KR101853141B1

KR101853141B1 - Substrate processing method, substrate processing apparatus and storage medium

Info

Publication number: KR101853141B1
Application number: KR1020120154364A
Authority: KR
Inventors: 신지 고바야시
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2018-04-27
Also published as: JP2013140833A; KR20130076753A; JP5673523B2

Abstract

본 발명은 기판에 용제를 공급하여, 레지스트 패턴 표면의 거칠기를 개선하는 데에 있어서, 높은 면내 균일성으로 레지스트 패턴의 표면의 요철을 평탄화하는 것을 과제로 한다. 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)를 처리 용기(11) 내로 도입하고, 용제 분위기 내에서 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21) 상에서 가열한 후, 승강 핀(24)에 의해 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21)로부터 상승시켜 냉각시키고 레지스트 패턴 표면(91)을 용제로 팽윤시킨다. 승강 핀(24)에 의해 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21) 상에 강하시켜 가열하고, 용제를 휘발시켜, 레지스트 패턴 표면(91)을 건조시킨다. 이들 냉각과 가열을, 처리 용기(11)의 배기를 행하지 않고 용제 분위기를 형성한 채, 복수회 반복한다.An object of the present invention is to flatten the unevenness of the surface of a resist pattern with high in-plane uniformity in supplying a solvent to a substrate and improving the roughness of the surface of the resist pattern. The wafer W on which the resist pattern is formed is introduced into the processing vessel 11 and the wafer W is heated on the heating plate 21 in a solvent atmosphere and then heated by the lift pins 24 Is lifted from the plate (21), cooled, and the resist pattern surface (91) is swollen with a solvent. The wafer W is lowered on the heating plate 21 by the lift pins 24 and heated to volatilize the solvent to dry the resist pattern surface 91. [ These cooling and heating are repeated a plurality of times while forming a solvent atmosphere without exhausting the processing vessel 11.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a substrate processing method, a substrate processing apparatus,

본 발명은, 레지스트 패턴이 형성된 기판에 대해, 상기 레지스트 패턴의 표면의 거칠기를 개선하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for improving the surface roughness of the resist pattern on a substrate on which a resist pattern is formed.

반도체 디바이스나 LCD 기판의 제조 프로세스에 있어서는, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라 함) 표면에 레지스트액을 도포하여 노광한 후, 현상 처리를 행함으로써, 웨이퍼 표면에 소정의 패턴 마스크(이하 「레지스트 패턴」이라 함)를 형성하는 것이 행해지고 있다. 이때, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 현상 처리 후의 레지스트 패턴의 표면에는 미세한 요철이 존재하여, 후공정에서 에칭 처리를 행할 때에, 이 표면의 요철이 패턴 선 폭에 악영향을 미치는 경우가 있는 것이 알려져 있다. 이로 인해, 레지스트 패턴의 러프니스[LER:Line Edge Roughness(표면의 거칠기)나, LWR:Line Width Roughness(패턴 폭의 편차)]를 개선하는 스무딩 처리가 제안되어 있다.In the manufacturing process of a semiconductor device or an LCD substrate, a resist solution is applied to the surface of a substrate, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as " wafer "), exposed, (Hereinafter referred to as " resist pattern ") is formed. At this time, as described in Patent Document 1, when the surface of the resist pattern after development has fine irregularities, irregularities on the surface may adversely affect the pattern line width when etching is performed in a later process Is known. Therefore, a smoothing process for improving the roughness [LER (Linear Edge Roughness) and LWR (Line Width Roughness) of the resist pattern is proposed.

이 스무딩 처리는, 레지스트 패턴을 용해하는 유기 용제 증기 중에 레지스트 패턴을 노출시켜, 상기 유기 용제를 레지스트 패턴의 표층부를 팽윤시킴으로써 행해진다. 이에 의해, 상기 표층부가 유기 용제에 용해되어 평활화되어, 패턴 표면의 거칠기가 개선되어 패턴 형상이 수정된다. 이 후, 가열 처리를 실시함으로써, 유기 용제를 휘발시켜 제거하고 있다.This smoothing treatment is performed by exposing the resist pattern to an organic solvent vapor which dissolves the resist pattern, and swelling the surface layer portion of the resist pattern with the organic solvent. As a result, the surface layer is dissolved in the organic solvent and smoothed to improve the roughness of the pattern surface, thereby correcting the pattern shape. Thereafter, the organic solvent is volatilized and removed by performing a heat treatment.

상기 특허문헌 1에는, 노즐과 기판을 상대적으로 이동시키면서, 상기 노즐로부터 용제 기체를 기판에 대해 공급하고, 기판의 처리막의 표면만을 용해함으로써, 기판의 처리막의 표면 거칠기를 개선하는 기술이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 노즐을 이동시킨 상태에서 노즐로부터 기판에 용제 기체를 공급하고 있으므로, 기판 면내에 있어서, 처음에 용제 기체가 공급되는 영역과, 마지막에 용제 기체가 공급되는 영역에서는, 용제 기체의 공급량이 다를 우려가 있다. 이로 인해, 용제 기체의 공급량이 적은 영역과 공급량이 많은 영역 사이에서, 레지스트 패턴의 표층부의 용해의 정도가 달라, 표면 처리에 대해 높은 면내 균일성을 확보하는 것이 어렵게 될 우려가 있다.Patent Document 1 discloses a technique for improving the surface roughness of a treated film of a substrate by supplying the solvent gas from the nozzle to the substrate while solely moving the nozzle and the substrate and solving only the surface of the treated film of the substrate . In this method, since the solvent gas is supplied from the nozzle to the substrate in the state in which the nozzle is moved, in the region where the solvent gas is initially supplied and the region where the solvent gas is finally supplied, There is a concern that this may be different. Thus, there is a possibility that the degree of dissolution of the surface layer portion of the resist pattern is different between the region where the supply amount of the solvent gas is small and the region where the supply amount is large, and it becomes difficult to ensure high in-plane uniformity for the surface treatment.

특허 제4328667호Patent No. 4328667

본 발명은, 이와 같은 배경 하에 이루어진 것으로, 기판에 형성된 레지스트 패턴의 거칠기를 높은 면내 균일성으로 개선할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made under such a background, and an object thereof is to provide a technique capable of improving the roughness of a resist pattern formed on a substrate to high in-plane uniformity.

본 발명의 기판 처리 방법은, 레지스트 패턴이 형성된 기판에 대해, 용제를 사용하여 상기 레지스트 패턴의 표면의 거칠기를 개선하기 위해 처리를 행하는 기판 처리 방법에 있어서, 처리 용기 내에 기판을 반입하는 공정과, 상기 처리 용기 내에 상기 용제의 증기 분위기가 형성되어 있는 상태에서, 상기 기판을 제1 온도의 상태로 하여 레지스트 패턴의 표면을 상기 용제에 의해 팽윤시키는 스텝과, 다음에 상기 기판을, 상기 제1 온도보다도 높은 제2 온도까지 가열하는 스텝을 반복하는 공정과, 그 후, 상기 기판을 처리 용기의 외부로 반출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.A substrate processing method of the present invention is a substrate processing method for performing a process on a substrate on which a resist pattern is formed by using a solvent to improve the roughness of the surface of the resist pattern, A step of swelling the surface of the resist pattern with the solvent by bringing the substrate to a first temperature state in a state in which the vapor atmosphere of the solvent is formed in the processing container; Heating the substrate to a second temperature higher than the first temperature; and thereafter, taking the substrate out of the processing vessel.

본 발명의 기판 처리 장치는, 레지스트 패턴이 형성된 기판에 대해, 용제를 사용하여 상기 레지스트 패턴의 표면의 거칠기를 개선하기 위해 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 용제의 증기 분위기를 형성하기 위한 처리 용기와, 이 처리 용기 내에 설치되고, 기판을 적재하기 위한 적재부와, 이 적재부에 적재된 기판을 가열하기 위한 가열부와, 상기 용제의 증기를 포함하는 가스를, 상기 처리 용기 내에 공급하는 용제 공급부와, 상기 처리 용기 내의 용제 증기를 배기하기 위한 배기부와, 상기 처리 용기 내에 상기 용제의 증기 분위기가 형성되어 있는 상태에서, 상기 기판을 제1 온도의 상태로 하여 레지스트 패턴의 표면을 용제에 의해 팽윤시키는 스텝과, 다음에 상기 기판을, 상기 제1 온도보다도 높은 제2 온도까지 가열하는 스텝을 반복하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.The substrate processing apparatus of the present invention is a substrate processing apparatus for performing a process on a substrate on which a resist pattern is formed by using a solvent to improve the roughness of the surface of the resist pattern, 1. A process cartridge comprising: a container; a loading section for loading the substrate; a heating section for heating the substrate loaded in the loading section; and a gas containing the vapor of the solvent, A method of manufacturing a semiconductor device, the method comprising: a step of forming a resist pattern on a surface of the resist pattern by irradiating the surface of the resist pattern with a solvent And then heating the substrate to a second temperature higher than the first temperature is repeated And a control unit for outputting a control signal.

본 발명의 기억 매체는, 레지스트 패턴이 형성된 기판에 대해, 상기 레지스트 패턴 표면의 거칠기를 개선하기 위해 처리를 행하는 기판 처리 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램이 기억된 기억 매체이며, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상술한 기판 처리 방법을 실시하기 위한 것인 것을 특징으로 한다.The storage medium of the present invention is a storage medium storing a computer program used in a substrate processing apparatus for performing a process for improving the roughness of the surface of the resist pattern on a substrate on which a resist pattern is formed, And is for carrying out a substrate processing method.

본 발명은, 기판의 표면에 형성된 레지스트 패턴의 거칠기를 용제에 의해 평탄화하는 처리를 행하는 데에 있어서, 처리 용기 내에 용제의 증기 분위기가 형성되어 있는 상태에서, 상기 기판을 제1 온도의 상태로 하여 레지스트 패턴의 표면을 용제로 팽윤시키는 스텝과, 레지스트 패턴의 표면의 용제에 의한 팽윤이 억제되는, 제1 온도보다 고온인 제2 온도까지 가열하는 스텝을 반복하도록 하고 있다. 따라서 용제의 증기 분위기에 놓인 기판을 냉각하여 레지스트 패턴의 표면 전체가 대략(실질적으로) 동시에 팽윤하고, 또한 팽윤한 레지스트 패턴의 표면 전체가 대략(실질적으로) 동시에 건조하는 공정이 포함되므로, 기판의 면내 균일성이 높은 처리를 행할 수 있다.The present invention relates to a process for planarizing a roughness of a resist pattern formed on a surface of a substrate by a solvent in a state in which a vapor atmosphere of a solvent is formed in the process container, A step of swelling the surface of the resist pattern with a solvent and a step of heating the resist pattern to a second temperature higher than the first temperature in which swelling by the solvent of the surface of the resist pattern is suppressed are repeated. Thus, the substrate placed in the vapor atmosphere of the solvent is cooled to substantially (substantially) simultaneously swell the entire surface of the resist pattern, and the entire surface of the swollen resist pattern is substantially (substantially) simultaneously dried. A high in-plane uniformity treatment can be performed.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 도시하는 종단면도.
도 2는 상기 기판 처리 장치를 도시하는 횡단 평면도.
도 3은 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 4는 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 5는 상기 기판 처리 장치에 설치된 처리실에서 행해지는 표면 처리를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 7은 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 8은 상기 기판 처리 장치의 공정의 흐름을 설명하기 위한 타임차트.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 변형예의 작용을 설명하기 위한, 상기 기판 처리 장치의 종단면도.
도 10은 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 도시하는 종단면도.
도 12는 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 13은 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 14는 상기 기판 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 종단면도.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 도시하는 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional plan view showing the substrate processing apparatus.
3 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
4 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
5 is a cross-sectional view for explaining a surface treatment performed in a treatment chamber provided in the substrate processing apparatus.
6 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
7 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
8 is a time chart for explaining the flow of processes of the substrate processing apparatus.
9 is a longitudinal sectional view of the substrate processing apparatus for explaining an operation of a modification according to the first embodiment of the present invention.
10 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
11 is a longitudinal sectional view showing a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
12 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
13 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
14 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the substrate processing apparatus.
15 is a longitudinal sectional view showing a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 기판 처리 방법의 실시 형태를, 이 방법을 실시하는 기판 처리 장치와 함께 도면을 참조하여 설명한다. 이 기판 처리 장치는, 레지스트 패턴이 형성된 기판에 대해, 상기 레지스트 패턴의 거칠기를 개선하는 표면 처리 방법을 행하기 위한 장치이다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a substrate processing method of the present invention will be described with reference to the drawings together with a substrate processing apparatus for carrying out this method. This substrate processing apparatus is an apparatus for performing a surface treatment method for improving the roughness of the resist pattern on a substrate on which a resist pattern is formed.

도 1은 기판 처리를 행하기 위한 처리 모듈이고, 도 1에 도시한 바와 같이, 처리 용기에 상당하는 처리실(11) 및 냉각실(41)을 구비하고 있다. 처리실(11)과 냉각실(41)은 도 1 및 도 2 중 좌우 방향(X축 방향)으로 배열되도록 설치되어 있다.Fig. 1 is a processing module for performing substrate processing. As shown in Fig. 1, a processing chamber 11 and a cooling chamber 41 corresponding to the processing container are provided. The treatment chamber 11 and the cooling chamber 41 are provided so as to be arranged in the left-right direction (X-axis direction) in Figs.

도 1에서는 상기 처리실(11)의 좌측면부에는, 기판인 웨이퍼(W)의 반출입구(63)가 형성되는 동시에, 처리실(11)과 냉각실(41) 사이에는 연통구(64)가 형성되어 있다. 반출입구(63) 및 연통구(64)는, 각각 분위기를 구획하는 구획 부재인 셔터(61, 62)에 의해 개폐되도록 구성된다. 처리실(11)의 바닥부에는, 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 가열부인 가열 플레이트(21)가 설치되어 있다. 이 가열 플레이트(21)에는 저항 발열체로 이루어지는 히터(22)가 내장되어 있어, 가열 플레이트(21)에 적재되는 웨이퍼(W)가 가열되도록 설정되어 있다.In Fig. 1, a semi-entry / exit port 63 for the wafer W as a substrate is formed on the left side surface of the processing chamber 11, and a communication port 64 is formed between the processing chamber 11 and the cooling chamber 41 have. The exit port 63 and the communication port 64 are configured to be opened and closed by shutters 61 and 62, which are partitioning members for defining the atmosphere. A heating plate 21 serving as a heating unit for mounting the wafer W is provided at the bottom of the processing chamber 11. The heating plate 21 is provided with a heater 22 made of a resistance heating body so that the wafer W mounted on the heating plate 21 is heated.

또한, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 승강시키기 위한 승강 부재를 이루는, 예를 들어 3개의 승강 핀(24)이, 처리실(11) 바닥부의 하방으로부터 가열 플레이트(21)의 내부에 관통하여 설치되어 있다. 이 승강 핀(24)은 승강 기구(23)에 의해 승강한다. 승강 핀(24) 및 승강 기구(23)는, 승강 핀(24)의 관통 구멍을 통해 처리실(11) 내의 분위기가 외부로 누출되지 않도록 하기 위해, 커버(27)에 의해 덮여 있다.Further, for example, three lift pins 24, which constitute a lift member for holding and lifting the wafer W, are installed to pass through the inside of the heating plate 21 from below the bottom of the treatment chamber 11 have. The lifting pin (24) is raised and lowered by the lifting mechanism (23). The lift pin 24 and the lift mechanism 23 are covered by a cover 27 in order to prevent the atmosphere inside the treatment chamber 11 from leaking through the through hole of the lift pin 24 to the outside.

처리실(11)의 상부에는, 가열 플레이트(21)에 적재된 웨이퍼(W)의 표면 전체와 대향하도록 천장 부재(25)가 설치되어 있다. 이 천장 부재(25)는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 구성되고, 웨이퍼(W)와 대향하는 면이 상기 가열 플레이트(21) 상의 웨이퍼(W)의 온도보다도 낮은 온도로 유지되도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 천장 부재(25)의 내부에는, 예를 들어 히터나 온도 조절 유로에 의해 구성된 온도 조정 기구(26)가 설치되어 있어, 천장 부재(25)의 온도 조정이 행해진다.A ceiling member 25 is provided at an upper portion of the treatment chamber 11 so as to face the entire surface of the wafer W placed on the heating plate 21. [ The ceiling member 25 is made of, for example, stainless steel and is configured such that a surface facing the wafer W is maintained at a temperature lower than the temperature of the wafer W on the heating plate 21. [ In this example, a temperature adjusting mechanism 26 constituted by, for example, a heater or a temperature control flow path is provided in the ceiling member 25, and the temperature of the ceiling member 25 is adjusted.

처리실(11)의 상부 중앙에는 용제 증기를 포함하는 프로세스 가스 공급구(13)가 웨이퍼(W)의 반송 방향에 직교하는 방향(Y 방향)으로 신장되고, 웨이퍼(W)의 직경을 커버하는 길이 치수의 슬릿 형상 구조로 형성되어 있다. 프로세스 가스 공급구(13)는 가스 공급관(76) 및 가스 공급 제어 기기군(75)을 통해 용제 공급원(71)에 접속되어 있다. 상기 가스 공급관(76)은 도중에 분기되고, 가스 공급 제어 기기군(75)을 통해 N₂ 가스 공급원(72)에 접속되어 있다. V1 내지 V5는 밸브, f1 내지 f6은 유량계이고, 설명의 간략화를 위해, 이들을 통합하여 가스 공급 제어 기기군(75)으로서 취급하고 있다. 가스 공급 제어 기기군(75)은, 가스를 가온할 수 있는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 가스 공급 제어 기기군(75)을 케이스체에 수납하고, 당해 케이스체 내에 히터를 설치하는 구성 등이 채용된다. 또한, 가스 공급 제어 기기군(75) 중의 배관 및 가스 공급관(76)은, 예를 들어 단열재에 의해 피복되도록 해도 되고, 혹은 테이프 히터를 권취하는 등, 가열 기구를 설치하여 가스를 가온할 수 있도록 해도 된다.A process gas supply port 13 containing solvent vapor is extended in a direction perpendicular to the carrying direction of the wafer W (Y direction) and a length covering the diameter of the wafer W Shaped slit-shaped structure. The process gas supply port 13 is connected to the solvent supply source 71 through the gas supply pipe 76 and the gas supply control device group 75. The gas supply pipe 76 branches in the middle and is connected to the N ₂ gas supply source 72 through the gas supply control device group 75. V1 to V5 are valves, and f1 to f6 are flow meters. For the sake of simplicity of explanation, these are integrated and treated as the gas supply control device group 75. [ The gas supply control device group 75 is configured to be capable of heating the gas. Specifically, the gas supply control device group 75 is housed in a case body, and a heater is provided in the case body. The piping and gas supply pipe 76 in the gas supply control device group 75 may be covered with a heat insulating material or a tape heater may be wound to provide a heating mechanism so that the gas can be heated You can.

상기 처리실(11)에는 반출입구(63)에 각각 상하로부터 대향하여 면하도록, 치환 가스인 N₂ 가스를 공급하기 위한 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)가 형성되는 동시에, 이들 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)보다도 내측[처리실(11)의 중앙 부근]에 배기로(14b, 15b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 처리실(11)에는, 연통구(64)에 각각 상하로부터 서로 대향하여 면하도록, 마찬가지로 N₂ 가스 공급로(16a, 17a) 및 배기로(16b, 17b)가 형성되어 있다.The treatment chamber (11), respectively from above and below by, N ₂ gas supply for supplying the N ₂ gas is substituted with gas so as to face oppositely at the same time being formed (14a, 15a), N ₂ gas supplied to these half doorway 63 The exhaust passages 14b and 15b are formed on the inner side (in the vicinity of the center of the process chamber 11) than the exhaust passages 14a and 15a. N ₂ gas supply passages 16a and 17a and exhaust passages 16b and 17b are similarly formed in the process chamber 11 so as to face the communication holes 64 from above and below.

N₂ 가스 공급로(14a, 15a, 16a, 17a)는 Y 방향으로 신장되고, 웨이퍼(W)의 직경을 커버하는 길이 치수의 슬릿 형상 구조로 형성되고, 처리실(11) 내에 있는 토출구는 외벽측으로부터 용기 내부로 비스듬한 방향으로 가스를 토출하도록 형성되어 있다. N₂ 가스 공급로(14a, 15a, 16a, 17a)는, 가스 공급관(76) 및 가스 공급 제어 기기군(75)을 통해 N₂ 가스 공급원(72)에 접속되어 있다.The N ₂ gas supply passages 14a, 15a, 16a and 17a extend in the Y direction and are formed into a slit-like structure having a length dimension covering the diameter of the wafer W. A discharge port in the process chamber 11 is formed on the outer wall side So as to discharge the gas in an oblique direction into the container. The N ₂ gas supply passages 14a, 15a, 16a and 17a are connected to the N ₂ gas supply source 72 through the gas supply pipe 76 and the gas supply control device group 75.

또한, 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)에 대해서도, Y 방향으로 신장되고, 웨이퍼(W)의 직경을 커버하는 길이 치수의 슬릿 형상 구조로 형성되어 있다. 이들 배기로는 배기관을 통해 처리실(11)의 외부에서 합류하고, 밸브 Vb를 경유하여 배기 기구(73)에 접속되어 있다.The exhaust passages 14b, 15b, 16b, and 17b are also formed in a slit shape having a length dimension that extends in the Y direction and covers the diameter of the wafer W. These exhaust passages join outside the process chamber 11 through an exhaust pipe, and are connected to the exhaust mechanism 73 via a valve Vb.

상기 냉각실(41) 내에는, 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 보유 지지 부재인 냉각 아암(51)이 설치되어 있다. 상기 냉각 아암(51)은, 이동 기구(52)에 의해 연통구(64)를 통해 처리실(11) 내로 수평 이동하는 것이 가능하다.In the cooling chamber 41, a cooling arm 51 serving as a holding member for cooling the wafer W is provided. The cooling arm 51 can be horizontally moved into the processing chamber 11 through the communication port 64 by the moving mechanism 52. [

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 냉각 아암(51) 상에는, 상기 승강 핀(24)과 평면적으로 간섭하지 않도록, 냉각 아암(51)의 이동 방향으로 신장하는 슬릿(54)이 형성되어 있다. 상기 냉각실(41)의 바닥면에는 Y 방향으로 신장하는 슬릿 형상의 배기로(18b)가 설치되어 있고, 배관을 통하여 밸브 Vb를 경유하여 배기 기구(73)에 접속되어 있다. 상기 냉각실(41)의 상부 중앙에는 Y 방향으로 신장되고, 웨이퍼(W)의 직경을 커버하는 길이 치수의 슬릿 형상 구조로 형성되어 있는 N₂ 가스 공급구(18a)가 형성되고, 가스 공급 제어 기기군(75)을 통해 N₂ 가스 공급원(72)에 접속되어 있다.2, a slit 54 extending in the moving direction of the cooling arm 51 is formed on the cooling arm 51 so as not to interfere with the lift pin 24 in a planar manner. A slit-shaped exhaust passage 18b extending in the Y direction is provided on the bottom surface of the cooling chamber 41. The exhaust passage 18b is connected to the exhaust mechanism 73 via a valve Vb via a pipe. An N ₂ gas supply port 18a is formed in the upper center of the cooling chamber 41 and formed in a slit structure having a length dimension extending in the Y direction and covering the diameter of the wafer W. The gas supply control And is connected to the N ₂ gas supply source 72 through the device group 75.

이와 같이 하여 용제 농도와 N₂ 농도가 적절하게 조제된 프로세스 가스를 처리실(11) 전체에 공급하는 것과, N₂ 가스를 처리실(11) 내 및 냉각실(41) 내에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.In this manner, it is possible to supply the process gas having the solvent concentration and the N ₂ concentration appropriately prepared to the entire process chamber 11 and to supply the N ₂ gas into the process chamber 11 and into the cooling chamber 41 .

여기서, 상기 용제로서는, 레지스트 패턴을 용해하는 성질을 갖는 용제가 사용되고, 일례로서는 아세톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 시클로헥사논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), γ부틸락톤, 피리딘, N메틸2피롤리디논(NMP), 락트산에틸, 2-헵타논, 아세트산부틸, 메틸이소부틸케톤, 디에틸에테르, 아니솔, 디메틸술폭시드(DMSO), m-크레졸 등이 사용된다.As the solvent, a solvent having a property of dissolving a resist pattern is used. Examples of the solvent include acetone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether (PGME), gamma -butyl lactone, pyridine N-methylpyrrolidinone (NMP), ethyl lactate, 2-heptanone, butyl acetate, methyl isobutyl ketone, diethyl ether, anisole, dimethyl sulfoxide (DMSO), m-cresol and the like are used.

이상으로 설명해 온 기판 처리 장치는, 제어부(100)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 이 제어부(100)는, 예를 들어 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램, 메모리, CPU를 구비하고 있다. 상기 프로그램에는 제어부(100)로부터 기판 처리 장치의 각 부에 제어 신호를 보내고, 후술하는 동작을 실행하여 소정의 표면 처리를 행하도록 명령(각 스텝)이 내장되어 있다. 이 프로그램은, 컴퓨터 기억 매체, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, M0(광자기 디스크) 등의 기억부에 저장되어 제어부(100)에 인스톨된다.The substrate processing apparatus described above is configured to be controlled by the control unit 100. [ The control unit 100 is composed of, for example, a computer, and includes a program, a memory, and a CPU. In the program, an instruction (each step) is embedded so that a control signal is sent from the control section 100 to each section of the substrate processing apparatus to perform a predetermined surface process by executing an operation to be described later. This program is stored in a storage unit such as a computer storage medium, for example, a flexible disk, a compact disk, a hard disk, and an M0 (magneto-optical disk), and is installed in the control unit 100. [

여기서 상기 프로그램에는, 히터(22), 승강 핀의 승강 기구(23), 온도 조정 기구(26), 웨이퍼 반송 아암(31), 냉각 아암의 이동 기구(52), 셔터(61, 62), 용제 공급원(71), N₂ 가스 공급원(72), 배기 기구(73), 가스 공급 제어 기기군(75)을 제어하기 위한 프로그램도 포함되어 있고, 제어부(100)의 메모리에 미리 기억된 프로세스 레시피에 따라, 상기 각 부가 제어되도록 되어 있다.The program includes a heater 22, a lifting mechanism 23 of a lift pin, a temperature adjusting mechanism 26, a wafer transfer arm 31, a cooling arm moving mechanism 52, shutters 61 and 62, A program for controlling the supply source 71, the N ₂ gas supply source 72, the exhaust mechanism 73 and the gas supply control device group 75 is also included in the process recipe previously stored in the memory of the control unit 100 Accordingly, each of the above units is controlled.

계속해서, 도 1, 도 3 내지 도 7을 사용하여 본 발명의 표면(스무딩) 처리 방법에 대해 설명한다. 또한, 용제 공급원(71), N₂ 가스 공급원(72), 배기 기구(73), 가스 공급 제어 기기군(75), 제어부(100) 등에 대해서는 기재를 생략하고 있는 경우도 있다. 또한, 여기서는 용제의 예로서 PGMEA를 사용하는 것으로 하여 설명을 진행시킨다.Next, the surface (smoothing) processing method of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 3 to 7. Fig. The description of the solvent supply source 71, the N ₂ gas supply source 72, the exhaust mechanism 73, the gas supply control device group 75, the control unit 100, and the like may be omitted. Here, PGMEA is used as an example of the solvent, and the description proceeds.

우선, 도 1에 도시하는 가열 플레이트(21)를 포함하는 처리실(11) 내의 온도를 히터(22) 및 온도 조정 기구(26)에 의해, 후술하는 프로세스 가스 분위기에 있어서 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴이 PGMEA에 팽윤될 때의 온도보다도, 예를 들어 1℃ 내지 10℃ 정도 높은 온도로 가열한다. 또한, 반출입구(63)측의 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)로부터 N₂ 가스를 토출시켜 가스 커튼을 형성하고, 반출입구(63)측의 배기로(14b, 15b)로부터 배기를 개시한다.First, the temperature in the processing chamber 11 including the heating plate 21 shown in Fig. 1 is measured by the heater 22 and the temperature adjusting mechanism 26 in the form of a resist pattern on the wafer W Is heated to a temperature higher by, for example, 1 占 폚 to 10 占 폚 than the temperature at which PGMEA is swollen. N ₂ gas is discharged from the N ₂ gas supply passages 14a and 15a on the side of the exit entrance 63 to form gas curtains and exhaust is started from the exhaust passages 14b and 15b on the side of the exit entrance 63 do.

그리고, 예를 들어 실온의 웨이퍼(W)를 보유 지지한 웨이퍼 반송 기구인 외부의 웨이퍼 반송 아암(31)을 반출입구(63)로부터 처리실(11) 내로 반입한다. 다음에 승강 핀(24)을 상승시키고, 승강 핀(24)과 웨이퍼 반송 아암(31)의 협동 작업에 의해 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송 아암(31)으로부터 승강 핀(24)에 전달하고, 웨이퍼 반송 아암(31)을 반출입구(63)로부터 반출한 후, 셔터(61)에 의해, 반출입구(63)를 밀폐한다.An external wafer transfer arm 31 serving as a wafer transfer mechanism holding a wafer W at room temperature, for example, is carried into the processing chamber 11 from the transfer entrance 63. The lift pins 24 are raised and the wafers W are transferred from the wafer transfer arm 31 to the lift pins 24 by the cooperative operation of the lift pins 24 and the wafer transfer arm 31, After the transfer arm 31 is taken out from the transfer entrance 63, the transfer entrance 63 is sealed by the shutter 61.

계속해서 승강 핀(24)을 하강시키고, 상술한 바와 같이 가열한 가열 플레이트(21) 상에 웨이퍼(W)를 적재한다. 또한, 반출입구(63)를 셔터(61)에 의해 폐쇄한 후, 상기 N₂ 가스의 부호 14a, 15a로부터의 토출 및 상기 배기로(14b, 15b)로부터의 배기를 정지시킨다.Subsequently, the lift pin 24 is lowered, and the wafer W is loaded on the heating plate 21 heated as described above. After closing the shutter 63 by the shutter 61, the discharge from the symbols 14a and 15a of the N ₂ gas and the exhaust from the exhaust passages 14b and 15b are stopped.

그 후, 도 3에 도시한 바와 같이 프로세스 가스 공급구(13)로부터 프로세스 가스를 처리실(11) 내로 공급한다. 도 3 중, 화살표는 기체의 흐름을 나타내고 있다. 여기서, 프로세스 가스는, PGMEA의 이슬점 이상의 온도 상태에서 공급한다. 프로세스 가스의 온도가 PGMEA의 이슬점 이하이면, PGMEA의 결로에 의해 레지스트 패턴이 용해되어 버리기 때문이다. 또한, 프로세스 가스 중의 PGMEA의 농도는, 프로세스 가스의 이슬점보다도 높은 온도, 예를 들어 이슬점보다 10℃ 이상 높은 온도에 있어서, PGMEA가 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴 표면을 팽윤시킬 수 있도록 충분한 농도로 설정된다.Thereafter, as shown in Fig. 3, the process gas is supplied from the process gas supply port 13 into the process chamber 11. Then, In Fig. 3, the arrow indicates the flow of the gas. Here, the process gas is supplied at a temperature higher than the dew point of the PGMEA. If the temperature of the process gas is below the dew point of PGMEA, the resist pattern will be dissolved by condensation of PGMEA. The concentration of PGMEA in the process gas is set to a sufficient concentration such that PGMEA can swell the resist pattern surface on the wafer W at a temperature higher than the dew point of the process gas, for example, 10 DEG C or more higher than the dew point. do.

프로세스 가스 공급의 순서로서는, 우선 용제 공급원(71)으로부터 PGMEA를 기화 상태에서 배관으로 공급한다. 그리고 N₂ 가스 공급원(72)으로부터의 N₂ 가스와 혼합하고, 프로세스 가스 공급구(13)로부터 처리실(11) 내로 공급한다. 이 프로세스 가스는, 가스 공급 제어 기기군(75)에 의해 상기한 온도 조건 및 농도 조건을 만족시키도록 조제된다. 처리실 내가 균일하게 프로세스 가스로 치환되도록, 도 3에 도시한 바와 같이 동시에 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터 배기를 행한다. 화살표는 프로세스 가스 및 배기의 흐름이다.As the order of the process gas supply, first, the PGMEA is supplied from the solvent supply source 71 to the pipe in the vaporized state. And mixed with the N ₂ gas from the N ₂ gas source 72 and supplied into the process chamber 11 from the process gas supply port 13. This process gas is prepared so as to satisfy the above-described temperature condition and concentration condition by the gas supply control device group 75. The exhaust gas is exhausted from the exhaust passages 14b, 15b, 16b, and 17b at the same time as shown in Fig. 3 so that the process chamber is uniformly replaced with the process gas. The arrows are the flow of process gas and exhaust.

프로세스 가스로의 치환 중, 가열 플레이트(21) 상의 웨이퍼(W)는, 히터(22)에 의해, PGMEA의 이슬점 온도보다 높고, 비점보다도 낮은 온도, 예를 들어 50℃로 가열된다. 또한, 온도 조정 기구(26)에 의해 천장 부재(25)는 가열 플레이트(21)보다도 낮은 온도, 예를 들어 40℃로 가열된다. 처리실(11) 내를 프로세스 가스로 균일하게 치환한 후, 프로세스 가스의 공급 및 배기를 정지한다. 그리고 도 4의 파선으로 나타내는 바와 같이, 승강 핀(24)을 상승시켜, 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21)로부터 미리 설정된 높이 위치까지 상승시킨다.During the replacement of the process gas, the wafer W on the heating plate 21 is heated by the heater 22 to a temperature higher than the dew point temperature of the PGMEA and lower than the boiling point, for example, 50 占 폚. Further, the ceiling member 25 is heated to a temperature lower than that of the heating plate 21, for example, 40 占 폚 by the temperature adjusting mechanism 26. After the inside of the processing chamber 11 is uniformly replaced with the process gas, the supply and exhaust of the process gas are stopped. As shown by the broken line in Fig. 4, the lift pins 24 are raised to raise the wafer W from the heating plate 21 to a predetermined height position.

가열 플레이트(21)로부터 이격한 것에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 하강하고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 주위의 PGMEA가 응축하여, 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴 표면에 침투하고, 레지스트 패턴 표면은 PGMEA에 의해 팽윤한 상태로 된다. 웨이퍼(W)를 냉각할 때에는, 이미 처리실(11) 내에는 용제의 증기 분위기가 형성되어 있으므로, 상술한, PGMEA가 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴 표면을 팽윤시킬 수 있는 온도까지 냉각되면, 표면 전체에 걸쳐 대략 동시에 레지스트 패턴의 팽윤이 일어난다. 이대로 웨이퍼(W)를 냉각시켜 가면, PGMEA가 레지스트 패턴 내부까지 침투하여, 레지스트 패턴이 과팽윤하여, 부서지거나 용해되어 버릴 우려가 있다. 따라서 과팽윤하기 전에 도 4의 실선으로 나타내는 바와 같이 다시 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21)로 하강시켜 가열한다. 웨이퍼(W)를 가열함으로써, 레지스트 패턴 표면의 PGMEA를 휘발시켜, 레지스트 패턴을 건조시킨다.The temperature of the wafer W is lowered due to the separation from the heating plate 21 so that the PGMEA around the wafer W condenses and permeates the surface of the resist pattern of the wafer W, Becomes swollen by PGMEA. When the wafer W is cooled, the vapor atmosphere of the solvent is already formed in the treatment chamber 11. When the PGMEA is cooled to a temperature at which the surface of the resist pattern of the wafer W can be swollen, The swelling of the resist pattern occurs at about the same time. If the wafer W is cooled in this way, the PGMEA may penetrate into the inside of the resist pattern, causing the resist pattern to over swell and break or dissolve. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 4, before the wafer swells, the wafer W is lowered by the heating plate 21 and heated. By heating the wafer W, the PGMEA on the surface of the resist pattern is volatilized to dry the resist pattern.

그 후, 다시 웨이퍼(W)를 승강 핀에 의해 상승시켜 냉각하여, 레지스트 패턴 표면을 PGMEA로 팽윤시키고, 그 후 다시 웨이퍼(W)를 하강시켜 가열하여, 레지스트 패턴을 건조시키는 상술한 공정을 반복한다. 도 4는 이 반복 공정을 도시하고 있다.Thereafter, the wafer W is cooled again by lifting the wafer W by a lift pin, the surface of the resist pattern is swollen with PGMEA, and then the wafer W is heated again to heat the resist pattern, do. Fig. 4 shows this repeated process.

이 냉각과 가열의 반복에 의해, 레지스트 패턴 표면의 요철이 개선된다. 이 작용을 도 5에 도시한다. 도 5에 있어서, (a)는 레지스트 패턴 표면의 처리 전의 상태이고, 레지스트 패턴 표면(91)에 요철이 보인다. 웨이퍼(W)를 가열한 후 냉각시키고, 레지스트 패턴 표면(91)을 PGMEA로 팽윤시킨 상태가 (b)이다. 이 상태에서는 PGMEA는 레지스트 패턴 표면(91)에 흡수되지만, 웨이퍼(W)의 열에 의해, 레지스트 패턴 내부까지는 침투하지 않는다. 레지스트 패턴 표면(91)이 용제로 용해되기 전에 웨이퍼(W)를 재가열하여, 용제를 휘발시킨다. 재가열 후의 상태가 (c)이다. (a)와 비교하면 요철의 차가 축소되어 있다.By repeating this cooling and heating, the unevenness of the surface of the resist pattern is improved. This action is shown in Fig. In Fig. 5, (a) shows the state before the resist pattern surface is processed, and the resist pattern surface 91 shows irregularities. The wafer W is heated and cooled, and the resist pattern surface 91 is swelled with PGMEA (b). In this state, the PGMEA is absorbed by the resist pattern surface 91, but does not penetrate into the resist pattern due to the heat of the wafer W. The wafer W is reheated and the solvent is volatilized before the resist pattern surface 91 is dissolved in the solvent. The state after reheating is (c). (a), the difference in unevenness is reduced.

요철이 개선되는 이유는, 레지스트 패턴 표면(91)이 일단 용제로 팽윤하고, 당해 부위에서는 용제에 의해 레지스트 패턴 표면이 연화되는 것과, 웨이퍼(W)를 재가열하는 동안 레지스트 패턴의 점도가 저하되어, 레지스트 패턴 표면(91)의 유동성이 일시적으로 향상되는 것에 의한다. 이 결과, 레지스트 패턴 표면의 미세한 요철만이 평탄화되어, 패턴의 표면의 거칠기가 개선되어, 패턴 선 폭의 편차가 저감된다.The reason why the unevenness is improved is that the resist pattern surface 91 is swollen with the solvent once, the surface of the resist pattern is softened by the solvent at the area, and the viscosity of the resist pattern is reduced during reheating of the wafer W, The fluidity of the resist pattern surface 91 is temporarily improved. As a result, only fine irregularities on the surface of the resist pattern are flattened to improve the roughness of the surface of the pattern, and the deviation of the pattern line width is reduced.

이 요철 개선 현상은, 웨이퍼의 냉각과 가열을 반복함으로써 가일층의 효과를 나타낸다. 도 5의 (c)의 이후에, 다시 웨이퍼(W)를 냉각하여, 레지스트 패턴 표면(91)을 용제로 팽윤시킨 상태가 (d)이고, (d)의 이후에 다시 웨이퍼(W)를 가열하여, 용제를 휘발시킨 상태가 (e)이다. (c)와 (e)를 비교하면, 표면의 요철이 더욱 평탄화되어 있다.This concave-convex improvement phenomenon exhibits the effect of a uniformity by repeating the cooling and heating of the wafer. 5 (c), after the wafer W is cooled again, the resist pattern surface 91 is swollen with the solvent (d), and the wafer W is heated again after (d) , And the solvent is volatilized (e). (c) and (e), the unevenness of the surface is further flattened.

이와 같이 하여 레지스트 패턴의 표면을 평탄화시키기 위해, 예를 들어 3회, 웨이퍼(W)의 냉각과 가열을 반복한다. 그리고 마지막에 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21) 상에서 충분히 가열하여, 레지스트 패턴으로부터 PGMEA를 완전하게 휘발시킨다.In order to flatten the surface of the resist pattern in this way, for example, cooling and heating of the wafer W are repeated three times. Finally, the wafer W is sufficiently heated on the heating plate 21 to completely volatilize the PGMEA from the resist pattern.

그 후, 도 1의 셔터(62)를 개방하고, 승강 핀(24)에 의해 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 웨이퍼(W)의 상승과 동시에, 상부의 프로세스 가스 공급구(13)와 연통구(64)측의 N₂ 가스 공급로(16a, 17a)로부터 N₂ 가스를 토출시킨다. N₂ 가스 공급로(16a, 17a)로부터의 N₂ 가스는 처리실(11)에 있어서의 연통구(64)의 가스 커튼의 역할을 하는 것이고, 그 토출량은 냉각실(41)로 유출되지 않는 정도의 유량이다. 또한, 예를 들어 동시에 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터 배기를 개시한다.Thereafter, the shutter 62 shown in Fig. 1 is opened and the wafer W is lifted by the lifting pin 24. At the same time as the wafer W rises, N ₂ gas is discharged from the N ₂ gas supply passages 16a and 17a at the upper process gas supply port 13 and the communication port 64 side. N ₂ N ₂ gas from the gas supply (16a, 17a) is to act as a gas curtain of the communication port 64 of the processing chamber 11, the degree that the extrusion rate does not flow into the cooling chamber (41) Respectively. At the same time, for example, exhaust is started from the exhaust passages 14b, 15b, 16b, and 17b.

다음에, 냉각 아암의 이동 기구(52)에 의해, 냉각 아암(51)을 가이드 레일(53)을 따라 이동시켜, 연통구(64)로부터 처리실(11) 내에 반입한다. 냉각 아암(51)이 처리실(11) 내의 웨이퍼(W)의 전달 위치에 도달한 시점에서, 승강 핀(24)을 하강시키고, 웨이퍼(W)를 냉각 아암(51) 상에 전달한다. 그 후, 냉각 아암(51)을, 도 6에 도시한 바와 같이 연통구(64)로부터 냉각실(41)에 저장하고, 셔터(62)에 의해, 연통구(64)를 밀폐한다.The cooling arm moving mechanism 52 moves the cooling arm 51 along the guide rail 53 and brings it into the processing chamber 11 from the communication port 64. [ When the cooling arm 51 reaches the transfer position of the wafer W in the processing chamber 11, the lift pin 24 is lowered and the wafer W is transferred onto the cooling arm 51. Thereafter, the cooling arm 51 is stored in the cooling chamber 41 from the communication port 64 as shown in Fig. 6, and the communication port 64 is sealed by the shutter 62. Fig.

상술한 웨이퍼(W)를 냉각실에 저장하는 과정에서, 프로세스 가스 공급구(13)로부터 N₂ 가스를 토출시키는 이유는, 웨이퍼(W)가 처리실(11)과 냉각실(41)에 걸쳤을 때, 레지스트 패턴에 접하는 분위기를 일치시켜, 표면 처리의 불균일성의 요인으로 될 염려를 배제하기 위해서이다. 따라서 프로세스 가스 공급구(13)로부터 N₂ 가스를 토출시키고, 반출입구(63)측의 배기로(14b, 15b)로부터도 배기를 행하여, 웨이퍼(W) 표면에 고르게 N₂ 가스가 닿도록 하여, 웨이퍼(W) 표면으로부터 용제를 제거하도록 하고 있다.The reason why the N ₂ gas is discharged from the process gas supply port 13 in the process of storing the wafer W in the cooling chamber is that the wafer W is caught between the process chamber 11 and the cooling chamber 41 This is for the purpose of eliminating the possibility that the atmosphere in contact with the resist pattern is matched to cause nonuniformity of the surface treatment. Therefore, the N ₂ gas is discharged from the process gas supply port 13 and exhausted from the exhaust passages 14b and 15b on the side of the exit port 63 so that the N ₂ gas is uniformly applied to the surface of the wafer W , And the solvent is removed from the surface of the wafer W.

웨이퍼(W)를 냉각실에 저장한 후, 처리실(11)에 있어서, 처리실(11) 내의 분위기를 N₂ 가스로 치환하고, 용제 증기를 처리실(11) 내로부터 배출한다. 프로세스 가스 공급구(13)로부터는 N₂ 가스를 공급하는 동시에, N₂ 가스 공급로(14a, 15a, 16a, 17a)로부터도 N₂ 가스를 공급하고, 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터는 배기를 행한다.After the wafer W is stored in the cooling chamber, the atmosphere in the processing chamber 11 is replaced with N ₂ gas in the processing chamber 11, and the solvent vapor is discharged from the inside of the processing chamber 11. Process from the gas supply port 13 is at the same time for supplying the N ₂ gas, N ₂ gas supplied to the, evacuated from (14a, 15a, 16a, 17a ) supplied to Fig N ₂ gas (14b, 15b, 16b, 17b The exhaust gas is exhausted.

한편, 냉각실(41)에 있어서는, 웨이퍼(W)를 냉각 아암(51)에서 냉각하는 동시에, N₂ 가스 공급구(18a)로부터 N₂ 가스를 공급하고, 배기로(18b)로부터 배기를 행한다. 이와 같이 함으로써, 냉각실(41) 내의 분위기를 N₂ 가스로 치환하고, 용제를 냉각실(41) 내로부터 배출한다.On the other hand, in the cooling chamber 41, the wafer W is cooled by the cooling arm 51, N ₂ gas is supplied from the N ₂ gas supply port 18a, and the exhaust gas is exhausted from the exhaust path 18b . By doing so, the atmosphere in the cooling chamber 41 is replaced with N ₂ gas, and the solvent is discharged from the inside of the cooling chamber 41.

처리실(11) 및 냉각실(41)을 N₂ 가스로 치환한 후, 셔터(62)를 개방하고, 연통구(64)를 통해 웨이퍼(W)를 냉각 아암(51)에 의해 처리실(11)에 반입한다. 그리고 도 7에 도시한 바와 같이 승강 핀(24)을 상승시키고, 냉각 아암(51)으로부터 웨이퍼(W)를 승강 핀(24)에 전달한다. 그 후, 냉각 아암(51)을 냉각실(41)에 저장하고, 셔터(62)에 의해, 연통구(64)를 밀폐한다.The shutter 62 is opened and the wafer W is transferred to the processing chamber 11 by the cooling arm 51 through the communication port 64. Then, the processing chamber 11 and the cooling chamber 41 are replaced with N ₂ gas, . As shown in Fig. 7, the lifting pin 24 is lifted and the wafer W is transferred from the cooling arm 51 to the lifting pin 24. Thereafter, the cooling arm 51 is stored in the cooling chamber 41, and the communication hole 64 is closed by the shutter 62. [

그리고 셔터(61)를 개방하고, 반출입구(63)측의 N₂ 가스 공급로인 부호 14a, 15a로부터 N₂ 가스를 토출시키고, 배기로(14b, 15b)로부터 배기를 개시한다. 웨이퍼 반송 아암(31)을 반출입구(63)로부터 처리실(11) 내로 반입한다. 이때 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)로부터 토출되어 있는 상기 N₂ 가스는, 웨이퍼 반송 아암(31)에 대해 토출되어 있고, 처리실(11)의 가스 커튼의 역할을 한다.Then, the shutter 61 is opened, the N ₂ gas is discharged from the N ₂ gas supply lines 14a and 15a on the side of the entrance / exit 63, and the exhaust is started from the exhaust passages 14b and 15b. The wafer transfer arm 31 is carried into the processing chamber 11 from the transfer entrance 63. At this time, the N ₂ gas N _2, which is discharged from a gas supply (14a, 15a) is, and is discharged to the wafer carrying arm 31, and acts as a gas curtain of the treatment chamber (11).

웨이퍼 반송 아암(31)을 소정의 전달 위치까지 삽입한 후, 승강 핀(24)을 하강시켜, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송 아암(31)에 전달하고, 계속해서 웨이퍼 반송 아암(31)을 반출입구(63)로부터 반출한다. 그리고 셔터(61)에 의해 반출입구(63)를 밀폐하고, 상기 N₂ 가스의 부호 14a, 15a로부터의 토출 및 상기 배기로(14b, 15b)로부터의 배기를 정지한다.After the wafer transfer arm 31 is inserted to the predetermined transfer position, the lift pins 24 are lowered to transfer the wafer W to the wafer transfer arm 31. Subsequently, the wafer transfer arm 31 is transferred to the half Out from the entrance 63. Then, the shutter 61 closes the exit port 63 to stop the discharge from the symbols 14a and 15a of the N ₂ gas and the exhaust from the exhaust passages 14b and 15b.

이상, 설명한 작용에 대해, 도 8에 타임차트를 나타낸다.The time chart is shown in Fig. 8 for the operation described above.

상술한 실시 형태에서는, 도 5의 설명에서 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴 표면의 용제에 의한 팽윤과 용제의 휘발을 반복함으로써, 레지스트 패턴 표면의 거칠기가 단계적으로 개선된다. 이로 인해 팽윤이 과도하게 진행되어 패턴 형상이 악화되는 것을 억제할 수 있다. 그리고 처리 용기 내에 용제의 증기 분위기가 형성되어 있는 상태에서, 웨이퍼(W)를 냉각시켜 레지스트 패턴의 표면의 팽윤을 행하고, 계속해서 웨이퍼(W)를 가열함으로써 팽윤을 정지시키도록 하고 있다. 따라서 레지스트 패턴의 표면 전체가 대략 동시에 팽윤하고, 또한 레지스트 패턴의 표면 전체가 대략 동시에 건조하므로, 면내 균일성이 높은 상태에서 표면 처리가 진행된다. 이 결과, 레지스트 패턴의 표면의 거칠기(LER:Line Edge Roughness)를 높은 면내 균일성을 갖고 개선할 수 있고, 결과적으로 양호한 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 이로 인해, 이후의 공정에 있어서, 정밀도가 높은 패턴 형상을 사용하여 에칭 처리를 행할 수 있다. 그 결과로서, 패턴 폭의 편차(LWR:Line Width Roughness)의 발생이 억제된다.In the embodiment described above, the surface roughness of the resist pattern surface is gradually improved by repeating the swelling of the surface of the resist pattern by the solvent and the volatilization of the solvent, as shown in the description of Fig. As a result, the swelling proceeds excessively and the pattern shape is prevented from deteriorating. Then, the wafer W is cooled to swell the surface of the resist pattern in a state in which the vapor atmosphere of the solvent is formed in the treatment vessel. Subsequently, the swell is stopped by heating the wafer W. Therefore, the entire surface of the resist pattern swells substantially simultaneously, and the entire surface of the resist pattern is dried at substantially the same time, so that the surface treatment proceeds in a state where the in-plane uniformity is high. As a result, the surface roughness (LER: Line Edge Roughness) of the resist pattern can be improved with high in-plane uniformity, and as a result, a good resist pattern can be obtained. As a result, the etching process can be performed by using a highly precise pattern shape in subsequent steps. As a result, occurrence of line width roughness (LWR) is suppressed.

또한, 기판 처리에 사용되는 용제 등은 환경에 대해 유해한 물질이 많다. 또한, 작업 효율의 관점으로부터도, 잔류 용제의 농도를 컨트롤할 필요가 있다. 본 실시예에서는, 스무딩 처리 중에는 처리실(11)의 반출입구(63) 및 연통구(64)의 각각에 N₂ 가스에 의한 가스 커튼을 설치하고, 스무딩 처리 후에는 처리실(11) 및 냉각실(41) 모두 N₂ 가스로 퍼지를 행하고 있다. 이들 공정에 의해, 웨이퍼가 장치의 외부로 반출되어 갈 때에, 외부 환경으로 누설되어 가는 용제 증기의 양을 억제할 수 있다.Further, there are many substances which are harmful to the environment, such as a solvent used in substrate processing. In addition, from the viewpoint of working efficiency, it is also necessary to control the concentration of the residual solvent. In the present embodiment, a gas curtain made of N ₂ gas is provided in each of the semi-entry / exit port 63 and the communication port 64 of the process chamber 11 during the smoothing process, and after the smoothing process, 41 are all purged with N ₂ gas. By these processes, it is possible to suppress the amount of solvent vapor that leaks to the external environment when the wafer is taken out of the apparatus.

계속해서, 제1 실시 형태의 장치를 사용하고, 다른 수순으로 스무딩 처리를 행하는 변형예에 대해, 도 9 및 도 10을 사용하여 설명한다.Subsequently, a modified example in which the apparatus of the first embodiment is used and the smoothing process is performed by another procedure will be described with reference to Figs. 9 and 10. Fig.

스무딩 처리에 앞서, 웨이퍼(W)를 처리실(11)에 반입하기 전에, 예를 들어 웨이퍼(W)를 외부의 도시하지 않은 가열 플레이트를 구비한 모듈에 의해 가열해 둔다. 이때의 웨이퍼(W)의 가열 온도는, 그 후 반송 아암에 의해 처리실(11) 내에 반입되었을 때에 레지스트 패턴 표면이 용제에 의해 팽윤되지 않는 온도로 유지되도록, 반송 도중의 웨이퍼(W)의 온도의 하강분을 예상하여 설정된다. 또한, 처리실(11) 내의 온도는, 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 프로세스 가스 분위기에 있어서 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴이 용제에 의해 팽윤될 때의 온도로부터, 예를 들어 1℃ 내지 10℃ 정도 높은 온도로 가열하여 둔다. 가열된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 아암(31)에 의해, 처리실(11) 내에 반입되고, 도 9에 도시한 바와 같이, 승강 핀(24)에 전달된다. 웨이퍼(W)의 반입 시에는, 반출입구(63)측의 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)로부터 온도 조절된 N₂ 가스를 토출하고, 웨이퍼(W)의 온도 저하를 억제한다.Prior to the smoothing process, for example, the wafer W is heated by a module provided with a heating plate (not shown) before the wafer W is carried into the processing chamber 11. [ The heating temperature of the wafer W at this time is set so that the temperature of the wafer W in the course of the transportation is controlled so that the surface of the resist pattern is not swelled by the solvent when the carrier W is carried into the treatment chamber 11 by the carrier arm. Is set in anticipation of a fall. The temperature in the processing chamber 11 is set to be, for example, about 1 占 폚 to 10 占 폚 higher than the temperature at which the resist pattern on the wafer W is swelled by the solvent in the process gas atmosphere, Heat it to the temperature. The heated wafer W is carried into the processing chamber 11 by the wafer transfer arm 31 and transferred to the lift pins 24 as shown in Fig. At the time of loading the wafer W, temperature-controlled N ₂ gas is discharged from the N ₂ gas supply passages 14a and 15a on the side of the entrance / exit port 63 to suppress the temperature drop of the wafer W.

웨이퍼 반송 아암(31)을 반출한 후, 셔터(61)를 폐쇄하고, N₂ 가스 공급을 정지한다. 웨이퍼(W)는 승강 핀(24)에 의해 가열 플레이트(21)의 상방 위치에서 보유 지지되어 있고, 도 10에 도시한 바와 같이, 이 상태에서 프로세스 가스 공급구(13)로부터 프로세스 가스를 공급한다. 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터는 배기를 행하여, 처리실(11) 내의 분위기를 프로세스 가스로 치환한다. 처리실(11) 내의 프로세스 가스 농도가 균일, 또한 소정의 농도로 된 시점에서 가스 공급 및 배기를 정지한다. 계속해서, 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21) 상에 적재한다. 이 경우, 가열 플레이트(21)의 온도보다 웨이퍼(W)의 온도 쪽이 높으므로, 가열 플레이트(21)에의 적재에 의해 웨이퍼(W)의 온도는 저하된다.After the wafer transfer arm 31 is taken out, the shutter 61 is closed and the N ₂ gas supply is stopped. The wafer W is held at a position above the heating plate 21 by the lift pin 24 and the process gas is supplied from the process gas supply port 13 in this state as shown in Fig. . Exhaust from the exhaust passages 14b, 15b, 16b, and 17b is performed to replace the atmosphere in the process chamber 11 with the process gas. The gas supply and exhaust are stopped when the process gas concentration in the process chamber 11 is uniform and the concentration becomes a predetermined concentration. Subsequently, the wafer W is placed on the heating plate 21. In this case, since the temperature of the wafer W is higher than the temperature of the heating plate 21, the temperature of the wafer W is lowered due to the loading on the heating plate 21. [

N₂ 가스로부터 프로세스 가스로의 치환의 타이밍은, 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21) 상에 적재한 상태이어도 된다. 이 경우에도, 처리실(11) 내의 프로세스 가스 농도가 균일, 또한 소정의 농도로 된 시점에서 가스 공급 및 배기를 정지한다.The timing of replacement of N ₂ gas into the process gas may be a state in which the wafer W is mounted on the heating plate 21. Even in this case, gas supply and exhaust are stopped when the concentration of the process gas in the process chamber 11 becomes uniform and reaches a predetermined concentration.

그리고 상술한 도 4에 도시한 수순과 마찬가지로, 웨이퍼(W)를 승강시키고, 온도 변화에 의해 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴 표면을 용제로 팽윤시킨 상태와 건조시킨 상태로 하는 것을 반복한다. 마지막에 웨이퍼(W)를 충분히 가열하여, 용제를 기화시켜 웨이퍼(W)를 건조시킨다. 그 후의, 웨이퍼(W)의 냉각, 처리실(11) 내 및 냉각실(41)의 N₂ 가스에 의한 퍼지 수순, 및 웨이퍼(W)의 장치 외부로의 반출 수순은 상술한 예와 마찬가지이다.4, the wafer W is moved up and down, and the surface of the resist pattern of the wafer W is swollen with the solvent by the temperature change and dried. Finally, the wafer W is sufficiently heated to vaporize the solvent to dry the wafer W. Thereafter, the cooling of the wafer W, the purging procedure by the N ₂ gas in the processing chamber 11 and the cooling chamber 41, and the carrying out of the wafer W to the outside of the apparatus are the same as those in the above example.

이 변형예에서는, 처리실(11) 내에 웨이퍼(W)를 스무딩 처리 온도보다도 고온으로 반입하여, 처음에 레지스트 패턴의 표면이 팽윤되지 않도록 하는 점에 특징이 있다. 스무딩 처리에 의해 얻어지는 효과는 상술한 예와 마찬가지이다.This modification is characterized in that the surface of the resist pattern is not swollen at first by bringing the wafer W into the treatment chamber 11 at a temperature higher than the smoothing treatment temperature. The effect obtained by the smoothing processing is the same as the above-described example.

[제2 실시 형태][Second Embodiment]

계속해서, 제2 실시 형태에 관한 장치에 대해 도 11 내지 도 14를 사용하여 설명한다. 또한, 도 11 내지 도 14 중, 제1 실시 형태에 상당하는 부위에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 또한, 도 12 내지 도 14에서는, 승강 핀의 승강 기구(23), 웨이퍼 반송 아암(31), 셔터(61), 용제 공급원(71), 배기 기구(73), 제어부(100) 등에 대해서는 기재를 생략하고 있다.Next, an apparatus according to the second embodiment will be described with reference to Figs. 11 to 14. Fig. In Figs. 11 to 14, parts corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 12 to 14, description will be given of the elevation mechanism 23, the wafer transfer arm 31, the shutter 61, the solvent supply source 71, the exhaust mechanism 73, the control unit 100, Are omitted.

도 11에 있어서 처리실(12)은, 제1 실시 형태에 있어서의 처리실(11)에 상당하고, 냉각실은 설치되어 있지 않다. 처리실(12)의 바닥면에는, N₂ 가스 공급구(13a)가 형성되고, 반출입구(63)에는 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)가 형성되어 있다.In Fig. 11, the process chamber 12 corresponds to the process chamber 11 in the first embodiment, and a cooling chamber is not provided. An N ₂ gas supply port 13a is formed in the bottom surface of the process chamber 12 and N ₂ gas supply passages 14a and 15a are formed in the exit port 63.

우선, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 처리실(12) 내를 스무딩 처리 시의 온도보다 고온으로 가열해 둔다. 반출입구(63)에 면하는 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)로부터 N₂ 가스를 토출시킬 때 배기로(14b, 15b)로부터 배기를 개시한다.First, as in the first embodiment, the interior of the processing chamber 12 is heated to a temperature higher than the temperature during the smoothing process. It discloses an exhaust gas from a N ₂ gas supplied from (14a, 15a) to exhaust when discharging the N ₂ gas (14b, 15b) which faces the exit half 63. The

그리고 실온의 웨이퍼(W)를 외부의 웨이퍼 반송 아암(31)에 의해, 반출입구(63)를 통해 처리실(12) 내에 반입하고, 승강 핀(24)과 웨이퍼 반송 아암(31)의 협동 작업으로, 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21) 상에 적재한다. 웨이퍼 반송 아암(31)을 반출한 후, 셔터(61)를 폐쇄하고, 반출입구(63)를 밀폐함과 동시에 상기 N₂ 가스 공급로(14a, 15a)로부터의 가스 토출 및 상기 배기로(14b, 15b)로부터의 배기도 정지시킨다.The wafer W at room temperature is carried into the processing chamber 12 by the external wafer transfer arm 31 through the entrance / exit port 63 and the wafer W is transferred to the processing chamber 12 by the cooperative operation of the lift pins 24 and the wafer transfer arm 31 , The wafer W is loaded on the heating plate 21. After the wafer transfer arm 31 is taken out, the shutter 61 is closed and the exit port 63 is closed and the gas discharge from the N ₂ gas supply passages 14a and 15a and the gas discharge from the exhaust passages 14b , 15b are also stopped.

계속해서, 도 12에 도시한 바와 같이, 프로세스 가스 공급구(13)로부터 프로세스 가스를 공급한다. 프로세스 가스의 온도 및 농도의 조건은 제1 실시 형태의 제1 예와 마찬가지이다. 한편, 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터도 배기를 행하여, 처리실(12) 내의 분위기를 프로세스 가스로 균일하게 치환한 후, 도 13에 도시한 바와 같이, 가열된 웨이퍼(W)를 상승시키고, 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴 표면을 냉각함으로써 용제에 의해 팽윤한 상태로 한다. 계속해서, 웨이퍼(W)를 하강시켜 가열 플레이트(21) 상에 적재하여 가열하여, 건조시킨 상태로 한다. 이들 2개의 상태의 반복을, 예를 들어 3회 행한 후, 마지막에 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(21) 상에서 충분히 가열하여, 용제를 기화시키고 웨이퍼(W)를 건조시킨다. 이 레지스트 패턴 표면 처리에 있어서의 작용은, 도 5에서 도시한 제1 실시 형태에 있어서의 작용과 마찬가지이다.Subsequently, as shown in Fig. 12, the process gas is supplied from the process gas supply port 13. Fig. The conditions of the temperature and the concentration of the process gas are the same as those of the first example of the first embodiment. On the other hand, after the exhaust gas is exhausted from the exhaust passages 14b, 15b, 16b, and 17b to uniformly replace the atmosphere in the process chamber 12 with the process gas, the heated wafer W And the surface of the resist pattern of the wafer W is cooled to be swelled by the solvent. Subsequently, the wafer W is lowered and placed on the heating plate 21, heated and dried. After repeating these two states, for example, three times, the wafer W is heated sufficiently on the heating plate 21 to vaporize the solvent and dry the wafer W. The action in the resist pattern surface treatment is the same as that in the first embodiment shown in Fig.

상기한 표면 처리의 이후에, 도 14에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 승강 핀(24)에 의해 가열 플레이트(21)의 상방 위치에서 보유 지지한다. 그리고 프로세스 가스 공급구(13) 및 N₂ 가스 공급구(13a), 즉 처리실(12)의 상하로부터 온도 조절된 상태의 N₂ 가스를 공급하고, 각 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터 배기를 행함으로써, 처리실(12) 내를 N₂ 가스로 퍼지한다.After the above surface treatment, as shown in Fig. 14, the wafer W is held by the lifting pin 24 at a position above the heating plate 21. As shown in Fig. And a process gas supply port 13 and the N ₂ gas supply port (13a), ie the treatment chamber and from above and below the 12 supplies a N ₂ gas of the temperature-controlled state, the exhaust (14b, 15b, 16b, 17b ) So that the inside of the processing chamber 12 is purged with N ₂ gas.

N₂ 가스를 온도 조절된 상태로 하는 이유는, 처리실(12) 내에 있어서의 용제 기체의 액적화를 방지하기 위해서이다. 또한, N₂ 가스를 상하 양면으로부터 공급하는 이유는, 편면 중앙으로부터의 N₂ 가스 공급뿐인 경우, 웨이퍼(W) 상에서 용제의 휘발 속도가 부위에 따라 다르고, 즉 중앙부로부터 우선적으로 용제가 휘발되기 때문이다. 그 결과로서 레지스트 패턴 표면의 요철의 개선 효율이 중앙에서는 높지만, 외주부일수록 낮아진다. 따라서 이면으로부터도 N₂ 가스를 공급함으로써, 외주부의 용제의 휘발을 촉진시켜, 웨이퍼(W) 전체에서 용제의 휘발량을 평균화시키도록 하고 있다.The reason why the N ₂ gas is controlled in temperature is to prevent dropletization of the solvent gas in the processing chamber 12. Further, the reason for supplying the N ₂ gas from the top and bottom surfaces, if only N ₂ gas supplied from the one surface in the center, the volatilization rate of the solvent varies depending on the area on the wafer (W), that is because the first solvent is volatilized from the central portion to be. As a result, the improvement efficiency of the unevenness of the surface of the resist pattern is high at the center, but becomes lower at the outer peripheral portion. Therefore, by supplying N ₂ gas from the back surface, the volatilization of the solvent in the peripheral portion is promoted, and the volatilization amount of the solvent is averaged over the entire wafer W.

최종적으로는 제1 실시 형태에서 설명한 수순과 마찬가지로, 승강 핀(24)과 웨이퍼 반송 아암(31)과의 협동 작업에 의해 처리실(12) 내로부터 웨이퍼(W)를 반출한다.Finally, the wafer W is carried out from the inside of the processing chamber 12 by the cooperative operation of the lift pins 24 and the wafer transfer arm 31, similarly to the procedure described in the first embodiment.

이 제2 실시 형태에 대해서도, 제1 실시 형태에서 나타낸 상술한 변경예를 적용할 수 있다.The above-described modification example shown in the first embodiment can also be applied to this second embodiment.

[제3 실시 형태][Third embodiment]

계속해서, 제3 실시 형태에 관한 장치에 대해 도 15를 사용하여 설명한다. 도 15 중, 제1, 제2 실시 형태의 구성과 동일한 구성의 부위에는 동일한 번호를 부여하고, 설명을 생략한다. 또한, 용제 공급원(71), N₂ 가스 공급원(72), 제어부(100) 등에 대해서는 기재를 생략하고 있다.Next, an apparatus according to the third embodiment will be described with reference to Fig. 15, the same reference numerals are assigned to the components having the same configurations as those of the first and second embodiments, and a description thereof will be omitted. The description of the solvent supply source 71, the N ₂ gas supply source 72, the control unit 100, and the like is omitted.

도 15 중, 처리실(12)은 도 1과 동일한 승강 핀(24)에 의해 외부 기구(도시하지 않음)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 처리실(12)의 좌측면에는, 벽면 내 상부와 하부에 각각 배기로(14b)와 배기로(15b), 처리실(12)의 우측면에는, 벽면 내 상부와 하부에 각각 배기로(16b)와 배기로(17b), 덮개의 상면 중앙에는 프로세스 가스 공급구(13)가 형성되어 있다. 각 배기로 및 프로세스 가스 공급구(13)는 Y 방향으로 신장되는 슬릿 형상이다.15, the processing chamber 12 transfers the wafer W to and from an external mechanism (not shown) by the same lift pin 24 as in Fig. An exhaust passage 16b and an exhaust passage 15b are formed in the upper portion and the lower portion in the wall surface of the processing chamber 12 and an exhaust passage 16b and an exhaust passage 16b are formed in the upper portion and the lower portion, respectively, And a process gas supply port 13 is formed at the center of the upper surface of the lid. Each exhaust path and the process gas supply port 13 are in a slit shape extending in the Y direction.

처리실(12) 내 바닥면에는 LED(발광 다이오드) 모듈(81)이 적재되어 있다. 이 LED 모듈(81)은, 다수의 LED 램프의 조합에 의해, 적외선을 방사한다. 그리고 프로세스 가스는 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 가스 공급 제어 기기군(75)에서 조제되고, 프로세스 가스 공급구(13)로부터 공급된다.An LED (Light Emitting Diode) module 81 is mounted on the bottom surface of the processing chamber 12. The LED module 81 emits infrared rays by a combination of a plurality of LED lamps. The process gas is prepared in the gas supply control device group 75 and supplied from the process gas supply port 13, similarly to the above-described embodiment.

이 장치에 있어서의 처리 방법은 이하와 같다. 우선, 외부 반송 기구(도시하지 않음)로부터 승강 핀(24)에 웨이퍼(W)를 전달한 후, LED 모듈(81)의 상방에서, 승강 핀(24)에 의해 웨이퍼(W)를 보유 지지한다. 승강 핀(24)의 대체로서, LED 모듈(81)을 덮는 형태의 석영의 베이스를 처리실(12) 내에 설치하고, 그 상부에 웨이퍼(W)를 적재해도 된다.The processing method in this apparatus is as follows. First, the wafer W is held by the lift pin 24 above the LED module 81 after the wafer W is transferred from the external transport mechanism (not shown) to the lift pins 24. As a substitute for the lift pin 24, a base of quartz that covers the LED module 81 may be provided in the processing chamber 12, and the wafer W may be mounted thereon.

그리고 LED 모듈(81)을 점등시켜, 웨이퍼(W)를 가열한다. 웨이퍼(W)가 용제에 의해 팽윤하지 않는 온도까지 가열된 시점에서, 프로세스 가스 공급구(13)로부터 프로세스 가스를 공급하고, 동시에 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터 배기를 행함으로써 전술한 실시 형태와 동일한 프로세스 가스 분위기를 형성한다. 프로세스 가스 조건이 구비된 시점에서, 가스 공급 및 배기를 정지시킨다.Then, the LED module 81 is turned on to heat the wafer W. The process gas is supplied from the process gas supply port 13 at the time when the wafer W is heated to a temperature at which the wafer W is not swelled by the solvent and simultaneously the exhaust gas is exhausted from the exhaust passages 14b, 15b, 16b, Thereby forming the same process gas atmosphere as in one embodiment. When the process gas condition is satisfied, the gas supply and exhaust are stopped.

그 후, LED 모듈(81)을 소등시켜, 웨이퍼(W)를 냉각한다. 그리고 웨이퍼(W)의 온도가 전술한 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴 표면을 용제로 팽윤시킬 수 있는 일정 온도 이하로 되면, 상술한 도 5의 (b)의 상태, 즉 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴의 표면이 용제에 의해 팽윤한 상태로 된다. 이 시점에서 다시 LED 모듈(81)을 점등시키면, 적외선이 다시 웨이퍼(W)에 공급되므로, 웨이퍼의 온도는 상승한다. 그리고 레지스트 패턴의 표면 중의 용제는 휘발되어, 도 5의 (c)의 레지스트 패턴의 표면이 건조한 상태로 된다.Thereafter, the LED module 81 is turned off, and the wafer W is cooled. When the temperature of the wafer W is lowered to a certain temperature or lower that allows the surface of the resist pattern of the wafer W to swell with the solvent, the state of FIG. 5 (b) Is swollen by the solvent. When the LED module 81 is again turned on at this point, the infrared rays are supplied again to the wafer W, so that the temperature of the wafer is raised. Then, the solvent in the surface of the resist pattern is volatilized, and the surface of the resist pattern in Fig. 5C is in a dry state.

이후 LED 모듈(81)의 소등과 점등을 복수회 반복함으로써, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 레지스트 패턴의 표면의 용제에 의한 팽윤과 건조를 반복한다. 이 레지스트 패턴 표면 처리에 있어서의 작용은, 도 5에서 도시한 제1 실시 형태에 있어서의 작용과 마찬가지이다. 마지막으로 LED 모듈(81)을 점등시켜, 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴의 표면을 건조시킨다. 그리고 N₂ 가스를 프로세스 가스 공급구(13)로부터 공급하고, 동시에 배기로(14b, 15b, 16b, 17b)로부터 배기를 행하여, 처리실(12) 내의 분위기를 N₂ 가스로 퍼지한 후에, 처리실(12)로부터 웨이퍼(W)를 반출한다.Thereafter, the LED module 81 is turned off and turned on a plurality of times to repeat the swelling and drying of the surface of the resist pattern by the solvent as in the above-described embodiment. The action in the resist pattern surface treatment is the same as that in the first embodiment shown in Fig. Finally, the LED module 81 is turned on, and the surface of the resist pattern of the wafer W is dried. N ₂ gas is supplied from the process gas supply port 13 and exhausted from the exhaust passages 14b, 15b, 16b and 17b to purge the atmosphere in the process chamber 12 with N ₂ gas, 12 from the wafer W.

이상의 실시 형태 및 실시예에서, 웨이퍼(W)의 처리에 대해서는, 우선 웨이퍼(W)를 처리실 내에 실온에서 반입하고, 이 상태에서 프로세스 가스를 공급하여 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴을 팽윤시키고, 그 후 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 가열과 냉각을 반복하고, 예를 들어 마지막에 가열한 후에 처리실 내로부터 반출해도 된다.In the above embodiments and examples, the processing of the wafer W is carried out by first bringing the wafer W into the processing chamber at room temperature, supplying the process gas in this state to swell the resist pattern on the wafer W, As described in the first to third embodiments, the heating and cooling of the wafer W may be repeated, for example, after the wafer W is heated at the end, the wafer W may be taken out from the processing chamber.

제1 실시 형태와 같이 냉각실에서 웨이퍼(W)의 냉각을 행하는 경우에는, 웨이퍼(W)를 냉각한 후, 직접 냉각실 내로부터 반출해도 된다.In the case where the wafer W is cooled in the cooling chamber as in the first embodiment, the wafer W may be cooled and then directly taken out from the cooling chamber.

또한, 각 실시 형태에서, 웨이퍼의 처리를 연속해서 행하는 경우에는, 웨이퍼를 장치 외부로 반출할 때의 용제의 누설량을 저감시키는 관점으로부터, 웨이퍼 1매마다, 전술한 처리 용기 내를 퍼지하는 공정을 행하는 것이 바람직하다. 즉, 처리실(11) 및 냉각실(41)의 N₂ 가스 퍼지 및 처리실(12) 내의 N₂ 가스 퍼지는, 웨이퍼 1매를 처리할 때마다 행해지는 것이 요망된다.In each embodiment, when the wafer is continuously processed, a process of purging the inside of the processing container is performed for each wafer, from the viewpoint of reducing the leakage amount of the solvent when the wafer is taken out of the apparatus . That is, it is carried out each time to process the N ₂ gas spreads, one piece of wafer in the process chamber 11 and the cooling chamber, and N ₂ gas purge chamber 12 of 41 is desired.

또한, 각 실시 형태에서, 웨이퍼를 처리 용기 내에 적재한 후, 또한 프로세스 가스를 장치 내로 공급하기 전에, 일단 진공 배기를 행하도록 구성해도 된다. 진공 배기를 미리 행해 둠으로써, 프로세스 가스에 의해 처리실의 분위기를 치환하는 시간을 단축할 수 있고, 또한 처리실 내의 프로세스 가스의 농도도 안정되기 쉬워지기 때문이다.In each of the embodiments, after the wafer is loaded into the processing container and before the process gas is supplied into the apparatus, the vacuum evacuation may be performed once. By performing the vacuum evacuation in advance, the time for replacing the atmosphere of the processing chamber by the process gas can be shortened, and the concentration of the process gas in the processing chamber is also easily stabilized.

W : 웨이퍼
11 : 처리실
12 : 처리실
13 : 프로세스 가스 공급구
21 : 가열 플레이트
22 : 히터
24 : 승강 핀
31 : 웨이퍼 반입 플레이트
41 : 냉각실
51 : 냉각 아암
71 : 용제 공급원
72 : N₂ 가스 공급원
73 : 배기 기구
81 : LED 모듈
91 : 레지스트 패턴 표면
100 : 제어부W: Wafer
11: Treatment room
12: Treatment room
13: Process gas supply port
21: Heating plate
22: heater
24: Lift pin
31: Wafer carrying plate
41: cooling chamber
51: cooling arm
71: solvent supply source
72: N ₂ gas source
73: Exhaust mechanism
81: LED module
91: resist pattern surface
100:

Claims

A substrate processing method for performing a process on a substrate on which a resist pattern is formed by using a solvent to improve the roughness of the surface of the resist pattern,
(a) bringing a substrate into a processing container,
(b) swelling the surface of the resist pattern with the solvent by bringing the substrate to a first temperature state in a state in which the vapor atmosphere of the solvent is formed in the processing container; and A step of repeating the step of heating to a second temperature higher than the first temperature,
(c) a movable cooling holding member provided in a cooling chamber connected to the processing vessel through a partition member is carried into the processing vessel to move the substrate to the holding member, and thereafter, To a cooling chamber to cool the substrate,
(d) carrying out the substrate out of the processing vessel.

The method according to claim 1,
There is a state in which the substrate is heated to a temperature at which the solvent does not swell on the surface of the resist pattern between the step of (a) and the step of (b).

3. The method of claim 2,
Wherein the step of swelling the surface of the resist pattern comprises a step of swelling the surface of the resist pattern to a temperature at which the solvent does not swell on the surface of the resist pattern, Wherein the cooling step is a cooling step.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the step of heating the substrate is a step of heating the substrate to the second temperature while maintaining a state in which a vapor atmosphere of the solvent is formed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the processing container, there is provided a lifting and lowering member relatively lifting and lowering relative to the heating plate and the heating plate,
Wherein the heating of the substrate is performed by loading the substrate on the heating plate and the cooling of the substrate is carried out by holding the substrate above the heating plate by the elevating member.

1. A substrate processing apparatus for performing a process for improving a surface roughness of a resist pattern on a substrate on which a resist pattern is formed by using a solvent,
A processing vessel for forming a vapor atmosphere of the solvent,
A loading section provided in the processing container for loading the substrate,
A heating unit for heating the substrate placed on the loading unit,
A solvent supply unit for supplying a gas containing the vapor of the solvent into the processing vessel;
An exhaust part for exhausting the solvent vapor in the processing vessel,
A cooling chamber which is connected to the processing vessel through an atmospheric partitioning member and provided with a movable holding member for cooling,
A step of swelling the surface of the resist pattern with a solvent by bringing the substrate into a state of a first temperature in a state in which the vapor atmosphere of the solvent is formed in the processing container; And the step of heating to a second high temperature is repeated. Next, the holding member for cooling is carried into the processing container to move the substrate to the holding member, and then the holding member is moved to the cooling chamber And a control unit for outputting a control signal to cool the substrate.

The method according to claim 6,
Further comprising: a lift portion that is relatively moved up and down relative to the heating portion in the processing container.

There is provided a computer program for use in processing a substrate on which a resist pattern is formed to carry out a process for improving the roughness of the surface of the resist pattern,
Wherein the computer program is for carrying out the substrate processing method according to any one of claims 1 to 3.

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