JP2001291655A - 疎水化処理の評価方法、レジストパターンの形成方法及びレジストパターン形成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばレジストパターン形成装置において、
基板表面の疎水性を高い信頼性で調べ、疎水化処理条件
を最適化すること。 【解決手段】 ウエハＷ表面にＨＭＤＳガスを供給して
疎水化処理を行い、この後ウエハＷをカセットステージ
２１上の密閉容器６内に収納し、レジストパターン形成
装置Ａ１の外部の分析装置Ａ２まで搬送する。分析装置
Ａ２では例えばＴＯＦ−ＳＩＭＳなどの分析部において
ウエハＷ表面の例えばＣＨ3Ｓｉ+，Ｃ3Ｈ9Ｓｉ+，Ｃ3Ｈ
9ＯＳｉ-等のイオン種の量を質量分析し、これによりウ
エハＷ表面のＨＭＤＳ量（ヘキサメチルジシラザン）の
測定を行う。このような手法では、ウエハＷ表面のＨＭ
ＤＳ量が測定できて、疎水化処理状態の信頼性の高い評
価を行うことができる。

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、疎水化処理について評価を行う方法及び装置並びに
レジストパターン形成システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ（以下ウエハという）や液
晶ディスプレイのＬＣＤ基板の表面上に回路パターンを
形成するためのマスクは、ウエハ等の基板表面にフォト
レジスト溶液（以下レジストという）を塗布した後、光
等の照射を行い、現像処理を行うことで得ることができ
る。これらの基板は、現像工程やこの後に行われるイオ
ン打ち込みやエッチングの際に基板からレジストマスク
が剥離しないように、基板とレジストとの密着性を高め
ることが重要である。

【０００３】そのためレジストを塗布する前に例えば基
板表面を疎水化する処理が行われている。この疎水化処
理は例えば密閉容器内に基板を載置し、この基板を９０
〜１１０℃程度に加熱保持しながら当該密閉容器内にＨ
ＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン；化学式（ＣＨ3）3Ｓ
ｉＮＨＳｉ（ＣＨ3）3）蒸気よりなる疎水化処理ガスを
供給して基板と接触させるもので、こうして基板表面の
疎水性を高めることでレジストとの密着性を高めてい
る。

【０００４】基板とレジストパターンとの密着性を高め
るには、何らかの方法で当該密着性を判断する必要があ
り、従来は一般にレジスト塗布を行う前の基板表面の疎
水性（または親水性）を測定して当該密着性の判断を行
っていた。この疎水性を判断する方法としては、基板表
面に滴下した水滴の接触角を疎水性の指標として測定す
る方法があり、接触角とは図１０に示すように水滴Ｄの
頂部と基板であるウエハＷ表面上の水滴Ｄの外縁とを結
ぶ線がウエハＷ表面に対してなす角θを２倍した角度の
ことで、ここでは図１０(a)に示すウエハＷ表面の方が
図１０(b)のそれより疎水性が高いことが分かる。そし
てこのようにして得られた接触角の値に基づいて当該疎
水化の処理条件を調整し、前記密着性を高めていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし基板の疎水性を
上述のような接触角の測定により調べる方法には、以下
のような問題がある。即ち接触角の測定を行うために
は、被測定対象である基板表面に水滴を滴下する必要が
ある。ここで基板に有機物汚染がある場合、その部分だ
け接触角が高く見かけ上疎水化処理がされていると判断
される場合であっても基板がシリル化反応していない場
合がある。さらに過シリル化処理を行っても同様であ
る。このような場合基板所定の密着強度が得られずパタ
ーン剥がれにつながり、疎水化の最適化ができない。

【０００６】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、基板表面の疎水化処理ガス量の
測定を行うことにより、当該基板表面の疎水性を高い信
頼性で調べることができる技術を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明の基板処
理方法は、基板表面に疎水化処理ガスを供給して当該表
面の疎水化処理を行う疎水化処理部と、基板表面にレジ
ストを塗布する塗布処理部と、露光が行われた基板の表
面に現像液を供給して現像を行う現像処理部と、を備え
たレジストパターン形成装置において、前記疎水化処理
部における疎水化処理状態を評価する方法において、分
析部において、疎水化処理後の基板表面の疎水化処理ガ
スの成分を検出し、これにより基板表面の疎水化処理ガ
スの相対検出値の測定を行う分析工程と、疎水化処理後
の基板を前記分析部に搬送する搬送工程と、を含むこと
を特徴とする。

【０００８】この方法によれば、基板表面の疎水化処理
ガスの成分を分析するので、搬送途中等に基板表面に付
着した有機物の影響を受けることなく、基板表面の吸湿
ガスの測定を行うことができ、疎水化処理状態を精度良
く評価できる。従って例えば基板表面の疎水化処理ガス
の量と、基板表面に形成されたレジストパターンの基板
との密着性との信頼性の高い相関データを採ることがで
きて、この関係に基づいて適切な疎水化処理条件を設定
することができる。

【０００９】ここで前記搬送工程は、疎水化処理後の基
板を密閉容器に収納してレジストパターン形成装置から
分析部まで搬送するようにすることが好ましく、この場
合には搬送中の基板の表面汚染が抑えられ、より高精度
に疎水化処理状態を把握することができる。

【００１０】また他の発明は、基板表面に疎水化処理ガ
スを供給して当該表面の疎水化処理を行う疎水化処理工
程と、次いで基板表面にレジストを塗布する塗布工程
と、次いで露光が行われた基板の表面に現像液を供給し
て現像を行う現像工程と、疎水化処理後の基板表面の疎
水化処理ガスの成分を検出し、当該基板表面の疎水化処
理ガスの相対検出値の測定を行う分析工程と、前記疎水
化処理ガスの量の測定結果と、予め設定した疎水化処理
ガスの量の基準量とを比較し、その比較結果に基づい
て、疎水化処理工程の処理条件を調整する工程と、を含
むことを特徴とするレジストパターンの形成方法であ
る。この方法によれば、疎水化処理状態を監視している
ので、疎水化処理状態が悪化したときには直ちに適切な
対応をとることができる。

【００１１】本発明は、上述の方法を実施するシステム
も権利範囲に含まれるものであり、そのシステムは、基
板表面に疎水化処理ガスを供給して当該表面の疎水化処
理を行う疎水化処理部と、基板表面にレジストを塗布す
る塗布処理部と、露光が行われた基板の表面に現像液を
供給して現像を行う現像処理部と、を備えたレジストパ
ターン形成装置と、レジストパターン形成装置の外部に
設けられ、疎水化処理後の基板表面の疎水化処理ガスの
成分を検出し、これにより当該基板表面の疎水化処理ガ
スの相対検出値の測定を行う分析部と、を備えたことを
特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る疎水化処理の
評価方法及びレジストパターン形成方法を実施するため
のレジストパターン形成システムの実施の形態について
説明する。この実施の形態に用いられるシステムは図１
及び図２に示すように、レジストパターン形成装置Ａ１
と、パターン形成装置Ａ１に設けられた疎水化処理部の
疎水化状態を調べるための分析装置Ａ２とを備えてい
る。

【００１３】先ずパターン形成装置Ａ１について述べる
と、図中２１は複数の基板例えば２５枚のウエハＷが収
納されたカセット２２を搬入出するためのカセット搬入
出ステ−ジであり、この搬入出ステ−ジ２１にはカセッ
ト２２からウエハＷを取り出すための受け渡しア−ム２
３が設けられている。この受け渡しアーム２３は、昇降
自在、Ｘ，Ｙ方向に移動自在、鉛直軸まわりに回転自在
に構成されている。

【００１４】搬入出ステージ２１の奥側には、例えば搬
入出ステージ２１から奥を見て右側には例えば塗布・現
像系ユニットＵが、手前側、左側、奥側には例えば３個
の棚ユニットＲ１，Ｒ２，Ｒ３が夫々配置されていると
共に、塗布・現像系ユニットＵと棚ユニットＲ１，Ｒ
２，Ｒ３との間でウエハＷの受け渡しを行うための基板
搬送手段ＭＡが設けられている。この基板搬送手段ＭＡ
は、進退自在、垂直軸まわりに回転自在、昇降自在に構
成されている。但し図１では便宜上棚ユニットＲ２と基
板搬送手段ＭＡとは描かれていない。

【００１５】塗布・現像系ユニットＵにおいては、例え
ば上段には２個の現像処理部をなす現像ユニットＤが、
下段には２個の塗布処理部をなす塗布ユニットＣが設け
られている。ここで前記塗布ユニットＣについて例えば
図３に基づいて説明すると、２４はカップであり、この
カップ２４内に真空吸着機能を有する回転自在なスピン
チャック２５が設けられている。このスピンチャック２
５は昇降機構２６により昇降自在に構成されており、カ
ップ２４の上方側に位置しているときに、前記基板搬送
手段ＭＡのア−ムとの間でウエハＷの受け渡しが行われ
る。

【００１６】２７はレジスト液の吐出ノズル、２８はレ
ジスト液供給管、２９はノズルを水平移動させる支持ア
−ムである。前記吐出ノズル２７は、例えばウエハＷの
ほぼ中心付近にレジスト液を供給するように構成され、
スピンチャック２５上のウエハＷの表面に吐出ノズル２
７からレジスト液を滴下し、スピンチャック２５を回転
させてレジスト液をウエハＷ上に伸展させ塗布するよう
になっている。

【００１７】また現像ユニットＤは塗布ユニットＣとほ
ぼ同一の構成であるが、吐出ノズル２７は例えばウエハ
Ｗの直径方向に配列された多数の供給孔を備えるように
構成され、スピンチャック２５上のウエハＷの表面に吐
出ノズル２７から現像液を吐出し、スピンチャック２５
を半回転させることによりウエハＷ上に現像液の液盛り
が行われ、現像液の液膜が形成されるようになってい
る。前記棚ユニットＲ１，Ｒ２，Ｒ３においては、図４
に棚ユニットＲ１を示すように、ウエハＷを加熱するた
めの加熱部３１と、ウエハＷを冷却するための冷却部３
２と、ウエハ表面を疎水化するための疎水化処理部をな
す疎水化ユニット４と、棚ユニットＲ１においては前記
受け渡しアーム２３と基板搬送手段ＭＡとの間でウエハ
Ｗの受け渡しを行うための、棚ユニットＲ３においては
後述するインターフェイスユニットＢ２の搬送アームＡ
と基板搬送手段ＭＡとの間でウエハ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３３と、棚ユニッ
トＲ１においてはウエハＷの位置合わせを行うためのア
ライメント部３４とが縦に配列されている。

【００１８】続いて前記疎水化ユニット４の主要部につ
いて例えば図５に基づいて簡単に説明する。４１は蓋体
４１ａ及び下部容器４１ｂからなる密閉容器であり、前
記蓋体４１ａは図示しない昇降機構により昇降自在に構
成されている。また蓋体４１ａには下面に多数のガス供
給孔４２ａを備えたガス供給部４２が設けられており、
このガス供給部４２は例えばフレキシブルパイプよりな
り、バルブＶ１及び流量調整部４３が介設されたガス供
給管４４を介して例えばガス供給源４５に接続されてい
る。

【００１９】前記下部容器４１ｂ内には加熱手段である
ヒータＨ１が埋設されたウエハ載置台４６が設けられて
おり、その周囲には排気路４７が形成されている。前記
前記密閉容器４１はカバー体４８により覆われており、
カバー体４８にはシャッタ４０ａで開閉されるウエハＷ
の搬送口４０が形成されると共に、排気管４８ａが接続
されている。ここで前記バルブＶ１，流量調整部４３及
びヒータＨ１は夫々制御部Ｃ１によるコントロールが可
能な構成となっており、この制御部Ｃ１には例えばキー
ボード等の条件設定部（図示せず）が接続されている。

【００２０】この疎水化ユニット４では、蓋体４１ａが
上昇し、ウエハＷは搬送口４０を介してウエハ載置台４
６へと載置される。そして搬送口４０をシャッタ４０ａ
により閉じると共に蓋体４１ａを閉じ、更に例えばバル
ブＶ１を開くことによりガス供給部４２から疎水化処理
ガス例えばＨＭＤＳガスがウエハＷ表面に供給されて、
当該表面の水分が除去される。このとき疎水化処理ガス
の流量は制御部Ｃ１からの制御信号に基づいて流量調整
部４３により所定の流量に調節されており、またヒータ
Ｈ１の加熱温度は制御部Ｃ１により所定の温度になるよ
うに制御されている。そしてバルブＶ１を開いている時
間、つまり疎水化処理が行われる時間は予め条件設定部
により設定されており、この時間が経過したときは制御
部Ｃ１からの制御信号によりバルブＶ１が閉じる。

【００２１】上述の塗布・現像ユニットＵが設けられて
いる部分を処理ブロックＢ１と呼ぶことにすると、この
処理ブロックＢ１はインタ−フェイスユニットＢ２を介
して露光ブロックＢ３と接続されている。前記インタ−
フェイスユニットＢ２は例えば昇降自在、左右、前後に
移動自在かつ鉛直軸回りに回転自在に構成された搬送ア
ームＡにより、前記処理ブロックＢ１と露光ブロックＢ
３との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。

【００２２】次いで分析装置Ａ２について説明を行う。
この分析装置Ａ２は前記レジストパターン形成装置Ａ１
の近くに設けられており、ウエハ搬送口５１を備えた筐
体５内に例えばＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Time of Flight Sec
ondary Ion Mass Spectrometer：飛行時間型二次イオン
質量分析計）よりなる分析部が設けられており、ウエハ
搬送口５１を介して図示しない載置台上に搬入されたウ
エハＷ表面のＨＭＤＳ量を測定できるように構成されて
いる。

【００２３】また分析装置Ａ２に臨む位置には後述する
密閉容器６の載置台５２が設けられると共に、この載置
台５２に載置された密閉容器６と分析部との間でウエハ
Ｗの受け渡しを行うように進退自在、昇降自在及び鉛直
軸回りに回転自在な受け渡しアーム５３が設けられてい
る。

【００２４】ここで前記密閉容器６について図６により
説明すると、この容器６は例えば１枚のウエハＷを収納
するように構成され、内部には前記受け渡しアーム５３
と干渉しない複数の位置に突部６１が設けられ、これに
よりウエハＷの裏面側の複数位置を保持するようになっ
ている。

【００２５】容器６の例えば側部の一面はウエハＷの受
け渡し口６２として開口されており、この受け渡し口６
２は、例えば側壁に設けられた図示しないレールに沿っ
て上下方向にスライドする蓋部６３により開閉自在に構
成され、これにより蓋部６３を閉じたときには当該容器
６２が密閉されるようになっている。この際前記蓋部６
３は上縁に例えば磁石６４が取り付けられており、例え
ば下端側に電磁石６５を備えた昇降棒６６を昇降機構６
７により昇降させ、これにより蓋部６３が昇降して受け
渡し口６２が開閉されるようになっている。

【００２６】つまり受け渡し口６２を開く時には、電磁
石６５の電源を入れて昇降棒６６の電磁石６５と蓋部６
２の磁石６４とを吸着させ、この状態で昇降棒６６を上
昇させて蓋部６２を磁力により引き上げる。また受け渡
し口６２を閉じる時には、電磁石６５と磁石６４とを吸
着させた状態で昇降棒６６を下降させ、蓋部６３が受け
渡し口６２を塞いだ後電磁石６５の電源を切ることによ
り、受け渡し口６２が蓋部６３により閉じられる。

【００２７】またこの密閉容器６は例えば図６(b)に示
すように、例えば窒素ガスなどの不活性ガスを容器６内
に導入するためのガス導入管６８と、容器６内を排気す
るための排気管６９とを備えている。図中Ｖ２，Ｖ３は
開閉バルブであり、受け渡し口６２を閉じて容器６を密
閉してから、バルブＶ２，Ｖ３を開いて容器６内に窒素
ガスを導入し、当該容器６内の雰囲気を窒素で置換した
後、バルブＶ２，Ｖ３を閉じることにより、当該容器６
内に窒素ガスを封入できるようになっている。

【００２８】このような密閉容器６は、例えばカセット
ステージ２１に、受け渡し口６２を受け渡しアーム２３
側に向けて載置されており、前記昇降棒６６と昇降機構
６７とからなる開閉機構は、例えばカセットステージ２
１の上方側と、分析装置Ａ１の載置台５２の上方側に設
けられている。

【００２９】続いて前記分析部について説明すると、Ｓ
ＩＭＳは、Ｇａ（ガリウム）等の１次イオンを試料に照
射し、これにより試料から発生する二次イオンの質量を
検出する方法をいう。そのうち前記ＴＯＦ−ＳＩＭＳ
は、前記二次イオンの速度が質量によって異なることを
利用するものであり、二次イオンが一定長のフライト管
を通過して検出器に入るまでの飛行時間（TOF）を質量
に換算（自動）して質量スペクトルを得る手法である。

【００３０】具体的には、前記分析部の載置台上のウエ
ハＷに例えばＧａ等の１次イオンを照射し、これにより
生じたＣ3Ｈ9Ｓｉ+（示性式：（ＣＨ3）3Ｓｉ+），Ｃ3
Ｈ9ＯＳｉ-（示性式：（ＣＨ3）3ＳｉＯ-），Ｃ3Ｈ9Ｓ
ｉＮＨ+（示性式：（ＣＨ3）3ＳｉＮＨ+））等のイオン
種の量を測定している。この手法は、パルス化した１次
イオンをウエハＷに照射するため、当該表面の分析が可
能であり、また分子構造をある程度保った状態で検出さ
れるため、ＨＭＤＳ由来の成分の検出量の測定を行うこ
とができる。つまり前記ＣＨ3Ｓｉ+等のイオン種は、Ｈ
ＭＤＳ（（ＣＨ3）3ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3）3）の分子構
造の一部であり、これらの濃度はＨＭＤＳの濃度と比例
関係にあることから、前記イオン種の量を測定すること
により、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ量の測定を行うことが
できる。

【００３１】ここで本発明の手法によるウエハＷ表面の
ＨＭＤＳ量の測定が有効であることを確認するために行
った実験例について記載する。図７は、疎水化処理後の
ウエハＷに対してＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて特定のイオ
ン種の定量を行った場合の、ＨＭＤＳ塗布時間（疎水化
処理時間）とイオン種のイオン強度との関係を示す特性
図である。

【００３２】ここで疎水化処理の条件は、ウエハＷ温度
（ヒータＨ１の加熱温度）を９０℃，ＨＭＤＳガスの流
量を４リットル／分とし、処理時間を０秒（ＨＭＤＳを
塗布しない場合），５秒，３０秒と変え、夫々の場合に
ついてＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて特定のイオン種の測定
を行った。ここで分析対象の特定のイオン種はＣ3Ｈ9Ｓ
ｉ+，Ｃ3Ｈ9ＯＳｉ-とした。

【００３３】図７(a)はＣ3Ｈ9Ｓｉ+，図７(b)はＣ3Ｈ9
ＯＳｉ-の特性図を夫々示し、これら特性図では縦軸が
イオン強度を示しており、強度が大きいほどイオン種の
量が多いことを示している。何れの図からも処理時間が
長いほどイオン強度が大きくなっており、その勾配もほ
ぼ同じ程度であることから、これら特定のイオン種を測
定することにより、ウエハＷ上のＨＭＤＳを精度良く測
定することができることが理解される。

【００３４】なおこの場合、特定のイオン種のうち、い
ずれか一つのイオン種のデータを用いてＨＭＤＳ量を測
定するようにしてもよいし、特定のイオン種のいくつか
或いは全てのデータを組み合わせてＨＭＤＳ量を測定す
るようにしてもよい。またＨＭＤＳ量の定量を行う場合
には、既知濃度のサンプルを分析し、この結果をもとに
して濃度の算出を行うようにすればよい。

【００３５】既述のように本実施の形態は、疎水化処理
後のウエハＷ表面のＨＭＤＳ量の測定を行ない、疎水化
処理の状態を調べるものであるが、このようにＨＭＤＳ
量の測定を行う狙いの一つは、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ
量とレジストパターンの密着性との間の相関関係を高い
精度で調べることである。本発明者らはウエハＷ表面の
ＨＭＤＳ量とレジストパターンの密着性との間には所定
の相関関係があり、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ濃度が所定
の値の場合には、レジストパターンの密着性が大きくな
ることを把握しているからである。

【００３６】以下に例えば装置のセットアップ時等にウ
エハＷ表面のＨＭＤＳ量とレジストパターンの密着性と
の相関関係を調べる場合を例にして説明する。具体的に
は、先ず外部から自動搬送ロボット（あるいはオペレー
タ）により例えば１枚の検査用のウエハＷと、例えば２
５枚の処理用のウエハＷとを収納したカセット２２をカ
セットステ−ジ２１に搬入し、受け渡しア−ム２３によ
りカセット２２内からウエハＷを取り出して処理ステ−
ションＳ２の棚ユニットＲ１の受け渡し部３３に置く。
次いでウエハＷを基板搬送手段ＭＡにより棚ユニットＲ
の疎水化ユニット４に搬送し、ここで既述のようにして
疎水化処理を行った後、棚ユニットＲの冷却部３２に搬
送し、所定の温度例えば２３℃まで冷却する。

【００３７】そして検査用ウエハＷを、受け渡しアーム
２３によりカセットステージ２１上に載置された密閉容
器６の内部に搬入した後、蓋部６３を閉じて密閉容器６
を密閉状態にし、既述のように当該容器６内に窒素ガス
を封入する。この後密閉容器６を例えば図示しない自動
搬送ロボットにより分析装置Ａ２側の載置台５２上に搬
送し、受け渡しアーム５３によりウエハ搬送口５１を介
して分析部に搬入する。なお塗布・現像装置Ａ１から分
析装置Ａ２までのウエハＷの搬送の一部または全部をオ
ペレータが行ってもよい。

【００３８】分析部では既述の手法でウエハＷ表面のＨ
ＭＤＳ量を自動であるいはオペレータによる手動で定量
する。ここで分析条件の一例を挙げると、一次イオン
種：Ｇａ，一次加速電圧：１５ｋＶ，一次イオン電流
０．６ｎＡ，ラスター領域：１００μｍ2である。

【００３９】一方処理用ウエハＷを、塗布ユニットＣに
搬送してレジスト液を塗布し、レジスト膜を形成する。
この後ウエハＷを、棚ユニットＲの加熱部３１→冷却部
３２→棚ユニットＲ２の受け渡し部３３→インタ−フェ
イスユニットＢ２の搬送アームＡ→露光装置Ｂ３の経路
で搬送して、露光装置Ｂ３にてパターンに対応するマス
クを介して露光を行う。

【００４０】露光後のウエハＷは露光装置Ｂ３→インタ
ーフェイスユニットＢ２の搬送アームＡ→棚ユニットＲ
２の受け渡し部３３の経路で処理ブロックＢ１に搬送
し、処理ブロックＢでは棚ユニットＲの加熱部３１→冷
却部３２→現像ユニットＤの経路で搬送して現像ユニッ
トＤにおいて所定温度例えば現像液の塗布温度である２
３℃で現像処理を行い、レジストパターンを形成する。
その後ウエハＷを棚ユニットＲの加熱部３１→冷却部３
２→棚ユニットＲ１の受け渡し部３３→受け渡しア−ム
２３の経路で搬送し、例えば元のカセット２２内に戻
す。この後処理用のウエハＷに対して例えばＡＦＭ（原
子間力顕微鏡）を用いてレジストパターンの密着性の評
価を行う。

【００４１】ここで疎水化ユニット４では検査用ウエハ
Ｗと処理用ウエハＷとに対して同条件で疎水化処理を行
っているので、これら検査用ウエハＷと処理用ウエハＷ
の表面のＨＭＤＳ量はほぼ同じである。これにより種々
の疎水化条件において、検査用ウエハＷ表面のＨＭＤＳ
量と、処理用ウエハＷのレジストパターンの密着性とを
検査し、これらのデータを採ることにより、これらの間
の相関データを得ることができる。

【００４２】またこの実施の形態では、予め得られたウ
エハＷの表面のＨＭＤＳ量とレジストパターンの密着性
との相関データを利用して、疎水化処理の処理パラメー
タの最適化を行うことができる。つまりここで疎水化処
理条件としては、例えば処理温度、処理時間または短時
間当たりのＨＭＤＳガスの供給量（流量）等が挙げら
れ、これらパラメータの一つあるいは複数の値が補正さ
れる。

【００４３】具体的にはレジストパターンの密着性を検
査し、密着性が小さいと判断された場合には、ウエハＷ
表面のＨＭＤＳ量を多くするように疎水化処理条件が調
整され、例えばウエハＷ表面に供給するＨＭＤＳガスの
流量が大きくなるように流量調整部をコントロールした
り、処理時間が長くなるようにバルブＶ１をコントロー
ルしたり、或いは両方の設定値を調整して疎水化条件の
見直しを行う。また前記ＨＭＤＳガス流量の増加に併せ
て例えばウエハ載置台内のヒータＨ１により加熱を行っ
てウエハＷの表面温度が高くなるように制御する方法を
採ることもできる。

【００４４】一方レジストパターンの密着性が大きい場
合には、上述した方法と逆に、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ
量を少なくするように、ＨＭＤＳガスの流量を小さく
し、処理時間を短くするようにしてもよい。

【００４５】さらにこの実施の形態では、疎水化処理条
件の決定作業などを終了し、実際の製品ウエハＷに対し
てパターン形成装置Ａ１でレジストパターンを形成する
場合には、製品ウエハＷの中から抜き取られたウエハＷ
に対して疎水化処理後にウエハＷ表面のＨＭＤＳ量を測
定し、その測定結果を制御部に入力する。一方制御部に
は、ある疎水化条件にて良好な疎水化処理が行われたと
きのウエハＷ表面の疎ＨＭＤＳ量（基準量）が予め入力
されており、測定結果と基準量とが比較される。この比
較結果（基準量から定量結果を差し引いた値）の利用の
仕方については、例えばプリントアウトあるいは画面に
表示して、オペレータが疎水化状態を評価するようにし
てもよいし、さらには比較結果が一定の値よりも小さけ
れば疎水化状態が良好であり、一定の値よりも大きけれ
ば疎水化状態が不良である旨の推定結果を出力するよう
にしてもよい。

【００４６】さらにまたこの実施の形態では、前記比較
結果に基づいて制御部Ｃ１により、ＨＭＤＳ量の測定結
果が基準量よりも小さい場合には、ウエハＷ表面のＨＭ
ＤＳ量を多くするように、また前記測定結果が基準量よ
りも大きい場合には、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ量を少な
くするように、疎水化処理条件を調整するようにしても
よい。

【００４７】上述の実施の形態によれば、例えばＴＯＦ
−ＳＩＭＳ等の分析装置にて、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ
量自体の測定を、特定のイオン種の量を測定することに
より行っているので、「従来の技術」で述べたような水
滴の接触角を測定する方法に比べて、当該表面のＨＭＤ
Ｓ量について信頼性の高い評価を行うことができる。こ
のため既述のように装置のセットアップ時等にＨＭＤＳ
量とレジストパターンの密着性との正確な相関データを
採ることができる。

【００４８】またウエハＷ表面のＨＭＤＳ量とレジスト
パターンの密着性との相関データを利用することによ
り、処理パラメータの決定時等に所定のレジストパター
ンの密着性を得るための疎水化条件の最適化を容易に行
うことができる。さらに疎水化処理状態を定期的に検査
することによりレジストパターンの密着性を調べること
ができるので、当該密着性の悪い製品ウエハＷの発生を
監視することができる。さらにまた疎水化処理状態を検
査し、これに基づいて疎水化処理条件を自動調整するよ
うにすれば、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ量が直ちに所定量
となるように、疎水化処理条件を調整して対応すること
ができ、密着性の悪い製品ウエハＷの発生量を少なくす
ることができる。

【００４９】また上述のシステムでは、疎水化処理後の
検査用ウエハＷはカセットステージにおいて専用の密閉
容器６に搬入され、このまま分析装置Ａ２まで搬送され
るので、より正確なＨＭＤＳ量の測定を行うことができ
る。つまりウエハＷを密閉容器６に収納して搬送するこ
とにより、搬送中のウエハＷ表面への有機物等の付着が
抑えられる。このためウエハＷ表面に付着した有機物に
より検査結果が左右されることがないので、ＨＭＤＳ量
を高精度に測定することができる。さらに密閉容器６内
に窒素ガスなどの不活性ガスを封入して搬送すると、よ
り有機物の付着を抑えることができる。

【００５０】さらにまた複数のウエハＷを１つの密閉容
器に収納した場合には、ウエハＷ表面のＨＭＤＳ量が異
なると、ウエハＷ間においてＨＭＤＳ量の多いものから
少ないものへのＨＭＤＳ汚染が起こる可能性があり、ま
た複数のウエハＷを収納する例えばカセットなどの容器
に１枚ずつウエハＷを収納した場合には、カセットが大
きいため、搬送も大がかりになり、載置場所も広く必要
であるので、密閉容器６としてはウエハＷを１枚ずつ収
納するタイプを用いることが望ましい。

【００５１】また疎水化処理後のウエハＷを密閉容器６
に収納するまでの塗布・現像装置内での搬送、及びレジ
ストパターン形成Ａ１装置と分析装置Ａ２との間の搬送
に要するトータルの時間は予め決定された所定の時間内
であることが望ましい。前記搬送時間と搬送の際に揮発
するＨＭＤＳ量には相関関係があり、搬送時間が前記所
定時間内であれば、搬送の際に揮発するＨＭＤＳ量はほ
ぼ揃えられ、高精度にＨＭＤＳ量の測定を行うことがで
きるからである。なお前記所定時間は、例えば放置によ
り減少したＨＭＤＳ由来成分の検出値を調べておき、こ
れに基づいて決定される。

【００５２】以上の実施の形態において、分析装置とし
ては、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ以外に例えばＴＤＳ−ＡＰＩ−
ＭＳ（Thermal Desorption Spectrometry−Atomospheri
c Pressure Ionization-Mass Spectormeter：昇温脱離-
大気圧イオン化質量分析計）を用いることもできる。こ
のＴＤＳ−ＡＰＩ−ＭＳは、ウエハＷ表面を加熱し、当
該表面から昇温脱離した成分を、大気圧下コロナ放電で
イオン化させ、質量分析して、前記イオン化した成分の
量を測定するものである。コロナ放電によっても前記ウ
エハＷ表面から昇温脱離した成分を、分子構造をある程
度保持した状態でイオン化できるので、高精度にＨＭＤ
Ｓの測定を行うことができる。

【００５３】ここで測定対象となる特定の成分は、例え
ば質量数が７３，７４，７５，１０５，１０６等の成分
である。またこの分析は、ウエハＷを例えば１０〜２０
℃／分程度の昇温速度で、０〜８００℃まで昇温させて
行われる。

【００５４】図８は、疎水化処理後のウエハＷに対して
ＴＤＳ−ＡＰＩＭＳを用いてＨＭＤＳの定量を行った場
合の、ＨＭＤＳ塗布時間（疎水化処理時間）と測定した
イオン種のイオン強度との関係を示す特性図である。

【００５５】この際先ず前処理としてウエハＷを０．５
ｗ％フッ酸溶液に２分間浸漬することによりウエハＷ表
面の洗浄してから疎水化処理を行い、疎水化処理の条件
は、ウエハＷ温度（ヒータＨ１の加熱温度）を９０℃，
ＨＭＤＳガスの流量を４リットル／分とし、処理時間を
０秒（ＨＭＤＳを塗布しない場合），５秒，３０秒と変
え、夫々の場合について特定のイオン種の定量を行っ
た。ここで特定のイオン種は、質量数が７３，１０５の
成分とした。

【００５６】図８(a)は質量数７３の成分、図８(b)は質
量数１０５の成分の特性図を夫々示し、これら特性図で
は縦軸がイオン強度を示しており、強度が大きいほどイ
オン種の量が多いことを示している。これらの図より、
質量数７３，１０５の夫々の成分は、処理時間が長いほ
どイオン強度が大きくなることが認められ、これら質量
数７３，１０５の成分は、ＨＭＤＳの存在に起因する特
定のイオン種であり、このイオン種の測定によりＨＭＤ
Ｓ量が精度よく推定できることが理解される。なお、質
量数７３の成分は（ＣＨ3）3Ｓｉ系の成分であると推察
される。

【００５７】また上述のシステムでは、レジストパター
ン形成装置Ａ１内の分析用ウエハＷの疎水化ユニット４
→冷却部３２→受け渡し部３３の経路の搬送の際、ウエ
ハＷの表面汚染を抑えるために、ウエハＷ上に所定の雰
囲気に調整された気体を供給しながら搬送を行なうよう
にしてもよい。

【００５８】ここで例えば基板搬送手段ＭＡは、図９に
示すように、ウエハＷを保持するための３枚のア−ム７
１と、このア−ム７１を進退自在に支持する基台７２
と、この基台７２を昇降自在に支持する一対の案内レ−
ル７３，７４とを備えており、これら案内レ−ル７３，
７４を回転駆動部７５により回転させることにより、進
退自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されて
いる。

【００５９】そしてこの例では、最上段のアーム７１の
上方側に、アーム７１上に支持されたウエハＷに窒素ガ
ス等の不活性ガスを供給するためのガス供給部８を備え
ており、ガス供給源８１からの不活性ガスを供給管８
２、ガス供給部８の下面に形成された多数のガス供給孔
８０を介して前記アーム９１上のウエハＷに対して供給
するようになっている。前記ガス供給部８は例えば支持
アーム８３により前記基台７２の背面（アーム７１の進
行方向側の背面）に取り付けられている。

【００６０】このような実施の形態では、疎水化処理後
のウエハＷを搬送する際、ウエハＷ表面に不活性ガスを
供給しているので、搬送の際のウエハＷの表面汚染が抑
えられ、より高精度にウエハＷ表面のＨＭＤＳの量を測
定することができる。

【００６１】また受け渡しアーム２３，５３等も上述の
基板搬送手段ＭＡと同様に、アーム上のウエハＷの表面
に不活性ガスを供給するためのガス供給部を設け、ウエ
ハＷの表面に不活性ガスを供給しながら、分析用ウエハ
Ｗを、受け渡し部３３→カセットステージ２１の密閉容
器６、密閉容器６→分析装置Ａ２に搬送するようにして
もよく、この場合には搬送の際のウエハＷの表面汚染が
より抑えられる。これらの場合、ガス供給部８を基板搬
送手段ＭＡ等に一体に取り付ける構成ではなく、アーム
７１に保持されたウエハＷ上に気体を供給できるように
別個に設ける構成としてもよい。

【００６２】さらに本発明では、ウエハＷをレジストパ
ターン形成装置Ａ１から分析装置Ａ２まで搬送する際に
用いる密閉容器６は、上述の実施の形態のようにウエハ
Ｗを１枚収納するタイプに限らず、カセットの開口部が
蓋部により開閉される構造の、クローズ型カセットや、
内蔵されたフィルタにより化学物質などが除去される汚
染防止用カセットなどを用いるようにしてもよい。さら
にまた本発明では、疎水化処理で用いられる疎水化処理
ガスとしてはＨＭＤＳガス以外に、ＩＰＴＭＳ（ｉｓｏ
ｐｒｏｐｅｎｏｘｙ ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｓｈｉｌａ
ｎｅ）や、ＡＴＭＡ（ａｃｅｔｏｘｙ ｔｒｉｍｅｔｈ
ｙｌ ｓｈｉｌａｎｅ）等を用いるようにしてもよく、
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。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、基板表面の疎水化処理
ガスの測定を行うことにより、疎水化処理の状態を高い
信頼性で評価することができ、例えば基板表面のＨＭＤ
Ｓ量と基板に形成されたレジストの密着性との相関デー
タを高い精度で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に用いられるレジストパターン形成
システムの一実施の形態の全体を示す斜視図である。

【図２】上述システムを示す平面図である。

【図３】前記システムの塗布ユニットの一例を示す側面
図である。

【図４】前記システムの棚ユニットの一例を示す側面図
である。

【図５】前記システムの疎水化ユニットの一例を示す断
面図である。

【図６】基板を収納する密閉容器を示す斜視図と断面図
である。

【図７】ＴＯＦ−ＳｉＭＳによるウエハ表面のＨＭＤＳ
量の測定結果を示す特性図である。

【図８】ＡＰＩ−ＭＳによるウエハ表面のＨＭＤＳ量の
測定結果を示す特性図である。

【図９】前記システムの基板搬送手段ＭＡの一例を示す
斜視図である。

【図１０】疎水性の指標となる水滴の接触角を説明する
ための模式図である。

【符号の説明】

Ａ１ レジストパターン形成装置 Ａ２ 分析部 Ｗ 半導体ウエハ Ｂ１ 処理ブロック Ｂ２ インタ−フェイスユニット Ｂ３ 露光装置 Ｃ 塗布ユニット Ｄ 現像ユニット ４ 疎水化ユニット ４１ 密閉容器 ４６ ガス供給部 ５２ 載置台 ６ 密閉容器 ６３ 蓋部 ６４ ガス供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 優子 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エレ クトロン株式会社山梨事業所内 (72)発明者 片野 貴之 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エレ クトロン株式会社山梨事業所内 (72)発明者 松井 英章 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エレ クトロン株式会社山梨事業所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA05 BA06 CA05 KA12 LA11 PA01 PA02 PA12 PA14 PA16 RA03 RA08 2H096 AA25 CA02 5F046 HA01 HA02

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面に疎水化処理ガスを供給して当
   該表面の疎水化処理を行う疎水化処理部と、基板表面に
   レジストを塗布する塗布処理部と、露光が行われた基板
   の表面に現像液を供給して現像を行う現像処理部と、を
   備えたレジストパターン形成装置において、前記疎水化
   処理部における疎水化処理状態を評価する方法におい
   て、 分析部において、疎水化処理後の基板表面の疎水化処理
   ガスの成分を検出し、これにより当該基板表面の疎水化
   処理ガスの相対検出値の測定を行う分析工程と、 疎水化処理後の基板を前記分析部に搬送する搬送工程
   と、を含むことを特徴とする疎水化処理の評価方法。
2. 【請求項２】 前記疎水化処理ガスは、ヘキサメチルジ
   シラザンであることを特徴とする請求項１記載の疎水化
   処理の評価方法。
3. 【請求項３】 前記分析部は、基板表面の疎水化処理ガ
   スにエネルギーを与え、これにより生じたイオンの量を
   測定するものであることを特徴とする請求項１又は２記
   載の疎水化処理の評価方法。
4. 【請求項４】 前記分析部は、前記基板表面の疎水化処
   理ガスに与えられるエネルギーが一次イオンの照射であ
   り、これにより生じたイオンの量を質量分析により測定
   するものであることを特徴とする請求項３記載の疎水化
   処理の評価方法。
5. 【請求項５】 前記基板表面の疎水化処理ガスに一次イ
   オンを照射させることにより生じたイオンは、Ｃ3Ｈ9Ｓ
   ｉ+，Ｃ3Ｈ9ＯＳｉ-のいずれかであることを特徴とする
   請求項３又は４記載の疎水化処理の評価方法。
6. 【請求項６】 前記分析部は、前記基板表面の疎水化処
   理ガスに与えられるエネルギーがコロナ放電であり、こ
   れにより生じたイオンの量を質量分析により測定するも
   のであることを特徴とする請求項３記載の疎水化処理の
   評価方法。
7. 【請求項７】 前記基板表面の疎水化処理ガスをコロナ
   放電させることにより生じたイオンは、質量数７３，質
   量数７４，質量数７５，質量数１０５，質量数１０６の
   成分のいずれかであることを特徴とする請求項３又は６
   記載の疎水化処理の評価方法。
8. 【請求項８】 前記分析部はレジストパターン形成装置
   の外部に設けられ、前記搬送工程は、疎水化処理後の基
   板を密閉容器に収納してレジストパターン形成装置から
   分析部まで搬送するものであることを特徴とする請求項
   １，２，３，４，５，６又は７記載の疎水化処理の評価
   方法。
9. 【請求項９】 前記密閉容器には不活性ガスが封入され
   ていることを特徴とする請求項８記載の疎水化処理の評
   価方法。
10. 【請求項１０】 基板表面に疎水化処理ガスを供給して
    当該表面の疎水化処理を行う疎水化処理工程と、 次いで基板表面にレジストを塗布する塗布工程と、 次いで露光が行われた基板の表面に現像液を供給して現
    像を行う現像工程と、 疎水化処理後の基板表面の疎水化処理ガスの成分を検出
    し、当該基板表面の疎水化処理ガスの相対検出値の測定
    を行う分析工程と、 前記疎水化処理ガスの量の測定結果と、予め設定した疎
    水化処理ガスの量の基準量とを比較し、その比較結果に
    基づいて、疎水化処理工程の処理条件を調整する工程
    と、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方
    法。
11. 【請求項１１】 基板表面に疎水化処理ガスを供給して
    当該表面の疎水化処理を行う疎水化処理部と、基板表面
    にレジストを塗布する塗布処理部と、露光が行われた基
    板の表面に現像液を供給して現像を行う現像処理部と、
    を備えたレジストパターン形成装置と、 レジストパターン形成装置の外部に設けられ、疎水化処
    理後の基板表面の疎水化処理ガスの成分を検出し、これ
    により当該基板表面の疎水化処理ガスの相対検出値の測
    定を行う分析部と、を備えたことを特徴とするレジスト
    パターン形成システム。
12. 【請求項１２】 レジストパターン形成装置と分析部と
    の間の基板の搬送は、疎水化処理後の基板を密閉容器に
    収納して行うことを特徴とする請求項１１記載のレジス
    トパターンの形成システム。
13. 【請求項１３】 前記分析部は、二次イオン質量分析計
    であることを特徴とする請求項１１又は１２記載のレジ
    ストパターンの形成システム。
14. 【請求項１４】 前記分析部は、昇温脱離-大気圧イオ
    ン化質量分析計であることを特徴とする請求項１１又は
    １２記載のレジストパターン形成システム。