TW201443987A - 基板處理裝置、基板處理方法、程式及電腦記憶媒體 - Google Patents

Abstract

本發明旨在提供一種基板處理裝置、基板處理方法、程式及電腦記憶媒體，於使用含有親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物之基板處理中，在基板上適當形成既定之圖案。其中，在晶圓W上之第1中性層400之上表面，塗布嵌段共聚物404，於嵌段共聚物404之上表面塗布中性劑，形成第2中性層405。對在嵌段共聚物404上形成有第2中性層405之晶圓W進行熱處理，使嵌段共聚物404相分離為親水性聚合物406與疏水性聚合物407。中性劑不溶解嵌段共聚物404，且防止熱處理時氧到達嵌段共聚物404。

Description

基板處理裝置、基板處理方法、程式及電腦記憶媒體

本發明係關於一種基板處理裝置、基板處理方法、程式及電腦記憶媒體，使用包含具有親水性（極性）之親水性（有極性）聚合物、與具有疏水性（沒有極性）之疏水性（無極性）聚合物之嵌段共聚物。

例如於半導體元件製造程序中，實行依序進行例如在半導體晶圓（以下稱「晶圓」。）上塗布光阻液而形成光阻膜之光阻塗布處理、於該光阻膜使既定圖案曝光之曝光處理、使經曝光之光阻膜顯影之顯影處理等之光微影處理，在晶圓上形成既定光阻圖案。又，以此光阻圖案為遮罩，進行晶圓上被處理膜之蝕刻處理，其後進行光阻膜之去除處理等，於被處理膜形成既定圖案。

又，近年來，為實現半導體元件之更高密集化，業界要求上述被處理膜圖案之微細化。因此，光阻圖案之微細化獲得進展，例如光微影處理中曝光處理之光的短波長化獲得進展。然而，曝光光源之短波長化有技術上、成本上的極限，處於僅以使光的短波長化獲得進展之方法，難以形成例如數奈米級之微細光阻圖案之狀況。

在此，有人提倡使用由2種類嵌段鍵（聚合物）構成之嵌段共聚物之晶圓處理方法（專利文獻1）。該方法中，首先，在晶圓上形成對於2種類聚合物具有中間親和性之中性層，在該中性層上藉由例如光阻形成引導圖案。其後，在中性層上塗布嵌段共聚物，使嵌段共聚物相分離。其後，藉由例如蝕刻等選擇性地去除任一方聚合物，以在晶圓上藉由另一方聚合物形成微細圖案。又，以此聚合物圖案為遮罩進行被處理膜之蝕刻處理，於被處理膜形成既定圖案。【先前技術文獻】【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2008-36491號公報

【發明所欲解決之課題】

又，以既定以上之溫度熱處理上述之嵌段共聚物，藉此使其逐漸相分離，相分離後之聚合物呈既定之形狀排列。且為促進聚合物鍵結，延長聚合物造成的圖案之長度，需使聚合物擴散，為此需以更高溫熱處理。

然而，經確認，為延長聚合物造成的圖案而提高熱處理溫度時，愈提高溫度，且愈增加熱處理時間，於相分離後之聚合物造成的圖案中差異愈大。

關於此點，經本案發明人等戮力調查確認，圖案發生差異之原因在於嵌段共聚物之聚合物因熱處理而氧化，若可防止此氧化，即可形成無差異之圖案。

鑑於上述情事，本發明之目的在於使用包含親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物之基板處理中，在基板上適當形成既定圖案。 【解決課題之手段】

為達成該目的，本發明係一種基板處理方法，使用含有第1聚合物與第2聚合物之嵌段共聚物以處理基板，其特徵在於包含：中性層形成程序，在基板上形成對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性之中性層；嵌段共聚物塗布程序，於形成有該中性層之基板，塗布該嵌段共聚物；聚合物分離程序，對在該嵌段共聚物上形成有塗布膜之基板進行熱處理，使該嵌段共聚物相分離為該第1聚合物與該第2聚合物；及塗布膜形成程序，在該聚合物分離程序前之嵌段共聚物上，供給塗布液以形成塗布膜；該塗布液不溶解該嵌段共聚物，且在該聚合物分離程序之熱處理時防止氧到達該嵌段共聚物。

依本發明，於使聚合物分離前，在嵌段共聚物上，形成不溶解該嵌段共聚物，且防止聚合物分離之際熱處理時氧到達嵌段共聚物之塗布膜，故可防止嵌段共聚物氧化。且塗布液不溶解嵌段共聚物，故嵌段共聚物與塗布液亦不於塗布膜與嵌段共聚物之界面混合。其結果，可抑制氧化導致聚合物造成的圖案產生差異，在基板上適當形成既定之圖案。

於該塗布膜形成程序形成之塗布膜，亦可對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性。

於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，亦可溶於有機溶劑。

該塗布膜，亦可係含有氟之丙烯酸膜。

亦可使具有大於基板直徑之塗布液之噴吐口之塗布液供給噴嘴，相對於該基板相對移動，而形成該塗布膜。

該嵌段共聚物中該第1聚合物之分子量之比率，亦可為40％～60％。

該第1聚合物，亦可係具有親水性之親水性聚合物，該第2聚合物，亦可係具有疏水性之疏水性聚合物。

該親水性聚合物，亦可係聚甲基丙烯酸甲酯，該疏水性聚合物，亦可係聚苯乙烯。

按照依另一觀點之本發明，可提供一種程式，為藉由基板處理系統實行該基板處理方法，在控制該基板處理系統之控制部之電腦上動作。

且按照依又一觀點之本發明，可提供一種電腦可讀取記憶媒體，儲存有該程式。

依再一觀點之本發明，係一種基板處理系統，使用含有第1聚合物與第2聚合物之嵌段共聚物，其特徵在於包含：中性層形成裝置，在基板上形成對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性之中性層；嵌段共聚物塗布裝置，於形成有該中性層之基板，塗布該嵌段共聚物；塗布膜形成裝置，在該嵌段共聚物上更塗布塗布液，形成塗布膜；及聚合物分離裝置，對在該嵌段共聚物上形成有塗布膜之基板進行熱處理，使該嵌段共聚物相分離為該第1聚合物與該第2聚合物；且於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，不溶解該嵌段共聚物，且防止於該聚合物分離裝置熱處理時氧到達該嵌段共聚物。

於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，亦可對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性。

於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，亦可溶於有機溶劑。

該塗布膜，亦可係含有氟之丙烯酸膜。

該塗布膜形成裝置，亦可係設於該嵌段共聚物塗布裝置內之塗布液供給噴嘴。

亦可包含使該塗布液供給噴嘴相對於基板相對移動之塗布液噴嘴移動機構，該塗布液供給噴嘴包含大於基板直徑之噴吐口。 【發明之效果】

依本發明，使用包含親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物之基板處理中，可在基板上適當形成既定圖案。

以下，說明關於本發明之實施形態。圖1係顯示依本實施形態之進行基板處理之基板處理系統1之構成概略之說明圖。圖2及圖3係顯示基板處理系統1之內部構成之概略之側視圖。

基板處理系統1如圖1所示，具有一體連接下列者之構成：匣盒站10，將收納複數片晶圓W之匣盒C送入送出；處理站11，包含對晶圓W施行既定之處理之複數之各種處理裝置；及介面站13，鄰接處理站11，在與曝光裝置12之間傳遞晶圓W。又，在由基板處理系統1處理之晶圓上預先形成被處理膜（未經圖示）。

於匣盒站10設有匣盒載置台20。於匣盒載置台20設有在對於基板處理系統1之外部送入送出匣盒C時，可載置匣盒C之例如4個匣盒載置板21。

於匣盒站10，如圖1所示設有可在沿X方向延伸之搬運通道22上任意移動之晶圓搬運裝置23。晶圓搬運裝置23亦可沿上下方向及繞著鉛直軸（θ方向）任意移動，在各匣盒載置板21上的匣盒C，與後述處理站11之第3區塊G3之傳遞裝置之間搬運晶圓W。

於處理站11，設有包含各種裝置之複數例如4個區塊G1、G2、G3、G4。於例如處理站11之正面側（圖1之X方向負方向側），設有第1區塊G1，於處理站11之背面側（圖1之X方向正方向側），設有第2區塊G2。且於處理站11之匣盒站10側（圖1之Y方向負方向側），設有第3區塊G3，於處理站11之介面站13側（圖1之Y方向正方向側），設有第4區塊G4。

例如第1區塊G1中，如圖2所示自下而上依序重疊複數液處理裝置，例如對晶圓W進行顯影處理之顯影裝置30、在晶圓W上塗布有機溶劑，清洗晶圓W之清洗裝置31、在晶圓W上形成抗反射膜之抗反射膜形成裝置32、在晶圓W上塗布中性劑而形成中性層之中性層形成裝置33、在晶圓W上塗布光阻液而形成光阻膜之光阻塗布裝置34、在晶圓W上塗布嵌段共聚物之嵌段共聚物塗布裝置35。

例如顯影裝置30、清洗裝置31、抗反射膜形成裝置32、中性層形成裝置33、光阻塗布裝置34、嵌段共聚物塗布裝置35分別沿水平方向排列配置3個。又，此等顯影裝置30、清洗裝置31、抗反射膜形成裝置32、中性層形成裝置33、光阻塗布裝置34、嵌段共聚物塗布裝置35之數量或配置可任意選擇。

此等顯影裝置30、清洗裝置31、抗反射膜形成裝置32、中性層形成裝置33、光阻塗布裝置34、嵌段共聚物塗布裝置35中，進行例如在晶圓W上塗布既定塗布液之旋轉塗佈法。旋轉塗佈法中，例如在晶圓W上自塗布噴嘴噴吐塗布液，並令晶圓W旋轉，使塗布液於晶圓W表面擴散。關於此等液處理裝置之構成於後詳述。

又，由嵌段共聚物塗布裝置35在晶圓W上塗布之嵌段共聚物包含第1聚合物與第2聚合物。作為第1聚合物，使用係具有極性（親水性）之聚合物之親水性聚合物，作為第2聚合物，使用係無極性（疏水性）之聚合物之疏水性聚合物。本實施形態中，作為親水性（極性）聚合物使用例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），作為疏水性（非極性）聚合物使用例如聚苯乙烯（PS）。且嵌段共聚物中親水性聚合物的分子量之比率為40％～60％，嵌段共聚物中疏水性聚合物的分子量之比率為60％～40％。又，嵌段共聚物係此等親水性聚合物與疏水性聚合物直線地化合之高分子。

且由中性層形成裝置33在晶圓W上形成之中性層對於親水性聚合物與疏水性聚合物具有中間親和性。本實施形態中，作為中性層例如使用聚甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯之隨機共聚物或交替共聚物。於以下，所謂「中性」之情形意指如此對於親水性聚合物與疏水性聚合物具有中間親和性。

例如於第2區塊G2，如圖3所示沿上下方向與水平方向排列設置進行晶圓W之熱處理之熱處理裝置40、將由嵌段共聚物塗布裝置35在晶圓W上塗布之嵌段共聚物相分離為親水性聚合物與疏水性聚合物之聚合物分離裝置41、對晶圓W進行疏水化處理之黏附裝置42、使晶圓W外周部曝光之周邊曝光裝置43、對晶圓W照射紫外線之紫外線照射裝置44。熱處理裝置40包含載置並加熱晶圓W之熱板，與載置並冷卻晶圓W之冷卻板，可進行加熱處理與冷卻處理雙方。又，聚合物分離裝置41亦係對晶圓W施行熱處理之裝置，其構成與熱處理裝置40相同。且熱處理裝置40、聚合物分離裝置41、黏附裝置42、周邊曝光裝置43、紫外線照射裝置44之數量或配置可任意選擇。

例如於第3區塊G3，自下而上依序設置複數傳遞裝置50、51、52、53、54、55、56。且於第4區塊G4，自下而上依序設置複數傳遞裝置60、61、62。

如圖1所示在由第1區塊G1～第4區塊G4包圍之區域形成晶圓搬運區域D。於晶圓搬運區域D配置複數包含例如可沿Y方向、X方向、θ方向及上下方向任意移動之搬運臂之晶圓搬運裝置70。晶圓搬運裝置70可在晶圓搬運區域D內移動，朝周圍第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內既定裝置搬運晶圓W。

且於晶圓搬運區域D設有在第3區塊G3與第4區塊G4之間直線搬運晶圓W之穿梭搬運裝置80。

穿梭搬運裝置80例如可沿Y方向以直線方式任意移動。穿梭搬運裝置80可在支持晶圓W之狀態下沿Y方向移動，在第3區塊G3之傳遞裝置52與第4區塊G4之傳遞裝置62之間搬運晶圓W。

如圖1所示於第3區塊G3 X方向正方向側旁，設有晶圓搬運裝置100。晶圓搬運裝置100包含例如可沿X方向、θ方向及上下方向任意移動之搬運臂。晶圓搬運裝置100可在支持晶圓W之狀態下上下移動，朝第3區塊G3內各傳遞裝置搬運晶圓W。

於介面站13設有晶圓搬運裝置110與傳遞裝置111。晶圓搬運裝置110包含例如可沿Y方向、θ方向及上下方向任意移動之搬運臂。晶圓搬運裝置110可例如於搬運臂支持晶圓W，在與第4區塊G4內各傳遞裝置、傳遞裝置111及曝光裝置12之間搬運晶圓W。

其次，說明關於上述嵌段共聚物塗布裝置35之構成。嵌段共聚物塗布裝置35如圖4所示包含於側面形成晶圓W之送入送出口（未經圖示）之處理容器120。

於處理容器120內，設有固持晶圓W並使其旋轉之旋轉吸盤130。旋轉吸盤130具有水平之上表面，於該上表面，設有例如抽吸晶圓W之抽吸口（未經圖示）。藉由自此抽吸口抽吸，可吸附固持晶圓W於旋轉吸盤130上。

旋轉吸盤130包含例如具有馬達等之吸盤驅動機構131，藉由該吸盤驅動機構131可旋轉至既定速度。且於吸盤驅動機構131設有缸筒等昇降驅動源，旋轉吸盤130可任意昇降。

於旋轉吸盤130周圍，設有承接並回收自晶圓W飛散或落下之液體之杯體132。杯體132下表面連接將回收之液體排出之排出管133，與使杯體22內氣體排氣之排氣管134。

如圖5所示於杯體132 X方向負方向（圖5之下方向）側，形成沿Y方向（圖5之左右方向）延伸之軌道140。軌道140自例如杯體132 Y方向負方向（圖5之左方向）側外方形成至Y方向正方向（圖5之右方向）側外方。於軌道140安裝臂141。

臂141如圖4及圖5所示支持對晶圓W噴吐嵌段共聚物之嵌段共聚物供給噴嘴142。臂141藉由圖5所示之噴嘴驅動部143，可在軌道140上任意移動。藉此，嵌段共聚物供給噴嘴142可自設置於杯體132 Y方向正方向側外方之待命部144移動至杯體132內晶圓W之中心部上方，更可在該晶圓W表面上沿晶圓W之徑方向移動。且臂141可藉由噴嘴驅動部143任意昇降，調節嵌段共聚物供給噴嘴142之高度。嵌段共聚物供給噴嘴142如圖4所示，連接對該嵌段共聚物供給噴嘴142供給嵌段共聚物之嵌段共聚物供給裝置145。

嵌段共聚物供給噴嘴142例如圖5、圖6所示，包含整體呈細長形狀，其長度J例如至少大於晶圓W之直徑之本體部142a。於本體部142a之下端面，以沿該本體部142a之長邊方向例如大於晶圓W之直徑之既定之長度D，形成既定之寬G之狹縫狀之噴吐口142b。因此，藉由使嵌段共聚物供給噴嘴142相對於晶圓W相對移動，可於晶圓W全面塗布嵌段共聚物。

且於軌條140，安裝另一臂150。另一臂150支持供給中性劑之中性劑噴嘴151。

另一臂150藉由圖5所示之噴嘴驅動部152，可在軌條140上任意移動，中性劑噴嘴151可自設於杯體132 Y方向負方向側之外方之待命部153，移動至杯體132內晶圓W之中心部上方。且另一臂150可藉由噴嘴驅動部152任意昇降，調節中性劑噴嘴151之高度。中性劑噴嘴151如圖4所示，連接中性劑供給裝置160。又，中性劑噴嘴151其構成與嵌段共聚物供給噴嘴142相同。亦即，中性劑噴嘴151整體呈細長形狀，其長度至少大於晶圓W之直徑。

以上基板處理系統1中，如圖1所示設有控制部300。控制部300係例如電腦，包含程式儲存部（未經圖示）。程式儲存部中，儲存有控制於基板處理系統1處理晶圓W之程式。且程式儲存部中，亦儲存有用來控制上述各種處理裝置或搬運裝置等驅動系之動作，實現於基板處理系統1中後述剝離處理之程式。又，該程式記錄於例如電腦可讀取之硬碟（HD）、軟碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）、記憶卡等電腦可讀取之記憶媒體，亦可自此記憶媒體安裝於控制部300。

其次，說明關於使用如以上構成之基板處理系統1進行之晶圓處理。圖7係顯示該晶圓處理主要程序例之流程圖。

首先，將收納複數晶圓W之匣盒C送入塗布顯影處理裝置2之匣盒站10，將其載置於既定匣盒載置板21。其後，藉由晶圓搬運裝置23依序取出匣盒C內各晶圓W，將其搬運至處理站11之傳遞裝置53。

其次，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至熱處理裝置40，以調節溫度。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至抗反射膜形成裝置32，如圖8所示在晶圓W上形成抗反射膜400（圖7之程序S1）。其後，搬運晶圓W至熱處理裝置40，加熱以調節溫度。

其次，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至熱處理裝置40，以調節溫度。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至中性層形成裝置33，如圖8所示於晶圓W上全面形成第1中性層401（圖7之程序S2）。其後，搬運晶圓W至熱處理裝置40，加熱以調節溫度，其後，使晶圓回到傳遞裝置53。

其次，藉由晶圓搬運裝置100搬運晶圓W至傳遞裝置54。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至黏附裝置42，進行黏附處理。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至光阻塗布裝置34，在晶圓W第1中性層401上塗布光阻液，形成光阻膜。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至熱處理裝置40，進行預烤處理。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至傳遞裝置55。

其次，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至周邊曝光裝置43，進行周邊曝光處理。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至傳遞裝置56。

其次，藉由晶圓搬運裝置100搬運晶圓W至傳遞裝置52，藉由穿梭搬運裝置80將其搬運至傳遞裝置62。

其後，藉由介面站13之晶圓搬運裝置110搬運晶圓W至曝光裝置12，進行曝光處理。

其次，藉由晶圓搬運裝置110自曝光裝置12搬運晶圓W至傳遞裝置60。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至熱處理裝置40，進行曝光後烘烤處理。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至顯影裝置30，進行顯影。顯影結束後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至熱處理裝置40，進行後烘烤處理。如此，如圖9所示在晶圓W之中性層401上形成既定光阻圖案402（圖7之程序S3）。

又，本實施形態中，光阻圖案402以俯視觀察包含直線狀直線部402a與直線狀間隔部402b，係所謂直線與間隔之光阻圖案。且設定間隔部402b之寬，俾如後述於間隔部402b親水性聚合物與疏水性聚合物交互配置於奇數層。

藉由晶圓搬運裝置70搬運形成光阻圖案402之晶圓W至紫外線照射裝置44。紫外線照射裝置44中，如圖10所示對自光阻圖案402之間隔部402b露出之中性層401之露出面照射紫外線。此時，照射波長為172nm之紫外線。如此，該中性層401之露出面氧化而親水化（圖7之程序S4）。以下，有時稱如此親水化之中性層401之區域為親水性區域403。

又，發明人等戮力檢討，結果得知，用來於中性層401形成親水性區域403之紫外線波長在300nm以下即可。具體而言，照射波長在300nm以下之紫外線後，即可自處理氣體中之氧產生活性氧，藉由此活性氧，中性層401之露出面氧化而親水化。又，為更輕易地產生活性氧，已知作為處理氣體宜使用臭氧。且已知特別是紫外線波長為172nm時，作為處理氣體使用臭氧當然可高效率地產生活性氧，即使處理氣體係大氣氣體，亦可自該大氣氣體中之氧高效率地產生活性氧。

其次，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至清洗裝置31。清洗裝置31中，在晶圓W上供給有機溶劑，如圖11所示，去除晶圓W上的光阻圖案402（圖7之程序S5）。如此，於中性層401，親水性區域403之表面具有親水性，其他區域之表面具有中性。又，中性層401之表面維持平坦。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至傳遞裝置50。

其次，藉由晶圓搬運裝置100搬運晶圓W至傳遞裝置55。其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至嵌段共聚物塗布裝置35。嵌段共聚物塗布裝置35中，藉由噴嘴驅動部143使嵌段共聚物供給噴嘴142自晶圓W之一端部朝另一端部移動，如圖12所示，在晶圓W之中性層401上全面塗布嵌段共聚物404（圖7之程序S6）。

其次嵌段共聚物塗布裝置35中，中性劑噴嘴151自嵌段共聚物404塗布後之晶圓W之一端部朝另一端部移動，在嵌段共聚物404上供給中性劑。藉此，嵌段共聚物404與中性劑不混合，如圖13所示，於晶圓W嵌段共聚物404上全面形成第2中性層405（圖7之程序S7）。

對由此中性劑噴嘴151供給之中性劑，吾人要求不溶解嵌段共聚物，且於後述之以熱處理使嵌段共聚物404相分離為親水性聚合物與疏水性聚合物之程序，存在於熱處理氣體之氧不到達第2中性層405與嵌段共聚物404之界面。若滿足該要求，於嵌段共聚物塗布裝置35使用之中性劑與於中性層形成裝置33使用之中性劑亦可相同。作為不溶解嵌段共聚物404之中性劑之具體例，有例如在以純水為溶媒，使Si（Me）－OH等聚合物溶解者中，添加例如四甲基氫氧化銨（TMAH）等鹼性溶液，或異丙醇（IPA）等具有極性之溶劑，藉此，提高聚合物對純水之溶解度者等。又，藉由調整具有極性之溶劑之添加量，對於嵌段狀重合體之親水性聚合物與疏水性聚合物雙方具有中間之親和性。又，純水與為賦予極性而添加之溶劑之比，以體積比而言大致約20：1～2.5：1。且溶媒，此時係純水或於純水添加溶劑者，與聚合物之比，以重量比而言大致約99：1～33：1。又，作為用於中性劑之聚合物，不限於Si（Me）－OH，例如只要溶解於作為溶媒之純水，或純水與具有極性之溶劑之混合液，可任意選擇。

其次，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至聚合物分離裝置41。聚合物分離裝置41中，對晶圓W進行既定溫度之熱處理。如此，如圖14及圖15所示晶圓W上的嵌段共聚物404相分離為親水性聚合物406與疏水性聚合物407（圖6之程序S8）。此時，嵌段共聚物404之上表面由第2中性層405包覆，故第2中性層405之上表面雖因存在於熱處理氣體之氧氧化，但氧未到達第2中性層405與嵌段共聚物404之界面。且於中性劑使用不溶解嵌段共聚物者，故於第2中性層405與嵌段共聚物之界面，嵌段共聚物與中性劑亦不混合。其結果，可抑制氧化導致聚合物造成的圖案產生差異，同時可使嵌段共聚物404，適當地相分離為親水性聚合物406與疏水性聚合物407。

在此，如上述於嵌段共聚物404，親水性聚合物406之分子量比率為40％～60％，疏水聚合物407之分子量比率為60％～40％。如此，於程序S8，如圖14及圖15所示親水性聚合物406與疏水性聚合物407相分離為片層構造。又，圖15中，為表現相分離後親水性聚合物406與疏水性聚合物407之狀態，將第2中性層405之下表面之橫剖面描圖。且上述程序S3中光阻圖案402間隔部402b之寬形成為既定寬，故在中性層401之親水性區域403上，親水性聚合物406與疏水性聚合物407交互配置於奇數層，例如3層。具體而言，親水性區域403之表面具有親水性，故在該親水性區域403上之正中間配置親水性聚合物406，於其兩側配置疏水性聚合物407、407。又，於中性層401之其他區域上，亦交互配置親水性聚合物406與疏水性聚合物407。

其後，再次搬運晶圓W至紫外線照射裝置44。又，對晶圓W照射紫外線，切斷做為親水性聚合物406之聚甲基丙烯酸甲酯之鍵結鍵，並使作為疏水性聚合物407之聚苯乙烯進行交聯反應。且此時，亦切斷第2中性層405之鍵結鍵。其後，再次搬運晶圓W至清洗裝置31，於該有機溶劑供給裝置31對晶圓W供給例如做為極性有機溶劑之IPA。藉此，將因照射紫外線鍵結鍵被切斷之親水性聚合物406及第2中性層405加以溶解，如圖16所示，選擇性地去除第2中性層405與親水性聚合物405（圖7之程序S9）。藉此，形成疏水性聚合物407造成的既定之圖案。

其後，藉由晶圓搬運裝置70搬運晶圓W至傳遞裝置50，其後，藉由匣盒站10之晶圓搬運裝置23將其搬運至既定匣盒載置板21之匣盒C。

其後，將匣盒C搬運至設於基板處理系統1外部之蝕刻處理裝置，以疏水性聚合物407為遮罩，對第1中性層401、抗反射膜400及晶圓W上之被處理膜進行蝕刻處理。藉此，於被處理膜形成既定之圖案（圖6之程序S10）。又，作為蝕刻裝置，使用例如RIE（Reactive　Ion　Eching）裝置。亦即，蝕刻裝置中，藉由反應性氣體（蝕刻氣體）或離子、自由基，進行蝕刻親水性聚合物或抗反射膜之被處理膜之乾蝕刻。

其後，去除疏水性聚合物407及抗反射膜400，結束一連串晶圓處理。

依以上實施形態，在使聚合物相分離前之程序S7，在嵌段共聚物404上，作為不溶解該嵌段共聚物，且防止聚合物分離之際熱處理時氧到達嵌段共聚物之塗布膜，形成第2中性層405，故可防止於程序S8之熱處理時，嵌段共聚物404因環境中之氧而氧化。且形成第2中性層405之中性劑，不溶解嵌段共聚物404，故嵌段共聚物404與中性劑亦不於第2中性層405與嵌段共聚物404之界面混合。因此，可防止氧化導致親水性聚合物406、疏水性聚合物407之圖案產生差異，在晶圓W上適當形成既定之微細之圖案。其結果，可於程序S10適當進行以該圖案為遮罩之被處理膜之蝕刻處理，可於被處理膜形成既定之圖案。

且嵌段共聚物404之上表面由第2中性層405包覆，藉此，嵌段共聚物404呈其上表面與下表面雙方連接中性層之狀態。藉此，可防止於嵌段共聚物404之上下界面之間產生能量差，故可使親水性聚合物406與疏水性聚合物407，橫跨晶圓W之厚度方向均一排列。

又，以上實施形態中，雖於程序S4對第1中性層401之露出面照射紫外線，使該露出面親水化而為親水性區域403，做為親水性聚合物406與疏水性聚合物407相分離後之引導使用該親水性區域403，但關於親水性聚合物406與疏水性聚合物407相分離時之引導如何形成，未由本實施形態限定。例如做為引導亦可使用光阻圖案，可任意選擇。

以上實施形態中，作為包覆嵌段共聚物404之上表面之塗布膜雖使用中性層，但未必需係中性層。只要係具有不溶解嵌段共聚物404，且可防止於程序S8熱處理時，氧到達嵌段共聚物404之性質之膜，可任意選擇使用何種膜。例如亦可使用作為於光微影處理塗布在光阻膜之上表面，含有氟之丙烯酸之膜，所謂頂塗佈劑。頂塗佈劑對做為有機溶劑之TMAH為可溶，故可輕易去除第2中性層405。又，所謂可防止氧到達嵌段共聚物404，非意指包覆嵌段共聚物404之上表面之塗布膜不氧化，而係意指即使塗布膜本身氧化，氧亦不穿透至作為其基底之第2中性層405。

且於包覆嵌段共聚物404之上表面之塗布膜，為防止在嵌段共聚物404之上下之界面之間產生能量差，宜使用與形成於嵌段共聚物404之下表面之膜之能量差小之膜。亦即，如本實施形態，嵌段共聚物404之下表面之基底膜係第1中性層401時，形成於嵌段共聚物404之上表面之膜，宜同樣係中性層，例如嵌段共聚物404之下表面之基底膜係具有極性之膜時，形成於嵌段共聚物404之上表面之膜亦同樣地宜係具有極性之膜。藉此，可消除嵌段共聚物404上下之界面中之能量差，使對親水性聚合物406與疏水性聚合物407相分離造成的影響最小化。其結果，可使親水性聚合物406與疏水性聚合物407，橫跨晶圓W之厚度方向均一排列。

以上實施形態中，雖使用形成有大於晶圓W之直徑之噴吐口142b之嵌段共聚物供給噴嘴142及中性劑噴嘴151，於晶圓W塗布嵌段共聚物404及中性劑，但塗布嵌段共聚物404及中性劑之手法，不由本實施形態之內容限定。例如，若於嵌段共聚物404及中性劑之塗布，使用所謂旋轉塗布，嵌段共聚物404與中性劑雖暫時混合，但作為形成第2中性層405之中性劑，若使用不溶解嵌段共聚物404者，隨著時間經過，第2中性層405與嵌段共聚物404即會因比重差分離，故不會混合。且使用旋轉塗布時，亦可例如於嵌段共聚物塗布裝置35形成嵌段共聚物404後暫時於熱處理裝置40進行熱處理，藉此使溶劑蒸發，其後，形成第2中性層405。此時，熱處理之溫度，在雖使溶劑蒸發，但嵌段共聚物404不相分離及氧化之溫度以下。藉此，可更確實地防止第2中性層405與嵌段共聚物404暫時混合。

以上實施形態中，雖以有機溶劑去除第2中性層405與親水性聚合物406，但亦可以乾蝕刻進行。

又，以上實施形態中，雖於嵌段共聚物塗布裝置35塗布嵌段共聚物404，並形成第2中性層405，但亦可在例如嵌段共聚物塗布裝置35外，另作為形成第2中性層405之塗布膜形成裝置，設置中性劑塗布裝置。

以上實施形態中，雖使晶圓W上之嵌段共聚物404相分離為片層構造之親水性聚合物406與疏水性聚合物407，但本發明之晶圓處理方法，亦可適用於使嵌段共聚物404相分離為所謂柱狀構造之親水性聚合物406與疏水性聚合物407之情形。

以上，雖已參照附圖並同時說明關於本發明之較佳實施形態，但本發明不由上述例限定。吾人應理解，只要是熟悉該技藝者當然可在申請專利範圍所記載之構想範疇內想到各種變更例或修正例，關於此等者當然亦屬於本發明之技術性範圍。本發明不限於此例可採取各種態樣。本發明亦可適用於基板係晶圓以外之FPD（平面顯示器）、光罩用倍縮遮罩等其他基板時。 【產業上利用性】

本發明在使用例如包含具有親水性之親水性聚合物與具有疏水性之疏水性聚合物之嵌段共聚物處理基板時有用。

1．．．基板處理系統

2．．．塗布顯影處理裝置

3．．．蝕刻處理裝置

30．．．顯影裝置

31．．．鹼性溶液供給裝置

32．．．抗反射膜形成裝置

33．．．中性層形成裝置

34．．．光阻塗布裝置

35．．．嵌段共聚物塗布裝置

40．．．熱處理裝置

202~205．．．蝕刻裝置

300．．．控制部

400．．．中性層

401．．．第1光阻膜

402．．．抗反射膜

403．．．第2光阻膜

404．．．嵌段共聚物

405．．．第2中性層

406．．．親水性聚合物

407．．．疏水性聚合物

W．．．晶圓

【圖1】係顯示依本實施形態之基板處理系統之構成之概略之俯視圖。【圖2】係顯示依本實施形態之基板處理系統之構成之概略之側視圖。【圖3】係顯示依本實施形態之基板處理系統之構成之概略之側視圖。【圖4】係顯示嵌段共聚物塗布裝置之構成之概略之縱剖面圖。【圖5】係顯示嵌段共聚物塗布裝置之構成之概略之橫剖面圖。【圖6】係顯示塗布噴嘴之構成之概略之立體圖。【圖7】係說明晶圓處理之主要程序之流程圖。【圖8】係顯示在晶圓上形成抗反射膜與第1中性層之情形之縱剖面之說明圖。【圖9】係顯示在晶圓上形成光阻圖案之情形之縱剖面之說明圖。【圖10】係顯示晶圓上之第1中性層之露出面經親水化之情形之縱剖面之說明圖。【圖11】係顯示去除光阻圖案之情形之縱剖面之說明圖。【圖12】係顯示在晶圓上塗布嵌段共聚物之情形之縱剖面之說明圖。【圖13】係顯示在嵌段共聚物上塗布第2中性層之情形之縱剖面之說明圖。【圖14】係顯示使嵌段共聚物相分離為親水性聚合物與疏水性聚合物之情形之縱剖面之說明圖。【圖15】係顯示使嵌段共聚物相分離為親水性聚合物與疏水性聚合物之情形之橫剖面之說明圖。【圖16】係顯示選擇性地去除親水性聚合物與第2中性層之情形之縱剖面之說明圖。

400．．．中性層

401．．．第1光阻膜

403．．．第2光阻膜

404．．．嵌段共聚物

405．．．第2中性層

406．．．親水性聚合物

407．．．疏水性聚合物

W．．．晶圓

Claims (22)

1. 一種基板處理方法，使用含有第1聚合物與第2聚合物之嵌段共聚物以處理基板，其特徵在於包含：中性層形成程序，在基板上形成對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性之中性層；嵌段共聚物塗布程序，於形成有該中性層之基板，塗布該嵌段共聚物；聚合物分離程序，對在該嵌段共聚物上形成有塗布膜之基板進行熱處理，使該嵌段共聚物相分離為該第1聚合物與該第2聚合物；及塗布膜形成程序，在該聚合物分離程序前之嵌段共聚物上，供給塗布液以形成塗布膜；該塗布液不溶解該嵌段共聚物，且在該聚合物分離程序之熱處理時防止氧到達該嵌段共聚物。
2. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中：於該塗布膜形成程序形成之塗布膜，對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性。
3. 如申請專利範圍第2項之基板處理方法，其中：形成該塗布膜之塗布液，係以既定之聚合物溶解於純水或添加賦予純水極性之溶劑的液體中而成者。
4. 如申請專利範圍第3項之基板處理方法，其中：該塗布液之溶媒係純水。
5. 如申請專利範圍第3項之基板處理方法，其中：於該純水，添加具有極性之有機溶劑、或鹼性溶液。
6. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中：於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，可溶於有機溶劑。
7. 如申請專利範圍第6項之基板處理方法，其中：該塗布膜，係含有氟之丙烯酸膜。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之基板處理方法，其中：使具有大於基板直徑的塗布液之噴吐口的塗布液供給噴嘴，相對於該基板相對移動，而形成該塗布膜。
9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之基板處理方法，其中：該嵌段共聚物中該第1聚合物之分子量的比率，為40％～60％。
10. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之基板處理方法，其中：該第1聚合物係具有親水性之親水性聚合物，且該第2聚合物係具有疏水性之疏水性聚合物。
11. 如申請專利範圍第10項之基板處理方法，其中：該親水性聚合物係聚甲基丙烯酸甲酯，而該疏水性聚合物係聚苯乙烯。
12. 一種程式，為藉由基板處理系統實行如申請專利範圍第1至11項中任一項之基板處理方法，在控制該基板處理系統之控制部的電腦上動作。
13. 一種電腦可讀取記憶媒體，儲存有如申請專利範圍第12項之程式。
14. 一種基板處理系統，使用含有第1聚合物與第2聚合物之嵌段共聚物以進行基板處理，其特徵在於包含：中性層形成裝置，在基板上形成對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性之中性層；嵌段共聚物塗布裝置，於形成有該中性層之基板，塗布該嵌段共聚物；塗布膜形成裝置，在該嵌段共聚物上更塗布塗布液，而形成塗布膜；及聚合物分離裝置，對在該嵌段共聚物上形成有塗布膜之基板進行熱處理，使該嵌段共聚物相分離為該第1聚合物與該第2聚合物；且於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，不溶解該嵌段共聚物，且於該聚合物分離裝置熱處理時可防止氧到達該嵌段共聚物。
15. 如申請專利範圍第14項之基板處理系統，其中：於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，對於該第1聚合物與該第2聚合物具有中間之親和性。
16. 如申請專利範圍第14項之基板處理系統，其中：形成該塗布膜之塗布液，係以既定之聚合物溶解於純水或添加賦予純水極性之溶劑的液體中而成者。
17. 如申請專利範圍第16項之基板處理系統，其中：該塗布液之溶媒係純水。
18. 如申請專利範圍第16項之基板處理系統，其中：於該純水，添加具有極性之有機溶劑，或鹼性溶液。
19. 如申請專利範圍第14項之基板處理系統，其中：於該塗布膜形成裝置形成之塗布膜，可溶於有機溶劑。
20. 如申請專利範圍第19項之基板處理系統，其中：該塗布膜，係含有氟之丙烯酸膜。
21. 如申請專利範圍第14至20項中任一項之基板處理系統，其中：該塗布膜形成裝置，係設於該嵌段共聚物塗布裝置內之塗布液供給噴嘴。
22. 如申請專利範圍第21項之基板處理系統，其中：包含塗布液噴嘴移動機構，其用以使該塗布液供給噴嘴相對於基板相對移動，該塗布液供給噴嘴包含大於基板直徑之噴吐口。