JP2011086676A - Heat treatment apparatus, heat treatment method, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上の塗布膜を加熱処理する加熱処理装置、加熱処理方法及び記憶媒体に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a storage medium that heat-treat a coating film on a substrate.
半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハなどの基板上に形成された塗布膜に対して加熱処理を行い改質を行う場合がある。例えば基板上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成した後、このレジスト膜中の溶剤を飛散させ、また膜中の溶剤をほぼ完全に除去するために例えば100℃付近で加熱処理が行われる。また露光後の基板上のレジスト膜を加熱して、露光時に発生した酸を膜中に拡散させることも行われている。更に他の例として酸化シリコンの前駆物質を溶解した薬液を基板上に塗布し、この塗布膜中の分子を反応させて酸化シリコンに改質するために加熱処理も行われている。 In a semiconductor manufacturing process, a coating film formed on a substrate such as a semiconductor wafer may be subjected to heat treatment for modification. For example, after a resist solution is formed on the substrate to form a resist film, the solvent in the resist film is scattered, and heat treatment is performed, for example, at about 100 ° C. in order to remove the solvent in the film almost completely. . In addition, the resist film on the substrate after exposure is heated to diffuse the acid generated during the exposure into the film. As another example, a chemical solution in which a precursor of silicon oxide is dissolved is applied onto a substrate, and heat treatment is also performed in order to cause the molecules in the coating film to react and reform into silicon oxide.
この種の加熱処理は、図11に示すように例えばヒータ14が埋設された加熱プレート10にウエハWを載置して行われ、加熱プレート10は、ウエハWの裏面がパーティクルで汚染されないようにするためにプロキシミティピン10aが設けられており、ウエハWが加熱プレート10から例えば0.1〜0.5mm程度浮いた状態となるように構成されている。また加熱処理されたウエハWは、その後冷却プレート11上にて冷却されるが、冷却プレート11の表面にも図示しないプロキシミティピンが設けられている。なお、図中の12及び13は、昇降ピンである。このようなプレート10、11を用いた処理は、熱伝導によって行われているため、ウエハWの全面に亘って温度均一性を確保するためには加熱プレート10及び冷却プレート11の温度制御と共にウエハW上の雰囲気や天板からの幅射、あるいはプロキシミティピン10aの高さ調整が重要となる。
This type of heat treatment is performed, for example, by placing the wafer W on a
ところで、ウエハWの表面に例えば窒化ケイ素(SiN)や窒化炭素(SiC)等の膜が形成されている場合には、当該ウエハWに反りが生じ、加熱プレート10に載置した場合に、図12に示すように加熱プレート10との隙間がウエハWの面内において異なってしまい、高い面内温度均一性を確保することが難しい。また、加熱処理や冷却処理中にウエハWの温度変化により、当該ウエハWの反りの程度が拡大し、プレート10、11に接触する懸念が大きくなり、温度均一性が更に悪化する懸念もある。
By the way, when a film such as silicon nitride (SiN) or carbon nitride (SiC) is formed on the surface of the wafer W, the wafer W is warped and placed on the
一方、今後パターンの微細化がますます進む傾向にあることから、加熱処理時の基板温度についての面内均一性が歩留まりに与える影響が大きくなると予想され、このため面内の温度均一性を改善することが必要になってくる。
一方、特許文献1には、回転している基板へ洗浄液やエッチングするための処理液を供給し、この液体を回収するために基板の周縁の周方向に沿って液体回収部を設けた基板処理装置が掲載されているが、既述の課題を解決する加熱処理方法については記載されていない。また、特許文献2には現像チャックに基板を保持させて、現像液ノズルより当該基板へ高温の現像液を供給する現像装置が掲載されているが、本発明の動機付けとなるものではない。
On the other hand, since pattern miniaturization will continue to progress in the future, it is expected that the in-plane uniformity of the substrate temperature during heat treatment will have a greater effect on yield, which improves the in-plane temperature uniformity. It becomes necessary to do.
On the other hand, in Patent Document 1, a cleaning liquid and a processing liquid for etching are supplied to a rotating substrate, and a liquid recovery unit is provided along the circumferential direction of the peripheral edge of the substrate to recover the liquid. Although an apparatus is listed, it does not describe a heat treatment method for solving the above-described problems. Patent Document 2 discloses a developing device that holds a substrate on a developing chuck and supplies a high-temperature developing solution from the developing solution nozzle to the substrate. However, this is not a motivation for the present invention.
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、基板に対して面内均一性の高い加熱処理を行うことができる加熱処理装置及び加熱処理方法を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of performing heat treatment with high in-plane uniformity on a substrate. is there.
本発明に係る加熱処理装置は、
基板の表面に形成された塗布膜を加熱するための加熱処理装置において、
基板を水平に保持するための基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板を囲むカップと、
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を基板の表面に供給するための加熱用ノズルと、
前記基板の表面に前記液体が供給されて前記塗布膜の加熱処理が行われた後、基板を回転させて当該液体を振り切るように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
The heat treatment apparatus according to the present invention comprises:
In a heat treatment apparatus for heating a coating film formed on the surface of a substrate,
A substrate holder for holding the substrate horizontally;
A rotation mechanism for rotating the substrate holder around a vertical axis;
A cup surrounding the substrate held by the substrate holding unit;
A heating nozzle for supplying a heated liquid that does not adversely affect the coating film to the surface of the substrate;
A control unit that outputs a control signal so as to rotate the substrate and shake the liquid after the liquid is supplied to the surface of the substrate and the coating film is heated. To do.
また、前記加熱処理装置は、以下の構成を取っても良い。
1.前記制御部は、加熱用ノズルにより前記加熱された液体を基板の中心部に供給すると共に基板を回転させて当該液体を基板の表面全体に広げるように制御信号を出力することを特徴とする。
2.前記塗布膜を前記液体により加熱処理した後、前記塗布膜に悪影響を与えない冷却用の液体を当該基板の表面に供給するための冷却用ノズルを設け、
前記制御部は、前記塗布膜の加熱処理が行われた後、前記基板を回転させながら冷却用ノズルから基板の中心部に冷却用の液体を供給するように制御信号を出力することを特徴とする。
3.回転している基板から振り切られた液体を回収し、回収した液体を加熱液あるいは冷却液として再利用するための手段を備えたことを特徴とする。
The heat treatment apparatus may take the following configuration.
1. The control unit supplies the heated liquid by the heating nozzle to a central portion of the substrate and outputs a control signal so as to rotate the substrate and spread the liquid over the entire surface of the substrate.
2. After the heat treatment of the coating film with the liquid, a cooling nozzle is provided for supplying a cooling liquid that does not adversely affect the coating film to the surface of the substrate,
The control unit outputs a control signal so as to supply a cooling liquid from a cooling nozzle to a central portion of the substrate while rotating the substrate after the coating film is heated. To do.
3. Means are provided for recovering the liquid shaken off from the rotating substrate and reusing the recovered liquid as a heating liquid or a cooling liquid.
4.前記塗布膜を形成するための塗布液を基板に供給するための塗布液ノズルを更に備え、
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第1の位置に設定され、前記塗布液を基板から振り切っているときには、当該塗布液を吸い込まないように前記第1の位置とは高さの異なる第2の位置に退避されるように構成され、
前記塗布液を用いて基板上に塗布膜を形成した後、加熱処理を行うことを特徴とする。
5.前記塗布膜はレジスト膜であり、このレジスト膜を現像するための現像液を基板に供給するための現像液ノズルを更に備え、
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第1の位置に設定され、前記現像液を基板から振り切っているときには、現像液を吸い込まないように前記第1の位置とは高さの異なる第2の位置に退避されるように構成され、
前記基板に対して加熱処理が行われた後、現像液を用いて現像処理が行われることを特徴とする。
6.前記塗布膜はレジスト膜であり、前記塗布膜に悪影響を与えない液体は、ハイドロフルルエーテルであることを特徴とする。
4). A coating liquid nozzle for supplying a coating liquid for forming the coating film to the substrate;
The means for reusing includes a liquid recovery unit provided in an annular shape so as to surround the substrate held by the substrate holding unit,
The liquid recovery unit is set at a first position surrounding the substrate in order to recover these liquids when the heating process with the heating liquid or the cooling process with the cooling liquid is performed, and the coating liquid is shaken off from the substrate. Is configured to be retracted to a second position different in height from the first position so as not to suck the coating liquid,
A heat treatment is performed after a coating film is formed on the substrate using the coating solution.
5). The coating film is a resist film, and further includes a developing solution nozzle for supplying a developing solution for developing the resist film to the substrate,
The means for reusing includes a liquid recovery unit provided in an annular shape so as to surround the substrate held by the substrate holding unit,
The liquid recovery unit is set at a first position surrounding the substrate to recover these liquids when the heating process using the heating liquid or the cooling process using the cooling liquid is performed, and the developer is shaken off from the substrate. Is configured to be retracted to a second position having a height different from the first position so as not to suck in the developer.
After the heat treatment is performed on the substrate, the development treatment is performed using a developer.
6). The coating film is a resist film, and the liquid that does not adversely affect the coating film is hydrofluor ether.
また、本発明に係る加熱処理方法は、
表面に塗布膜が形成された基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を加熱用ノズルから基板の表面に供給し、この液体の熱により前記塗布膜を加熱処理する工程と、
その後、基板を回転させて当該液体を振り切る工程と、を含むことを特徴とする。
Moreover, the heat treatment method according to the present invention includes:
A step of horizontally holding a substrate having a coating film formed on the surface thereof on a substrate holding portion;
Supplying a heated liquid that does not adversely affect the coating film from the heating nozzle to the surface of the substrate, and heat-treating the coating film with the heat of the liquid;
Then, a step of rotating the substrate and shaking off the liquid is included.
本発明によれば、基板の表面に、加熱された液体を供給することにより基板の表面の塗布膜を加熱するようにしているため、基板に反りがある場合であっても、基板の面内の温度均一性が高いため、高い面内均一性をもって塗布膜を加熱処理することができる。 According to the present invention, since the coating film on the surface of the substrate is heated by supplying the heated liquid to the surface of the substrate, even if the substrate is warped, Therefore, the coating film can be heat-treated with high in-plane uniformity.
本発明の実施の形態に係る加熱処理装置の構成を説明する。この実施の形態では、レジストをウエハに塗布するレジスト塗布装置に加熱処理装置が組み込まれている。加熱処理装置(レジスト塗布装置)は、図1に示すように真空吸着することによりウエハWを水平に保持するスピンチャック21を備えている。このスピンチャック21は回転機構及び昇降機構を組み合わせた回転駆動部22により、鉛直軸回りに回転可能かつ昇降可能に構成されている。前記スピンチャック21を取り囲むようにしてカップ23が設けられ、当該カップ23は内側カップ30と、外側カップ40とから構成される。前記カップ23は筐体24内に設けられ、この筐体24の側面にはウエハWを搬出入するための搬出入口25が形成されている。搬出入口25は、ウエハWを搬出入する時以外は、シャッター25aにより、閉じられている。
The structure of the heat processing apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. In this embodiment, a heat treatment apparatus is incorporated in a resist coating apparatus that coats a resist on a wafer. The heat treatment apparatus (resist coating apparatus) includes a
前記内側カップ30は、スピンチャック21に保持されたウエハの下方であって、ウエハWの裏面側の周縁部と近接して対向する位置から外側下方へ傾斜した環状の傾斜壁31と、下方へ垂直に伸びた環状の垂直壁32と、からなり前記傾斜壁31及び垂直壁32はウエハWよりこぼれ落ちた後述の温調液を下方へガイドし、ウエハWの裏面側へ回り込むことを防ぐガイド部の役割を有している。また、内側カップ30の内側は水平な円板部33が設けられており、当該円板部33の中央部をスピンチャック21が貫通している。また、例えば円板部33にはウエハWの温度を検出する例えば非接触式温度検出部26が設けられている。
The inner cup 30 is below the wafer held by the
前記外側カップ40は、隙間を介して内側カップ30の周囲を取り囲む筒状部41と、この筒状部41の上端より内側上方に伸びだした傾斜壁42と、から構成される。外側カップ40の底部には、排液及び排気を行うための排出路43が接続されており、当該排出路43の下流側には気液分離部43aが設けられている。気液分離部43aにて分岐した排気路は工場排気へ連通している。
The outer cup 40 includes a
図中101、102は夫々レジストノズル、溶剤ノズルであり、ウエハWの上方の所定位置とカップ23の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。前記レジストノズル101は、バルブ、ポンプ及びレジスト液供給源からなるレジスト液供給系111に接続されており、溶剤ノズル102は、バルブ、ポンプ及び溶剤供給源からなる溶剤液供給系112に接続されている。
In the figure,
次に、ウエハWを加熱処理するための温調液を供給する液供給系を説明する。図1中、5は加熱液供給ノズルであり、ウエハWの上方の所定位置とカップ23の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。加熱液供給ノズル5は、ウエハWへ後述する温調液加熱部により加熱された温調液をウエハWへ供給する役割を有する。また、図1中、6は冷却液供給ノズルであり、ウエハWの上方の所定位置とカップ23の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。この冷却液供給ノズル6は、ウエハWへ後述する温調液冷却部により冷却された温調液をウエハWへ供給する役割を有する。なお、各ノズル5、6は例えば一体化され、共通の移動機構により移動する構成を採用してもよい。
Next, a liquid supply system that supplies a temperature adjustment liquid for heat-treating the wafer W will be described. In FIG. 1,
前記温調液には、例えば不活性のハイドロフルルエーテル等の温調液が用いられる。より具体的には、フッ素系不活性液体例えば製品名FC−3283やフッ素系熱媒体例えば製品名ガルデンHT200が用いられる。これら温調液は、加熱または冷却された後に、ウエハWの表面に供給されるが、ウエハWの表面上に形成されている塗布膜例えばレジスト膜等の塗布膜に対して、悪影響を与えないもの、即ちレジスト膜を変質させたりしない液である。レジスト膜を変質させないとは、ウエハWを露光し、現像処理した後のパターン形成に何らの影響を与えないものである。 As the temperature adjusting liquid, for example, a temperature adjusting liquid such as inert hydrofuryl ether is used. More specifically, a fluorine-based inert liquid such as product name FC-3283 or a fluorine-based heat medium such as product name Galden HT200 is used. These temperature control liquids are heated or cooled and then supplied to the surface of the wafer W, but do not adversely affect the coating film formed on the surface of the wafer W, for example, a coating film such as a resist film. This is a liquid that does not alter the resist film. The fact that the resist film is not altered means that it does not affect the pattern formation after the wafer W is exposed and developed.
図2に示すように、加熱液供給ノズル5及び冷却液供給ノズル6には液供給路71が接続され、この液供給路71の上流端には温調液貯留タンク70が設けられている。液供給路71における温調液貯留タンク70の下流側には、パーティクルや気泡を取り除くためのフィルター72、温調液の流量を調節するためのポンプ73、切り替えバルブ74が設けられている。この切り替えバルブ74は、温調液を加熱液供給ノズル5へ送液する液供給路71aと冷却液供給ノズル6へ送液する液供給路71bとの流路を切り替えるためのものである。また、液供給路71a及び71bには夫々温調液加熱部50及び温調液冷却部60が設けられ、これら温調液加熱部50及び温調液冷却部60は筐体24内におけるカップ23の近傍あるいは筐体24の外部における当該筐体24内の近傍に設けられている。前記温調液加熱部50は、例えば温調液の収容部である円筒容器の外周に誘電コイルを巻きつけ、このコイルに供給する高周波の電力を調整して円筒容器内の温調液の加熱温度をコントロールする。前記温調液冷却部60は、例えばチラー等が用いられる。
As shown in FIG. 2, a
このような、液供給系では、ポンプ73を稼動させることで温調液貯留タンク70より温調液が送り出され、フィルター71にてパーティクルや気泡が除去された後、切り替えバルブ74の流路の切り替えによって、例えば温調液供給ノズル5への流路に切り替えられた場合には、温調液は温調液加熱部50にて加熱された後、加熱液供給ノズル5よりウエハWへ供給されることとなる。また冷却液供給ノズル6への流路に切り替えられた場合には、温調液は温調液冷却部60にて冷却された後、冷却液供給ノズル6よりウエハWへ供給されることとなる。なお、「温調液」という用語は、液体が所定温度に加熱(冷却)される前あるいは加熱(冷却)された後のいずれもおいても使用するものとする。
In such a liquid supply system, the temperature adjustment liquid is sent out from the temperature adjustment
次に、図1及び図3を用いて温調液を回収するための部位について説明する。スピンチャック21に保持されたウエハWの周縁には当該ウエハWを取り囲むようにして、リング部材80が設けられている。このリング部材80におけるウエハWの周縁部に臨む面には、液回収口83が周方向に沿って設けられている。この液回収口83は、ウエハWの表面よりも高い位置からウエハWの裏面よりも若干低い位置にかけて形成され、回転しているウエハWより振り切られた温調液を回収するのに十分な幅を有している。また、リング部材80の内部には、液回収口83に連通する流路84が当該リング部材80の中央部付近まで水平方向に形成されている。即ち、リング部材80には液回収口83を開口部とするリング状の流路84を成す空洞部が形成されている。このリング部材80の下部には2本の温調液回収管81、81がスピンチャック21を挟んでカップ23の直径方向に対応する位置にて接続されている。これら温調液回収管81は前記流路84と連通しており、液回収口83内に飛散した液がこの温調液回収管81内を通って下方側に流れる。また温調液回収管81の下流側は伸縮可能なフレキシブルチューブ81aとして形成され、図3に示す昇降機構82によるリング部材80の昇降に対応して伸縮することが可能である。
Next, the site | part for collect | recovering temperature control liquid is demonstrated using FIG.1 and FIG.3. A
リング部材80の下部には、温調液回収管81に干渉しない位置にて昇降軸82aが接続され、前記昇降機構82は、昇降軸82aを介してリング部材80を昇降させることが可能である。リング部材80を昇降させる理由は、温調液を回収するとき以外は下方へ降下させておき、温調液以外の塗布液(レジスト液や溶剤)を回収しないようにするためである。
前記フレキシブルチューブ81aは、配管75を介して温調液貯留タンク70に接続され、この配管75には温調液を温調液貯留タンク70に送り出すポンプ76、温調液に含まれるパーティクルや気泡を取り除くフィルター77が介設されている。前記リング部材80から温調液貯留タンク70に至る部位は、この例では、温調液回収部8を構成している。
An elevating
The
更に、加熱処理装置は、回転駆動部22、液供給系の一部を成すポンプ73、切り替えバルブ74、温調液加熱部50及び温調液冷却部60、温調液回収系の一部を成すポンプ76等を制御する制御部9を備えている。制御部9は例えば図示しないCPUとプログラムとを備えたコンピュータからなり、プログラムには加熱処理装置によって行われる。次の作用説明にて記載する一連の動作を行うためのシーケンスプログラムや温度検出部26に基づいて温調液加熱部50や温調液冷却部60にて行われる温調液の加熱、冷却動作等に係る制御についてのステップ(命令)群が組み込まれている。前記プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、コンピュータにインストールされる。
Furthermore, the heat treatment apparatus includes a
以下、上述の構成を有する加熱処理装置の作用を説明する。先ず、図示しない外部の搬送装置により加熱処理装置内にウエハWを搬入し、予めウエハWの受け渡し位置に昇降しておいたスピンチャック21に載置して、スピンチャック21が下降することでウエハWがカップ23内に収納される(図5(a)参照)。このとき温調液回収部8は、ウエハWより下方の待機位置である第2の位置に配置されている。
Hereinafter, the operation of the heat treatment apparatus having the above-described configuration will be described. First, the wafer W is loaded into the heat treatment apparatus by an external transfer device (not shown), placed on the
その後、溶剤ノズル102を待機位置からウエハWの中心部上方へ移動させて当該中心部に溶剤を供給し、次いでウエハWを例えば2000rpmで回転させ、いわゆるプリウェットを行う(図5(b)参照)。次に溶剤ノズル102を待機位置に退避させ、レジストノズル101を待機位置からウエハWの中心部上方へ移動させ、ウエハWへレジスト液の供給を行う(図5(c)参照)。レジストの塗布終了後、レジストノズル101を待機位置に退避させる。またウエハWを例えば3000rpmで所定の間回転させて、レジストの乾燥を行う(図6(a)参照)。なお、塗布液(溶剤やレジスト液)は排出路43よりカップ23の外部へ排出される。
Thereafter, the
その後、加熱液供給ノズル5を待機位置からウエハWの中心部上方へ移動させ、温調液回収部8をウエハWから飛散する温調液を回収する上方の位置である第1の位置へ昇降させる。ウエハWを低速回転、100rpmの回転数で回転させると共に切り替えバルブ74の流路を加熱液供給ノズル5へ連通する流路へ切り替え、既述のように温調液加熱部50により加熱された温調液(加熱液)を加熱液供給ノズル5よりウエハWへの中心部へ例えば5〜10秒間吐出する。これにより加熱液はウエハWの回転による遠心力によりウエハWの表面に均一に広がってゆき、加熱液の液膜がウエハW表面全体に形成される(図6(b)参照)。
Thereafter, the heating
その後、ウエハWの回転を停止すると共に加熱液供給ノズル5からウエハWへの加熱液の供給を停止し、例えば60秒間加熱処理を行う(図6(c)参照)。ウエハWの回転時にウエハWから飛散した加熱液は、温調液回収部8の液回収口83より、予めポンプ76により内部雰囲気が吸引排気されている温調液回収管81を介して、配管75へ流れ、フィルター77にてパーティクルや気泡が除去された後、温調液貯留タンク70へ回収される。なお、加熱液がウエハWから飛散する勢いはウエハWの回転数に応じて決まるが、ウエハWの回転数によっては加熱液が、温調液回収部8より回収されずに、こぼれ落ちてガイド部の表面を伝って下方へ流れる。ウエハWはこの加熱液の液膜からの熱により加熱され、改質される。液膜の温度は徐々に低下していくが、液膜からウエハW上のレジスト膜に供給される熱エネルギーは面内で均一になる。このように温度が低下しても改質処理は、供給するエネルギーにより決まるので問題にならない。なお、ウエハWの回転を止めずに、加熱液を供給しながらウエハWを回転させて加熱処理を行ってもよい。また、レジスト膜中の溶剤の一部は、温調液に取り込まれ(溶解され)、除去される。
Thereafter, the rotation of the wafer W is stopped and the supply of the heating liquid from the heating
このようにウエハWの加熱処理を行う理由は、図7の例のようにウエハWに反り等の変形があった場合でも、加熱液の液膜をウエハWの表面に沿って均一に形成できるからである。即ち、加熱液が直接ウエハWの表面に接触し、隙間がないため、即ちギャップがないため、ウエハWの面内において熱伝導が均一に行われるため、ウエハWの温度が面内で均一となる。また、回転塗布によってウエハW上に形成されたレジスト膜は、回転によって生じた応力によるひずみが残っているため、加熱処理を行うことで、その応力を緩和することができるためである。また、ウエハWに反射防止膜を形成する場合には、加熱処理を行うことで架橋反応を進めることができる。 The reason for performing the heat treatment of the wafer W in this way is that the liquid film of the heating liquid can be uniformly formed along the surface of the wafer W even when the wafer W is deformed such as warping as in the example of FIG. Because. That is, since the heating liquid directly contacts the surface of the wafer W and there is no gap, that is, there is no gap, heat conduction is performed uniformly in the plane of the wafer W, so that the temperature of the wafer W is uniform in the plane. Become. In addition, since the resist film formed on the wafer W by spin coating remains strained by the stress generated by the rotation, the stress can be relieved by performing the heat treatment. In addition, when an antireflection film is formed on the wafer W, the crosslinking reaction can be advanced by performing a heat treatment.
上述の加熱処理を行っている間に冷却液供給ノズル6を待機位置からウエハWの中心部上方へ移動させる。ウエハWの加熱処理後、ウエハWを1000rpmの回転数で回転させると共に切り替えバルブ74を冷却液供給ノズル6へ連通する流路に切り替え、既述の温調液冷却部60により冷却された温調液(冷却液)を冷却液供給ノズル6からウエハWへ供給する(図8(a)参照)。また、ポンプ76を稼動させて、温調液回収部8より冷却液の回収を行う。冷却液をウエハWへ供給する時間は例えば10秒間である。
While performing the above-described heat treatment, the
冷却液の供給される様子を説明すると、冷却液はウエハWに液盛りされている加熱液の表面に供給される。そして、回転しているウエハWの遠心力により、ウエハWの周縁の加熱液が振り切られ、その後加熱液及び冷却液が振り切られて、加熱液が全て振り切られた後はウエハWの表面上には冷却液のみ存在し、その後冷却液が振り切られる。ウエハWより振り切られた加熱液及び冷却液は、既述のように温調液回収部8を介して温調液貯留タンク70へ回収される。
Explaining how the cooling liquid is supplied, the cooling liquid is supplied to the surface of the heating liquid accumulated on the wafer W. Then, the heating liquid around the periphery of the wafer W is shaken off by the centrifugal force of the rotating wafer W, and then the heating liquid and the cooling liquid are shaken off. Is present only in the coolant, after which the coolant is shaken off. The heating liquid and the cooling liquid shaken off from the wafer W are recovered into the temperature adjustment
次に、ウエハWの回転を停止すると同時に冷却液供給ノズル6からウエハWへ冷却液の供給を停止する。また、ポンプ76を停止させ、冷却液の回収を停止させる。このとき、ウエハWの表面には冷却液が液盛りされた状態となり、この状態で例えば20〜60秒間ウエハWの冷却処理が行われる(図8(b)参照)。なお、ウエハWの冷却処理は冷却液供給ノズル6からウエハWへ冷却液の供給が行われている間も行われている。
ウエハWの冷却処理は、加熱処理の際に図7を用いて説明したのと同様にウエハWの周縁部に反り等の変形があった場合でも、ウエハWの表面に冷却液を均一に広げているため、ウエハWの熱が冷却液に直接伝わる。また、ウエハWと冷却液との間には隙間がないことから、ウエハWの面内において熱が均等に冷却液に奪われるため、ウエハWの冷却処理が面内にて均一に行われる。
Next, simultaneously with stopping the rotation of the wafer W, the supply of the coolant from the
In the cooling process of the wafer W, the cooling liquid is spread evenly on the surface of the wafer W even when the peripheral part of the wafer W is deformed, such as warping, as described with reference to FIG. Therefore, the heat of the wafer W is directly transmitted to the coolant. In addition, since there is no gap between the wafer W and the cooling liquid, heat is evenly taken away by the cooling liquid in the plane of the wafer W, so that the cooling process of the wafer W is performed uniformly in the plane.
ウエハWの冷却処理後、ウエハWの回転数を高速回転である例えば3000rpmまで上昇させると共にポンプ76を稼動させて、冷却液の振り切りを所定時間例えば30秒間行う(図8(c)参照)。このときウエハWが高速で回転しているため、ウエハWの表面に液盛りされた冷却液が瞬時に振り切られ、温調液回収部8を介して温調液貯留タンク70へ回収される。
冷却液の振り切り終了後、ウエハWの回転及びポンプ76を停止して、温調液回収部8を下方の待機位置へ退避させる。そして、既述のウエハWの搬入の手順とは逆の手順でウエハWをカップ23より搬出し、外部の搬送装置へ受け渡すことで加熱処理を終了する。
After the cooling process of the wafer W, the rotational speed of the wafer W is increased to, for example, 3000 rpm which is a high speed rotation, and the
After the cooling liquid is completely shaken off, the rotation of the wafer W and the
以上に説明した実施の形態によれば以下のような効果がある。
ウエハWの表面に、加熱された温調液を供給することによりウエハWの表面の塗布膜を加熱するようにしているため、ウエハWに反りがある場合であっても、ウエハWの面内の温度均一性が高いため、高い面内均一性をもって塗布膜を加熱処理することができる。
また、加熱された温調液で満たされた液槽にウエハWを浸して加熱処理を行う場合に比べて、回転しているウエハWへ温調液を供給し、遠心力により広げて加熱処理を行っているため、温調液の使用量を抑制することが可能となる。
また、温調液加熱部50により温調液の温度を調整しているため、従来のようにヒータにより加熱プレートの温度調整を行う場合に比べて、加熱温度を速やかに変更することができる。このため例えばロットの切り替え時に速やかに加熱温度を変更することが可能となる。よって、ロットの切り替え時間を短縮でき、スループットの向上を図ることが可能となる。
The embodiment described above has the following effects.
Since the coating film on the surface of the wafer W is heated by supplying a heated temperature adjusting liquid to the surface of the wafer W, even if the wafer W is warped, the surface of the wafer W is in-plane. Therefore, the coating film can be heat-treated with high in-plane uniformity.
Compared to the case where the wafer W is immersed in a liquid bath filled with the heated temperature adjustment liquid, the temperature adjustment liquid is supplied to the rotating wafer W and spread by the centrifugal force to perform the heat treatment. Therefore, it is possible to suppress the usage amount of the temperature adjusting liquid.
Moreover, since the temperature of the temperature adjusting liquid is adjusted by the temperature adjusting
また、加熱処理装置にレジスト塗布装置を併用することにより、ウエハWへのレジスト塗布処理が終了した後、ウエハWを移動させることなく、既述のようにウエハWへ加熱処理を行うことができる。従って、ウエハWを別の処理ユニットへ搬送することなく、同一の処理ユニット内にて加熱処理を行うことができるため、搬送時間を削減でき、半導体ウエハの製造効率の向上を図ることができる。また処理ユニットの数の削減を行うことができ、半導体製造装置の製造コストを低減ずることが可能となる。
また、加熱処理及び冷却処理が併用されているため、冷却プレートによるウエハの移動を行う必要が無く、移動時間を削減することができる。
更にまた、液体内の温度差に対して、すばやくその温度差を解消するように液体が動くので、ウエハWの面内不均一性が自動的に改善される。
Further, by using the resist coating apparatus together with the heat treatment apparatus, the heat treatment can be performed on the wafer W as described above without moving the wafer W after the resist coating process on the wafer W is completed. . Therefore, since the heat treatment can be performed in the same processing unit without transferring the wafer W to another processing unit, the transfer time can be reduced and the manufacturing efficiency of the semiconductor wafer can be improved. In addition, the number of processing units can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor manufacturing apparatus can be reduced.
In addition, since the heat treatment and the cooling treatment are used together, it is not necessary to move the wafer by the cooling plate, and the movement time can be reduced.
Furthermore, since the liquid moves so as to quickly eliminate the temperature difference in the liquid, the in-plane non-uniformity of the wafer W is automatically improved.
また、図9に示した例は本発明に係る加熱処理装置を現像装置に併用した装置である。図9中、201は現像液ノズルであり、この現像液ノズル201は、バルブ、ポンプ及び現像液供給源からなる現像液供給系211に接続されている。図9中202は、洗浄液ノズルであり、この洗浄液ノズル202は、バルブ、ポンプ及び洗浄液供給源からなる洗浄液供給系212に接続されている。また、現像液ノズル201及び洗浄液ノズル202は夫々ウエハWの上方の所定位置とカップ23の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。
Further, the example shown in FIG. 9 is an apparatus in which the heat treatment apparatus according to the present invention is used in combination with a developing apparatus. In FIG. 9,
この実施の形態では、レジスト膜が形成され、露光された後のウエハWがスピンチャック21に搬入される。そして、先ず温調液回収部8を第1の位置であるウエハWを取り囲む高さに位置させ、加熱液供給ノズル5から加熱液を供給し、その後、第1の実施形態にて説明したように、冷却液を供給して、加熱処理を終了させる。この加熱処理は、例えば化学増幅方のレジストを用いる場合には、レジスト膜における露光された部位において酸を拡散させるための処理である。加熱処理後は、温調液回収部8を第2の位置に降下させ、現像液ノズル201から現像液をウエハWの表面に供給して所定時間放置し、静止現像を行う。その後、洗浄液ノズル202から洗浄液をウエハWの中心部に供給しながらウエハWを回転させ、現像液及び洗浄液を振り切る。このとき温調液回収部8は第2の位置に設定されているので、これらの液は温調液回収部8内には入り込まず、カップ23内に流れて排出路43から排出される。
In this embodiment, a resist film is formed, and the exposed wafer W is carried into the
このように上述の加熱処理装置に現像装置を併用することによって、ウエハWの露光後、現像処理前に行う加熱処理(PEB:Post Exposure Bake)を同じ現像装置内で行うことができるため、ウエハWを別の処理ユニットへ搬送することなく、同一の処理ユニット内にて加熱処理を行うことができるため、搬送時間を削減でき、半導体ウエハの製造効率の向上を図ることができる。また処理ユニットの数の削減を行うことができ、半導体製造装置の製造コストを低減ずることが可能となる。 Thus, by using a developing device in combination with the above-described heat treatment apparatus, a heat treatment (PEB: Post Exposure Bake) performed after the exposure of the wafer W and before the development process can be performed in the same development apparatus. Since the heat treatment can be performed in the same processing unit without transporting W to another processing unit, the transport time can be reduced and the semiconductor wafer manufacturing efficiency can be improved. In addition, the number of processing units can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor manufacturing apparatus can be reduced.
以上において本発明の加熱処理装置は、レジスト塗布装置や現像装置に組み合わされることに限られず、加熱・冷却のプロセスだけを行う装置であってもよく、この場合には温調液回収部8は不要となる。また、冷却ノズルを設けずに、ウエハWの冷却を別途冷却ユニットで冷却するようにしてもよい。そして、上述の例では、ウエハWの中心部に液を供給して低速回転により、外方へ広げているが、例えばウエハWの直径と同じかそれよりも広い長さに亘って、吐出口が形成された長尺な加熱液供給ノズル及び冷却液供給ノズルを用い、これらノズルをウエハWへ温調液を吐出させながら、当該ウエハWの一端側から他端側に向かって移動させることにより温調液をウエハW上に供給し加熱する方法であってもよい。 In the above, the heat treatment apparatus of the present invention is not limited to being combined with a resist coating apparatus or a developing apparatus, and may be an apparatus that performs only a heating / cooling process. It becomes unnecessary. Further, the cooling of the wafer W may be separately cooled by a cooling unit without providing the cooling nozzle. In the above-described example, the liquid is supplied to the central portion of the wafer W and spread outward by low-speed rotation. For example, the discharge port extends over a length equal to or wider than the diameter of the wafer W. Using the long heating liquid supply nozzle and the cooling liquid supply nozzle formed with the nozzles, the nozzle W is moved from one end side to the other end side of the wafer W while discharging the temperature adjusting liquid to the wafer W. A method of supplying the temperature adjustment liquid onto the wafer W and heating it may be used.
また、加熱液と冷却液とを共通のタンクに回収する代わりに、加熱液を回収する加熱液用タンクと、冷却液を回収する冷却液用タンクとを、独立して設けるようにしてもよい。この場合には、加熱液をウエハWから振り切るときには回収流路を加熱液用タンク側に切り替え、また、冷却液をウエハWから振り切るときには回収流路を冷却液用タンクに切り替えると共に、加熱液用タンク内の温調液を加熱部50に冷却液用タンク内の温調液を冷却部50に供給するように、供給路の切り替えが行われることになる。
Further, instead of collecting the heating liquid and the cooling liquid in a common tank, a heating liquid tank for collecting the heating liquid and a cooling liquid tank for collecting the cooling liquid may be provided independently. . In this case, when the heating liquid is shaken off from the wafer W, the recovery flow path is switched to the heating liquid tank side, and when the cooling liquid is shaken off from the wafer W, the recovery flow path is switched to the cooling liquid tank. The supply path is switched so that the temperature adjustment liquid in the tank is supplied to the
次に、本発明の実施形態に係る加熱処理がウエハの表面に形成された塗布膜に影響を与えないことを確認するための実験を行った。 Next, an experiment was performed to confirm that the heat treatment according to the embodiment of the present invention does not affect the coating film formed on the surface of the wafer.
実施例1
実験方法
KrFレーザ露光対応のレジスト膜及び反射防止膜が形成されたウエハを用意し、本発明の実施の形態に係る加熱処理を行った。温調液には商標:ガルデンHT200(SOLVAY SOLEXIS社製)を用いて、ウエハを120℃、205℃に加熱した。
結果及び考察
120℃、205℃に加熱したときのレジスト膜及び反射防止膜は、ガルデンHT200により、溶解されることなく加熱処理されることが分かった。
また、従来の加熱処理方法と、上述の実施形態に係る加熱処理方法と、でパターンに与える影響を比較する実験を行った。
Example 1
Experimental Method A wafer on which a resist film and an antireflection film compatible with KrF laser exposure were prepared, and the heat treatment according to the embodiment of the present invention was performed. The trademark was Galden HT200 (manufactured by SOLVAY SOLEXIS) as the temperature control solution, and the wafer was heated to 120 ° C. and 205 ° C.
Results and Discussion It was found that the resist film and the antireflection film when heated to 120 ° C. and 205 ° C. were heat-treated without being dissolved by Galden HT200.
In addition, an experiment was performed to compare the influence on the pattern between the conventional heat treatment method and the heat treatment method according to the above-described embodiment.
実施例2
実験方法
露光後のウエハを2枚用意し、従来技術の項目で説明した加熱処理方法(従来の手法)と、上述の実施形態の加熱処理方法(本発明に係る手法)と、を用いて加熱処理を行った。なお、上述の実施形態の加熱処理方法では、温調液に商標:FC3283(住友スリーエム社製)を用いた。
結果及び考察
図10(a)は従来の手法による加熱後のパターンの様子を示したものであり、図10(b)は本発明に係る手法による加熱後のパターンの様子を示したものである。この図10(a)、(b)を比較すると、パターンはほとんど同じである。従って、本発明に係る手法を用いて加熱を行っても、パターンに悪影響を与えないことが分かる。
Example 2
Experimental Method Two exposed wafers are prepared and heated using the heat treatment method (conventional method) described in the section of the prior art and the heat treatment method of the above-described embodiment (the method according to the present invention). Processed. In the heat treatment method of the above-described embodiment, the trademark: FC3283 (manufactured by Sumitomo 3M Limited) was used as the temperature adjustment liquid.
Results and Discussion FIG. 10 (a) shows the pattern after heating by the conventional method, and FIG. 10 (b) shows the pattern after heating by the method according to the present invention. . When comparing FIGS. 10A and 10B, the patterns are almost the same. Therefore, it can be seen that the pattern is not adversely affected by heating using the method according to the present invention.
W ウエハ
21 スピンチャック
22 回転駆動部
23 カップ
26 温度検出部
30 内側カップ
40 外側カップ
43 排出路
5 加熱液供給ノズル
50 温調液加熱部
6 冷却液供給ノズル
60 温調液冷却部
70 温調液貯留タンク
8 温調液回収部
9 制御部
Claims (12)
基板を水平に保持するための基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板を囲むカップと、
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を基板の表面に供給するための加熱用ノズルと、
前記基板の表面に前記液体が供給されて前記塗布膜の加熱処理が行われた後、基板を回転させて当該液体を振り切るように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする加熱処理装置。 In a heat treatment apparatus for heating a coating film formed on the surface of a substrate,
A substrate holder for holding the substrate horizontally;
A rotation mechanism for rotating the substrate holder around a vertical axis;
A cup surrounding the substrate held by the substrate holding unit;
A heating nozzle for supplying a heated liquid that does not adversely affect the coating film to the surface of the substrate;
A controller that outputs a control signal so as to rotate the substrate and shake off the liquid after the liquid is supplied to the surface of the substrate and the coating film is heated. Heat treatment equipment.
前記制御部は、前記塗布膜の加熱処理が行われた後、前記基板を回転させながら冷却用ノズルから基板の中心部に冷却用の液体を供給するように制御信号を出力することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱処理装置 After the heat treatment of the coating film with the liquid, a cooling nozzle is provided for supplying a cooling liquid that does not adversely affect the coating film to the surface of the substrate,
The control unit outputs a control signal so as to supply a cooling liquid from a cooling nozzle to a central portion of the substrate while rotating the substrate after the coating film is heated. The heat processing apparatus of Claim 1 or Claim 2 to do
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第1の位置に設定され、前記塗布液を基板から振り切っているときには、当該塗布液を吸い込まないように前記第1の位置とは高さの異なる第2の位置に退避されるように構成され、
前記塗布液を用いて基板上に塗布膜を形成した後、加熱処理を行うことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の加熱処理装置。 A coating liquid nozzle for supplying a coating liquid for forming the coating film to the substrate;
The means for reusing includes a liquid recovery unit provided in an annular shape so as to surround the substrate held by the substrate holding unit,
The liquid recovery unit is set at a first position surrounding the substrate in order to recover these liquids when the heating process with the heating liquid or the cooling process with the cooling liquid is performed, and the coating liquid is shaken off from the substrate. Is configured to be retracted to a second position different in height from the first position so as not to suck the coating liquid,
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein a heat treatment is performed after forming a coating film on the substrate using the coating liquid.
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第1の位置に設定され、前記現像液を基板から振り切っているときには、現像液を吸い込まないように前記第1の位置とは高さの異なる第2の位置に退避されるように構成され、
前記基板に対して加熱処理が行われた後、現像液を用いて現像処理が行われることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の加熱処理装置。 The coating film is a resist film, and further includes a developer nozzle for supplying a developer for developing the resist film to the substrate,
The means for reusing includes a liquid recovery unit provided in an annular shape so as to surround the substrate held by the substrate holding unit,
The liquid recovery unit is set at a first position surrounding the substrate in order to recover these liquids when the heating process using the heating liquid or the cooling process using the cooling liquid is performed, and the developer is shaken off from the substrate. Is configured to be retracted to a second position having a height different from the first position so as not to suck in the developer.
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein after the heat treatment is performed on the substrate, the development treatment is performed using a developer.
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を加熱用ノズルから基板の表面に供給し、この液体の熱により前記塗布膜を加熱処理する工程と、
その後、基板を回転させて当該液体を振り切る工程と、を含むことを特徴とする加熱処理方法。 A step of horizontally holding a substrate having a coating film formed on the surface thereof on a substrate holding portion;
Supplying a heated liquid that does not adversely affect the coating film from the heating nozzle to the surface of the substrate, and heat-treating the coating film with the heat of the liquid;
And then rotating the substrate to shake off the liquid.
前記コンピュータプログラムは、請求項8ないし11のいずれか一つに記載の加熱処理方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。 A storage medium for storing a computer program used in a heat treatment apparatus for heating a coating film formed on a surface of a substrate,
A storage medium, wherein the computer program includes a group of steps so as to implement the heat treatment method according to any one of claims 8 to 11.
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