JP6177958B2 - Pattern forming method, pattern forming apparatus, and computer-readable storage medium - Google Patents

Pattern forming method, pattern forming apparatus, and computer-readable storage medium Download PDF

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Description

本発明は、自己組織的(DSA)リソグラフィー技術に関し、この技術を利用するパターン形成方法、パターン形成装置、及びパターン形成装置にパターン形成方法を実施させるコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体に関する。   The present invention relates to a self-organizing (DSA) lithography technique, a pattern forming method using the technique, a pattern forming apparatus, and a computer-readable storage medium storing a computer program that causes the pattern forming apparatus to perform the pattern forming method.

近年、ブロック共重合体が自己組織的に配列する性質を利用する自己組織的リソグラフィー技術の実用化が検討されている(例えば特許文献1及び2並びに非特許文献1)。自己組織的リソグラフィー技術においては、まず、例えばAポリマー鎖とBポリマー鎖とを含むブロック共重合体の溶液が基板に塗布される。次に、基板を加熱すると、互いにランダムに固溶していたAポリマー鎖とBポリマー鎖とが相分離し、規則的に配列されるAポリマー領域とBポリマー領域とが形成される。次いで、Aポリマー領域とBポリマー領域のいずれかを除去してブロック共重合体をパターニングすると、所定のパターンを有するマスクが形成される。   In recent years, practical application of self-organized lithography technology using the property that block copolymers are arranged in a self-organized manner has been studied (for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1). In the self-organized lithography technique, first, a solution of a block copolymer including, for example, an A polymer chain and a B polymer chain is applied to a substrate. Next, when the substrate is heated, the A polymer chain and the B polymer chain, which are in solid solution at random, are phase-separated to form regularly arranged A polymer regions and B polymer regions. Next, when either the A polymer region or the B polymer region is removed and the block copolymer is patterned, a mask having a predetermined pattern is formed.

特開2005−29779号公報JP 2005-29779 A 特開2007−125699号公報JP 2007-125699 A

K. W. Guarini, et al., “Optimization of Diblock Copolymer Thin Film Self Assembly”, Advanced Materials, 2002, 14, No. 18, September 16, pp.1290−1294. (p. 1290, ll.31−51)K. W. Guarini, et al. , “Optimization of Diblock Copolymer Thin Film Self Assembly”, Advanced Materials, 2002, 14, no. 18, September 16, pp. 1290-1294. (P. 1290, ll. 31-51)

そのようなブロック共重合体として、例えばAポリマー鎖がポリスチレン(polystyrene:PS)であり、Bポリマー鎖がポリメチルメタクリレート(poly(methyl methacrylate):PMMA)であるブロック共重合体(poly(styrene−block−methyl methacrylate):PS−b−PMMA)が知られている(特許文献1等)。上述のとおり、PS−b−PMMAをウエハ上に塗布し、ウエハを加熱すると、相分離したPS領域とPMMA領域とが規則的に配列される。ここで、例えばPMMA領域を除去してパターンを形成するときには、PMMA領域の溶解度が高く、PS領域の溶解度が低い、すなわちPA領域の溶解度に対するPMMA領域の溶解度の比(溶解度比)が大きい有機溶剤などを用いることが好ましい。これは、溶解度比が小さい場合には有機溶剤で形成したパターンにおけるPS領域が薄くなり、そのパターンをエッチングマスクとして下地層をエッチングするときに、マスクが消失してしまうおそれがあるためである。   As such a block copolymer, for example, a block copolymer (poly (styrene-) in which the A polymer chain is polystyrene (polystyrene: PS) and the B polymer chain is polymethyl methacrylate (poly (methacrylate): PMMA). (block-methyl methacrylate): PS-b-PMMA) is known (Patent Document 1, etc.). As described above, when PS-b-PMMA is applied onto a wafer and the wafer is heated, the phase-separated PS region and PMMA region are regularly arranged. Here, for example, when forming a pattern by removing the PMMA region, the solubility of the PMMA region is high, that is, the solubility of the PMMA region is high, that is, the solubility of the PMMA region is low. Etc. are preferably used. This is because when the solubility ratio is small, the PS region in the pattern formed with the organic solvent becomes thin, and the mask may disappear when the underlying layer is etched using the pattern as an etching mask.

しかしながら、PSもPMMAも有機物であるということもあり、大きな溶解度比を有する有機溶剤がないのが実情である。
そこで、例えば特許文献1では、基板上に塗布されたブロック共重合体に対して、電子線、γ線、又はX線などのエネルギー線を照射し、照射されたブロック共重合体を水系溶媒や有機溶媒でリンスする方法が検討されている。相分離したPS−b−PMMAにエネルギー線を照射すると、PMMAの主鎖が切断されて有機溶剤に溶けやすくなるため、溶解度比を大きくすることも可能である。しかし、Aポリマー領域とBポリマー領域との溶解度比をできる限り大きくすることが望ましいところ、十分な溶解度比を実現できているとは言い難い。
However, since PS and PMMA are organic substances, there is no organic solvent having a large solubility ratio.
Therefore, in Patent Document 1, for example, the block copolymer applied on the substrate is irradiated with an energy beam such as an electron beam, γ-ray, or X-ray, and the irradiated block copolymer is converted into an aqueous solvent or A method of rinsing with an organic solvent has been studied. When the phase-separated PS-b-PMMA is irradiated with energy rays, the main chain of PMMA is cut and easily dissolved in an organic solvent, so that the solubility ratio can be increased. However, it is desirable to increase the solubility ratio between the A polymer region and the B polymer region as much as possible. However, it is difficult to say that a sufficient solubility ratio is achieved.

本発明は、上記の事情に照らし、ブロック共重合体におけるAポリマー領域とBポリマー領域との有機溶剤に対する溶解度比の向上が可能なパターン形成方法、パターン形成装置、及びパターン形成装置にパターン形成方法を実施させるコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体を提供する。   In light of the above circumstances, the present invention provides a pattern forming method, a pattern forming apparatus, and a pattern forming method capable of improving the solubility ratio of an A polymer region and a B polymer region in an organic solvent in a block copolymer. A computer-readable storage medium storing a computer program that implements the above is provided.

本発明の第1の態様によれば、少なくとも2種類のポリマーを含むブロック共重合体の膜を基板に形成するステップと、前記ブロック共重合体の膜を加熱するステップと、加熱された前記ブロック共重合体の膜に対してピーク波長が200nm以下である紫外光を照射するステップと、前記紫外光が照射された前記ブロック共重合体の膜に有機溶剤を供給するステップと、を含み、前記紫外光を照射するステップは、不活性ガスの雰囲気の下で行われる、パターン形成方法が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a step of forming a block copolymer film containing at least two kinds of polymers on a substrate, a step of heating the block copolymer film, and the heated block a step of irradiating the ultraviolet light peak wavelength to the film of the copolymer is 200nm or less, and a step of supplying organic solvent to the membrane of said block copolymer wherein the ultraviolet light is irradiated see contains, The pattern forming method is provided in which the step of irradiating the ultraviolet light is performed under an atmosphere of an inert gas .

本発明の第2の態様によれば、基板にブロック共重合体を含む塗布液を供給し、該基板上にブロック共重合体の膜を形成する膜形成部と、前記膜形成部により前記ブロック共重合体の膜が形成された前記基板を加熱する加熱部と、加熱された前記ブロック共重合体の膜に対してピーク波長が200nm以下である紫外光を照射する紫外光照射部と、前記紫外光が照射された前記ブロック共重合体の膜に対して有機溶剤を供給する液処理部と、を備え、前記紫外光照射部が、内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を含み、不活性ガスの雰囲気の下で前記紫外光を照射する、パターン形成装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, a coating liquid containing a block copolymer is supplied to a substrate, and a film forming unit that forms a film of the block copolymer on the substrate, and the block is formed by the film forming unit. A heating unit that heats the substrate on which the copolymer film is formed, an ultraviolet light irradiation unit that irradiates the heated block copolymer film with ultraviolet light having a peak wavelength of 200 nm or less, and A liquid treatment unit that supplies an organic solvent to the block copolymer film irradiated with ultraviolet light, and the ultraviolet light irradiation unit includes an inert gas supply unit that supplies an inert gas therein. A pattern forming apparatus is provided that irradiates the ultraviolet light under an inert gas atmosphere .

また別な観点による本発明は、パターン形成装置に前記したパターン形成方法を実施させるコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体である。   Another aspect of the present invention is a computer-readable storage medium that stores a computer program that causes a pattern forming apparatus to perform the pattern forming method described above.

本発明によれば、ブロック共重合体におけるAポリマー領域とBポリマー領域との有機溶剤に対する溶解度比を従来よりも向上させることができる。   According to this invention, the solubility ratio with respect to the organic solvent of the A polymer area | region and B polymer area | region in a block copolymer can be improved rather than before.

本発明の第1の実施形態によるパターン形成方法を説明する図である。It is a figure explaining the pattern formation method by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態によるパターン形成方法を、基板にホールを形成する場合に適用する例を説明する図である。It is a figure explaining the example applied when the pattern formation method by the 1st Embodiment of this invention forms a hole in a board | substrate. 本発明の第1の実施形態によるパターン形成方法に従って形成したホールを示す走査型電子顕微鏡(SEM)による上面像である。It is an upper surface image by the scanning electron microscope (SEM) which shows the hole formed according to the pattern formation method by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態によるパターン形成方法に従って形成したホールを示すSEMによる断面像である。It is a cross-sectional image by SEM which shows the hole formed according to the pattern formation method by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態によるパターン形成装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the pattern formation apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. 図5のパターン形成装置を示す平面図である。It is a top view which shows the pattern formation apparatus of FIG. 図5のパターン形成装置を示す他の斜視図である。It is another perspective view which shows the pattern formation apparatus of FIG. 図5のパターン形成装置の液処理ユニットを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the liquid processing unit of the pattern formation apparatus of FIG. 図5のパターン形成装置の紫外光照射ユニットを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the ultraviolet light irradiation unit of the pattern formation apparatus of FIG. PS、PMMA、PS−b−PMMAの紫外光の波長に対する吸収係数を示したグラフである。It is the graph which showed the absorption coefficient with respect to the wavelength of the ultraviolet light of PS, PMMA, and PS-b-PMMA.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付図面においては、同一の又は対応する部品又は部材には、同一の又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, non-limiting exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or corresponding parts or members are denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施形態)
図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態によるパターン形成方法について説明する。まず、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(以下、PS−b−PMMA)を有機溶媒に溶解した溶液(塗布液とも言う)が用意される。有機溶媒は、PS−b−PMMAを構成するPS及びPMMAと相溶性の高いものであれば特に限定されることなく、例えばトルエン、プロピレングリコール・モノメチルエーテル・アセテート(PGMEA)などであって良い。
(First embodiment)
A pattern forming method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, a solution (also referred to as a coating solution) in which a polystyrene (PS) -polymethyl methacrylate (PMMA) block copolymer (hereinafter referred to as PS-b-PMMA) is dissolved in an organic solvent is prepared. The organic solvent is not particularly limited as long as it is highly compatible with PS and PMMA constituting PS-b-PMMA, and may be, for example, toluene, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), or the like.

次に、例えばスピン塗布法により、基板としての半導体ウエハ(以下、単にウエハ)W上に塗布液を塗布すると、図1(a)に示すように、PS−b−PMMAの膜21が形成される。この膜21においては、図1(a)中の挿入図に模式的に示すように、PSポリマーとPMMAポリマーとが互いにランダムに混ざり合っている。   Next, when a coating solution is applied onto a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) W as a substrate, for example, by spin coating, a PS-b-PMMA film 21 is formed as shown in FIG. The In this film 21, as schematically shown in the inset in FIG. 1A, the PS polymer and the PMMA polymer are randomly mixed with each other.

次いで、図1(b)に示すように、PS−b−PMMAの膜21が形成されたウエハWを例えばホットプレートHPにより所定の温度に加熱すると、PS−b−PMMAに相分離が生じる。この相分離により、図1(b)中の挿入図に示すように、PS領域DSとPMMA領域DMとが交互に配列することとなる。ここで、PSの分子長の整数倍でPS領域DSの幅が決まり、PMMAの分子長の整数倍でPMMA領域DMの幅が決まるため、PS−b−PMMAの膜21においては、PS領域DS及びPMMA領域DMが所定のピッチ(PS領域DSの幅+PMMA領域DMの幅)で繰り返し配列される。また、PS分子の重合数によりPS領域DSの幅が決まり、PMMA分子の重合数によりPMMA領域DMの幅が決まるため、重合数の調整により、所望のパターンを決定することができる。なお、PS−b−PMMAのPS領域DSとPMMA領域DMとを所定のパターンで配列させるため、ウエハWの表面にガイドパターンを形成することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 1B, when the wafer W on which the PS-b-PMMA film 21 is formed is heated to a predetermined temperature by, for example, a hot plate HP, phase separation occurs in the PS-b-PMMA. Due to this phase separation, as shown in the inset in FIG. 1B, the PS regions DS and the PMMA regions DM are alternately arranged. Here, since the width of the PS region DS is determined by an integer multiple of the molecular length of PS, and the width of the PMMA region DM is determined by an integer multiple of the molecular length of PMMA, the PS region DS in the PS-b-PMMA film 21 is determined. And the PMMA area DM is repeatedly arranged at a predetermined pitch (the width of the PS area DS + the width of the PMMA area DM). Further, since the width of the PS region DS is determined by the number of polymerization of PS molecules and the width of the PMMA region DM is determined by the number of polymerization of PMMA molecules, a desired pattern can be determined by adjusting the number of polymerization. Note that it is preferable to form a guide pattern on the surface of the wafer W in order to arrange the PS region DS and PMMA region DM of PS-b-PMMA in a predetermined pattern.

加熱終了後、図1(c)に模式的に示すように、ウエハW上のPS−b−PMMAの膜21に対して、アルゴン(Ar)やヘリウム(He)などの希ガスや、窒素ガスなどの不活性ガスの雰囲気下で、たとえば光源Lによって、紫外光が照射される。紫外光は、紫外光領域に属する波長成分を有していれば、特に限定されることはないが、例えば200nm以下の波長成分を有していることが好ましい。また、紫外光が、PMMAに吸収され得る185nm以下の波長成分を含んでいることが更に好ましい。波長200nm以下の波長成分を有する紫外光を使用する場合、光源Lとして、波長172nmの紫外光を発するXeエキシマランプを好適に使用することができる。   After the heating, as shown schematically in FIG. 1C, a rare gas such as argon (Ar) or helium (He) or nitrogen gas is applied to the PS-b-PMMA film 21 on the wafer W. For example, the light source L irradiates ultraviolet light under an inert gas atmosphere such as. Although ultraviolet light will not be specifically limited if it has the wavelength component which belongs to an ultraviolet light area | region, For example, it is preferable to have a wavelength component of 200 nm or less. Further, it is more preferable that the ultraviolet light includes a wavelength component of 185 nm or less that can be absorbed by PMMA. When using ultraviolet light having a wavelength component of 200 nm or less, an Xe excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 172 nm can be suitably used as the light source L.

PS−b−PMMAの膜21に紫外光が照射されると、PSにおいては架橋反応が生じるため、PSが有機溶剤へ溶け難くなる一方、PMMAにおいては主鎖が切断されるため、PMMAが有機溶剤へ溶け易くなると考えられる。なお、波長172nmの紫外光を用いる場合、その照射強度(ドーズ量)は約180mJ以下であることが好ましい。180mJより大きいドーズ量で波長172nmの紫外光をPS−b−PMMAの膜21に照射すると、PS−b−PMMAの膜21に対して後に有機溶剤を供給する際に有機溶剤がPS領域DSに浸透し易くなり、その結果、PS領域DSが膨潤し、PMMA領域DMが除去され難くなるためである。さらに、紫外光のドーズ量が180mJより大きい場合、PMMA領域DMが、変質し凝固するおそれがあり、有機溶剤に溶解し難くなるおそれがある。   When the PS-b-PMMA film 21 is irradiated with ultraviolet light, a cross-linking reaction occurs in PS, so that PS hardly dissolves in an organic solvent, whereas in PMMA, the main chain is cut, so PMMA is organic. It is thought that it becomes easy to dissolve in a solvent. When ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is used, the irradiation intensity (dose amount) is preferably about 180 mJ or less. When the PS-b-PMMA film 21 is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm with a dose amount greater than 180 mJ, when the organic solvent is supplied to the PS-b-PMMA film 21 later, the organic solvent enters the PS region DS. This is because the penetration becomes easy, and as a result, the PS region DS swells and the PMMA region DM is hardly removed. Furthermore, when the dose amount of ultraviolet light is larger than 180 mJ, the PMMA region DM may be denatured and solidified, and may be difficult to dissolve in an organic solvent.

なお、不活性ガスによりウエハW周囲の雰囲気中の酸素濃度は低下されるが、具体的には、後述するように不活性ガス雰囲気中の酸素濃度は例えば400ppm以下であれば十分である。   Note that the oxygen concentration in the atmosphere around the wafer W is lowered by the inert gas. Specifically, as described later, the oxygen concentration in the inert gas atmosphere is, for example, 400 ppm or less.

次に、図1(d)に示すように、PS−b−PMMAの膜21に対して有機溶剤OSが供給される。有機溶剤OSにより、膜21中のPMMA領域DMが溶け、PS領域DSがウエハWの表面上に残る。ここで、有機溶剤OSとしては、例えばイソプロピルアルコール(IPA)を好適に使用することができる。   Next, as shown in FIG. 1D, the organic solvent OS is supplied to the PS-b-PMMA film 21. The organic solvent OS dissolves the PMMA region DM in the film 21 and the PS region DS remains on the surface of the wafer W. Here, as the organic solvent OS, for example, isopropyl alcohol (IPA) can be preferably used.

所定の時間が経過した後、ウエハWの表面を乾燥させると、図1(e)に示すように、ウエハWの表面上にPS領域DSによるパターンが得られる。   When the surface of the wafer W is dried after a predetermined time has elapsed, a pattern based on the PS region DS is obtained on the surface of the wafer W as shown in FIG.

次に、本発明の実施形態によるパターン形成方法を基板(例えばシリコンウエハ)にホール(コンタクトホール又はビアホールに相当)を形成する場合に適用した例について図2を参照しながら説明する。以下の説明において、PS−b−PMMAの膜への紫外光の照射を露光といい、有機溶剤によりPMMA領域を溶かすことを現像という場合がある。なお、図2(A)から図2(D)は上面図であり、図2(a)から図2(d)は、図2(A)から図2(D)に対応した、I−I線に沿った断面図である。   Next, an example in which the pattern forming method according to the embodiment of the present invention is applied to the case where holes (corresponding to contact holes or via holes) are formed in a substrate (for example, a silicon wafer) will be described with reference to FIG. In the following description, irradiation of ultraviolet light onto a PS-b-PMMA film is sometimes referred to as exposure, and dissolution of the PMMA region with an organic solvent is sometimes referred to as development. 2A to FIG. 2D are top views, and FIG. 2A to FIG. 2D are II corresponding to FIG. 2A to FIG. 2D. It is sectional drawing along a line.

まず、ウエハWの表面上にフォトレジスト層PLを形成し、このフォトレジスト層PLに図2(A)及び(a)に示すように複数のホールHを形成する(図2では、便宜上、一つのホールHが図示されている)。ホールHは、従来のフォトリソグラフィー技術により形成することができる。ホールHの内径は例えば約90nmであって良い。
次に、例えばトルエンを溶媒として用い、この溶媒にPS−b−PMMAを溶かすことにより塗布液を作製する。塗布液中のPS−b−PMMAの固形成分濃度は例えば2体積%であって良い。上記のフォトレジスト層PL及びウエハW上に例えばスピンコータにより塗布液を塗布し、PS−b−PMMAの膜21を形成する。ここで、図2(B)及び(b)に示すように、ホールHは、PS−b−PMMAの膜21により埋め込まれている。また、このときPSとPMMAは互いにランダムに混ざり合っている。
First, a photoresist layer PL is formed on the surface of the wafer W, and a plurality of holes H are formed in the photoresist layer PL as shown in FIGS. 2A and 2A. Two holes H are shown). The hole H can be formed by a conventional photolithography technique. The inner diameter of the hole H may be about 90 nm, for example.
Next, for example, toluene is used as a solvent, and PS-b-PMMA is dissolved in this solvent to prepare a coating solution. The solid component concentration of PS-b-PMMA in the coating solution may be, for example, 2% by volume. A coating liquid is applied onto the photoresist layer PL and the wafer W by a spin coater, for example, to form a PS-b-PMMA film 21. Here, as shown in FIGS. 2B and 2B, the hole H is filled with a film 21 of PS-b-PMMA. At this time, PS and PMMA are randomly mixed with each other.

PS−b−PMMAの膜21が形成されたウエハWを例えばホットプレート上で約150℃から約250℃の温度で、約30秒から約10分間加熱すると、PSとPMMAが相分離する。その結果、図2(C)及び(c)に示すように、ホールHの内壁に沿うように円筒形状を有するPS領域DSが配置され、PS領域DSの中央に円柱形状を有するPMMA領域DMが配置される。
ウエハWを室温程度まで冷却した後、不活性ガス雰囲気下においてXeエキシマランプを用いてPS−b−PMMAの膜21に紫外光(波長172nm)を例えば約10秒から約60秒間照射(露光)する。
露光後、例えば後述する液処理ユニットにおいて、PS−b−PMMAの膜21が形成されたウエハWに対して有機溶剤(例えばIPA)が滴下され、膜21上にIPAを液盛りする。例えば約30秒から約3分経過した後に、ウエハWを回転することによりIPAを乾燥させる。これにより、図2(D)及び(d)に示すように、PS領域DSにより画成されるホールhが形成される。ホールhは、フォトレジスト層PLに形成されたホールHの内径(90nm)よりも小さい内径を有している。ホールhの内径は、PS−b−PMMAのPSとPMMAの混合比により調整することができ、本例では約30nmである。このようなホールhを有する、PS−b−PMMAの膜21をマスクとして用いて、下地のウエハWをエッチングすると、ホールhの内径とほぼ等しい内径を有するホールがウエハWに形成される。このように本実施形態によるパターン形成方法によれば、従来のフォトリソグラフィー技術により実現可能な限界寸法(例えば約60nm)よりも小さい内径を有するホールhを得ることが可能となる。
When the wafer W on which the PS-b-PMMA film 21 is formed is heated on a hot plate at a temperature of about 150 ° C. to about 250 ° C. for about 30 seconds to about 10 minutes, PS and PMMA are phase-separated. As a result, as shown in FIGS. 2C and 2C, a PS region DS having a cylindrical shape is arranged along the inner wall of the hole H, and a PMMA region DM having a columnar shape is formed at the center of the PS region DS. Be placed.
After cooling the wafer W to about room temperature, the PS-b-PMMA film 21 is irradiated with ultraviolet light (wavelength 172 nm), for example, for about 10 seconds to about 60 seconds (exposure) using an Xe excimer lamp in an inert gas atmosphere. To do.
After the exposure, for example, in a liquid processing unit described later, an organic solvent (for example, IPA) is dropped on the wafer W on which the PS-b-PMMA film 21 is formed, and IPA is deposited on the film 21. For example, after about 3 minutes from about 30 seconds, the IPA is dried by rotating the wafer W. Thereby, as shown in FIGS. 2D and 2D, a hole h defined by the PS region DS is formed. The hole h has an inner diameter smaller than the inner diameter (90 nm) of the hole H formed in the photoresist layer PL. The inner diameter of the hole h can be adjusted by the mixing ratio of PS and PMMA of PS-b-PMMA, and is about 30 nm in this example. When the underlying wafer W is etched using the PS-b-PMMA film 21 having such a hole h as a mask, a hole having an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the hole h is formed in the wafer W. As described above, according to the pattern forming method of the present embodiment, it is possible to obtain a hole h having an inner diameter smaller than a limit dimension (for example, about 60 nm) that can be realized by a conventional photolithography technique.

次に、実施例1として上述の方法に従ってホールh(図2(D)及び(d))を形成し、走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した結果について説明する。本実施例では、窒素ガスを使用して、ウエハ上のPS−b−PMMAの膜を紫外光(波長172nm)で露光する際の不活性ガス雰囲気を生成した。また、窒素ガス雰囲気中の酸素濃度を6ppm、150ppm、及び400ppmと調整した。比較例として、空気の雰囲気下でPS−b−PMMAの膜21に紫外光(波長172nm)で露光した場合についても実験を行った。これらの結果(SEM像)を図3に示す。   Next, the results of forming holes h (FIGS. 2D and 2D) according to the above-described method as Example 1 and observing them with a scanning electron microscope (SEM) will be described. In this example, nitrogen gas was used to generate an inert gas atmosphere when the PS-b-PMMA film on the wafer was exposed to ultraviolet light (wavelength 172 nm). Moreover, the oxygen concentration in nitrogen gas atmosphere was adjusted with 6 ppm, 150 ppm, and 400 ppm. As a comparative example, an experiment was also conducted in the case where the PS-b-PMMA film 21 was exposed to ultraviolet light (wavelength: 172 nm) in an air atmosphere. These results (SEM images) are shown in FIG.

図3(a)から(c)に示すとおり、不活性ガス雰囲気下でPS−b−PMMAの膜を紫外光で露光した場合においては、PS領域によるホールhが開口している。一方、図3(d)に示すように、空気雰囲気下でPS−b−PMMAの膜を紫外光で露光した場合には、図3(a)から(c)に示すホールに比べて、ホールの内径が小さくなっており(図3(d)のSEM像の倍率は、図3(a)から(c)のSEM像の倍率よりも大きいことに注意)、しかもホールが形成されていない箇所が散見される。酸素が高濃度に含まれる雰囲気の下では(空気中の酸素濃度は約20%)、PS−b−PMMAの膜が紫外光により過度に酸化され、変質するため、PMMA領域がIPA中に溶け出し難くなると考えられる。また、図3(d)を参照すると、表面(PS領域の表面)が荒れていることから、PS領域もまた過度に酸化され、変質していると考えられる。   As shown in FIGS. 3A to 3C, when the PS-b-PMMA film is exposed to ultraviolet light in an inert gas atmosphere, a hole h in the PS region is opened. On the other hand, as shown in FIG. 3 (d), when the film of PS-b-PMMA is exposed to ultraviolet light in an air atmosphere, the holes are compared with the holes shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c). (Note that the magnification of the SEM image in FIG. 3 (d) is larger than the magnification of the SEM images in FIGS. 3 (a) to 3 (c)), and no holes are formed. Is occasionally seen. Under an atmosphere containing a high concentration of oxygen (the oxygen concentration in the air is about 20%), the PS-b-PMMA film is excessively oxidized and altered by ultraviolet light, so that the PMMA region is dissolved in IPA. It is thought that it becomes difficult to put out. Further, referring to FIG. 3D, since the surface (the surface of the PS region) is rough, it is considered that the PS region is also excessively oxidized and deteriorated.

一方、不活性ガス雰囲気下では、PMMAの過度な酸化が抑制されるため、PS−b−PMMAの膜の変質は防止されていると考えられる。特に、図3(a)から(c)を参照すると、不活性ガス雰囲気中の酸素濃度が約400ppm以下であれば、PS及びPMMAの双方において、紫外光による変質が生じていないと推測される。以上の結果から、不活性ガス雰囲気下でPS−b−PMMAの膜を紫外光で露光する効果が理解される。   On the other hand, since excessive oxidation of PMMA is suppressed in an inert gas atmosphere, it is considered that alteration of the PS-b-PMMA film is prevented. In particular, referring to FIGS. 3 (a) to 3 (c), if the oxygen concentration in the inert gas atmosphere is about 400 ppm or less, it is estimated that neither PS nor PMMA is altered by ultraviolet light. . From the above results, the effect of exposing the PS-b-PMMA film with ultraviolet light in an inert gas atmosphere is understood.

次に、現像前後でのPMMA領域の膜厚変化について調べた結果について説明する。図4は、上述の方法に従って形成したホールの断面を示すSEM像である。図4は、図2(D)中のI−I線に沿ってウエハW、フォトレジスト層PL、及びPS領域を切断し、切断面に垂直な方向からSEMで観察した断面像である。ただし、ホールH内のPS領域は除去されており、ホールhではなくホールHが見えている。   Next, the results of examining the film thickness change in the PMMA area before and after development will be described. FIG. 4 is an SEM image showing a cross section of a hole formed according to the above-described method. FIG. 4 is a cross-sectional image obtained by cutting the wafer W, the photoresist layer PL, and the PS region along the line II in FIG. 2D and observing with a SEM from a direction perpendicular to the cut surface. However, the PS region in the hole H is removed, and the hole H is visible instead of the hole h.

図4(a)はIPAによる現像の前の断面像を示しており、フォトレジスト層PL上のPS領域DSの厚さは、約15nmである。図4(b)は、現像の後の断面像を示している。図4(b)においても、フォトレジスト層PL上のPS領域DSの厚さは約15nmである。すなわち、PS領域DSがIPAに溶解することは殆ど無い。PMMA領域が現像によってほぼ完全に溶解することを考慮すれば、溶解度比(PMMAの溶解度/PSの溶解度)はほぼ無限大となる。   FIG. 4A shows a cross-sectional image before development by IPA, and the thickness of the PS region DS on the photoresist layer PL is about 15 nm. FIG. 4B shows a cross-sectional image after development. Also in FIG. 4B, the thickness of the PS region DS on the photoresist layer PL is about 15 nm. That is, the PS region DS is hardly dissolved in IPA. Considering that the PMMA region is almost completely dissolved by development, the solubility ratio (PMMA solubility / PS solubility) becomes almost infinite.

また、図4(c)は、比較のために、反応性イオンエッチング(RIE)装置により酸素プラズマでPS−b−PMMAの膜を現像した場合の結果を示している。図4(c)に示すように、フォトレジスト層PL上に残るPS領域DSの厚さは約10nmとなっている。この結果によれば、RIE酸素プラズマによるエッチング速度比(PMMAのエッチング速度/PSのエッチング速度)は7程度である。これらの結果から、本実施形態によるパターン形成方法は、RIEによる現像に対して有意な効果を有していると言うことができる。   For comparison, FIG. 4C shows a result of developing a PS-b-PMMA film with oxygen plasma by a reactive ion etching (RIE) apparatus. As shown in FIG. 4C, the thickness of the PS region DS remaining on the photoresist layer PL is about 10 nm. According to this result, the etching rate ratio (PMMA etching rate / PS etching rate) by RIE oxygen plasma is about 7. From these results, it can be said that the pattern forming method according to the present embodiment has a significant effect on the development by RIE.

(第2の実施形態)
次に、図5から図9までを参照しながら、第1の実施形態によるパターン形成方法(ホール形成方法を含む)を実施するのに好適な、本発明の第2の実施形態によるパターン形成装置について説明する。図5は、本実施形態によるパターン形成装置10を示す概略斜視図であり、図6は、パターン形成装置10を示す概略上面図である。図5及び図6を参照すると、パターン形成装置10は、カセットステーションS1、処理ステーションS2、及びインターフェイスステーションS3を有している。
(Second Embodiment)
Next, referring to FIG. 5 to FIG. 9, the pattern forming apparatus according to the second embodiment of the present invention suitable for performing the pattern forming method (including the hole forming method) according to the first embodiment. Will be described. FIG. 5 is a schematic perspective view showing the pattern forming apparatus 10 according to the present embodiment, and FIG. 6 is a schematic top view showing the pattern forming apparatus 10. 5 and 6, the pattern forming apparatus 10 includes a cassette station S1, a processing station S2, and an interface station S3.

カセットステーションS1には、カセットステージ24と搬送アーム22(図6)とが設けられている。カセットステージ24には、複数枚(例えば25枚)のウエハWを収容可能な複数の(図示の例では4つの)カセットCが置かれる。以下の説明において、カセットCが並ぶ方向を、便宜上、X方向とし、これに直交する方向をY方向とする。
搬送アーム22は、カセットステージ24上のカセットCと処理ステーションS2との間でウエハWの受け渡しを行なうため、昇降可能、X方向に移動可能、Y方向に伸縮可能、鉛直軸まわりに回転可能に構成されている。
In the cassette station S1, a cassette stage 24 and a transfer arm 22 (FIG. 6) are provided. On the cassette stage 24, a plurality (four in the illustrated example) of cassettes C that can accommodate a plurality of (for example, 25) wafers W are placed. In the following description, the direction in which the cassettes C are arranged is referred to as the X direction for the sake of convenience, and the direction orthogonal thereto is referred to as the Y direction.
Since the transfer arm 22 transfers the wafer W between the cassette C on the cassette stage 24 and the processing station S2, the transfer arm 22 can move up and down, can move in the X direction, can expand and contract in the Y direction, and can rotate about the vertical axis. It is configured.

処理ステーションS2は、カセットステーションS1に対して+Y方向側に結合されている。処理ステーションS2には、Y方向に沿って2つの塗布ユニット32が配置され、これらの上には液処理ユニット31と紫外光照射ユニット40とがY方向にこの順に配置されている(図5)。また、図6を参照すると、塗布ユニット32及び液処理ユニット31に対して+X方向側に棚ユニットR1が配置され、塗布ユニット32及び紫外光照射ユニット40に対して+X方向側に棚ユニットR2が配置されている。棚ユニットR1及びR2には、後述するようにウエハに対して行われる処理に対応した処理ユニットが積層されている。   The processing station S2 is coupled to the cassette station S1 on the + Y direction side. In the processing station S2, two coating units 32 are arranged along the Y direction, and above these, the liquid processing unit 31 and the ultraviolet light irradiation unit 40 are arranged in this order in the Y direction (FIG. 5). . Referring to FIG. 6, the shelf unit R1 is disposed on the + X direction side with respect to the coating unit 32 and the liquid processing unit 31, and the shelf unit R2 is disposed on the + X direction side with respect to the coating unit 32 and the ultraviolet light irradiation unit 40. Has been placed. In the shelf units R1 and R2, processing units corresponding to processing performed on the wafer are stacked as will be described later.

処理ステーションS2のほぼ中央には、主搬送機構MA(図6)が設けられており、主搬送機構MAはアーム71を有している。アーム71は、塗布ユニット32、液処理ユニット31、紫外光照射ユニット40、並びに棚ユニットR1及びR2の各処理ユニットに対してウエハWを搬入出するため、昇降可能、X方向及びY方向に移動可能、鉛直軸まわりに回転可能に構成されている。   A main transport mechanism MA (FIG. 6) is provided almost at the center of the processing station S 2, and the main transport mechanism MA has an arm 71. The arm 71 can move up and down and move in the X and Y directions in order to carry the wafer W in and out of the coating unit 32, the liquid processing unit 31, the ultraviolet light irradiation unit 40, and the processing units of the shelf units R1 and R2. It is possible to rotate around the vertical axis.

図7に示すように、棚ユニットR1には、ウエハWを加熱する加熱ユニット61と、ウエハWを冷却する冷却ユニット62と、ウエハ表面を疎水化する疎水化ユニット63と、ウエハWが一時的に置かれるステージを有するパスユニット64と、ウエハWの位置合わせを行うアライメントユニット65等とが縦方向に配列されている。また、棚ユニットR2には、ウエハWを加熱し、次いで冷却する複数のCHPユニット66と、ウエハWが一時的に置かれるステージを有するパスユニット67等とが縦方向に配列されている。なお、棚ユニットR1及びR2における各ユニットの種類及び配列は、図7に示すものに限ら
ず、種々に変更して良い。
As shown in FIG. 7, the shelf unit R1 includes a heating unit 61 for heating the wafer W, a cooling unit 62 for cooling the wafer W, a hydrophobizing unit 63 for hydrophobizing the wafer surface, and a wafer W temporarily. A pass unit 64 having a stage placed on the substrate and an alignment unit 65 for aligning the wafer W are arranged in the vertical direction. In the shelf unit R2, a plurality of CHP units 66 for heating and then cooling the wafer W, a pass unit 67 having a stage on which the wafer W is temporarily placed, and the like are arranged in the vertical direction. Note that the types and arrangement of the units in the shelf units R1 and R2 are not limited to those shown in FIG. 7, and may be variously changed.

次に、図8を参照しながら液処理ユニット31について説明する。液処理ユニット31は、筐体31Cを有し、この筐体31C内に、ウエハWを回転可能に保持するスピンチャック2と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に沿って移動可能で、ウエハWに対して有機溶剤を供給(吐出)する薬液供給ノズル5と、スピンチャック2により保持されるウエハWの外周を取り囲み、薬液供給ノズル5からウエハWの表面に供給され、ウエハWの回転により飛散する有機溶剤を受けるカップ6と、を備えている。なお、筐体31Cの一側壁にはウエハWの搬入搬出口(不図示)が設けられており、この搬入搬出口はシャッタ(不図示)によって開閉可能である。   Next, the liquid processing unit 31 will be described with reference to FIG. The liquid processing unit 31 includes a housing 31C, and the spin chuck 2 that rotatably holds the wafer W in the housing 31C and the surface of the wafer W held by the spin chuck 2 are movable. The chemical solution supply nozzle 5 for supplying (discharging) the organic solvent to the wafer W and the outer periphery of the wafer W held by the spin chuck 2 are surrounded by the chemical solution supply nozzle 5 and supplied to the surface of the wafer W. And a cup 6 that receives the organic solvent scattered by the rotation. A loading / unloading port (not shown) for the wafer W is provided on one side wall of the housing 31C, and the loading / unloading port can be opened and closed by a shutter (not shown).

カップ6は、例えば下面が閉鎖され上面が開口した円筒状に形成されている。カップ6の底部には、排気口6aと排液口6bが設けられている。排気口6aには排気ポンプ等の排気装置(不図示)に接続される排気管16が接続される。また、排液口6bには例えば工場の排液部(不図示)に接続される排出管17が接続されており、カップ6により回収した有機溶剤が液処理ユニット31の外部に排出される。   For example, the cup 6 is formed in a cylindrical shape whose bottom surface is closed and whose top surface is open. An exhaust port 6 a and a drain port 6 b are provided at the bottom of the cup 6. An exhaust pipe 16 connected to an exhaust device (not shown) such as an exhaust pump is connected to the exhaust port 6a. Further, for example, a discharge pipe 17 connected to a factory drain (not shown) is connected to the drain 6b, and the organic solvent recovered by the cup 6 is discharged to the outside of the liquid processing unit 31.

スピンチャック2には例えばサーボモータ12が連結され、サーボモータ12によりスピンチャック2と、スピンチャック2に保持されるウエハWとが所定の回転速度で回転される。   For example, a servo motor 12 is connected to the spin chuck 2. The servo motor 12 rotates the spin chuck 2 and the wafer W held by the spin chuck 2 at a predetermined rotation speed.

また、スピンチャック2を取り囲むように、ウエハWを支持して昇降させる例えば3つの支持ピン14が設けられている(図8には2つの支持ピン14を図示する)。支持ピン14は、例えばシリンダなどの昇降駆動機構15により、カップ6の底部に形成された貫通孔(不図示)を通して昇降自在である。支持ピン14は、昇降駆動機構15により、スピンチャック2の上面より高い位置まで突出することができ、スピンチャック2に対するウエハWの受け渡しを行うことができる。   Further, for example, three support pins 14 for supporting the wafer W and moving up and down are provided so as to surround the spin chuck 2 (two support pins 14 are shown in FIG. 8). The support pin 14 can be moved up and down through a through hole (not shown) formed in the bottom of the cup 6 by a lifting drive mechanism 15 such as a cylinder. The support pins 14 can be projected to a position higher than the upper surface of the spin chuck 2 by the lift drive mechanism 15, and the wafer W can be transferred to the spin chuck 2.

薬液供給ノズル5は、図8に示すように、カップ6の外側に配置され水平回動及び昇降機能を有する移動機構20に連結される回動・昇降アーム25によって支持されている。移動機構20により、薬液供給ノズル5は、カップ6の外側位置(点線で示す位置)と、ウエハWの中央上方の位置(実線で示す位置)との間で移動可能である。また、薬液供給ノズル5は、有機溶剤を貯留する薬液供給源39に薬液供給管39Cを介して接続されており、薬液供給源39から供給される有機溶剤をウエハWに対して供給することができる。また、本実施形態においては、薬液供給管39Cに分岐管39Bが接続され、分岐管39Bは添加剤供給源39Aに接続されている。添加剤供給源39Aには、例えばシリル化剤などの疎水化剤(後述)が貯留されており、図示しないバルブの切り換えにより、薬液供給源39から供給される有機溶剤に対して疎水化剤を添加することができる。
なお、薬液供給管39C及び分岐管39Bに、有機溶剤及び疎水化剤の流量を調整する流量調整器を設けて良いことは勿論である。
As shown in FIG. 8, the chemical solution supply nozzle 5 is supported by a rotation / lifting arm 25 that is disposed outside the cup 6 and is connected to a moving mechanism 20 having a horizontal rotation and a lifting function. By the moving mechanism 20, the chemical solution supply nozzle 5 can be moved between an outer position of the cup 6 (position indicated by a dotted line) and a position above the center of the wafer W (position indicated by a solid line). The chemical solution supply nozzle 5 is connected to a chemical solution supply source 39 for storing an organic solvent via a chemical solution supply pipe 39C, and can supply the organic solvent supplied from the chemical solution supply source 39 to the wafer W. it can. In the present embodiment, the branch pipe 39B is connected to the chemical liquid supply pipe 39C, and the branch pipe 39B is connected to the additive supply source 39A. In the additive supply source 39A, for example, a hydrophobizing agent (described later) such as a silylating agent is stored, and the hydrophobizing agent is applied to the organic solvent supplied from the chemical solution supply source 39 by switching a valve (not shown). Can be added.
Needless to say, the chemical solution supply pipe 39C and the branch pipe 39B may be provided with a flow rate regulator for adjusting the flow rates of the organic solvent and the hydrophobizing agent.

カップ6の外側には、スピンチャック2に保持されたウエハWに向かってリンス液を供給するリンス液吐出ノズル8が設けられている。また、リンス液吐出ノズル8には待機部8aが設けられている。また、リンス液吐出ノズル8は、薬液供給ノズル5と同様に移動機構及び回動・昇降アーム(不図示)により、ウエハWの中央上方と待機部8aとの間で移動することができる。また、リンス液吐出ノズル8は、リンス液供給管(不図示)を介して液処理ユニット31の外部に設置されたリンス液供給源(不図示)に接続されており、これによりリンス液供給源から供給されたリンス液をウエハWに対して供給することが
できる。
A rinse liquid discharge nozzle 8 for supplying a rinse liquid toward the wafer W held by the spin chuck 2 is provided outside the cup 6. The rinse liquid discharge nozzle 8 is provided with a standby portion 8a. The rinse liquid discharge nozzle 8 can be moved between the upper center of the wafer W and the standby unit 8a by a moving mechanism and a rotation / lifting arm (not shown) as in the case of the chemical liquid supply nozzle 5. The rinsing liquid discharge nozzle 8 is connected to a rinsing liquid supply source (not shown) installed outside the liquid processing unit 31 via a rinsing liquid supply pipe (not shown), thereby rinsing liquid supply source. The rinsing liquid supplied from the wafer W can be supplied to the wafer W.

塗布ユニット32(図5)は液処理ユニット31と同一の構成を有している。ただし、薬液供給源39には、例えばPS−b−PMMAを有機溶媒に溶解した溶液(塗布液)が貯留され、薬液供給ノズル5からPS−b−PMMAが供給される。塗布ユニット32についての重複する説明は省略する。   The coating unit 32 (FIG. 5) has the same configuration as the liquid processing unit 31. However, the chemical solution supply source 39 stores, for example, a solution (coating solution) obtained by dissolving PS-b-PMMA in an organic solvent, and PS-b-PMMA is supplied from the chemical solution supply nozzle 5. A duplicate description of the coating unit 32 is omitted.

再び図5及び図6を参照すると、処理ステーションS2の+Y方向側にはインターフェイスステーションS3が結合され、インターフェイスステーションS3の+Y方向側には露光装置200が結合されている。露光装置200は、図2を参照しながら説明したホールhの形成において、フォトレジスト層PLのホールHを形成するために使用することができる。   5 and 6, the interface station S3 is coupled to the + Y direction side of the processing station S2, and the exposure apparatus 200 is coupled to the + Y direction side of the interface station S3. The exposure apparatus 200 can be used to form the hole H of the photoresist layer PL in the formation of the hole h described with reference to FIG.

また、インターフェイスステーションS3には搬送機構76(図6)が配置されている。搬送機構76は、処理ステーションS2内の棚ユニットR2のパスユニット67(図7)と露光装置200との間でウエハWを搬入出するため、昇降可能、X方向に移動可能、Y方向に伸縮可能、鉛直軸まわりに回転可能に構成されている。   Further, a transport mechanism 76 (FIG. 6) is disposed at the interface station S3. The transfer mechanism 76 can move up and down, move in the X direction, and expand and contract in the Y direction to load and unload the wafer W between the pass unit 67 (FIG. 7) of the shelf unit R2 in the processing station S2 and the exposure apparatus 200. It is possible to rotate around the vertical axis.

また、パターン形成装置10には、図6に示すように、装置全体の動作の制御するための制御部100が設けられている。制御部100には、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等で形成されたプロセッサを備えパターン形成装置10の各部品又は部材を制御するプロセスコントローラ100aと、ユーザインターフェース部100bと、記憶部100cとが設けられる。   Further, as shown in FIG. 6, the pattern forming apparatus 10 is provided with a control unit 100 for controlling the operation of the entire apparatus. The control unit 100 includes a processor formed by a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), etc., and a process controller 100a for controlling each component or member of the pattern forming apparatus 10, a user interface unit 100b, A storage unit 100c is provided.

ユーザインターフェース部100bは、工程管理者がパターン形成装置10を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、パターン形成装置10の稼働状況を表示するディスプレイ等から構成される。   The user interface unit 100 b includes a keyboard that allows a process manager to input commands to manage the pattern forming apparatus 10, a display that displays an operation status of the pattern forming apparatus 10, and the like.

記憶部100cには、パターン形成装置10で実行される各種処理をプロセスコントローラ100aの制御にて実現するための制御プログラム(ソフトウェア)や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納される。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部100bからの指示等により任意のレシピを記憶部100cから呼び出してプロセスコントローラ100aに実行させることにより、プロセスコントローラ100aの制御下で、パターン形成装置10に所望の機能を実行させて所望の処理を行わせる。つまり、プログラムは、例えば後述のパターン形成方法を実行する手段としてパターン形成装置10を機能させるようにコンピュータを制御する。また、プログラム(及び処理条件データ等のレシピ)は、コンピュータで読み取り可能なプログラム記録媒体100d(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等)に格納されており、所定の入出力(I/O)装置(不図示)を通して記憶部100cにインストールされる。或いは、例えばサーバ装置などの他の装置から、例えば専用回線を介して記憶部100cにインストールしても良い。   The storage unit 100c stores a recipe that stores a control program (software), processing condition data, and the like for realizing various processes executed by the pattern forming apparatus 10 under the control of the process controller 100a. If necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 100c according to an instruction from the user interface unit 100b and is executed by the process controller 100a, so that the pattern forming apparatus 10 can perform a desired process under the control of the process controller 100a. The function is executed to perform a desired process. That is, for example, the program controls the computer so that the pattern forming apparatus 10 functions as a unit that executes a pattern forming method described later. The program (and recipe such as processing condition data) is stored in a computer-readable program recording medium 100d (for example, a hard disk, a compact disk, a magneto-optical disk, a memory card, a flexible disk, etc.). It is installed in the storage unit 100c through an input / output (I / O) device (not shown). Or you may install in the memory | storage part 100c from another apparatuses, such as a server apparatus, for example via a dedicated line.

次に、図9を参照しながら紫外光照射ユニット40を説明する。図9に示すように、紫外光照射ユニット40は、ウエハWが収容されるウエハチャンバ51と、ウエハチャンバ51内に収容されたウエハWに対し紫外光を照射する光源チャンバ52とを有している。   Next, the ultraviolet light irradiation unit 40 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the ultraviolet light irradiation unit 40 includes a wafer chamber 51 in which the wafer W is accommodated, and a light source chamber 52 that irradiates the wafer W accommodated in the wafer chamber 51 with ultraviolet light. Yes.

ウエハチャンバ51は、筐体53と、筐体53の天井部に設けられ紫外光が透過可能な透過窓54と、ウエハWが置かれるサセプタ57とを備える。透過窓54は、例えば石英ガラスにより形成されている。   The wafer chamber 51 includes a housing 53, a transmission window 54 that is provided on the ceiling of the housing 53 and can transmit ultraviolet light, and a susceptor 57 on which the wafer W is placed. The transmission window 54 is made of, for example, quartz glass.

サセプタ57は、円板形状を有し内部にヒータ68を有している。ヒータ68は温度調整器69と接続され、これによりサセプタ57の温度が所定の温度に調整される。また、サセプタ57の上面には、ウエハWを支持する複数の(例えば3個の)支持ピン58が設けられている。サセプタ57は、ウエハWと等しいか又は僅かに大きい直径を有しており、好ましくは、高い熱伝導率を有する熱伝導率、例えば炭化ケイ素(SiC)やアルミニウムにより形成される。   The susceptor 57 has a disk shape and has a heater 68 inside. The heater 68 is connected to a temperature regulator 69, whereby the temperature of the susceptor 57 is adjusted to a predetermined temperature. A plurality of (for example, three) support pins 58 that support the wafer W are provided on the upper surface of the susceptor 57. The susceptor 57 has a diameter equal to or slightly larger than that of the wafer W, and is preferably formed of a thermal conductivity having a high thermal conductivity, such as silicon carbide (SiC) or aluminum.

複数の支持ピン58は、ウエハWが過度に加熱されるのを抑制し、加熱後のウエハWの冷却を促進する機能を有している。このため、支持ピン58は、例えば100W/(m・k)以上の高い熱伝導率を有する材料、例えば炭化ケイ素(SiC)で形成することが望ましい。なお、ウエハWからサセプタ57への熱伝導を促進するため、3個の支持ピン58に限らず、更に多数の支持ピン58を設けても良い。   The plurality of support pins 58 have a function of suppressing excessive heating of the wafer W and promoting cooling of the heated wafer W. For this reason, it is desirable that the support pins 58 be formed of a material having a high thermal conductivity of, for example, 100 W / (m · k) or more, for example, silicon carbide (SiC). In order to promote heat conduction from the wafer W to the susceptor 57, the number of support pins 58 is not limited to three, and a larger number of support pins 58 may be provided.

また、図9に示すように、ベースプレート55の内部には、冷却水の流水路55aが形成されている。そして、流水路55aには冷却水供給装置70から冷却水が供給され、ベースプレート55全体が所定の温度に冷却される。また、ベースプレート55上に設けられサセプタ57を支持する支柱56は、例えばアルミニウムで形成されることが好ましい。   Further, as shown in FIG. 9, a cooling water flow channel 55 a is formed inside the base plate 55. Then, cooling water is supplied from the cooling water supply device 70 to the flowing water passage 55a, and the entire base plate 55 is cooled to a predetermined temperature. Moreover, it is preferable that the support | pillar 56 provided on the baseplate 55 and supporting the susceptor 57 is formed, for example with aluminum.

また、ウエハチャンバ51には、ベースプレート55及びサセプタ57を貫通して昇降動作することにより、ウエハWの搬入出の際にウエハWを下方から支持し昇降させる昇降ピン59と、昇降ピン59を昇降させる昇降機構60とが設けられている。
また、筐体53の一側壁には、ウエハWの搬入出口(不図示)が形成されており、これを通して、主搬送機構MAのアーム71によりウエハWがウエハチャンバ51内へ搬入され、ウエハチャンバ51から搬出される。搬入出口にはシャッタ(不図示)が設けられ、シャッタにより搬入出口が開閉される。シャッタは、搬入出口を気密に閉じることができることが好ましい。
The wafer chamber 51 is moved up and down through the base plate 55 and the susceptor 57 to support the wafer W from below when the wafer W is loaded and unloaded, and the lift pins 59 are moved up and down. A lifting mechanism 60 is provided.
In addition, a wafer W loading / unloading port (not shown) is formed on one side wall of the casing 53, and the wafer W is loaded into the wafer chamber 51 by the arm 71 of the main transfer mechanism MA through the wafer 53. It is carried out from 51. A shutter (not shown) is provided at the loading / unloading port, and the loading / unloading port is opened and closed by the shutter. It is preferable that the shutter can close the loading / unloading port in an airtight manner.

さらに、筐体53の側壁には不活性ガス導入口51Aが設けられ、筐体53の底部には不活性ガス排気口51Bが設けられている。不活性ガス導入口51Aには、不活性ガスが貯留(充填)される不活性ガス供給源81が接続され、不活性ガス供給源81から不活性ガス導入口51Aを通してウエハチャンバ51の内部に不活性ガスが供給される。   Further, an inert gas introduction port 51 </ b> A is provided on the side wall of the housing 53, and an inert gas exhaust port 51 </ b> B is provided on the bottom of the housing 53. An inert gas supply source 81 in which an inert gas is stored (filled) is connected to the inert gas introduction port 51A, and the inert gas supply source 81 passes through the inert gas introduction port 51A to the inside of the wafer chamber 51. Active gas is supplied.

一方、ウエハチャンバ51の上方に配置される光源チャンバ52は、ウエハチャンバ51内のウエハWに対し紫外光を照射する光源Lと、光源Lに電力を供給する電源72とを備えている。光源Lは筐体73に収容されている。筐体73の底部には光源Lから放射される紫外光をウエハチャンバ51へ透過させるために、照射窓74が設けられている。照射窓74は、例えば石英ガラスにより形成される。光源Lからの紫外光が、照射窓74を介してウエハチャンバ51に向けて放射され、ウエハチャンバ51の透過窓54を透過した紫外光がウエハWに照射される。   On the other hand, the light source chamber 52 disposed above the wafer chamber 51 includes a light source L that irradiates the wafer W in the wafer chamber 51 with ultraviolet light, and a power source 72 that supplies power to the light source L. The light source L is accommodated in the housing 73. An irradiation window 74 is provided at the bottom of the housing 73 in order to transmit the ultraviolet light emitted from the light source L to the wafer chamber 51. The irradiation window 74 is made of, for example, quartz glass. Ultraviolet light from the light source L is emitted toward the wafer chamber 51 through the irradiation window 74, and ultraviolet light that has passed through the transmission window 54 of the wafer chamber 51 is irradiated onto the wafer W.

上記のように構成される紫外光照射ユニット40においては、塗布ユニット32にてウエハW上に形成されたPS−b−PMMAの膜が以下のように加熱され、露光される。すなわち、PS−b−PMMAの膜が形成されたウエハWが、主搬送機構MAのアーム71によりウエハチャンバ51に搬入され、昇降ピン59により受け取られ、サセプタ57上の支持ピン58に置かれる。
主搬送機構MAのアーム71がウエハチャンバ51から退出した後、シャッタが閉じてウエハチャンバ51内が外部環境から隔離される。そして、不活性ガス供給源81から例えば窒素ガスなどの不活性ガスをウエハチャンバ51内へ所定の時間供給すると、ウエハチャンバ51内に残留する空気がパージされる。これによりウエハチャンバ51内が不活性ガス雰囲気になる。
In the ultraviolet light irradiation unit 40 configured as described above, the PS-b-PMMA film formed on the wafer W by the coating unit 32 is heated and exposed as follows. That is, the wafer W on which the PS-b-PMMA film is formed is loaded into the wafer chamber 51 by the arm 71 of the main transfer mechanism MA, received by the lift pins 59, and placed on the support pins 58 on the susceptor 57.
After the arm 71 of the main transfer mechanism MA is withdrawn from the wafer chamber 51, the shutter is closed and the inside of the wafer chamber 51 is isolated from the external environment. When an inert gas such as nitrogen gas is supplied from the inert gas supply source 81 into the wafer chamber 51 for a predetermined time, the air remaining in the wafer chamber 51 is purged. As a result, the inside of the wafer chamber 51 becomes an inert gas atmosphere.

ウエハチャンバ51内を不活性ガスによりパージしている間に、サセプタ57のヒータ68により、支持ピン58に支持されるウエハWが所定の温度に加熱される。所定の時間経過後、ヒータ68への電力の供給を停止すると、ウエハWの熱が、支持ピン58及びサセプタ57を通してベースプレート55へ伝わり、ウエハWが例えば室温(約23℃)程度まで冷却される。   While the inside of the wafer chamber 51 is purged with an inert gas, the wafer W supported by the support pins 58 is heated to a predetermined temperature by the heater 68 of the susceptor 57. When the supply of power to the heater 68 is stopped after a predetermined time has elapsed, the heat of the wafer W is transmitted to the base plate 55 through the support pins 58 and the susceptor 57, and the wafer W is cooled to, for example, about room temperature (about 23 ° C.). .

ウエハWが室温程度になった後、電源72から光源Lに電力が供給され、光源Lから紫外光が放射される。紫外光は、光源チャンバ52の照射窓74とウエハチャンバ51の透過窓54とを通して、不活性ガス雰囲気のもとでウエハWの表面に照射される。PS−b−PMMAの膜の露光に必要なドーズ量は「照度×照射時間」で決まるため、例えば予備実験などを通して紫外光の照度に応じた照射時間を決定することが好ましい。   After the wafer W reaches about room temperature, power is supplied from the power source 72 to the light source L, and ultraviolet light is emitted from the light source L. The ultraviolet light is irradiated on the surface of the wafer W under an inert gas atmosphere through the irradiation window 74 of the light source chamber 52 and the transmission window 54 of the wafer chamber 51. Since the dose required for the exposure of the PS-b-PMMA film is determined by “illuminance × irradiation time”, it is preferable to determine the irradiation time according to the illuminance of ultraviolet light through, for example, a preliminary experiment.

所定時間の紫外照射の後、ウエハWは、ウエハWの搬入時と逆の手順により、紫外光照射ユニット40から搬出される。その後、ウエハWは液処理ユニット31へ搬送され、ここで有機溶剤(例えばIPA)によりPS−b−PMMAの膜が現像される。すなわち、PMMA領域が溶け、PS領域により構成されるパターンが得られる。
第2の実施形態によるパターン形成装置10によれば、第1の実施形態によるパターン形成方法を好適に実施することができる。すなわち、第1の実施形態によるパターン形成方法により発揮される効果や利点は、第2の実施形態によるパターン形成装置10によっても発揮される。
After the ultraviolet irradiation for a predetermined time, the wafer W is unloaded from the ultraviolet light irradiation unit 40 by a procedure reverse to that for loading the wafer W. Thereafter, the wafer W is transferred to the liquid processing unit 31 where the PS-b-PMMA film is developed with an organic solvent (for example, IPA). That is, the PMMA region is melted and a pattern constituted by the PS region is obtained.
According to the pattern forming apparatus 10 according to the second embodiment, the pattern forming method according to the first embodiment can be suitably implemented. That is, the effects and advantages exhibited by the pattern forming method according to the first embodiment are also exhibited by the pattern forming apparatus 10 according to the second embodiment.

以上説明したとおり、本発明の実施形態によるパターン形成方法及びパターン形成装置によれば、加熱により相分離が生じ、PS領域及びPMMA領域が規則的に配列されたPS−b−PMMAブロック共重合体の膜を不活性ガス雰囲気下で紫外光により露光し、有機溶剤により現像することにより、PS領域による微細パターンを形成することができる。しかも、不活性ガス雰囲気下で露光するため、紫外光によるPMMAと酸素との過度な反応を抑制することができる。このため、PMMAの変質を抑制することができ、したがってPMMAの有機溶剤への溶解度の低下を防ぐことができる。その結果、IPAに対するPMMAの溶解度をPSの溶解度に比べて高くすることができ、溶解度比を向上することができる。また、不活性ガス雰囲気中で紫外光による露光を行うため、紫外光によるPSと酸素との過度の反応も抑制することができ、したがってPSの変質も抑制できる。このため、溶解度比が更に向上され得る。   As described above, according to the pattern forming method and the pattern forming apparatus according to the embodiment of the present invention, PS-b-PMMA block copolymer in which phase separation occurs due to heating and PS regions and PMMA regions are regularly arranged. This film is exposed to ultraviolet light in an inert gas atmosphere and developed with an organic solvent, whereby a fine pattern of PS regions can be formed. And since it exposes in inert gas atmosphere, the excessive reaction of PMMA and oxygen by ultraviolet light can be suppressed. For this reason, alteration of PMMA can be suppressed, and therefore, a decrease in solubility of PMMA in an organic solvent can be prevented. As a result, the solubility of PMMA in IPA can be made higher than the solubility of PS, and the solubility ratio can be improved. In addition, since exposure with ultraviolet light is performed in an inert gas atmosphere, an excessive reaction between PS and oxygen due to ultraviolet light can be suppressed, and PS alteration can also be suppressed. For this reason, the solubility ratio can be further improved.

以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々に変形し、変更することができる。   The present invention has been described above with reference to the preferred embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Various modifications and changes can be made.

第1の実施形態においてホールを形成する例を説明したが、本発明の実施形態によるパターン形成方法は、ライン・アンド・スペース・パターンの形成にも適用可能である。この場合、例えばIPAなどの有機溶剤による現像によりPS領域で構成されるラインを形成した後、基板を乾燥させる際に、IPAの表面張力によりラインが倒れる場合がある。これを防止するため、IPAに例えばシリル化剤など疎水化剤を添加することにより、表面張力を低下させることが好ましい。IPAに添加可能なシリル化剤としては、例えばトリメチルシリルジメチルアミン(TMSDMA)、ジメチルシリルジメチルアミン(DMSDMA)、トリメチルシリルジエチルアミン(TMSDEA)、ヘキサメチルジンラザン(HMDS)、トリメチルジンラザン(TMDS)がある。有機溶剤に疎水化剤を添加する場合、第2の実施形態における塗布ユニット32の添加剤供給源39Aから分岐管39Bを通して有機溶剤に疎水化剤を添加しても良いし、薬液供給源39に疎水化剤が添加された有機溶剤を予め貯留しても良い。   Although an example of forming holes in the first embodiment has been described, the pattern forming method according to the embodiment of the present invention can also be applied to the formation of a line and space pattern. In this case, for example, the line may fall due to the surface tension of the IPA when the substrate is dried after forming the line composed of the PS region by development with an organic solvent such as IPA. In order to prevent this, it is preferable to reduce the surface tension by adding a hydrophobizing agent such as a silylating agent to IPA. Examples of silylating agents that can be added to IPA include trimethylsilyldimethylamine (TMSDMA), dimethylsilyldimethylamine (DMSDMA), trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA), hexamethylzinelazan (HMDS), and trimethylzinelazan (TMDS). In the case of adding a hydrophobizing agent to the organic solvent, the hydrophobizing agent may be added to the organic solvent from the additive supply source 39A of the coating unit 32 in the second embodiment through the branch pipe 39B, or to the chemical solution supply source 39. An organic solvent to which a hydrophobizing agent is added may be stored in advance.

また、IPAなどの有機溶剤を用いて現像した後に、より小さい表面張力を有する液体を用いて有機溶剤をリンスしても良い。そのような液体としては、例えばメチルアルコールやエチルアルコールなどのアルコールがある。このような液体は、例えば図8の液処理ユニット31のリンス液吐出ノズル8からウエハWに対して供給することができる。   Further, after developing with an organic solvent such as IPA, the organic solvent may be rinsed with a liquid having a smaller surface tension. Examples of such a liquid include alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol. Such a liquid can be supplied to the wafer W from the rinse liquid discharge nozzle 8 of the liquid processing unit 31 of FIG.

また、上述の実施形態においては、ブロック共重合体としてPS−b−PMMAを例示したが、これに限定されることなく、例えばポリブタジエン−ポリジメチルシロキサン、ポリブタジエン−4−ビニルピリジン、ポリブタジエン−メチルメタクリレート、ポリブタジエン−ポリ−t−ブチルメタクリレート、ポリブタジエン−t−ブチルアクリレート、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリ−4−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリメチルメタクリレート、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−4−ビニルピリジン、ポリイソプレンーポリー2−ビニルピリジン、ポリメチルメタクリレート−ポリスチレン、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリスチレン、ポリメチルアクリレート−ポリスチレン、ポリブタジエンーポリスチレン、ポリイソプレン−ポリスチレン、ポリスチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリ−4−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン−ポリ−N,N−ジメチルアクリルアミド、ポリブタジエン−ポリアクリル酸ナトリウム、ポリブタジエン−ポリエチレンオキシド、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリエチレンオキシド、ポリスチレン−ポリアクリル酸、ポリスチレン−ポリメタクリル酸等がある。   In the above-described embodiment, PS-b-PMMA is exemplified as the block copolymer. However, the block copolymer is not limited thereto. For example, polybutadiene-polydimethylsiloxane, polybutadiene-4-vinylpyridine, polybutadiene-methyl methacrylate. , Polybutadiene-poly-t-butyl methacrylate, polybutadiene-t-butyl acrylate, poly-t-butyl methacrylate-poly-4-vinyl pyridine, polyethylene-polymethyl methacrylate, poly-t-butyl methacrylate-poly-2-vinyl pyridine , Polyethylene-poly-2-vinylpyridine, polyethylene-poly-4-vinylpyridine, polyisoprene-poly-2-vinylpyridine, polymethyl methacrylate-polystyrene, poly-t-butyl methacrylate -Polystyrene, polymethylacrylate-polystyrene, polybutadiene-polystyrene, polyisoprene-polystyrene, polystyrene-poly-2-vinylpyridine, polystyrene-poly-4-vinylpyridine, polystyrene-polydimethylsiloxane, polystyrene-poly-N, N- Examples include dimethylacrylamide, polybutadiene-sodium polyacrylate, polybutadiene-polyethylene oxide, poly-t-butyl methacrylate-polyethylene oxide, polystyrene-polyacrylic acid, and polystyrene-polymethacrylic acid.

また、PS−b−PMMAの膜を現像する有機溶剤としては、IPAに限らず、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、アセトン、キシレンなどを用いることができる。なお、上述のホールを形成する例の場合のように、フォトレジストとともにブロック共重合体を用いる場合には、有機溶剤としてIPAを使用することが好ましい。フォトレジストがIPAに溶解し難いためである。   The organic solvent for developing the PS-b-PMMA film is not limited to IPA, and for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, acetone, xylene, or the like can be used. In addition, when using a block copolymer with a photoresist like the case of the example which forms the above-mentioned hole, it is preferable to use IPA as an organic solvent. This is because the photoresist is difficult to dissolve in IPA.

また、PS−b−PMMAの膜を有機溶剤で現像する場合、使用する有機溶剤に応じて有機溶剤を昇温しても良い。IPAの場合であれば、例えば例えば40℃から60℃までの温度に昇温することが好ましい。昇温により、PMMA領域の有機溶剤への溶解度を高くすることができる。   Further, when the PS-b-PMMA film is developed with an organic solvent, the temperature of the organic solvent may be increased according to the organic solvent used. In the case of IPA, for example, it is preferable to raise the temperature to, for example, 40 ° C. to 60 ° C. By increasing the temperature, the solubility of the PMMA region in the organic solvent can be increased.

上述の実施形態において、紫外光の光源Lとして波長172nmの紫外光を発するXeエキシマランプを例示したが、例えば、波長185nmと波長254nmに強いピークを有する紫外光を発する低圧紫外ランプ(低圧水銀灯)や、波長222nmの単一波長光を発するKrClエキシマランプを使用しても良い。また、例えば遠紫外領域から真空紫外領域にかけて比較的ブロードな発光スペクトルを有するランプと、例えば約230nmの波長より長い波長を遮蔽する波長カットフィルターとにより光源Lを構成しても構わない。   In the above-described embodiment, the Xe excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is exemplified as the ultraviolet light source L. For example, a low-pressure ultraviolet lamp (low-pressure mercury lamp) that emits ultraviolet light having strong peaks at wavelengths of 185 nm and 254 nm Alternatively, a KrCl excimer lamp that emits single wavelength light having a wavelength of 222 nm may be used. For example, the light source L may be constituted by a lamp having a relatively broad emission spectrum from the far ultraviolet region to the vacuum ultraviolet region and a wavelength cut filter that shields a wavelength longer than, for example, about 230 nm.

但し、本発明において使用される紫外光の波長は、172nmであることが最も好ましい。図10は、PS、PMMA、PS−b−PMMAの紫外光の波長に対する吸収係数を示したグラフであるが、同グラフによれば、193nmでは、PS−b−PMMA全体としては、高い吸収係数を示していることがわかる。しかしながら、193nmでは、PMMA自体の吸収係数が極めて低く、そのため実際には、当該193nmでは、PMMAにおける主鎖の切断反応の進行が遅く、結果的に処理に時間を要する。   However, the wavelength of ultraviolet light used in the present invention is most preferably 172 nm. FIG. 10 is a graph showing the absorption coefficient of PS, PMMA, and PS-b-PMMA with respect to the wavelength of ultraviolet light. According to the graph, at 193 nm, the PS-b-PMMA as a whole has a high absorption coefficient. It can be seen that However, at 193 nm, the absorption coefficient of PMMA itself is extremely low. Therefore, in fact, at 193 nm, the progress of the main chain cleavage reaction in PMMA is slow, and as a result, processing takes time.

この点、172nmでは、PS、PMMAの双方とも、比較的高い吸収係数を示しており、PSにおける架橋反応、PMMAにおける主鎖の分離反応とも、比較的早く進行する。そのため、193nmのときよりも処理時間が短縮される。なお同グラフによれば、172nmよりも短い波長でもPS、PMMAの双方とも、比較的高い吸収係数が得られているが、波長が短くなると、紫外光照射雰囲気は、より低酸素濃度が必要となり、たとえば160nmでは、ほぼ真空の状態が必要となる。一方、172nmの紫外光は、既述したように、たとえば窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下でも十分である。しかも光源としてXeガス封入ランプを用いることで、水銀灯とは異なり、単一波長のものが得られ、エネルギー効率もよいものである。
したがって、これらの点を鑑みれば、本発明で使用される紫外光の波長は、172nmが最も好ましい。
In this respect, at 172 nm, both PS and PMMA show relatively high absorption coefficients, and both the crosslinking reaction in PS and the main chain separation reaction in PMMA proceed relatively quickly. Therefore, the processing time is shortened compared with the case of 193 nm. According to the graph, a relatively high absorption coefficient is obtained for both PS and PMMA even at wavelengths shorter than 172 nm. However, when the wavelength is shortened, the ultraviolet light irradiation atmosphere requires a lower oxygen concentration. For example, at 160 nm, a substantially vacuum state is required. On the other hand, 172 nm ultraviolet light is sufficient even under an inert gas atmosphere such as nitrogen gas as described above. In addition, by using an Xe gas-filled lamp as the light source, a single-wavelength lamp can be obtained and energy efficiency is good, unlike a mercury lamp.
Therefore, in view of these points, the wavelength of the ultraviolet light used in the present invention is most preferably 172 nm.

また、紫外光を照射する時間は、使用するブロック共重合体、ブロック共重合体の膜厚、使用する紫外光の強度などに応じて適宜調整することができる。   Further, the irradiation time of ultraviolet light can be appropriately adjusted according to the block copolymer used, the thickness of the block copolymer, the intensity of the ultraviolet light used, and the like.

また、第2の実施形態において、液処理ユニット31と紫外光照射ユニット40とが組み込まれたパターン形成装置10を説明したが、液処理ユニット31と紫外光照射ユニット40とは、パターン形成装置10に組み込まれることなく、パターン形成装置10と別体に設けられても良い。また、他の実施形態においては、液処理ユニット31と紫外光照射ユニット40とを一体に構成しても良い。更に別の実施形態によるパターン形成装置は、液処理ユニット31と塗布ユニット32と紫外光照射ユニット40とを組み合わせることにより構成しても良い。また、紫外光照射ユニット40のサセプタ57はヒータ68を有しており、紫外光照射ユニット40内においてブロック共重合体の膜が加熱されるが、ブロック共重合体の膜を加熱する加熱部を紫外光照射ユニット40内にではなく、紫外光照射ユニット40と別個に設けても良い。   In the second embodiment, the pattern forming apparatus 10 in which the liquid processing unit 31 and the ultraviolet light irradiation unit 40 are incorporated has been described. However, the liquid processing unit 31 and the ultraviolet light irradiation unit 40 are different from each other in the pattern forming apparatus 10. It may be provided separately from the pattern forming apparatus 10 without being incorporated into the pattern forming apparatus 10. In other embodiments, the liquid processing unit 31 and the ultraviolet light irradiation unit 40 may be integrally configured. Further, the pattern forming apparatus according to another embodiment may be configured by combining the liquid processing unit 31, the coating unit 32, and the ultraviolet light irradiation unit 40. The susceptor 57 of the ultraviolet light irradiation unit 40 includes a heater 68, and the block copolymer film is heated in the ultraviolet light irradiation unit 40. A heating unit for heating the block copolymer film is provided. You may provide separately from the ultraviolet light irradiation unit 40 instead of in the ultraviolet light irradiation unit 40. FIG.

21・・・膜
PL・・・フォトレジスト層
S1・・・カセットステーション
S2・・・処理ステーション
S3・・・インターフェイスステーション
31・・・液処理ユニット
5・・・薬液供給ノズル
32・・・塗布ユニット
39・・・薬液供給源
39A・・・添加剤供給源
40・・・紫外光照射ユニット
51・・・ウエハチャンバ
52・・・光源チャンバ
57・・・サセプタ
58・・・支持ピン
68・・ヒータ
81・・・不活性ガス供給源
OS・・・有機溶剤
DS・・・PS領域
DM・・・PMMA領域
W・・・ウエハ
L・・・光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Film PL ... Photoresist layer S1 ... Cassette station S2 ... Processing station S3 ... Interface station 31 ... Liquid processing unit 5 ... Chemical supply nozzle 32 ... Coating unit 39 ... Chemical solution supply source 39A ... Additive supply source 40 ... Ultraviolet light irradiation unit 51 ... Wafer chamber 52 ... Light source chamber 57 ... Susceptor 58 ... Support pin 68 ... Heater 81 ... Inert gas supply source OS ... Organic solvent DS ... PS region DM ... PMMA region W ... Wafer L ... Light source

Claims (13)

少なくとも2種類のポリマーを含むブロック共重合体の膜を基板に形成するステップと、
前記ブロック共重合体の膜を加熱するステップと、
加熱された前記ブロック共重合体の膜に対してピーク波長が200nm以下である紫外光を照射するステップと、
前記紫外光が照射された前記ブロック共重合体の膜に有機溶剤を供給するステップと、
を含み、
前記紫外光を照射するステップは、不活性ガスの雰囲気の下で行われる、パターン形成方法。
Forming a block copolymer film comprising at least two polymers on a substrate;
Heating the block copolymer film;
Irradiating the heated block copolymer film with ultraviolet light having a peak wavelength of 200 nm or less;
Supplying an organic solvent to the block copolymer film irradiated with the ultraviolet light;
Only including,
The step of irradiating the ultraviolet light is a pattern forming method performed in an atmosphere of an inert gas .
前記ブロック共重合体は、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート、ポリブタジエン−ポリジメチルシロキサン、ポリブタジエン−4−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリイソプレンーポリー2−ビニルピリジン、ポリブタジエンーポリスチレン、ポリイソプレン−ポリスチレン、ポリスチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン−ポリ−N,N−ジメチルアクリルアミド、ポリブタジエン−ポリアクリル酸ナトリウム、又はポリブタジエン−ポリエチレンオキシドである、請求項1に記載のパターン形成方法。 The block copolymer is polystyrene-polymethyl methacrylate, polybutadiene-polydimethylsiloxane, polybutadiene-4-vinylpyridine, polyethylene-poly-2-vinylpyridine, polyisoprene-poly-2-vinylpyridine, polybutadiene-polystyrene, polyisoprene. 2. Polystyrene, polystyrene-poly-2-vinylpyridine, polystyrene-polydimethylsiloxane, polystyrene-poly-N, N-dimethylacrylamide, polybutadiene-sodium polyacrylate, or polybutadiene-polyethylene oxide. Pattern forming method. 前記不活性ガス中の酸素濃度が400ppm以下である、請求項1又は2に記載のパターン形成方法。 The pattern formation method of Claim 1 or 2 whose oxygen concentration in the said inert gas is 400 ppm or less. 前記有機溶剤に疎水化剤が添加される、請求項1からのいずれか一項に記載のパターン形成方法。 The pattern formation method as described in any one of Claim 1 to 3 with which a hydrophobizing agent is added to the said organic solvent. 前記有機溶剤がイソプロピルアルコールである、請求項1からのいずれか一項に記載のパターン形成方法。 The pattern formation method as described in any one of Claim 1 to 4 whose said organic solvent is isopropyl alcohol. 前記ブロック共重合体の膜を前記基板に形成するのに先立って、前記基板に、凹部を有するフォトレジスト層を形成するステップを更に含む、請求項1からのいずれか一項に記載のパターン形成方法。 Prior membranes the block copolymer to form the substrate, the substrate, further forming a photoresist layer having a recess comprising, according to any one of claims 1 5 pattern Forming method. 基板にブロック共重合体を含む塗布液を供給し、該基板上にブロック共重合体の膜を形成する膜形成部と、
前記膜形成部により前記ブロック共重合体の膜が形成された前記基板を加熱する加熱部と、
加熱された前記ブロック共重合体の膜に対してピーク波長が200nm以下である紫外光を照射する紫外光照射部と、
前記紫外光が照射された前記ブロック共重合体の膜に対して有機溶剤を供給する液処理部と、
を備え
前記紫外光照射部が、内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を含み、不活性ガスの雰囲気の下で前記紫外光を照射する、パターン形成装置。
Supplying a coating liquid containing a block copolymer to the substrate, and forming a film of the block copolymer on the substrate;
A heating unit that heats the substrate on which the block copolymer film is formed by the film forming unit;
An ultraviolet light irradiation unit for irradiating the heated block copolymer film with ultraviolet light having a peak wavelength of 200 nm or less;
A liquid treatment unit for supplying an organic solvent to the block copolymer film irradiated with the ultraviolet light;
Equipped with a,
The pattern forming apparatus , wherein the ultraviolet light irradiation unit includes an inert gas supply unit that supplies an inert gas therein, and irradiates the ultraviolet light in an inert gas atmosphere .
前記ブロック共重合体は、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート、ポリブタジエン−ポリジメチルシロキサン、ポリブタジエン−4−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリイソプレンーポリー2−ビニルピリジン、ポリブタジエンーポリスチレン、ポリイソプレン−ポリスチレン、ポリスチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン−ポリ−N,N−ジメチルアクリルアミド、ポリブタジエン−ポリアクリル酸ナトリウム、又はポリブタジエン−ポリエチレンオキシドである、請求項に記載のパターン形成装置。 The block copolymer is polystyrene-polymethyl methacrylate, polybutadiene-polydimethylsiloxane, polybutadiene-4-vinylpyridine, polyethylene-poly-2-vinylpyridine, polyisoprene-poly-2-vinylpyridine, polybutadiene-polystyrene, polyisoprene. - polystyrene, polystyrene - poly-2-vinylpyridine, polystyrene - polydimethylsiloxane, polystyrene - poly -N, N-dimethyl acrylamide, polybutadiene - sodium polyacrylate or polybutadiene - polyethylene oxide, according to claim 7 Pattern forming device. 前記加熱部が前記紫外光照射部内に設けられる、請求項又はに記載のパターン形成装置。 Wherein the heating unit is provided in the ultraviolet light irradiation portion, the pattern forming apparatus according to claim 7 or 8. 前記不活性ガス供給部が、含有酸素濃度が400ppm以下である不活性ガスを貯留する、請求項7から9のいずれか一項に記載のパターン形成装置。 The pattern forming apparatus according to claim 7 , wherein the inert gas supply unit stores an inert gas having an oxygen concentration of 400 ppm or less. 前記液処理部に前記有機溶剤が貯留される第1の供給源が設けられる、請求項から10のいずれか一項に記載のパターン形成装置。 The first source of the organic solvent is stored are provided, the pattern forming apparatus according to any one of claims 7 to 10 to the liquid processing section. 前記液処理部に、疎水化剤が貯留される第2の供給源が設けられ、
前記第2の供給源と前記第1の供給源とが、所定の配管により接続される、請求項11に記載のパターン形成装置。
The liquid processing unit is provided with a second supply source in which the hydrophobizing agent is stored,
The pattern forming apparatus according to claim 11 , wherein the second supply source and the first supply source are connected by a predetermined pipe.
請求項1からのいずれか一項に記載のパターン形成方法を、請求項に記載のパターン形成装置に実行させるよう当該パターン形成装置を制御するコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体。
A computer-readable storage medium storing a computer program for controlling the pattern forming apparatus to cause the pattern forming apparatus according to claim 7 to execute the pattern forming method according to any one of claims 1 to 6 .
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