JP4531659B2 - Method and apparatus for flattening coating film - Google Patents
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Description
本発明は,基板上に形成された塗布膜の平坦化方法とその平坦化装置に関する。 The present invention relates to a method for planarizing a coating film formed on a substrate and a planarizing apparatus therefor.
例えばフォトリソグラフィー技術を用いた半導体装置の製造プロセスでは,ウェハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する処理や,ウェハ上に絶縁材料を塗布して絶縁膜を形成する処理が行われる。 For example, in a semiconductor device manufacturing process using a photolithography technique, a process for forming a resist film by applying a resist solution on a wafer and a process for forming an insulating film by applying an insulating material on the wafer are performed.
上述のレジスト膜などの塗布膜を形成する処理では,ウェハWを回転させた状態で,膜材料を滴下するスピンコート法が広く用いられている。しかしながら,このスピンコート法では,遠心力により基板周縁付近の膜が中心部付近に比べて厚くなる傾向がある。また,塗布膜が下地のパターンの影響を受けて,塗布膜の上面に凹凸が形成されることがある。 In the above-described processing for forming a coating film such as a resist film, a spin coating method in which a film material is dropped while the wafer W is rotated is widely used. However, in this spin coating method, the film near the periphery of the substrate tends to be thicker than that near the center due to centrifugal force. In addition, the coating film may be affected by the underlying pattern, and irregularities may be formed on the upper surface of the coating film.
このように塗布膜に凹凸ができると,例えば露光時のフォーカスが部分的に合わず,塗布膜に形成されるパターンの線幅にばらつきが生じる。また,エッチング時には,塗布膜の上面の盛り上がった部分と凹んだ部分で,エッチングにより形成される溝の深さが異なるため,例えば溝に埋設される金属配線の長さが不揃いになり,電気抵抗が不均一になって,適正な半導体装置が製造されない。 When the coating film is uneven as described above, for example, the focus at the time of exposure is not partially adjusted, and the line width of the pattern formed on the coating film varies. In addition, during etching, the depth of the groove formed by etching differs between the raised portion and the recessed portion on the upper surface of the coating film. For example, the length of the metal wiring embedded in the groove becomes uneven, and the electrical resistance As a result, the semiconductor device cannot be manufactured properly.
塗布膜を平坦化するために,例えば超音波振動子で塗布膜に振動を与えることが提案されている(例えば特許文献1参照。)。しかしながら,この方法は,比較的粘性の低い塗布液を使用した場合に有効であり,通常の塗布液を用いた場合には,塗布膜の流動性が十分に確保できず,塗布膜を十分かつ安定的に平坦化できない。 In order to flatten the coating film, it has been proposed to vibrate the coating film with, for example, an ultrasonic vibrator (see, for example, Patent Document 1). However, this method is effective when a coating solution having a relatively low viscosity is used. When a normal coating solution is used, the fluidity of the coating film cannot be ensured sufficiently, and the coating film is sufficiently Cannot flatten stably.
本発明は,かかる点に鑑みてなされたものであり,基板上の塗布膜を十分かつ安定的に平坦化することをその目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to sufficiently and stably planarize a coating film on a substrate.
上記目的を達成するための本発明は,基板上の塗布膜を平坦化する方法であって,塗布膜の下地のパターンに応じて,基板を水平方向に直交するX方向とY方向に往復移動させ,凹み部分の寸法が比較的大きいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的長い周期で往復移動させる長周期移動工程を行い,凹み部分の寸法が比較的小さいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的短い周期で往復移動させる短周期移動工程を行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a method for flattening a coating film on a substrate, and the substrate is reciprocated in the X and Y directions perpendicular to the horizontal direction in accordance with the underlying pattern of the coating film. In order to flatten the coating film on the pattern where the size of the recess is relatively large, a long period moving process is performed in which the substrate is reciprocated at a relatively long cycle, and the pattern on the pattern where the size of the recess is relatively small. In order to flatten the coating film, a short cycle moving process is performed in which the substrate is reciprocated at a relatively short cycle .
本発明によれば,基板をX方向とY方向に往復移動させるので,基板上の塗布膜の流動性を十分に確保できる。また,下地のパターンの段差の形状や配置などに応じて,最適な周期や回数の往復移動が行われるので,いかなるパターン上の塗布膜に対しても適正に平坦化できる。このように,塗布膜を十分かつ安定的に平坦化できる。 According to the present invention, since the substrate is reciprocated in the X and Y directions, the fluidity of the coating film on the substrate can be sufficiently ensured. In addition, since the reciprocating movement is performed in an optimum cycle and number of times in accordance with the shape and arrangement of the level difference of the underlying pattern, it is possible to appropriately planarize the coating film on any pattern. Thus, the coating film can be sufficiently and stably planarized.
前記長周期移動工程を行った後に,前記短周期移動工程を行うようにしてもよい。 The short cycle moving step may be performed after the long cycle moving step.
前記長周期移動工程における基板の往復移動の回数と前記短周期移動工程における基板の往復移動の回数は,その比が前記比較的大きいパターンにおける凹み部分の面積の合計と前記比較的小さいパターンにおける凹み部分の面積の合計の比になるように設定されていてもよい。 The number of reciprocating movements of the substrate in the long period moving step and the number of reciprocating movements of the substrate in the short period moving step are the sum of the areas of the recessed portions in the pattern having a relatively large ratio and the dents in the relatively small pattern . You may set so that it may become the ratio of the total of the area of a part .
前記下地のパターンに,X方向とY方向に向けて延びる複数の溝が形成されており,X方向に延びる溝の数がY方向に延びる溝の数よりも大きい場合には,Y方向の往復移動の回数がX方向の往復移動の回数よりも多く設定され,Y方向に延びる溝の数がX方向に延びる溝の数よりも大きい場合には,X方向の往復移動の回数がY方向の往復移動の回数よりも多く設定されるようにしてもよい。 A plurality of grooves extending in the X direction and the Y direction are formed in the base pattern, and when the number of grooves extending in the X direction is larger than the number of grooves extending in the Y direction, the reciprocation in the Y direction is performed. When the number of movements is set to be larger than the number of reciprocating movements in the X direction and the number of grooves extending in the Y direction is larger than the number of grooves extending in the X direction, the number of reciprocating movements in the X direction is You may make it set more than the frequency | count of a reciprocation.
X方向の往復移動の回数とY方向の往復移動の回数は,その比が前記Y方向に延びる溝の数と前記X方向に延びる溝の数の比になるように設定されるようにしてもよい。 The number of reciprocation times and the Y-direction of the reciprocating movement of the X-direction, also be set so that the ratio is the ratio of the number of grooves extending in the number and the X-direction groove extending in the Y direction Good.
前記下地のパターンに,X方向とY方向に対称性のある凹凸が均等に配置されている場合には,基板のX方向の往復移動とY方向の往復移動を同じ回数行うようにしてもよい。 When unevenness having symmetry in the X direction and the Y direction is evenly arranged in the base pattern, the reciprocating movement of the substrate in the X direction and the reciprocating movement in the Y direction may be performed the same number of times. .
別の観点による本発明は,基板上の塗布膜を平坦化させるための平坦化装置であって,塗布膜の下地のパターンに応じて,基板を水平方向に直交するX方向とY方向に往復移動させ,凹み部分の寸法が比較的大きいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的長い周期で往復移動させる長周期移動工程を行い,凹み部分の寸法が比較的小さいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的短い周期で往復移動させる短周期移動工程を行う往復移動機構を備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a flattening apparatus for flattening a coating film on a substrate, wherein the substrate is reciprocated in an X direction and a Y direction orthogonal to a horizontal direction in accordance with a base pattern of the coating film. In order to move and flatten the coating film on the pattern with a relatively large size of the recessed portion, a long period moving process is performed in which the substrate is reciprocated at a relatively long cycle, and the size of the recessed portion is on the pattern with a relatively small size. In order to flatten the coating film, a reciprocating mechanism for performing a short period moving process for reciprocating the substrate at a relatively short period is provided.
前記平坦化装置は,基板を加熱する加熱部材を備えていてもよい。また,前記平坦化装置は,基板の周辺に塗布膜の溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給部を備えていてもよい。 The planarization apparatus may include a heating member that heats the substrate. The planarization apparatus may further include a solvent vapor supply unit that supplies the solvent vapor of the coating film to the periphery of the substrate.
本発明によれば,塗布膜が十分かつ安定的に平坦化されるので,基板面内において露光処理やエッチング処理が均一に行われ,適正な基板製品が製造される。 According to the present invention, since the coating film is sufficiently and stably planarized, exposure processing and etching processing are uniformly performed within the substrate surface, and an appropriate substrate product is manufactured.
以下,本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は,本実施の形態にかかる平坦化装置が備えられた塗布現像処理システム1の構成の概略を示す平面図であり,図2は,塗布現像処理システム1の正面図であり,図3は,塗布現像処理システム1の背面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing an outline of the configuration of a coating and developing
塗布現像処理システム1は,図1に示すように例えば25枚のウェハWをカセット単位で外部から塗布現像処理システム1に対して搬入出したり,カセットCに対してウェハWを搬入出したりするカセットステーション2と,フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション3と,この処理ステーション3に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハWの受け渡しをするインターフェイス部4とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, the coating and developing
カセットステーション2には,カセット載置台5が設けられ,当該カセット載置台5は,複数のカセットCをX方向(図1中の上下方向)に一列に載置自在になっている。カセットステーション2には,搬送路6上をX方向に向かって移動可能なウェハ搬送体7が設けられている。ウェハ搬送体7は,カセットCに収容されたウェハWのウェハ配列方向(Z方向;鉛直方向)にも移動自在であり,X方向に配列された各カセットC内のウェハWに対して選択的にアクセスできる。
The
ウェハ搬送体7は,Z軸周りのθ方向に回転可能であり,後述する処理ステーション3側の第3の処理装置群G3に属する温調装置60やトランジション装置61に対してもアクセスできる。
The wafer carrier 7 is rotatable in the θ direction around the Z axis, and can also access a
カセットステーション2に隣接する処理ステーション3は,複数の処理装置が多段に配置された,例えば5つの処理装置群G1〜G5を備えている。処理ステーション3のX方向負方向(図1中の下方向)側には,カセットステーション2側から第1の処理装置群G1,第2の処理装置群G2が順に配置されている。処理ステーション3のX方向正方向(図1中の上方向)側には,カセットステーション2側から第3の処理装置群G3,第4の処理装置群G4及び第5の処理装置群G5が順に配置されている。第3の処理装置群G3と第4の処理装置群G4の間には,第1の搬送装置10が設けられている。第1の搬送装置10は,第1の処理装置群G1,第3の処理装置群G3及び第4の処理装置群G4内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハWを搬送できる。第4の処理装置群G4と第5の処理装置群G5の間には,第2の搬送装置11が設けられている。第2の搬送装置11は,第2の処理装置群G2,第4の処理装置群G4及び第5の処理装置群G5内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハWを搬送できる。
The
図2に示すように第1の処理装置群G1には,ウェハWに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置,例えばウェハWにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置20,21,22,露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置23,24が下から順に5段に重ねられている。第2の処理装置群G2には,液処理装置,例えばウェハWに現像液を供給して現像処理する現像処理装置30〜34が下から順に5段に重ねられている。また,第1の処理装置群G1及び第2の処理装置群G2の最下段には,各処理装置群G1,G2内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室40,41がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 2, the first processing apparatus group G1 includes a liquid processing apparatus that supplies a predetermined liquid to the wafer W and performs processing, for example, resist
例えば図3に示すように第3の処理装置群G3には,温調装置60,ウェハWの受け渡しを行うためのトランジション装置61,精度の高い温度管理下でウェハWを温度調節する高精度温調装置62〜64及び本実施の形態にかかる平坦化装置65,66が下から順に7段に重ねられている。なお,平坦化装置65,66の構成については後述する。
For example, as shown in FIG. 3, the third processing unit group G3 includes a
第4の処理装置群G4では,例えば高精度温調装置70,レジスト液が塗布されたウェハWを加熱するプリベーキング装置71〜74及び現像処理後のウェハWを加熱処理するポストベーキング装置75〜79が下から順に10段に重ねられている。
In the fourth processing unit group G4, for example, a high-precision
第5の処理装置群G5では,ウェハWを熱処理する複数の熱処理装置,例えば高精度温調装置80〜83,露光後のウェハWを加熱処理する複数のポストエクスポージャーベーキング装置84〜89が下から順に10段に重ねられている。
In the fifth processing unit group G5, a plurality of heat treatment devices for heat-treating the wafer W, such as high-precision
図1に示すように第1の搬送装置10のX方向正方向側には,複数の処理装置が配置されており,例えば図3に示すようにウェハWを疎水化処理するためのアドヒージョン装置90,91,ウェハWを加熱する加熱装置92,93が下から順に4段に重ねられている。図1に示すように第2の搬送装置11のX方向正方向側には,例えばウェハWのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置94が配置されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of processing devices are arranged on the positive side in the X direction of the
インターフェイス部4には,例えば図1に示すようにX方向に向けて延伸する搬送路100上を移動するウェハ搬送体101と,バッファカセット102が設けられている。ウェハ搬送体101は,Z方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり,インターフェイス部4に隣接した図示しない露光装置と,バッファカセット102及び第5の処理装置群G5に対してアクセスしてウェハWを搬送できる。
In the
次に,平坦化装置65の構成について説明する。図4は,平坦化装置65の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
Next, the configuration of the
平坦化装置65は,例えば内部を密閉可能な処理容器120を有している。処理容器120内の中央部には,例えばウェハWを載置して保持する保持部材としての保持台121が設けられている。保持台121は,例えば略円盤形状に形成されている。保持台121の上面には,図示しない吸引口が開口しており,この吸引口からの吸引によりウェハWを吸着保持できる。
The flattening
保持台121は,例えば往復移動機構としてのX−Yステージ122上に固定されている。X―Yステージ122は,水平方向に直交するX方向とY方向に移動自在であり,保持台121上のウェハWを所定の振幅,回数及び周期で往復移動できる。X―Yステージ122の動作は,例えば制御部123によって制御されている。制御部123は,例えばウェハWの下地のパターンの形状や配置に応じて,ウェハWのX方向の往復移動の振幅,回数及び周期と,Y方向の往復移動の振幅,回数及び周期を制御できる。例えば制御部123には,予め複数種類の下地のパターンとそのときのX方向とY方向の往復移動のレシピが記憶されており,制御部123は,入力された下地のパターン情報を基に,予め登録されているレシピに従ってウェハWを往復移動できる。例えば制御部123には,コンピュータが用いられ,制御部123による制御は,コンピュータに記憶されたプログラムを実行することにより行うことができる。
The holding
処理容器120の一方の側壁面には,レジスト液の溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給部としての給気口140が形成されている。例えば給気口140には,溶剤蒸気供給装置141に通じる溶剤蒸気供給管142が接続されている。処理容器120の他方の側壁面には,排気口143が形成されている。排気口143は,例えば排気管144を通じて負圧発生装置145に接続されている。この負圧発生装置145により,排気口143から処理容器120内の雰囲気を排気することができる。
An
例えば上述の溶剤蒸気供給装置141と負圧発生装置145の動作は,制御部123により制御されている。この制御部123により,処理容器120内を所定濃度の溶剤蒸気に維持できる。また,制御部123により,処理容器120内を所定の圧力に減圧できる。
For example, the operations of the solvent
なお,平坦化装置66の構成は,平坦化装置65と同様であり,説明を省略する。
Note that the configuration of the flattening
次に,以上のように構成された平坦化装置65におけるウェハWの処理プロセスを,塗布現像処理システム1で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。
Next, the processing process of the wafer W in the flattening
先ず,ウェハ搬送体7によって,カセット載置台5上のカセットCから未処理のウェハWが一枚取り出され,第3の処理装置群G3の温調装置60に搬送される。温調装置60に搬送されたウェハWは,所定温度に温度調節され,その後第1の搬送装置10によってボトムコーティング装置23に搬送され,反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハWは,第1の搬送装置10によって加熱装置92,高精度温調装置70に順次搬送され,各装置で所定の処理が施される。その後ウェハWは,レジスト塗布装置20に搬送される。
First, an unprocessed wafer W is taken out from the cassette C on the cassette mounting table 5 by the wafer transfer body 7 and transferred to the
レジスト塗布装置20では,例えば回転されたウェハWの中心部に塗布液としてのレジスト液が滴下され,レジスト液がウェハWの表面上を拡散することによって,ウェハ表面の全体にレジスト液が塗布される。こうしてレジスト膜が形成されたウェハWは,第1の搬送装置10によって平坦化装置65に搬送され,レジスト膜が平坦化される。この平坦化装置65における処理プロセスについては後述する。
In the resist
平坦化装置65においてレジスト膜が平坦化されたウェハWは,第1の搬送装置10と第2の搬送装置11によって,プリベーキング装置71,周辺露光装置94,高精度温調装置83に順次搬送されて,各装置において所定の処理が施される。その後,ウェハWは,インターフェイス部4のウェハ搬送体101によって図示しない露光装置に搬送され,露光される。露光処理の終了したウェハWは,ウェハ搬送体101によって例えばポストエクスポージャーベーキング装置84に搬送され,加熱処理が施された後,第2の搬送装置11によって高精度温調装置81に搬送されて温度調節される。その後,現像処理装置30に搬送され,ウェハW上のレジスト膜が現像される。その後ウェハWは,第2の搬送装置11によってポストベーキング装置75に搬送され,加熱処理が施された後,高精度温調装置63に搬送され温度調節される。そしてウェハWは,第1の搬送装置10によってトランジション装置61に搬送され,ウェハ搬送体7によってカセットCに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
The wafer W whose resist film has been flattened in the
次に,上述の平坦化装置65で行われる処理について詳しく説明する。レジスト膜が形成されたウェハWは,図4に示すように処理容器120内に搬入され,保持台121に吸着保持される。
Next, the process performed by the above-described
処理容器120内は,例えば給気口140からのレジスト液の溶剤蒸気の給気と,排気口143からの排気が行われ,処理容器120内が所定濃度の溶剤雰囲気に維持される。これにより,ウェハW上のレジスト膜の乾燥が抑制される。
In the
保持台121にウェハWが保持されると,X―Yステージ122によってX方向とY方向の2方向にウェハWが往復移動される。この往復移動の順番,周期,振幅,回数などのレシピは,レジスト膜の下地のパターンに応じて設定されている。
When the wafer W is held on the holding table 121, the wafer W is reciprocated in two directions, the X direction and the Y direction, by the
例えば,図5に示すようにウェハWの下地のパターンに,X方向とY方向に対称性のある凹凸,例えば複数のホールHが均等に配置されている場合には,X方向とY方向とで同じ振幅,周期のウェハWの往復移動が同じ回数行われる(レシピP1)。このレシピP1では,例えば第1工程A1で,振幅10mm,移動速度100mm/sで周期0.2sのX方向の往復移動が1回行われる。第2工程A2では,振幅10mm,移動速度100mm/sで周期0.2sのY方向の往復移動が1回行われる。この第1工程A1と第2工程A2が交互に,例えば10回繰り返される。かかる場合,この往復移動によるウェハWの加減速によりレジスト膜に慣性力が作用し,レジスト膜が十分に均される。また,均等に配置されたホールH上のレジスト膜に対し,X方向とY方向に同じ振動が与えられるので,レジスト膜が斑なく均一に平坦化される。なお,本実施の形態では,往復移動の振幅が1mm以上で,周期が0.2s以上に設定されている。 For example, as shown in FIG. 5, when unevenness having symmetry in the X direction and the Y direction, for example, a plurality of holes H, are evenly arranged in the underlying pattern of the wafer W, the X direction and the Y direction The reciprocating movement of the wafer W having the same amplitude and cycle is performed the same number of times (recipe P1). In this recipe P1, for example, in the first step A1, the reciprocating movement in the X direction with an amplitude of 10 mm, a moving speed of 100 mm / s and a period of 0.2 s is performed once. In the second step A2, the reciprocating movement in the Y direction with an amplitude of 10 mm, a moving speed of 100 mm / s and a period of 0.2 s is performed once. The first step A1 and the second step A2 are alternately repeated, for example, 10 times. In such a case, an inertial force acts on the resist film by the acceleration / deceleration of the wafer W due to the reciprocal movement, and the resist film is sufficiently leveled. Further, since the same vibration is applied to the resist film on the holes H arranged uniformly in the X direction and the Y direction, the resist film is evenly flattened without unevenness. In this embodiment, the amplitude of the reciprocating movement is set to 1 mm or more and the period is set to 0.2 s or more.
例えば,図7に示すようにウェハWの下地のパターンに,X方向に延びる溝Dxと,Y方向に延びる溝Dyが形成され,Y方向に延びる複数の溝Dyのある領域面積がX方向に延びる複数の溝Dxのある領域面積よりも大きい場合には,X方向の往復移動がY方向の往復移動よりも多く行われる。このときのX方向とY方向の往復移動の回数は,その比が例えばY方向の溝Dyの領域面積とX方向の溝Dxの領域面積の比になるように設定される。例えばY方向の溝DyとX方向の溝Dxの領域面積の比が2:1の場合には,X方向の往復移動の回数とY方向の往復移動の回数が2:1に設定される(レシピP2)。 For example, as shown in FIG. 7, a groove Dx extending in the X direction and a groove Dy extending in the Y direction are formed in the underlying pattern of the wafer W, and a region area having a plurality of grooves Dy extending in the Y direction extends in the X direction. When it is larger than a certain area of the plurality of extending grooves Dx, the reciprocation in the X direction is performed more than the reciprocation in the Y direction. The number of reciprocations in the X direction and the Y direction at this time is set so that the ratio is, for example, the ratio of the area area of the groove Dy in the Y direction and the area area of the groove Dx in the X direction. For example, when the ratio of the area area of the groove Dy in the Y direction and the groove Dx in the X direction is 2: 1, the number of reciprocations in the X direction and the number of reciprocations in the Y direction are set to 2: 1 ( Recipe P2).
このレシピP2では,例えばX方向とY方向とで同じ振幅,周期の往復移動が行われる。例えば図8に示すように第1工程B1で,振幅10mm,移動速度100mm/sで周期0.2sのX方向の往復移動が2回行われる。第2工程B2では,振幅10mm,移動速度100mm/sで周期0.2sのY方向の往復移動が1回行われる。この第1工程B1と第2工程B2が交互に,例えば10回繰り返される。 In this recipe P2, for example, reciprocal movement with the same amplitude and period is performed in the X direction and the Y direction. For example, as shown in FIG. 8, in the first step B1, the reciprocating movement in the X direction with an amplitude of 10 mm, a moving speed of 100 mm / s and a period of 0.2 s is performed twice. In the second step B2, the reciprocating movement in the Y direction with an amplitude of 10 mm and a moving speed of 100 mm / s and a period of 0.2 s is performed once. The first process B1 and the second process B2 are alternately repeated, for example, 10 times.
なお,図9に示すようにX方向に延びる溝Dxのある領域面積がY方向に延びる溝Dyのある領域面積よりも大きい場合には,Y方向の往復移動がX方向の往復移動よりも多く行われる。このときのX方向とY方向の往復移動の回数は,その比が例えばY方向の溝Dyの領域面積とX方向の溝Dxの領域面積の比になるように設定される。例えばX方向の溝DxとY方向の溝Dyの領域面積の比が2:1の場合には,Y方向の往復移動の回数とX方向の往復移動の回数が2:1に設定される。 As shown in FIG. 9, when the area area of the groove Dx extending in the X direction is larger than the area area of the groove Dy extending in the Y direction, the reciprocation in the Y direction is more than the reciprocation in the X direction. Done. The number of reciprocations in the X direction and the Y direction at this time is set so that the ratio is, for example, the ratio of the area area of the groove Dy in the Y direction and the area area of the groove Dx in the X direction. For example, when the ratio of the area area of the groove Dx in the X direction and the groove Dy in the Y direction is 2: 1, the number of reciprocations in the Y direction and the number of reciprocations in the X direction are set to 2: 1.
かかる場合,X方向の溝Dxに対してはY方向にレジスト膜が流動し難く,Y方向の溝Dyに対してはX方向にレジスト膜が流動し難いので,レジスト膜が流動し難い方向の往復移動をより多く行うことにより,レジスト膜が十分に平坦化される。なお,この例において,X方向とY方向の往復移動の回数は,その比が例えばY方向の溝Dyの数とX方向の溝Dxの数の比になるように設定してもよい。 In this case, the resist film hardly flows in the Y direction with respect to the groove Dx in the X direction, and the resist film does not easily flow in the X direction with respect to the groove Dy in the Y direction. The resist film is sufficiently flattened by performing more reciprocal movements. In this example, the number of reciprocations in the X direction and the Y direction may be set so that the ratio is, for example, the ratio of the number of grooves Dy in the Y direction and the number of grooves Dx in the X direction.
例えば図10に示すようにウェハWの下地のパターンに,例えばX方向に延びる比較的線幅の広い溝Dwと比較的線幅の狭い溝Dsが形成されている場合には,広い溝Dwに対して,比較的低速で長い周期のY方向の往復移動が行われ,その後狭い溝Dsに対して,比較的高速で短い周期のY方向の往復移動が行われる。このときの第1工程C1と第2工程C2のY方向の往復移動の回数は,その比が例えば広い溝Dwと狭い溝Dsのある領域面積の比になるように設定される。例えば広い溝Dwと狭い溝Dsの領域面積の比が2:1の場合には,第1工程C1の往復移動の回数と第2工程C2の往復移動の回数の比が2:1に設定される。その後,X方向の往復移動が行われる(レシピP3)。 For example, as shown in FIG. 10, when a groove Dw having a relatively wide line width and a groove Ds having a relatively narrow line width extending in the X direction are formed in the underlying pattern of the wafer W, for example, On the other hand, the reciprocation in the Y direction with a relatively low speed and a long cycle is performed, and then the reciprocation in the Y direction with a relatively high speed and a short cycle is performed with respect to the narrow groove Ds. The number of reciprocations in the Y direction in the first step C1 and the second step C2 at this time is set so that the ratio is, for example, the ratio of the area of the region having the wide groove Dw and the narrow groove Ds. For example, when the ratio of the area area of the wide groove Dw and the narrow groove Ds is 2: 1, the ratio of the number of reciprocations in the first step C1 and the number of reciprocations in the second step C2 is set to 2: 1. The Thereafter, reciprocation in the X direction is performed (recipe P3).
このレシピP3では,例えば図11に示すように第1工程C1で,広い溝Dwに対して,例えば振幅10mm,移動速度20mm/s,周期1sのY方向の往復移動が2回行われる。第2工程C2では,狭い溝Dsに対して,例えば振幅10mm,移動速度100mm/s,周期0.2sのY方向の往復移動が1回行われる。その後,第3工程C3では,振幅10mm,移動速度100mm/sのX方向の往復移動が1回行われる。これらの工程C1〜C3がこの順に複数回,例えば10回繰り返される。 In this recipe P3, for example, as shown in FIG. 11, in the first step C1, the reciprocating movement in the Y direction with an amplitude of 10 mm, a moving speed of 20 mm / s, and a period of 1 s is performed twice with respect to the wide groove Dw. In the second step C2, the reciprocating movement in the Y direction is performed once with respect to the narrow groove Ds, for example, with an amplitude of 10 mm, a moving speed of 100 mm / s, and a cycle of 0.2 s. Thereafter, in the third step C3, the reciprocating movement in the X direction with an amplitude of 10 mm and a moving speed of 100 mm / s is performed once. These steps C1 to C3 are repeated a plurality of times, for example, 10 times in this order.
かかる場合,比較的広い溝Dwに対して長い周期で低速の往復移動を行うので,レジスト膜が広い溝Dw内に流入する時間が十分に確保され,広い溝Dw上のレジスト膜が十分に平坦化される。また,狭い溝Dsに対しては,短い周期で高速の往復移動を行っても,レジスト膜が狭い溝Ds内に十分に流入するので,狭い溝Ds上にも十分に平坦なレジスト膜が形成される。さらに,長い周期の往復移動を短い周期の往復移動よりも先に行うので,ウェハ面内全体におけるレジストの埋め込みの均一性が向上する。 In such a case, since the low-speed reciprocation is performed at a long cycle with respect to the relatively wide groove Dw, a sufficient time for the resist film to flow into the wide groove Dw is secured, and the resist film on the wide groove Dw is sufficiently flat. It becomes. In addition, the resist film sufficiently flows into the narrow groove Ds even if the narrow groove Ds is reciprocated at a high speed in a short cycle, so that a sufficiently flat resist film is formed on the narrow groove Ds. Is done. Furthermore, since the long-period reciprocation is performed before the short-period reciprocation, the uniformity of resist embedding in the entire wafer surface is improved.
例えば図12に示すようにウェハWの下地のパターンに,上述のホールH,X方向に延びる溝Dx,Y方向に延びる溝Dy,広い溝Dw,狭い溝Dsが混在している場合には,上述のレシピP1〜P3を組み合わせて行う。このときの各レシピP1〜P3における往復移動の回数は,例えばホールHの数や径,溝Dx,Dy,Dw,Dsの数や幅などから各種形状の領域面積を算出し,その領域面積に比例するように設定される。 For example, as shown in FIG. 12, when the underlying pattern of the wafer W includes the hole H, the groove Dx extending in the X direction, the groove Dy extending in the Y direction, the wide groove Dw, and the narrow groove Ds, The above recipes P1 to P3 are combined. At this time, the number of reciprocations in each of the recipes P1 to P3 is calculated by calculating the area of various shapes from, for example, the number and diameter of the holes H, the number and width of the grooves Dx, Dy, Dw, and Ds. Set to be proportional.
ウェハWの所定回数の往復移動が終了すると,ウェハWは,処理容器120から搬出され,一連の平坦化処理が終了する。
When the reciprocation of the wafer W a predetermined number of times is completed, the wafer W is unloaded from the
なお,上述の各レシピP1〜P3は,制御部123に記録されたプログラムにより実行される。
Note that each of the recipes P1 to P3 described above is executed by a program recorded in the
以上の実施の形態によれば,ウェハWの下地のパターンの形状や配置に応じて,ウェハWをX方向とY方向に所定の振幅,周期,回数で往復移動させるので,下地のパターンがいかなるものであっても,レジスト膜を十分かつ安定的に平坦化できる。 According to the above embodiment, the wafer W is reciprocated at a predetermined amplitude, period, and number of times in the X and Y directions according to the shape and arrangement of the underlying pattern of the wafer W. Even if it is a thing, a resist film can be planarized sufficiently and stably.
また,レジスト膜の平坦化の際に処理容器120内をレジスト膜の溶剤雰囲気に維持したので,レジスト膜の乾燥が抑制され,レジスト膜の流動性が確保される。この結果,レジスト膜の平坦化を効果的に行うことができる。
Further, since the inside of the
以上の実施の形態においてレジスト膜を平坦化する際に,ウェハWを加熱してもよい。かかる場合,図13に示すように保持台121の内部には,例えば加熱部材としてのヒータ150が設けられる。ヒータ150は,電源151からの給電により発熱する。制御部123は,電源151からヒータ150への給電量を調整し,ヒータ150の発熱量を制御して,ウェハWを所定の温度に加熱できる。
In the above embodiment, the wafer W may be heated when the resist film is planarized. In such a case, for example, a
そして,ウェハWが保持台121に保持され,X−Yステージ122により往復移動される際に,ウェハWが所定の温度に加熱される。この加熱により,レジスト膜の流動性が上げられ,レジスト膜の平坦性がさらに向上される。
When the wafer W is held on the holding table 121 and reciprocated by the
以上の実施の形態に記載した平坦化装置65は,ウェハWを一枚ずつ処理する枚葉式のものであったが,図14に示すようにウェハWを複数枚ずつ処理するバッチ式のものであってもよい。この場合,例えばX−Yステージ122上には,保持台121に代えて,例えば複数枚のウェハWを上下方向に並べて保持する保持部材160が設けられる。かかる場合,複数枚のウェハWのレジスト膜を同時に同様に平坦化できる。
The flattening
以上の実施の形態で記載した平坦化装置65では,レジスト膜の平坦化のみを行っていたが,レジスト膜を乾燥させる処理も行ってもよい。かかる場合,例えば,処理容器120内において,ウェハWをX方向とY方向に往復移動させてレジスト膜を平坦化した後に,例えば負圧発生装置145により処理容器120内を減圧して,レジスト膜を乾燥させてもよい。このとき,ウェハWを加熱してもよい。こうすることにより,レジスト膜を乾燥させるプリベーキング処理を平坦化装置65で行うことができる。
In the
また,上記例においてウェハWを往復移動させ,レジスト膜を平坦化しながら,レジスト膜を乾燥してもよい。なお,本実施の形態の平坦化装置65では,排気口143,排気管144及び負圧発生装置145により減圧装置を構成できる。
In the above example, the resist film may be dried while the wafer W is moved back and forth to flatten the resist film. In the
以上の実施の形態では,レジスト塗布処理と平坦化処理を別の装置で行っていたが,同じ装置で行ってもよい。例えばレジスト塗布装置に,平坦化装置65のX−Yステージ122や制御部123などの機能を設けて,レジスト膜の塗布直後にレジスト膜の平坦化を行ってもよい。
In the above embodiment, the resist coating process and the planarization process are performed by separate apparatuses, but may be performed by the same apparatus. For example, the resist coating apparatus may be provided with functions such as the
参考例として,例えばウェハWにレジスト液を塗布した後に,ウェハWを断続的に一方向に回転させ,レジスト膜の平坦化を行ってもよい。この場合,ウェハWの回転方向の加減速により,ウェハWの周方向に慣性力が作用し,レジスト膜の平坦化が図られる。 As a reference example, for example, after applying a resist solution to the wafer W, the wafer W may be intermittently rotated in one direction to flatten the resist film. In this case, due to acceleration / deceleration in the rotation direction of the wafer W, an inertial force acts in the circumferential direction of the wafer W, and the resist film is flattened.
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において,各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば,以上の実施の形態では,ホールや溝やその組み合わせの下地パターンであったが,他の形状やその他の組み合わせの下地パターンにも本発明は適用できる。また,以上の実施の形態は,レジスト膜を平坦化するものであったが,他の種類の塗布膜,例えばSOD膜,SOG膜などの絶縁膜を平坦化する場合にも,本発明は適用できる。また,膜の塗布方法は,ウェハWを回転させた状態で塗布するスピンコート法に限られず,塗布液を吐出したノズルとウェハWとを相対的に移動させながら塗布するスキャンコート法であってもよい。また,本発明は,ウェハW以外のFPD(フラットパネルディスプレイ),フォトマスク用のマスクレチクルや,チップ状の基板などの塗布膜を平坦化する際にも適用できる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such an example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the spirit described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs. For example, in the above embodiments, the base pattern is a hole, a groove, or a combination thereof, but the present invention can be applied to a base pattern of another shape or other combination. In the above embodiment, the resist film is flattened. However, the present invention is also applicable to the case of flattening other types of coating films, for example, insulating films such as SOD films and SOG films. it can. Further, the film coating method is not limited to the spin coating method in which the wafer W is applied in a rotated state, but is a scan coating method in which the nozzle for discharging the coating liquid and the wafer W are applied while relatively moving. Also good. The present invention can also be applied to flattening coating films such as an FPD (flat panel display) other than the wafer W, a mask reticle for a photomask, and a chip-like substrate.
本発明は,基板上の塗布膜を十分かつ安定的に平坦化する際に有用である。 The present invention is useful for planarizing a coating film on a substrate sufficiently and stably.
1 塗布現像処理システム
65 平坦化装置
120 処理容器
121 保持台
122 X―Yステージ
123 制御部
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
塗布膜の下地のパターンに応じて,基板を水平方向に直交するX方向とY方向に往復移動させ,
凹み部分の寸法が比較的大きいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的長い周期で往復移動させる長周期移動工程を行い,
凹み部分の寸法が比較的小さいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的短い周期で往復移動させる短周期移動工程を行うことを特徴とする,塗布膜の平坦化方法。 A method of flattening a coating film on a substrate,
According to the pattern of the base of the coating film, the substrate is reciprocated in the X and Y directions perpendicular to the horizontal direction ,
In order to flatten the coating film on the pattern where the size of the recess is relatively large, a long period moving process is performed in which the substrate is reciprocated at a relatively long period.
A flattening method for a coating film, comprising: performing a short period moving step of reciprocating the substrate at a relatively short period in order to planarize the coating film on a pattern having a relatively small size of the recess .
X方向に延びる溝の数がY方向に延びる溝の数よりも大きい場合には,Y方向の往復移動の回数がX方向の往復移動の回数よりも多く設定され, When the number of grooves extending in the X direction is larger than the number of grooves extending in the Y direction, the number of reciprocating movements in the Y direction is set to be larger than the number of reciprocating movements in the X direction.
Y方向に延びる溝の数がX方向に延びる溝の数よりも大きい場合には,X方向の往復移動の回数がY方向の往復移動の回数よりも多く設定されることを特徴とする,請求項1又は2に記載の塗布膜の平坦化方法。 When the number of grooves extending in the Y direction is larger than the number of grooves extending in the X direction, the number of reciprocating movements in the X direction is set larger than the number of reciprocating movements in the Y direction. Item 3. The method for planarizing a coating film according to Item 1 or 2.
塗布膜の下地のパターンに応じて,基板を水平方向に直交するX方向とY方向に往復移動させ,凹み部分の寸法が比較的大きいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的長い周期で往復移動させる長周期移動工程を行い,凹み部分の寸法が比較的小さいパターン上の塗布膜を平坦化するために,基板を比較的短い周期で往復移動させる短周期移動工程を行う往復移動機構を備えたことを特徴とする,平坦化装置。 Compare the substrates in order to flatten the coating film on the pattern where the dimension of the recess is relatively large by reciprocating the substrate in the X and Y directions orthogonal to the horizontal direction according to the pattern of the coating film base A long-cycle movement process is performed in which the substrate is reciprocated at a relatively short period in order to flatten the coating film on the pattern having a relatively small recess size. A flattening device comprising a reciprocating mechanism.
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