JP7025872B2 - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents
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3≦RF/V≦5
V:ノズルの移動速度[mm/s]
RF:第二回転速度[rpm]
上記RF/Vを3以上にすることで、上記渦巻き状の分布の形成を抑制できる。上記RF/Vを5以下にすることで、基板の回転中心側における処理進行度が過大となることを抑制できる。従って、処理進行度のばらつきを更に抑制できる。
基板処理システム1は、基板に対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象の基板は、例えば半導体のウェハWである。感光性被膜は、例えばレジスト膜である。基板処理システム1は、塗布・現像装置2と露光装置3とを備える。露光装置3は、ウェハW(基板)上に形成されたレジスト膜(感光性被膜)の露光処理を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。塗布・現像装置2は、露光装置3による露光処理の前に、ウェハW(基板)の表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。
以下、基板処理装置の一例として、塗布・現像装置2の構成を説明する。図1~図3に示すように、塗布・現像装置2は、キャリアブロック4と、処理ブロック5と、インタフェースブロック6と、コントローラ100(制御部)とを備える。
続いて、処理モジュール17の液処理ユニットU1について詳細に説明する。処理モジュール17は、液処理ユニットU1として現像ユニット20を有する。図4に示すように、現像ユニット20は、回転保持部30と、現像液供給部40(第二供給部)と、リンス液供給部50(第一供給部)とを有する。
続いて、基板処理方法の一例として、コントローラ100の制御に応じて現像ユニット20が実行する現像処理手順を説明する。図10に示すように、コントローラ100は、ステップS01,S02,S03,S04を順に実行する。ステップS01では、液溜り形成制御部111が、ウェハWの表面Waにリンス液の液溜りを形成するための制御を実行する。ステップS02では、プリウェット制御部112が、希釈現像液をウェハWの表面Waに塗布するための制御を実行する。ステップS03では、塗布制御部113が、ウェハWの表面Waに現像液を塗布するための制御を実行する。ステップS04では、洗浄・乾燥制御部114が、現像処理後にウェハWの表面Waを洗浄し、乾燥させるための制御を実行する。以下、各ステップの内容を詳細に説明する。
上述のステップS01では、液溜り形成制御部111が、ウェハWの表面Waにリンス液を供給し、ウェハWの回転中心RCを含む領域上にリンス液の液溜りを形成するようにリンス液供給部50を制御することを実行する。
ステップS02では、プリウェット制御部112が、ノズル41をノズル搬送機構48により移動させて接液面43をリンス液の液溜りに接触させ、吐出口42から現像液を吐出し、希釈現像液の液溜りを形成するように現像液供給部40を制御することと、接液面43の外周より内側に位置する希釈現像液が接液面43と表面Waとの間に留まり、接液面43の外周より外側に位置する希釈現像液がウェハWの外周側に広がる第一回転速度でウェハWを回転させるように回転保持部30を制御することとを実行する。
ステップS03では、ウェハWが第一回転速度で回転した後に、第一回転速度よりも小さい第二回転速度でウェハWを回転させるように回転保持部30を制御することと、ウェハWが第二回転速度で回転している状態にて、吐出口42から現像液を吐出しながら、ノズル41をノズル搬送機構48によりウェハWの外周Wb側に移動させるように現像液供給部40を制御することとを塗布制御部113が実行する。
3≦ω3/V≦5
塗布制御部113は、回転速度ω3[rpm]とノズル41の移動速度V[mm/s]とが次式を満たすように現像液供給部40を制御してもよい。
3.5≦ω3/V≦4.5
ステップS04では、現像液DFの液膜PD3による現像処理の進行を待機した後、洗浄・乾燥制御部114が、当該制御は、第二回転速度よりも大きい第四回転速度でウェハWを回転させるように回転保持部30を制御することと、ウェハWが第四回転速度で回転している状態にて、ウェハWの表面Waにリンス液を供給するようにリンス液供給部50を制御することと、リンス液の供給が完了した後に、第四回転速度よりも大きい第五回転速度でウェハWを回転させるように回転保持部30を制御することとを実行する。
塗布・現像装置2は、ウェハWを保持して回転させる回転保持部30と、ウェハWの表面Waにリンス液を供給するリンス液供給部50と、表面Waに現像液を供給する現像液供給部40と、コントローラ100とを備える。現像液供給部40は、表面Waに対向する接液面43、及び接液面43に開口して現像液を吐出する吐出口42を含むノズル41と、ノズル41の位置を調節するノズル搬送機構48とを有する。コントローラ100は、表面Waにリンス液を供給し、リンス液の液溜りを形成するようにリンス液供給部50を制御することと、ノズル41をノズル搬送機構48により移動させて接液面43をリンス液の液溜りに接触させ、吐出口42から現像液を吐出し、希釈現像液の液溜りを形成するように現像液供給部40を制御することと、接液面43の外周より内側に位置する希釈現像液が接液面43と表面Waとの間に留まり、接液面43の外周より外側に位置する希釈現像液がウェハWの外周側に広がる第一回転速度でウェハWを回転させるように回転保持部30を制御することと、ウェハWが第一回転速度で回転した後に、第一回転速度よりも小さい第二回転速度でウェハWを回転させるように回転保持部30を制御することと、ウェハWが第二回転速度で回転している状態にて、吐出口42から現像液を吐出しながら、ノズル41をノズル搬送機構48によりウェハWの外周側に移動させるように現像液供給部40を制御することと、を実行するように構成されている。
3≦ω3/V≦5
V:ノズル41の移動速度[mm/s]
ω3:第二回転速度[rpm]
上記ω3/Vを3以上にすることで、上記渦巻き状の分布の形成を抑制できる。上記ω3/Vを5以下にすることで、ウェハWの回転中心RC側における処理進行度が過大となることを抑制できる。従って、処理進行度のばらつきを更に抑制できる。
続いて、現像処理手順の変形例を示す。本変形例は、上述した現像処理手順のプリウェット手順及び現像液塗布手順を改変したものである。以下、本変形例におけるプリウェット手順及び現像液塗布手順を説明する。
本変形例のプリウェット手順は、吐出口42から現像液を吐出した後に、吐出口42からの現像液の吐出を停止した状態にて、ノズル41をノズル搬送機構48により移動させて接液面43の中心を回転中心RCに近付けるように現像液供給部40を制御する点で、上述したプリウェット手順と異なっている。
本変形例の現像液塗布手順は、接液面43の中心が回転中心RCから離れてウェハWの外周Wb側に移動している途中で吐出口42からの現像液の吐出を開始するように現像液供給部40を制御する点で、上述した現像液塗布手順と異なっている。
直径300mmのウェハWを準備し、その表面Wa上にポジ型のレジスト幕を形成し、そのレジスト膜にステップアンドリピート方式で露光処理を施した。各ショットにおける露光条件は、幅約150nmの線状パターンを等間隔で形成するように設定した。その後、各パラメータを以下のように設定し、ポジ型の現像液を用い、上述の実施形態において例示した現像処理を行った。リンス液には純水を用いた。
第一処理時間:10s
純水吐出量:40ml
回転速度ω1:40rpm
第二位置:回転中心RCから15mm、接液面43と表面Waとの距離10mm
第三位置:回転中心RCから15mm、接液面43と表面Waとの距離1mm
回転速度ω2:1000rpm
第二処理時間:1s
第二回転速度:40rpm
ステップS32の後、ステップS35の前における現像液の吐出量:30ml/s
ステップS33の後におけるノズル41の移動速度:10mm/s
流量切替位置:回転中心RCから30mm
ステップS35の後における現像液の吐出量:90ml/s
第三処理時間:3s
回転速度ω4:1000rpm
第四処理時間:15s
回転速度ω5:2000rpm
第五処理時間:15s
直径300mmのウェハWを準備し、その表面Wa上にポジ型のレジスト幕を形成し、線幅150nmを狙いとして露光処理を実行した。その後、実施例に対して以下の点を変更した条件にて現像処理を行った。接液面43を希釈現像液の液溜りから離した状態にて、希釈現像液を塗り広げる処理(ステップS27,S28)を実行し、その後接液面43と表面Waとの間隔を1mmに戻して以降の手順を実行した。
〔実施例2〕
以下の点を除き、実施例1と同じ条件にて現像処理を行った。
i)ノズル41は、接液面43の中心まわりの周方向に沿って並び、それぞれ当該周方向における同一方向に傾斜した複数の吐出口42を有する。
ii)現像液DFの吐出量を90ml/minとする条件下にて、接液面43を通過する現像液DFの平均流速が21.7m/minとなる。
iii)ステップS32の後、ステップS35の前における現像液の吐出量は90ml/sである。
〔実施例3〕
以下の点を除き、実施例2と同じ条件にて現像処理を行った。
ii)現像液DFの吐出量を90ml/minとする条件下にて、接液面43を通過する現像液DFの平均流速が3.5m/minとなる。
〔実施例4〕
以下の点を除き、実施例2と同じ条件にて現像処理を行った。
i)ノズル41は、接液面43の中心を通る一つの吐出口42を有する。
ii)現像液DFの吐出量を45ml/minとする条件下にて、接液面43を通過する現像液DFの平均流速が2.3m/minとなる。
実施例及び比較例により作製されたレジストパターンについて、ショットごとに9カ所の測定点を設定し、各測定点において線幅を測定した。9カ所の測定点ごとに、全ショットの線幅測定値(線幅の測定結果)の平均値を算出した。以下、9カ所の測定点ごとに得られた平均値を「基準値」という。ショットごとに、9カ所の線幅測定値と9カ所の基準値との差分をそれぞれ算出した。以下、線幅測定値と基準値との差分を「乖離値」という。ショットごとに9カ所の乖離値の平均値を算出して得られるデータ群を母集団として、標準偏差を算出し、その三倍の値を第一のばらつきの評価値とした。
実施例及び比較例により作製されたレジストパターンについて、ショットごとに9カ所の測定点を設定し、各測定点において線幅を測定した。9カ所の測定点ごとに上記基準値を算出し、ショットごとに9カ所の上記乖離値を算出した。ショットごとに、9カ所の乖離値の標準偏差を算出し、その三倍の値を第二のばらつき評価値とした。
実施例1のウェハWは、比較例のウェハWに比べ、第一のばらつき評価値が約28%小さく、第二のばらつき評価値が約22%小さかった。この結果から、現像液の供給に先立って希釈現像液を塗り広げる工程を、接液面43が希釈現像液の液溜りに接触した状態で実行することにより、処理進行度のばらつきが低減されることが確認された。
Claims (19)
- 基板を保持して回転させる回転保持部と、
前記基板の表面に処理液を希釈するための希釈液を供給する第一供給部と、
前記基板の表面に前記処理液を供給する第二供給部と、
制御部と、を備え、
前記第二供給部は、
前記基板の表面に対向する接液面、及び前記接液面に開口して前記処理液を吐出する吐出口を含むノズルと、
前記ノズルの位置を調節する位置調節部とを有し、
前記制御部は、
前記基板の表面に前記希釈液を供給し、前記希釈液の液溜りを形成するように前記第一供給部を制御することと、
前記ノズルを前記位置調節部により移動させて前記接液面を前記希釈液の液溜りに接触させ、前記吐出口から前記処理液を吐出した後、前記吐出口からの前記処理液の吐出を停止させて、前記希釈液と前記処理液との混合液の液溜りを形成するように前記第二供給部を制御することと、
前記吐出口からの前記処理液の吐出が停止した状態にて、前記接液面の外周より内側に位置する前記混合液が前記接液面と基板の表面との間に留まり、前記接液面の外周より外側に位置する前記混合液が前記基板の外周側に広がる第一回転速度で前記基板を回転させるように前記回転保持部を制御することと、
前記基板が前記第一回転速度で回転した後に、前記第一回転速度よりも小さい第二回転速度で前記基板を回転させるように前記回転保持部を制御することと、
前記基板が前記第二回転速度で回転している状態にて、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記位置調節部により前記基板の外周側に移動させるように前記第二供給部を制御することと、を実行するように構成されている、基板処理装置。 - 前記ノズルを前記位置調節部により移動させて前記接液面を前記希釈液の液溜りに接触させるように前記第二供給部を制御することは、前記吐出口を前記処理液で満たした状態で、前記ノズルを前記位置調節部により前記基板の表面に近付けるように前記第二供給部を制御することを含む、請求項1記載の基板処理装置。
- 前記吐出口を前記処理液で満たした状態で前記ノズルを前記基板の表面に近付けるように前記第二供給部を制御することは、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記位置調節部により前記基板の表面に近付けるように前記第二供給部を制御することを含む、請求項2記載の基板処理装置。
- 前記吐出口から前記処理液を吐出しながら前記ノズルを前記基板の表面に近付けるように前記第二供給部を制御することは、前記接液面と前記基板の表面との距離が5~7mmの状態で前記吐出口からの前記処理液の吐出を開始した後に、前記接液面と前記基板の表面との距離が0.5~2mmとなるまで前記ノズルを前記基板の表面に近付けるように前記第二供給部を制御することを含む、請求項3記載の基板処理装置。
- 前記第一回転速度は300~1500rpmである、請求項1~4のいずれか一項記載の基板処理装置。
- 前記第二回転速度は10~100rpmである、請求項1~5のいずれか一項記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記第二供給部が前記ノズルを前記位置調節部により移動させて前記接液面を前記希釈液の液溜りに接触させ、前記吐出口から前記処理液を吐出する際に、前記第一回転速度よりも小さい第三回転速度で前記基板を回転させるように前記回転保持部を制御することを更に実行するように構成されている、請求項1~6のいずれか一項記載の基板処理装置。
- 前記ノズルを前記位置調節部により移動させて前記接液面を前記希釈液の液溜りに接触させるように前記第二供給部を制御することは、前記接液面の中心が前記基板の回転中心からずれた位置にて前記接液面を前記希釈液の液溜りに接触させるように前記第二供給部を制御することを含み、
前記吐出口から前記処理液を吐出し、前記希釈液と前記処理液との混合液の液溜りを形成するように前記第二供給部を制御することは、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記位置調節部により移動させて前記接液面の中心を前記基板の回転中心に近付けるように前記第二供給部を制御することを含む、請求項7記載の基板処理装置。 - 前記第三回転速度は100rpm以下である、請求項7又は8記載の基板処理装置。
- 前記基板が前記第二回転速度で回転している状態にて、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記位置調節部により前記基板の外周側に移動させるように前記第二供給部を制御することは、前記第二回転速度と前記ノズルの移動速度とが次式を満たすように前記第二供給部を制御することを含む、請求項1~9のいずれか一項記載の基板処理装置。
3≦RF/V≦5
V:ノズルの移動速度[mm/s]
RF:第二回転速度[rpm] - 前記基板が前記第二回転速度で回転している状態にて、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記位置調節部により前記基板の外周側に移動させるように前記第二供給部を制御することは、前記ノズルが前記基板の外周側に移動している途中で前記吐出口からの処理液の吐出量を増やすように前記第二供給部を制御することを含む、請求項1~10のいずれか一項記載の基板処理装置。
- 前記ノズルは、前記処理液の吐出量を90ml/minとする条件下にて、前記接液面を通過する前記処理液の平均流速が1.2~5.5m/minとなるように構成されている、請求項1~11のいずれか一項記載の基板処理装置。
- 前記ノズルは、前記接液面の中心まわりの周方向に沿って並び、それぞれ前記周方向における同一方向に傾斜した複数の吐出口を有する、請求項12記載の基板処理装置。
- 前記吐出口の開口面積は、前記接液面に近付くにつれて徐々に大きくなっている、請求項12又は13記載の基板処理装置。
- 前記基板が前記第二回転速度で回転している状態にて、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記位置調節部により前記基板の外周側に移動させるように前記第二供給部を制御することは、前記吐出口からの前記処理液の吐出を開始する際に、前記接液面を通過する前記処理液の平均流速が1.2~5.5m/minとなるように前記第二供給部を制御することを含む、請求項12~14のいずれか一項記載の基板処理装置。
- 前記吐出口から前記処理液を吐出し、前記希釈液と前記処理液との混合液の液溜りを形成するように前記第二供給部を制御することは、前記吐出口から前記処理液を吐出した後に、前記吐出口からの前記処理液の吐出を停止した状態にて、前記ノズルを前記位置調節部により移動させて前記接液面の中心を前記基板の回転中心に近付けるように前記第二供給部を制御することを含む、請求項7記載の基板処理装置。
- 前記基板が前記第二回転速度で回転している状態にて、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記位置調節部により前記基板の外周側に移動させるように前記第二供給部を制御することは、前記接液面の中心が前記基板の回転中心から離れて外周側に移動している途中で前記吐出口からの処理液の吐出を開始するように前記第二供給部を制御することを含む、請求項16記載の基板処理装置。
- 基板の表面に処理液を希釈するための希釈液を供給し、前記希釈液の液溜りを形成することと、
前記基板の表面に対向する接液面、及び前記接液面に開口して前記処理液を吐出する吐出口を含むノズルを移動させ、前記接液面を前記希釈液の液溜りに接触させ、前記吐出口から前記処理液を吐出した後、前記吐出口からの前記処理液の吐出を停止させて、前記希釈液と前記処理液との混合液の液溜りを形成することと、
前記吐出口からの前記処理液の吐出が停止した状態にて、前記接液面の外周より内側に位置する前記混合液が前記接液面と基板の表面との間に留まり、前記接液面の外周より外側に位置する前記混合液が前記基板の外周側に広がる第一回転速度で前記基板を回転させることと、
前記基板が前記第一回転速度で回転した後に、前記第一回転速度よりも小さい第二回転速度で前記基板を回転させることと、
前記基板が前記第二回転速度で回転している状態にて、前記吐出口から前記処理液を吐出しながら、前記ノズルを前記基板の外周側に移動させることと、を含む基板処理方法。 - 請求項18記載の基板処理方法を装置に実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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JP2018186259A (ja) | 2018-11-22 |
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