JP4896765B2 - Pre-wet solvent for upper layer coating agent applied to substrate processing method and resist film surface - Google Patents
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Description
本発明は、基板の処理方法、及びレジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤に関する。 The present invention relates to a substrate processing method and a pre-wet solvent for an upper film agent applied to the surface of a resist film.
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、半導体ウェハ(以下「ウェハ」とする)上にレジスト膜が形成され、その後そのレジスト膜に所定のパターンが露光され、その後レジスト膜が現像されてレジストパターンが形成されている。 For example, in a photolithography process in a semiconductor device manufacturing process, a resist film is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”), and then a predetermined pattern is exposed on the resist film, and then the resist film is developed and the resist film is developed. A pattern is formed.
ところで、上述のフォトリソグラフィー工程では、露光の前に、レジスト膜上に上層膜が形成される場合がある。この上層膜は、例えば露光時の反射防止膜として形成されたり、液浸露光用の保護膜として形成される。液浸露光とは露光レンズとウェハとの間に液浸液(例えば水)を介して露光する手法であり、パターン解像度の向上に有効な技術として近年実用化が進められている(特許文献1参照)。この反射防止膜や保護膜などの上層膜は、通常レジスト膜が形成された後に、回転したウェハ上に液体の上層膜剤を供給し、当該上層膜剤をウェハの表面の全面に拡散させることによって形成されている(スピン塗布法)。 By the way, in the above-described photolithography process, an upper layer film may be formed on the resist film before exposure. This upper layer film is formed, for example, as an antireflection film at the time of exposure or as a protective film for immersion exposure. Immersion exposure is a technique in which exposure is performed between an exposure lens and a wafer via an immersion liquid (for example, water), and has recently been put into practical use as an effective technique for improving pattern resolution (Patent Document 1). reference). This upper layer film such as an antireflection film or a protective film is usually formed by supplying a liquid upper layer film agent onto the rotated wafer after the resist film is formed and diffusing the upper layer film agent over the entire surface of the wafer. (Spin coating method).
しかしながら、保護膜などの上層膜剤は、極めて高価なものであり、塗布時の省液化を図る必要がある。そこで、上層膜剤をレジスト膜の表面に塗布する直前に、レジスト膜の表面に上層膜剤の溶剤を塗布するいわゆるプリウェットを行うことが提案できる。これにより、上層膜剤がレジスト膜に馴染み易くなるため、上層膜剤の省液化が可能になる。しかし、上層膜剤用のプリウェット溶剤として、レジスト塗布のプリウェットで使用される、レジスト膜剤の溶剤としても機能する有機溶剤を用いると、その有機溶剤によってレジスト膜の表面が溶けてしまい、最終的に所望のレジストパターンが形成されなくなる。このため、上層膜剤の塗布時のプリウェット処理は、今まで実現されておらず、上層膜剤の省液化は図れていなかった。 However, the upper layer film agent such as a protective film is extremely expensive, and it is necessary to save liquid during application. Therefore, it can be proposed to perform so-called pre-wetting in which a solvent for the upper layer film agent is applied to the surface of the resist film immediately before the upper layer film agent is applied to the surface of the resist film. As a result, the upper layer film agent becomes easy to become familiar with the resist film, and thus liquid saving of the upper layer film agent becomes possible. However, as the pre-wetting solvent for the upper layer film agent, when an organic solvent that also functions as a solvent for the resist film agent is used in the pre-wetting of the resist coating, the surface of the resist film is dissolved by the organic solvent, Finally, a desired resist pattern is not formed. For this reason, the prewetting process at the time of application | coating of an upper layer film | membrane agent has not been implement | achieved until now, and the liquid-saving of the upper layer film | membrane agent was not attained.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レジスト膜が溶解しないように上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットを実現し、上層膜剤の省液化を図ることをその目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to realize so-called pre-wetting before application of the upper layer film agent so as not to dissolve the resist film and to save liquid of the upper layer film agent. .
上記目的を達成するために、本発明は、スピン塗布法により基板上のレジスト膜の表面に上層膜剤を塗布してレジスト膜上に上層膜を形成する工程を有する基板の処理方法であって、前記上層膜剤を塗布する前に、レジスト膜の表面に上層膜剤用のプリウェット溶剤を塗布する工程を有し、前記上層膜剤用のプリウェット溶剤は、炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類、炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数7〜11の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有するものであり、前記上層膜は、液浸露光用の保護膜であることを特徴とする。なお、「上層膜剤用のプリウェット溶剤」には、上層膜剤の組成物として上層膜剤に含まれている溶剤のみならず、上層膜剤に含まれていない溶剤も含まれる。 In order to achieve the above object, the present invention is a substrate processing method comprising a step of forming an upper layer film on a resist film by applying an upper layer film agent on the surface of the resist film on the substrate by a spin coating method. Before applying the upper layer film agent, a step of applying a prewet solvent for the upper layer film agent to the surface of the resist film, and the prewet solvent for the upper layer film agent has 1 to 10 carbon atoms. One or more selected from monovalent or divalent alcohols, ethers having an alkyl group which may have a halogen having 1 to 8 carbon atoms as a substituent, and hydrocarbons having 7 to 11 carbon atoms compound all SANYO containing the upper layer film is characterized in that it is a protective film for liquid immersion exposure. The “pre-wet solvent for the upper layer film agent” includes not only the solvent contained in the upper layer film agent as a composition of the upper layer film agent but also a solvent not contained in the upper layer film agent.
本発明によれば、レジスト膜を溶かすことなく、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットを行うことができるので、上層膜剤の省液化が図られる。 According to the present invention, so-called pre-wetting before application of the upper layer film agent can be performed without dissolving the resist film, so that liquid saving of the upper layer film agent can be achieved.
なお、前記保護膜とは、露光レンズと基板との間に液浸液(例えば水)を介して露光する際に、レジスト膜内成分の液浸液への溶出、或いは液浸液のレジスト膜への浸透を防止する為に適用される膜のことをいう。 The protective film refers to the elution of the components in the resist film into the immersion liquid or the resist film of the immersion liquid when the exposure lens and the substrate are exposed via an immersion liquid (for example, water). A membrane that is applied to prevent penetration into the skin.
別の観点による本発明は、スピン塗布法によりレジスト膜の表面に、上層膜を形成するための上層膜剤が塗布される前に、レジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤であって、前記上層膜は、液浸露光用の保護膜であり、炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類、炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数7〜11の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有していることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a prewetting for an upper film agent applied to the surface of a resist film before an upper film agent for forming an upper film is applied to the surface of the resist film by a spin coating method. The solvent is a protective film for immersion exposure, and has a monovalent or divalent alcohol having 1 to 10 carbon atoms and a halogen having 1 to 8 carbon atoms as a substituent. It contains at least one compound selected from ethers having a good alkyl group and hydrocarbons having 7 to 11 carbon atoms.
本発明によれば、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットが実現され、上層膜剤の省液化が図られるので、コストの低減が図られる。 According to the present invention, so-called pre-wetting before the application of the upper layer film agent is realized, and liquid saving of the upper layer film agent is achieved, so that the cost can be reduced.
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、本発明にかかる基板の処理方法が実現される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 processing system 1 in which a substrate processing method according to the present invention is realized, FIG. 2 is a front view of the coating and developing processing system 1, and FIG. 2 is a rear view of the coating and developing treatment system 1. FIG.
塗布現像処理システム1は、図1に示すように例えば外部から塗布現像処理システム1に対して複数枚のウェハWをカセット単位で搬入出するための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備えた処理ステーション3と、処理ステーション3に隣接する露光装置4との間でウェハWの受け渡しを行うインターフェイスステーション5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 treatment system 1 includes, for example, a
カセットステーション2には、カセット載置台10が設けられ、当該カセット載置台10には、複数のカセットCをX方向(図1中の上下方向)に一列に載置できる。カセットステーション2には、搬送路11上をX方向に沿って移動可能なウェハ搬送体12が設けられている。ウェハ搬送体12は、カセットCに収容されたウェハWの配列方向(Z方向;鉛直方向)にも移動自在であり、カセットC内の複数枚のウェハWに対して選択的にアクセスできる。またウェハ搬送体12は、鉛直方向の軸周り(θ方向)に回転可能であり、後述する処理ステーション3の第3の処理装置群G3の各処理装置に対してアクセスしてウェハWを搬送できる。
The
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側からインターフェイスステーション5側に向けて第1の処理装置群G1と、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側からインターフェイスステーション5側に向けて第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20が設けられている。第1の搬送装置20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内の各装置に対し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21が設けられている。第2の搬送装置21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内の各装置に対して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上にレジスト液を塗布するレジスト塗布装置30、31、32と、レジスト膜上に保護膜などの上層膜を形成する上層膜形成装置33、34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40〜44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内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室50、51がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 2, in the first processing unit group G1, 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、ウェハWを温調板上に載置してウェハWの温度調節を行う温調装置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、温調装置62〜64及びウェハWを加熱処理する加熱処理装置65〜68が下から順に9段に重ねられている。
For example, as shown in FIG. 3, in the third processing unit group G3, a
第4の処理装置群G4では、例えば温調装置70、レジスト塗布処理後にウェハWを加熱処理するプリベーク装置71〜74及び現像処理後にウェハWを加熱処理するポストベーク装置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
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、例えば温調装置80〜83、露光後にウェハWを加熱処理する露光後ベーク装置84〜89が下から順に10段に重ねられている。
In the fifth processing apparatus group G5, a plurality of heat treatment apparatuses for heat-treating the wafer W, for example,
図1に示すように第1の搬送装置20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が下から順に2段に重ねられている。図1に示すように第2の搬送装置21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92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
インターフェイスステーション5には、例えば図1に示すようにX方向に延伸する搬送路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、インターフェイスステーション5に隣接した露光装置4と、バッファカセット102及び第5の処理装置群G5の各装置に対してアクセスしてウェハWを搬送できる。
In the
露光装置4は、例えば図4に示すように中央部にX−Yステージ110を備えている。X−Yステージ110上には、例えばウェハWを収容して保持する収容容器111が設けられている。収容容器111の上方には、ウェハWを露光する光照射部112が配置されている。光照射部112の近傍には、光照射部112とウェハWとの間の隙間に液体、例えば純水Hを供給する液体吐出ノズル113が配置されている。また、光照射部112の近傍には、ウェハW上に供給された純水Hを吸引除去する吸引ノズル114が設けられている。露光装置4は、収容容器111内のウェハWと光照射部112との間を液体吐出ノズル113から供給される純水Hで満たし、その状態で光照射部112から光を照射することによってウェハWの表面のレジスト膜を露光できる(液浸露光)。
The
次に、上述の上層膜形成装置33、34の構成について詳しく説明する。図5は、上層膜形成装置33の構成の概略を示す縦断面の説明図であり、図6は、上層膜形成装置33の横断面の説明図である。
Next, the configuration of the above-described upper layer
上層膜形成装置33は、例えば図5に示すようにケーシング120を有し、そのケーシング120内の中央部には、ウェハWを保持して回転させる回転保持部材としてのスピンチャック130が設けられている。スピンチャック130は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハWを吸引する吸引口(図示せず)が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハWをスピンチャック130上に吸着保持できる。
For example, as shown in FIG. 5, the upper layer
スピンチャック130は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構131により、所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構131には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック130は上下動可能である。
The
スピンチャック130の周囲には、ウェハWから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ132が設けられている。カップ132の下面には、回収した液体を排出する排出管133と、カップ132内の雰囲気を排気する排気管134が接続されている。
Around the
図6に示すようにカップ132のX方向負方向(図6の下方向)側には、Y方向(図6の左右方向)に沿って延伸するレール140が形成されている。レール140は、例えばカップ132のY方向負方向(図6の左方向)側の外方からY方向正方向(図6の右方向)側の外方まで形成されている。レール140には、例えば二本のアーム141、142が取り付けられている。
As shown in FIG. 6, a
第1のアーム141には、図5及び図6に示すように保護膜などの上層膜を形成するための液体の上層膜剤を吐出する第1のノズル143が支持されている。第1のアーム141は、図6に示すノズル駆動部144により、レール140上を移動自在であり、第1のノズル143を、カップ132のY方向正方向側の外方に設置された待機部145からカップ132内のウェハWの中心部上方まで移動させることができる。また、第1のアーム141は、ノズル駆動部144によって昇降自在であり、第1のノズル143の高さを調整できる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
第1のノズル143には、図5に示すように上層膜剤供給源146に連通する供給管147が接続されている。上層膜剤供給源146には、液体の上層膜剤が貯留されている。本実施の形態においては、上層膜剤として、例えば現像液に対し可溶性を有する液浸露光用の保護膜剤(現像可溶型液浸露光用保護膜剤)などが用いられる。
As shown in FIG. 5, the
第2のアーム142には、上層膜剤用のプリウェット溶剤を吐出する第2のノズル150が支持されている。第2のアーム142は、例えば図6に示すノズル駆動部151によってレール140上を移動自在であり、第2のノズル150を、カップ132のY方向負方向側の外方に設けられた待機部152からカップ132内のウェハWの中心部上方まで移動させることができる。また、ノズル駆動部151によって、第2のアーム142は昇降自在であり、第2のノズル150の高さを調節できる。
The
第2のノズル150には、図5に示すように溶剤供給源153に連通する供給管154が接続されている。溶剤供給源153には、上層膜剤用のプリウェット溶剤Aが貯留されている。本実施の形態においては、上層膜剤用のプリウェット溶剤Aとして、炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類、炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数7〜11の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有するものが用いられる。なお、上記アルコール類は、炭素数1〜10の置換基を有するものであってもよい。
As shown in FIG. 5, a
上層膜剤用のプリウェット溶剤Aを構成する、上述の炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類としては、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、n−プロパノール、2−メチル−1−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、2、2−ジメチル−3−ペンタノール、2、3−ジメチル−3−ペンタノール、2、4−ジメチル−3−ペンタノール、4、4−ジメチル−2−ペンタノール、3−エチル−3−ペンタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、2−メチル−2−ヘキサノール、2−メチル−3−ヘキサノール、5−メチル−1−ヘキサノール、5−メチル−2−ヘキサノール、2−エチル−1−ヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、トリメチルシクロヘキサノール、4−メチル−3−ヘプタノール、6−メチル−2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、2−プロピル−1−ペンタノール、2、4、4−トリメチル−1−ペンタノール、2、6−ジメチル−4−ヘプタノール、3−エチル−2、2−ジメチル−ペンタノール、1−ノナノール、2−ノナノール、3、5、5−トリメチル−1−ヘキサノール、1−デカノール、2−デカノール、4−デカノール、3、7−ジメチル−1−オクタノール、3、7−ジメチル−3−オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。 Examples of the mono- or dihydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms constituting the pre-wet solvent A for the upper layer film agent include, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, n-propanol, and 2-methyl. -1-propanol, n-butanol, 2-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, n-hexanol, cyclohexanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl 2-butanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3- Methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl- -Pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 2,2-dimethyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-3-pentanol, 2,4-dimethyl-3 -Pentanol, 4,4-dimethyl-2-pentanol, 3-ethyl-3-pentanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-methyl-3- Hexanol, 5-methyl-1-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, 2-ethyl-1-hexanol, methylcyclohexanol, trimethylcyclohexanol, 4-methyl-3-heptanol, 6-methyl-2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, 2-propyl-1-pentanol, 2, 4, 4 Trimethyl-1-pentanol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, 3-ethyl-2, 2-dimethyl-pentanol, 1-nonanol, 2-nonanol, 3,5,5-trimethyl-1-hexanol, Examples include 1-decanol, 2-decanol, 4-decanol, 3,7-dimethyl-1-octanol, 3,7-dimethyl-3-octanol, ethylene glycol, propylene glycol and the like.
また、より好ましい上記アルコール類としては、例えば2−メチル−1−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、2、4−ジメチル−3−ペンタノール等が挙げられる。 More preferable alcohols include, for example, 2-methyl-1-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, and 3-methyl-2-pentanol. 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol and the like.
また上層膜剤用のプリウェット溶剤Aを構成する、上述の炭素数1〜8のハロゲンの置換基を有していてもよいアルキル基を有するエーテル類としては、例えばジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、tert−ブチルエチルエーテル、tert−ブチルプロピルエーテル、ジ−tert−ブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオクチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテル、シクロドデシルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、シクロヘキシルエチルエーテル、シクロペンチルプロピルエーテル、シクロペンチル−2−プロピルエーテル、シクロヘキシルプロピルエーテル、シクロヘキシル−2−プロピルエーテル、シクロペンチルブチルエーテル、シクロペンチル−tert−ブチルエーテル、シクロヘキシルブチルエーテル、シクロヘキシル−tert−ブチルエーテル、ブロモメチルメチルエーテル、ヨードメチルメチルエーテル、α、α−ジクロロメチルメチルエーテル、クロロメチルエチルエーテル、2−クロロエチルメチルエーテル、2−ブロモエチルメチルエーテル、2、2−ジクロロエチルメチルエーテル、2−クロロエチルエチルエーテル、2−ブロモエチルエチルエーテル、(±)−1、2−ジクロロエチルエチルエーテル、ジ−2−ブロモエチルエーテル、2、2、2−トリフルオロエチルエーテル、クロロメチルオクチルエーテル、ブロモメチルオクチルエーテル、ジ−2−クロロエチルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、アリルエチルエーテル、アリルプロピルエーテル、アリルブチルエーテル、ジアリルエーテル、2−メトキシプロペン、エチル−1−プロペニルエーテル、1−メトキシ−1、3−ブタジエン、cis−1−ブロモ−2−エトキシエチレン、2−クロロエチルビニルエーテル、アリル−1、1、2、2−テトラフルオロエチルエーテルが挙げられる。 Further, examples of ethers having an alkyl group which may have a substituent of the halogen having 1 to 8 carbon atoms, constituting the prewetting solvent A for the upper layer film agent, include, for example, diethyl ether, dipropyl ether, Diisopropyl ether, butyl methyl ether, butyl ethyl ether, butyl propyl ether, dibutyl ether, diisobutyl ether, tert-butyl methyl ether, tert-butyl ethyl ether, tert-butyl propyl ether, di-tert-butyl ether, dipentyl ether, diisoamyl Ether, dihexyl ether, dioctyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclohexyl methyl ether, cyclododecyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, cyclohexyl ethyl ether Ter, cyclopentyl propyl ether, cyclopentyl-2-propyl ether, cyclohexyl propyl ether, cyclohexyl-2-propyl ether, cyclopentyl butyl ether, cyclopentyl tert-butyl ether, cyclohexyl butyl ether, cyclohexyl tert-butyl ether, bromomethyl methyl ether, iodomethyl methyl Ether, α, α-dichloromethyl methyl ether, chloromethyl ethyl ether, 2-chloroethyl methyl ether, 2-bromoethyl methyl ether, 2,2-dichloroethyl methyl ether, 2-chloroethyl ethyl ether, 2-bromoethyl Ethyl ether, (±) -1,2-dichloroethyl ethyl ether, di-2-bromoethyl ether, 2, 2, 2- Trifluoroethyl ether, chloromethyl octyl ether, bromomethyl octyl ether, di-2-chloroethyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, allyl ethyl ether, allyl propyl ether, allyl butyl ether, diallyl ether, 2-methoxypropene, ethyl- Examples include 1-propenyl ether, 1-methoxy-1,3-butadiene, cis-1-bromo-2-ethoxyethylene, 2-chloroethyl vinyl ether, allyl-1,1,2,2-tetrafluoroethyl ether.
また、より好ましい上記エーテル類としては、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、tert−ブチル−メチルエーテル、tert−ブチルエチルエーテル、tert−ブチルプロピルエーテル、ジ−tert−ブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、シクロヘキシルエチルエーテル、シクロペンチルプロピルエーテル、シクロペンチル−2−プロピルエーテル、シクロヘキシルプロピルエーテル、シクロヘキシル−2−プロピルエーテル、シクロペンチルブチルエーテル、シクロペンチル−tert−ブチルエーテル、シクロヘキシルブチルエーテル、シクロヘキシル−tert−ブチルエーテル等が挙げられる。 More preferred ethers include dipropyl ether, diisopropyl ether, butyl methyl ether, butyl ethyl ether, butyl propyl ether, dibutyl ether, diisobutyl ether, tert-butyl methyl ether, tert-butyl ethyl ether, tert- Butyl propyl ether, di-tert-butyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclohexyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, cyclohexyl ethyl ether, cyclopentyl propyl ether, cyclopentyl-2-propyl ether, cyclohexyl propyl ether, cyclohexyl- 2-propyl ether, cyclopentyl butyl ether, cyclopent Le -tert- butyl ether, cyclohexyl ether, cyclohexyl -tert- butyl ether and the like.
また、上層膜剤用のプリウェット溶剤Aを構成する、上述の炭素数7〜11の炭化水素としては、例えばオクタン、イソオクタン、ノナン、デカン、メチルシクロヘキサン、デカリン、キシレン、アミルベンゼン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、クメン、第2−ブチルベンゼン、サイメン、ジペンテンが挙げられる。 Examples of the hydrocarbon having 7 to 11 carbon atoms constituting the prewetting solvent A for the upper layer film agent include, for example, octane, isooctane, nonane, decane, methylcyclohexane, decalin, xylene, amylbenzene, ethylbenzene, and diethylbenzene. , Cumene, 2-butylbenzene, cymene, and dipentene.
なお、上層膜剤用のプリウェット溶剤Aは、上層膜剤の組成物として上層膜剤に元々含まれているものであってもよいし、上層膜剤に含まれていないものであってもよい。 The pre-wet solvent A for the upper layer film agent may be originally contained in the upper layer film agent as a composition of the upper layer film agent, or may be not contained in the upper layer film agent. Good.
上層膜形成装置34の構成は、上述の上層膜形成装置33と同様であるので、説明を省略する。
The configuration of the upper layer
次に、以上のように構成された塗布現像処理システム1で行われるウェハ処理について説明する。図7は、このウェハ処理の主な工程を示すフローチャートである。 Next, wafer processing performed in the coating and developing processing system 1 configured as described above will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the main steps of this wafer processing.
先ず、図1に示すウェハ搬送体12によって、カセット載置台10上のカセットC内から未処理のウェハWが一枚ずつ取り出され、処理ステーション3に順次搬送される。ウェハWは、処理ステーション3の第3の処理装置群G3に属する温調装置60に搬送され、所定温度に調節され、その後第1の搬送装置20によって例えばアドヒージョン装置90、温調装置62に順次搬送され、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、第1の搬送装置20によって例えばレジスト塗布装置30に搬送される。
First, unprocessed wafers W are taken out from the cassette C on the cassette mounting table 10 one by one by the
レジスト塗布装置30では、先ずウェハWの中心にレジスト液の溶剤が供給され、ウェハWが回転されて、ウェハWの表面にレジスト液の溶剤が塗布される(プリウェット)。このレジスト液のプリウェットに用いられる溶剤は、後述の上層膜剤のプリウェットで用いられる溶剤と異なる。続いてウェハWの中心にレジスト液が供給され、ウェハWが高速回転されて、ウェハWの表面にレジスト液が塗布される。このときのレジスト液には、一般的なフォトレジストが用いられ、本実施の形態においては、例えばPGMEA(1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)を主溶媒とするArFリソグラフィ用レジスト液が用いられる。こうしてウェハWの表面にレジスト膜が形成される(図7の工程S1)。
In the resist
レジスト膜の形成後、ウェハWは、第1の搬送装置20によって例えばプリベーク装置71に搬送され、プリベークが施され、その後第1の搬送装置20によって温調装置70に搬送され、所定の温度に調節される。その後ウェハWは、第1の搬送装置20によって上層膜形成装置33に搬送される。
After the resist film is formed, the wafer W is transferred to, for example, the
上層膜形成装置33に搬入後、ウェハWは、図5に示すようにスピンチャック130に吸着保持される。続いて図8に示すように第2のノズル150がウェハWの中心部の上方まで移動し、ウェハWの中心部に所定の上層膜剤用のプリウェット溶剤Aが供給される。この上層膜剤用のプリウェット溶剤Aは、上述した溶剤供給源153に貯留されているものであり、本実施の形態においては、例えば4−メチル−2−ペンタノール、又はジイソアミルエーテルが用いられる。その後、ウェハWが回転され、ウェハW上のプリウェット溶剤Aが遠心力によりウェハWの表面の全体に広げられる。こうして、ウェハW上のレジスト膜Rの表面にプリウェット溶剤Aが塗布されて、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットが行われる(図7の上層膜形成処理の工程S2a)。このとき、レジスト膜Rはプリウェット溶剤Aに対して不溶性なので、レジスト膜Rは実質的に溶解しない。
After being loaded into the upper layer
次に、図9に示すように第1のノズル143がウェハWの中心部の上方まで移動し、ウェハWの中心部に所定量の上層膜剤Bが供給される。このとき、ウェハWの回転速度が上昇され、上層膜剤BがウェハWの表面の全体に広げられる。こうして、ウェハW上のレジスト膜Rの表面に上層膜剤Bが塗布される(図7の上層膜形成処理の工程S2b)。本実施の形態においては、例えば上層膜剤Bとして、現像可溶型液浸露光用保護膜剤である「NFC TCX041」(JSR株式会社製品)が塗布される。なお、この「NFC TCX041」は、4−メチル−2−ペンタノールを含有している。このとき、予めレジスト膜Rの表面がプリウェット溶剤Aによってプリウェットされているため、極めて少量の上層膜剤Bによりレジスト膜Rの表面の全体が塗布される。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、ウェハWの回転速度が一旦下げられ、上層膜剤Bの液膜が平坦化される。その後、ウェハWの回転速度が上げられ、上層膜剤Bが乾燥される。こうして、最終的に図10に示すようにウェハWのレジスト膜R上に上層膜Pが形成される。その後ウェハWの回転が停止され、一連の上層膜形成処理が終了する。 Next, the rotation speed of the wafer W is once lowered, and the liquid film of the upper layer film agent B is flattened. Thereafter, the rotation speed of the wafer W is increased, and the upper layer film agent B is dried. Thus, the upper layer film P is finally formed on the resist film R of the wafer W as shown in FIG. Thereafter, the rotation of the wafer W is stopped, and a series of upper layer film forming processes is completed.
上層膜Pの形成後、ウェハWは、第1の搬送装置20によって例えば加熱処理装置67、温調装置70に順次搬送され、その後第2の搬送装置21によって周辺露光装置92、温調装置83に順次搬送され、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、インターフェイスステーション5のウェハ搬送体101によって露光装置4に搬送される。
After the formation of the upper layer film P, the wafer W is sequentially transferred to, for example, the
露光装置4に搬入後、ウェハWは、図4に示すように収容容器111に収容され保持される。次にX−Yステージ110によりウェハWの位置合わせが行われ、その後、液体吐出ノズル113により、光照射部112とウェハWとの間に純水Hが供給され、ウェハWのレジスト膜Rの保護膜である上層膜P上に純水Hの液膜が形成される。その液膜を介して光照射部112からウェハWに所定パターンの光が照射され、レジスト膜Rが露光される(図7の工程S3)。
After carrying in the
露光処理の終了後、ウェハWは、ウェハ搬送装置101によって処理ステーション3に戻され、第2の搬送装置21によって、露光後ベーク装置84に搬送される。露光後ベークの終了後、ウェハWは、第2の搬送装置21によって温調装置83に搬送され、その後現像処理装置40に搬送される。現像処理装置40では、ウェハWの表面に現像液が供給され、ウェハW上のレジスト膜Rが現像される(図7の工程S4)。このとき、現像液によってレジスト膜R上の上層膜Pも除去される。
After the exposure processing is completed, the wafer W is returned to the
その後ウェハWは、例えば第2の搬送装置21によってポストベーク装置75に搬送され、ポストベークが施され、その後、第1の搬送装置20によって温調装置62に搬送されて温度調節される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送体12によってカセットステーション2のカセットCに戻される。こうして塗布現像処理システム1における一連のウェハ処理が終了する。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
以上の実施の形態によれば、レジスト膜上に上層膜剤Bを塗布する前に、炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類、炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数7〜11の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有する上層膜剤用のプリウェット溶剤Aを塗布している。これにより、下地のレジスト膜を実質的に溶解することなく、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットを実現できる。この結果、レジスト膜に対する上層膜剤の濡れ性が向上するので、塗布時の上層膜剤の使用量を大幅に低減できる。これにより、上層膜剤の省液化が図られ、コストの低減が図られる。特に液浸露光のための保護膜剤(上層膜剤の一種)は、非常に高価であるため、本実施の形態のように後工程で液浸露光を行う保護膜剤の形成処理において本発明を適用するメリットは大きい。 According to the above embodiment, before applying the upper film agent B on the resist film, the monovalent or divalent alcohol having 1 to 10 carbon atoms and the halogen having 1 to 8 carbon atoms are used as a substituent. A prewet solvent A for an upper layer film agent containing one or more compounds selected from ethers having an alkyl group which may be selected and hydrocarbons having 7 to 11 carbon atoms is applied. Thereby, the so-called pre-wet before the application of the upper layer film agent can be realized without substantially dissolving the underlying resist film. As a result, the wettability of the upper film agent with respect to the resist film is improved, so that the amount of the upper film agent used during coating can be greatly reduced. Thereby, liquid saving of an upper layer film agent is achieved and cost reduction is achieved. In particular, since a protective film agent (a kind of upper layer film agent) for immersion exposure is very expensive, the present invention is applied to a protective film agent forming process in which immersion exposure is performed in a later step as in this embodiment. The merit of applying is great.
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。例えば上記実施の形態では、レジスト膜R上に塗布されたプリウェット溶剤Aが、4−メチル−2−ペンタノールやジイソアミルエーテルであったが、炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類、炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数7〜11の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有する他の溶剤であってもよい。また、例えば上記実施の形態では、レジスト膜Rの上層膜が保護膜であったが、上層膜が反射防止膜などの他の用途のものであってもよい。また、本発明は、レジストパターンが形成された後の基板上への上層膜の塗布処理にも適用できる。さらに以上の実施の形態は、ウェハWの処理であったが、本発明は、ウェハ以外の例えば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などの他の基板の処理にも適用できる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the ideas 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 embodiment, the pre-wet solvent A applied on the resist film R is 4-methyl-2-pentanol or diisoamyl ether, but the monovalent or divalent carbon number is 1 to 10. Others containing one or more compounds selected from alcohols, ethers having an alkyl group which may have a halogen having 1 to 8 carbon atoms as a substituent, and hydrocarbons having 7 to 11 carbon atoms It may be a solvent. Further, for example, in the above embodiment, the upper layer film of the resist film R is a protective film, but the upper layer film may be used for other applications such as an antireflection film. The present invention can also be applied to an upper layer coating process on a substrate after a resist pattern is formed. Furthermore, although the above embodiment was processing of the wafer W, this invention is applicable also to processing of other board | substrates, such as FPD (flat panel display) other than a wafer, a mask reticle for photomasks.
上記実施の形態で示したプリウェット溶剤Aを用いて上層膜剤の塗布前のプリウェットを行った場合のレジスト膜の溶解度を検証した。プリウェットの塗布溶剤として、レジスト液の溶剤として広く用いられる1-メトキシ-2-プロパノールと1-メトキシ-2-アセトキシプロパンの混合溶剤(溶剤I)や、シクロヘキサノン(溶剤II)を使用した場合と、上記実施の形態で示したプリウェット溶剤Aの一例である4−メチル−2−ペンタノール(溶剤III)や、ジイソアミルエーテル(溶剤IV)を使用した場合のウェハ面内のレジスト膜の膜減り量(溶解量)を測定する実験を行った。なお、このときのレジスト膜には、PGMEAを主溶媒とするArFリソグラフィ用レジストが用いられた。図11は、かかる実験の結果を示すグラフである。また、図12は、膜減り量が顕著なウェハ中心±20mmの領域の平均膜減り率(溶剤の塗布前のレジスト膜の厚みに対する溶剤の塗布後のレジスト膜の厚みの割合)を示す表である。図11及び図12から、プリウェット溶剤Aである4−メチル−2−ペンタノール(溶剤III)やジイソアミルエーテル(溶剤IV)を用いることにより、レジスト膜の膜減りがほぼなくなることが確認できる。なお、4−メチル−2−ペンタノールは、本発明における炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類の一例であり、ジイソアミルエーテルは、本発明における炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類の一例である。 Using the prewetting solvent A shown in the above embodiment, the solubility of the resist film in the case of performing prewetting before application of the upper layer film agent was verified. As a pre-wetting solvent, a mixed solvent of 1-methoxy-2-propanol and 1-methoxy-2-acetoxypropane (solvent I) or cyclohexanone (solvent II), which is widely used as a solvent for resist solutions, A film of a resist film in the wafer surface when 4-methyl-2-pentanol (solvent III) or diisoamyl ether (solvent IV), which is an example of the pre-wet solvent A shown in the above embodiment, is used. An experiment for measuring a decrease amount (dissolution amount) was conducted. Note that, for the resist film at this time, a resist for ArF lithography using PGMEA as a main solvent was used. FIG. 11 is a graph showing the results of such an experiment. FIG. 12 is a table showing the average film reduction rate (ratio of the resist film thickness after application of the solvent to the resist film thickness before application of the solvent) in the region of the wafer center ± 20 mm where the film reduction is significant. is there. From FIG. 11 and FIG. 12, it can be confirmed that by using 4-methyl-2-pentanol (solvent III) or diisoamyl ether (solvent IV) as the prewetting solvent A, the film thickness of the resist film is almost eliminated. . In addition, 4-methyl-2-pentanol is an example of a monovalent or divalent alcohol having 1 to 10 carbon atoms in the present invention, and diisoamyl ether is a halogen having 1 to 8 carbon atoms in the present invention. It is an example of ethers having an alkyl group that may be present as a substituent.
次に、上記実施の形態で示したプリウェット溶剤Aを用いてプリウェットを行った場合の上層膜剤の使用量について検証した。上層膜剤の塗布条件を変えて、プリウェット溶剤Aである例えば4−メチル−2−ペンタノールやジイソアミルエーテルをプリウェットした場合と、プリウェットしなかった場合の上層膜剤の使用量を調べる実験を行った。この実験においての上層膜剤の使用量は、上層膜剤がウェハの全面に塗布されるための必要最低量である。この実験は、直径300mmのウェハを用いて、ウェハの回転数(2000rpm、2500rpm、3000rpm)と上層膜剤の吐出流量(0.5ml/sec、1.0ml/sec)を変えて行った。また、この実験では、上層膜剤として、現像可溶型液浸露光用保護膜剤である「NFC TCX041」(JSR株式会社製品)が用いられた。図13は、かかる実験の結果を示すグラフである。図13から、上層膜剤用のプリウェット溶剤である4−メチル−2−ペンタノール(溶剤III)或いはジイソアミルエーテル(溶剤IV)を用いてプリウェットすることにより、極めて少量の上層膜剤で、上層膜剤の塗布を行うことができることが確認できる。 Next, the amount of the upper layer film agent used when pre-wetting was performed using the pre-wet solvent A shown in the above embodiment was verified. The amount of the upper film agent used when the pre-wet solvent A such as 4-methyl-2-pentanol or diisoamyl ether is pre-wet by changing the coating condition of the upper film agent is not changed. An experiment to investigate was conducted. The amount of the upper film agent used in this experiment is the minimum amount necessary for the upper film agent to be applied to the entire surface of the wafer. This experiment was performed using a wafer having a diameter of 300 mm and changing the number of wafer rotations (2000 rpm, 2500 rpm, 3000 rpm) and the upper layer film agent discharge flow rate (0.5 ml / sec, 1.0 ml / sec). In this experiment, “NFC TCX041” (product of JSR Corporation), which is a protective film agent for development-soluble immersion exposure, was used as the upper layer film agent. FIG. 13 is a graph showing the results of this experiment. From FIG. 13, by pre-wetting using 4-methyl-2-pentanol (solvent III) or diisoamyl ether (solvent IV), which is a pre-wetting solvent for the upper layer film agent, an extremely small amount of the upper layer film agent is obtained. It can be confirmed that the upper layer film agent can be applied.
なお、上記実施の形態で示した4−メチル−2−ペンタノール、ジイソアミルエーテル以外の他のプリウェット溶剤Aについても、4−メチル−2−ペンタノール等と同様の性質を有するため、同様の実験結果が得られることが容易に推定できる。 Since the pre-wet solvent A other than 4-methyl-2-pentanol and diisoamyl ether shown in the above embodiment has the same properties as 4-methyl-2-pentanol and the like, It can be easily estimated that the experimental results are obtained.
本発明は、レジスト膜上に塗布される上層膜剤の省液化を図る際に有用である。 The present invention is useful for reducing the liquid content of the upper layer film agent applied on the resist film.
1 塗布現像処理システム
33 上層膜形成装置
130 スピンチャック
143 第1のノズル
150 第2のノズル
A 上層膜剤用のプリウェット溶剤
B 上層膜剤
P 上層膜
R レジスト膜
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Application |
Claims (2)
前記上層膜剤を塗布する前に、レジスト膜の表面に上層膜剤用のプリウェット溶剤を塗布する工程を有し、
前記上層膜剤用のプリウェット溶剤は、炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類、炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数7〜11の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有するものであり、
前記上層膜は、液浸露光用の保護膜であることを特徴とする、基板の処理方法。 A substrate processing method comprising a step of applying an upper film agent on a surface of a resist film on a substrate by a spin coating method to form an upper film on the resist film,
Before applying the upper layer film agent, the step of applying a prewet solvent for the upper layer film agent on the surface of the resist film,
The prewetting solvent for the upper layer film agent is a monovalent or divalent alcohol having 1 to 10 carbon atoms, an ether having an alkyl group which may have a halogen having 1 to 8 carbon atoms as a substituent, and all SANYO containing one or more compounds selected from among number 7-11 hydrocarbons carbon,
The substrate processing method, wherein the upper layer film is a protective film for immersion exposure .
前記上層膜は、液浸露光用の保護膜であり、
炭素数1〜10の一価または二価のアルコール類、炭素数1〜8のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数7〜11の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有していることを特徴とする、レジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤。 A pre-wet solvent for the upper layer film agent applied to the surface of the resist film before the upper layer film agent for forming the upper layer film is applied to the surface of the resist film by a spin coating method,
The upper layer film is a protective film for immersion exposure,
Of monovalent or divalent alcohols having 1 to 10 carbon atoms, ethers having an alkyl group which may have a halogen having 1 to 8 carbon atoms as a substituent, and hydrocarbons having 7 to 11 carbon atoms. A pre-wet solvent for an upper layer film agent applied to the surface of a resist film, comprising one or more compounds selected from the group consisting of:
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