JP2018046206A - エッチング装置、基板処理装置、エッチング方法および基板処理方法 - Google Patents

エッチング装置、基板処理装置、エッチング方法および基板処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コストの増大を抑制しつつエッチング処理のばらつきを抑制することが可能なエッチング装置、およびそれを備えた基板処理装置ならびにエッチング方法およびそれを含む基板処理方法を提供する。
【解決手段】時点t1から時点t2までの期間に、基板が速度S1で回転されつつ低揮発液としての純水が基板上に供給される。低揮発液の吐出が停止された後には、DSA膜上の広範囲の領域に低揮発液が残留する。低揮発液は、DSA膜と反応することなくDSA膜上に保持される。時点t2から時点t3までの期間に、基板が速度S2で回転されつつ基板Wに有機溶剤が供給される。基板Wに供給される有機溶剤は、DSA膜上に残留する低揮発液と混ざり合う。この場合、DSA膜上において、有機溶剤の揮発が抑制される。
【選択図】図4

Description

本発明は、基板にエッチング処理を行うエッチング装置、それを備えた基板処理装置、基板にエッチング処理を行うエッチング方法、およびそれを含む基板処理方法に関する。
半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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等の各種基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられている。
近年、基板上のパターンのさらなる微細化を実現するため、ブロック共重合体のミクロ相分離を利用したDSA(Directed Self Assembly;誘導自己組織化)技術が提案されている。
例えば、特許文献1に記載されたパターン形成方法では、ポリスチレン(PS)−ポリメチルメタクリレート(PMMA)ブロック共重合体の膜が基板に形成される。ブロック共重合体の膜が加熱されることにより、PS領域とPMMA領域とが交互に配列される。加熱された膜に対して不活性ガスの雰囲気の下でXeエキシマランプから紫外光が照射され、紫外光が照射された膜に有機溶剤が供給される。これにより、膜中のPMMA領域が溶ける。その結果、基板上にPS領域によるパターンが得られる。
特許第5918122号公報
紫外線が照射された膜に供給される有機溶剤(例えば、イソプロピルアルコール)は、通常、高い揮発性を有する。そのため、基板上の膜の全体に均一に有機溶剤を供給することが難しく、膜の部分によって処理のばらつきが生じやすい。多量の有機溶剤を用いることによって処理のばらつきを抑制することは可能であるが、その場合には多大なコストが必要となる。
本発明は、コストの増大を抑制しつつエッチング処理のばらつきを抑制することが可能なエッチング装置、およびそれを備えた基板処理装置ならびにエッチング方法およびそれを含む基板処理方法を提供することである。
(1)本発明に係るエッチング装置は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を処理膜に供給する低揮発液供給部と、低揮発液供給部により処理膜に低揮発液が供給された後、低揮発液が処理膜上に残留する状態で処理膜に有機溶剤を供給する有機溶剤供給部とを備える。
このエッチング装置においては、基板上の処理膜に低揮発液が供給された後、処理膜上に低揮発液が残留する状態で、処理膜に有機溶剤が供給される。そのため、処理膜上で有機溶剤が低揮発液と混ざり合う。低揮発液は有機溶剤よりも低い揮発性を有するので、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、処理膜が低揮発液によって湿潤された状態で有機溶剤が供給されるので、有機溶剤が処理膜上で拡がりやすい。それにより、短時間で処理膜の全体に有機溶剤を供給することができる。したがって、処理膜におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。さらに、有機溶剤が低揮発液によって希釈されるので、有機溶剤の濃度を処理膜のエッチング処理に適した濃度に調整することができる。
(2)処理膜上で有機溶剤供給部により供給された有機溶剤が低揮発液供給部により供給された低揮発液によって予め定められた濃度範囲に希釈されるように、低揮発液供給部による低揮発液の供給量および有機溶剤供給部による有機溶剤の供給量がそれぞれ調整されてもよい。
この場合、希釈された有機溶剤によって処理膜に適切にエッチング処理を行うことができる。
(3)本発明に係るエッチング装置は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、有機溶剤を処理膜に供給する有機溶剤供給部と、有機溶剤供給部により処理膜に有機溶剤が供給される期間に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を処理膜に供給する低揮発液供給部とを備える。
このエッチング装置においては、基板上の処理膜に有機溶剤が供給されつつ低揮発液が供給される。そのため、処理膜上で有機溶剤が低揮発液と混ざり合う。低揮発液は有機溶剤よりも低い揮発性を有するので、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
(4)本発明に係るエッチング装置は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、有機溶剤に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を混合する混合部と、混合部により低揮発液が混合された有機溶剤を処理膜に供給する有機溶剤供給部とを備える。
このエッチング装置においては、低揮発液が混合された有機溶剤が基板上の処理膜に供給される。低揮発液は有機溶剤よりも低い揮発性を有するので、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
(5)有機溶剤は、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトンまたは酢酸を含んでもよい。この場合、揮発性が高い有機溶剤の揮発が低揮発液によって抑制されるので、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。
(6)低揮発液は、純水を含んでもよい。この場合、処理膜に対する有機溶剤の作用を阻害することなく、有機溶剤の揮発を容易に抑制することができる。
(7)エッチング装置は、有機溶剤供給部により処理膜に有機溶剤が供給される期間に、処理膜が形成された基板を保持して回転させる回転保持部をさらに備えてもよい。
この場合、遠心力によって処理膜上で有機溶剤を容易に拡げることができるとともに、有機溶剤と低揮発液とを効率良く混ぜ合わせることができる。
(8)エッチング装置は、有機溶剤供給部による有機溶剤の供給後、有機溶剤が処理膜上に残留する状態で処理膜にリンス液として低揮発液を供給するリンス液供給部をさらに備えてもよい。
この場合、処理膜上の有機溶剤がリンス液で置換されることにより、処理膜のエッチング処理が停止される。リンス液として低揮発液が用いられるので、装置の複雑化およびコストの増大が抑制される。
(9)本発明に係る基板処理装置は、基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより基板上に処理膜を形成する塗布装置と、塗布装置により基板上に形成された処理膜に熱処理を行う熱処理装置と、熱処理装置による熱処理後の処理膜に露光処理を行う露光装置と、露光装置による露光処理後の処理膜にエッチング処理を行う上記のエッチング装置とを備える。
この基板処理装置においては、基板上に誘導自己組織化材料からなる処理膜が形成され、処理膜に熱処理、露光処理およびエッチング処理が順に行われることによってパターンが形成される。この場合、上記のエッチング装置によってエッチング処理が行われるので、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
(10)本発明に係るエッチング方法は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、低揮発液供給部により有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を処理膜に供給する工程と、処理膜に低揮発液が供給された後、低揮発液が処理膜上に残留する状態で有機溶剤供給部により処理膜に有機溶剤を供給する工程とを含む。
このエッチング方法によれば、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
(11)本発明に係るエッチング方法は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、有機溶剤供給部により有機溶剤を処理膜に供給する工程と、処理膜に有機溶剤が供給される期間に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を低揮発液供給部により処理膜に供給する工程とを含む。
このエッチング方法によれば、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
(12)本発明に係るエッチング方法は、基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、混合部において、有機溶剤に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を混合する工程と、低揮発液が混合された有機溶剤を有機溶剤供給部により処理膜に供給する工程とを含む。
このエッチング方法によれば、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつ処理膜の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
(13)本発明に係る基板処理方法は、塗布装置において、基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより基板上に処理膜を形成する工程と、熱処理装置において、基板上に形成された処理膜に熱処理を行う工程と、露光装置において、熱処理後の処理膜に露光処理を行う工程と、エッチング装置において、露光処理後の処理膜に上記のエッチング方法によりエッチング処理を行う工程とを含む。
この基板処理方法によれば、基板上に誘導自己組織化材料からなる処理膜が形成され、処理膜に熱処理、露光処理およびエッチング処理が順に行われることによってパターンが形成される。この場合、上記のエッチング方法によってエッチング処理が行われるので、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
本発明によれば、コストの増大を抑制しつつ処理膜におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成を示す模式的断面図である。 図1のエッチング装置の制御系統の構成を示すブロック図である。 図1のエッチング装置を用いた基板処理方法の一例を示す模式的断面図である。 図1のエッチング装置の動作例を示すタイムチャートである。 図1のエッチング装置の動作について説明するための模式的断面図である。 図1のエッチング装置を備えた基板処理装置の模式的平面図である。 図6の塗布エッチング処理部の概略側面図である。 図6の熱処理部の概略側面図である。 図6の搬送部の模式的側面図である。 図1のエッチング装置の他の動作例について説明するための図である。 エッチング装置の他の構成例を示す模式的断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係るエッチング装置およびそれを備えた基板処理装置ならびにエッチング方法およびそれを含む基板処理方法について図面を用いて説明する。なお、以下の説明において、基板とは、半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、フォトマスク用ガラス基板、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およびフォトマスク用基板等をいう。
(1)エッチング装置
図1は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成を示す模式的断面図である。図1に示すように、エッチング装置500は、スピンチャック510、ガード515、有機溶剤供給部520および純水供給部530を含む。
スピンチャック510は、基板Wを水平姿勢で保持する。スピンチャック510は、モータ511の回転軸512の先端に取り付けられる。モータ511は、スピンチャック510を鉛直軸の周りで回転させる。これにより、スピンチャック510により保持される基板Wが鉛直軸の周りで回転される。ガード515は、スピンチャック510により保持される基板Wを取り囲むように設けられ、回転される基板Wから飛散する液体等を受け止める。
有機溶剤供給部520は、有機溶剤ノズル521、ノズル支持部522,523およびノズル駆動部524を含む。有機溶剤ノズル521は、供給管521aを介して有機溶剤供給源G1に接続される。供給管521aには、バルブV1が介挿される。バルブV1が開かれることにより、有機溶剤供給源G1から供給管521aを通して有機溶剤ノズル521に有機溶剤が供給され、有機溶剤ノズル521から有機溶剤が吐出される。有機溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトンまたは酢酸が用いられる。
ノズル支持部522は鉛直方向に延び、ノズル支持部523はノズル支持部522の上端から水平方向に延びる。ノズル支持部523の先端に有機溶剤ノズル521が固定される。ノズル駆動部524は、ノズル支持部522を上下に昇降させるとともに鉛直軸の周りで回動させる。これにより、有機溶剤ノズル521が昇降および回動し、基板Wの上方位置と基板Wの外方位置との間で移動する。
純水供給部530は、純水ノズル531、ノズル支持部532,533およびノズル駆動部534を含む。純水ノズル531は、供給管531aを介して純水供給源G2に接続される。供給管531aには、バルブV2が介挿される。バルブV2が開かれることにより、純水供給源G2から供給管531aを通して純水ノズル531に純水が供給され、純水ノズル531から純水が吐出される。本例では、低揮発液およびリンス液として純水が用いられる。低揮発液は、有機溶剤よりも低い揮発性を有し、かつ有機溶剤に対して高い親和性を有する。また、低揮発液は、有機溶剤と化学反応しない。低揮発液として、純水の代わりに、炭酸(CO)、オゾン(O)または水素(H)等が添加された機能水が用いられてもよい。
ノズル支持部532は鉛直方向に延び、ノズル支持部533はノズル支持部532の上端から水平方向に延びる。ノズル支持部533の先端に純水ノズル531が固定される。ノズル駆動部534は、ノズル支持部532を上下に昇降させるとともに鉛直軸の周りで回動させる。これにより、純水ノズル531が昇降および回動し、基板Wの上方位置と基板Wの外方位置との間で移動する。
エッチング装置500は、エッチングコントローラ590を備える。エッチングコントローラ590は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)およびRAM(ランダムアクセスメモリ)等を含む。ROMには、制御プログラムが記憶される。CPUはROMに記憶された制御プログラムをRAMを用いて実行することによりエッチング装置500の各部の動作を制御する。
(2)エッチング装置の制御系統
図2は図1のエッチング装置500の制御系統の構成を示すブロック図である。図2には、エッチングコントローラ590の機能的な構成が示される。エッチングコントローラ590は、ノズル制御部591、回転制御部592、低揮発液供給制御部593、有機溶剤供給制御部594、リンス液供給制御部595および時間計測部596を含む。図2のエッチングコントローラ590の各部の機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。
ノズル制御部591はノズル駆動部524,534の動作を制御し、回転制御部592はモータ511の動作を制御する。有機溶剤供給制御部594はバルブV1の開閉を制御し、低揮発液供給制御部593およびリンス液供給制御部595はバルブV2の開閉を制御する。時間計測部596は時間経過を計測する。各制御部591〜595の動作タイミングは、時間計測部596により計測される時間経過に基づいて決定される。
(3)基板処理方法の一例
図3は図1の熱処理装置300を用いた基板処理方法の一例を示す模式的断面図である。図3(a)〜(d)の工程のうち図3(d)の工程が図1のエッチング装置500により行われる。本例では、微細なホールパターンの形成方法が示される。
まず、図3(a)に示すように、基板Wの上面を覆うように下地層L1が形成され、下地層L1上に例えばフォトレジストからなるガイドパターンL2が形成される。本例では、ガイドパターンL2が円形の孔部Hを有する。次に、図3(b)に示すように、ガイドパターンL2の上面上の領域およびガイドパターンL2の孔部H内の下地層L1上の領域に、DSA(Directed Self Assembly;誘導自己組織化)材料によりDSA膜L3が形成される。DSA材料は、複数種類の重合体によって構成されるブロック共重合体である。ブロック共重合体を構成する複数種類の重合体は、互いに非相溶であることが好ましい。
本実施の形態では、2種類の重合体から構成されるDSA材料が用いられる。2種類の重合体の組み合わせとして、例えば、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート(PS−PMMA)、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン(PS−PDMS)、ポリエチレン−ポリフェロセニルジメチルシラン(PS−PFS)、ポリスチレン−ポリエチレンオキシド(PS−PEO)、ポリスチレン−ポリビニルピリジン(PS−PVP)、ポリエチレン−ポリヒドロキシスチレン(PS−PHOST)、およびポリメチルメタクリレート−ポリメタクリレートポリヘドラルオリゴメリックシルスセスキオキサン(PMMA−PMAPOSS)等が挙げられる。
次に、基板Wに熱処理が行われることにより、図3(c)に示すように、基板W上のDSA膜L3においてミクロ相分離が生じる。その結果、一方の重合体からなるパターンP1および他方の重合体からなるパターンP2が形成される。本例では、ガイドパターンL2の上面を覆いかつガイドパターンL2の円形の孔部Hの内周面に沿うようにパターンP1が形成されるとともに、パターンP1の内側に円形のパターンP2が形成される。
次に、ミクロ相分離後のDSA膜L3の全面に露光処理が行われることにより、一方の重合体と他方の重合体との間の結合が切断され、パターンP1とパターンP2とが分離される。次に、基板W上のDSA膜L3にエッチング処理が行われることにより、図3(d)に示すように、パターンP2が除去される。最終的に、基板W上に円形の孔部hを有するパターンP1(ホールパターン)が残存する。
(4)エッチング装置500の動作
図4は、図1のエッチング装置500の動作例を示すタイムチャートである。図4において、横軸は時間を表し、縦軸は、低揮発液、有機溶剤およびリンス液の吐出流量、ならびに基板Wの回転速度を表す。図5は、エッチング装置500の動作について説明するための模式的断面図である。以下、図1、図2、図4および図5を参照しながら図1のエッチング装置500の動作を説明する。
図4の例では、時点t1から時点t2までの期間に、基板Wが速度S1で回転されつつ低揮発液としての純水が基板W上に供給される。この場合、図2の回転制御部592は、基板Wが速度S1で回転されるようにモータ511を制御する。ノズル制御部591は、ノズル駆動部534を制御することにより、時点t1の前に純水ノズル531を基板Wの中心部の上方に移動させ、時点t2の後に純水ノズル531を基板Wの外方に移動させる。低揮発液供給制御部593は、時点t1でバルブV2を開くことにより、純水ノズル531からの純水の吐出を開始し、時点t2でバルブV2を閉じることにより、純水ノズル531からの純水の吐出を停止する。速度S1は、例えば、0rpm以上1000rpm以下である。なお、時点t1から時点t2までの期間において、基板Wが回転されることなく静止する状態で、低揮発液が基板Wに供給されてもよい。
低揮発液の吐出が停止された後には、図5(a)に示すように、DSA膜L3上の広範囲の領域に低揮発液Q1が残留する。低揮発液Q1は、DSA膜L3と反応することなくDSA膜L3上に保持される。
続いて、図4の時点t2から時点t3までの期間に、基板Wが速度S2で回転されつつ基板Wに有機溶剤が供給される。この場合、図2の回転制御部592は、基板Wが速度S2で回転されるようにモータ511を制御する。ノズル制御部591は、ノズル駆動部524を制御することにより、時点t2の前に有機溶剤ノズル521を基板Wの中心部の上方に移動させ、時点t3の後に有機溶剤ノズル521を基板Wの外方に移動させる。有機溶剤供給制御部594は、時点t2でバルブV1を開くことにより、有機溶剤ノズル521からの有機溶剤の吐出を開始し、時点t3でバルブV1を閉じることにより、有機溶剤ノズル521からの有機溶剤の吐出を停止する。速度S2は、例えば、速度S1よりも高く、100rpm以上2500rpm以下である。
図5(b)に示すように、有機溶剤ノズル521から基板Wに供給される有機溶剤Q2は、DSA膜L3上に残留する低揮発液Q1と混ざり合う。この場合、DSA膜L3上において、有機溶剤Q2の揮発が抑制されるため、有機溶剤Q2の使用量を抑制しつつDSA膜L3の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。
また、低揮発液Q1が供給されることなく有機溶剤Q2が直接的にDSA膜L3に供給された場合、有機溶剤が到達したDSA膜L3の部分から優先的にエッチング処理が開始される。そのため、DSA膜L3の部分によってエッチング処理のばらつきが生じやすい。それに対して、本例では、DSA膜L3の上面が低揮発液Q1によって湿潤されているので、有機溶剤Q2がDSA膜L3で拡がりやすい。それにより、有機溶剤Q2を短時間でDSA膜L3の全体に供給することができる。したがって、DSA膜L3におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。
また、有機溶剤Q2は、低揮発液Q1と混ざり合うことによって希釈される。希釈後の有機溶剤Q2の濃度は、低揮発液Q1および有機溶剤Q2の供給量に依存する。そこで、DSA膜L3のエッチング処理に適した濃度範囲が予め定められ、DSA膜L3上で有機溶剤Q2がその濃度範囲に希釈されるように、低揮発液Q1の供給量および有機溶剤Q2の供給量がそれぞれ調整されることが好ましい。これにより、DSA膜L3のエッチング処理をより適切に行うことができる。
続いて、図4の時点t3から時点t4までの期間に、有機溶剤の供給が停止された状態で基板Wが速度S2で回転される。図5(c)に示すように、DSA膜L3上には、希釈後の有機溶剤Q2が保持される。この場合、図2の回転制御部592は、基板Wが速度S2で回転されるようにモータ511を制御する。
なお、時点t3から時点t4までの間に、基板Wが静止されることによって基板W上に有機溶剤が保持されてもよい。また、時点t2から時点t4までの期間に、有機溶剤が継続的に基板Wに供給されてもよい。また、基板Wへの有機溶剤の供給時に、有機溶剤ノズル621が基板Wの中心部上方と基板Wの周縁部上方との間で移動してもよい。
続いて、図4の時点t4から時点t5までの期間に、基板Wが速度S3で回転されつつ基板Wにリンス液としての純水が供給される。それにより、基板W上の有機溶剤がリンス液によって置換され、DSA膜L3のエッチングが停止される。この場合、図2の回転制御部592は、基板Wが速度S3で回転されるようにモータ511を制御する。ノズル制御部591は、ノズル駆動部534を制御することにより、時点t4の前に純水ノズル531を基板Wの中心部の上方に移動させ、時点t5の後に純水ノズル531を基板Wの外方に移動させる。リンス液供給制御部595は、時点t4でバルブV2を開くことにより、純水ノズル531からの純水の吐出を開始し、時点t5でバルブV2を閉じることにより、純水ノズル531からの純水の吐出を停止する。速度S3は、例えば、速度S2よりも高く、300rpm以上3000rpm以下である。
時点t4から時点t5までの期間におけるリンス液の吐出流量は、時点t1から時点t2までの期間における低揮発液の吐出流量と同じであってもよく、異なってもよい。ここで、吐出流量とは、単位時間当たりの吐出量を意味する。
次に、時点t5から時点t6までの期間に、基板Wが速度S4で回転される。これにより、基板W上のリンス液が遠心力によって取り除かれる。この場合、図2の回転制御部592は、基板Wが速度S4で回転されるようにモータ511を制御する。速度S4は、例えば、速度S3よりも高く、1000rpm以上4000rpm以下である。
なお、基板W上の有機溶剤がリンス液で置換される代わりに、遠心力によって基板W上の有機溶剤が取り除かれることによってDSA膜L3のエッチングが停止されてもよい。
(5)基板処理装置の構成
図6は図1のエッチング装置500を備えた基板処理装置の模式的平面図である。図6および図7以降の所定の図には、位置関係を明確にするために互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向を示す矢印を付している。X方向およびY方向は水平面内で互いに直交し、Z方向は鉛直方向に相当する。
図6に示すように、基板処理装置100は、インデクサブロック11および処理ブロック12を備える。インデクサブロック11は、複数のキャリア載置部40および搬送部112を含む。各キャリア載置部40には、複数の基板Wを多段に収容するキャリアCがそれぞれ載置される。
搬送部112には、主制御部114および搬送機構(搬送ロボット)115が設けられる。主制御部114は、基板処理装置100の種々の構成要素を制御する。搬送機構115は、基板Wを保持するためのハンド116を有する。搬送機構115は、ハンド116により基板Wを保持しつつその基板Wを搬送する。後述の図9に示すように、搬送部112には、キャリアCと搬送機構115との間で基板Wを受け渡すための開口部117が形成される。
搬送部112の側面には、メインパネルPNが設けられる。ユーザは、基板処理装置100における基板Wの処理状況等をメインパネルPNで確認することができる。また、メインパネルPNの近傍には、例えばキーボードからなる操作部(図示せず)が設けられる。ユーザは、操作部を操作することにより、基板処理装置100の動作設定等を行うことができる。
処理ブロック12は、塗布エッチング処理部121、搬送部122および熱処理部123を含む。塗布エッチング処理部121および熱処理部123は、搬送部122を挟んで対向するように設けられる。搬送部122とインデクサブロック11との間には、基板Wが載置される基板載置部PASS1および後述する基板載置部PASS2〜PASS4(図9)が設けられる。搬送部122には、基板Wを搬送する搬送機構(搬送ロボット)127および後述する搬送機構(搬送ロボット)128(図9)が設けられる。
図7は図6の塗布エッチング処理部121の概略側面図である。図7に示すように、塗布エッチング処理部121には、エッチング処理室21,23および塗布処理室22,24が階層的に設けられる。エッチング処理室21,23の各々には、上記のエッチング装置500が設けられる。塗布処理室22,24の各々には、塗布装置(コータ)139が設けられる。
本例では、エッチング処理室21,23の各々に2つのエッチング装置500が設けられ、塗布処理室22,24の各々に2つの塗布装置139が設けられる。各塗布装置139は、基板Wを保持するスピンチャック35およびスピンチャック35の周囲を覆うように設けられるカップ37を備える。スピンチャック35は、図示しない駆動装置(例えば、電動モータ)により回転駆動される。また、各塗布装置139は、スピンチャック35により保持される基板WにDSA材料からなる処理液を供給するためのノズル38を備える。
塗布処理室22,24の各塗布装置139においては、基板Wに処理液が塗布されることにより、基板W上にDSA膜が形成される。エッチング処理室21,23の各エッチング装置500においては、DSA膜が形成された基板Wに上記のエッチング処理が行われる。
図6および図7に示すように、塗布エッチング処理部121の一端には流体ボックス部50が設けられる。流体ボックス部50内には、エッチング装置500および塗布装置139への処理液、純水および有機溶剤の供給ならびにエッチング装置500および塗布装置139からの廃液および排気等に関する導管、継ぎ手、バルブ、流量計、レギュレータ、ポンプ、温度調節器等の流体関連機器が収納される。
図8は図6の熱処理部123の概略側面図である。図8に示すように、熱処理部123は、上方に設けられる上段熱処理部301および下方に設けられる下段熱処理部302を有する。上段熱処理部301および下段熱処理部302の各々には、複数の熱処理装置300、複数の露光装置250および複数の冷却装置(クーリングプレート)CPが設けられる。
熱処理装置300においては、DSA膜の形成後の基板Wに熱処理が行われる。露光装置250においては、熱処理後の基板Wに露光処理が行われる。冷却装置CPにおいては、DSA膜の形成前の基板Wおよび熱処理後の基板Wに冷却処理が行われる。
図9は搬送部112,122の模式的側面図である。図9に示すように、搬送部122は、上段搬送室125および下段搬送室126を有する。上段搬送室125には搬送機構127が設けられ、下段搬送室126には搬送機構128が設けられる。
搬送部112と上段搬送室125との間には、基板載置部PASS1,PASS2が設けられ、搬送部112と下段搬送室126との間には、基板載置部PASS3,PASS4が設けられる。
基板載置部PASS1,PASS3には、インデクサブロック11から処理ブロック12へ搬送される基板Wが載置される。基板載置部PASS2,PASS4には、処理ブロック12からインデクサブロック11へ搬送される基板Wが載置される。
搬送機構127,128の各々は、ガイドレール131,132,133、移動部材134、回転部材135およびハンドH1,H2を備える。ガイドレール131,132は、上下方向に延びるようにそれぞれ設けられる。ガイドレール133は、ガイドレール131とガイドレール132と間で水平方向(X方向)に延びるように設けられ、上下動可能にガイドレール131,132に取り付けられる。移動部材134は、水平方向(X方向)に移動可能にガイドレール133に取り付けられる。
移動部材134の上面に、回転部材135が回転可能に設けられる。回転部材135には、基板Wを保持するためのハンドH1およびハンドH2が取り付けられる。ハンドH1,H2は、回転部材135を基準に進退可能に構成される。
このような構成により、搬送機構127,128の各々は、ハンドH1,H2を用いて基板Wを保持し、X方向およびZ方向に移動して基板Wを搬送することができる。搬送機構127は、基板載置部PASS1,PASS2、エッチング処理室21(図7)、塗布処理室22(図7)および上段熱処理部301(図8)の間で基板を搬送する。搬送機構128は、基板載置部PASS3,PASS4、エッチング処理室23(図7)、塗布処理室24(図7)および下段熱処理部302(図8)の間で基板を搬送する。
(6)基板処理装置100の動作
基板処理装置100の動作について説明する。まず、インデクサブロック11のキャリア載置部40(図6)に、初期状態(図3(a))の基板Wが収容されたキャリアCが載置される。搬送機構115は、キャリアCから基板載置部PASS1および基板載置部PASS3(図9)に交互に初期状態の基板Wを搬送する。
基板載置部PASS1に載置された基板Wは、搬送機構127(図9)のハンドH1により取り出される。次に、搬送機構127(図9)は、ハンドH2により上段熱処理部301(図8)の所定の冷却装置CPから冷却処理後の基板Wを取り出し、ハンドH1に保持される基板Wをその冷却装置CPに搬入する。この場合、冷却装置CPにおいて、基板Wの温度がDSA膜L3の形成に適した温度に調整される。
次に、搬送機構127(図9)は、ハンドH1により塗布処理室22(図7)のスピンチャック35上からDSA膜L3が形成された後の基板W(図3(b))を取り出し、ハンドH2に保持される冷却処理後の基板Wをそのスピンチャック35上に載置する。塗布処理室22において、塗布装置139(図7)により、基板W上にDSA膜L3が形成される(図3(b))。
次に、搬送機構127(図9)は、ハンドH2により上段熱処理部301(図8)の所定の熱処理装置300から熱処理後の基板W(図3(c))を取り出し、ハンドH1に保持されるDSA膜L3の形成後の基板Wをその熱処理装置300に搬入する。熱処理装置300において、基板Wの熱処理が行われる(図3(c))。
次に、搬送機構127(図9)は、ハンドH1により上段熱処理部301(図8)の所定の冷却装置CPから冷却処理後の基板Wを取り出し、ハンドH2に保持される熱処理後の基板Wをその冷却装置CPに搬入する。この場合、冷却装置CPにおいて、基板Wの温度が露光処理に適した温度に調整される。
次に、搬送機構127(図9)は、ハンドH2により上段熱処理部301(図8)の所定の露光装置250から露光処理後の基板Wを取り出し、ハンドH1に保持される冷却処理後の基板Wをその露光装置250に搬入する。露光装置250において、熱処理後の基板Wに露光処理が行われる。
次に、搬送機構127(図9)は、ハンドH1によりエッチング処理室21(図7)のスピンチャック515上からエッチング処理後の基板W(図3(d))を取り出し、ハンドH2に保持される露光処理後の基板Wをそのスピンチャック515上に載置する。エッチング処理室21において、エッチング装置500により、露光処理後の基板Wにエッチング処理が行われる(図3(d))。その後、搬送機構127は、ハンドH1に保持されるエッチング処理後の基板Wを基板載置部PASS2(図9)に載置する。
搬送機構127が上記の処理を繰り返すことにより、処理ブロック15内において複数の基板Wに所定の処理が連続的に行われる。
搬送機構128は、搬送機構127と同様の動作により、基板載置部PASS3,PASS4、エッチング処理室23、塗布処理室24および下段熱処理部302に対して基板Wの搬入および搬出を行う。エッチング処理室23、塗布処理室24および下段熱処理部302において、エッチング処理室21、塗布処理室22および上段熱処理部301と同様の処理が行われる。
このように、本実施の形態においては、搬送機構127によって搬送される基板Wは、エッチング処理室21、塗布処理室22および上段熱処理部301において処理され、搬送機構128によって搬送される基板Wは、エッチング処理室23、塗布処理室24および下段熱処理部302において処理される。この場合、上段の処理部(エッチング処理室21、塗布処理室22および上段熱処理部301)および下段の処理部(エッチング処理室23、塗布処理室24および下段熱処理部302)において並行して基板Wの処理を行うことができる。
(7)効果
本実施の形態に係エッチング装置500においては、基板W上のDSA膜L3に低揮発液が供給された後、DSA膜L3上に低揮発液が残留する状態で、DSA膜L3に有機溶剤が供給される。そのため、DSA膜L3上で有機溶剤が低揮発液と混ざり合う。低揮発液は有機溶剤よりも低い揮発性を有するので、低揮発液によって有機溶剤の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつDSA膜L3の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつDSA膜L3におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、DSA膜L3が低揮発液によって湿潤された状態で有機溶剤が供給されるので、有機溶剤がDSA膜L3上で拡がりやすい。それにより、短時間でDSA膜L3の全体に有機溶剤を供給することができる。したがって、DSA膜L3におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。さらに、有機溶剤が低揮発液によって希釈されるので、有機溶剤の濃度をDSA膜L3のエッチング処理に適した濃度に調整することができる。
また、本実施の形態では、スピンチャック510により基板Wが回転されつつDSA膜L3に有機溶剤が供給される。これにより、遠心力によってDSA膜L3上で有機溶剤を容易に拡げることができるとともに、有機溶剤と低揮発液とを効率良く混ぜ合わせることができる。
また、本実施の形態では、低揮発液として、有機溶剤をリンス液と同じ純水が用いられる。これにより、装置の複雑化およびコストの増大を抑制しつつ、エッチング処理の均一化を図ることができる。
(8)エッチング装置の他の動作例
図10は、図1のエッチング装置500の他の動作例について説明するための図である。図10の例について、図4および図5の例と異なる点を説明する。図4および図5の例では、基板W上に低揮発液Q1が供給された後に有機溶剤Q2が供給される。一方、図10の例では、純水ノズルから基板W上に低揮発液Q1が供給されつつ、有機溶剤ノズル521から基板W上に有機溶剤Q2が供給される。なお、低揮発液Q1の供給期間と有機溶剤Q2の供給期間とが完全に一致していなくてもよい。すなわち、低揮発液Q1の供給の開始時点と有機溶剤Q2の供給の開始時点とが互いにずれていてもよく、あるいは低揮発液Q1の供給の終了時点と有機溶剤Q2の供給の終了時点とが互いにずれていてもよい。また、純水ノズルおよび有機溶剤ノズル521の少なくも一方が、基板Wの上方で移動しながら基板W上に低揮発液または有機溶剤を吐出してもよい。
本例においても、DSA膜L3上で低揮発液Q1と有機溶剤Q2とが混ざり合うことにより、有機溶剤Q2の揮発が抑制される。それにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつDSA膜L3の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつDSA膜L3におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。
また、有機溶剤Q2がDSA膜L3上で拡がりやすくなり、短時間でDSA膜L3の全体に有機溶剤を供給することができる。したがって、DSA膜L3におけるエッチング処理の均一性を高めることができる。また、低揮発液Q1および有機溶剤Q2の供給量をそれぞれ調整することにより、有機溶剤Q2をDSA膜L3のエッチング処理に適した濃度に希釈することができる。
(9)エッチング装置の他の構成例
図11は、エッチング装置500の他の構成例を示す模式的断面図である。図11のエッチング装置500について、図1のエッチング装置500と異なる点を説明する。図11のエッチング装置500は、混合部550をさらに含む。有機溶剤ノズル521は、供給管521aを介して混合部550に接続される。混合部550は、供給管521bを介して有機溶剤供給源G1に接続され、かつ供給管521cを介して純水供給源G2に接続される。供給管521bにはバルブV4が介挿され、供給管521cにはバルブV5が介挿される。
バルブV4が開かれることにより、有機溶剤供給源G1から供給管V4を通して混合部550に有機溶剤が供給される。バルブV5が開かれることにより、純水供給源G2から供給管521cを通して混合部550に低揮発液としての純水が供給される。
混合部550は、有機溶剤供給源G1から供給される有機溶剤に純水供給源G2から供給される低揮発液を混合する。この場合、有機溶剤がDSA膜L3(図3)のエッチング処理に適した濃度範囲に希釈されるように、有機溶剤と低揮発液との混合割合が調整されることが好ましい。
バルブV1が開かれることにより、混合部550から低揮発液が混合された有機溶剤(以下、混合有機溶剤と呼ぶ)が供給管521aを通して有機溶剤ノズル521に供給される。これにより、有機溶剤ノズル521から混合有機溶剤が吐出される。
エッチング処理時には、基板W上に低揮発液および有機溶剤が順に供給される代わりに、基板W上に混合有機溶剤が供給される。この場合も、有機溶剤の揮発が抑制されるので、有機溶剤の使用量を抑制しつつDSA膜L3の全体に有機溶剤を均一に供給することができる。したがって、コストの増大を抑制しつつDSA膜L3におけるエッチング処理のばらつきを抑制することができる。また、混合有機溶剤の濃度をDSA膜L3のエッチング処理に適した濃度に調整することができる。
(10)他の実施の形態
上記実施の形態では、共通の純水供給部530により低揮発液およびリンス液として純水が供給されるが、低揮発液を供給する低揮発液供給部とリンス液を供給するリンス液供給部とが別個に設けられてもよい。また、低揮発液およびリンス液として、異なる液体が用いられてもよい。
上記実施の形態では、基板処理装置100が塗布装置139、露光装置250および熱処理装置300を備えるが、塗布装置139、露光装置250および熱処理装置300の少なくとも1つが基板処理装置100の外部装置として設けられてもよい。
(11)請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態では、エッチング装置500がエッチング装置の例であり、DSA膜L3が処理膜の例であり、純水供給部530が低揮発液供給部およびリンス液供給部の例であり、有機溶剤供給部520が有機溶剤供給部の例であり、混合部550が混合部の例であり、スピンチャック510が回転保持部の例であり、基板処理装置100が基板処理装置の例であり、塗布装置139が塗布装置の例であり、熱処理装置300が熱処理装置の例であり、露光装置250が露光装置の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
本発明は、種々の基板の処理に利用可能である。
100 基板処理装置
139 塗布装置
250 露光装置
300 熱処理装置
500 エッチング装置
510 スピンチャック
515 ガード
520 有機溶剤供給部
521 有機溶剤ノズル
522,523 ノズル支持部
524 ノズル駆動部
530 純水供給部
531 純水ノズル
532,533 ノズル支持部
534 ノズル駆動部
590 エッチングコントローラ
591 ノズル制御部
592 回転制御部
593 低揮発液供給制御部
594 有機溶剤供給制御部
595 リンス液供給制御部
596 時間計測部

Claims (13)

  1. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、
    前記有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を前記処理膜に供給する低揮発液供給部と、
    前記低揮発液供給部により前記処理膜に低揮発液が供給された後、低揮発液が前記処理膜上に残留する状態で前記処理膜に前記有機溶剤を供給する有機溶剤供給部とを備える、エッチング装置。
  2. 前記処理膜上で前記有機溶剤供給部により供給された有機溶剤が前記低揮発液供給部により供給された低揮発液によって予め定められた濃度範囲に希釈されるように、前記低揮発液供給部による低揮発液の供給量および前記有機溶剤供給部による有機溶剤の供給量がそれぞれ調整される、請求項1記載のエッチング装置。
  3. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、
    前記有機溶剤を前記処理膜に供給する有機溶剤供給部と、
    前記有機溶剤供給部により前記処理膜に有機溶剤が供給される期間に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を前記処理膜に供給する低揮発液供給部とを備える、エッチング装置。
  4. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング装置であって、
    前記有機溶剤に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を混合する混合部と、
    前記混合部により低揮発液が混合された有機溶剤を前記処理膜に供給する有機溶剤供給部とを備える、エッチング装置。
  5. 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトンまたは酢酸を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエッチング装置。
  6. 前記低揮発液は、純水を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエッチング装置。
  7. 前記有機溶剤供給部により前記処理膜に有機溶剤が供給される期間に、前記処理膜が形成された基板を保持して回転させる回転保持部をさらに備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエッチング装置。
  8. 前記有機溶剤供給部による有機溶剤の供給後、有機溶剤が前記処理膜上に残留する状態で前記処理膜にリンス液として前記低揮発液を供給するリンス液供給部をさらに備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載のエッチング装置。
  9. 基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより前記基板上に処理膜を形成する塗布装置と、
    前記塗布装置により基板上に形成された処理膜に熱処理を行う熱処理装置と、
    前記熱処理装置による熱処理後の処理膜に露光処理を行う露光装置と、
    前記露光装置による露光処理後の処理膜にエッチング処理を行う請求項1〜8のいずれか一項に記載のエッチング装置とを備えた、基板処理装置。
  10. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、
    低揮発液供給部により前記有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を前記処理膜に供給する工程と、
    前記処理膜に低揮発液が供給された後、低揮発液が前記処理膜上に残留する状態で有機溶剤供給部により前記処理膜に前記有機溶剤を供給する工程とを含む、エッチング方法。
  11. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、
    有機溶剤供給部により前記有機溶剤を前記処理膜に供給する工程と、
    前記処理膜に有機溶剤が供給される期間に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を低揮発液供給部により前記処理膜に供給する工程とを含む、エッチング方法。
  12. 基板上に形成された誘導自己組織化材料からなる処理膜に有機溶剤によるエッチング処理を行うエッチング方法であって、
    混合部において、前記有機溶剤に、当該有機溶剤よりも低い揮発性を有する低揮発液を混合する工程と、
    低揮発液が混合された有機溶剤を有機溶剤供給部により前記処理膜に供給する工程とを含む、エッチング方法。
  13. 塗布装置において、基板に誘導自己組織化材料を塗布することにより前記基板上に処理膜を形成する工程と、
    熱処理装置において、基板上に形成された処理膜に熱処理を行う工程と、
    露光装置において、熱処理後の処理膜に露光処理を行う工程と、
    エッチング装置において、露光処理後の処理膜に請求項10〜12のいずれか一項に記載のエッチング方法によりエッチング処理を行う工程とを含む、基板処理方法。
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