JP2018043173A - 犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018043173A
JP2018043173A JP2016177884A JP2016177884A JP2018043173A JP 2018043173 A JP2018043173 A JP 2018043173A JP 2016177884 A JP2016177884 A JP 2016177884A JP 2016177884 A JP2016177884 A JP 2016177884A JP 2018043173 A JP2018043173 A JP 2018043173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
liquid
sacrificial
sacrificial film
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016177884A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6737666B2 (ja
Inventor
正幸 尾辻
Masayuki Otsuji
正幸 尾辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Screen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Screen Holdings Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Priority to JP2016177884A priority Critical patent/JP6737666B2/ja
Priority to KR1020197001808A priority patent/KR102121705B1/ko
Priority to CN201780045875.5A priority patent/CN109564858B/zh
Priority to PCT/JP2017/029993 priority patent/WO2018047615A1/ja
Priority to US16/317,233 priority patent/US11036139B2/en
Priority to TW106128987A priority patent/TWI656917B/zh
Publication of JP2018043173A publication Critical patent/JP2018043173A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6737666B2 publication Critical patent/JP6737666B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/168Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/162Coating on a rotating support, e.g. using a whirler or a spinner
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02307Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a liquid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

【課題】従来に比べて犠牲ポリマの使用量を少なくして、残渣の発生を抑制しながら、たとえば、乾燥工程などにおいて、パターンの倒壊を抑制または防止できる犠牲膜の形成方法と、当該犠牲膜形成方法を利用した基板処理方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】犠牲膜形成方法は、パターンPが形成された基板Wの表面を覆う、犠牲ポリマ溶液25の液膜26を基板側から加熱して、基板の表面に接する溶液を蒸発させることにより、液膜を、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に保持させた状態で乾燥させて、犠牲膜を形成する。基板処理方法および基板処理装置は、形成した犠牲膜を利用してパターンの倒壊を抑制または防止しながら、基板の表面を処理する。【選択図】図3B

Description

この発明は、犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板の例には、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ等の基板の表面が、各種の薬液やリンス液等の処理液を用いて処理される。
たとえば、基板を1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、このスピンチャックによって回転される基板の上面に処理液を供給するノズルとを備えている。
典型的な基板処理工程では、スピンチャックに保持された基板に対して薬液が供給され、その後にリンス液が供給されることにより、基板上の薬液がリンス液に置換される。一般的なリンス液は脱イオン水である。
その後、基板上のリンス液を排除するために、乾燥工程が実行される。乾燥工程としては、基板を高速で回転させて振り切り乾燥させるスピンドライ工程が知られている。
しかし、基板の表面に形成されている凸状パターン、ライン状パターンなどのパターンが、乾燥工程で、リンス液が有する表面張力などに起因して、倒壊するおそれがある。
そこで、パターンの倒壊を抑制または防止すべく、基板上のリンス液を、IPA(isopropyl alcohol)などの低表面張力液に置換して乾燥させる手法が知られている(特許文献1、2等参照)。
特開2009−218376号公報 特開2014−110404号公報
しかしながら、たとえば、パターンが微細で高アスペクト比である場合や、パターンが多種の膜の積層体からなり、それぞれの膜を形成する材料の表面自由エネルギーが異なる場合は、たとえ、基板上のリンス液を低表面張力液に置換させて乾燥させたとしても、依然としてパターンが倒壊しやすい。
たとえば、パターン間に、犠牲ポリマを隙間なく充てんして犠牲層を形成すれば、パターンの倒壊を防止できる。犠牲層は、たとえば、基板上のリンス液を、犠牲ポリマの溶液に置換させた後、乾燥させることによって形成できる。
しかし、パターン間の隙間を完全に埋める犠牲層を形成するためには、多量の犠牲ポリマを要する。そして、この多量の犠牲ポリマからなる犠牲層を、基板表面から完全に除去するのは困難で、多量の残渣が発生する。
そのため、とくに、基板処理の最終段階であるリンス後の乾燥工程で、再び、多量の残渣が発生するおそれのある犠牲層を形成することは、極力避けなければならない。
そこで、本発明の目的は、犠牲ポリマの使用量を少なくしながら、パターンの倒壊を抑制または防止できる犠牲膜の形成方法、ならびに当該犠牲膜形成方法を利用した基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
前記の目的を達成するための、請求項1に記載の発明は、基板の表面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に犠牲膜を形成する方法であって、前記基板を、前記表面を上方に向けた状態で水平に保持させる基板保持工程と、前記基板の表面に、犠牲ポリマの溶液を供給して前記基板の表面を覆う液膜を形成する液膜形成工程と、前記基板を加熱して前記基板の表面に接する前記溶液を蒸発させることにより、前記液膜を前記パターンの、基部を除く少なくとも先端部に保持させる液膜保持工程と、前記保持させた液膜を乾燥させる乾燥工程とを含む、犠牲膜形成方法を提供する。
この方法によれば、基板の表面を覆う液膜を、基板の側から加熱することで、いわゆるライデンフロスト現象により、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に保持させた状態で、乾燥させることができる。すなわち、基板の表面に形成されたパターンの、とくに、互いに接触しやすい先端部を少なくとも含む領域を選択的に、従来に比べて少量の犠牲ポリマからなる犠牲膜で被覆できる。
したがって、犠牲ポリマの使用量を少なくしながら、犠牲膜によってパターンを保護して、たとえば、パターンの倒壊を抑制または防止できる。具体的には、隣り合うパターンの先端部間を繋ぐ犠牲膜のブリッジを形成して、個々のパターンの倒壊を抑制または防止したり、個々のパターンの先端部を個別に被覆して、パターンの倒壊を、犠牲膜同士の接触によって抑制または防止したりできる。また、パターンの基部は、犠牲膜で覆われずに露出されている。そのため、犠牲膜の形成後に、たとえば、露出されたパターンの基部を、処理液などで処理できる。
請求項2に記載のように、前記乾燥工程は、前記基板を加熱する工程を含んでもよい。
とくに、液膜保持工程から引き続いて基板を加熱することにより、犠牲膜を効率よく短時間で形成できる。
前記の目的を達成するための、請求項3に記載の発明は、前記基板に処理液を供給する処理液供給工程と、前記処理液供給工程の後、前記基板を高速で回転させて振り切り乾燥させるスピンドライ工程と、前記処理液供給工程に先立って実行され、前記基板の表面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に、前記請求項1または2に記載の方法を用いて犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程とを含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に、先に説明したメカニズムによって、あらかじめ、犠牲膜を形成した状態で、処理液供給工程およびスピンドライ工程が実行される。パターンの基部は、犠牲膜で覆われずに露出されている。したがって、スピンドライ工程において、犠牲膜によってパターンの倒壊を抑制または防止しつつ、それに先立つ処理液供給工程において、犠牲膜で覆われずに露出されたパターンの基部を、処理液で処理できる。
前記の目的を達成するための、請求項4に記載の発明は、液処理位置および犠牲膜形成位置で基板を水平に保持する基板保持ユニットと、前記液処理位置および犠牲膜形成位置で、前記基板を、前記基板の中央部を通る回転軸線まわりに回転させる回転ユニットと、前記液処理位置で、前記基板の上面に、処理液を供給する処理液供給ユニットと、前記犠牲膜形成位置で、前記基板の上面に、犠牲ポリマの溶液を供給する犠牲ポリマ溶液供給ユニットと、前記犠牲膜形成位置で、前記基板を加熱する加熱ユニットと、前記回転ユニット、前記処理液供給ユニット、前記犠牲ポリマ溶液供給ユニットおよび前記加熱ユニットを制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、前記基板に処理液を供給する処理液供給工程と、前記処理液供給工程の後、前記基板を高速で回転させて振り切り乾燥させるスピンドライ工程と、前記処理液供給工程に先立って実行され、前記基板の上面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に、前記請求項1または2に記載の方法を用いて犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程とを実行する、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、基板の表面を覆う液膜を、基板の側から加熱することで、いわゆるライデンフロスト現象により、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に保持させた状態で、乾燥させることができる。すなわち、基板の表面に形成されたパターンの、とくに、互いに接触しやすい先端部を少なくとも含む領域を選択的に、従来に比べて少量の犠牲ポリマからなる犠牲膜で被覆できる。
したがって、犠牲ポリマの使用量を少なくしながら、犠牲膜によってパターンを保護して、パターンの倒壊を抑制または防止できる。具体的には、隣り合うパターンの先端部間を繋ぐ犠牲膜のブリッジを形成して、個々のパターンの倒壊を抑制または防止したり、個々のパターンの先端部を個別に被覆して、パターンの倒壊を、犠牲膜同士の接触によって抑制または防止したりできる。
また、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に、あらかじめ、犠牲膜を形成した状態で、処理液供給工程およびスピンドライ工程が実行される。パターンの基部は、犠牲膜で覆われずに露出されている。したがって、スピンドライ工程において、犠牲膜によってパターンの倒壊を抑制または防止しつつ、それに先立つ処理液供給工程において、犠牲膜で覆われずに露出されたパターンの基部を、処理液で処理できる。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。 図2は、前記基板処理装置に備えられた犠牲膜形成ユニットの概略構成を示す模式図である。 図3Aは、前記犠牲膜形成ユニットにおいて実行される犠牲膜形成工程のうち液膜形成工程を説明するための図解的な断面図である。 図3Bは、前記犠牲膜形成工程のうち液膜保持工程を説明するための図解的な断面図である。 図3Cは、前記犠牲膜形成工程のうち乾燥工程を経て形成される犠牲膜の一例の図解的な断面図である。 図3Dは、前記犠牲膜の他の例の図解的な断面図である。 図4は、前記基板処理装置に備えられた液処理ユニットの概略構成を示す模式図である。 図5は、前記基板処理装置によって実行される基板の処理の一例を説明する図である。 図6は、前記基板処理装置に備えられる処理ユニットの変形例の概略構成を示す模式図である。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置1のレイアウトを示す図解的な平面図である。
基板処理装置1は、薬液やリンス液などの処理液によって半導体ウエハ等の円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置1の処理対象の基板Wには、表面にパターンが形成されている。基板処理装置1は、インデクサブロック2と、インデクサブロック2に結合された処理ブロック3と、基板処理装置1に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置4とを備えている。制御装置4は、例えば、マイクロコンピュータを用いて構成されている。制御装置4は、CPU等の演算ユニット、固定メモリデバイス、ハードディスクドライブ等の記憶ユニット、および入出力ユニットを有している。記憶ユニットには、基板処理を行うためのレシピ(演算ユニットが実行するプログラム)が記憶されている。
インデクサブロック2は、キャリア保持部5と、インデクサロボットIRと、IR移動機構6とを備えている。キャリア保持部5は、複数枚の基板Wを収容できるキャリアCを保持する。複数のキャリアCは、水平なキャリア配列方向Uに配列された状態で、キャリア保持部5に保持されている。IR移動機構6は、キャリア配列方向UにインデクサロボットIRを移動させる。インデクサロボットIRは、キャリア保持部5に保持されたキャリアCに基板Wを搬入する搬入動作、および基板WをキャリアCから搬出する搬出動作を実行する。
一方、処理ブロック3は、基板Wを処理する複数(たとえば、4つ以上)の処理ユニット7と、センターロボットCRとを備えている。複数の処理ユニット7は、平面視において、センターロボットCRを取り囲むように配置されている。複数の処理ユニット7は、基板Wの表面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に犠牲膜を形成する犠牲膜形成ユニット7aと、基板Wの表面に処理液を供給して、基板Wを処理液で処理する液処理ユニット7bとを含む。
センターロボットCRは、処理ユニット7に基板Wを搬入する搬入動作、基板Wを処理ユニット7から搬出する搬出動作、および複数の処理ユニット7間で基板Wを搬送する搬送動作を実行する。さらに、センターロボットCRは、インデクサロボットIRから基板Wを受け取るとともに、インデクサロボットIRに基板Wを渡す動作も実行する。
インデクサロボットIRおよびセンターロボットCRは、制御装置4によって制御される。
図2は、前記基板処理装置1に備えられた犠牲膜形成ユニット7aの概略構成を示す模式図である。以下では、犠牲膜形成ユニット7aの概略構成、および犠牲膜形成ユニット7aにおいて実行される基板Wの処理の一例について説明する。まず、犠牲膜形成ユニット7aの概略構成について説明する。
犠牲膜形成ユニット7aは、基板Wを水平に保持して回転させる基板保持台8(基板保持ユニット)と、基板保持台8に保持された基板Wの上面に、犠牲ポリマの溶液(犠牲ポリマ溶液)を供給する犠牲ポリマ溶液ノズル9と、基板保持台8および犠牲ポリマ溶液ノズル9を収容するチャンバ10とを備えている。
基板保持台8は、鉛直方向に延びる回転軸11の上端に固定されている。回転軸11には、回転軸11の中心軸線まわりに回転軸11を回転させる基板回転機構12(回転ユニット)が結合されている。基板回転機構12は、たとえば、モータを含む機構である。基板保持台8の内部には、基板保持台8に保持された基板Wを加熱するためのヒータ13(加熱ユニット)が埋設されている。さらに、基板保持台8上には、ヒータ13による加熱時に基板Wの温度を均一化する均熱リング14が設けられている。均熱リング14は、基板保持台8上における基板Wの保持位置P1を取り囲むリング状に形成されている。保持位置P1は、犠牲膜形成位置である。
基板保持台8に関連して、基板保持台8に対して基板Wを昇降させる複数本(たとえば、3本)のリフトピン15が設けられている。複数本のリフトピン15はチャンバ10の底壁16に挿通され、チャンバ10外において、共通の支持部材17に支持されている。支持部材17には、シリンダを含むリフトピン昇降機構18が結合されている。リフトピン昇降機構18は、複数本のリフトピン15の先端が基板保持台8の上方に突出する位置と、複数本のリフトピン15の先端が基板保持台8の下方に退避する位置との間で、複数本のリフトピン15を一体的に昇降させる。
犠牲ポリマ溶液ノズル9は、犠牲ポリマ溶液バルブ19が介装された犠牲ポリマ溶液供給管20(犠牲ポリマ溶液供給ユニット)に接続されている。犠牲ポリマ溶液ノズル9への犠牲ポリマ溶液の供給は、犠牲ポリマ溶液バルブ19の開閉により制御される。犠牲ポリマ溶液ノズル9に供給された犠牲ポリマ溶液は、基板保持台8に保持された基板Wの上面中央部に向けて吐出される。
犠牲ポリマ溶液としては、たとえば、アクリル系樹脂、ノボラック系樹脂等を含む、従来の犠牲層形成用の犠牲ポリマを、水やIPAなどの溶剤に任意の濃度で溶解した溶液などが挙げられる。
チャンバ10は、チャンバ10内に対する基板Wの搬入/搬出のための開口21が形成された隔壁22と、この開口21を覆うゲートシャッタ23とを含む。ゲートシャッタ23は、隔壁22の外に配置されている。ゲートシャッタ23には、シリンダを含むゲート開閉機構24が結合されている。ゲート開閉機構24は、ゲートシャッタ23が隔壁22の外面に密着して開口21を密閉する閉鎖位置と、ゲートシャッタ23が隔壁22の側方へ離間しつつ下降して開口21を大きく開放する開放位置との間で、ゲートシャッタ23を移動させる。
制御装置4は、記憶ユニットに保持されているレシピの内容に基づいて、犠牲膜形成ユニット7aに含まれる、基板回転機構12、ヒータ13、リフトピン昇降機構18、犠牲ポリマ溶液バルブ19およびゲート開閉機構24等の動作を制御する。
次に、犠牲膜形成ユニット7aにおいて実行される基板Wの処理について説明する。
センターロボットCRは、犠牲膜形成ユニット7a内に基板Wを搬入する。犠牲膜形成ユニット7a内への基板Wの搬入に先立ち、ゲート開閉機構24が制御装置4によって駆動される。これにより、ゲートシャッタ23が開放位置に配置され、チャンバ10の開口21が開放される。また、リフトピン昇降機構18が制御装置4によって駆動されて、複数本のリフトピン15の先端が、基板保持台8の上方に突出される。
その後、センターロボットCRが、チャンバ10内に基板Wを搬入し、この基板Wを、パターンが形成されたパターン形成面(表面)を上に向けた状態で、リフトピン15上に載置する。制御装置4は、センターロボットCRによって、基板Wをリフトピン15上に載置させた後、チャンバ10内からセンターロボットCRを退避させる。その後、ゲート開閉機構24が制御装置4によって駆動され、ゲートシャッタ23が閉鎖位置に配置される。これにより、チャンバ10の開口21がゲートシャッタ23により密閉される。
次に、リフトピン昇降機構18が制御装置4によって駆動されて、複数本のリフトピン15の先端が、基板保持台8の下方に退避する。このリフトピン15の退避によって、リフトピン15上の基板Wが、基板保持台8上に移載される。これにより、基板Wが、保持位置P1で基板保持台8に保持される(基板保持工程)。基板Wが基板保持台8上に保持された後、制御装置4は、基板回転機構12を制御することにより、基板保持台8に保持された基板Wを回転させる。
次に、犠牲ポリマ溶液を基板Wに供給して、基板Wの表面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に犠牲膜を形成する、犠牲膜形成工程が実行される。具体的には、制御装置4は、基板保持台8によって基板Wを回転させながら、犠牲ポリマ溶液バルブ19を開いて、犠牲ポリマ溶液ノズル9から、基板保持台8に保持された基板Wの上面中央部に向けて犠牲ポリマ溶液を吐出させる。
図2、および図3A〜図3Dを参照しながら、犠牲膜形成工程について説明する。犠牲膜形成工程は、液膜形成工程、液膜保持工程および乾燥工程を含む。
液膜形成工程は、基板Wの上面に、当該上面を覆う犠牲ポリマ溶液25の、パドル状の液膜26を保持させる工程である。液膜形成工程において、制御装置4は、基板回転機構12を制御して、基板Wの回転をパドル速度(零〜100rpm)に維持させる。基板Wをパドル速度で回転させることにより、基板W上に供給された犠牲ポリマ溶液25に作用する遠心力を小さくして、基板Wの上面からの、犠牲ポリマ溶液25の排出を抑制できる。そして、基板Wの、パターンPが形成された上面全域に犠牲ポリマ溶液25が供給されて、基板Wの表面を覆う液膜26が形成される(図3A参照)。
ここで、「パドル状」とは、基板Wの回転が、零または低速の速度で行われる結果、基板Wの上面に供給された液体の液膜に零または小さな遠心力しか作用しないので、基板Wの上面に液体が滞留して液膜を形成するような状態をいう。この明細書において同じ。また、「パドル速度」とは、基板Wを回転させた時に、基板Wの上面の液体に作用する遠心力が、その液体と基板Wの上面との間で作用する界面張力よりも小さいか、あるいは遠心力と界面張力とがほぼ拮抗するような速度をいう。この明細書において同じ。
次に、制御装置4は、基板回転機構12を制御して、基板保持台8による基板Wの回転を停止する。次に、制御装置4は、ヒータ13に通電して、基板Wを、犠牲ポリマ溶液25に含まれる溶剤の沸点以上に加熱させる。これにより、基板Wからの熱によって、基板Wの表面に接する犠牲ポリマ溶液25中の溶剤が蒸発して、蒸気が発生する(図3B参照)。発生した蒸気は、基板Wの表面と液膜26との間に層となって介在して、いわゆるライデンフロスト現象により、液膜26を、図3B中に一点鎖線の矢印で示すように、パターンPの先端部方向に押し上げる(液膜保持工程)。また、溶剤の蒸発によって、液膜26を形成する犠牲ポリマ溶液25が濃縮される。
次に、必要に応じて、さらに加熱を続けて液膜26を乾燥させると、パターンPの、基部を除く少なくとも先端部に、犠牲膜が形成される。具体的には、隣り合うパターンPの先端部間が、犠牲膜27のブリッジによって繋がれた状態(図3C参照)、個々のパターンの先端部が、別個に犠牲膜28によって被覆された状態(図3D参照)、またはこれらが混在した状態となる(乾燥工程)。
このいずれの場合も、たとえば、続く処理液供給工程後のスピンドライ工程などにおいて、パターンPの倒壊を抑制または防止できる。また、いずれの場合も、従来の、パターン間の隙間を完全に埋める犠牲層に比べて、犠牲膜27、28を形成する犠牲ポリマの使用量を少なくでき、残渣の発生を抑制できる。しかも、いずれの場合も、パターンPの基部は、犠牲膜27、28で覆われずに露出されている。したがって、犠牲膜27、28の形成後に、露出されたパターンPの基部に対して、処理液供給工程、およびスピンドライ工程を実行できる。
なお、これらの図の例のように、犠牲ポリマ溶液25の液膜26を、パターンPの、基部を除く少なくとも先端部に留めて、犠牲膜27、28を形成するためには、犠牲ポリマ溶液25の固形分濃度(犠牲ポリマの濃度)、液膜形成工程での液膜26の厚みおよび液膜保持工程での基板Wを加熱する温度などを、適宜調整すればよい。一例として、下記の試験を試みたが、本発明の構成は、これに限定されるものではない。
犠牲層形成用の、固形分濃度が5〜10質量%程度の、市販の犠牲ポリマの溶液を、IPAで1:10000希釈して、固形分濃度が5〜10ppmの犠牲ポリマ溶液を調製した。この犠牲ポリマ溶液を、Siとアモルファスカーボン(a−C)からなる、アスペクト比ARが15(幅30nm、高さ450nm)のパターンが形成されたチップの表面に、パドル塗布した状態で、120℃のホットプレート上に載置したところ、約3秒で乾燥した。乾燥後のチップの断面を、SEM(Scanning Electron Microscope)を用いて観察したところ、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に選択的に、犠牲膜が形成されているのが確認された。
またこの結果から、同じチップに、犠牲ポリマ溶液をスピン塗布する場合は、固形分濃度を0.5〜1質量%程度とするのが良いと推測された。
図2を参照して、犠牲膜が形成された後は、リフトピン昇降機構18が制御装置4によって駆動される。これにより、複数本のリフトピン15が上昇され、基板Wが基板保持台8に対して上方に離間する位置(たとえば、センターロボットCRとの間で基板Wの受け渡しが可能な位置)まで持ち上げられる。そして、ゲート開閉機構24が制御装置4によって駆動され、ゲートシャッタ23が開放位置に配置される。これにより、チャンバ10の開口21が開放される。その後、リフトピン15によって支持された基板Wが、センターロボットCRによってチャンバ10内から搬出される。
図4は、前記基板処理装置1に備えられた液処理ユニット7bの概略構成を示す模式図である。以下では、液処理ユニット7bの概略構成、および液処理ユニット7bにおいて実行される基板Wの処理の一例について説明する。まず、液処理ユニット7bの概略構成について説明する。
液処理ユニット7bは、基板Wを水平に保持して回転させるスピンチャック29(基板保持ユニット)と、スピンチャック29に保持された基板Wの上面に薬液を供給する薬液ノズル30と、スピンチャック29に保持された基板Wの上面にリンス液を供給するリンス液ノズル31と、スピンチャック29、薬液ノズル30およびリンス液ノズル31を収容するチャンバ32とを備えている。
スピンチャック29は、基板Wを水平に保持して、当該基板Wの中心を通る鉛直軸線まわりに回転可能な円盤状のスピンベース33と、このスピンベース33を鉛直軸線まわりに回転させるスピンモータ34(回転ユニット)とを含む。スピンチャック29は、基板Wを水平方向に挟んで当該基板Wを水平に保持する挟持式のチャックであってもよいし、非デバイス形成面である基板Wの裏面(下面)を吸着することにより当該基板Wを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。実施形態では、スピンチャック29は、挟持式のチャックである。スピンチャック29は、保持位置P2で基板Wを水平に保持する。保持位置P2は、液処理位置である。
薬液ノズル30は、薬液バルブ35が介装された薬液供給管36(処理液供給ユニット)に接続されている。薬液ノズル30への薬液の供給は、薬液バルブ35の開閉により制御される。薬液ノズル30に供給された薬液は、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けて吐出される。
薬液としては、エッチング液、洗浄液が挙げられる。さらに具体的には、薬液は、フッ酸、SC1(アンモニア過酸化水素水混合液)、SC2(塩酸過酸化水素水混合液)、フッ化アンモニウム、バッファードフッ酸(フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液)などが挙げられる。
リンス液ノズル31は、リンス液バルブ37が介装されたリンス液供給管38(処理液供給ユニット)に接続されている。リンス液ノズル31へのリンス液の供給は、リンス液バルブ37の開閉により制御される。リンス液ノズル31に供給されたリンス液は、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けて吐出される。
リンス液としては、純水(脱イオン水)、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水や、希釈濃度(たとえば、10〜100ppm程度)の塩酸水などが挙げられる。
チャンバ32は、チャンバ32内に対する基板Wの搬入/搬出のための開口39が形成された隔壁40と、この開口39を覆うゲートシャッタ41とを含む。ゲートシャッタ41は、隔壁40の外に配置されている。ゲートシャッタ41には、シリンダを含むゲート開閉機構42が結合されている。ゲート開閉機構42は、ゲートシャッタ41が隔壁40の外面に密着して開口39を密閉する閉鎖位置と、ゲートシャッタ41が隔壁40の側方へ離間しつつ下降して開口39を大きく開放する開放位置との間で、ゲートシャッタ41を移動させる。
制御装置4は、記憶ユニットに保持されているレシピの内容に基づいて、液処理ユニット7bに含まれる、スピンモータ34、薬液バルブ35、リンス液バルブ37およびゲート開閉機構42等の動作を制御する。
次に、液処理ユニット7bにおいて実行される基板Wの処理について説明する。
センターロボットCRは、犠牲膜形成ユニット7aにおいて犠牲膜を形成した後の基板Wを、液処理ユニット7b内に搬入する。液処理ユニット7b内への基板Wの搬入に先立ち、ゲート開閉機構42が制御装置4によって駆動される。これにより、ゲートシャッタ41が開放位置に配置され、チャンバ32の開口39が開放される。その後、センターロボットCRが、チャンバ32内に基板Wを搬入し、この基板Wを、そのパターン形成面(表面)を上に向けた状態で、スピンチャック29上に載置する。そして、基板Wが、スピンベース33に一体回転可能に、スピンチャック29に保持される。
制御装置4は、センターロボットCRによって、スピンチャック29上に基板Wを載置させた後、チャンバ32内からセンターロボットCRを退避させる。その後、ゲート開閉機構42が制御装置4によって駆動され、ゲートシャッタ41が閉鎖位置に配置される。これにより、チャンバ32の開口39がゲートシャッタ41により密閉される。チャンバ32の開口39が密閉された後、制御装置4は、スピンモータ34を制御することにより、スピンチャック29に保持された基板Wを回転させる。
次に、基板Wの表面に処理液を供給して、基板Wを処理する処理液供給工程が行われる。
まず、薬液を基板Wに供給して、基板Wを処理する薬液処理が行われる。この薬液処理により、基板Wおよびパターンの表面の酸化膜、窒化膜、エッチング残渣などが除去される。具体的には、制御装置4は、スピンチャック29によって基板Wを回転させながら、薬液バルブ35を開いて、薬液ノズル30から、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けて薬液を吐出させる。薬液ノズル30から吐出された薬液は、基板Wの上面中央部に供給され、基板Wの回転による遠心力を受けて基板Wの上面に沿って外方に広がる。これにより、基板Wの上面全域に薬液が供給され、基板Wの上面全域が薬液で処理される。そして、薬液バルブ35が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置4は、薬液バルブ35を閉じて、薬液ノズル30からの薬液の吐出を停止させる。
次に、リンス液を基板Wに供給して、基板Wに付着している薬液を洗い流すリンス処理が行われる。具体的には、制御装置4は、スピンチャック29によって基板Wを回転させながら、リンス液バルブ37を開いて、リンス液ノズル31から、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けてリンス液を吐出させる。リンス液ノズル31から吐出されたリンス液は、基板Wの上面中央部に供給され、基板Wの回転による遠心力を受けて基板Wの上面に沿って外方に広がる。これにより、基板Wの上面全域にリンス液が供給され、基板Wに付着している薬液が洗い流される。そして、リンス液バルブ37が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置4は、リンス液バルブ37を閉じてリンス液ノズル31からのリンス液の吐出を停止させる。
次に、基板Wを乾燥させるスピンドライ工程が行われる。具体的には、制御装置4は、スピンモータ34を制御して、基板Wを高回転速度(たとえば数千rpm)で回転させる。これにより、基板Wに付着しているリンス液に大きな遠心力が作用し、当該リンス液が、基板Wの周囲に振り切られる。このようにして、基板Wからリンス液が除去され、基板Wが乾燥する。スピンドライ工程が所定時間に亘って行われた後は、制御装置4は、スピンモータ34を制御して、スピンチャック29による基板Wの回転を停止させる。その後、ゲート開閉機構42が制御装置4によって駆動され、ゲートシャッタ41が開放位置に配置される。これにより、チャンバ32の開口39が開放される。その後、スピンチャック29に保持された基板WがセンターロボットCRによってチャンバ32内から搬出される。
図5は、前記基板処理装置1によって行われる基板Wの処理の一例を説明するための図である。以下では、図1および図5を参照する。
キャリア保持部5に保持されたキャリアC内に収容された未処理の基板Wは、インデクサロボットIRによって搬出される。そして、キャリアC内から搬出された基板Wは、インデクサロボットIRからセンターロボットCRに渡される。センターロボットCRは、インデクサロボットIRから受け取った未処理の基板Wを犠牲膜形成ユニット7a内に搬入し、この基板Wを基板保持台8上の保持位置P1に載置する(基板保持工程)。
図5(a)に示すように、犠牲膜形成ユニット7aでは、前述のようにして、基板Wの表面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に選択的に、犠牲膜が形成される(犠牲膜形成工程)。具体的には、犠牲ポリマ溶液が、犠牲ポリマ溶液ノズル9から、保持位置P1で基板保持台8に保持された基板Wの表面に供給され、基板Wの表面を覆う液膜が形成される(液膜形成工程)。そして、ヒータ13に通電して、基板Wを、犠牲ポリマ溶液に含まれる溶剤の沸点以上に加熱させる。これにより、先に説明したメカニズムによって、基板Wの表面に接する犠牲ポリマ溶液中の溶剤が蒸発し、発生した蒸気が液膜をパターンの先端部方向に押し上げる(液膜保持工程)。次いで押し上げられた液膜が乾燥されて、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に選択的に、犠牲膜が形成される(乾燥工程)。
そして、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に犠牲膜が形成された後は、犠牲膜形成ユニット7a内に配置された基板Wが、センターロボットCRによって犠牲膜形成ユニット7a内から搬出される。犠牲膜形成ユニット7a内から搬出された基板Wは、センターロボットCRによって、液処理ユニット7b内に搬入される。
前述のように、パターンの基部は、犠牲膜で覆われずに露出されている。したがって、犠牲膜の形成後に、液処理ユニット7bにおいて、パターンの基部に対して、処理液供給工程、およびスピンドライ工程を実行できる。
図5(b)に示すように、液処理ユニット7bでは、前述のようにして、薬液が、薬液ノズル30から、保持位置P2でスピンチャック29に保持された基板Wの表面に供給される。これにより、基板Wが、薬液によって処理される(薬液処理)。その後、図5(c)に示すように、リンス液が、リンス液ノズル31から、保持位置P2でスピンチャック29に保持された基板Wの表面に供給され、基板Wの表面に付着している薬液が洗い流される(リンス処理)。そして、図5(d)に示すように、基板Wの高速回転によって、基板Wに付着しているリンス液が、基板Wから除去される(スピンドライ工程)。これにより、基板処理装置1での一連の処理が終了する。制御装置4は、このような動作を繰り返し実行させ、複数枚の基板Wを一枚ずつ処理させる。
処理が完了した基板Wは、外部の装置に搬送して、犠牲膜を、アッシング、ドライエッチングなどの処理によって除去することができる。
以上のように第一実施形態では、基板Wの表面を覆う液膜26を、基板Wの側から加熱することで、いわゆるライデンフロスト現象により、パターンPの、基部を除く少なくとも先端部に保持させた状態で、乾燥させることができる。すなわち、基板Wの表面に形成されたパターンPの、とくに、互いに接触しやすい先端部を少なくとも含む領域を選択的に、従来に比べて少量の犠牲ポリマからなる犠牲膜27、28で被覆できる。
また、パターンPの、基部を除く少なくとも先端部に、あらかじめ、犠牲膜27、28を形成した状態で、処理液供給工程およびスピンドライ工程が実行される。パターンPの基部は、犠牲膜27、28で覆われずに露出されている。したがって、スピンドライ工程において、犠牲膜27、28によってパターンPの倒壊を抑制または防止しつつ、それに先立つ処理液供給工程において、犠牲膜27、28で覆われずに露出されたパターンPの基部を、処理液で処理できる。
なお、第一実施形態では、液処理ユニット7bおよび犠牲膜形成ユニット7aが別個である場合について説明したが、液処理ユニット7bおよび犠牲膜形成ユニット7aは1つの処理ユニット7cに統合されていてもよい。その場合、犠牲膜形成位置(保持位置P1)と液処理位置(保持位置P2)は、同じ位置とされる。
図6は、変形例としての、処理ユニット7cの概略構成を示す模式図である。この変形例の処理ユニット7cは、前述の図3の液処理ユニット7bに、犠牲膜形成のための機構を追加したものに該当する。したがって、図6においては、前述の図3に示された各部と同等の構成部分について、図2と同等の参照符号を付して、その説明を省略する。
以下では、処理ユニット7cの概略構成、および処理ユニット7cにおいて実行される基板Wの処理の一例について説明する。まず、処理ユニット7cの概略構成について説明する。
処理ユニット7cは、スピンチャック29(基板保持ユニット)、薬液ノズル30およびリンス液ノズル31に加えて、チャンバ32内に、スピンチャック29に保持された基板Wの上面に犠牲ポリマ溶液を供給する犠牲ポリマ溶液ノズル43を備えている。スピンチャック29は、保持位置P3で基板Wを水平に保持する。保持位置P3は、犠牲膜形成位置と液処理位置を兼ねている。スピンベース33内には、スピンチャック29に保持された基板Wを加熱するためのヒータ44(加熱ユニット)が埋設されている。
犠牲ポリマ溶液ノズル43は、犠牲ポリマ溶液バルブ45が介装された犠牲ポリマ溶液供給管46(犠牲ポリマ溶液供給ユニット)に接続されている。犠牲ポリマ溶液ノズル43への犠牲ポリマ溶液の供給は、犠牲ポリマ溶液バルブ45の開閉により制御される。犠牲ポリマ溶液ノズル43に供給された犠牲ポリマ溶液は、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けて吐出される。犠牲ポリマ溶液としては、前述した犠牲ポリマ溶液を用いることができる。
また、薬液ノズル30から吐出される薬液、およびリンス液ノズル31から吐出されるリンス液としても、それぞれ、前述した薬液およびリンス液を用いることができる。
制御装置4は、記憶ユニットに保持されているレシピの内容に基づいて、処理ユニット7cに含まれる、スピンモータ34、ヒータ44、犠牲ポリマ溶液バルブ45、薬液バルブ35、リンス液バルブ37およびゲート開閉機構42等の動作を制御する。
次に、処理ユニット7cにおいて実行される基板Wの処理について説明する。
図4の液処理ユニット7bと同様の手順で、ゲート開閉機構42が制御装置4によって駆動され、ゲートシャッタ41が開放位置に配置されて、チャンバ32の開口39が開放される。次に、センターロボットCRが、チャンバ32内に基板Wを搬入し、この基板Wを、そのパターン形成面(表面)を上に向けた状態で、スピンチャック29上に載置する。そして、基板Wが、スピンベース33に一体回転可能に、スピンチャック29に保持される。
次に、センターロボットCRが、チャンバ32内から退避した後、ゲート開閉機構42が制御装置4によって駆動され、ゲートシャッタ41が閉鎖位置に配置されて、チャンバ32の開口39がゲートシャッタ41により密閉される。
その後、制御装置4は、スピンモータ34を制御することにより、スピンチャック29に保持された基板Wを、前述したパドル速度で回転させる。次に、制御装置4は、基板Wをパドル速度で回転させながら、犠牲ポリマ溶液バルブ45を開いて、犠牲ポリマ溶液ノズル43から、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けて、犠牲ポリマ溶液を吐出させる。これにより基板Wの表面に、犠牲ポリマ溶液の液膜が形成される。
次に、制御装置4は、スピンモータ34を制御して、スピンチャック29による基板Wの回転を停止する。そして、ヒータ44に通電して、基板Wを、犠牲ポリマ溶液に含まれる溶剤の沸点以上に加熱させる。これにより、先に説明したメカニズムによって、基板Wの表面のパターンの、基部を除く少なくとも先端部に選択的に、犠牲膜が形成される(犠牲膜形成工程)。
次に、制御装置4は、スピンモータ34を制御することにより、スピンチャック29に保持された基板Wを再び回転させながら、基板Wの表面に処理液を供給して、基板Wを処理する処理液供給工程を実行する。具体的には、まず薬液バルブ35を所定時間に亘って開いて、薬液ノズル30から、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けて薬液を吐出させて、薬液処理が行われる。次に、リンス液バルブ37を所定時間に亘って開いて、リンス液ノズル31から、スピンチャック29に保持された基板Wの上面中央部に向けてリンス液を吐出させて、リンス液処理が行われる。
次に、制御装置4は、スピンモータ34を制御して、基板Wを高回転速度(たとえば数千rpm)で回転させる。これにより、基板Wに付着しているリンス液に大きな遠心力が作用し、当該リンス液が、基板Wの周囲に振り切られる。このようにして、基板Wからリンス液が除去され、基板Wが乾燥する(乾燥工程)。
スピンドライ工程が所定時間に亘って行われた後は、制御装置4は、スピンモータ34を制御して、スピンチャック29による基板Wの回転を停止させる。その後、ゲート開閉機構42が制御装置4によって駆動され、ゲートシャッタ41が開放位置に配置されて、チャンバ32の開口39が開放される。そして、スピンチャック29に保持された基板WがセンターロボットCRによってチャンバ32内から搬出される。
処理が完了した基板Wは、外部の装置に搬送して、犠牲膜を、アッシング、ドライエッチングなどの処理によって除去することができる。
以上のように変形例では、1つの処理ユニット7c内で、犠牲膜形成工程からスピンドライ工程までを一貫して実行できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、液膜形成工程で基板の表面に液膜を形成したのち、基板を加熱して、液膜保持工程を実行している。しかし、あらかじめ、加熱をした基板の表面に、犠牲ポリマ溶液供給して、液膜形成工程および液膜保持工程を、ほぼ同時に実行してもよい。
また、前述の実施形態では、液膜形成工程において、基板をパドル速度で回転させると説明したが、基板をパドル速度を上回る液処理速度(基板に強い遠心力が作用するような回転速度)で回転させるようにしてもよい。
また、パドル速度を零にする場合には、犠牲膜形成ユニット7aの基板回転機構12の構成を省略することもできる。
また、前述の実施形態では、液膜保持工程後、引き続いて基板を加熱し続けて、乾燥工程を実行している。しかし、乾燥工程では、加熱を停止して、液膜保持工程の予熱だけで、液膜を乾燥させてもよい。
また、前述の実施形態では、この発明の犠牲膜形成方法によって、パターンの、基部を除く少なくとも先端部に形成した犠牲膜を、処理液による液処理後の乾燥工程において、パターンの倒壊を防止するために利用している。しかし、犠牲膜は、従来の、パターン間の隙間を完全に埋める犠牲層に代えて、たとえば、基板Wの搬送時などにおける、パターンの保護のために利用することも可能である。その場合も、犠牲ポリマの使用量を現状に比べて少なくして、残渣の発生を極力抑制できる。
また、前述の実施形態では、基板処理装置1が、円板状の基板を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置1は、多角形の基板を処理する装置であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で、種々の設計変更を施すことが可能である。
1 基板処理装置
4 制御装置
7a 犠牲膜形成ユニット
7b 液処理ユニット
7c 処理ユニット
8 基板保持台(基板保持ユニット)
12 基板回転機構(回転ユニット)
13、44 ヒータ(加熱ユニット)
20、46 犠牲ポリマ溶液供給管(犠牲ポリマ溶液供給ユニット)
25 犠牲ポリマ溶液
26 液膜
27、28 犠牲膜
29 スピンチャック(基板保持ユニット)
34 スピンモータ(回転ユニット)
36 薬液供給管(処理液供給ユニット)
38 リンス液供給管(処理液供給ユニット)
P パターン
P1 保持位置(犠牲膜形成位置)
P2 保持位置(液処理位置)
P3 保持位置(液処理位置+犠牲膜形成位置)
W 基板
なお、第一実施形態では、液処理ユニット7bおよび犠牲膜形成ユニット7aが別個である場合について説明したが、液処理ユニット7bおよび犠牲膜形成ユニット7aは1つの処理ユニット7cに統合されていてもよい。その場合、犠牲膜形成位置(保持位置P1)と液処理位置(保持位置P2)は、同じ位置とされる。
図6は、変形例としての、処理ユニット7cの概略構成を示す模式図である。この変形例の処理ユニット7cは、前述の図4の液処理ユニット7bに、犠牲膜形成のための機構を追加したものに該当する。したがって、図6においては、前述の図4に示された各部と同等の構成部分について、図4と同等の参照符号を付して、その説明を省略する。

Claims (4)

  1. 基板の表面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に犠牲膜を形成する方法であって、
    前記基板を、前記表面を上方に向けた状態で水平に保持させる基板保持工程と、
    前記基板の表面に、犠牲ポリマの溶液を供給して前記基板の表面を覆う液膜を形成する液膜形成工程と、
    前記基板を加熱して前記基板の表面に接する前記溶液を蒸発させることにより、前記液膜を前記パターンの、基部を除く少なくとも先端部に保持させる液膜保持工程と、
    前記保持させた液膜を乾燥させる乾燥工程とを含む、
    犠牲膜形成方法。
  2. 前記乾燥工程は、前記基板を加熱する工程を含む、請求項1に記載の犠牲膜形成方法。
  3. 前記基板に処理液を供給する処理液供給工程と、
    前記処理液供給工程の後、前記基板を高速で回転させて振り切り乾燥させるスピンドライ工程と、
    前記処理液供給工程に先立って実行され、前記基板の表面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に、前記請求項1または2に記載の方法を用いて犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程とを含む、
    基板処理方法。
  4. 液処理位置および犠牲膜形成位置で基板を水平に保持する基板保持ユニットと、
    前記液処理位置および犠牲膜形成位置で、前記基板を、前記基板の中央部を通る回転軸線まわりに回転させる回転ユニットと、
    前記液処理位置で、前記基板の上面に、処理液を供給する処理液供給ユニットと、
    前記犠牲膜形成位置で、前記基板の上面に、犠牲ポリマの溶液を供給する犠牲ポリマ溶液供給ユニットと、
    前記犠牲膜形成位置で、前記基板を加熱する加熱ユニットと、
    前記回転ユニット、前記処理液供給ユニット、前記犠牲ポリマ溶液供給ユニットおよび前記加熱ユニットを制御する制御装置とを含み、
    前記制御装置は、前記基板に処理液を供給する処理液供給工程と、前記処理液供給工程の後、前記基板を高速で回転させて振り切り乾燥させるスピンドライ工程と、前記処理液供給工程に先立って実行され、前記基板の上面に形成されたパターンの、基部を除く少なくとも先端部に、前記請求項1または2に記載の方法を用いて犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程とを実行する、
    基板処理装置。
JP2016177884A 2016-09-12 2016-09-12 犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置 Active JP6737666B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177884A JP6737666B2 (ja) 2016-09-12 2016-09-12 犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置
KR1020197001808A KR102121705B1 (ko) 2016-09-12 2017-08-22 희생막 형성 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
CN201780045875.5A CN109564858B (zh) 2016-09-12 2017-08-22 牺牲膜形成方法、基板处理方法以及基板处理装置
PCT/JP2017/029993 WO2018047615A1 (ja) 2016-09-12 2017-08-22 犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置
US16/317,233 US11036139B2 (en) 2016-09-12 2017-08-22 Sacrificial film forming method, substrate treatment method, and substrate treatment device
TW106128987A TWI656917B (zh) 2016-09-12 2017-08-25 犧牲膜形成方法、基板處理方法以及基板處理裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177884A JP6737666B2 (ja) 2016-09-12 2016-09-12 犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018043173A true JP2018043173A (ja) 2018-03-22
JP6737666B2 JP6737666B2 (ja) 2020-08-12

Family

ID=61562885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016177884A Active JP6737666B2 (ja) 2016-09-12 2016-09-12 犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11036139B2 (ja)
JP (1) JP6737666B2 (ja)
KR (1) KR102121705B1 (ja)
CN (1) CN109564858B (ja)
TW (1) TWI656917B (ja)
WO (1) WO2018047615A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023089939A1 (ja) * 2021-11-19 2023-05-25 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220049295A (ko) 2020-10-14 2022-04-21 삼성전자주식회사 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법
JP2023139638A (ja) * 2022-03-22 2023-10-04 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011124313A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Tokyo Electron Ltd 基板処理システム、基板処理装置、基板処理方法及び基板処理プログラムを記録した記録媒体
JP2013016699A (ja) * 2011-07-05 2013-01-24 Toshiba Corp 基板処理方法及び基板処理装置
JP2015088619A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 株式会社Screenホールディングス 犠牲膜除去方法および基板処理装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW442336B (en) * 1997-08-19 2001-06-23 Tokyo Electron Ltd Film forming method
US7632434B2 (en) * 2000-11-17 2009-12-15 Wayne O. Duescher Abrasive agglomerate coated raised island articles
US20070059213A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-15 Lucent Technologies Inc. Heat-induced transitions on a structured surface
JP5297056B2 (ja) 2008-03-11 2013-09-25 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板処理方法
JP5662081B2 (ja) 2010-08-20 2015-01-28 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
JP5771035B2 (ja) 2011-03-29 2015-08-26 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
KR101266620B1 (ko) 2010-08-20 2013-05-22 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤 기판처리방법 및 기판처리장치
JP5853844B2 (ja) 2011-05-20 2016-02-09 信越化学工業株式会社 マイクロ構造体の製造方法及び光パターン形成性犠牲膜形成用組成物
JP2014110404A (ja) 2012-12-04 2014-06-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
US9349622B2 (en) * 2013-03-12 2016-05-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for planarization of substrate coatings
US9666427B2 (en) * 2013-06-21 2017-05-30 Lam Research Corporation Method of collapse-free drying of high aspect ratio structures
JP6376554B2 (ja) * 2014-03-26 2018-08-22 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置
JPWO2016017678A1 (ja) 2014-07-31 2017-06-15 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ(ルクセンブルグ)ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ 犠牲膜用組成物、およびその製造方法、ならびにその組成物を用いて形成された空隙を具備した半導体装置、およびその組成物を用いた半導体装置の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011124313A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Tokyo Electron Ltd 基板処理システム、基板処理装置、基板処理方法及び基板処理プログラムを記録した記録媒体
JP2013016699A (ja) * 2011-07-05 2013-01-24 Toshiba Corp 基板処理方法及び基板処理装置
JP2015088619A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 株式会社Screenホールディングス 犠牲膜除去方法および基板処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023089939A1 (ja) * 2021-11-19 2023-05-25 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190019186A (ko) 2019-02-26
KR102121705B1 (ko) 2020-06-10
US20190258166A1 (en) 2019-08-22
WO2018047615A1 (ja) 2018-03-15
TW201825200A (zh) 2018-07-16
CN109564858A (zh) 2019-04-02
JP6737666B2 (ja) 2020-08-12
TWI656917B (zh) 2019-04-21
US11036139B2 (en) 2021-06-15
CN109564858B (zh) 2023-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6728009B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
CN109496346B (zh) 图案倒塌恢复方法、基板处理方法以及基板处理装置
KR102101573B1 (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
US11465167B2 (en) Substrate treatment apparatus
JP6199155B2 (ja) 犠牲膜除去方法および基板処理装置
JP2007227467A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR102493554B1 (ko) 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체
WO2018047615A1 (ja) 犠牲膜形成方法、基板処理方法および基板処理装置
JP6376553B2 (ja) 基板処理装置
KR102006552B1 (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
JP6300314B2 (ja) 基板処理装置
CN108701602B (zh) 基板处理装置
JP6817821B2 (ja) 基板処理装置および基板処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170607

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190624

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200625

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200716

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6737666

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250