KR20230139345A - 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치 Download PDF

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타카시 야마우치
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

금속 함유 레지스트를 이용한 레지스트 패턴의 선폭을 제어할 수 있는, 신규한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다. 기판에 대하여 금속 함유 레지스트의 패턴을 형성하기 위한 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서, 상기 금속 함유 레지스트의 막의 현상 처리까지의 사이에 기판 처리 장치 내에 있어서의 상기 기판이 존재하는 기판 존재 공간의 산 농도를 변화시킨다.

Description

기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING METHOD, RECORDING MEDIUM AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에 개시된 레지스트 도포 현상 장치는, 노광 후, 기판 표면에 형성된 잠상 패턴의 선폭을 잠상 선폭 측정 장치로 측정하고, 그 선폭 측정값이 미리 설정된 적정값의 범위로부터 벗어나 있는 경우에, 현상 후의 레지스트 패턴의 선폭을 적정화시키기 위하여, 포스트베이킹 온도를 보정한다.
일본특허공개공보 평10-275755호 공보
본 개시에 따른 기술은, 금속 함유 레지스트를 이용한 레지스트 패턴의 선폭을 제어할 수 있는, 신규한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 일태양은, 기판에 대하여 금속 함유 레지스트의 패턴을 형성하기 위한 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서, 상기 금속 함유 레지스트의 막의 현상 처리까지의 사이에 기판 처리 장치 내에 있어서의 상기 기판이 존재하는 기판 존재 공간의 산 농도를 변화시킨다.
본 개시에 따르면, 금속 함유 레지스트를 이용한 레지스트 패턴의 선폭을 제어할 수 있는, 신규한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 시험 A의 결과를 나타내는 도이다.
도 2는 시험 B의 결과를 나타내는 도이다.
도 3은 시험 C의 결과를 나타내는 도이다.
도 4는 시험 D의 결과를 나타내는 도이다.
도 5는 금속 함유 레지스트의 노광 영역, 미노광 영역, 중간 노광 영역을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 PEB 처리 전의 산성 분위기 처리에 의해 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭이 좁아지는 메커니즘을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 PEB 처리 후의 산성 분위기 처리에 의해 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭이 넓어지는 메커니즘을 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치로서의 도포 현상 처리 장치의 내부 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 9는 도 8의 도포 현상 처리 장치의 정면측의 내부 구성의 개략을 나타내는 도이다.
도 10은 도 8의 도포 현상 처리 장치의 배면측의 내부 구성의 개략을 나타내는 도이다.
도 11은 산성 분위기 처리 유닛의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 12는 산성 분위기 처리 유닛의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 13은 웨이퍼 처리의 예 1의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 14는 웨이퍼 처리의 예 1의 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 15는 웨이퍼 처리의 예 1의 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 16은 웨이퍼 처리의 예 1의 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 17은 웨이퍼 처리의 예 2의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 18은 웨이퍼 처리의 예 2의 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 19는 웨이퍼 처리의 예 2의 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 20은 웨이퍼 처리의 예 3의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 21은 웨이퍼 처리의 예 4의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 22는 PEB 처리의 전과 PEB 처리의 후와의 양방에서, 산성 분위기 처리를 행하는 이유를 설명하기 위한 도이다.
도 23은 PEB 처리의 전과 PEB 처리의 후와의 양방에서, 산성 분위기 처리를 행하는 이유를 설명하기 위한 도이다.
도 24는 PEB 처리의 전과 PEB 처리의 후와의 양방에서, 산성 분위기 처리를 행하는 이유를 설명하기 위한 도이다.
도 25는 PEB 처리의 전과 PEB 처리의 후와의 양방에서, 산성 분위기 처리를 행하는 이유를 설명하기 위한 도이다.
도 26은 산성 분위기 처리 유닛의 다른 예의 개략을 나타내는 종단면도이다.
반도체 디바이스 등의 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라 함) 상에 레지스트 패턴을 형성하기 위하여 정해진 처리가 행해진다. 상기 정해진 처리란, 예를 들면, 웨이퍼 상에 레지스트를 공급하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 및 레지스트막을 노광하는 노광 처리, 노광 후에 레지스트막 내의 화학 반응이 촉진되도록 가열하는 노광 후 가열 처리(PEB(Post Exposure Bake) 처리), 노광된 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 현상 처리 등이다.
레지스트 패턴에 관해서는, 원하는 선폭의 레지스트 패턴이 얻어지도록 각종 제안이 이루어지고 있다. 또한 근래에는, 레지스트로서, 화학 증폭형 레지스트 대신에, 금속 함유 레지스트가 이용되는 경우가 있다.
따라서, 본 발명자들은, 노광 장치가 접속된 도포 현상 장치를 이용하여, 하지막으로서 스핀 온 카본(SoC)막이 형성된 웨이퍼 상에, 네거티브형의 금속(구체적으로 주석) 함유 레지스트의 패턴을 형성하고, 복수 개소에 대하여 선폭을 측정하는 시험 A ~ D를 행했다. 도 1 ~ 도 4는 각각, 시험 A ~ D의 결과로서 웨이퍼(W)의 각 부분에 있어서의 선폭의 측정 결과를 나타내는 도이다. 또한, 도 1 ~ 도 4에서는, 선폭을 농담으로 나타내고 있고, 선폭이 좁을수록 진하게 나타내고, 넓을수록 얇게 나타내고 있다.
시험 A ~ D에는, 도포 현상 장치로서, 이하의 점을 제외하고, 종전과 동일한 것을 이용했다.
· 도포 현상 장치 내로 청정한 공기를 보내는 FFU(팬 필터 유닛)에 산성 가스를 제거하는 필터를 마련한 점('도포 현상 처리 장치 내'란, 구체적으로 처리 모듈 간 또는 처리 모듈과 노광 장치와의 사이에서의 웨이퍼 반송이 행해지는 반송 영역 내 및 각 처리 모듈 내임)
· 초산 가스를 포함하는 처리 가스를 분사하는 산성 분위기 처리를 국소적으로 행하는 산성 분위기 처리 모듈을 마련한 점.
시험 A에서는, 이하의 처리 (a) ~ (e)를 차례로 행하고, 전술한 국소적인 산성 분위기 처리는 행하지 않았다.
(a) 금속 함유 레지스트의 막을 형성하는 처리(레지스트 도포 처리)
(b) 금속 함유 레지스트의 막이 형성된 웨이퍼를 가열하는 처리(PAB 처리)
(c) 노광 처리
(d) 노광 후의 금속 함유 레지스트막 내의 화학 반응이 촉진되도록 웨이퍼를 가열하는 처리(PEB 처리)
(e) 현상 처리
시험 B ~ D에서는, 이하의 순서로 처리를 행했다.
· 시험 B
(a) 레지스트 도포 처리 → 국소적인 산성 분위기 처리 → (b) PAB 처리 → (c) 노광 처리 → (d) PEB 처리 → (e) 현상 처리
· 시험 C
(a) 레지스트 도포 처리 → (b) PAB 처리 → (c) 노광 처리 → 국소적인 산성 분위기 처리 → (d) PEB 처리 → (e) 현상 처리
· 시험 D
(a) 레지스트 도포 처리 → (b) PAB 처리 → (c) 노광 처리 → (d) PEB 처리 → 국소적인 산성 분위기 처리 → (e) 현상 처리
또한, 시험 A ~ D에서는 목표 선폭을 145 nm로 하고, 시험 B ~ D에서는, 산성 분위기 처리를 웨이퍼(W)에 있어서의 도 2 ~ 도 4의 오른쪽 아래에 해당하는 부분에, 5 ~ 6 초간에 걸쳐 국소적으로 행했다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 시험 A의 경우 즉 국소적인 산성 분위기 처리를 행하지 않는 경우, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭은, 웨이퍼 면내에 있어서 목표 선폭으로 균일했다.
그에 대하여, 시험 B의 경우 즉 레지스트 도포 처리 후로서 PAB 처리 전에 국소적인 산성 분위기 처리를 행한 경우, 산성 분위기 처리를 행한 부분 즉 산성 가스를 포함하는 처리 가스가 분사된 부분에 있어서, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭이 좁아져 있었다.
또한, 시험 C의 경우 즉 노광 처리 후로서 PEB 처리 전에 국소적인 산성 분위기 처리를 행한 경우, 산성 분위기 처리를 행한 부분에 있어서, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭이 좁아져 있었지만, 좁아지는 정도가 시험 B보다 작았다.
또한, 시험 D의 경우 즉 PEB 처리 후로서 현상 처리 전에 국소적인 산성 분위기 처리를 행한 경우, 산성 분위기 처리를 행한 부분에 있어서, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭이 넓어져 있었다.
즉, 본 발명자들은, 시험 A ~ D를 통하여, 이하의 (X) ~ (Z)를 지견했다.
(X) 레지스트 도포 처리 후로서 PAB 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을 좁게 하는 것이 가능한 것.
(Y) 노광 처리 후로서 PEB 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을 약간 좁게 하는 것이 가능한 것.
(Z) PEB 처리 후로서 현상 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을 넓게 하는 것이 가능한 것.
산성 분위기 처리가, PEB 처리보다 전인지 PEB 처리보다 후인지에 따라, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭의 영향이 정반대가 되는 메커니즘으로서는 이하가 상정된다.
금속 함유 레지스트는, 금속 착체의 배위자(리간드)가 떨어져, 그 상태의 금속 착체가 탈수 축합하는 것에 의해, 금속 산화막이 된다. 이 반응은, 카르본산과 알코올이 탈수 축합하는 반응인 에스테르화와 비슷하다. 또한, 에스테르화에 의해 생성되는 에스테르는, 가수 분해에 의해, 카르본산과 알코올이 된다. 에스테르와 마찬가지로 탈수 축합에 의해 생성된 금속 산화막에 대해서도, 에스테르와 마찬가지로, 가수 분해된다고 상정된다.
금속 함유 레지스트에서는, 탈수 축합과 가수 분해가 동시에 발생하고 있고, 노광 전에 있어서는, 탈수 축합보다 가수 분해가 우위이다. 즉, 가수 분해가 발생하기 쉽다.
또한, 금속 함유 레지스트에 있어서 노광된 노광 영역은, 노광에 의해 가수 분해의 우위성이 약간 약해지지만, 가수 분해가 우위이다.
또한, 금속 함유 레지스트의 노광 영역은, 노광 후에 PEB 처리하는 것에 의해, 가수 분해보다 탈수 축합이 훨씬 우위가 된다.
이 때문에, 금속 함유 레지스트의 노광 영역은, 기본적으로, PEB 처리 후의 현상 시에 있어서 가수 분해된 비율보다 탈수 축합된 비율이 충분히 커져, 현상되었을 때 남는다.
단, 도 5에 나타내는 바와 같이, 금속 함유 레지스트의 노광 영역(A1)에 있어서의 미노광 영역(A2)에 가까운 부분에는, 노광되지만 노광 영역(A1)의 중심보다 노광량이 적은 중간 노광 영역(A3)이 존재한다. 이 중간 노광 영역(A3)은, 노광량이 미노광 영역(A2)을 향해 점차 적어지고 있고, 따라서, 중간 노광 영역(A3)에는, 현상 시에 남을정도로 탈수 축합된 비율이 충분한 영역과 불충분한 영역과의 경계(B)가 존재한다.
또한, 산성 가스는, 금속 함유 레지스트에 H+를 촉매로서 공급하고, 가수 분해 및 탈수 축합의 양방의 반응을 촉진시킨다. 이 때문에, 원래 가수 분해가 우위이면, 가수 분해의 우위성이 산성 가스에 의해 높아지고, 또한, 원래 탈수 축합이 우위이면, 탈수 축합의 우위성이 산성 가스에 의해 높아진다.
따라서, 원래 가수 분해가 우위인 PEB 처리 전의 금속 함유 레지스트(구체적으로 노광 전의 금속 함유 레지스트 및 노광 후 또한 PEB 처리 전의 금속 함유 레지스트)에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 가수 분해의 우위성이 더 높아진다. 이 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 마치 중간 노광 영역(A3) 및 전술한 경계(B)가 노광 영역(A1)의 중심측으로 이동한 것처럼 된다. 그 결과, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭이 좁아진다.
또한, 원래 탈수 축합이 우위인 PEB 처리 후의 금속 함유 레지스트에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 탈수 축합의 우위성이 더 높아진다. 이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 마치 중간 노광 영역(A3) 내에 있어서 전술한 경계(B)가 미노광 영역(A2)측으로 이동한 것처럼 된다. 그 결과, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭이 넓어진다.
이상이, 산성 분위기 처리가, PEB 처리보다 전인지 PEB 처리보다 후인지에 따라, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭에 대한 영향이 정반대가 되는 메커니즘으로서 상정된다.
이상에 입각하여, 본 개시에 따른 기술은, 전술한 지견에 기초하여, 금속 함유 레지스트를 이용한 레지스트 패턴의 선폭을 제어할 수 있는, 신규한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를, 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 교부하는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.
<도포 현상 처리 장치>
도 8은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치로서의 도포 현상 처리 장치의 내부 구성의 개략을 나타내는 설명도이다. 도 9 및 도 10은 각각, 도포 현상 처리 장치(1)의 정면측 및 배면측의 내부 구성의 개략을 나타내는 도이다.
도포 현상 처리 장치(1)는, 네거티브형의 금속 함유 레지스트를 이용하여, 기판으로서의 웨이퍼(W)에 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속은 임의인데, 본 실시 형태에 있어서는 주석이다.
도포 현상 처리 장치(1)는, 도 8 ~ 도 10에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 복수 수용 가능한 용기인 카세트(C)가 반입반출되는 카세트 스테이션(2)과, 레지스트 도포 처리 등의 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 유닛을 복수 구비한 처리 스테이션(3)을 가진다. 그리고, 도포 현상 처리 장치(1)는 카세트 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)과, 처리 스테이션(3)에 인접하는 노광 장치(4)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(5)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
카세트 스테이션(2)은, 예를 들면 카세트 반입반출부(10)와 웨이퍼 반송부(11)로 나누어져 있다. 예를 들면 카세트 반입반출부(10)는, 도포 현상 처리 장치(1)의 Y 방향 부방향(도 8의 좌방향)측의 단부에 마련되어 있다. 카세트 반입반출부(10)에는, 카세트 배치대(12)가 마련되어 있다. 카세트 배치대(12) 상에는, 복수, 예를 들면 4 개의 배치판(13)이 마련되어 있다. 배치판(13)은, 수평 방향인 X 방향(도 8의 상하 방향)으로 일렬로 배열되어 마련되어 있다. 이들 배치판(13)에는, 도포 현상 처리 장치(1)의 외부에 대하여 카세트(C)를 반입반출할 시에, 카세트(C)를 배치할 수 있다.
웨이퍼 반송부(11)에는, 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 유닛(21)이 마련되어 있다. 반송 유닛(21)은, X 방향으로 연장되는 반송로(22)를 이동 가능하게 구성되어 있다. 반송 유닛(21)은, 상하 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 배치판(13) 상의 카세트(C)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 블록(G3)의 전달 장치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 유닛을 구비한 복수, 예를 들면 제 1 ~ 제 4의 4 개의 블록(G1, G2, G3, G4)이 마련되어 있다. 예를 들면 처리 스테이션(3)의 정면측(도 8의 X 방향 부방향측)에는, 제 1 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 8의 X 방향 정방향측)에는, 제 2 블록(G2)이 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 카세트 스테이션(2)측(도 8의 Y 방향 부방향측)에는, 제 3 블록(G3)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 인터페이스 스테이션(5)측(도 8의 Y 방향 정방향측)에는, 제 4 블록(G4)이 마련되어 있다.
제 1 블록(G1)에는, 도 9에 나타내는 바와 같이 복수의 액 처리 유닛, 예를 들면 현상 처리 유닛(30), 레지스트 도포 유닛(31)이 아래로부터 이 순으로 배치되어 있다. 현상 처리 유닛(30)은, 웨이퍼(W)에 현상 처리를 실시한다. 구체적으로, 현상 처리 유닛(30)은, PEB 처리가 실시된 웨이퍼(W)의 금속 함유 레지스트막에 현상 처리를 실시한다. 레지스트 도포 유닛(31)은, 웨이퍼(W)에 금속 함유 레지스트를 도포하여 금속 함유 레지스트의 막, 즉 금속 함유 레지스트막을 형성한다.
예를 들면 현상 처리 유닛(30), 레지스트 도포 유닛(31)은, 각각 수평 방향으로 3 개 배열되어 배치되어 있다. 또한, 이들 현상 처리 유닛(30), 레지스트 도포 유닛(31)의 수 및 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
현상 처리 유닛(30), 레지스트 도포 유닛(31)에서는, 예를 들면 스핀 도포법으로 웨이퍼(W) 상에 정해진 처리액을 도포한다. 스핀 도포법에서는, 예를 들면 토출 노즐로부터 웨이퍼(W) 상에 처리액을 토출하고, 또한 웨이퍼(W)를 회전시켜, 처리액을 웨이퍼(W)의 표면에 확산시킨다.
또한, 본 실시 형태에서는, 후술하는 웨이퍼 존재 공간(본 개시에 따른 기판 존재 공간의 일례)의 산 농도를 변화시키는 처리(이하, 산 농도 변화 처리)를 웨이퍼(W)에 행하는 산 농도 변화부로서, 산성 분위기 처리 유닛(32)이, 제 1 블록(G1)에 마련되어 있다. 산성 분위기 처리 유닛(32)은, 산 농도 변화 처리 등의 정해진 처리를 웨이퍼(W)에 대하여 행하는 처리 공간의 산소 농도를 상승시키는 처리를, 산 농도 변화 처리로서 행한다. 산성 분위기 처리 유닛(32)이 행하는 산 농도 변화 처리는, 보다 구체적으로, 산성 가스를 포함하는 처리 가스를 웨이퍼(W)에 국소적으로 분사하는 산성 분위기 처리이다.
산성 분위기 처리 유닛(32)은, 예를 들면, 레지스트 도포 유닛(31)의 상방에, 수평 방향으로 3 개 배열되어 배치된다. 산성 분위기 처리 유닛(32)의 수 및 배치는 임의로 선택할 수 있다. 산성 분위기 처리 유닛(32)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들면 제 2 블록(G2)에는, 도 10에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 가열 또는 냉각과 같은 열 처리를 실시하는 열 처리 유닛(40)이 상하 방향과 수평 방향으로 배열되어 마련되어 있다. 열 처리 유닛(40)의 수 및 배치에 대해서도, 임의로 선택할 수 있다. 또한 열 처리 유닛(40)에서는, PAB 처리, PEB 처리, 현상 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 포스트베이킹 처리(이하, 'POST 처리'라 함) 등을 행한다. 예를 들면 제 3 블록(G3)에는, 복수의 전달 유닛(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)이 아래로부터 차례로 마련되어 있다. 또한, 제 4 블록(G4)에는, 복수의 전달 유닛(60, 61, 62)이 아래로부터 차례로 마련되어 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이 제 1 블록(G1) ~ 제 4 블록(G4)으로 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(D)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 예를 들면 웨이퍼(W)를 반송하는 기판 반송 유닛으로서의 반송 유닛(70)이 배치되어 있다.
반송 유닛(70)은, 예를 들면 Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(70a)을 가지고 있다. 반송 유닛(70)은, 웨이퍼(W)를 유지한 반송 암(70a)을 웨이퍼 반송 영역(D) 내에서 이동시켜, 주위의 제 1 블록(G1), 제 2 블록(G2), 제 3 블록(G3) 및 제 4 블록(G4) 내의 정해진 장치로, 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 반송 유닛(70)은, 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이 상하로 복수 대 배치되고, 예를 들면 각 블록(G1 ~ G4)의 동일 정도의 높이의 정해진 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 제 3 블록(G3)과 제 4 블록(G4)과의 사이에서 직선적으로 웨이퍼(W)를 반송하는 셔틀 반송 유닛(80)이 마련되어 있다.
셔틀 반송 유닛(80)은, 지지한 웨이퍼(W)를 Y 방향으로 직선적으로 이동시켜, 동일 정도의 높이의 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(52)과 제 4 블록(G4)의 전달 유닛(62)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이 제 3 블록(G3)의 X 방향 정방향측에는, 반송 유닛(90)이 마련되어 있다. 반송 유닛(90)은, 예를 들면 θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(90a)을 가지고 있다. 반송 유닛(90)은, 웨이퍼(W)를 유지한 반송 암(90a)을 상하로 이동시켜, 제 3 블록(G3) 내의 각 전달 유닛으로, 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(5)에는, 반송 유닛(100)과 전달 유닛(101)이 마련되어 있다. 반송 유닛(100)은, 예를 들면 θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(100a)을 가지고 있다. 반송 유닛(100)은, 반송 암(100a)에 웨이퍼(W)를 유지하여, 제 4 블록(G4) 내의 각 전달 유닛, 전달 유닛(101) 및 노광 장치(4)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
여기서, 도포 현상 처리 장치(1) 내(구체적으로 웨이퍼 반송부(11) 내)에 있어서의 웨이퍼(W)가 존재하는 공간을 웨이퍼 존재 공간으로 한다. 도포 현상 처리 장치(1)는, 웨이퍼 존재 공간으로서, 처리 공간과 반송 공간을 포함한다.
처리 공간은, 전술한 바와 같이 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 처리를 행하는 공간이며, 구체적으로, 레지스트 도포 유닛(31) 내의 공간, 또는 산성 분위기 처리 유닛(32) 내의 공간이다. 반송 공간은, 처리 공간에 대하여 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 유닛이 마련된 공간이며, 구체적으로, 반송 유닛(70, 90, 100) 등이 마련된 공간이다.
또한, 도포 현상 처리 장치(1)에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 청정한 공기를 보내는 FFU(201 ~ 204)가, 상술한 반송 공간에 대하여 마련되어 있다.
도포 현상 처리 장치(1)에서는, 산성 분위기 처리 유닛(32)에 의한 처리에 의해 원하는 결과가 얻어지도록, 상술한 반송 공간의 산 농도가, 산성 분위기 처리 유닛(32)의 처리 공간의 최저 산 농도 이하로 유지되어 있다. 구체적으로, FFU(201 ~ 204) 각각에, 산성 가스를 제거하는 필터(도시하지 않음)가 마련되고, FFU(201, 202, 203)로부터 반송 공간으로, 산성 가스가 제거된 청정한 공기가 보내지도록 구성되어 있다.
또한, 산성 분위기 처리 유닛(32) 이외의 처리 유닛(예를 들면 현상 처리 유닛(30) 또는 레지스트 도포 유닛(31), 열 처리 유닛(40) 등)에 마련된 FFU(도시하지 않음)에도, 산성 가스를 제거하는 필터(도시하지 않음)를 마련해도 된다.
이상의 도포 현상 처리 장치(1)에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 제어부(U)가 마련되어 있다. 제어부(U)는, 예를 들면 CPU 등의 프로세서 및 메모리 등을 구비한 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 유닛 또는 각종 반송 유닛 등의 동작을 제어하여, 후술하는 웨이퍼 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로서, 당해 기억 매체(H)로부터 제어부(U)에 인스톨된 것이어도 된다. 기억 매체(H)는 일시적인 것이어도, 비일시적인 것이어도 된다. 프로그램의 일부 또는 전부는 전용 하드웨어(회로 기판)로 실현되어도 된다.
<산성 분위기 처리 유닛>
이어서, 상술한 산성 분위기 처리 유닛(32)의 구성에 대하여 설명한다. 도 11 및 도 12는 각각, 산성 분위기 처리 유닛(32)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도 및 횡단면도이다.
산성 분위기 처리 유닛(32)은, 도 11에 나타내는 바와 같이 내부를 폐쇄 가능한 처리 용기(300)를 가지고 있다. 처리 용기(300)는, 그 내부에 처리 공간(K)을 형성한다. 처리 용기(300)의 측면에는, 도 12에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 반입반출구(301)가 형성되고, 반입반출구(301)에는, 개폐 셔터(302)가 마련되어 있다.
처리 용기(300) 내의 중앙부에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시키는 스핀 척(310)이 마련되어 있다. 스핀 척(310)은, 수평인 상면을 가져, 당해 상면에는, 예를 들면 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 웨이퍼(W)를 스핀 척(310) 상에 흡착 유지할 수 있다.
스핀 척(310)은, 척 구동 기구(311)에 접속되어 있고, 그 척 구동 기구(311)에 의해 원하는 속도로 회전할 수 있다. 척 구동 기구(311)는, 스핀 척(310)의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)을 가진다. 또한, 척 구동 기구(311)에는, 실린더 등의 승강 구동원이 마련되어 있고, 스핀 척(310)은 상하동 가능하다.
스핀 척(310)의 주위에는, 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아 회수하는 컵(312)이 마련되어 있다. 컵(312)의 하면에는, 회수한 액체를 배출하는 배출관(313)과, 컵(312) 내를 배기하는 배기관(314)이 접속되어 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 컵(312)의 X 방향 부방향(도 12의 하방향)측에는, Y 방향(도 12의 좌우 방향)을 따라 연신하는 레일(320)이 형성되어 있다. 레일(320)은, 예를 들면 컵(312)의 Y 방향 부방향(도 12의 좌방향)측의 외방으로부터 Y 방향 정방향(도 12의 우측향)측의 외방까지 형성되어 있다. 레일(320)에는, 암(321)이 장착되어 있다.
암(321)에는, 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 토출 노즐(322)이 지지되어 있다. 토출 노즐(322)은, 산성 가스를 포함하는 처리 가스로서, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어를, 스핀 척(310)에 유지된 웨이퍼(W)의 일부분을 향해 토출한다. 암(321)은, 도 12에 나타내는 노즐 구동부(323)에 의해, 레일(320) 상을 이동 가능하다. 이에 의해, 토출 노즐(322)은, 컵(312)의 Y 방향 정방향측의 외방으로부터 컵(312) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있다. 또한, 암(321)은, 노즐 구동부(323)에 의해 승강 가능하며, 토출 노즐(322)의 높이를 조절할 수 있다.
토출 노즐(322)은, 도 11에 나타내는 바와 같이, 공급관(330)을 개재하여 공급 기구(331)에 접속되어 있다.
공급 기구(331)는, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어를 토출 노즐(322)에 공급한다. 공급 기구(331)는, 예를 들면, 초산을 저류하는 보틀(332)과, 보틀(332)에 드라이 에어를 공급하는 공급관(333)과, 공급관(333)에 개재 마련된 개폐 밸브(334)를 가진다. 드라이 에어의 공급원(도시하지 않음)으로부터의 드라이 에어를, 공급관(333)을 거쳐 보틀(332)에 공급하는 것에 의해, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어를, 공급관(330)을 거쳐 토출 노즐(322)로 공급할 수 있다. 공급 기구(331)는 제어부(U)에 의해 제어된다.
또한, 컵(312)의 상방에는, 하방을 향해 청정한 공기를 보내는 FFU(340)가 마련되어 있다. FFU(340)는, 산성 가스를 제거하는 필터(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 스핀 척(310)에 유지된 웨이퍼(W)를 향해, 산성 가스가 제거된 청정한 공기를 보내도록 구성되어 있다.
<웨이퍼 처리>
다음으로, 도포 현상 처리 장치(1)를 이용한 웨이퍼 처리의 예를 설명한다. 이하에 설명하는 웨이퍼 처리의 예 1 ~ 4는 모두, 웨이퍼(W)에 대하여 금속 함유 레지스트의 패턴을 형성하기 위한 처리이다. 또한, 웨이퍼 처리의 예 1 ~ 4는 모두, 도포 현상 처리 장치(1) 내(구체적으로 웨이퍼 반송부(11) 내)로의 웨이퍼(W)의 반입 후부터 현상 처리까지의 사이에, 산 농도 변화 처리로서 산성 분위기 처리를 행한다. 단, 웨이퍼 처리의 예 1 ~ 4는, 산성 분위기 처리를 행하는 타이밍이 서로 상이하다. 또한, 웨이퍼 처리의 예 1 ~ 4에 이용되는 웨이퍼(W)의 표면에는, 금속 함유 레지스트막의 하지막으로서 SoC막이 미리 형성되어 있다. 또한, 웨이퍼 처리의 예 1 ~ 4는 모두, 제어부(U)의 제어 하에서 행해진다.
<웨이퍼 처리의 예 1>
도 13은 웨이퍼 처리의 예 1의 주요 공정을 나타내는 순서도이다. 웨이퍼 처리의 예 1에서는, 레지스트 도포 처리부터 노광 처리까지의 사이에 산성 분위기 처리가 행해진다. 구체적으로, 웨이퍼 처리의 예 1에서는, 전술한 지견(X)에 기초하여, 레지스트 도포 처리 후로서 PAB 처리 전에 산성 분위기 처리가 행해진다.
(단계(S1))
웨이퍼 처리의 예 1에서는, 먼저, 도포 현상 처리 장치(1) 내로 웨이퍼(W)가 반입된다.
구체적으로, 복수의 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(C)가, 도포 현상 처리 장치(1)의 카세트 스테이션(2)으로 반입되고, 배치판(13)에 배치된다. 이 후, 반송 유닛(21)에 의해 카세트(C) 내의 각 웨이퍼(W)가 순차 취출되어, 웨이퍼 반송부(11) 내로 반입되고, 처리 스테이션(3)의 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(53)으로 반송된다.
(단계(S2))
다음으로, 레지스트 도포 처리가 행해져, 웨이퍼(W)에 금속 함유 레지스트막이 형성된다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해 레지스트 도포 유닛(31)으로 반송되고, 금속 함유 레지스트가, 웨이퍼(W)의 표면에 회전 도포되어, 하지막으로서의 SoC막을 덮도록, 금속 함유 레지스트막이 형성된다.
(단계(S3))
이어서, 산성 분위기 처리가 행해진다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해, 산성 분위기 처리 유닛(32)으로 반송되어, 스핀 척(310)에 유지된다. 이어서, 스핀 척(310)에 유지된 웨이퍼(W)에 있어서의, 미리 정해진 처리 대상 영역의 상방에 토출 노즐(322)이 이동되어, 당해 처리 대상 영역을 향해, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어가 공급된다. 상기 처리 대상 영역은, 예를 들면, 당해 영역에 산성 분위기 처리를 행하지 않으면(즉 초산 가스를 포함하는 드라이 에어가 공급되지 않으면), 금속 함유 레지스트의 선폭이 다른 영역보다 넓어져 버리는 영역이다. 또한, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어의 공급 시간은 예를 들면 5 ~ 10 초이다. 이에 의해, 처리 대상 영역 내의 금속 함유 레지스트막의 표면에, 촉매로서의 H+가 공급된다.
초산 가스를 포함하는 드라이 에어의 공급 시, FFU(340)로부터 스핀 척(310)에 유지된 웨이퍼(W)로의 청정 공기의 공급도 행해진다. 이에 의해, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어가, 웨이퍼(W)에 있어서의 처리 대상 영역 이외의 영역에 달하는 것을 억제할 수 있어, 처리 대상 영역 이외의 영역이 산성 분위기 처리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 이 공정에서 웨이퍼(W)에 공급되는 초산 가스를 포함하는 드라이 에어의 산 농도(구체적으로 초산 농도)는, 예를 들면 10 μg/m3 이상이다. 또한, 도포 현상 처리 장치(1) 내의 웨이퍼 존재 공간 중, 산성 분위기 처리 유닛(32) 내의 처리 공간(K) 이외의 공간(전술한 반송 공간을 포함함)은, 예를 들면, 산 농도가 10 ng/m3 미만이 된다.
(단계(S4))
이어서, PAB 처리가 행해진다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해, PAB 처리용의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어, PAB 처리된다. 이어서, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(56)으로 반송된 후, 반송 유닛(90)에 의해 전달 유닛(52)으로 반송되고, 셔틀 반송 유닛(80)에 의해 제 4 블록(G4)의 전달 유닛(62)으로 반송된다.
(단계(S5))
이어서, 노광 처리가 행해진다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 인터페이스 스테이션(5)의 반송 유닛(100)에 의해 노광 장치(4)로 반송되고, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막이 EUV광을 이용하여 정해진 패턴으로 노광된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(100)에 의해 제 4 블록(G4)의 전달 유닛(60)으로 반송된다.
(단계(S6))
다음으로, PEB 처리가 행해진다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해, PEB 처리용의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어, PEB 처리된다.
(단계(S7))
이어서, 현상 처리가 행해진다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 현상 처리 유닛(30)으로 반송되어, 현상 처리가 행해져, 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴이 형성된다.
(단계(S8))
이 후, POST 처리가 행해진다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, POST 처리용의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어, POST 처리된다.
(단계(S9))
그리고, 웨이퍼(W)가 도포 현상 처리 장치(1)로부터 반출된다.
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 단계(S1)와 반대의 순서로 카세트(C)로 되돌려진다.
이상으로, 일련의 웨이퍼 처리가 완료된다.
이상과 같이, 웨이퍼 처리의 예 1에서는, 레지스트 도포 처리 후로서 PAB 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을, 당해 선폭이 좁아지도록 제어할 수 있다. 특히, 웨이퍼 처리의 예 1에서는, 웨이퍼(W)에 있어서 산성 분위기 처리를 행하지 않으면 선폭이 다른 영역보다 넓어지는 처리 대상 영역에만 국소적으로 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 당해 처리 대상 영역의 선폭을 좁게 할 수 있어, 선폭을 웨이퍼 면내에서 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 웨이퍼 처리의 예 1에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W) 상의 금속 함유 레지스트막(F)의 표면(상면)에, 산성 분위기 처리에 의해, 촉매로서의 H+가 공급된다. 이 때문에, 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과는, 금속 함유 레지스트의 패턴의 상부에서 크다. 따라서, 산성 분위기 처리를 일절 행하지 않으면 도 15에 나타내는 바와 같이 금속 함유 레지스트의 패턴(P)의 상부에 있어서 하부보다 선폭이 넓어지는 패턴 형상 무너짐이 발생하는 경우에, 웨이퍼 처리의 예 1과 같이 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 도 16에 나타내는 바와 같이 금속 함유 레지스트의 패턴(P)의 선폭을 높이 방향의 위치에 관계없이 균일하게 할 수 있다.
또한, 산성 분위기 처리를 일절 행하지 않으면 상술한 바와 같은 상부가 넓어지는 패턴 형상 무너짐이 웨이퍼(W)의 일부에 발생하는 경우에, 웨이퍼 처리의 예 1과 같이 산성 분위기 처리를 국소적으로 행하고 또한 처리 대상 영역을 상기 형상 무너짐이 발생하는 영역으로 하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴 형상을 웨이퍼 면내에서 보다 균일하게 할 수 있다.
<웨이퍼 처리의 예 2>
도 17은 웨이퍼 처리의 예 2의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
레지스트 도포 처리 후로서 PAB 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 웨이퍼(W) 상의 금속 함유 레지스트막의 표면(즉 상면)에, 촉매로서의 H+가 공급되는 것을 감안하면, 전술한 지견(X)으로부터, 이하의 점(X')이 추측된다.
(X') 레지스트 도포 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하고, 그 후에 웨이퍼(W) 상에 형성되는 금속 함유 레지스트막의 하면에 촉매로서의 H+가 공급되도록 하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을 좁게 하는 것이 가능할 것.
웨이퍼 처리의 예 2에서는, 상기 추측(X')에 기초하여, 도포 현상 처리 장치(1) 내로의 웨이퍼(W)의 반입부터 레지스트 도포 처리까지의 사이에, 구체적으로 레지스트 도포 처리 전에, 산성 분위기 처리를 행한다.
보다 구체적으로, 웨이퍼 처리의 예 2에서는, 먼저, 도 17에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 처리의 예 1과 마찬가지로, 도포 현상 처리 장치(1) 내로의 웨이퍼(W)의 반입(단계(S1))이 행해진다.
이어서, 웨이퍼 처리의 예 1과는 달리, 레지스트 도포 처리(단계(S2)) 전에, 산성 분위기 처리(단계(S3A))가 행해진다.
구체적으로, 전술한 단계(S3)와 마찬가지로, 산성 분위기 처리가 처리 대상 영역에 대하여 국소적으로 행해진다. 이에 의해, 처리 대상 영역 내의 하지막의 표면에, 촉매로서의 H+가 공급된다.
이 후, 레지스트 도포 처리(단계(S2)), PAB 처리(단계(S4)), 노광 처리(단계(S5)), PEB 처리(단계(S6)), 현상 처리(단계(S7)), POST 처리(단계(S8)), 도포 현상 처리 장치(1)로부터의 웨이퍼(W)의 반출(단계(S9))이 이 순서로 행해진다.
이상으로, 일련의 웨이퍼 처리가 완료된다.
이상과 같이, 웨이퍼 처리의 예 2에서는, 레지스트 도포 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을, 당해 선폭이 좁아지도록 제어할 수 있다. 특히, 웨이퍼 처리의 예 2에서는, 웨이퍼(W)에 있어서 산성 분위기 처리를 행하지 않으면 선폭이 다른 영역보다 넓어지는 처리 대상 영역에만 국소적으로 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 당해 처리 대상 영역의 선폭을 좁게 할 수 있어, 선폭을 웨이퍼 면내에서 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 웨이퍼 처리의 예 2에서는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W) 상의 금속 함유 레지스트막(F)의 하면에, 산성 분위기 처리에 의해, 촉매로서의 H+가 공급된다. 이 때문에, 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과는, 금속 함유 레지스트의 패턴의 하부에서 크다. 따라서, 산성 분위기 처리를 일절 행하지 않으면, 도 19에 나타내는 바와 같이 금속 함유 레지스트의 패턴(P)의 하부에 있어서 상부보다 선폭이 넓어지는 패턴 형상 무너짐이 발생하는 경우에, 웨이퍼 처리의 예 2와 같이 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 도 16에 나타내는 바와 같이 금속 함유 레지스트의 패턴(P)의 선폭을 높이 방향의 위치에 관계없이 균일하게 할 수 있다.
또한, 산성 분위기 처리를 일절 행하지 않으면 상술한 바와 같이 하부가 넓어지는 패턴 형상 무너짐이 웨이퍼(W)의 일부에 발생하는 경우에, 웨이퍼 처리의 예 2와 같이 산성 분위기 처리를 국소적으로 행하고 또한 처리 대상 영역을 상기 형상 무너짐이 발생하는 영역으로 함으로써, 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 금속 함유 레지스트의 패턴 형상을 웨이퍼 면내에서 보다 균일하게 할 수 있다.
<웨이퍼 처리의 예 3>
도 20은 웨이퍼 처리의 예 3의 주요 공정을 나타내는 순서도이다. 웨이퍼 처리의 예 3에서는, 전술한 지견(Y)에 기초하여, 노광 처리부터 PEB 처리까지의 사이에, 구체적으로, 노광 처리 후로서 PEB 처리 전에, 산성 분위기 처리를 행한다.
보다 구체적으로, 웨이퍼 처리의 예 3에서는, 먼저, 도 20에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 처리의 예 1과 마찬가지로, 도포 현상 처리 장치(1) 내로의 웨이퍼(W)의 반입(단계(S1)), 레지스트 도포 처리(단계(S2))가 이 순서로 행해진다.
이어서, 웨이퍼 처리의 예 1과는 달리, 레지스트 도포 처리(단계(S2)) 후에, PAB 처리(단계(S4)), 노광 처리(단계(S5))가 이 순서로 행해진다. 이 후, 산성 분위기 처리(단계(S3B))가 행해진다.
구체적으로, 전술한 단계(S3)와 마찬가지로, 산성 분위기 처리가 처리 대상 영역에 대하여 국소적으로 행해진다. 이에 의해, 처리 대상 영역 내의 노광 후의 금속 함유 레지스트막의 표면에, 촉매로서의 H+가 공급된다.
산성 분위기 처리 후, PEB 처리(단계(S6)), 현상 처리(단계(S7)), POST 처리(단계(S8)), 도포 현상 처리 장치(1)로부터의 웨이퍼(W)의 반출(단계(S9))이 이 순서로 행해진다.
이상으로, 일련의 웨이퍼 처리가 완료된다.
이상과 같이, 웨이퍼 처리의 예 3에서는, 노광 처리 후로서 PEB 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을, 당해 선폭이 좁아지도록 제어할 수 있다. 특히, 웨이퍼 처리의 예 3에서는, 웨이퍼(W)에 있어서 산성 분위기 처리를 행하지 않으면 선폭이 다른 영역보다 넓어지는 처리 대상 영역에만 국소적으로 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 당해 처리 대상 영역의 선폭을 좁게 할 수 있어, 선폭을 웨이퍼 면내에서 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 웨이퍼 처리의 예 3에서는, 웨이퍼 처리의 예 1과 마찬가지로, 웨이퍼(W) 상의 금속 함유 레지스트막(F)의 표면에, 산성 분위기 처리에 의해, 촉매로서의 H+가 공급된다. 그러나, 웨이퍼 처리의 예 1에서는, 노광 전이며 가수 분해 반응량이 적기 때문에(즉 가수 분해가 진행될 여지가 있기 때문에), 촉매 공급의 유무에 따라 반응 속도에 차가 크게 생기는데 대하여, 웨이퍼 처리의 예 3에서는, 노광 후이며 가수 분해가 거의 종료되어 있기 때문에, 촉매 공급의 유무에 따라 가수 분해의 반응속도에 차가 생기기 어렵다. 이 때문에, 웨이퍼 처리의 예 3에 있어서, 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 좁아지는 효과는, 금속 함유 레지스트의 패턴의 상부와 하부에서 대략 동일하다. 환언하면, 웨이퍼 처리의 예 3에 의하면, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을 높이 방향의 위치에 관계없이 대략 균일하게 좁게 할 수 있다.
<웨이퍼 처리의 예 4>
도 21은 웨이퍼 처리의 예 4의 주요 공정을 나타내는 순서도이다. 웨이퍼 처리의 예 4에서는, 전술한 지견(Z)에 기초하여, PEB 처리부터 현상 처리까지의 사이에, 구체적으로, PEB 처리 후로서 현상 처리 전에, 산성 분위기 처리를 행한다.
보다 구체적으로, 웨이퍼 처리의 예 4에서는, 먼저, 도 21에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 처리의 예 3과 마찬가지로, 도포 현상 처리 장치(1) 내로의 웨이퍼(W)의 반입(단계(S1)), 레지스트 도포 처리(단계(S2)), PAB 처리(단계(S4)), 노광 처리(단계(S5))가 이 순서로 행해진다. 이어서, 웨이퍼 처리의 예 3과 달리, PEB 처리(단계(S6))가 행해진다.
이 후, 산성 분위기 처리(단계(S3C))가 행해진다.
구체적으로, 전술한 단계(S3)와 마찬가지로, 산성 분위기 처리가 처리 대상 영역에 대하여 국소적으로 행해진다. 이에 의해, 처리 대상 영역 내의 PEB 처리 후의 금속 함유 레지스트막의 표면에, 촉매로서의 H+가 공급된다. 단, 본 예 4의 산성 분위기 처리의 처리 대상 영역은, 웨이퍼 처리의 예 1과 달리, 당해 영역에 산성 분위기 처리를 행하지 않으면, 금속 함유 레지스트의 선폭이 다른 영역보다 좁아져 버리는 영역이다.
산성 분위기 처리 후, 현상 처리(단계(S7)), POST 처리(단계(S8)), 도포 현상 처리 장치(1)로부터의 웨이퍼(W)의 반출(단계(S9))이 이 순서로 행해진다.
이상으로, 일련의 웨이퍼 처리가 완료된다.
이상과 같이, 웨이퍼 처리의 예 4에서는, PEB 처리 후로서 현상 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을, 당해 선폭이 넓어지도록 제어할 수 있다. 특히, 웨이퍼 처리의 예 4에서는, 웨이퍼(W)에 있어서 산성 분위기 처리를 행하지 않으면 선폭이 다른 영역보다 좁아지는 처리 대상 영역에만 국소적으로 산성 분위기 처리를 행하기 때문에, 당해 처리 대상 영역의 선폭을 넓게 할 수 있어, 선폭을 웨이퍼 면내에서 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 웨이퍼 처리의 예 4에서는, 웨이퍼 처리의 예 1과 마찬가지로, 웨이퍼(W) 상의 금속 함유 레지스트막(F)의 표면에, 산성 분위기 처리에 의해, 촉매로서의 H+가 공급된다. 그러나, 웨이퍼 처리의 예 1과 달리, 웨이퍼 처리의 예 4는, PEB 처리 후이며 가수 분해보다 탈수 축합이 우위이지만, 탈수 축합이 어느 정도 진행되어 있기 때문에, 촉매 공급의 유무에 따라 탈수 축합의 반응 속도에 차가 생기기 어렵다. 이 때문에, 웨이퍼 처리의 예 4에 있어서, 산성 분위기 처리에 의해 선폭이 넓어지는 효과는, 금속 함유 레지스트의 패턴의 상부와 하부에서 대략 동일하다. 환언하면, 웨이퍼 처리의 예 4에 의하면, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을 높이 방향의 위치에 관계없이 대략 균일하게 넓게 할 수 있다.
또한, 웨이퍼 처리의 예 4에 의하면, 노광량이 적어도, 넓은 선폭의 금속 함유 레지스트의 패턴을 얻을 수 있다. 즉, 웨이퍼 처리의 예 4에 의하면, 목표하는 선폭의 패턴을 얻기 위한 노광량을 억제할 수 있다. 이 때문에, 큰 전력이 필요한 EUV용의 노광 장치(4)에서 소비되는 전력을 억제할 수 있으므로, 전력 생성에 수반하는 CO2의 발생량을 저감시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 개시는, 웨이퍼(W)에 대하여 금속 함유 레지스트의 패턴을 형성하기 위한 처리를 행하는 방법으로서, 현상 처리까지의 사이에 웨이퍼 존재 공간의 산 농도를 변화시키는 방법을 제공한다. 이 방법에 의하면, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을 적절하게 제어할 수 있다.
<변형예>
이상에서는, 도포 현상 처리 장치(1) 내로의 웨이퍼(W)의 반입 후부터 현상 처리까지의 사이에, 하나의 기간에서만(즉 1 회만), 산성 분위기 처리 유닛(32)에 의한 산성 분위기 처리를 행하고 있었다. 이 대신에, 도포 현상 처리 장치(1) 내로의 웨이퍼(W)의 반입 후부터 현상 처리까지의 사이에 포함되는 복수의 기간 각각에서, 산성 분위기 처리 유닛(32)에 의한 산성 분위기 처리를 행해도 된다.
상기 복수의 기간은, 예를 들면, PEB 처리의 전과, PEB 처리의 후의 2 개이다. 또한, PEB 처리의 전이란, 레지스트 도포 처리부터 노광 처리까지의 사이(구체적으로 레지스트 도포 처리부터 PAB 처리까지의 사이)와 노광 처리부터 노광 후 가열 처리까지의 사이 중 적어도 어느 일방이다.
이하, PEB 처리의 전과 PEB 처리의 후와의 양방에서, 산성 분위기 처리 유닛(32)에 의한 산성 분위기 처리를 행하는 이유에 대하여 설명한다.
도 5를 이용하여 설명한 바와 같이, 금속 함유 레지스트의 노광 영역(A1)에 있어서의 미노광 영역(A2)에 가까운 부분에는, 노광되지만 노광 영역(A1)의 중심보다 노광량이 적은 중간 노광 영역(A3)이 존재한다. 산성 분위기 처리를 일절 행하지 않는 종래의 방법에서, 도 22에 나타내는 바와 같이 목표 선폭(T)의 금속 함유 레지스트의 패턴(P)이 얻어졌다 하더라도, 당해 패턴(P)에 중간 노광 영역(A3)에 상당하는 부분(P1)이 포함되어 있으면, 당해 부분(P1)의 치밀도가 부족하여, 당해 패턴(P)의 에칭 내성이 불충분해진다.
PEB 처리의 후에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 중간 노광 영역(A3) 내에서 탈수 축합이 진행되고, 금속 함유 레지스트의 패턴에 있어서의 중간 노광 영역(A3)에 상당하는 부분의 치밀도가 높아진다. 그러나, 도 23에 나타내는 바와 같이 금속 함유 레지스트의 패턴에 있어서의 중간 노광 영역(A3)에 상당하는 부분(P1)이 확장되어, 패턴의 선폭이 목표 선폭(T)보다 넓어져 버릴 우려가 있다.
따라서, PEB 처리의 전과 PEB 처리의 후와의 양방에서 산성 분위기 처리를 행한다.
구체적으로, PEB 처리의 전에 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 도 24에 나타내는 바와 같이, 마치 중간 노광 영역(A3)의 대략 전체가 목표 선폭(T)이 되는 영역의 내측으로 이동하는 것과 같이 한다. 그리고, PEB 처리의 후에도 산성 분위기 처리를 행하여, 중간 노광 영역(A3)의 대략 전체를 치밀화시킨다. 그 후에 현상함으로써 얻어지는 패턴(P)은, 도 25에 나타내는 바와 같이, 중간 노광 영역(A3)에 상당하는 부분(P1)을 포함하는데, 당해 부분(P1)을 비롯하여 전체적으로 치밀도 및 에칭 내성이 높으며, 또한, 목표 선폭(T)을 가지는 것이 된다.
환언하면, 패턴의 선폭을 억제하면서, 패턴의 에칭 내성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 예에서는, 웨이퍼(W)에 대하여, 산성 분위기 처리를 국소적으로 행하고 있었지만, 웨이퍼(W)의 전면에 대하여, 산성 분위기 처리를 행해도 된다.
도 26은 산성 분위기 처리 유닛의 다른 예의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 26의 산성 분위기 처리 유닛(32A)은, 웨이퍼(W)의 전면에 대하여, 산성 분위기 처리를 행하기 위한 장치이며, 도 11의 산성 분위기 처리 유닛(32)과 마찬가지로, 스핀 척(310) 및 컵(312)을 가진다. 단, 산성 분위기 처리 유닛(32A)은, 도 11의 산성 분위기 처리 유닛(32)과 달리, 토출 노즐(322) 및 FFU(340)를 가지지 않고, 대신에, 가스류 형성 유닛(350)을 가진다. 가스류 형성 유닛(350)은, 산성 가스를 포함하는 처리 가스로서의, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어의 하강 기류를 형성하고, 당해 드라이 에어를 컵(312) 내의 웨이퍼(W)의 전면에 한 번에 공급한다.
가스류 형성 유닛(350)은, 공급관(330)을 개재하여 공급 기구(331A)에 접속되어 있다. 공급 기구(331A)는, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어를 가스류 형성 유닛(350)으로 공급한다. 공급 기구(331A)에서는, 드라이 에어의 공급원(도시하지 않음)으로부터의 드라이 에어를, 공급관(333)을 거쳐 보틀(332)에 공급하는 것에 의해, 초산 가스를 포함하는 드라이 에어를, 공급관(330)을 거쳐 가스류 형성 유닛(350)으로 공급할 수 있다.
가스류 형성 유닛(350)은 승강 가능하게 구성되어 있어도 된다. 승강 가능하게 구성되어 있는 경우, 산성 분위기 처리 시, 컵(312)의 상부 개구가 가스류 형성 유닛(350)에서 폐색되도록, 가스류 형성 유닛(350)을 가공시켜도 된다.
전술한 웨이퍼 처리의 예 1과 마찬가지로, 레지스트 도포 처리 후로서 PAB 처리 전에 웨이퍼(W)의 전면에 대하여 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭 및 금속 함유 레지스트의 패턴 형상을, 상이한 웨이퍼(W) 간에서 균일하게 할 수 있다.
또한, 전술한 웨이퍼 처리의 예 2와 마찬가지로, 도포 현상 처리 장치(1) 내로의 웨이퍼(W)의 반입 후로서 레지스트 도포 처리 전에, 산성 분위기 처리를 웨이퍼(W)의 전면에 대하여 행하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭 및 금속 함유 레지스트의 패턴 형상을, 상이한 웨이퍼(W) 간에서 균일하게 할 수 있다.
전술한 웨이퍼 처리의 예 3과 마찬가지로, 노광 처리 후로서 PEB 처리 전에, 웨이퍼(W)의 전면에 대하여 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을, 상이한 웨이퍼(W) 간에서 균일하게 할 수 있다.
전술한 웨이퍼 처리의 예 4와 마찬가지로, PEB 처리 후로서 현상 처리 전에, 웨이퍼(W)의 전면에 대하여 산성 분위기 처리를 행하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트의 패턴의 선폭을, 상이한 웨이퍼(W) 간에서 균일하게 할 수 있고, 또한, CO2의 발생량을 저감시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 전면에 대한 산성 분위기 처리를, 도 26의 산성 분위기 처리 유닛(32A)이 아닌, 도 11의 산성 분위기 처리 유닛(32)에서 행해도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 산성 분위기 처리에 산성 가스로서 초산 가스를 이용하고 있었지만, 다른 유기산 가스를 이용해도 되고, 유기산 가스 이외의 산성 가스여도 된다. 또한, PEB 처리 후로서 현상 처리 전에 행하는 산성 분위기 처리에는, 초산, 구연산, 옥살산, 포름산 등의 카르본산의 가스가 적합하게 이용된다.
이상의 예에서는, 금속 함유 레지스트의 하지막이 SoC막이었다. 그러나, 상기 하지막은 SoC막에 한정되지 않으며, 예를 들면, SiC막이어도 되고, 실리콘 함유 반사 방지 코팅막으로서 이용되는 막이어도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 금속 함유 레지스트의 하지막으로서의 SoC막이 웨이퍼(W)에 미리 형성되어 있는 것으로 했지만, 상기 하지막은 도포 현상 처리 장치(1)에서 형성되어도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 산성 분위기 처리 유닛은, 현상 처리 유닛(30) 등의 액 처리 유닛과 별체였지만, 일체여도 된다.
이상의 예에서는, 산성 분위기 처리 유닛은, 처리 스테이션(3)에 있어서의 현상 처리 유닛(30) 등의 액 처리 유닛과 평면에서 봤을 때 중첩되는 영역에 마련되어 있었지만, 처리 스테이션(3)에 있어서의 다른 영역에 마련되어도 된다. 또한, 산성 분위기 처리 유닛은, 도포 현상 처리 장치(1)에 있어서의 처리 스테이션(3) 이외의 영역에 마련되어 있어도 된다. 예를 들면, 노광 처리 후로서 PEB 처리 전에 산성 분위기 처리를 행하는 경우에는, 당해 산성 분위기 처리를 행하는 산성 분위기 처리 유닛을 인터페이스 스테이션(5)에 마련해도 된다. 이에 의해, 산성 분위기 처리를 행하는 경우의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
이상의 예에서는, 산성 분위기 처리 유닛은, 도포 현상 처리 장치에 탑재되어 있었다. 즉, 산성 분위기 처리를 행하는 장치와 도포 현상 처리 장치가 일체화되어 있었다. 단, 산성 분위기 처리를 행하는 장치는, 도포 현상 처리 장치와 별체여도 된다. 보다 상세하게는, 산성 분위기 처리를 행하는 장치는, 레지스트 도포 처리, PAB 처리, PEB 처리, 현상 처리 중 적어도 어느 하나를 행하는 장치와는, 별체의 장치여도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (12)

  1. 기판에 대하여 금속 함유 레지스트의 패턴을 형성하기 위한 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 금속 함유 레지스트의 막의 현상 처리까지의 사이에 기판 처리 장치 내에 있어서의 상기 기판이 존재하는 기판 존재 공간의 산 농도를 변화시키는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 존재 공간은,
    상기 기판에 대하여 정해진 처리를 행하는 처리 공간과,
    상기 처리 공간에 대하여 기판을 반송하는 반송 기구가 마련된 반송 공간을 포함하고,
    상기 기판 존재 공간의 산 농도를 변화시킬 시, 상기 처리 공간의 산 농도를 상승시키고,
    상기 반송 공간의 산 농도는, 상기 처리 공간의 최저 산 농도 이하로 유지되는, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 함유 레지스트의 막의 형성부터 상기 막에 대한 노광 처리까지의 사이에 상기 기판 존재 공간의 산 농도를 상승시키는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 함유 레지스트의 막에 대한 노광 처리부터 노광 후 가열 처리까지의 사이에 상기 기판 존재 공간의 산 농도를 상승시키는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    노광 후 가열 처리부터 상기 현상 처리까지의 사이에 상기 기판 존재 공간의 산 농도를 상승시키는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치 내로의 상기 기판의 반입부터 상기 금속 함유 레지스트의 막의 형성까지의 사이에 상기 기판 존재 공간의 산 농도를 상승시키는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 현상 처리까지의 사이에 포함되는 복수의 기간 각각에서 상기 기판 존재 공간의 산 농도를 상승시키는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 기간은, 노광 후 가열 처리의 전과, 상기 노광 후 가열 처리의 후인, 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 방법을 상기 기판 처리 장치에 실행시키기 위하여, 상기 기판 처리 방법을 제어하는 제어 장치의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 기억한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
  10. 기판에 대하여 금속 함유 레지스트의 패턴을 형성하기 위한 처리를 행하는 기판 처리 장치로서,
    상기 금속 함유 레지스트의 막의 현상 처리까지의 사이에 상기 기판 처리 장치 내에 있어서의 상기 기판이 존재하는 기판 존재 공간의 산 농도를 변화시키는 산 농도 변화부를 가지는, 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 존재 공간은,
    상기 기판에 대하여 정해진 처리를 행하는 처리 공간과,
    상기 처리 공간에 대하여 기판을 반송하는 반송 기구가 마련된 반송 공간을 포함하고,
    상기 산 농도 변화부는, 상기 기판 존재 공간의 산 농도를 변화시킬 시, 상기 처리 공간의 산 농도를 상승시키고,
    상기 반송 공간의 산 농도는, 상기 처리 공간의 최저 산 농도 이하로 유지되는, 기판 처리 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 산 농도 변화부는, 상기 현상 처리까지의 사이에 포함되는 복수의 기간 각각에서 상기 기판 존재 공간의 산 농도를 상승시키는, 기판 처리 장치.
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