TWI723183B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之課題係以旋轉塗佈方法將嵌段共聚物之塗佈液塗佈於晶圓之際，即使使塗佈液之供給量少時，亦可獲得均一之膜厚的嵌段共聚物。 本發明之基板處理方法係使用含有親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物來處理基板的方法，其包含有將含有嵌段共聚物之塗佈液的溶媒之預濕液L1供至基板W而將該預濕液之液膜F2形成與基板W同心的製程、及於該製程後，將嵌段共聚物之塗佈液L2供至基板W並使該基板W旋轉而形成嵌段共聚物之薄膜的製程。

Description

基板處理方法及基板處理裝置

本發明係有關於使用含有具親水性(極性)之親水性(有極性)聚合物與具疏水性(不具極性)之疏水性(非極性)聚合物的嵌段共聚物之基板處理方法、基板處理裝置。

在例如半導體元件之製造製程中，進行光刻處理，該光刻處理依序進行於例如半導體晶圓(以下稱為「晶圓」。)上塗佈抗蝕液而形成抗蝕膜之抗蝕液塗佈處理、於該抗蝕膜上曝光預定圖形之曝光處理、將經曝光之抗蝕膜顯像的顯像處理等，而於晶圓上形成預定之抗蝕圖形。接著，將此抗蝕圖形作為光罩，進行晶圓上之被處理膜的蝕刻處理，之後，進行抗蝕膜之去除處理等，而於被處理膜形成預定圖形。

而近年，為謀求半導體元件之更高積體化，乃要求上述被處理膜之細微化。因此，發展抗蝕圖形之細微化，例如發展使光刻處理之曝光處理的光短波長化之技術。然而，曝光光源之短波長化有技術上、成本上之界限，若僅是發展光之短波長化的方法，有不易形成例如數奈米級之細微抗蝕圖形的狀況。

是故，提出了使用由親水性與疏水性這2種嵌段鏈(聚合物)構成之嵌段共聚物的晶圓處理方法(專利文獻1)。在此方法中，首先於晶圓以例如抗蝕圖形等形成引導部。之後，將嵌段共聚物塗佈於晶圓上，對該嵌段共聚物進行加熱處理，藉此，使其分離成親水性聚合物與疏水性聚合物。之後，對晶圓照射紫外線，進行聚合物之改質處理，將有機溶劑供至晶圓上，藉此，可選擇性地去除親水性聚合物。 此外，嵌段共聚物塗佈在晶圓之方法使用了所謂之旋轉塗佈方法，該方法係將嵌段共聚物之塗佈液供至旋轉中之晶圓的表面中心部，以離心力使嵌段共聚物在晶圓上擴散，藉此，塗佈嵌段共聚物之塗佈液。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利公開公報2013-232621號

[發明欲解決之課題] 而由於對用以塗佈於晶圓之嵌段共聚物要求高品質，故嵌段共聚物之塗佈液極為有效。因此，嵌段共聚物之塗佈液的塗佈量宜為少量。又，一旦塗佈量少，則不易以旋轉塗佈法將嵌段共聚物之塗佈液擴展至晶圓之端部。此問題之解決方法係考慮於塗佈嵌段共聚物之塗佈液前，塗佈省藥劑用液(預濕液)。由於藉塗佈預濕液，可提高嵌段共聚物之塗佈液的流動性，故該塗佈液之供給量可至少使該塗佈液擴展至晶圓之端部。

然而，本案諸發明人確認了在塗佈嵌段共聚物之塗佈液前塗佈預濕液的上述方法中，因嵌段共聚物之塗佈液的溶媒與預濕液之關係，而發生以下之問題。即，確認了當將預濕液與嵌段共聚物之塗佈液吐出至晶圓之中心部，以旋轉塗佈法將預濕液塗佈於晶圓時，使塗佈液乾燥時之嵌段共聚物的膜厚在晶圓中心部局部變薄。為獲得所期之被處理膜的圖形，嵌段共聚物之膜厚在晶圓全體需均一，對嵌段共聚物之膜厚的均一性之要求遠比抗蝕劑等嚴密。

本發明即係鑑於此點而作成，其目的在於以旋轉塗佈法將嵌段共聚物之塗佈液塗佈於晶圓之際，即使使塗佈液之供給量少時，仍可獲得均一之膜厚的嵌段共聚物。 [用以解決課題之手段]

為達成前述目的，本發明係使用含有親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物來處理基板的基板處理方法，其包含有預濕液膜形成製程、及嵌段共聚物薄膜形成製程，該預濕液膜形成製程將含有該嵌段共聚物之塗佈液的溶媒之預濕液供至該基板，而形成該預濕液之液膜；該嵌段共聚物薄膜形成製程於該預濕液膜形成製程後，將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板，並使該基板旋轉，而形成該嵌段共聚物之薄膜；該預濕液膜形成製程包含將該預濕液之液膜形成為與該基板同心之圓環狀的圓環膜形成製程。

根據本發明，由於在供給嵌段共聚物之塗佈液前，供給預濕液，故可抑制嵌段共聚物之塗佈液的消耗量。又，由於將含有嵌段共聚物之塗佈液的溶媒之預濕液的液膜形成為圓環狀，故可防止在晶圓中心部嵌段共聚物之薄膜局部變薄，而可形成均一之膜厚的嵌段共聚物薄膜。

舉例而言，在該圓環膜形成製程，將用以供給該預濕液之噴嘴配設於該基板之外周部的預定位置，在從該噴嘴供給該預濕液之狀態下，使該基板旋轉一圈，而將該預濕液之液膜形成為該圓環狀。

從該基板之中心至該噴嘴之距離宜大於該基板之半徑的3.3%且小於該半徑之40%。

該預濕液膜形成製程宜包含預濕液膜擴散製程，該預濕液膜擴散製程以比該圓環膜形成製程之該基板的旋轉速度快之旋轉速度使該基板旋轉，而使形成為該圓環狀之該預濕液的液膜往該基板之外周方向擴展。

本基板處理方法宜包含使該嵌段共聚物之薄膜乾燥的乾燥製程。

在該嵌段共聚物薄膜形成製程中，宜將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板之中心部。

該嵌段共聚物之薄膜的膜厚宜為100nm以下。

該嵌段共聚物之塗佈液的黏度宜為3cP以下。

根據另一觀點之本發明，提供一種程式，該程式在控制基板處理系統之控制部的電腦上運作以使該基板處理系統執行該基板處理方法。

根據又另一觀點之本發明，提供儲存有該程式之可讀取的電腦記錄媒體。

又再另一觀點之本發明係使用含有親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物來處理基板的基板處理系統，並包含有供給該嵌段共聚物之塗佈液而形成該嵌段共聚物之薄膜的嵌段共聚物塗佈裝置；該嵌段共聚物塗佈裝置具有將含有該嵌段共聚物之塗佈液的溶媒之預濕液供至該基板的第1噴嘴、及將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板的第2噴嘴；該嵌段共聚物塗佈裝置從該第1噴嘴將該預濕液供至該基板，而於該基板上形成與該基板同心之圓環狀的該預濕液之液膜，從該第2噴嘴將該嵌段共聚物之塗佈液供至形成該預濕液之液膜後的該基板，而形成該嵌段共聚物之薄膜。

舉例而言，該嵌段共聚物塗佈裝置將該第1噴嘴配設於該基板之外周部的預定位置，在從該第1噴嘴供給該預濕液之狀態下，使該基板旋轉一圈，而形成該圓環狀之預濕液的液膜。

從該基板之中心至該第1噴嘴之距離宜大於該基板之半徑的3.3%且小於該半徑之40%。

該嵌段共聚物塗佈裝置宜以比形成該圓環狀之預濕液的液膜之際的該基板之旋轉速度快的旋轉速度，使該基板旋轉，而使該圓環狀之預濕液的液膜往該基板之外周方向擴展。

該嵌段共聚物塗佈裝置宜使該基板旋轉，而使該嵌段共聚物之薄膜乾燥。

該嵌段共聚物塗佈裝置宜從該第2噴嘴將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板之中心部。

該嵌段共聚物之薄膜的膜厚宜為100nm以下。

該嵌段共聚物之塗佈液的黏度宜為3cP以下。 [發明的功效]

根據本發明，以旋轉塗佈法將使用預定溶媒之嵌段共聚物的塗佈液塗佈於晶圓之際，即使使塗佈液之供給量少時，亦可獲得均一之膜厚的嵌段共聚物。

[用以實施發明之形態] 以下，就本發明之實施形態作說明。圖1係顯示實施本實施形態之基板處理方法的基板處理系統1之結構的概略之平面的說明圖。此外，在本說明書及圖式中，藉在實質上具有同一功能結構之要件，附上同一符號，而省略重複說明。

基板處理系統1包含有對作為基板之晶圓進行光刻處理等之溶液處理的塗佈處理裝置2、對晶圓進行蝕刻處理之蝕刻處理裝置3。

圖2係塗佈處理裝置2之平面的說明圖，圖3及圖4分別係示意顯示基板處理系統1之內部結構的概略之正面圖及背面圖。本實施形態之塗佈處理裝置2進行例如塗佈處理及顯像處理這樣的溶液處理。

如圖2所示，塗佈處理裝置2具有下述結構，前述結構係將用以搬入搬出收容有複數片晶圓W之晶匣C的晶匣站10、具有對晶圓W施行預定處理之複數的各種處理裝置之處理站11、及對處理站11與相鄰的曝光裝置12之間進行基板W的交接之介面站13連接成一體。

於晶匣站10設有晶匣載置台20。於晶匣載置台20設有對基板處理系統1之外部搬入搬出晶匣C之際載置晶匣C之複數的晶匣載置板21。

如圖2所示，於晶匣站10設有於在X方向延伸之搬送路徑22上移動自如的晶圓搬送裝置23。晶圓搬送裝置23亦於上下方向及繞鉛直方向(θ方向)移動自如，而可在各晶匣載置板21上之晶匣C與後述處理站11之第3區塊G3的交接裝置之間搬送晶圓W。

於處理站11設有具有各種裝置之複數、例如4個區塊G1、G2、G3、G4。於例如處理站11之正面側(圖2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2之X方向正方向側)設有第2區塊G2。又，於處理站11之晶匣站10側(圖2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2之Y方向正方向側)設有第4區塊G4。

在例如第1區塊G1，如圖3所示，從下方依序層疊複數之溶液處理裝置、例如將形成於晶圓W之抗蝕液顯像而形成抗蝕圖形之顯像裝置30、將中性劑塗佈於形成抗蝕圖形後之晶圓W上而形成中性層之中性層形成裝置31、於形成中性層後之晶圓W上塗佈有機溶劑而清洗晶圓W之清洗裝置32、將嵌段共聚物塗佈於晶圓W上之嵌段共聚物塗佈裝置33。

例如顯像裝置30、中性層形成裝置31、洗淨裝置32、嵌段共聚物塗佈裝置33分別於水平方向排列配置有3個。此外，該等溶液處理裝置之數量及配置可任意選擇。

又，在該等溶液處理裝置中，進行將預定塗佈液塗佈於例如晶圓W上之旋轉塗佈。在旋轉塗佈，從例如塗佈噴嘴將塗佈液吐出至晶圓W上，並且使晶圓W旋轉而使塗佈液擴散至晶圓W之表面。該等溶液處理裝置之結構後述。

此外，以嵌段共聚物塗佈裝置33塗佈於晶圓W上之塗佈液所含的嵌段共聚物係具有第1單體與第2單體聚合成直鏈之第1聚合物(第1單體之聚合物)及第2聚合物(第2單體之聚合物)的高分子(共聚物)。第1聚合物使用具親水性(極性)之親水性聚合物，第2聚合物使用具疏水性(非極性)之疏水性聚合物。在本實施形態中，親水性聚合物使用例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，疏水性聚合物使用例如聚苯乙烯(PS)，即，使用例如聚苯乙烯(PS)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)嵌段共聚物(PS-b-PMMA)。又，嵌段共聚物之親水性聚合物的分子量之比率約20%~40%，嵌段共聚物之疏水性聚合物的分子量之比率約80%~60%。再者，嵌段共聚物之塗佈液(以下為BCP塗佈液)藉溶媒使該等親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物呈溶液狀。使用PS-b-PMMA作為嵌段共聚物時，溶媒可使用丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。

在本實施形態中，BCP塗佈液之溶媒使用單一之溶媒。又，在該BCP塗佈液中，溶質亦即嵌段共聚物對溶媒之比例不到10%。 又，嵌段共聚物塗佈裝置33如後述，於晶圓W上形成預濕液之液膜後，將BCP塗佈液吐出至晶圓上，而形成嵌段共聚物之薄膜。

又，以中性層形成裝置31形成於晶圓W上之中性層係對親水性聚合物與疏水性聚合物具中間的親和性之層，可使用含有親水性聚合物與疏水性聚合物之隨機共聚物、接枝共聚物、交替共聚物。在本實施形態中，中性層使用例如聚甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯之隨機共聚物(PS-r-PMMA)、接枝共聚物(PS-g-PMM A)、或交替共聚物。在以下，提及「中性」時係指如此對親水性聚合物與疏水性聚合物具中間之親和性。

在例如第2區塊G2，如圖4所示，對晶圓W照射紫外線而改質之紫外線照射裝置40、進行晶圓W之熱處理的熱處理裝置41、42於上下方向及水平方向排列設置。紫外線照射裝置40具有載置晶圓W之載置台、對載置台上之晶圓W照射紫外線之紫外線照射部。

熱處理裝置41、42具有載置晶圓W予以加熱的熱板、載置晶圓W予以冷卻之冷卻板，而可進行加熱處理及冷卻處理兩者。此外，熱處理裝置41用於中性層形成前後之熱處理。又，熱處理裝置42具有聚合物分離裝置之功能，該聚合物分離裝置係進行業經以嵌段共聚物塗佈裝置33塗佈嵌段共聚物之晶圓W的熱處理而使嵌段共聚物相分離成親水性聚合物與疏水性聚合物。此外，紫外線照射裝置40、熱處理裝置41、42之數量及配置可任意選擇，宜配置成晶圓W在處理站11內之搬送時間最短。

在例如第3區塊G3，從下方依序設有複數之交接裝置50、51、52、53、54、55、56。又，在第4區塊G4，從下方依序設有複數之交接裝置60、61、62。

如圖2所示，於被第1區塊G1~第4區塊G4包圍之區域形成有晶圓搬送區域D。 晶圓搬送區域D配置有具有於例如Y方向、X方向、θ方向及上下方向移動自如之搬送臂的複數之晶圓搬送裝置70。晶圓搬送裝置70可在晶圓搬送區域D內移動，將晶圓W搬送至周圍之第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內之預定裝置。

又，於晶圓搬送區域D設有在第3區塊G3與第4區塊G4之間以直線式搬送晶圓W之梭動搬送裝置80。

梭動搬送裝置80於例如Y方向直線移動自如。梭動搬送裝置80可在支撐晶圓W之狀態下於Y方向移動，而在第3區塊G3之交接裝置52與第4區塊G4之交接裝置62之間搬送晶圓W。

如圖2所示，於第3區塊G3之X方向正方向側旁邊設有晶圓搬送裝置90。晶圓搬送裝置90具有於例如X方向、θ方向、及上下方向移動自如之搬送臂。晶圓搬送裝置90可在支撐晶圓W之狀態下上下移動，而將晶圓W搬送至第3區塊G3內之各交接裝置。

於介面站13設有晶圓搬送裝置91及交接裝置92。晶圓搬送裝置91具有於例如Y方向、θ方向及上下方向移動自如之搬送臂。晶圓搬送裝置91可將晶圓W支撐於例如搬送臂而在第4區塊G4內之各交接裝置、交接裝置92及曝光裝置12之間搬送晶圓W。

如圖5所示，蝕刻裝置3具有對蝕刻處理裝置3進行晶圓W之搬入搬出的晶匣站100、進行晶圓W之搬送的共通搬送部101、作為對晶圓W進行蝕刻處理而選擇性去除親水性聚合物或疏水性聚合物任一者之聚合物去除裝置的蝕刻裝置102、 103、將晶圓W上之被處理膜蝕刻成預定圖形之蝕刻裝置104、105。

晶匣站100具有內部設有搬送晶圓W之晶圓搬送機構110的搬送室111。晶圓搬送機構110具有將晶圓W保持大約水平之2個搬送臂110a、110b，而形成為以該等搬送臂110a、110b任一者一邊保持晶圓W一邊搬送之結構。於搬送室111之側邊具有載置可將晶圓W排列複數片來收容之晶匣C的晶匣載置台112。在圖示之例中，可於晶匣載置台112載置複數、例如3個晶匣C。

搬送室111與共通搬送部101藉由可抽真空之2個載鎖裝置113a、113b相互連結。

共通搬送部101具有形成為從例如上方觀看形成大約多角形(在圖示之例中為六角形)的可密閉構造之搬送室腔114。於搬送室腔114內設有搬送晶圓W之晶圓搬送機構115。晶圓搬送機構115具有將晶圓W保持大約水平之2個搬送臂115a、 115b，而形成為可以該等搬送臂115a、115b任一者一邊保持晶圓W一邊搬送之結構。

在搬送室腔114之外側，蝕刻裝置102~105、載鎖裝置113b、113a配置成包圍搬送室腔114之周圍。蝕刻裝置102~105、載鎖裝置113b、113a配置成從例如上方觀看在順時鐘方向以此順序排列並分別對向於搬送室腔114之6個側面部。

此外，蝕刻裝置102~105使用例如RIE(Reactive Ion Etching：反應離子蝕刻)裝置。即，在蝕刻裝置102~105，進行以反應性氣體(蝕刻氣體)、離子、自由基蝕刻疏水性聚合物及被處理膜之乾蝕刻。

如圖1所示，於以上之基板處理系統1設有控制部300。控制部300為例如電腦，具有程式儲存部(圖中未示)。於程式儲存部儲存有控制基板處理系統1之晶圓W的處理之程式。又，於程式儲存部亦儲存有用以控制上述各種處理裝置及搬送裝置等驅動系統之動作以使基板處理系統1之晶圓處理實現的程式。此外，前述程式可為記錄於例如電腦可讀取之硬碟(HD)、軟性磁碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等電腦可讀取之記錄媒體的為，亦可為從該記錄媒體安裝於控制部300之程式。

接著，就上述嵌段共聚物塗佈裝置33之結構作說明。如圖6所示，嵌段共聚物塗佈裝置33具有處理容器120。於處理容器120之側面形成有晶圓W之搬入搬出口(圖中未示)。

於處理容器120內設有保持晶圓W使之繞鉛直軸旋轉之作為基板保持部的旋轉吸盤121。旋轉吸盤121可藉例如馬達等吸盤驅動部122旋轉成預定速度。

於旋轉吸盤121之周圍設有承接從晶圓W飛散或落下之液體來回收的杯體123。於杯體123之下面連接有排出所回收之液體的排出管124及將杯體123內之氣體環境排氣之排氣管125。

如圖7所示，於杯體123之X方向負方向(圖7之下方向)側形成有沿著Y方向(圖7之左右方向)延伸之軌道126。軌道126從例如杯體123之Y方向負方向(圖7之左方向)側的外側形成至Y方向正方向(圖7之右方向)側的外側。於軌道126安裝有噴嘴臂127。

噴嘴臂127藉圖7所示之噴嘴驅動部128在軌道126上移動自如。藉此，噴嘴臂127可從設置於杯體123之Y方向正方向側的外側之待機部129移動至杯體123內之晶圓W的中心部上方，進一步在該晶圓W之表面上於晶圓W之徑方向移動。又，噴嘴臂127藉噴嘴驅動部128升降自如，而可調整噴嘴臂127之高度。

如圖6所示，於噴嘴臂127設有供給預濕液之第1噴嘴130及供給BCP塗佈液之第2噴嘴131。

預濕液供給部133藉由例如配管132連接於第1噴嘴130。此預濕液供給部133具有預濕液供給源、泵、閥等，而構造成可從第1噴嘴130之前端吐出預濕液。第2噴嘴131亦與第1噴嘴130同樣地，藉由配管134與BCP塗佈液供給部135連接，而可從第2噴嘴131吐出BPC塗佈液。本實施形態之預濕液係與BCP塗佈液之溶媒的相容性佳之液體，例如含有與BCP塗佈液之溶媒同一成分的溶媒。更具體而言， 如前述，在本實施形態中，BCP塗佈液之溶媒使用單一溶媒，而當嵌段共聚物為PS-b-PMMA，單一溶媒為PGMEA時，預濕液可使用PGMEA與丙二醇甲醚(PGM E)之混合溶液(例如混合比為7：3)。

接著，就使用上述嵌段共聚物塗佈裝置33之BCP塗佈液的塗佈方法，使用圖8~圖10來說明。圖8係說明在嵌段共聚物塗佈裝置33之預濕液及BCP塗佈液的吐出位置之圖。圖9及圖10係顯示以嵌段共聚物塗佈裝置33形成之膜的晶圓中心部之樣態的概略圖。

如圖8(A)所示，使從嵌段共聚物塗佈裝置33之第1噴嘴130吐出預濕液L1的位置與其他處理液同樣地為晶圓W之中心，一邊吐出預濕液L1，一邊使晶圓W旋轉，如圖8(B)所示，將預濕液L1之液膜F1形成於晶圓W整面。之後，一邊從上述嵌段共聚物塗佈裝置33之第2噴嘴131將BCP塗佈液L2吐出至晶圓W之中心，一邊使晶圓W旋轉，形成嵌段共聚物之(塗佈液的)薄膜，使該薄膜乾燥，便可獲得如圖9(A)之嵌段共聚物的薄膜F3。此圖9(A)之薄膜F3的膜厚在晶圓W中心部C薄。

本案諸發明人在使用非含有單一溶媒而是含有複數之溶媒的BCP塗佈液時及對單一溶媒之BCP塗佈液使用對上述單一溶媒之相容性差的預濕液時，並未觀察到如上述乾燥後之嵌段共聚物的薄膜在中心部局部變薄之現象。

如上述乾燥後之嵌段共聚物的薄膜在中心部局部變薄的理由有以下理由。 即，預濕液與BCP塗佈液之溶媒的相容性佳，具體而言，含有與BCP塗佈液之溶媒同一成分的溶媒。因而，預濕液與BCP塗佈液之溶媒同樣地，嵌段共聚物之溶解度高。當令此預濕液之吐出位置為晶圓中心時，由於離心力不對晶圓中心部之預濕液起作用，故如圖10(A)所示，乾燥前之嵌段共聚物的薄膜亦即BCP塗佈液(與預濕液之混合液)的液膜F5在晶圓中心部C，預濕液之量比其他部分局部增多。亦即，嵌段共聚物之溶解度高的溶媒(成分)之比例在晶圓中心部C高。因而，由於在乾燥之過程在晶圓中心部C嵌段共聚物之溶解比其他部分快速，故晶圓中心部C之嵌段共聚物乾燥後的膜厚局部變薄。

是故，在本實施形態中，嵌段共聚物塗佈裝置33首先將預濕液之液膜形成為與晶圓W同心之圓環狀。具體而言，如圖8(C)所示，將從嵌段共聚物塗佈裝置33之第1噴嘴130吐出預濕液L1的位置配設於晶圓W之外周部的預定位置，在使預濕液L1從第1噴嘴130吐出之狀態下，使晶圓W旋轉一圈，而將預濕液L1之液膜形成為圓環狀。 之後，使晶圓W旋轉，而如圖8(D)所示，使預濕液L1之液膜F2擴展至晶圓W之外周部。接著，在使BCP塗佈液從上述嵌段共聚物塗佈裝置33之第2噴嘴131吐出至晶圓W的中心之狀態下，使晶圓W旋轉，而形成BCP塗佈液之薄膜。此時，由於預濕液不存在於中心部，故如圖10(B)所示，在晶圓中心部C，亦不存在嵌段共聚物之溶解度高的溶媒之比例局部大的部分。因而，當使BCP塗佈液之液膜乾燥時，可獲得如圖9(B)般均一之膜厚的嵌段共聚物之薄膜F4。

接著，就使用基板處理系統1而進行之晶圓處理作說明。圖11係顯示此晶圓處理的主要製程之例的流程圖。

首先，將收納有複數之晶圓W的晶匣C搬入至基板處理系統1之晶匣站10，將之載置於預定之晶匣載置板21。之後，以晶圓搬送裝置23依序取出晶匣C內之各晶圓W，將之搬送至處理站11之交接裝置53。此外，預先於要在基板處理系統1處理之晶圓W形成抗蝕膜，對該抗蝕膜以預定圖形施行了曝光處理。

接著，將晶圓W以晶圓搬送裝置70搬送至顯像裝置30，在顯像裝置30，將顯像液供至晶圓W，將抗蝕膜顯像成預定圖形。顯像結束後，將晶圓W以晶圓搬送裝置70搬送至熱處理裝置41，進行後烘處理。如此進行，於晶圓W形成預定抗蝕圖形(圖11之製程S1)。在本實施形態中，抗蝕圖形俯視時具有直線狀線部及直線狀間隙部，為所謂之線與間隙的抗蝕圖形。此外，間隙部之寬度設定成親水性聚合物與疏水性聚合物交互地以奇數層配置於間隙部。

然後，將晶圓W以晶圓搬送裝置70搬送至中性層形成裝置31。在中性層形成裝置31，於晶圓W上塗佈中性劑，而形成中性層(圖11之製程S2)。之後，將晶圓W搬送至熱處理裝置41，予以加熱、調節溫度，然後，送回至交接裝置53。

之後，將晶圓W以晶圓搬送裝置70搬送至清洗裝置32。在清洗裝置32，將有機溶劑供至形成中性層後之晶圓W上，洗掉抗蝕圖形上及中性層上之異物。

然後，將晶圓W以晶圓搬送裝置70搬送至嵌段共聚物塗佈裝置33。在嵌段共聚物塗佈裝置33，於晶圓W之中性層上形成嵌段共聚物之薄膜(圖11之製程S 3)。

圖12係顯示在嵌段共聚物塗佈裝置33的嵌段共聚物薄膜形成製程之例的流程圖。此外，晶圓W為直徑300mm之晶圓。

首先將搬入至嵌段共聚物塗佈裝置33之晶圓W保持於旋轉吸盤121。接著，以噴嘴臂127使第1噴嘴130移動至與晶圓W之中心間隔55mm之位置的上方。然後，一邊使預濕液從第1噴嘴130吐出，一邊控制吸盤驅動部122，使晶圓W以10 rpm旋轉6秒鐘。藉此，於晶圓W上形成與晶圓W同心之圓環狀預濕液膜(圖12之製程S11)。

之後，停止從第1噴嘴130吐出預濕液。以噴嘴臂127使第2噴嘴131移動成位於晶圓中心之上方。於此移動之際，使晶圓W以30rpm這樣之低速旋轉1秒後，使晶圓W以1000rpm旋轉0.1秒。藉此，可使預濕液之液膜擴展至晶圓W之外周部(圖12之製程S12、預濕液擴散處理)。此外，以30rpm旋轉1秒是因為在第2噴嘴131移動中會進行上述預濕液擴散處理，在此擴散處理開始前不要使預濕液膜往晶圓中心擴展。又，藉於塗佈BCP塗佈液前，使預濕液膜擴展至晶圓W之外周部，於之後的BCP塗佈液塗佈之際，可防止產生乾斑(未供給BCP塗佈液之部分)。

於第2噴嘴131之移動及預濕液擴散處理結束後，從位於晶圓中心之上方的第2噴嘴131供給BCP塗佈液，並且使晶圓W以2500rpm旋轉1秒鐘。之後，為了使BCP塗佈液之液膜平坦，而在維持BCP塗佈液之供給的狀態下，使晶圓W以100 rpm旋轉。接著，停止BCP塗佈液的供給之後，使晶圓W以1500rpm旋轉15秒。藉此，使BCP塗佈液乾燥，並且於晶圓上形成所期且均一之厚度的嵌段共聚物薄膜(圖12之製程S13)。 在此，「乾燥」並非指使嵌段共聚物薄膜內之溶媒(BCP塗佈液中之溶媒及預濕液)全部揮發，而是指使嵌段共聚物薄膜內之溶媒揮發至嵌段共聚物薄膜內之溶媒的比例適合嵌段共聚物之相分離為止。

此外，用以形成圓環狀之預濕液的液膜之第1噴嘴130的位置不限與晶圓W之中心間隔55mm之位置的上方，只要為從該噴嘴130吐出之預濕液不擴展至晶圓中心且可獲得省藥液效果之位置即可。舉例而言，為直徑300mm之晶圓W時，只要從晶圓W之中心至第1噴嘴130的水平方向之距離為5~60mm即可。又，為直徑450mm之晶圓W時，只要晶圓W之中心至第1噴嘴130之水平方向的距離為7.5~ 90mm即可。亦即，預濕液吐出時從晶圓W之中心至第1噴嘴的距離宜大於晶圓W之半徑的3.3%且小於該半徑之40%即可。

又，考慮到嵌段共聚物之相分離所需的時間及圖形之細微化，以嵌段共聚物塗佈裝置33形成之嵌段共聚物薄膜的膜厚宜薄，例如約20~60nm，該膜厚不限於此，可為100mm以下、較佳為80nm以下。 此外，BCP塗佈液之黏度為例如1~2cP(厘泊)左右，宜為3cP以下。

在嵌段共聚物薄膜形成製程，亦可於製程S13之嵌段共聚物薄膜的乾燥及膜厚調整後，使用EBR(Edge Bead Remover：邊緣球狀物移除)噴嘴，以清洗液清洗晶圓W之外周部。此外，該清洗可對晶圓W之表面及背面兩者進行，亦可對其中任一者進行。

返回至圖11之說明。 將形成有嵌段共聚物薄膜之晶圓W以晶圓搬送裝置70搬送至熱處理裝置4 2。在熱處理裝置42對晶圓W進行預定溫度之熱處理。此時，為使熱處理裝置42內為低氧氣體環境，而供給例如氮氣，在此氮氣氣體環境內進行熱處理。如此一來，可將晶圓W上之嵌段共聚物相分離成親水性聚合物與疏水性聚合物(圖11之製程S4)。

在此，如上述，在嵌段共聚物，親水性聚合物之分子量的比率為40%~60%，疏水性聚合物之分子量的比率為60%~40%。如此一來，在製程S4，親水性聚合物與疏水性聚合物相分離成層狀結構。又，由於抗蝕圖形之間隙部的寬度形成預定寬度，故親水性聚合物與疏水性聚合物交互以奇數層配置於抗蝕圖形之間隙部。

之後，將晶圓W以晶圓搬送裝置70搬送至交接裝置50，隨後，以晶匣站10之晶圓搬送裝置23搬送至預定之晶匣載置板21的晶匣C。

當在塗佈處理裝置2對晶圓W進行預定處理時，便將收納有晶圓W之晶匣C從塗佈處理裝置2搬出，搬入至蝕刻處理裝置3。

接著，使從晶匣C取出之晶圓W搬送至蝕刻裝置102。在蝕刻裝置102，以蝕刻處理選擇性地去除親水性聚合物，而形成疏水性聚合物之預定圖形(圖11之製程S5)。

之後，將晶圓W收納於晶匣C，從蝕刻處理裝置3搬出。

根據以上之實施形態，由於塗佈BCP塗佈液前，塗佈預濕液，故可抑制BCP塗佈液之消耗量，且即使抑制了，亦不致產生BCP塗佈液之乾斑。再者，由於藉將預濕液之液膜形成為與晶圓W同心之圓環狀，可抑制晶圓中心部之嵌段共聚物薄膜中之溶媒的比例，故可獲得均一之膜厚的嵌段共聚物薄膜。

在以上之實施形態中，形成嵌段共聚物薄膜之際，事先塗佈了預濕液，而於形成中性層之際，亦可事先塗佈預濕液而形成同樣之預濕液的圓環狀液膜。此係因為用於中性層形成用塗佈液之溶媒與中性層用預濕液的相容性佳時，當將中性層用預濕液吐出至晶圓中心部時，便與嵌段共聚物薄膜同樣地，晶圓中心部之中性層的膜厚會局部變薄。 舉例而言，當將以PGMEA為單一溶媒之PS-r-PMMA或PS-g-PMMA之溶液作為中性層之塗佈液時，可使用含有PGMEA之溶液作為中性層之預濕液。中性層之預濕液的供給及擴散方法以及使用塗佈預濕液後之中性層的塗佈液之中性層的形成方法可採用與跟上述嵌段共聚物有關之方法同樣的方法。 此外，當於晶圓W形成有反射防止膜時等，亦可不形成中性層。

在以上之實施形態中，選擇性地去除親水性聚合物時，在蝕刻處理裝置3進行了所謂之乾蝕刻處理，親水性聚合物之去除亦可以濕蝕刻處理進行。此時，在製程S5，先搬送至紫外線照射裝置40而非蝕刻處理裝置3。接著，藉對晶圓W照射波長200nm以下、例如172nm之紫外線，可切斷親水性聚合物亦即聚甲基丙烯酸乙酯之連結鏈，並且使疏水性聚合物亦即聚苯乙烯產生架橋反應。之後，將晶圓W搬送至設於塗佈處理裝置2等之溶液供給裝置(圖中未示)，在該溶液供給裝置對晶圓W供給例如異丙醇。藉此，可去除經紫外線照射切斷了連結鏈之親水性聚合物。

又，在以上之實施形態中，預先於晶圓W形成抗蝕膜，對該抗蝕膜以預定圖形施行了曝光處理，亦可在基板處理系統1進行抗蝕膜之形成及使用曝光裝置12之曝光處理。 [實施例]

在實施例1、2，根據在圖12之流程圖所說明的程序，於未形成抗蝕圖形等之表面平坦的晶圓上形成了嵌段共聚物之薄膜。 比較例1、2係在實施例1、2之程序中，僅變更預濕條件，於未形成抗蝕圖形之晶圓上形成了嵌段共聚物之薄膜。在實施例1、2，從與晶圓之中心間隔55mm之位置供給預濕液而形成為圓環狀等，而在比較例1、2，在使晶圓之旋轉停止的狀態下，將預濕液吐出至晶圓之中心2秒鐘，之後，使晶圓以1000rpm旋轉0.1秒鐘，而使預濕液擴展至晶圓全體。

在實施例1及比較例1中，使用PGMEA作為單一溶媒之PS-b-PMMA的塗佈液使用了Merch公司製之PME-842。在實施例2及比較例2中，上述塗佈液使用了東京應化工業股份有限公司製之BP-D032C。又，在實施例1、2及比較例1、2中，預濕液使用了東京應化工業股份有限公司製之OK73(PGMEA與PGME為7：3之混合溶液)。

圖13及圖14係顯示實施例及比較例之嵌段共聚物的膜厚之分佈的圖。在圖13及圖14中，橫軸係與晶圓中心之距離，縱軸為厚度。膜厚以~之方法測定。

從圖13可清楚明白，在比較例1中，在晶圓中心部，嵌段共聚物之膜厚局部變薄。 相對於此，在實施例1中，如圖13所示，在晶圓中心部，嵌段共聚物之膜厚也為均一。 又，在比較例1中，從晶圓中心部至外周部，嵌段共聚物之膜厚薄，在實施例1中，嵌段共聚物之膜厚在晶圓全體均一。再者，即使如此BCP塗佈液之供給量相同，由於實施例1晶圓外周部之膜厚較大，故可期待省藥液。 比較例2及實施例2亦與比較例1及實施例1相同。亦即，不論BCP塗佈液之種類，皆可獲得本發明之效果。

在以上之實施形態中，將晶圓W上之嵌段共聚物相分離成層狀結構之親水性聚合物與疏水性聚合物，本發明之基板處理系統1亦可適用於將嵌段共聚物相分離成圓柱結構之親水性聚合物與疏水性聚合物的情形。

以上，一面參照附加圖式，一面就本發明之較佳實施形態作了說明，本發明不限於此例。可清楚明白只要為該業者，在記載於申請專利範圍之思想的範疇內，便可想到各種變更例或修正例，且可了解該等當然亦屬於本發明之技術性範圍。本發明不限於此例，可採用各種態樣。本發明亦可適用於基板為晶圓以外之FPD(平板顯示器)、光罩用光罩/倍縮光罩等其他基板的情形。 [產業上之可利用性]

本發明於使用例如含有具親水性之親水性聚合物與具疏水性之疏水性聚合物的嵌段共聚物來處理基板之際有用。

1‧‧‧基板處理系統 2‧‧‧塗佈處理裝置 3‧‧‧蝕刻處理裝置 10‧‧‧晶匣站 11‧‧‧處理站 12‧‧‧曝光裝置 13‧‧‧介面站 20‧‧‧晶匣載置台 21‧‧‧晶匣載置板 22‧‧‧搬送路徑 23‧‧‧晶圓搬送裝置 30‧‧‧顯像裝置 31‧‧‧中性層形成裝置 32‧‧‧清洗裝置 33‧‧‧嵌段共聚物塗佈裝置 40‧‧‧紫外線照射裝置 41‧‧‧熱處理裝置 42‧‧‧熱處理裝置 50‧‧‧交接裝置 51‧‧‧交接裝置 52‧‧‧交接裝置 53‧‧‧交接裝置 54‧‧‧交接裝置 55‧‧‧交接裝置 56‧‧‧交接裝置 60‧‧‧交接裝置 61‧‧‧交接裝置 62‧‧‧交接裝置 70‧‧‧晶圓搬送裝置 80‧‧‧梭動搬送裝置 90‧‧‧晶圓搬送裝置 91‧‧‧晶圓搬送裝置 92‧‧‧交接裝置 100‧‧‧晶匣站 101‧‧‧共通搬送部 102‧‧‧蝕刻裝置 103‧‧‧蝕刻裝置 104‧‧‧蝕刻裝置 105‧‧‧蝕刻裝置 110‧‧‧晶圓搬送機構 110a‧‧‧搬送臂 110b‧‧‧搬送臂 111‧‧‧搬送室 112‧‧‧晶匣載置台 113a‧‧‧載鎖裝置 113b‧‧‧載鎖裝置 114‧‧‧搬送室腔 115‧‧‧晶圓搬送機構 115a‧‧‧搬送臂 115b‧‧‧搬送臂 120‧‧‧處理容器 121‧‧‧旋轉吸盤 122‧‧‧吸盤驅動部 123‧‧‧杯體 24‧‧‧排出管 125‧‧‧排氣管 126‧‧‧軌道 127‧‧‧噴嘴臂 128‧‧‧噴嘴驅動部 129‧‧‧待機部 130‧‧‧第1噴嘴 131‧‧‧第2噴嘴 132‧‧‧配管 133‧‧‧預濕液供給部 134‧‧‧配管 135‧‧‧BCP塗佈液供給部 300‧‧‧控制部 C‧‧‧晶匣(圖2-圖5) C‧‧‧晶圓中心部(圖9(A)、圖10(A)、圖10(B) F1‧‧‧預濕液之液膜 F2‧‧‧預濕液之液膜 F3‧‧‧嵌段共聚物之薄膜 F4‧‧‧嵌段共聚物之薄膜 F5‧‧‧BCP塗佈液之液膜 G1‧‧‧第1區塊 G2‧‧‧第2區塊 G3‧‧‧第3區塊 G4‧‧‧第4區塊 L1‧‧‧預濕液 L2‧‧‧BCP塗佈液 S1‧‧‧製程 S2‧‧‧製程 S3‧‧‧製程 S4‧‧‧製程 S5‧‧‧製程 S11‧‧‧製程 S12‧‧‧製程 S13‧‧‧製程 W‧‧‧晶圓 X‧‧‧方向 Y‧‧‧方向 θ‧‧‧方向

【圖1】係顯示本實施形態之基板處理系統的結構之概略的平面之說明圖。 【圖2】係顯示塗佈處理裝置之結構的概略之平面的說明圖。 【圖3】係顯示塗佈處理裝置之結構的概略之正面的說明圖。 【圖4】係顯示塗佈處理裝置之結構的概略之背面的說明圖。 【圖5】係顯示蝕刻裝置之結構的概略之平面的說明圖。 【圖6】係顯示嵌段共聚物塗佈裝置之結構的概略之縱截面圖。 【圖7】係顯示嵌段共聚物塗佈裝置之結構的概略之橫截面圖。 【圖8】(A)~(D)係顯示以嵌段共聚物塗佈裝置於晶圓上形成嵌段共聚物之塗佈膜的樣態之說明圖。 【圖9】(A)、(B)係示意顯示嵌段共聚物之薄膜的樣態之說明圖。 【圖10】(A)、(B)係顯示晶圓中心部之乾燥前的嵌段共聚物之薄膜的樣態之說明圖。 【圖11】係說明晶圓之主要製程的流程圖。 【圖12】係說明嵌段共聚物薄膜形成處理之流程圖。 【圖13】係顯示實施例1及比較例1之嵌段共聚物薄膜的膜厚分佈之圖。 【圖14】係顯示實施例2及比較例2之嵌段共聚物薄膜的膜厚分佈之圖。

127‧‧‧噴嘴臂

130‧‧‧第1噴嘴

131‧‧‧第2噴嘴

F1‧‧‧預濕液之液膜

F2‧‧‧預濕液之液膜

L1‧‧‧預濕液

L2‧‧‧BCP塗佈液

W‧‧‧晶圓

Claims (16)

1. 一種基板處理方法，其使用含有親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物來處理基板，並包含：預濕液膜形成製程，其將含有該嵌段共聚物之塗佈液的溶媒之預濕液供至該基板，而形成該預濕液之液膜；及嵌段共聚物薄膜形成製程，其於該預濕液膜形成製程後，將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板，並使該基板旋轉，而形成該嵌段共聚物之薄膜；該預濕液膜形成製程包含將該預濕液之液膜形成為與該基板同心之圓環狀的圓環膜形成製程。
2. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，該圓環膜形成製程將用以供給該預濕液之噴嘴配設於該基板之外周部的預定位置，在從該噴嘴供給該預濕液之狀態下，使該基板旋轉一圈，而將該預濕液之液膜形成為該圓環狀。
3. 如申請專利範圍第2項之基板處理方法，其中，從該基板之中心至該噴嘴之距離大於該基板之半徑的3.3%且小於該半徑之40%。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項之基板處理方法，其中，該預濕液膜形成製程包含預濕液膜擴散製程，該預濕液膜擴散製程以比該圓環膜形成製程之該基板的旋轉速度快之旋轉速度使該基板旋轉，而使形成為該圓環狀之該預濕液的液膜往該基板之外周方向擴展。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之基板處理方法，其包含有：乾燥製程，其使該嵌段共聚物之薄膜乾燥。
6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之基板處理方法，其中，在該嵌段共聚物薄膜形成製程中，將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板之中心部。
7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之基板處理方法，其中，該嵌段共聚物之薄膜的膜厚為100nm以下。
8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之基板處理方法，其中，該嵌段共聚物之塗佈液的黏度為3cP以下。
9. 一種程式，其在用以控制基板處理系統之控制部的電腦上運作，以使該基板處理系統執行如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之基板處理方法。
10. 一種可讀取之電腦記錄媒體，其儲存有如申請專利範圍第9項之程式。
11. 一種基板處理系統，其使用含有親水性聚合物與疏水性聚合物之嵌段共聚物來處理基板，並包含有：嵌段共聚物塗佈裝置，其供給該嵌段共聚物之塗佈液，而形成該嵌段共聚物之薄膜；該嵌段共聚物塗佈裝置具有：第1噴嘴，其將含有該嵌段共聚物之塗佈液的溶媒之預濕液供至該基板；及 第2噴嘴，其將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板；該嵌段共聚物塗佈裝置從該第1噴嘴將該預濕液供至該基板，而於該基板上形成與該基板同心之圓環狀的該預濕液之液膜，並從該第2噴嘴將該嵌段共聚物之塗佈液供至形成該預濕液之液膜後的該基板，使該基板旋轉，而形成該嵌段共聚物之薄膜；該嵌段共聚物塗佈裝置將該第1噴嘴配設於該基板之外周部的預定位置，在從該第1噴嘴供給該預濕液之狀態下，使該基板旋轉一圈，而形成該圓環狀之預濕液的液膜；從該基板之中心至該第1噴嘴之距離大於該基板之半徑的3.3%且小於該半徑之40%。
12. 如申請專利範圍第11項之基板處理系統，其中，該嵌段共聚物塗佈裝置以「比形成該圓環狀之預濕液的液膜時的該基板之旋轉速度快的旋轉速度」，使該基板旋轉，而使該圓環狀之預濕液的液膜往該基板之外周方向擴展。
13. 如申請專利範圍第11項之基板處理系統，其中，該嵌段共聚物塗佈裝置使該基板旋轉，而使該嵌段共聚物之薄膜乾燥。
14. 如申請專利範圍第11項之基板處理系統，其中，該嵌段共聚物塗佈裝置從該第2噴嘴將該嵌段共聚物之塗佈液供至該基板之中心部。
15. 如申請專利範圍第11項之基板處理系統，其中， 該嵌段共聚物之薄膜的膜厚為100nm以下。
16. 如申請專利範圍第11項之基板處理系統，其中，該嵌段共聚物之塗佈液的黏度為3cP以下。

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