-exposure baking. The orientation of the substrate in the pre-exposure bake section and the orientation of the substrate in the post-exposure bake section are set such that the influence of the temperature gradient generated on the substrate in the post-exposure bake on the line width is offset. Set the relative angle to the It is made to adjust to.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the first aspect of the present invention, the rotation control means adjusts the relative angle in accordance with a type of resist applied to the substrate and a resist film thickness. .
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the second aspect of the present invention, the resist applied to the substrate is a negative resist, and the thickness of the resist applied to the substrate is a resist film thickness. When the line width becomes thicker as the thickness becomes larger, the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle becomes 0 °.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the second aspect of the present invention, the resist applied to the substrate is a positive resist, and the thickness of the resist applied to the substrate is a resist film thickness. When the line width becomes thicker as the thickness becomes larger, the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle becomes 180 °.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the second aspect of the present invention, the resist applied to the substrate is a negative resist, and the thickness of the resist applied to the substrate is a resist film thickness. If the line width becomes thinner as the thickness becomes larger, the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle becomes 180 °.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the second aspect of the present invention, the resist applied to the substrate is a positive resist, and the thickness of the resist applied to the substrate is a resist film thickness. If the line width becomes thinner as the thickness becomes larger, the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle becomes 0 °.
[0014]
Further, the invention according to claim 7 includes a pre-exposure bake unit for performing a pre-exposure bake unit for performing a pre-exposure bake process on the substrate before exposure after resist application, and a post-exposure bake unit for performing a post-exposure bake process on the substrate before the post-exposure development. (A) substrate rotating means provided in any one of substrate processing routes to the post-exposure bake unit after the exposure, and for rotating the substrate; b) rotation control means for controlling the substrate rotation means, wherein the rotation control means controls the rotation of the substrate in the pre-exposure bake unit in accordance with the type of resist applied to the substrate and the resist film thickness. The substrate rotating means rotates the substrate so that the carry-in side end is located on the carry-in side or the back side in the post-exposure bake portion.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
<1. Overall Configuration of Substrate Processing Apparatus>
First, the overall configuration of the substrate processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention. FIG. 1A is a plan view of the substrate processing apparatus, and FIG. 1B is a front view of the substrate processing apparatus. In FIG. 1, an XYZ orthogonal coordinate system is added to clarify the directional relationship. Here, a horizontal plane parallel to the floor is defined as an XY plane, and a vertical direction is defined as a Z direction.
[0017]
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the substrate processing apparatus includes an indexer ID for carrying in / out a substrate, a plurality of processing units for performing processing on the substrate, and a substrate transport unit for transporting the substrate to each processing unit. It comprises a unit arrangement section MP to be arranged, and an interface IF provided for carrying in / out a substrate between an exposure apparatus (not shown) and the unit arrangement section MP.
[0018]
The unit disposition portion MP includes a chemical cabinet 11 at the lowermost portion for accommodating a pipe or the like for supplying / discharging a processing liquid such as a resist. As processing units, coating processing units SC1 and SC2 (spin coater) that perform resist coating processing while rotating the substrate, and development processing units SD1 and SD2 (spin developer) that perform development processing of the substrate after exposure are arranged. . Above these liquid processing units, a multi-stage heat treatment unit 20 for performing heat treatment on the substrate is disposed at the front and rear of the apparatus. Further, as shown in FIG. 1, between the multi-step heat treatment section 20 on the front side (negative direction side in the Y direction) and the rear side (positive direction side in the Y direction) of the apparatus, an edge of the substrate is provided. EE1 and EE2 are arranged respectively.
[0019]
In the central part of the apparatus sandwiched between the coating processing units SC1 and SC2 and the development processing units SD1 and SD2, all of the surrounding processing units (liquid processing unit, heat treatment unit and edge exposure processing units EE1 and EE2) are accessed and accessed. A transfer robot TR1 is provided as a substrate transfer means for transferring a substrate between the two. The transfer robot TR1 is movable in the vertical direction and is rotatable around a central vertical axis.
[0020]
Note that a filter fan unit FFU that forms a downflow of clean air is installed at the top of the unit arrangement section MP. Further, a filter fan unit FFU for forming a downflow of clean air on the side of the liquid processing section is also provided directly above each of the coating processing sections SC1 and SC2 and the developing processing sections SD1 and SD2.
[0021]
Next, FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement configuration of the processing unit in FIG. Above the coating unit SC1, a three-stage heat treatment unit is disposed as the multi-stage heat treatment unit 20. Among these, a heat treatment section HP1 for performing the heat treatment of the substrate is provided at a position of the second step counted from the lowest step, and a heat treatment section HP2 is similarly provided for the third step. In the lowermost stage, a cooling processing unit CP1 for performing a cooling process on the substrate is provided.
[0022]
A heat treatment unit having a two-stage configuration is disposed above the coating treatment unit SC2 as the multi-stage heat treatment unit 20. Among these, the adhesion strengthening portion AHL1 for performing the adhesion strengthening process on the substrate is provided at the position of the first stage from the lowermost stage, and the adhesion strengthening portion AHL2 is similarly provided for the second stage. Although the uppermost stage is empty in the case of the apparatus of the present embodiment, a heat treatment unit, a cooling treatment unit, or another heat treatment unit can be incorporated according to the application and purpose.
[0023]
Above the development processing unit SD1, a three-stage heat treatment unit is disposed as the multi-stage heat treatment unit 20. Of these, the cooling processing unit CP4 is provided at the position of the first stage from the lowest stage, and the heating processing units HP3 and HP4 are provided at the positions of the second and third stages.
[0024]
Above the development processing unit SD2, a three-stage heat treatment unit is disposed as the multi-stage heat treatment unit 20. Of these, cooling processing units CP2 and CP3 are provided at the first and second stages from the bottom, and at the third stage, post-exposure bake for performing post-exposure bake on the substrate. A plate part PEB is provided.
[0025]
Then, a predetermined process is performed on the substrate by sequentially transporting the substrate between the liquid processing unit, the heat treatment unit, and the edge exposure processing units EE1 and EE2 by the transport robot TR1 provided at the center of the unit arrangement unit MP. be able to.
[0026]
The interface IF has a function of temporarily stocking the substrate on which the resist application has been completed in the unit disposition portion MP so as to pass the substrate to the exposure apparatus or to receive the exposed substrate from the exposure apparatus. Although not shown, the robot includes a robot that transfers a substrate to and from the transport robot TR1, and a buffer cassette that places the substrate. Further, the indexer ID includes a mounting portion for mounting a cassette capable of accommodating a plurality of substrates, and a transfer robot (not shown) for transferring substrates between the cassette and the transfer robot TR1. And a function of paying out unprocessed substrates from the cassette to the transfer robot TR1, and receiving processed substrates from the transfer robot TR1 and storing them in the cassette.
[0027]
Further, the substrate processing apparatus includes a control unit 10. The control unit 10 is configured using a computer, and is electrically connected to the transport robot TR1, the liquid processing unit, the heat treatment unit, and the edge exposure processing units EE1 and EE2, and manages and controls all of the operations.
[0028]
Table 1 below shows an example of substrate processing in this substrate processing apparatus. Such a processing order is input as a recipe in advance, and the control unit 10 causes the transport robot TR1 to transport the substrate according to the recipe.
[0029]
[Table 1]
Figure 0003594819
[0030]
According to this processing order, the unprocessed substrate is paid out from the indexer ID, and after the adhesion strengthening processing, the cooling processing, and the resist coating processing are performed, the pre-baking is performed in the heating processing unit HP1 (processing sequence ▲). 5 ▼). After that, after the cooling process, it is transferred to the exposure apparatus via the interface IF and is subjected to the exposure process (processing order {circle around (7)}). The exposed substrate is returned to the unit arrangement section MP via the interface IF, and after the edge exposure is performed in the edge exposure processing section EE1 (processing order {circle around (8)}), the post-exposure bake plate section PEB is processed. After the exposure, baking is performed (processing order [9]), and thereafter, cooling processing and development processing are performed, and the substrate is returned to the indexer ID again as a processed substrate. That is, in the present embodiment, the heat treatment section HP1 corresponds to a pre-exposure bake section, and the post-exposure bake plate section PEB corresponds to a post-exposure bake section.
[0031]
In Table 1, the processing units shown in parentheses indicate the processing units where parallel processing is performed. That is, since the required time in each processing step is not the same, two equivalent processing units are allocated to the step having a long required time, and the processing is performed in any one of them. For example, the unprocessed substrate paid out from the indexer ID is carried into the vacant one of the adhesion strengthening part AHL1 and the adhesion reinforcement part AHL2, and the substrate on which the resist coating processing has been completed is subjected to the heat treatment part HP1 or the heat treatment part HPL. This is carried into one of the units HP2 and prebaked. Therefore, the heat treatment section HP2 also corresponds to a pre-exposure bake section. However, in this specification, for ease of understanding, it is assumed that the substrate is sequentially transported to processing units other than the processing units indicated by parentheses in Table 1 to perform a series of substrate processing.
[0032]
<2. Substrate orientation in pre-bake and post-exposure bake>
In the processing sequence shown in Table 1, in the steps (processing sequence (1) to (7)) after the substrate is paid out from the indexer ID and passed to the interface IF, the direction of the substrate in each processing unit is the same. is there. That is, the procedure is repeated in which the substrate carried into each processing unit in a predetermined direction is carried out in the same direction, and carried into the next processing unit in the same direction. Note that the coating processing unit SC1 performs the resist coating while rotating the substrate. However, since the rotation is stopped in the same direction as the direction of the substrate before rotation, the directions of the substrate before and after the processing are the same. Become.
[0033]
Incidentally, the substrate is usually provided with an orientation flat or notch indicating its crystal orientation, and the orientation of the substrate is recognized by optically detecting such an orientation flat or notch. Also in this embodiment, in order to detect the orientation of the substrate in the process from when the substrate is paid out from the indexer ID to when it is passed to the interface IF, any one of the processes from the adhesion strengthening unit AHL1 to the cooling unit CP2 is detected. The unit is provided with a mechanism for optically detecting the orientation flat or notch of the substrate and detecting the orientation thereof. Instead of providing an optical detection mechanism in any of the processing units from the adhesion strengthening unit AHL1 to the cooling processing unit CP2, a processing unit dedicated to optical detection may be provided in the substrate processing apparatus. Then, the detected orientation of the substrate before the exposure processing is transmitted to the control unit 10 and stored.
[0034]
Next, the substrate is passed to the exposure apparatus that performs the exposure processing, and the exposure apparatus performs the processing by rotating the substrate in an optimal direction for the exposure processing regardless of the orientation of the substrate before the exposure processing. Is passed to the step after the exposure processing in that direction. Therefore, there is a high possibility that the direction of the substrate carried into the edge exposure processing unit EE1 is different from the direction of the substrate in the pre-exposure process.
[0035]
Here, in the present embodiment, the control unit 10 gives an instruction to the edge exposure processing unit EE1 while referring to the orientation of the substrate before the exposure processing, and the edge exposure processing unit EE1 rotates the substrate based on the instruction. The substrate is carried out with the direction of the substrate being the same as the direction of the substrate in the pre-exposure processing step or the direction rotated by 180 °. Therefore, in the present embodiment, the edge exposure processing unit EE1 (EE2) corresponds to the substrate rotation unit, and the control unit 10 corresponds to the rotation control unit.
[0036]
FIG. 6 is a plan view schematically showing an outline of the edge exposure processing unit EE1. In the first place, the edge exposure processing unit EE1 rotates the substrate by rotating the substrate while irradiating the substrate edge with light from the exposure unit 50 to remove the resist film at the edge of the substrate W. , A processing unit that exposes the entire edge of the substrate W. In general, the edge exposure processing unit EE1 performs edge exposure while recognizing the rotation angle of the substrate by causing the edge sensor 52 to optically detect the orientation flat 55 (or notch). That is, the edge exposure processing unit EE1 includes the driving unit 51 for rotating the substrate and the edge sensor 52 as a mechanism for detecting the rotation angle of the substrate in order to perform edge exposure. In the present embodiment, the edge exposure processing unit EE1 adjusts the orientation of the substrate in accordance with an instruction from the control unit 10 by using such inherent functions.
[0037]
The substrate whose edge has been exposed and whose orientation has been adjusted is transferred to the post-exposure bake plate unit PEB in the same orientation after the adjustment. In the process from the post-exposure bake plate portion PEB to the transfer to the indexer ID, the orientation of the substrate in each processing portion is the same as in the pre-exposure process.
[0038]
As described above, in the present embodiment, the control unit 10 controls the edge exposure processing unit EE1, and determines the orientation of the substrate in the heating processing unit HP1 as the pre-exposure bake unit and the post-exposure bake plate unit PEB as the post-exposure bake unit. The direction of the substrate is adjusted by the edge exposure processing unit EE1 so that the relative angle between the substrate and the direction of the substrate becomes 0 ° or 180 °.
[0039]
FIG. 7 is a plan view schematically showing the outline of the post-exposure bake plate portion PEB. Referring to the drawing, the above can be further extended. When the end WE of the substrate W at the entrance side of the heat treatment section HP1 as the pre-exposure bake section is located at the entrance side IP or at the depth at the post-exposure bake plate section PEB as the post-exposure bake section. That is, the control unit 10 rotates the substrate W to the edge exposure processing unit EE1 so as to be positioned on the side OP (in the case of FIG. 7, the post-exposure bake plate is used for the carry-in entrance end WE of the heating processing unit HP1). The part PEB is located on the back side OP). Note that the carry-in side IP in the post-exposure bake plate part PEB is the side closest to the carry-in port 60 provided in the post-exposure bake plate part PEB for the transfer robot TR1 to access. The side farthest from the mouth 60. The same definition applies to the carry-in side and the back side in the heat treatment section HP1. In addition, the carry-in side end WE of the substrate W in the heat treatment unit HP1 is an end of the substrate W located on the carry-in side closest to the carry-in entrance of the heat treatment unit HP1.
[0040]
Incidentally, whether the relative angle is set to 0 ° or 180 ° is determined by the type of the resist and the target film thickness of the resist.
[0041]
As is well known, there are two types of resists, a positive resist in which exposed portions are dissolved by a developer, and a negative resist in which exposed portions remain after development. Further, the target film thickness of the resist applied to the substrate in the coating processing units SC1 and SC2 differs depending on the characteristics required for the final product such as a semiconductor chip. The type of the resist and the target film thickness of the resist are input to the control unit 10 in advance, and the control unit 10 refers to the information and, based on the type of the resist and the target film thickness of the resist, sets the relative position. It is determined whether the angle is 0 ° or 180 °, and the edge exposure processing unit EE1 adjusts the direction of the substrate. The determination of the relative angle based on the type of the resist and the target film thickness of the resist is specifically performed as follows.
[0042]
<2-1. First pattern>
FIG. 3 is a diagram showing a correlation between the resist film thickness and the resist line width after development. As shown in the figure, the correlation between the resist film thickness and the developed resist line width can be classified into two patterns with the film thickness TH as a boundary when focusing on a film thickness near the film thickness TH. it can. That is, when the film thickness of the resist applied to the substrate is larger than the film thickness TH, the positive characteristic that the resist line width becomes larger as the film thickness of the resist is larger, and when the film thickness is smaller than the film thickness TH, The negative characteristic that the resist line width becomes narrower as the resist film thickness increases is recognized. The correlation between the resist film thickness and the resist line width is the same regardless of the type of the resist.
[0043]
Here, the case where the target film thickness of the resist is A which is larger than the film thickness TH and the type of the resist is a negative resist will be described first as the first pattern.
[0044]
As described above, in the heat treatment section HP1 and the post-exposure bake plate section PEB, the carry-in side accessed by the transport robot TR1 is more easily exposed to the outside air than the back side, and the carry-in side in pre-bake and post-exposure bake. A temperature gradient occurs in which the temperature of the substrate is slightly lower than the temperature on the back side. In other words, a similar temperature gradient occurs in which the temperature increases from the carry-in side toward the back side in both the heat treatment section HP1 and the post-exposure bake plate section PEB.
[0045]
The pre-bake is performed in order to evaporate an excess solvent component in the resist applied in the coating processing unit SC1 and to strengthen the adhesiveness between the resist and the substrate. There is a difference in the degree of evaporation of the components, and the degree of evaporation of the solvent components is higher at the back side where the temperature is higher than at the entrance side. As a result, the resist film thickness on the carry-in side where evaporation of the solvent component is small is larger than the resist film thickness on the back side.
[0046]
When the target film thickness of the resist is the film thickness A, as shown in FIG. 3, the resist line width becomes larger as the resist film thickness increases in the vicinity of the film thickness A. The resist line width is larger than the resist line width on the back side. That is, when the target film thickness of the resist is the film thickness A, the temperature dependency on the resist line width in the pre-bake in the heat treatment section HP1 is such that the resist line width becomes narrower as the temperature increases. The resist line width on the side of the entrance where the temperature is low is larger than the resist line width on the back side.
[0047]
On the other hand, in the post-exposure bake in the post-exposure bake plate portion PEB, if a temperature gradient occurs in the substrate, a difference occurs in the activity of the acid which is a product of the photochemical reaction at the time of exposure. In other words, the higher the temperature is, the greater the acid activity is. Therefore, the acid activity is higher on the back side where the temperature is higher than on the carry-in side.
[0048]
When the type of the resist is a negative resist, as the acid activity increases, the degree of curing of the resist in the exposed portion increases, and as a result, the resist line width increases. Therefore, the resist line width on the back side having a large acid activity is larger than the resist line width on the carry-in side. In other words, when the type of the resist is a negative resist, the temperature dependency on the resist line width in the post-exposure bake in the post-exposure bake plate portion PEB is a characteristic that the resist line width increases as the temperature increases. In other words, the resist line width on the carry-in side where the temperature is low is narrower than the resist line width on the back side.
[0049]
As described above, in both the heat treatment section HP1 and the post-exposure bake plate section PEB, a similar temperature gradient occurs in which the temperature increases from the carry-in side to the back side. In the first pattern, the temperature dependence on the resist line width in the pre-bake and the temperature dependence on the resist line width in the post-exposure bake have opposite characteristics. If the orientation of the substrate in the bake plate portion PEB is the same, the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the pre-bake on the line width and the effect on the line width of the substrate in the post-exposure bake are offset. As a result, the final resist line width uniformity is improved.
[0050]
Therefore, in the first pattern, if the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle between the direction of the substrate in the heat treatment section HP1 and the direction of the substrate in the post-exposure bake plate section PEB becomes 0 °, the development can be performed. The uniformity of the resist line width after the processing can be improved. Conversely, when the orientation of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 180 °, the influence of the temperature gradient generated on the substrate in pre-bake on the line width and the temperature gradient generated on the substrate in post-exposure bake on the line width In addition, the uniformity of the resist line width after the development processing is significantly deteriorated.
[0051]
<2-2. Second pattern>
Next, the case where the target film thickness of the resist is A which is larger than the film thickness TH and the type of the resist is a positive resist will be described as a second pattern.
[0052]
As in the case of the first pattern, the target film thickness of the resist is the film thickness A. Therefore, the temperature dependency on the resist line width in the pre-bake in the heat treatment section HP1 is such that the resist line width increases as the temperature increases. The resist line width is narrower, and the resist line width on the lower entrance side is wider than the resist line width on the far side.
[0053]
On the other hand, in the post-exposure bake in the post-exposure bake plate portion PEB, when a temperature gradient occurs in the substrate, a difference occurs in the activity of the acid which is a product of the photochemical reaction at the time of exposure, and the higher the temperature, the larger the acid activity becomes. Therefore, the acid activity is higher on the back side where the temperature is higher than on the carry-in side, as in the first pattern.
[0054]
In the second pattern, since the type of the resist is a positive resist, when the acid activity increases, the extent to which the exposed portion is dissolved by the developing solution increases, and as a result, the resist line width decreases. Therefore, the resist line width on the back side having a large acid activity is smaller than the resist line width on the carry-in side. That is, when the type of the resist is a positive resist, the temperature dependency on the resist line width in the post-exposure bake in the post-exposure bake plate portion PEB is a characteristic that the resist line width becomes narrower as the temperature increases. In other words, the resist line width on the lower entrance side is larger than the resist line width on the far side.
[0055]
In both the heat treatment section HP1 and the post-exposure bake plate section PEB, a similar temperature gradient occurs in which the temperature increases from the carry-in side to the back side. In the second pattern, the temperature dependence on the resist line width in the pre-bake and the temperature dependence on the resist line width in the post-exposure bake have the same characteristics. By reversing the direction of the substrate in the bake plate portion PEB, the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the pre-bake on the line width is offset by the effect of the temperature gradient generated on the substrate on the line width in the post-exposure bake. As a result, the final resist line width uniformity is improved.
[0056]
Therefore, in the second pattern, if the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle between the direction of the substrate in the heat treatment unit HP1 and the direction of the substrate in the post-exposure bake plate unit PEB is 180 °, the development can be performed. The uniformity of the resist line width after the processing can be improved. Conversely, when the orientation of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 0 °, the influence of the temperature gradient generated on the substrate in pre-bake on the line width and the temperature gradient generated on the substrate in post-exposure bake on the line width are reduced. In addition, the uniformity of the resist line width after the development processing is significantly deteriorated.
[0057]
<2-3. Third pattern>
Next, the case where the target film thickness of the resist is B smaller than the film thickness TH and the type of the resist is a negative resist will be described as a third pattern.
[0058]
If a temperature gradient occurs on the substrate, the degree of evaporation of the solvent component will be different, and the higher temperature side will have a greater degree of evaporation of the solvent component than the carry-in side and will have less evaporation of the solvent component. The fact that the thickness of the resist is larger than the thickness of the resist on the back side is the same as in the first pattern.
[0059]
In the case where the target film thickness of the resist is the film thickness B, as shown in FIG. 3, in the vicinity of the film thickness B, as the resist film thickness increases, the resist line width becomes narrower. The resist line width is smaller than the resist line width on the back side. That is, when the target film thickness of the resist is the film thickness B, the temperature dependency on the resist line width in the pre-bake in the heat treatment section HP1 is a characteristic that the resist line width increases as the temperature increases. The resist line width on the side of the entrance where the temperature is low is smaller than the resist line width on the back side.
[0060]
On the other hand, in the post-exposure bake in the post-exposure bake plate part PEB, as in the case of the first pattern, since the type of the resist is a negative resist, the temperature dependence on the resist line width is such that the temperature increases. Therefore, the resist line width is large, and the resist line width on the carry-in side where the temperature is low is smaller than the resist line width on the back side.
[0061]
Therefore, in the third pattern, the temperature dependency on the resist line width in the pre-bake and the temperature dependency on the resist line width in the post-exposure bake have the same characteristics. By reversing the direction of the substrate in the bake plate portion PEB, the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the pre-bake on the line width is offset by the effect of the temperature gradient generated on the substrate on the line width in the post-exposure bake. As a result, the final resist line width uniformity is improved.
[0062]
Therefore, in the third pattern, if the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle between the direction of the substrate in the heat treatment unit HP1 and the direction of the substrate in the post-exposure bake plate unit PEB is 180 °, the development can be performed. The uniformity of the resist line width after the processing can be improved. Conversely, when the orientation of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 0 °, the influence of the temperature gradient generated on the substrate in pre-bake on the line width and the temperature gradient generated on the substrate in post-exposure bake on the line width are reduced. In addition, the uniformity of the resist line width after the development processing is significantly deteriorated.
[0063]
<2-4. Fourth pattern>
Next, a case where the target film thickness of the resist is B smaller than the film thickness TH and the type of the resist is a positive resist will be described as a fourth pattern.
[0064]
Similarly to the third pattern, the target film thickness of the resist is the film thickness B. Therefore, the temperature dependency on the resist line width in the pre-bake in the heat treatment section HP1 is such that the resist line width increases as the temperature increases. The width of the resist line on the loading entrance side where the temperature is low is smaller than the width of the resist line on the back side.
[0065]
On the other hand, in the post-exposure bake in the post-exposure bake plate portion PEB, as in the case of the second pattern, since the type of resist is a positive resist, the temperature dependency on the resist line width becomes higher as the temperature increases. Therefore, the resist line width is small, and the resist line width on the carry-in side where the temperature is low is larger than the resist line width on the back side.
[0066]
Therefore, in the fourth pattern, the temperature dependency on the resist line width in the pre-bake and the temperature dependency on the resist line width in the post-exposure bake have opposite characteristics. If the orientation of the substrate in the bake plate portion PEB is the same, the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the pre-bake on the line width and the effect on the line width of the substrate in the post-exposure bake are offset. As a result, the final resist line width uniformity is improved.
[0067]
Therefore, in the fourth pattern, if the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle between the direction of the substrate in the heat treatment unit HP1 and the direction of the substrate in the post-exposure bake plate unit PEB becomes 0 °, the development can be performed. The uniformity of the resist line width after the processing can be improved. Conversely, when the orientation of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 180 °, the influence of the temperature gradient generated on the substrate in pre-bake on the line width and the temperature gradient generated on the substrate in post-exposure bake on the line width In addition, the uniformity of the resist line width after the development processing is significantly deteriorated.
[0068]
<2-5. Summary>
As described above, the target film thickness of the resist affects the temperature dependency on the resist line width in the pre-bake in the heat treatment section HP1. Table 2 below summarizes the contents.
[0069]
[Table 2]
Figure 0003594819
[0070]
As a result of the temperature gradient occurring in the substrate in the pre-bake in the heat treatment section HP1, a line width difference t occurs between the resist line width on the carry-in side and the resist line width on the back side.
[0071]
On the other hand, the type of the resist affects the temperature dependency on the resist line width in the post-exposure bake in the post-exposure bake plate portion PEB. Table 3 below summarizes the contents.
[0072]
[Table 3]
Figure 0003594819
[0073]
As a result of a temperature gradient occurring in the substrate during the post-exposure bake in the post-exposure bake plate portion PEB, a line width difference T occurs between the resist line width on the carry-in side and the resist line width on the back side. Note that T> t because the temperature dependency in the post-exposure bake is greater than the temperature dependency in the pre-bake.
[0074]
As described above, there are four combinations of conditions depending on whether the target film thickness of the resist is thicker or thinner than the film thickness TH, and whether the type of the resist is a positive resist or a negative resist. The effect of the temperature gradient generated on the substrate on the line width is offset by the effect of the temperature gradient generated on the substrate on the line width in the post-exposure bake.
[0075]
FIG. 4 is a diagram showing the line width uniformity when the type of the resist is a negative resist. The horizontal axis of the figure shows the position of the substrate in the post-exposure bake plate portion PEB.
[0076]
In the case where the type of the resist is a negative resist, when the target film thickness of the resist is A which is larger than the film thickness TH (first pattern), the orientation of the substrate in the heat treatment part HP1 and the bake plate part PEB after the exposure. If the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle with the direction of the substrate becomes 0 °, the influence of the temperature gradient on the line width is canceled out, and the line width difference becomes Tt (see FIG. 4). solid line). Conversely, if the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 180 °, the effect of the temperature gradient on the line width is added, and the line width difference becomes T + t (dotted line in FIG. 4).
[0077]
When the resist type is a negative resist and the target film thickness of the resist is B smaller than the film thickness TH (third pattern), the orientation of the substrate in the heat treatment section HP1 and the post-exposure bake plate section If the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle of the PEB with the direction of the substrate becomes 180 °, the influence of the temperature gradient on the line width is offset, and the line width difference becomes Tt (FIG. 4). Solid line inside). Conversely, if the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 0 °, the effect of the temperature gradient on the line width is added, and the line width difference becomes T + t (dotted line in FIG. 4).
[0078]
FIG. 5 is a diagram showing the line width uniformity when the type of the resist is a positive resist. As in FIG. 4, the horizontal axis in FIG. 5 indicates the position of the substrate in the post-exposure bake plate portion PEB.
[0079]
In the case where the type of the resist is a positive resist, when the target film thickness of the resist is A which is larger than the film thickness TH (second pattern), the orientation of the substrate in the heat treatment section HP1 and the post-exposure bake plate section PEB. If the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle to the direction of the substrate becomes 180 °, the effect of the temperature gradient on the line width is canceled out, and the line width difference becomes Tt (see FIG. 5). solid line). Conversely, if the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 0 °, the effect of the temperature gradient on the line width is added, and the line width difference becomes T + t (dotted line in FIG. 5).
[0080]
When the resist type is a positive resist and the target film thickness of the resist is B smaller than the film thickness TH (fourth pattern), the orientation of the substrate in the heat treatment section HP1 and the post-exposure bake plate section If the orientation of the substrate is adjusted so that the relative angle of the PEB with the orientation of the substrate becomes 0 °, the effect of the temperature gradient on the line width is canceled out, and the line width difference becomes Tt (FIG. 5). Solid line inside). Conversely, when the direction of the substrate is adjusted so that the relative angle becomes 180 °, the effect of the temperature gradient on the line width is added, and the line width difference becomes T + t (dotted line in FIG. 5).
[0081]
<3. Modification>
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above examples. For example, in the above embodiment, the edge exposure processing unit EE1 adjusts the direction of the substrate. However, the present invention is not limited to this. A driving unit that rotates the substrate and a mechanism that detects the rotation angle of the substrate are used. May be provided with a substrate rotation processing unit dedicated to angle adjustment having the following. Further, when transferring the exposed substrate from the interface IF to the transfer robot TR1, the position of the transfer robot provided in the interface IF in the Y direction is changed to change the substrate transfer angle to the transfer robot TR1, and the direction of the substrate is changed. May be adjusted. In other words, after the exposure, the substrate orientation in the heat processing unit HP1 and the substrate orientation in the post-exposure bake plate unit PEB are provided in any of the substrate processing routes up to the post-exposure bake plate unit PEB. Any means may be used as long as the relative angle between them can be made 0 ° or 180 °.
[0082]
Further, in the above embodiment, the orientation of the substrate in the heat treatment section HP1 as the pre-exposure bake section and the direction of the post-exposure bake plate section PEB as the post-exposure bake section are determined according to the type of the resist and the target thickness of the resist. The orientation of the substrate is adjusted so that the relative angle with the orientation of the substrate is 0 ° or 180 °. Although an example was shown in which the temperature gradient generated at the time of offsetting the influence on the line width was shown, the present invention is not limited to this. Has a desired relative angle (that is, the relative angle is 0 ° or 18) that can offset the effect of the temperature on the line width and the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the post-exposure bake on the line width. The directions of the substrate in the heat treatment unit HP1 as the pre-exposure bake unit and the directions of the substrates in the post-exposure bake plate unit PEB as the post-exposure bake unit are adjusted so as to include a case where the angle is shifted by a predetermined angle from ゜. It may be.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, the influence of the temperature gradient generated on the substrate in the pre-exposure baking process on the line width and the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the post-exposure baking process Since the relative angle between the direction of the substrate in the bake section before exposure and the direction of the substrate in the bake section after exposure is adjusted by the substrate rotating means so that the influence of the temperature gradient on the line width is offset. In addition, the line width uniformity of the resist film on the substrate after the development processing can be improved.
[0084]
Further, according to the invention of claim 7, the entrance side end of the substrate in the pre-exposure bake section is the entrance side or the back side in the post-exposure bake section, depending on the type of resist applied to the substrate and the resist film thickness. Since the substrate is rotated so as to be positioned at a position, the temperature gradient generated in the substrate in the pre-exposure baking affects the line width and the temperature gradient generated in the substrate in the post-exposure baking corresponds to the line width. The influence of the influence is offset, and the same effect as the first aspect of the invention can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement configuration of a processing unit in the substrate processing apparatus of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a correlation between a resist film thickness and a resist line width after development.
FIG. 4 is a diagram showing line width uniformity when the type of resist is a negative resist.
FIG. 5 is a diagram illustrating line width uniformity when the type of resist is a positive resist.
FIG. 6 is a plan view schematically showing an outline of an edge exposure processing unit.
FIG. 7 is a plan view schematically showing an outline of a post-exposure bake plate portion.
[Explanation of symbols]
10 control unit
EE1, EE2 Edge exposure processing unit
HP1, HP2 Heat treatment section
PEB Bake plate after exposure

Claims (7)

レジスト塗布後露光前の基板に露光前加熱処理を行う露光前ベーク部と、露光後現像前の基板に露光後加熱処理を行う露光後ベーク部と、を備えた基板処理装置であって、
(a) 前記露光を行った後、前記露光後ベーク部までの基板処理順路のうちのいずれかに設けられて前記基板を回動させる基板回動手段と、
(b) 前記基板回動手段を制御する回動制御手段と、
を備え、
前記回動制御手段は、前記露光前加熱処理において基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響と前記露光後加熱処理において前記基板に生じた温度勾配が線幅に与える影響とが相殺されるように、前記露光前ベーク部における基板の向きと前記露光後ベーク部における前記基板の向きとのなす相対角度を前記基板回動手段に調整させることを特徴とする基板処理装置。
A pre-exposure bake unit that performs pre-exposure bake processing on the substrate before exposure after resist coating, and a post-exposure bake unit that performs post-exposure bake processing on the substrate before development after exposure,
(A) substrate rotating means provided on any of the substrate processing routes to the post-exposure bake unit after the exposure, and for rotating the substrate;
(B) rotation control means for controlling the substrate rotation means;
With
The rotation control unit cancels out the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the pre-exposure baking process on the line width and the effect of the temperature gradient generated on the substrate in the post-exposure baking process on the line width. As described above, the substrate processing apparatus is characterized in that the substrate rotating means adjusts the relative angle between the direction of the substrate in the pre-exposure bake section and the direction of the substrate in the post-exposure bake section.
請求項1記載の基板処理装置において、
前記回動制御手段は、基板に塗布するレジストの種類およびレジスト膜厚に応じて前記相対角度を調整させることを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1,
The substrate processing apparatus, wherein the rotation control means adjusts the relative angle according to a type of resist applied to the substrate and a resist film thickness.
請求項2記載の基板処理装置において、
基板に塗布するレジストがネガティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が太くなる場合には、
前記回動制御手段は、前記相対角度が0゜となるように前記基板回動手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 2,
When the resist applied to the substrate is a negative resist, and in the film thickness of the resist applied to the substrate, the line width becomes thicker as the resist film thickness increases,
The substrate processing apparatus, wherein the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle becomes 0 °.
請求項2記載の基板処理装置において、
基板に塗布するレジストがポジティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が太くなる場合には、
前記回動制御手段は、前記相対角度が180゜となるように前記基板回動手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 2,
When the resist applied to the substrate is a positive resist, and in the thickness of the resist applied to the substrate, if the line width becomes thicker as the resist film thickness increases,
The substrate processing apparatus, wherein the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle is 180 °.
請求項2記載の基板処理装置において、
基板に塗布するレジストがネガティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が細くなる場合には、
前記回動制御手段は、前記相対角度が180゜となるように前記基板回動手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 2,
When the resist applied to the substrate is a negative resist, and in the film thickness of the resist applied to the substrate, the line width becomes thinner as the resist film thickness increases,
The substrate processing apparatus, wherein the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle is 180 °.
請求項2記載の基板処理装置において、
基板に塗布するレジストがポジティブレジストであり、かつ、前記基板に塗布された前記レジストの膜厚においてはレジスト膜厚が厚くなるほど線幅が細くなる場合には、
前記回動制御手段は、前記相対角度が0゜となるように前記基板回動手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 2,
When the resist applied to the substrate is a positive resist, and in the film thickness of the resist applied to the substrate, the line width becomes thinner as the resist film thickness increases,
The substrate processing apparatus, wherein the rotation control means controls the substrate rotation means so that the relative angle becomes 0 °.
レジスト塗布後露光前の基板に露光前加熱処理を行う露光前ベーク部と、露光後現像前の基板に露光後加熱処理を行う露光後ベーク部と、を備えた基板処理装置であって、
(a) 前記露光を行った後、前記露光後ベーク部までの基板処理順路のうちのいずれかに設けられて前記基板を回動させる基板回動手段と、
(b) 前記基板回動手段を制御する回動制御手段と、
を備え、
前記回動制御手段は、基板に塗布するレジストの種類およびレジスト膜厚に応じて、前記露光前ベーク部における前記基板の搬入口側端部が前記露光後ベーク部において搬入口側または奥側に位置するように、前記基板回動手段に前記基板を回動させることを特徴とする基板処理装置。
A pre-exposure bake unit that performs pre-exposure bake processing on the substrate before exposure after resist coating, and a post-exposure bake unit that performs post-exposure bake processing on the substrate before development after exposure,
(A) substrate rotating means provided on any of the substrate processing routes to the post-exposure bake unit after the exposure, and for rotating the substrate;
(B) rotation control means for controlling the substrate rotation means;
With
The rotation control means, depending on the type of resist applied to the substrate and the resist film thickness, the entrance side end of the substrate in the pre-exposure bake section to the entrance side or the back side in the post-exposure bake section A substrate processing apparatus, wherein the substrate is rotated by the substrate rotating means so as to be positioned.
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