JPWO2017221683A1 - Substrate processing method, readable computer storage medium, and substrate processing system - Google Patents
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Abstract
基板処理方法は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて基板を処理する基板処理方法であり、ブロック共重合体の塗布液の溶媒を含むプリウェット液を基板に供給して、該プリウェット液の液膜を形成するプリウェット液膜形成工程と、その後ブロック共重合体の塗布液を基板に供給し、基板を回転させ、ブロック共重合体の薄膜を形成するブロック共重合体薄膜形成工程と、を有し、プリウェット液膜形成工程では、プリウェット液の液膜が基板と同心の円環状に形成される。
The substrate processing method is a substrate processing method in which a substrate is processed using a block copolymer containing a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer, and a prewetting liquid containing a solvent for the coating solution of the block copolymer is supplied to the substrate. A pre-wet liquid film forming step for forming a liquid film of the pre-wet liquid, and then a block copolymer coating liquid is supplied to the substrate, and the substrate is rotated to form a block copolymer thin film. And a copolymer thin film forming step. In the pre-wet liquid film forming step, the liquid film of the pre-wet liquid is formed in an annular shape concentric with the substrate.
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、2016年6月24日に日本国に出願された特願2016−125967号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。(Cross-reference of related applications)
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2006-125967 for which it applied to Japan on June 24, 2016, and uses the content here.
本発明は、親水性(極性)を有する親水性(有極性)ポリマーと疎水性を有する(極性を有さない)疎水性(非極性)ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理方法、読み取り可能なコンピュータ記憶媒体及び基板処理システムに関する。 The present invention relates to a substrate processing method using a block copolymer comprising a hydrophilic (polar) polymer having hydrophilicity (polarity) and a hydrophobic (nonpolar) polymer having hydrophobicity (no polarity). The present invention relates to a readable computer storage medium and a substrate processing system.
例えば半導体デバイスの製造工程では、例えば半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などを順次行うフォトリソグラフィー処理が行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。そして、このレジストパターンをマスクとして、ウェハ上の被処理膜のエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の除去処理等が行われて、被処理膜に所定のパターンが形成される。 For example, in the manufacturing process of a semiconductor device, for example, a resist coating process for coating a resist solution on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) to form a resist film, an exposure process for exposing a predetermined pattern on the resist film, A photolithography process for sequentially performing a development process for developing the exposed resist film is performed to form a predetermined resist pattern on the wafer. Then, using this resist pattern as a mask, an etching process is performed on the film to be processed on the wafer, and then a resist film removing process or the like is performed to form a predetermined pattern on the film to be processed.
ところで、近年、半導体デバイスのさらなる高集積化を図るため、上述した被処理膜のパターンの微細化が求められている。このため、レジストパターンの微細化がすすめられており、例えばフォトリソグラフィー処理における露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、露光光源の短波長化には技術的、コスト的な限界があり、光の短波長化を進める方法のみでは、例えば数ナノメートルオーダーの微細なレジストパターンを形成するのが困難な状況にある。 Incidentally, in recent years, in order to further increase the integration of semiconductor devices, it is required to make the pattern of the film to be processed finer. For this reason, miniaturization of the resist pattern is promoted, and for example, the wavelength of exposure processing light in photolithography processing is being shortened. However, there are technical and cost limitations to shortening the wavelength of the exposure light source, and it is difficult to form a fine resist pattern on the order of several nanometers, for example, only by the method of advancing the wavelength of light. is there.
そこで、親水性と疎水性の2種類のブロック鎖(ポリマー)から構成されたブロック共重合体を用いたウェハ処理方法が提案されている(特許文献1)。かかる方法では、まず、ウェハ上に例えばレジストパターンなどによりガイドを形成する。その後、ウェハ上にブロック共重合体を塗布し、当該ブロック共重合体に対して加熱処理を行うことで親水性ポリマーと疎水性ポリマーに分離させる。その後、ウェハに紫外線を照射してポリマーの改質処理を行い、ウェハ上に有機溶剤を供給することで、親水性ポリマーが選択的に除去される。
なお、ウェハへのブロック共重合体の塗布方法としては、回転中のウェハの表面中心部にブロック共重合体の塗布液を供給し、遠心力によりウェハ上でブロック共重合体溶液を拡散することによってブロック共重合体の塗布液を塗布する方法、いわゆるスピン塗布方法が用いられている。Therefore, a wafer processing method using a block copolymer composed of two types of block chains (polymers), hydrophilic and hydrophobic, has been proposed (Patent Document 1). In this method, first, a guide is formed on a wafer by using a resist pattern, for example. Thereafter, a block copolymer is applied onto the wafer, and the block copolymer is subjected to a heat treatment to be separated into a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer. Thereafter, the wafer is irradiated with ultraviolet rays to modify the polymer, and an organic solvent is supplied onto the wafer, whereby the hydrophilic polymer is selectively removed.
In addition, as a method of applying the block copolymer to the wafer, the block copolymer solution is supplied to the center of the surface of the rotating wafer and the block copolymer solution is diffused on the wafer by centrifugal force. A method of applying a coating solution of a block copolymer by a so-called spin coating method is used.
ところで、ウェハに塗布するブロック共重合体には高品質なものが要求されるため、ブロック共重合体の塗布液は極めて高価である。そのため、ブロック共重合体の塗布液の塗布量は少ないことが好ましい。しかしながら塗布量が少なすぎると、ブロック共重合体の塗布液をスピン塗布方法によりウェハの端部まで広げることが困難である。この問題の解決方法としては、ブロック共重合体の塗布液を塗布する前に、省塗布液用の液(プリウェット液)を塗布する方法が考えられる。プリウェット液を塗布することによりブロック共重合体の塗布液の流動性が向上するため、塗布液の供給量が少なくても該塗布液をウェハの端部まで広げることができる。 By the way, since the block copolymer applied to the wafer is required to have a high quality, the coating solution for the block copolymer is extremely expensive. Therefore, the coating amount of the block copolymer coating solution is preferably small. However, if the coating amount is too small, it is difficult to spread the block copolymer coating solution to the edge of the wafer by the spin coating method. As a method for solving this problem, a method of applying a liquid for preserving liquid (pre-wet liquid) before applying the coating liquid of the block copolymer can be considered. Since the fluidity of the block copolymer coating liquid is improved by applying the pre-wet liquid, the coating liquid can be extended to the edge of the wafer even if the supply amount of the coating liquid is small.
しかし、本発明者らによれば、上述の、ブロック共重合体の塗布液の塗布前にプリウェット液を塗布する方法において、ブロック共重合体の塗布液の溶媒とプリウェット液の関係によっては、以下の問題が発生することが確認された。すなわち、プリウェット液とブロック共重合体の塗布液をウェハの中心部に吐出しスピン塗布方法によりプリウェット液をウェハに塗布すると、塗布液を乾燥させたときのブロック共重合体の膜厚がウェハ中心部において局所的に薄くなることが確認された。所望の被処理膜のパターンを得るためには、ブロック共重合体の膜厚はウェハ全体にわたって均一であることが必要であり、ブロック共重合体の膜厚の均一性への要求は、レジスト等に比べて非常に厳密である。 However, according to the present inventors, in the above-described method of applying the pre-wet liquid before application of the block copolymer application liquid, depending on the relationship between the solvent of the block copolymer application liquid and the pre-wet liquid, It was confirmed that the following problems occur. That is, when the prewetting liquid and the block copolymer coating liquid are discharged to the center of the wafer and the prewetting liquid is applied to the wafer by the spin coating method, the thickness of the block copolymer when the coating liquid is dried is as follows. It was confirmed that the thickness was locally reduced at the center of the wafer. In order to obtain a desired pattern of the film to be processed, the film thickness of the block copolymer needs to be uniform over the entire wafer, and the requirement for the uniformity of the film thickness of the block copolymer is resist, etc. Is very strict compared to
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ブロック共重合体の塗布液をスピン塗布方法によりウェハに塗布する際に、塗布液の供給量を少なくした場合であっても、均一の膜厚のブロック共重合体が得られるようにすることをその目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and even when the coating solution of the block copolymer is applied to a wafer by a spin coating method, even when the supply amount of the coating solution is reduced, it is uniform. The object is to obtain a block copolymer having a film thickness.
前記の目的を達成するため、本発明の一態様は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する基板処理方法であって、前記ブロック共重合体の塗布液の溶媒を含むプリウェット液を基板に供給し、該プリウェット液の液膜を形成するプリウェット液膜形成工程と、該プリウェット液膜形成工程後に、前記ブロック共重合体の塗布液を基板に供給し、前記基板を回転させ、前記ブロック共重合体の薄膜を形成するブロック共重合体薄膜形成工程と、前記プリウェット液膜形成工程は、前記プリウェット液の液膜を基板と同心の円環状に形成する円環膜形成工程を含む。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is a substrate processing method for processing a substrate using a block copolymer containing a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer. A pre-wet liquid film forming step of supplying a pre-wet liquid containing a solvent of the coating liquid to the substrate and forming a liquid film of the pre-wet liquid; and after the pre-wet liquid film forming process, the block copolymer coating liquid A block copolymer thin film forming step in which the substrate is rotated to form a thin film of the block copolymer, and the pre-wet liquid film forming step includes: Including a concentric annular film forming step.
本発明によれば、ブロック共重合体の塗布液の供給前にプリウェット液を供給しているため、ブロック共重合体の塗布液の消費量を抑えることができる。また、ブロック共重合体の塗布液の溶媒を含むプリウェット液の液膜を円環状に形成するため、ウェハ中心部においてブロック共重合体の薄膜が局所的に薄くなるのを防ぐことができ、均一の膜厚のブロック共重合体薄膜を形成することができる。 According to the present invention, since the pre-wet liquid is supplied before the block copolymer coating liquid is supplied, the consumption of the block copolymer coating liquid can be suppressed. In addition, since the liquid film of the pre-wet liquid containing the solvent for the coating solution of the block copolymer is formed in an annular shape, it is possible to prevent the thin film of the block copolymer from being locally thinned at the center of the wafer, A block copolymer thin film having a uniform film thickness can be formed.
別な観点による本発明の一態様は、前記基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体である。 According to another aspect of the present invention, there is provided a readable computer storage medium storing a program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate processing system so that the substrate processing method is executed by the substrate processing system. It is.
さらに別な観点による本発明の一態様は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する基板処理システムであって、前記ブロック共重合体の塗布液を供給し、前記ブロック共重合体の薄膜を形成するブロック共重合体塗布装置を備え、該ブロック共重合体塗布装置は、前記ブロック共重合体の塗布液の溶媒を含むプリウェット液を前記基板に供給する第1のノズルと、前記ブロック共重合体の塗布液を前記基板に供給する第2のノズルと、を有し、前記第1のノズルから基板に対して前記プリウェット液を供給し、該基板と同心の円環状の前記プリウェットの液膜を該基板上に形成し、前記プリウェットの液膜の形成後の基板に対して前記第2のノズルから前記ブロック共重合体の塗布液を供給し、前記ブロック共重合体の薄膜を形成する。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a substrate processing system for processing a substrate using a block copolymer containing a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer, wherein the block copolymer coating liquid is used. A block copolymer coating device for supplying and forming a thin film of the block copolymer, the block copolymer coating device applying a prewetting liquid containing a solvent of the block copolymer coating liquid to the substrate. A first nozzle for supplying and a second nozzle for supplying a coating solution of the block copolymer to the substrate, and supplying the prewetting liquid to the substrate from the first nozzle, An annular pre-wet liquid film concentric with the substrate is formed on the substrate, and the block copolymer coating liquid is formed from the second nozzle on the substrate after the pre-wet liquid film is formed. Supply Forming a thin film of the serial block copolymer.
本発明によれば、所定の溶媒を用いたブロック共重合体の塗布液をスピン塗布方法によりウェハに塗布する際に、塗布液の供給量を少なくした場合であっても、均一の膜厚のブロック共重合体を得ることができる。 According to the present invention, when a coating solution of a block copolymer using a predetermined solvent is applied to a wafer by a spin coating method, even if the supply amount of the coating solution is reduced, a uniform film thickness can be obtained. A block copolymer can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる基板処理方法を実施する基板処理システム1の構成の概略を示す平面の説明図である。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory diagram of a plane showing an outline of a configuration of a substrate processing system 1 that performs a substrate processing method according to the present embodiment. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
基板処理システム1は、基板としてのウェハにフォトリソグラフィー処理などの液処理を行う塗布処理装置2と、ウェハにエッチング処理を行うエッチング処理装置3とを有している。
The substrate processing system 1 includes a
図2は、塗布処理装置2の平面の説明図であり、図3及び図4は、各々基板処理システム1の内部構成の概略を模式的に示す、正面図と背面図である。本実施の形態における塗布処理装置2は、例えば塗布処理や現像処理といった液処理を行うものである。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a plane of the
塗布処理装置2は、図2に示すように複数枚のウェハWを収容したカセットCが搬入出されるカセットステーション10と、ウェハW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11と、処理ステーション11に隣接する露光装置12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13とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 2, the
カセットステーション10には、カセット載置台20が設けられている。カセット載置台20には、基板処理システム1の外部に対してカセットCを搬入出する際に、カセットCを載置するカセット載置板21が複数設けられている。
The
カセットステーション10には、図2に示すようにX方向に延びる搬送路22上を移動自在なウェハ搬送装置23が設けられている。ウェハ搬送装置23は、上下方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板21上のカセットCと、後述する処理ステーション11の第3のブロックG3の受け渡し装置との間でウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 2, the
処理ステーション11には、各種装置を備えた複数例えば4つのブロックG1、G2、G3、G4が設けられている。例えば処理ステーション11の正面側(図2のX方向負方向側)には、第1のブロックG1が設けられ、処理ステーション11の背面側(図2のX方向正方向側)には、第2のブロックG2が設けられている。また、処理ステーション11のカセットステーション10側(図2のY方向負方向側)には、第3のブロックG3が設けられ、処理ステーション11のインターフェイスステーション13側(図2のY方向正方向側)には、第4のブロックG4が設けられている。
The
例えば第1のブロックG1には、図3に示すように複数の液処理装置、例えばウェハWに形成されたレジストを現像してレジストパターンを形成する現像装置30、レジストパターン形成後のウェハW上に中性剤を塗布して中性層を形成する中性層形成装置31、中性層形成後のウェハW上に有機溶剤を塗布してウェハWを洗浄する洗浄装置32、ウェハW上にブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置33が下から順に重ねられている。
For example, the first block G1 includes a plurality of liquid processing apparatuses, for example, a developing
例えば現像装置30、中性層形成装置31、洗浄装置32、ブロック共重合体塗布装置33は、それぞれ水平方向に3つ並べて配置されている。なお、これら液処理装置の数や配置は、任意に選択できる。
For example, the developing
また、これら液処理装置では、例えばウェハW上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハW上に塗布液を吐出すると共に、ウェハWを回転させて、塗布液をウェハWの表面に拡散させる。これら液処理装置の構成については後述する。 In these liquid processing apparatuses, for example, spin coating for applying a predetermined coating liquid onto the wafer W is performed. In spin coating, for example, a coating liquid is discharged onto the wafer W from a coating nozzle, and the wafer W is rotated to diffuse the coating liquid to the surface of the wafer W. The configuration of these liquid processing apparatuses will be described later.
なお、ブロック共重合体塗布装置33でウェハW上に塗布される塗布液に含まれるブロック共重合体は、第1のモノマーと第2のモノマーが直鎖状に重合した、第1のポリマー(第1のモノマーの重合体)と第2のポリマー(第2のモノマーの重合体)とを有する高分子(共重合体)である。第1のポリマーとしては、親水性(極性)を有する親水性ポリマーが用いられ、第2のポリマーとしては、疎水性(非極性)を有する疎水性ポリマーが用いられる。本実施の形態では、親水性ポリマーとして例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)が用いられ、疎水性ポリマーとしては例えばポリスチレン(PS)が用いられ、すなわち、例えばポリスチレン(PS)−ポリメチルメタクリレート(PMMA)ブロック共重合体(PS−b−PMMA)が用いられる。また、ブロック共重合体における親水性ポリマーの分子量の比率は約20%〜40%であり、ブロック共重合体における疎水性ポリマーの分子量の比率は約80%〜60%である。そして、ブロック共重合体の塗布液(以下、BCP塗布液)は、これら親水性ポリマーと疎水性ポリマーのブロック共重合体を溶媒により溶液状としたものである。ブロック共重合体としてPS−b−PMMAを用いる場合、溶媒としては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)を用いることができる。
In addition, the block copolymer contained in the coating liquid applied on the wafer W by the block
本実施形態では、BCP塗布液の溶媒には単一の溶媒を用いる。また、該BCP塗布液において、溶媒に対する溶質すなわちブロック共重合体の割合は10%未満である。
また、ブロック共重合体塗布装置33は、後述するように、プリウェット液の液膜をウェハW上に形成してから、BCP塗布液をウェハ上に吐出し、ブロック共重合体の薄膜を形成する。In this embodiment, a single solvent is used as the solvent for the BCP coating solution. In the BCP coating solution, the ratio of the solute, that is, the block copolymer to the solvent is less than 10%.
Further, as will be described later, the block
また、中性層形成装置31でウェハW上に形成される中性層は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する層であり、親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含むランダム共重合体、グラフト共重合体、交互共重合体が用いられる。本実施の形態では、中性層として例えばポリメタクリル酸メチルとポリスチレンとのランダム共重合体(PS−r−PMMA)やグラフト共重合体(PS−g−PMMA)、交互共重合体が用いられる。以下において、「中性」という場合は、このように親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有することを意味する。
Further, the neutral layer formed on the wafer W by the neutral
例えば第2のブロックG2には、図4に示すようにウェハWに紫外線を照射して改質する紫外線照射装置40、ウェハWの熱処理を行う熱処理装置41、42が上下方向と水平方向に並べて設けられている。紫外線照射装置40は、ウェハWを載置する載置台と、載置台上のウェハWに対して紫外線を照射する紫外線照射部を有している。
For example, in the second block G2, as shown in FIG. 4, an
熱処理装置41、42は、ウェハWを載置して加熱する熱板と、ウェハWを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、熱処理装置41は、中性層形成前後の熱処理に用いられる。また、熱処理装置42は、ブロック共重合体塗布装置33でブロック共重合体が塗布されたウェハWの熱処理を行い、ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置として機能する。なお、紫外線照射装置40、熱処理装置41、42の数や配置は、任意に選択できるが、処理ステーション11内でのウェハWの搬送時間が最短となるように配置することが好ましい。
The
例えば第3のブロックG3には、複数の受け渡し装置50、51、52、53、54、55、56が下から順に設けられている。また、第4のブロックG4には、複数の受け渡し装置60、61、62が下から順に設けられている。
For example, in the third block G3, a plurality of
図2に示すように第1のブロックG1〜第4のブロックG4に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Dが形成されている。ウェハ搬送領域Dには、例えばY方向、X方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置70が複数配置されている。ウェハ搬送装置70は、ウェハ搬送領域D内を移動し、周囲の第1のブロックG1、第2のブロックG2、第3のブロックG3及び第4のブロックG4内の所定の装置にウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 2, a wafer transfer region D is formed in a region surrounded by the first block G1 to the fourth block G4. In the wafer transfer region D, for example, a plurality of
また、ウェハ搬送領域Dには、第3のブロックG3と第4のブロックG4との間で直線的にウェハWを搬送するシャトル搬送装置80が設けられている。
Further, in the wafer transfer region D, a
シャトル搬送装置80は、例えばY方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置80は、ウェハWを支持した状態でY方向に移動し、第3のブロックG3の受け渡し装置52と第4のブロックG4の受け渡し装置62との間でウェハWを搬送できる。
The
図2に示すように第3のブロックG3のX方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置90が設けられている。ウェハ搬送装置90は、例えばX方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置90は、ウェハWを支持した状態で上下に移動して、第3のブロックG3内の各受け渡し装置にウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 2, a
インターフェイスステーション13には、ウェハ搬送装置91と受け渡し装置92が設けられている。ウェハ搬送装置91は、例えばY方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置91は、例えば搬送アームにウェハWを支持して、第4のブロックG4内の各受け渡し装置、受け渡し装置92及び露光装置12との間でウェハWを搬送できる。
The
エッチング処理装置3は、図5に示すようにエッチング処理装置3に対するウェハWの搬入出を行うカセットステーション100と、ウェハWの搬送を行う共通搬送部101と、ウェハWに対してエッチング処理を行い、親水性ポリマーまたは疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去装置としてのエッチング装置102、103と、ウェハW上の被処理膜を所定のパターンにエッチングするエッチング装置104、105を有している。
As shown in FIG. 5, the
カセットステーション100は、ウェハWを搬送するウェハ搬送機構110が内部に設けられた搬送室111を有している。ウェハ搬送機構110は、ウェハWを略水平に保持する2つの搬送アーム110a、110bを有しており、これら搬送アーム110a、110bのいずれかによってウェハWを保持しながら搬送する構成となっている。搬送室111の側方には、ウェハWを複数枚並べて収容可能なカセットCが載置されるカセット載置台112が備えられている。図示の例では、カセット載置台112には、カセットCを複数、例えば3つ載置できるようになっている。
The
搬送室111と共通搬送部101は、真空引き可能な2つのロードロック装置113a、113bを介して互いに連結させられている。
The
共通搬送部101は、例えば上方からみて略多角形状(図示の例では六角形状)をなすように形成された密閉可能な構造の搬送室チャンバー114を有している。搬送室チャンバー114内には、ウェハWを搬送するウェハ搬送機構115が設けられている。ウェハ搬送機構115は、ウェハWを略水平に保持する2つの搬送アーム115a、115bを有しており、これら搬送アーム115a、115bのいずれかによってウェハWを保持しながら搬送する構成となっている。
The
搬送室チャンバー114の外側には、エッチング装置102〜105、ロードロック装置113b、113aが、搬送室チャンバー114の周囲を囲むように配置されている。エッチング装置102〜105、ロードロック装置113b、113aは、例えば上方からみて時計回転方向においてこの順に並ぶように、また、搬送室チャンバー114の6つの側面部に対してそれぞれ対向するようにして配置されている。
なお、エッチング装置102〜105としては、例えば例えばRIE(Reactive Ion Eching)装置が用いられる。すなわち、エッチング装置102〜105では、反応性の気体(エッチングガス)やイオン、ラジカルによって、疎水性ポリマーや被処理膜をエッチングするドライエッチングが行われる。
As the
以上の基板処理システム1には、図1に示すように制御部300が設けられている。制御部300は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、基板処理システム1におけるウェハWの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム1におけるウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部300にインストールされたものであってもよい。
The substrate processing system 1 is provided with a
次に、上述したブロック共重合体塗布装置33の構成について説明する。ブロック共重合体塗布装置33は、図6に示すように処理容器120を有している。処理容器120の側面には、ウェハWの搬入出口(図示せず)が形成されている。
Next, the configuration of the above-described block
処理容器120内には、ウェハWを保持して鉛直軸周りに回転させる、基板保持部としてのスピンチャック121が設けられている。スピンチャック121は、例えばモータなどのチャック駆動部122により所定の速度に回転できる。
In the
スピンチャック121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123が設けられている。カップ123の下面には、回収した液体を排出する排出管124と、カップ123内の雰囲気を排気する排気管125が接続されている。
Around the
図7に示すようにカップ123のX方向負方向(図7の下方向)側には、Y方向(図7の左右方向)に沿って延伸するレール126が形成されている。レール126は、例えばカップ123のY方向負方向(図7の左方向)側の外方からY方向正方向(図7の右方向)側の外方まで形成されている。レール126には、ノズルアーム127が取り付けられている。
As shown in FIG. 7, a
ノズルアーム127は、図7に示すノズル駆動部128により、レール126上を移動自在である。これにより、ノズルアーム127は、カップ123のY方向正方向側の外方に設置された待機部129からカップ123内のウェハWの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハWの表面上をウェハWの径方向に移動できる。また、ノズルアーム127は、ノズル駆動部128によって昇降自在であり、ノズルアーム127の高さを調整できる。
The
ノズルアーム127には、図6に示すように、プリウェット液を供給する第1のノズル130と、BCP塗布液を供給する第2のノズル131が設けられている。
As shown in FIG. 6, the
第1のノズル130には、例えば配管132を介してプリウェット液供給部133に接続されている。このプリウェット液供給部133は、プリウェット液供給源、ポンプ、バルブなどを備えており、第1のノズル130の先端からプリウェット液を吐出できるように構成されている。第2のノズル131も第1のノズル130と同様に、配管134を介してBCP塗布液供給部135と接続されており、第2のノズル131からBCP塗布液を吐出できる。本実施形態におけるプリウェット液は、BCP塗布液の溶媒と相性の良い液体であり、例えば、BCP塗布液の溶媒と同一成分の溶媒を含むものである。より具体的には、前述のように本実施形態ではBCP塗布液の溶媒に単一の溶媒を用いるが、ブロック共重合体がPS−b−PMMAであり単一の溶媒がPGMEAである場合、プリウェット液はPGMEAとプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)との混合溶液(例えば混合比は7:3)を用いることができる。
The
続いて、上述のブロック共重合体塗布装置33を用いたBCP塗布液の塗布方法について図8〜図10を用いて説明する。図8は、ブロック共重合体塗布装置33でのプリウェット液及びBCP塗布液の吐出位置を説明する図である。図9及び図10は、ブロック共重合体塗布装置33により形成された膜のウェハ中心部における様子を示す概略図である。
Then, the coating method of the BCP coating liquid using the above-mentioned block
ブロック共重合体塗布装置33の第1のノズル130からのプリウェット液L1の吐出位置を、他の処理液と同様に、図8(A)に示すようにウェハWの中心とし、プリウェット液L1を吐出しながらウェハWを回転させ、図8(B)に示すようにプリウェット液L1の液膜F1をウェハWの全面に形成したとする。その後、ブロック共重合体塗布装置33の第2のノズル131からBCP塗布液L2をウェハWの中心に吐出しながら、ウェハWを回転させ、ブロック共重合体の(塗布液の)薄膜を形成し、該薄膜を乾燥させると、図9(A)のようなブロック共重合体の薄膜F3が得られる。この図9(A)の薄膜F3の膜厚はウェハW中心部Cにおいて薄い。
The prewetting liquid L1 is discharged from the
本発明者らによれば、上述のように乾燥後のブロック共重合体の薄膜が中心部において局所的に薄くなる現象は、単一の溶媒ではなく複数の溶媒を含むBCP塗布液を用いた場合や、単一溶媒のBCP塗布液に対して上記単一溶媒に対する相性の悪いプリウェット液を用いた場合は観察されない。 According to the present inventors, as described above, the phenomenon that the thin film of the block copolymer after drying is locally thinned in the central portion was obtained by using a BCP coating solution containing a plurality of solvents instead of a single solvent. In some cases, when a pre-wet liquid having a poor compatibility with the single solvent is used for the BCP coating liquid of a single solvent, it is not observed.
上述のように乾燥後のブロック共重合体の薄膜が中心部において局所的に薄くなる理由としては以下のものが考えられる。
すなわち、プリウェット液は、BCP塗布液の溶媒と相性がよく、具体的には、BCP塗布液の溶媒と同一成分の溶媒を含む。したがって、プリウェット液は、BCP塗布液の溶媒と同様、ブロック共重合体の溶解度が高い。このプリウェット液の吐出位置をウェハ中心とした場合、ウェハ中心部のプリウェット液には遠心力が働かないため、図10(A)に示すように、乾燥前のブロック共重合体の薄膜すなわちBCP塗布液(とプリウェット液との混合液)の液膜F5は、ウェハ中心部Cにおいて他の部分に比べてプリウェット液の量が局所的に多くなっている。つまり、ブロック共重合体の溶解度が高い溶媒(成分)の割合が、ウェハ中心部Cでは高くなっている。したがって、乾燥の過程でウェハ中心部Cにおいてブロック共重合体の溶解が他の部分に比べて促進されるため、ウェハ中心部Cにおけるブロック共重合体の乾燥後の膜厚が局所的に薄くなるものと考えられる。As described above, the reason why the block copolymer thin film after drying is locally thinned in the central portion can be considered as follows.
That is, the pre-wet liquid has good compatibility with the solvent of the BCP coating liquid, and specifically includes a solvent having the same component as the solvent of the BCP coating liquid. Therefore, the pre-wet liquid has a high solubility of the block copolymer, similar to the solvent of the BCP coating liquid. When this pre-wet liquid discharge position is set at the center of the wafer, the centrifugal force does not act on the pre-wet liquid at the center of the wafer. Therefore, as shown in FIG. In the liquid film F5 of the BCP coating liquid (and the mixed liquid of the pre-wet liquid), the amount of the pre-wet liquid locally increases in the wafer center portion C as compared with other portions. That is, the ratio of the solvent (component) having a high solubility of the block copolymer is high in the wafer center C. Therefore, since the dissolution of the block copolymer is promoted in the wafer center portion C in the drying process as compared with other portions, the thickness of the block copolymer after drying in the wafer center portion C is locally reduced. It is considered a thing.
そこで、本実施形態においては、ブロック共重合体塗布装置33はまずプリウェット液の液膜をウェハWと同心の円環状に形成する。具体的には、ブロック共重合体塗布装置33の第1のノズル130からのプリウェット液L1の吐出位置を、図8(C)に示すように、ウェハWの外周部の所定位置に配し、第1のノズル130からプリウェット液L1を吐出させた状態で、ウェハWを一回転させ、プリウェット液L1の液膜を円環状に形成する。
その後、ウェハWを回転させ、図8(D)に示すようにプリウェット液L1の液膜F2をウェハWの外周部まで広げる。そして、ブロック共重合体塗布装置33の第2のノズル131からBCP塗布液をウェハWの中心に吐出させた状態でウェハWを回転させ、BCP塗布液の薄膜を形成する。この場合、プリウェット液が中心部に存在しないため、図10(B)に示すように、ウェハ中心部Cにおいても、ブロック共重合体の溶解度が高い溶媒の割合が局所的に大きい部分が存在しない。したがって、BCP塗布液の液膜を乾燥させると、図9(B)のように均一な膜厚のブロック共重合体の薄膜F4が得られる。Therefore, in the present embodiment, the block
Thereafter, the wafer W is rotated, and the liquid film F2 of the pre-wet liquid L1 is spread to the outer periphery of the wafer W as shown in FIG. Then, the wafer W is rotated in a state where the BCP coating solution is discharged from the
次に、基板処理システム1を用いて行われるウェハ処理について説明する。図11は、かかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。 Next, wafer processing performed using the substrate processing system 1 will be described. FIG. 11 is a flowchart showing an example of main steps of such wafer processing.
先ず、複数のウェハWを収納したカセットCが、基板処理システム1のカセットステーション10に搬入され、所定のカセット載置板21に載置される。その後、ウェハ搬送装置23によりカセットC内の各ウェハWが順次取り出され、処理ステーション11の受け渡し装置53に搬送される。なお、基板処理システム1で処理されるウェハWには、予めレジスト膜が形成され、当該レジスト膜には所定のパターンで露光処理が施されている。
First, a cassette C storing a plurality of wafers W is carried into the
次にウェハWは、ウェハ搬送装置70によって現像装置30に搬送される。現像装置30では、ウェハWに現像液が供給され、レジストが所定のパターンに現像される。現像終了後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置41に搬送され、ポストベーク処理される。こうして、ウェハWに所定のレジストパターンが形成される(図11の工程S1)。本実施の形態では、レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有し、いわゆるラインアンドスペースのレジストパターンである。なお、スペース部の幅は、スペース部に親水性ポリマーと疎水性ポリマーが交互に奇数層に配置されるように設定される。
Next, the wafer W is transferred to the developing
次にウェハWは、ウェハ搬送装置70によって中性層形成装置31に搬送される。中性層形成装置31では、ウェハW上に中性剤が塗布されて、中性層が形成される(図11の工程S2)。その後ウェハWは、熱処理装置41に搬送され、加熱され、温度調節され、その後受け渡し装置53に戻される。
Next, the wafer W is transferred to the neutral
その後ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって洗浄装置32に搬送される。洗浄装置32では、中性層形成後のウェハW上に有機溶剤が供給され、レジストパターン上及び中性層上の異物が洗い流される。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
その後ウェハWは、ウェハ搬送装置70によってブロック共重合体塗布装置33に搬送される。ブロック共重合体塗布装置33では、ウェハWの中性層上にブロック共重合体の薄膜が形成される(図11の工程S3)。
Thereafter, the wafer W is transferred to the block
図12は、ブロック共重合体塗布装置33でのブロック共重合体薄膜形成工程の例を示すフローチャートである。なお、ウェハWは直径300mmであるものとする。
FIG. 12 is a flowchart showing an example of a block copolymer thin film forming process in the block
ブロック共重合体塗布装置33に搬入されたウェハWは、先ず、スピンチャック121に保持される。続いてノズルアーム127により第1のノズル130をウェハWの中心より55mm離間した位置の上方まで移動させる。次に、第1のノズル130からプリウェット液を吐出させながら、チャック駆動部122を制御してウェハWを10rpmで6秒間回転させる。これにより、ウェハWと同心の円環状のプリウェット液膜がウェハW上に形成される(図12の工程S11)。
The wafer W carried into the block
その後、第1のノズル130からのプリウェット液の吐出を停止する。ノズルアーム127により第2のノズル131をウェハ中心の上方に位置するように移動させる。この移動の際、ウェハWを30rpmという低速で1秒回転させた後、ウェハWを1000rpmで0.1秒回転させる。これによりプリウェット液の液膜をウェハWの外周部まで広げることができる(図12の工程S12、プリウェット液拡散処理)。なお、30rpmで一秒回転させるのは、第2のノズル131の移動中に上記プリウェット液拡散処理が行われるがこの拡散処理の開始前にプリウェット液膜がウェハ中心に向けて広がらないようにするためである。また、BCP塗布液の塗布前にプリウェット液膜をウェハWの外周部まで広げることにより、その後のBCP塗布液の塗布の際に、ドライパッチ(BCP塗布液が供給されない部分)が発生するのを防ぐことができる。
Thereafter, the discharge of the pre-wet liquid from the
第2のノズル131の移動及びプリウェット液拡散処理の終了後、ウェハ中心の上方に位置する第2のノズル131からBCP塗布液を供給すると共に、ウェハWを2500rpmで1秒間回転させる。その後、BCP塗布液の液膜の平坦化のため、BCP塗布液の供給を維持したまま、ウェハWを100rpmで回転させる。そして、BCP塗布液の供給を停止した上で、ウェハWを1500rpmで15秒回転させる。これにより、BCP塗布液を乾燥させるとともに、所望かつ均一の厚さのブロック共重合体薄膜がウェハ上に形成される(図12の工程S13)。
ここで、「乾燥」とは、ブロック共重合体薄膜内の溶媒(BCP塗布液中の溶媒及びプリウェット液)を全て揮発させる意味ではなく、ブロック共重合体薄膜内の溶媒の割合がブロック共重合体の相分離に適したものになるまで、ブロック共重合体薄膜内の溶媒を揮発させることを意味する。After the movement of the
Here, “drying” does not mean that all the solvent in the block copolymer thin film (the solvent in the BCP coating solution and the pre-wet liquid) is volatilized, but the ratio of the solvent in the block copolymer thin film is the block copolymer. It means that the solvent in the block copolymer thin film is volatilized until it becomes suitable for phase separation of the polymer.
なお、円環状のプリウェット液の液膜を形成するための第1のノズル130の位置は、ウェハWの中心より55mm離間した位置の上方に限られず、第1のノズル130から吐出したプリウェット液がウェハ中心まで拡がらない位置であり、省処理液効果が得られる位置であればよい。例えば、直径300mmのウェハWの場合、ウェハWの中心から第1のノズル130までの水平方向の距離が5〜60mmであればよい。また、直径450mmのウェハWの場合、ウェハWの中心から第1のノズル130までの水平方向の距離が7.5〜90mmであればよい。つまり、プリウェット液吐出時におけるウェハWの中心から第1のノズルまでの距離は、ウェハWの半径の3.3%より大きく該半径の40%より小さいとよい。
The position of the
また、ブロック共重合体塗布装置33により形成されるブロック共重合体薄膜の膜厚は、ブロック共重合体の相分離に要する時間やパターンの微細化を考慮すると薄い方が好ましく、例えば約20〜60nmであるが、該膜厚は、これに限定されず、100nm以下好ましくは80nm以下である。
なお、BCP塗布液の粘度は例えば1〜2cP(センチポアズ)程度であり、3cP以下であるとよい。Further, the film thickness of the block copolymer thin film formed by the block
The viscosity of the BCP coating solution is, for example, about 1 to 2 cP (centipoise), and is preferably 3 cP or less.
ブロック共重合体薄膜形成工程では、工程S13のブロック共重合体薄膜の乾燥及び膜厚調整後に、EBR(Edge Bead Remover)ノズルを用いて、ウェハWの外周部をリンス液で洗浄するようにしてもよい。なお、該洗浄はウェハWの表面及び裏面の両方について行ってもよいし、いずれか一方について行ってもよい。 In the block copolymer thin film forming step, after the block copolymer thin film is dried and the film thickness is adjusted in step S13, the outer periphery of the wafer W is washed with a rinse liquid using an EBR (Edge Bead Remover) nozzle. Also good. The cleaning may be performed on both the front and back surfaces of the wafer W, or may be performed on either one.
図11の説明に戻る。
ブロック共重合体薄膜が形成されたウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置42に搬送される。熱処理装置42では、ウェハWに所定の温度の熱処理が行われる。この際、熱処理装置42内を低酸素雰囲気にするために例えば窒素ガスが供給され、この窒素ガス雰囲気内で熱処理が行なわれる。そうすると、ウェハW上のブロック共重合体が、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離される(図11の工程S4)。Returning to the description of FIG.
The wafer W on which the block copolymer thin film is formed is transferred to the
ここで、上述したようにブロック共重合体において、親水性ポリマーの分子量の比率は40%〜60%であり、疎水ポリマーの分子量の比率は60%〜40%である。そうすると、工程S4において、親水性ポリマーと疎水性ポリマーはラメラ構造に相分離される。また、レジストパターンのスペース部の幅が所定の幅に形成されているので、レジストパターンのスペース部には、親水性ポリマーと疎水性ポリマーが交互に奇数層配置される。 Here, as described above, in the block copolymer, the ratio of the molecular weight of the hydrophilic polymer is 40% to 60%, and the ratio of the molecular weight of the hydrophobic polymer is 60% to 40%. Then, in step S4, the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer are phase-separated into a lamellar structure. Further, since the width of the space portion of the resist pattern is formed to a predetermined width, an odd number of hydrophilic polymers and hydrophobic polymers are alternately arranged in the space portion of the resist pattern.
その後ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって受け渡し装置50に搬送され、その後カセットステーション10のウェハ搬送装置23によって所定のカセット載置板21のカセットCに搬送される。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
塗布処理装置2においてウェハWに所定の処理が行われると、ウェハWを収納したカセットCは、塗布処理装置2から搬出され、エッチング処理装置3に搬入される。
When a predetermined process is performed on the wafer W in the
次いで、カセットCから取り出されたウェハWはエッチング装置102に搬送させる。エッチング装置102では、エッチング処理により、親水性ポリマーが選択的に除去され、疎水性ポリマーの所定のパターンが形成される(図11の工程S5)。
Next, the wafer W taken out from the cassette C is transferred to the
その後ウェハWは、カセットCに収納され、エッチング処理装置3から搬出される。
Thereafter, the wafer W is accommodated in the cassette C and unloaded from the
以上の実施の形態によれば、BCP塗布液の塗布前に、プリウェット液を塗布するため、BCP塗布液の消費量を抑えることができ、また、抑えたとしてもBCP塗布液のドライパッチが発生することがない。さらに、プリウェット液の液膜をウェハWと同心の円環状に形成することにより、ウェハ中心部におけるブロック共重合体薄膜中の溶媒の割合を抑えることができるため、均一な膜厚のブロック共重合体薄膜を得ることができる。 According to the above embodiment, since the pre-wet liquid is applied before the BCP coating liquid is applied, the consumption amount of the BCP coating liquid can be suppressed. It does not occur. Further, by forming the liquid film of the pre-wet liquid in an annular shape concentric with the wafer W, the ratio of the solvent in the block copolymer thin film at the center of the wafer can be suppressed, so that the block film having a uniform film thickness can be obtained. A polymer thin film can be obtained.
以上の実施の形態では、ブロック共重合体の薄膜の形成の際に、プリウェット液を事前に塗布していたが、中性層の形成の際にも、同様のプリウェット液の円環状の液膜が形成されるようプリウェット液を事前に塗布するようにしてもよい。中性層形成用の塗布液に用いる溶媒と、中性層用のプリウェット液との相性がいい場合、中性層用のプリウェット液をウェハ中心部に吐出すると、ブロック共重合体薄膜と同様に、ウェハ中心部における中性層の膜厚が局所的に薄くなるからである。
例えば、PGMEAを単一の溶媒とするPS−r−PMMAやPS−g−PMMAの溶液を中性層の塗布液とした場合、中性層のプリウェット液としてPGMEAを含むものを用いることができる。中性層のプリウェット液の供給及び拡散方法並びにプリウェット液の塗布後の中性層の塗布液を用いた中性層の形成方法には、上述のブロック共重合体についての方法と同様の方法を採用することができる。
なお、中性層は、ウェハWに反射防止膜が形成されている場合等には、形成しなくてもよい。In the above embodiment, the pre-wet liquid is applied in advance when the thin film of the block copolymer is formed, but the annular shape of the same pre-wet liquid is also formed when the neutral layer is formed. A pre-wet liquid may be applied in advance so that a liquid film is formed. When the compatibility of the solvent used for the coating liquid for forming the neutral layer and the pre-wetting liquid for the neutral layer is good, when the pre-wetting liquid for the neutral layer is discharged to the center of the wafer, the block copolymer thin film and Similarly, this is because the film thickness of the neutral layer at the center of the wafer is locally reduced.
For example, when a solution of PS-r-PMMA or PS-g-PMMA containing PGMEA as a single solvent is used as a neutral layer coating solution, a solution containing PGMEA as a neutral layer pre-wet solution may be used. it can. The method for supplying and diffusing the pre-wet liquid for the neutral layer and the method for forming the neutral layer using the coating liquid for the neutral layer after application of the pre-wet liquid are the same as those for the block copolymer described above. The method can be adopted.
The neutral layer may not be formed when an antireflection film is formed on the wafer W.
以上の実施の形態では、親水性ポリマーを選択的に除去するにあたりエッチング処理装置3においていわゆるドライエッチング処理を行っていたが、親水性ポリマーの除去はウェットエッチング処理により行ってもよい。かかる場合、工程S5において、エッチング処理装置3に変えて、先ず紫外線照射装置40に搬送する。そして、ウェハWに波長200nm以下、例えば、172nmの紫外線を照射することで、親水性ポリマーであるポリメタクリル酸エチルの結合鎖を切断すると共に、疎水性ポリマーであるポリスチレンを架橋反応させる。その後、ウェハWを塗布処理装置2等に設けた溶液供給装置(不図示)に搬送し、当該溶液供給装置においてウェハWに例えばイソプロピルアルコールを供給する。これにより、紫外線照射で結合鎖が切断された親水性ポリマーが除去される。
In the above embodiment, the so-called dry etching process is performed in the
また、以上の実施の形態では、ウェハWには、予めレジスト膜が形成され、当該レジスト膜には所定のパターンで露光処理が施されていたが、基板処理システム1でレジスト膜の形成や、露光装置12を用いた露光処理を行ってもよい。
Further, in the above embodiment, a resist film is formed in advance on the wafer W, and the resist film has been subjected to an exposure process in a predetermined pattern. Exposure processing using the
実施例1、2では、図12のフローチャートで説明した手順に従って、レジストパターン等の形成されていない表面が平坦なウェハ上にブロック共重合体の薄膜を形成した。
比較例1、2では、実施例1、2の手順において、プリウェットの条件のみを変更して、レジストパターンの形成されていないウェハ上にブロック共重合体の薄膜を形成した。実施例1、2では、ウェハの中心より55mm離間した位置からプリウェット液を供給し円環状に形成する等していたが、比較例1、2では、ウェハの回転を停止させた状態で、ウェハの中心にプリウェット液を2秒間吐出し、その後、ウェハを1000回転で0.1秒回転させて、ウェハ全体にプリウェット液を広げた。In Examples 1 and 2, a block copolymer thin film was formed on a wafer having a flat surface on which a resist pattern or the like was not formed in accordance with the procedure described in the flowchart of FIG.
In Comparative Examples 1 and 2, in the procedure of Examples 1 and 2, only the prewetting condition was changed, and a thin film of a block copolymer was formed on a wafer on which no resist pattern was formed. In Examples 1 and 2, the pre-wet liquid was supplied from a
実施例1及び比較例1では、単一溶媒としてPGMEAを用いたPS−b−PMMAの塗布液としてMerch社製のPME−842を用いた。実施例2及び比較例2では、上記塗布液として東京応化工業株式会社製のBP−D032Cを用いた。また、実施例1、2及び比較例1、2では、プリウェット液として東京応化工業株式会社製のOK73(PGMEAとPGMEの7:3の混合溶液)を用いた。 In Example 1 and Comparative Example 1, PME-842 manufactured by Merch was used as a coating solution for PS-b-PMMA using PGMEA as a single solvent. In Example 2 and Comparative Example 2, BP-D032C manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used as the coating solution. In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, OK73 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. (7: 3 mixed solution of PGMEA and PGME) was used as the prewetting liquid.
図12及び図13は、実施例及び比較例におけるブロック共重合体の膜厚の分布を示す図である。図12及び図13において、横軸はウェハ中心からの距離、縦軸は厚さである。膜厚は、〜という方法により測定した。 FIG.12 and FIG.13 is a figure which shows distribution of the film thickness of the block copolymer in an Example and a comparative example. 12 and 13, the horizontal axis represents the distance from the wafer center, and the vertical axis represents the thickness. The film thickness was measured by the method of ~.
図12から明らかなように、比較例1では、ウェハ中心部においてブロック共重合体の膜厚が局所的に薄くなっている。
それに対し、実施例1では、図12に示すように、ウェハ中心部においてもブロック共重合体の膜厚は均一である。
また、比較例1では、ウェハ中心部から外周部にかけてブロック共重合体の膜厚が薄くなっているが、実施例1では、ブロック共重合体の膜厚はウェハ全体にわたって均一である。さらに、このようにBCP塗布液の供給量が同じであっても、実施例1の方がウェハ外周部の膜厚が大きいため、省薬液を期待できる。
比較例2及び実施例2についても、比較例1及び実施例2と同様である。つまり、BCP塗布液の種類によらず本発明の効果を得ることができる。As is apparent from FIG. 12, in Comparative Example 1, the thickness of the block copolymer is locally thin at the center of the wafer.
On the other hand, in Example 1, as shown in FIG. 12, the film thickness of the block copolymer is uniform even at the center of the wafer.
In Comparative Example 1, the film thickness of the block copolymer is reduced from the wafer center to the outer periphery. In Example 1, the film thickness of the block copolymer is uniform over the entire wafer. Further, even if the supply amount of the BCP coating liquid is the same as described above, the chemical saving liquid can be expected because the film thickness of the outer peripheral portion of Example 1 is larger.
Comparative Example 2 and Example 2 are the same as Comparative Example 1 and Example 2. That is, the effect of the present invention can be obtained regardless of the type of BCP coating solution.
以上の実施の形態では、ウェハW上のブロック共重合体をラメラ構造の親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離したが、本発明の基板処理システム1は、ブロック共重合体をシリンダ構造の親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離する場合にも適用できる。 In the above embodiment, the block copolymer on the wafer W is phase-separated into a hydrophilic polymer having a lamellar structure and a hydrophobic polymer. However, the substrate processing system 1 of the present invention converts the block copolymer into a hydrophilic structure having a cylinder structure. The present invention can also be applied to the case of phase separation into a conductive polymer and a hydrophobic polymer.
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、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想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。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。 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 is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood. The present invention is not limited to this example and can take various forms. The present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.
本発明は、例えば親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する際に有用である。 The present invention is useful when a substrate is treated with a block copolymer including, for example, a hydrophilic polymer having hydrophilicity and a hydrophobic polymer having hydrophobicity.
1…基板処理システム
2…塗布処理装置
33…ブロック共重合体塗布装置
120…処理容器
121…スピンチャック
122…チャック駆動部
123…カップ
124…排出管
125…排気管
126…レール
127…ノズルアーム
128…ノズル駆動部
129…待機部
130…第1のノズル
131…第2のノズル
133…プリウェット液供給部
135…BCP塗布液供給部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (17)
前記ブロック共重合体の塗布液の溶媒を含むプリウェット液を基板に供給し、該プリウェット液の液膜を形成するプリウェット液膜形成工程と、
該プリウェット液膜形成工程後に、前記ブロック共重合体の塗布液を前記基板に供給し、前記基板を回転させ、前記ブロック共重合体の薄膜を形成するブロック共重合体薄膜形成工程と、を有し、
前記プリウェット液膜形成工程は、前記プリウェット液の液膜を前記基板と同心の円環状に形成する円環膜形成工程を含む、基板処理方法。A substrate processing method for processing a substrate using a block copolymer containing a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer,
A pre-wet liquid film forming step of supplying a pre-wet liquid containing a solvent of the coating solution of the block copolymer to the substrate and forming a liquid film of the pre-wet liquid; and
After the pre-wet liquid film forming step, a block copolymer thin film forming step of supplying the block copolymer coating liquid to the substrate, rotating the substrate, and forming a thin film of the block copolymer; Have
The pre-wet liquid film forming step includes an annular film forming step of forming a liquid film of the pre-wet liquid in an annular shape concentric with the substrate.
前記円環膜形成工程は、前記プリウェット液を供給するノズルを前記基板の外周部の所定位置に配し、前記ノズルから前記プリウェット液を供給した状態で、前記基板を一回転させ、前記プリウェット液の液膜を前記円環状に形成する。The substrate processing method according to claim 1,
In the annular film forming step, the nozzle for supplying the pre-wet liquid is disposed at a predetermined position on the outer peripheral portion of the substrate, and the substrate is rotated once while the pre-wet liquid is supplied from the nozzle, A liquid film of the pre-wet liquid is formed in the annular shape.
基板の中心から前記ノズルまでの距離は、該基板の半径の3.3%より大きく該半径の40%より小さい。The substrate processing method according to claim 2,
The distance from the center of the substrate to the nozzle is greater than 3.3% of the radius of the substrate and less than 40% of the radius.
前記プリウェット液膜形成工程は、前記円環膜形成工程における基板の回転速度より速い回転速度で基板を回転させ、前記円環状に形成された前記プリウェット液の液膜を基板の外周方向に広げるプリウェット液膜拡散工程を含む。The substrate processing method according to claim 2,
In the pre-wet liquid film forming step, the substrate is rotated at a rotational speed faster than the rotational speed of the substrate in the annular film forming step, and the liquid film of the pre-wet liquid formed in the annular shape is arranged in the outer peripheral direction of the substrate. It includes a pre-wet liquid film diffusion step that spreads.
前記ブロック共重合体の薄膜を乾燥させる乾燥工程を含む。The substrate processing method according to claim 1,
A drying step of drying the block copolymer thin film.
前記ブロック共重合体薄膜形成工程において、前記ブロック共重合体の塗布液を基板の中心部に供給する。The substrate processing method according to claim 1,
In the block copolymer thin film forming step, the block copolymer coating solution is supplied to the center of the substrate.
前記ブロック共重合体の薄膜の膜厚は100nm以下である。The substrate processing method according to claim 1,
The thickness of the block copolymer thin film is 100 nm or less.
前記ブロック共重合体の塗布液の粘度は3cP以下である。The substrate processing method according to claim 1,
The viscosity of the coating solution of the block copolymer is 3 cP or less.
前記基板処理方法は、
前記ブロック共重合体の塗布液の溶媒を含むプリウェット液を基板に供給し、該プリウェット液の液膜を形成するプリウェット液膜形成工程と、
該プリウェット液膜形成工程後に、前記ブロック共重合体の塗布液を前記基板に供給し、前記基板を回転させ、前記ブロック共重合体の薄膜を形成するブロック共重合体薄膜形成工程と、を有し、
前記プリウェット液膜形成工程は、前記プリウェット液の液膜を前記基板と同心の円環状に形成する円環膜形成工程を含む、読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。A substrate processing method for processing a substrate using a block copolymer including a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer is executed on a computer of a control unit that controls the substrate processing system so that the substrate processing system executes the substrate processing method. A readable computer storage medium storing a program to be executed,
The substrate processing method includes:
A pre-wet liquid film forming step of supplying a pre-wet liquid containing a solvent of the coating solution of the block copolymer to the substrate and forming a liquid film of the pre-wet liquid; and
After the pre-wet liquid film forming step, a block copolymer thin film forming step of supplying the block copolymer coating liquid to the substrate, rotating the substrate, and forming a thin film of the block copolymer; Have
The pre-wet liquid film forming step is a readable computer storage medium including an annular film forming step of forming a liquid film of the pre-wet liquid in an annular shape concentric with the substrate.
前記ブロック共重合体の塗布液を供給し、前記ブロック共重合体の薄膜を形成するブロック共重合体塗布装置を備え、
前記ブロック共重合体塗布装置は、
前記ブロック共重合体の塗布液の溶媒を含むプリウェット液を前記基板に供給する第1のノズルと、
前記ブロック共重合体の塗布液を基板に供給する第2のノズルと、を有し、
前記第1のノズルから基板に対して前記プリウェット液を供給し、該基板と同心の円環状の前記プリウェット液の液膜を該基板上に形成し、
前記プリウェット液の液膜の形成後の基板に対して前記第2のノズルから前記ブロック共重合体の塗布液を供給し、前記基板を回転させ、前記ブロック共重合体の薄膜を形成する、基板処理システム。A substrate processing system for processing a substrate using a block copolymer containing a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer,
A block copolymer coating device for supplying the block copolymer coating solution and forming a thin film of the block copolymer;
The block copolymer coating device is:
A first nozzle for supplying a prewetting liquid containing a solvent for the coating solution of the block copolymer to the substrate;
A second nozzle for supplying the block copolymer coating solution to the substrate,
Supplying the pre-wet liquid to the substrate from the first nozzle, and forming a liquid film of the annular pre-wet liquid concentric with the substrate on the substrate;
Supplying the coating solution of the block copolymer from the second nozzle to the substrate after forming the liquid film of the pre-wet liquid, rotating the substrate, and forming a thin film of the block copolymer; Substrate processing system.
前記ブロック共重合体塗布装置は、前記第1のノズルを基板の外周部の所定位置に配し、前記第1のノズルから前記プリウェット液を供給した状態で、前記基板を一回転させ、前記円環状のプリウェット液の液膜を形成するように構成されている。The substrate processing system according to claim 10, wherein
In the block copolymer coating apparatus, the first nozzle is arranged at a predetermined position on the outer peripheral portion of the substrate, and the substrate is rotated once while the pre-wet liquid is supplied from the first nozzle. An annular pre-wet liquid film is formed.
基板の中心から前記第1のノズルまでの距離は、該基板の半径の3.3%より大きく該半径の40%より小さい。The substrate processing system according to claim 11, wherein
The distance from the center of the substrate to the first nozzle is greater than 3.3% of the radius of the substrate and less than 40% of the radius.
前記ブロック共重合体塗布装置は、
前記円環状のプリウェット液の液膜を形成する際の基板の回転速度より速い回転速度で基板を回転させ、該円環状のプリウェット液の液膜を基板の外周方向に広げる。The substrate processing system according to claim 11, wherein
The block copolymer coating device is:
The substrate is rotated at a rotational speed faster than the rotational speed of the substrate when the annular pre-wet liquid film is formed, and the annular pre-wet liquid film is spread in the outer peripheral direction of the substrate.
前記ブロック共重合体塗布装置は、前記基板を回転させ、前記ブロック共重合体の薄膜を乾燥させる。The substrate processing system according to claim 10, wherein
The block copolymer coating device rotates the substrate and dries the thin film of the block copolymer.
前記ブロック共重合体塗布装置は、前記第2のノズルから前記ブロック共重合体の塗布液を基板の中心部に供給する。The substrate processing system according to claim 10, wherein
The block copolymer coating apparatus supplies the block copolymer coating liquid from the second nozzle to the center of the substrate.
前記ブロック共重合体の薄膜の膜厚は100nm以下である。The substrate processing system according to claim 10, wherein
The thickness of the block copolymer thin film is 100 nm or less.
前記ブロック共重合体の塗布液の粘度は3cP以下である。The substrate processing system according to claim 10, wherein
The viscosity of the coating solution of the block copolymer is 3 cP or less.
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