KR20240048484A - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

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

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코스케 요시하라
사토루 시무라
유헤이 구와하라
토모야 오니츠카
소이치로 오카다
테츠나리 후루쇼
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

금속 함유 레지스트의 피막의 감도의 저하를 억제하면서, 금속 함유 레지스트의 패턴의 러프니스를 향상시킨다. 금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과, 이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과, 이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법이다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 기억 매체 {SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND RECORDING MEDIUM}
본 개시는 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 금속 함유 레지스트에 의한 피막이 형성되고, 당해 피막에 노광 처리가 실시된 기판에 대하여, 열판에 있어서 지지하여 가열함으로써 열 처리하는 방법이 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2021-019178호
본 개시에 따른 기술은, 금속 함유 레지스트의 피막의 감도의 저하를 억제하면서, 금속 함유 레지스트의 패턴의 러프니스를 향상시킨다.
본 개시의 일태양은, 금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과, 이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과, 이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법이다.
본 개시에 따르면, 금속 함유 레지스트의 피막의 감도의 저하를 억제하면서, 금속 함유 레지스트의 패턴의 러프니스를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치로서의 도포 현상 처리 장치의 내부 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 2는 도포 현상 처리 장치의 정면측의 내부 구성의 개략을 나타내는 도이다.
도 3은 도포 현상 처리 장치의 배면측의 내부 구성의 개략을 나타내는 도이다.
도 4는 제 1 가열 처리에 이용되는 열 처리 유닛의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 5는 제 2 가열 처리에 이용되는 열 처리 유닛의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 횡단면도이다.
도 6은 도 1의 도포 현상 처리 장치를 이용한 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 7은 전구체화 공정 및 축합 공정 중의 웨이퍼의 온도 이력을 나타내는 도이다.
도 8은 금속 함유 레지스트막의 감도와, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스와의 관계를 나타내는 도이다.
도 9는 금속 함유 레지스트막의 감도와, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스와의 관계를 나타내는 도이다.
도 10은 단순히 가열 처리의 시간을 길게 하면, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스가 악화되어 버리는 이유를 설명하기 위한 도이다.
도 11은 전구체화 처리의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 전구체화 처리의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.
도 13은 제 1 가열 처리가 실시되는 가열 영역의 다른 예를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 14는 PEB 가열 처리가 실시되는 가열 영역의 예를 모식적으로 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 레지스트액을 공급하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 및 레지스트막을 노광하는 노광 처리, 노광 후에 레지스트막 내의 화학 반응이 촉진되도록 가열하는 PEB(Post Exposure Bake) 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이다.
최근에는, 레지스트로서, 화학 증폭형 레지스트 대신에, 금속 함유 레지스트가 이용되는 경우가 있다. 단, 금속 함유 레지스트를 이용하는 경우, 마이크로 영역의 치수 균일성이 양호한 레지스트 패턴 즉 러프니스가 작은 레지스트 패턴을 형성할 수 없는 경우가 있다. 또한, PEB 처리 시의 웨이퍼를 저온으로 함으로써, 고온으로 한 경우에 비해, 러프니스를 작게 할 수 있지만, 금속 함유 레지스트의 피막의 노광량 감도(이하, 감도라 함)가 저하되어 버린다.
이에, 본 개시에 따른 기술은, 금속 함유 레지스트의 피막의 감도의 저하를 억제하면서, 금속 함유 레지스트에 의한 레지스트 패턴의 러프니스를 향상시킨다.
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 부여하는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.
<도포 현상 처리 장치>
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치로서의 도포 현상 처리 장치의 내부 구성의 개략을 나타내는 설명도이다. 도 2 및 도 3은 각각, 도포 현상 처리 장치(1)의 정면측과 배면측의 내부 구성의 개략을 나타내는 도이다.
도포 현상 처리 장치(1)는, 금속을 함유하는 레지스트인 금속 함유 레지스트로서, 네거티브형인 것을 이용하여, 기판으로서의 웨이퍼(W)에 레지스트 패턴을 형성한다. 도포 현상 처리 장치(1)가 이용하는 금속 함유 레지스트는, 보다 구체적으로는 산소도 함유하는 것이다. 또한, 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속은 임의이나, 예를 들면 주석이다.
도포 현상 처리 장치(1)는, 도 1 ~ 도 3에 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. 또한, 도포 현상 처리 장치(1)는, 당해 도포 현상 처리 장치(1)에 인접하는 노광 장치(4)와 처리 스테이션(3)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(5)을 가진다. 그리고, 도포 현상 처리 장치(1)는 카세트 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)과, 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 1의 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 방향의 X 방향(도 1의 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 유닛과의 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 1의 X 방향 부방향측)에는 제 1 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X 방향 정방향측)에는 제 2 블록(G2)이 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 카세트 스테이션(2)측(도 1의 Y 방향 부방향측)에는 제 3 블록(G3)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 인터페이스 스테이션(5)측(도 1의 Y 방향 정방향측)에는 제 4 블록(G4)이 마련되어 있다.
제 1 블록(G1)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 복수의 액 처리 유닛, 예를 들면 현상부로서의 현상 처리 유닛(30), 레지스트 도포부로서의 레지스트 도포 유닛(32)이 아래로부터 이 순으로 배치되어 있다. 현상 처리 유닛(30)은, 웨이퍼(W)에 현상 처리를 실시한다. 하부 반사 방지막 형성 유닛(31)은, 웨이퍼(W)의 금속 함유 레지스트막의 하층에 반사 방지막(이하, '하부 반사 방지막'이라 함)을 형성한다. 레지스트 도포 유닛(32)은, 웨이퍼(W)에 금속 함유 레지스트를 도포하여 금속 함유 레지스트의 피막 즉 금속 함유 레지스트막을 형성한다.
예를 들면 현상 처리 유닛(30), 하부 반사 방지막 형성 유닛(31), 레지스트 도포 유닛(32)은, 각각 수평 방향으로 3 개 배열되어 배치되어 있다. 또한, 이들 현상 처리 유닛(30), 하부 반사 방지막 형성 유닛(31), 레지스트 도포 유닛(32)의 수 및 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
현상 처리 유닛(30), 하부 반사 방지막 형성 유닛(31), 레지스트 도포 유닛(32)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.
제 1 블록(G1)에는, 웨이퍼(W)의 금속 함유 레지스트막의 상층에 반사 방지막을 형성하는 상부 반사 방지막 형성 유닛이 더 배치되어 있어도 된다.
예를 들면 제 2 블록(G2)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 가열부 및 냉각부로서의 열 처리 유닛(40), 소수화 처리 유닛(41) 및 주변 노광 유닛(42)이 상하 방향과 수평 방향으로 배열되어 마련되어 있다. 열 처리 유닛(40)은, 가열 처리 및 냉각 처리와 같은 열 처리를 웨이퍼(W)에 실시한다. 소수화 처리 유닛(41)은, 금속 함유 레지스트와 웨이퍼(W)와의 정착성을 높이기 위하여 소수화 처리를 웨이퍼(W)에 실시한다. 주변 노광 유닛(42)은, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막의 주연부를 노광한다. 이들 열 처리 유닛(40), 소수화 처리 유닛(41), 주변 노광 유닛(42)의 수 및 배치에 대해서도, 임의로 선택할 수 있다. 또한, 열 처리 유닛(40)에서는, 레지스트 도포 처리 후의 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리인 프리 베이킹 처리(이하, 'PAB 처리'라 함), 후술하는 제 1 가열 처리, 후술하는 제 2 가열 처리로서의 PEB 처리, 현상 처리 후의 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리인 포스트 베이킹 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 1에 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 3에 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(51)과 제 4 블록(G4)의 전달 유닛(60)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 1에 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.
이상의 도포 현상 처리 장치(1)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 제어부(200)가 마련되어 있다. 제어부(200)는, 예를 들면 CPU 등의 프로세서 및 메모리 등을 구비한 컴퓨터이며, 프로세서에 의해 실행되는 지령을 포함하는 프로그램을 저장하는 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 유닛 및 각종 반송 유닛 등의 구동계의 동작을 제어하여, 후술하는 웨이퍼 처리를 행하기 위한 지령을 포함하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(M)에 기록되어 있던 것으로서, 당해 기억 매체(M)로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다. 기억 매체(M)는, 일시적인 기억 매체여도, 비일시적인 기억 매체여도 된다.
<열 처리 유닛>
다음으로, 열 처리 유닛(40) 중, 후술하는 제 1 가열 처리에 이용되는 열 처리 유닛(40)에 대하여 설명한다. 도 4 및 도 5는 각각, 제 1 가열 처리에 이용되는 열 처리 유닛(40)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도 및 횡단면도이다.
도 4 및 도 5의 열 처리 유닛(40)은, 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하는 가열부와 웨이퍼(W)에 냉각 처리를 실시하는 냉각부가 일체화 즉 연결된 것이며, 내부를 폐쇄 가능한 하우징(300)을 가지고 있다. 하우징(300)의 웨이퍼 반송 영역(D)측 즉 후술하는 냉각 영역(311)측의 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입반출구(도시하지 않음)가 형성되고, 당해 반입반출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
하우징(300)의 내부에는, 웨이퍼(W)에 가열 처리가 실시되는 가열 영역(310)과, 웨이퍼(W)에 냉각 처리가 실시되는 냉각 영역(311)이 마련되어 있다. 가열 영역(310)과 냉각 영역(311)은 Y 방향으로 배열되어 배치되어 있다.
가열 영역(310)에는, 후술하는 열판(340) 상의 처리 공간(S)을 덮어 열 처리 시에 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(320)가 마련되어 있다. 챔버(320)는, 상측에 위치하여 승강 가능한 상부 챔버(덮개체라고도 함)(321)와, 하측에 위치하여 상부 챔버(321)와 일체가 되어 처리 공간(S)을 형성하는 하부 챔버(322)를 가지고 있다.
상부 챔버(321)는, 하면이 개구된 대략 원통 형상을 가지고 있다. 상부 챔버(321)의 상면 중앙부에는, 배기구(330)가 마련되어 있다. 처리 공간(S) 내의 분위기는, 배기구(330)로부터 배기된다.
하부 챔버(322)는, 상면이 개구된 대략 원통 형상을 가지고 있다. 하부 챔버(322)의 상면 개구부에는, 웨이퍼(W)를 지지하여 가열하는 열판(340)과, 당해 열판(340)을 수용하여 열판(340)의 외주부를 유지하는 환상(環狀)의 유지 부재(341)가 마련되어 있다. 열판(340)은, 두께가 있는 대략 원반 형상을 가진다. 또한, 열판(340)에는, 예를 들면 히터(342)가 내장되어 있다. 열판(340)의 온도는, 예를 들면, 제어부(200)에 의해 정해진 설정 온도가 되도록 제어된다.
하부 챔버(322)의 내부로서 열판(340)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키는 승강 핀(350)이 예를 들면 3 개 마련되어 있다. 승강 핀(350)은, 모터 등의 구동원을 가지는 승강 구동부(351)에 의해 승강 가능하다. 열판(340)의 중앙부 부근에는, 당해 열판(340)을 두께 방향으로 관통하는 관통 홀(343)이 예를 들면 3 개소에 형성되어 있다. 그리고, 승강 핀(350)은 관통 홀(343)을 통과하여, 열판(340)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
냉각 영역(311)에는, 웨이퍼(W)를 지지하여 냉각하는 냉각판(360)이 마련되어 있다. 냉각판(360)은, 대략 방형의 평판 형상을 가지고, 열판(340)측의 단면이 원호 형상으로 만곡하고 있다. 냉각판(360)에는, Y 방향을 따른 2 개의 슬릿(361)이 형성되어 있다. 슬릿(361)은, 냉각판(360)의 열판(340)측의 단면으로부터 냉각판(360)의 중앙부 부근까지 형성되어 있다. 이 슬릿(361)에 의해, 냉각판(360)이, 가열 영역(310)의 승강 핀(350) 및 냉각 영역(311)의 후술하는 승강 핀(370)과 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉각판(360)에는, 예를 들면 냉각수의 유로 및 펠티에 소자 등의 온도 조절 부재(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 냉각판(360)의 온도는, 예를 들면, 제어부(200)에 의해 정해진 설정 온도가 되도록 제어된다.
냉각판(360)은, 지지 암(362)에 지지되어 있다. 지지 암(362)에는, 모터 등의 구동원을 가지는 구동부(363)가 장착되어 있다. 구동부(363)는, Y 방향으로 연신하는 레일(364)에 장착되어 있다. 레일(364)은, 냉각 영역(311)으로부터 가열 영역(310)까지 연신하고 있다. 상술한 구동부(363)에 의해, 냉각판(360)은, 레일(364)을 따라 냉각 영역(311) 내의 초기 위치와 가열 영역(310) 내의 전달 위치와의 사이를 이동 가능하게 되어 있다. 냉각판(360), 지지 암(362) 및 레일(364)은, 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 기구를 구성한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 냉각판(360)은 상기 반송 기구를 구성한다.
냉각판(360)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키는 승강 핀(370)이 예를 들면 3 개 마련되어 있다. 승강 핀(370)은, 모터 등의 구동원을 가지는 승강 구동부(371)에 의해 승강 가능하다. 그리고, 승강 핀(370)은 슬릿(361)을 통과하여, 냉각판(360)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
또한, 제 1 가열 처리에 이용되는 열 처리 유닛(40)의 구성과, PAB 처리 및 PEB 처리, POST 처리에 이용되는 열 처리 유닛(40)의 구성은 동일해도 된다.
<웨이퍼 처리>
다음으로, 도포 현상 처리 장치(1)를 이용한 웨이퍼 처리의 일례에 대하여 설명한다. 도 6은 도포 현상 처리 장치(1)를 이용한 웨이퍼 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다. 도 7은 후술하는 단계(S5) 및 단계(S6) 중의 웨이퍼(W)의 온도 이력을 나타내는 도이다. 또한, 이하의 처리는 제어부(200)의 제어 하에서, 행해진다.
먼저, 도포 현상 처리 장치(1) 내로 웨이퍼(W)가 반입된다(단계(S1)).
구체적으로, 예를 들면, 먼저, 도포 현상 처리 장치(1)의 카세트 스테이션(2)으로 반입되고 배치판(13)에 배치된 카세트(C)로부터, 반송 유닛(21)에 의해, 웨이퍼(W)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(53)으로 반송된다.
다음으로, 웨이퍼(W)에 금속 함유 레지스트막이 형성된다(단계(S2)).
구체적으로, 예를 들면, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해 제 2 블록(G2)의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어 온도 조절 처리가 실시된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 제 1 블록(G1)의 하부 반사 방지막 형성 유닛(31)으로 반송되고, 반송 유닛(70)에 의해 웨이퍼(W) 상에 하부 반사 방지막이 형성된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 제 2 블록(G2)의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어, 가열 처리가 실시된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(53)으로 되돌려진다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(90)에 의해 동일한 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(54)으로 반송된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 제 2 블록(G2)의 소수화 처리 유닛(41)으로 반송되어, 소수화 처리가 행해진다.
그리고, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 레지스트 도포 유닛(32)으로 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 금속 함유 레지스트막이 형성된다.
이어서, 웨이퍼(W)에 PAB 처리가 실시된다(단계(S3)).
구체적으로, 예를 들면, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해 PAB 처리용의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어, PAB 처리가 실시된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(55)으로 반송된다.
이어서, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 주변 노광 유닛(42)으로 반송되어, 주변 노광 처리가 실시된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(56)으로 반송된다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 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.
이어서, 웨이퍼(W)에 노광 처리가 실시된다(단계(S4)).
구체적으로, 예를 들면, 웨이퍼(W)가, 인터페이스 스테이션(5)의 반송 유닛(100)에 의해 노광 장치(4)로 반송되어, EUV광을 이용한 정해진 패턴으로 노광된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(100)에 의해 제 4 블록(G4)의 전달 유닛(60)으로 반송된다.
이어서, 웨이퍼(W)에, 노광된 금속 함유 레지스트를 열에 의해 전구체화시키는 전구체화 처리가 실시된다. 즉, 웨이퍼(W)에, 제 1 가열 처리가 실시되고, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 금속 함유 레지스트가 전구체화된다(단계(S5)).
그런데, 금속 함유 레지스트는, 노광 처리에 있어서의 EUV에 의해, 당해 레지스트 중의 금속과 리간드(유기 금속 착체)와의 결합이 절단되어 액티브한 상태가 된다. 이 액티브한 상태의 금속 함유 레지스트는, 주위의 분위기 중 등의 산소 함유 성분(예를 들면 수분)과 반응하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트 중의 금속에 있어서의 리간드와의 결합이 절단된 부분에, 산소 함유기(예를 들면 수산기)가 결합하여, 전구체가 된다. 그리고, 전구체화된 금속 함유 레지스트끼리가 축합(산소 함유기가 수산기인 경우에는 탈수 축합)하는 것에 의해, 금속 함유 레지스트는 현상액에 대하여 녹지 않게 된다.
본 단계(S5)에서는, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 금속 함유 레지스트의 전구체화와 축합 중, 전구체화만이 진행되고 축합이 진행되지 않고, 또는, 전구체가 주로 진행되고 축합은 약간 진행된다. 이에 의해, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 상기 축합을 일으키지 않고, 또는, 거의 일으키지 않고, 금속 함유 레지스트의 전구체화를 충분히 진행시킨다. 이와 같이 하는 이유에 대해서는 후술한다.
본 단계(S5)에서는, 구체적으로, 웨이퍼(W)가, 예를 들면, 먼저, 반송 유닛(70)에 의해, 제 1 가열 처리용의 열 처리 유닛(40)으로 반입되고, 승강 핀(370)을 개재하여, 초기 위치의 냉각판(360)에 배치된다. 이 후, 도 7에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리(pre PEB 처리라고도 함)와 냉각 처리가 이 순으로 교호로 실시된다.
제 1 가열 처리 시에는, 예를 들면, 먼저, 구동부(363)에 의해 냉각판(360)이 레일(364)을 따라 열판(340)의 상방의 전달 위치까지 이동된다. 이어서, 승강 핀(350)이 상승되고, 웨이퍼(W)가 승강 핀(350)으로 전달된다. 이 후, 냉각판(360)이 초기 위치까지 되돌려진다. 이어서, 상부 챔버(321)가 하강되어 하부 챔버(322)에 접촉되고, 챔버(320)의 내부가 밀폐된다. 이 후, 승강 핀(350)이 하강되고, 웨이퍼(W)가 열판(340)에 배치된다. 그리고, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리가 실시되고, 즉, 웨이퍼(W)가 열판(340)에 의해 정해진 시간 가열된다. 또한, 열판(340)에 의한 웨이퍼(W)의 가열 중, 배기구(330)를 거쳐 처리 공간(S) 내는 배기되어, 가열 중에 발생하는 금속 함유 승화물을 포함한 가스는 회수된다.
이 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도(즉 열판(340)의 설정 온도)(T1)는, 예를 들면, 전구체화가 진행되기 쉬운 80℃ 이상, 또한, 축합이 진행되는 PEB 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도(T2) 이하, 바람직하게는, 80℃ 이상 140℃ 이하로, 일정하다.
제 1 가열 처리의 처리 시간은, 예를 들면, 웨이퍼(W)의 온도를 80℃ ~ 140℃의 온도역에 도달시키기 위하여 20 초 이상이 되고, 또한, PEB 처리의 처리 시간 이하이다.
제 1 가열 처리 후에 냉각 처리가 실시될 시에는, 예를 들면, 먼저, 배기구(330)를 거친 배기가 계속된 채로, 승강 핀(350)이 상승되고, 웨이퍼(W)가, 승강 핀(350)으로 전달되어, 대기 위치까지 이동되고, 또한, 상부 챔버(321)가 상승된다. 이어서, 냉각판(360)이 구동부(363)에 의해 레일(364)을 따라 열판(340)의 상방의 전달 위치까지 이동된다. 이어서, 승강 핀(350)이 하강되어, 웨이퍼(W)가 냉각판(360)으로 전달되어 지지된다. 이 후, 냉각판(360)이 초기 위치까지 되돌려진다. 그리고, 웨이퍼(W)에 냉각 처리가 실시되고, 즉, 웨이퍼(W)가 냉각판(360)에 의해 정해진 시간 냉각된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 냉각 처리는, 웨이퍼(W)를 반송하는 기구를 구성하는 냉각판(360)에 웨이퍼(W)가 지지된 상태에서 실시된다.
이 냉각 처리에서는, 웨이퍼(W)가 예를 들면 50℃ 이하까지 냉각된다. 이에 의해, 제 1 가열 처리로 생겨 버린 금속 함유 레지스트의 축합을 일단 정지시킬 수 있다.
제 1 가열 처리용의 열 처리 유닛(40) 내에서의 처리가 완료되면, 웨이퍼(W)가, 승강 핀(370)을 개재하여, 반송 유닛(70)으로 전달되고, 당해 반송 유닛(70)에 의해 반출된다.
이어서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)에, 제 2 가열 처리로서의 PEB 처리가 실시되고, 금속 함유 레지스트의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 금속 함유 레지스트가 축합된다(단계(S6)).
구체적으로, 예를 들면, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해 PEB 처리용의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어, 열판(340)을 이용하여 PEB 처리가 실시된다. 이에 의해, 단계(S5)에서 전구체화가 충분히 진행된 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 상기 전구체화를 진행시키지 않고, 또는, 거의 진행시키지 않고, 축합을 일으킨다.
이 PEB 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도(즉 열판(340)의 설정 온도)(T2)는, 예를 들면, 축합이 생기기 쉬운 140℃ 이상 250℃ 이하로, 일정하다. 또한, 250℃ 이하로 하는 이유는, 온도가 너무 높으면 금속 함유 레지스트막의 분해가 시작되기 때문이다. 또한, PEB 처리의 처리 시간은, 예를 들면 30초 이상 180초 이하이다.
이어서, 웨이퍼(W)에 현상 처리가 실시된다(단계(S7)).
구체적으로, 예를 들면, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해 현상 처리 유닛(30)으로 반송되고, 현상 처리가 실시되어, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴이 웨이퍼(W) 상에 형성된다.
이 후, 웨이퍼(W)에 POST 처리가 실시된다(단계(S8)).
구체적으로, 예를 들면, 웨이퍼(W)가, 반송 유닛(70)에 의해 POST 처리용의 열 처리 유닛(40)으로 반송되어, POST 처리가 실시된다. 이 후, 웨이퍼(W)는, 반송 유닛(70)에 의해 제 3 블록(G3)의 전달 유닛(51)으로 반송된다.
그리고, 웨이퍼(W)가 도포 현상 처리 장치(1)로부터 반출된다(단계(S13)).
구체적으로, 웨이퍼(W)가, 단계(S1)와는 반대의 순서로 카세트(C)로 되돌려진다.
이것으로, 일련의 웨이퍼 처리가 완료된다.
<본 실시 형태의 주요 작용 효과>
본 실시 형태의 주요 작용 효과에 대하여 도 8 ~ 도 10을 이용하여 설명한다. 도 8 및 도 9는 금속 함유 레지스트막의 감도와, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스와의 관계를 나타내는 도이다. 도 10은 단순히 가열 처리의 시간을 길게 하면, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스가 악화되어 버리는 이유를 설명하기 위한 도이다.
본 실시 형태와 달리, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리가 실시되지 않고 제 2 가열 처리 즉 PEB 처리만이 실시되는 형태(비교의 형태)에서는, 이하의 과제가 존재한다. 즉, 도 8에 나타내는 바와 같이, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스(구체적으로는 LCDU(Local Critical Dimension Uniformity))를 작게 하기 위하여, PEB 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도(T2)를 낮게 하면, 금속 함유 레지스트의 감도가 저하(즉 원하는 치수를 얻기 위한 도스량이 증가)되어 버린다. 마찬가지로, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스를 작게 하기 위하여, PEB 처리의 시간을 짧게 하면, 금속 함유 레지스트의 감도가 저하되어 버린다. 또한, 이하에서는, '러프니스'란 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스를 의미하며, '감도'는 금속 함유 레지스트의 감도를 의미한다
이 점에 관하여, 본 발명자들은, 웨이퍼(W)에 이하의 조건 P1 ~ P7으로 가열 처리를 실시하는 실험을 행했다. 또한, 목표 도달 온도 즉 열판(340)의 설정 온도는 일정하게 했다.
조건 P1 : 목표 도달 온도 160℃, 처리 시간 60 초의 가열 처리를 1 회.
조건 P2 : 목표 도달 온도 160℃, 처리 시간 30 초의 가열 처리를 1 회. 이 후, 목표 도달 온도 160℃, 처리 시간 60 초의 가열 처리를 1 회.
조건 P3 : 목표 도달 온도 160℃, 처리 시간 60 초의 가열 처리를 2 회.
조건 P4 : 목표 도달 온도 120℃, 처리 시간 60 초의 가열 처리를 1 회.
조건 P5 : 목표 도달 온도 120℃, 처리 시간 60 초의 가열 처리를 2 회.
조건 P6 : 목표 도달 온도 120℃, 처리 시간 60 초의 가열 처리를 3 회.
조건 P7 : 목표 도달 온도 120℃, 처리 시간 60 초의 가열 처리를 4 회.
또한, 조건 P2, P3, P5 ~ P7 각각에 있어서, 가열 처리와 가열 처리와의 사이에, 웨이퍼(W)에 냉각 처리를 실시하여 웨이퍼(W)를 실온까지 냉각했다.
이 실험에 있어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 조건 P1과 처리 시간과 처리 횟수가 동일하며 목표 도달 온도가 조건 P1보다 낮은 조건 P4에서는, 조건 P1보다 러프니스가 작아져 있었지만, 감도가 저하되어 있었다. 단, 조건 P4와 동일한 가열 처리를 반복하여 실시해 가면, 조건 P4 ~ P7의 결과로부터 명백한 바와 같이, 조건 P4의 러프니스를 유지한 채로, 처리 횟수에 따라 감도가 향상되어 있었다. 마찬가지로, 웨이퍼(W)에 가해지는 총 열량이 커지도록, 조건 P1과 목표 도달 온도가 동일한 가열 처리를 반복하여 실시하면, 조건 P1 ~ P3의 결과로부터 명백한 바와 같이, 조건 P1의 러프니스를 유지한 채로, 웨이퍼(W)의 총 열량에 따라 감도가 향상되어 있었다.
이 실험 결과로부터, 가열 처리 전체를 통하여 웨이퍼(W)에 가해지는 총 열량은 감도에 영향을 주지만, 러프니스에 큰 영향을 주는 것은, 상기 총 열량이 아니라, 가열 처리 전체에 있어서의 초기의 목표 도달 온도인 것을 알 수 있다. 또한, 초기의 목표 도달 온도 즉 초기의 열판(340)의 설정 온도가 초기의 웨이퍼(W)의 가열 속도에 대응하는 것을 감안하면, 상술한 실험 결과로부터 알 수 있는 점은, 상기 총 열량은 감도에 영향을 주지만, 러프니스에 큰 영향을 주는 것은, 가열 처리 전체에 있어서의 초기의 웨이퍼(W)의 가열 속도라고 할 수 있다. 즉, 이 실험 결과에 기초하면, 충분한 총 열량을 가하면서 상기 가열 속도를 고려함으로써, 감도의 악화를 억제하면서 러프니스를 개선할 수 있다.
가열 처리에 있어서의 초기의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도 및 웨이퍼(W)의 가열 속도가 러프니스에 큰 영향을 주는 이유로서는 이하가 추측된다(또한, 여기서는 노광 후의 웨이퍼(W)에 실시되는 가열 처리의 횟수는 1 회인 것으로 한다).
즉, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 금속 함유 레지스트는, 전술한 바와 같이, 전구체화된 후, 축합된다. 또한, 가열 처리의 개시 전에, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 금속 함유 레지스트가 모두 전구체화되어 있으면, 가열 처리로 생기는 반응은, 축합뿐이다. 그러나, 가열 처리의 개시 전에, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 금속 함유 레지스트가 모두 전구체화되어 있는 경우는 없으며, 일부만 전구체화되어 있다.
이 때문에, 가열 처리가 개시되면, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 금속 함유 레지스트의 전구체화가 생긴다. 단, 가열 처리에 있어서의 초기의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도가 높고 웨이퍼(W)의 가열 속도가 크면, 가열 처리에 있어서, 금속 함유 레지스트의 축합이 생기는 온도로 웨이퍼(W)의 온도를 유지할 때까지, 금속 함유 레지스트의 전구체화가 충분히 생기지 않고, 그 결과, 이하의 반응 패스 (A), (B) 양방의 반응이 생길 수 있다.
(A) 전구체화된 금속 함유 레지스트의 축합
(B) 금속 함유 레지스트의 전구체화 → 이 후, 전구체화된 금속 함유 레지스트의 축합 가열 처리
따라서, (B)의 반응 패스는 반응의 속도가 느리기 때문에(즉 반응이 완료되는데 요하는 시간이 길기 때문에), (B)의 반응 패스로 반응이 진행되는 부분은, 축합이 불충분해져, 현상 처리가 실시되었을 때에, 제거되어, 오목부를 형성해 버린다.
또한, (B)의 반응 패스로 반응이 진행되는 부분의 축합을 충분하게 하기 위하여, 가열 처리의 시간을 길게 하면, 이하와 같이 하여, 러프니스가 악화되어 버린다. 즉, (A)의 반응 패스로 반응이 진행되는 부분은, 클러스터(즉 입자)를 형성하고, 또한, 반응이 계속되면, 클러스터 직경이 계속 커진다. 그리고, (B)의 반응 패스로 반응이 진행되는 부분의 축합을 충분하기 하기 위하여 가열 처리의 시간을 길게 하여 (A)의 반응 패스로의 반응 즉 축합을 계속하면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 큰 직경의 클러스터(CL)의 일부가, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 표면(H)으로부터 크게 돌출되는 볼록부(H1)를 형성하고, 그 결과, 러프니스가 악화되어 버린다.
이상이, 가열 처리에 있어서의 초기의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도 및 웨이퍼(W)의 가열 속도가 러프니스에 큰 영향을 주는 이유이다.
상기에 근거하여, 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 단계(S5)에 있어서, 금속 함유 레지스트막이 형성되고 노광 처리가 실시된 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리를 실시하고, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 금속 함유 레지스트를 전구체화시킨다. 이에 의해, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 상기 축합을 일으키지 않고, 또는, 거의 일으키지 않고, 금속 함유 레지스트의 전구체화를 충분히 진행시킨다. 그리고, 이어지는 단계(S6)에 있어서, 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하고, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 금속 함유 레지스트를 축합시킨다. 이에 의해, 단계(S5)에서 전구체화가 충분히 진행된 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 전구체화를 진행시키지 않고, 또는 거의 진행시키지 않고, 축합을 일으킨다.
즉, 본 실시 형태에서는, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 금속 함유 레지스트를 축합시키는 단계의 전에, 전구체화가 충분히 진행되기 때문에, 상기 축합시키는 단계에서 상기 (B)의 반응 패스로의 반응이 진행되는 부분은 거의 없다. 또한, 이 때문에, (B)의 반응 패스로 반응이 진행되는 부분의 축합을 충분하게 하기 위하여, 가열 처리의 시간을 길게 할 필요가 없다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 금속 함유 레지스트에 의한 패턴의 러프니스를 개선할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 제 1 가열 처리를 실시하는 시간 또는 제 2 가열 처리를 실시하는 시간 중 적어도 일방을 조정하여, 노광 후 또한 현상 전의 가열 처리에 의해 웨이퍼(W)에 대하여 충분한 열량을 가함으로써, 금속 함유 레지스트의 감도를 확보할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 의하면, 금속 함유 레지스트의 피막의 감도의 저하를 억제하면서, 금속 함유 레지스트의 패턴 표면의 러프니스를 향상시킬 수 있다
또한 본 실시 형태에서는, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 단계(S5)에 있어서, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리와 냉각 처리를 교호로 반복하여 실시하고 있었다. 이 때문에, 제 1 가열 처리로 축합이 생겨 있었을 경우라도, 냉각 처리에 의해 축합이 일단 정지하기 때문에, 도 10을 이용하여 설명한 바와 같은, 축합을 계속하는 것에 의한 클러스터의 비대화를 억제할 수 있다. 따라서, 금속 함유 레지스트의 패턴의 러프니스를 더 향상시킬 수 있다.
<전구체화 처리의 다른 예>
이상의 예에서는, 단계(S5)에 있어서, 금속 함유 레지스트막의 노광 영역에 있어서 금속 함유 레지스트를 전구체화시킬 시, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리와 냉각 처리가 교호로 반복하여 실시되고, 또한, 제 1 가열 처리를 실시하는 열 처리 유닛(40)에 의해 마지막의 냉각 처리가 실시되어 있었다. 이 마지막 냉각 처리는, 제 2 가열 처리로서의 PEB 처리를 실시하는 열 처리 유닛(40)에 의해 실시되어도 된다.
또한, 단계(S5)에 있어서 전구체화시킬 시, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리와 냉각 처리가 교호로 반복하여 실시되는 것 대신에, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리와 냉각 처리를 1 회씩 이 순서로 실시되도록 해도 된다.
또한, 제 1 가열 처리가 복수 회 실시되는 경우도 1 회만 실시되는 경우도, 냉각 처리가 생략되어도 된다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 단계(S5)에 있어서 전구체화시킬 시, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도를 연속적으로 상승시켜도 된다. 본 예의 경우, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도는, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 온도를 제 2 가열 처리로서의 PEB 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도와 동일하게 했을 때의 처리 개시 시보다, 웨이퍼(W)의 승온 속도가 낮아지도록, 설정된다. 구체적으로, 본 예의 경우, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도의 평균 상승 속도는 6℃/s 이하가 된다. 또한, 본 예의 경우, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 최종 목표 도달 온도는, PEB 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도 이하이다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 단계(S5)에 있어서 전구체화시킬 시, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도를 단계적으로 상승시켜도 된다. 본 예의 경우도, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도는, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 온도를 제 2 가열 처리로서의 PEB 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 온도와 동일하게 하여 일정하게 했을 때의 처리 개시 시보다, 웨이퍼(W)의 평균 승온 속도가 낮아지도록, 설정된다. 구체적으로, 본 예의 경우도 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도의 평균 상승 속도는 6℃/s 이하가 된다. 또한, 본 예의 경우도, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 최종 목표 도달 온도는, PEB 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도 이하이다.
또한, 단계(S5)에 있어서 전구체화시킬 시, 제 1 가열 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도를 연속적으로 상승시키는 경우, 및, 단계적으로 상승시키는 경우, 제 1 가열 처리가 실시되는 횟수는 1 회로 하고, 냉각 처리를 생략하여, 제 1 가열 처리에 이어 PEB 처리가 실시되어도 된다.
이상의 예에서는, 제 1 가열 처리와 PEB 처리가, 별개의 열 처리 유닛(40)에서 실시되고 있었지만, 공통의 열 처리 유닛(40) 및 공통의 열판(340)을 이용하여 실시되어도 된다. 특히, 제 1 가열 처리와 PEB 처리에서, 웨이퍼(W)의 목표 도달 온도 즉 열판(340)의 설정 온도가 동일하고 또한 일정한 경우 및 냉각 처리를 생략하여 제 1 가열 처리에 이어 PEB 처리가 실시되는 경우 등에 대해서는, 제 1 가열 처리와 제 2 가열 처리에서 동일한 열 처리 유닛(40)이 이용되어도 된다.
<열 처리 유닛의 다른 예>
또한, 이상의 예에서는, 제 1 가열 처리를 실시하는 가열부와 냉각 처리를 실시하는 냉각부가 일체화되어 있었지만, 이들은 별체여도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 제 1 가열 처리를 실시하는 가열부와 냉각 처리를 실시하는 냉각부가 일체화되어 있는데 대하여, PEB 처리를 실시하는 가열부는 별체였다. 이 대신에, 제 1 가열 처리를 실시하는 가열부와 냉각 처리를 실시하는 냉각부와 PEB 처리를 실시하는 가열부의 3 개가 일체화되어 있어도 된다. 구체적으로, 제 1 가열 처리용의 열판과, PEB 처리용의 열판과, 냉각 처리용의 냉각판이, 열 처리 유닛에 있어서의 공통의 하우징 내에 마련되어 있어도 된다.
이 경우, 냉각부를 실시하는 냉각부, 제 1 가열 처리를 실시하는 가열부 및 PEB 처리를 실시하는 가열부가, 웨이퍼 반송 영역(D)이 연장되는 X 방향을 따라, 이 순으로 배열되어 있어도 된다. 또한, 냉각부를 실시하는 냉각부, 제 1 가열 처리를 실시하는 가열부 및 PEB 처리를 실시하는 가열부가, 수평면 내에서 상기 X 방향과 직교하는 Y 방향을 따라, 웨이퍼 반송 영역(D)측으로부터 차례로 배열되어 있어도 된다.
또한, 이 경우, 냉각 처리용의 냉각판이 반송 기구를 구성하고, 냉각판을 개재하여, 제 1 가열 처리용의 열판 및 PEB 처리용의 열판에 대한 웨이퍼(W)의 반송이 행해져도 된다. 또한, 냉각 처리용의 냉각판과는 별도로, 반송 기구를 하우징 내에 마련하고, 당해 반송 기구에 의해, 제 1 가열 처리용의 열판, PEB 처리용의 열판 및 냉각 처리용의 냉각판에 대한 웨이퍼(W)의 반송이 행해져도 된다.
<제 1 가열 처리가 실시되는 가열 영역의 다른 예>
도 13은 제 1 가열 처리가 실시되는 가열 영역의 다른 예를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 13의 가열 영역(310A)에서는, 상부 챔버(321A)의 내부로서, 열판(340)에 대향하는 위치에는, 전구체화를 촉진시키는 가스(이하, 전구체화 가스)를 처리 공간(S)에 토출하는, 가스 토출부로서의 샤워 헤드(400)가 마련되어 있다. 전구체화 가스는, 구체적으로, 금속 및 산소를 함유하는 전구체로의 변화를 촉진시키는 가스이며, 보다 구체적으로, 수분을 포함하는 가스 즉 수분 함유 가스, 산소 가스, 이산화탄소 가스 또는 이들의 2 이상의 조합이다. 수분 함유 가스가 이용되는 경우, 수분 농도가 예를 들면 20% ~ 80%인 것이 이용된다.
샤워 헤드(400)는, 구체적으로, 열판(340)에 지지된 웨이퍼(W)에 마련하여 전구체화 가스를 토출한다. 또한, 샤워 헤드(400)는, 상부 챔버(321A)와 동기하여 승강 가능하게 구성되어 있다.
샤워 헤드(400)의 하면에는, 복수의 가스 공급 홀(401)이 형성되어 있다. 복수의 가스 공급 홀(401)은, 샤워 헤드(400)의 하면에 있어서, 후술하는 중앙 배기로(410) 이외의 부분에 균일하게 배치되어 있다. 샤워 헤드(400)에는, 가스 공급관(402)이 접속되어 있다. 또한 가스 공급관(402)에는, 샤워 헤드(400)에 전구체 가스를 공급하는 가스 공급원(403)이 접속되어 있다. 또한, 가스 공급관(402)에는, 전구체화 가스의 유통을 제어하는 밸브 및 유량 조절 밸브 등을 포함하는 공급 기기군(404)과, 전구체화 가스의 온도를 정해진 범위(예를 들면 20℃ ~ 50℃)로 조정하는 온도 조정 기구(405)가 마련되어 있다.
또한, 샤워 헤드(400)에는, 처리 공간(S)을 배기하는 배기부로서 중앙 배기로(410)가 마련되어 있다. 중앙 배기로(410)는, 샤워 헤드(400)의 하면 중앙부로부터 상면 중앙부로 연신하도록 형성되어 있다. 중앙 배기로(410)에는, 상부 챔버(321A)의 상면 중앙부에 마련된 중앙 배기관(411)이 접속되어 있다. 또한 중앙 배기관(411)에는, 예를 들면 진공 펌프 등의 배기 장치(412)가 접속되어 있다. 또한, 중앙 배기관(411)에는, 배기된 가스의 유통을 제어하는 밸브 등을 가지는 배기 기기군(413)이 마련되어 있다. 중앙 배기로(410)는, 처리 공간(S)을, 열판(340)에 지지된 웨이퍼(W)의 중앙의 상방으로부터, 배기할 수 있다.
도 13의 가열 영역(310A)을 채용하는 경우, 가스 공급 홀(401)로부터 토출되는 전구체화 가스의 분위기 중에서, 웨이퍼(W)에 제 1 가열 처리가 실시되어도 된다. 이에 의해, 제 1 가열 처리로, 전구체화를 더 촉진시킬 수 있다.
또한, 마찬가지로 단계(S5)의 전구체화에 있어서의 냉각 처리가 실시되는 냉각 영역(311)에, 가스 공급 홀을 마련하고, 가스 공급 홀로부터 토출되는 전구체화 가스의 분위기 중에서, 웨이퍼(W)에 상기 냉각 처리가 실시되어도 된다.
<PEB 처리를 실시하는 가열부의 예>
도 14는 PEB 가열 처리가 실시되는 가열 영역의 예를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 14의 가열 영역(310B)에서는, 상부 챔버(321B)의 내부로서, 열판(340)에 대향하는 위치에는, 전구체화를 억제하면서 축합을 촉진시키는 가스(이하, 축합 촉진 가스)를 처리 공간(S)에 토출하는, 다른 가스 토출부로서의 샤워 헤드(500)가 마련되어 있다. 축합 촉진 가스는, 구체적으로, 수분을 포함하지 않는, 또는, 거의 포함하지 않는 가스이며, 보다 구체적으로, 드라이 에어, 불활성 가스(예를 들면 질소 가스) 또는 이들의 혼합 가스이다.
샤워 헤드(500)는, 구체적으로, 열판(340)에 지지된 웨이퍼(W)에 마련하여 축합 촉진 가스를 토출한다. 또한, 샤워 헤드(500)는, 상부 챔버(321B)와 동기하여 승강 가능하게 구성되어 있다.
샤워 헤드(500)의 하면에는, 복수의 가스 공급 홀(501)이 형성되어 있다. 복수의 가스 공급 홀(501)은, 샤워 헤드(500)의 하면에 있어서, 중앙 배기로(410) 이외의 부분에 균일하게 배치되어 있다. 샤워 헤드(500)에는, 가스 공급관(502)이 접속되어 있다. 또한 가스 공급관(502)에는, 샤워 헤드(500)에 축합 촉진 가스를 공급하는 가스 공급원(503)이 접속되어 있다. 또한, 가스 공급관(502)에는, 축합 촉진 가스의 유통을 제어하는 밸브 및 유량 조절 밸브 등을 포함하는 공급 기기군(504)과, 축합 촉진 가스의 온도를 정해진 범위로 조정하는 온도 조정 기구(505)가 마련되어 있다.
도 14의 가열 영역(310B)을 채용하는 경우, 가스 공급 홀(501)로부터 토출되는 축합 촉진 가스의 분위기 중에서, 웨이퍼(W)에 PEB 처리가 실시되어도 된다. 이에 의해, PEB 처리로, 전구체화를 억제하면서 축합을 더 촉진시킬 수 있다.
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. 예를 들면, 상기 실시 형태의 구성 요건은 임의로 조합할 수 있다. 당해 임의의 조합으로부터는, 조합에 따른 각각의 구성 요건에 대한 작용 및 효과가 당연하게 얻어지며, 또한 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 명백한 다른 작용 및 다른 효과가 얻어진다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것으로서 한정적이지는 않다. 즉, 본 개시에 따른 기술은, 상기의 효과와 함께, 또는, 상기의 효과 대신에, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 명백한 다른 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 이하와 같은 구성예도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) 금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과,
이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과,
이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
(2) 상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 최종 목표 도달 온도는, 80℃ 이상인, 상기 (1)에 기재된 기판 처리 방법.
(3) 상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 상기 기판에, 상기 제 1 가열 처리를 실시한 후, 냉각 처리를 실시하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 기판 처리 방법.
(4) 상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 상기 기판에, 상기 제 1 가열 처리와 상기 냉각 처리를 교호로 반복하여 실시하는, 상기 (3)에 기재된 기판 처리 방법.
(5) 상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 상기 기판에 대한 상기 냉각 처리를, 당해 기판을 반송하는 반송 기구에 당해 기판을 지지한 상태에서 실시하는, 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 기판 처리 방법.
(6) 상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 목표 도달 온도를 연속적으로 상승시키는, 상기 (1) ~ (5) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(7) 상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 목표 도달 온도를 단계적으로 상승시키는, 상기 (1) ~ (5) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(8) 상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 목표 도달 온도의 평균 상승 속도는 6℃/s 이하인, 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 기판 처리 방법.
(9) 상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 전구체화를 촉진시키는 가스의 분위기 중에서, 상기 기판에 처리를 실시하는, 상기 (1) ~ (8) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(10) 상기 축합시키는 공정에 있어서, 전구체화를 억제하면서 축합을 촉진시키는 가스의 분위기에서, 상기 기판에 처리를 실시하는, 상기 (1) ~ (9) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(11) 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
상기 기판에 가열 처리를 실시하는 가열부와,
상기 기판에 현상 처리를 실시하는 현상부와,
제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 상기 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과,
이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과,
이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 당해 기판 처리 장치가 실행하도록 제어를 행하는, 기판 처리 장치.
(12) 기판을 처리하는 기판 처리 방법을 기판 처리 장치에 의해 실행시키도록, 당해 기판 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체로서,
상기 기판 처리 방법은,
금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과,
이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과,
이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 컴퓨터 기억 매체.

Claims (12)

  1. 금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과,
    이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과,
    이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 최종 목표 도달 온도는, 80℃ 이상인, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 상기 기판에, 상기 제 1 가열 처리를 실시한 후, 냉각 처리를 실시하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 상기 기판에, 상기 제 1 가열 처리와 상기 냉각 처리를 교호로 반복하여 실시하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 상기 기판에 대한 상기 냉각 처리를, 상기 기판을 반송하는 반송 기구에 상기 기판을 지지한 상태에서 실시하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 목표 도달 온도를 연속적으로 상승시키는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 목표 도달 온도를 단계적으로 상승시키는, 기판 처리 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 처리에 있어서의 상기 기판의 목표 도달 온도의 평균 상승 속도는 6℃/s 이하인, 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전구체화시키는 공정에 있어서, 전구체화를 촉진시키는 가스의 분위기 중에서, 상기 기판에 처리를 실시하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 축합시키는 공정에 있어서, 전구체화를 억제하면서 축합을 촉진시키는 가스의 분위기 중에서, 상기 기판에 처리를 실시하는, 기판 처리 방법.
  11. 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판에 가열 처리를 실시하는 가열부와,
    상기 기판에 현상 처리를 실시하는 현상부와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 상기 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과,
    이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과,
    이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 상기 기판 처리 장치가 실행하도록 제어를 행하는, 기판 처리 장치.
  12. 기판을 처리하는 기판 처리 방법을 기판 처리 장치에 의해 실행시키도록, 상기 기판 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체로서,
    상기 기판 처리 방법은,
    금속 함유 레지스트의 피막이 형성되고 노광 처리가 실시된 기판에 제 1 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 상기 금속 함유 레지스트를 전구체화시키는 공정과,
    이 후, 상기 기판에 제 2 가열 처리를 실시하고, 상기 피막의 노광 영역에 있어서, 전구체화된 상기 금속 함유 레지스트를 축합시키는 공정과,
    이 후, 상기 기판에 현상 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 컴퓨터 기억 매체.
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