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KR20210046052A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 시스템 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 시스템 Download PDF

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KR20210046052A
KR20210046052A KR1020217008238A KR20217008238A KR20210046052A KR 20210046052 A KR20210046052 A KR 20210046052A KR 1020217008238 A KR1020217008238 A KR 1020217008238A KR 20217008238 A KR20217008238 A KR 20217008238A KR 20210046052 A KR20210046052 A KR 20210046052A
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KR
South Korea
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film
polarity
treatment
resist
resist liquid
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Application number
KR1020217008238A
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English (en)
Inventor
사토루 시무라
소이치로 오카다
마사시 에노모토
히데타미 야에가시
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 대상 기판을 처리하는 기판 처리 방법이며, 상기 처리 대상 기판의 기판 표면에 형성된 하지막 상에 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트액을 도포하기 전에, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 높은 경우는, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리를 행하고, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 낮은 경우는, 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리를 행하는 공정을 갖는다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 시스템
본 개시는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 극자외선(EUV) 광원을 이용하기 위해 광 증감 화학 증폭 레지스트(PS-CAR)를 사용하는 패터닝에 있어서, 패터닝 시의 LWR(Line Edge Roughness) 등에 기여하는 EUV 샷 노이즈를 저감시키는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 패턴화 마스크를 사용하는 EUV 패턴 노광과, 패턴화 마스크를 사용하지 않는 플러드 노광 사이에, EUV 패턴 노광 중에 PS-CAR층 내에서 생성된 광 증감제 분자를 확산시킨다.
일본 특허 공표 제2017-507360호 공보
본 개시에 관한 기술은, 레지스트 패턴의 러프니스를 더 향상시킨다.
본 개시의 일 양태는, 처리 대상 기판을 처리하는 기판 처리 방법이며, 상기 처리 대상 기판의 기판 표면에 형성된 하지막 상에, 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트액을 도포하기 전에, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 높은 경우는, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리를 행하고, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 낮은 경우는, 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리를 행하는 공정을 갖는다.
본 개시에 의하면, 레지스트 패턴의 러프니스를 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명자들이 행한 시험의 결과를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 레지스트 패턴에 있어서의 하지막측에, 레지스트 패턴의 막 두께에 구애되지 않는 특정의 두께의 광폭부가 형성되는 이유를 설명하는 도면이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 정면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 배면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예에 관한 웨이퍼 처리의 효과를 설명하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 배면도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 정면도이다.
도 10은 제2 실시 형태의 변형예에 관한 기판 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는, 배면도이다.
도 11은 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 정면도이다.
도 12는 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 배면도이다.
도 13은 제4 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 정면도이다.
도 14는 제4 실시 형태의 변형예에 관한 기판 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는, 배면도이다.
반도체 디바이스 등의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 일련의 처리가 행해져, 처리 대상 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 상에 원하는 레지스트 패턴이 형성된다. 상기 일련의 처리에는 예를 들어, 웨이퍼 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트액의 도포막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 상기 도포막을 가열하여 레지스트막을 형성하는 프리베이크 처리, 레지스트막을 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 포함된다.
그런데, 레지스트 패턴에는, LER이나 LWR(Line Width Roughness) 등에서 나타나는 러프니스의 개선이 요구되고 있어, 다양한 방법이 제안되고 있다. 또한, LER은, 라인 패턴의 측벽의 요철 정도를 나타내는 것이며, LWR은 라인 폭의 변동 정도를 나타내는 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 전술한 바와 같이, 패턴화 마스크를 사용하는 EUV 패턴 노광과, 플러드 노광 사이에, EUV 패턴 노광 중에 PS-CAR층 내에서 생성된 광 증감제 분자를 확산시킴으로써, LER 등을 향상시키는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 근년, 반도체 디바이스의 가일층 고집적화를 도모하기 위해, 레지스트 패턴의 미세화가 진행되고 있어, 이 미세화에 수반하여, 레지스트 패턴에 있어서의 LER 등의 러프니스의 가일층 개선이 요구되고 있다. 특히, 스루풋 향상을 목적으로 한 저도우즈양화를 위해서나 미세화를 위해 레지스트막의 박막화가 진행되고 있기 때문에, 얇은 레지스트 패턴에 있어서의 러프니스의 개선이 요구되고 있다.
그래서, 본 개시에 관한 기술은, 레지스트 패턴의 러프니스를 더 향상시킨다.
도 1은, 러프니스의 향상을 위해, 본 발명자들이 예의 조사한 결과를 도시하는 도면이다. 도 1의 (A)는, 하지막 B 상에 형성된 레지스트 패턴 P의 막 두께 T1이 70㎚일 때의 해당 레지스트 패턴 P의 단면 형상을 모식적으로 나타내고 있다. 마찬가지로, 도 1의 (B) 및 도 1의 (C)는 각각 상기 막 두께 T1이 50㎚ 및 30㎚일 때의 상기 단면 형상을 모식적으로 나타내고 있다.
도 1의 (A) 내지 도 1의 (C)에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴 P는, 그 막 두께에 구애받지 않고, 하지막 B와의 경계 부분에 있어서 광폭으로 형성되어 있다. 그리고, 이 광폭 부분의 두께 T2는, 레지스트 패턴 P의 막 두께 T1에 구애받지 않고 일정하고, 20㎚ 내지 30㎚이다. 즉, 레지스트 패턴 P는, 그 막 두께에 구애받지 않고, 특정 두께의 광폭부가 하지막 B와의 경계 부분에 형성되어 있다.
그 원인으로서는, 이하의 것을 생각할 수 있다. 즉, 레지스트액이 하지막 B에 도포되고 나서 고화될 때까지의 사이에, 도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 하지막 B 상의 레지스트액의 도포막 R 중에 있어서, 하지막 B측의 부분에 위치하는 해당 레지스트액의 극성을 갖는 용질 S가 하지막 B측으로 이동한다. 그 때문에, 시간이 경과하면, 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 도포막 R 내에 있어서 용질 S가 하지막 B측에 편재한다. 그 결과, 레지스트액의 도포막 R이 가열되어 고화되어 레지스트막이 되었을 때, 하지막 B와 레지스트막의 결합이 강해진다. 따라서, 노광 시에 레지스트막 내에 생긴 산은 하지막 B측에 있어서 확산하기 어려워지기 때문에, 레지스트막의 하지막 B측의 부분은 현상액에 대해 녹기 어려워진다. 그 때문에, 해당 레지스트막이 노광되어 현상되어 레지스트 패턴 P가 형성되었을 때, 해당 레지스트 패턴에 있어서의 하지막 B와의 경계 부분에서, 광폭부가 형성된다. 광폭부의 두께 T2에는, 도포막 R 내에 있어서 용질 S가 편재하는 영역의 두께(높이)가 기여하는 바, 이 편재 영역의 두께는, 레지스트액의 상태와 하지막 B의 표면 상태로 결정되며, 도포막 R(레지스트막)의 막 두께에 구애받지 않는다. 따라서, 레지스트 패턴 P는, 그 막 두께에 구애받지 않고, 특정 두께의 광폭부가 하지막 B와의 경계 부분에 형성되는 것이라고 생각된다.
그래서, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하의 것을 지견했다. 즉, 레지스트액을 도포하기 전에 해당 레지스트액의 극성에 맞추어 하지막 표면의 극성을 조정함으로써, 레지스트액 중의 극성을 갖는 용질의 편재를 억제하고, 따라서, 레지스트 패턴의 광폭부의 형성을 억제하고, 해당 패턴의 러프니스를 향상 가능하다. 이것을 지견하였다.
이하에 설명하는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법 및 기판 처리 시스템은 상술한 지견에 기초하는 것이다.
이하, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법 및 기판 처리 시스템을, 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
(제1 실시 형태)
도 3은, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 나타내는 설명도이다. 도 4 및 도 5는, 각각 기판 처리 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 나타내는, 정면도와 배면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판 처리 시스템(1)이 웨이퍼 W에 대해 도포 현상 처리를 행하는 도포 현상 처리 시스템인 경우를 예로 들어 설명한다.
기판 처리 시스템(1)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼 W를 수용한 카세트 C가 반입출되는 카세트 스테이션(10)과, 웨이퍼 W에 미리 정해진 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(11)을 갖는다. 그리고, 기판 처리 시스템(1)은, 카세트 스테이션(10)과, 처리 스테이션(11)과, 처리 스테이션(11)에 인접하는 노광 장치(12) 사이에서 웨이퍼 W의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(13)을 일체로 접속시킨 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 카세트 적재대(20)가 마련되어 있다. 카세트 적재대(20)에는, 기판 처리 시스템(1)의 외부에 대해 카세트 C를 반입출할 때 카세트 C를 적재하는 카세트 적재판(21)이 복수 마련되어 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 도면의 X 방향으로 연장되는 반송로(22) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(23)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(23)는, 상하 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(21) 상의 카세트 C와, 후술하는 처리 스테이션(11)의 제3 블록 G3의 전달 장치 사이에서 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(11)에는, 각종 장치를 구비한 복수 예를 들어 4개의 블록 G1, G2, G3, G4가 마련되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(11)의 정면측(도 3의 X 방향 부방향측)에는, 제1 블록 G1이 마련되고, 처리 스테이션(11)의 배면측(도 3의 X 방향 정방향측)에는, 제2 블록 G2가 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(11)의 카세트 스테이션(10)측(도 3의 Y 방향 부방향측)에는, 제3 블록 G3이 마련되고, 처리 스테이션(11)의 인터페이스 스테이션(13)측(도 3의 Y 방향 정방향측)에는, 제4 블록 G4가 마련되어 있다.
제1 블록 G1에는, 도 4에 도시하는 바와 같이 복수의 액처리 장치, 예를 들어 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)가 아래부터 이 순으로 배치되어 있다.
현상 처리 장치(30)는, 웨이퍼 W를 현상 처리한다.
하부 반사 방지막 형성 장치(31)는, 하지막 형성 장치의 일례이며, 레지스트막에 대한 하지막을 형성한다. 구체적으로는, 하부 반사 방지막 형성 장치(31)는, 웨이퍼 W의 레지스트막의 하층에, 유기산에 의해 구성되는 반사 방지막(이하 「하부 반사 방지막」이라고 함)을 하지막으로서 형성한다. 또한, 본 예에서는, 하부 반사 방지막 형성 장치(31)는, 유기산에 의해 구성되는 SiARC(Silicon containing Anti-reflective Coating)를 하지막으로서 형성하는 것으로 한다.
레지스트 도포 장치(32)는, 웨이퍼 W의 하부 반사 방지막 상에 레지스트액을 도포하고, 레지스트액에 의한 도포막을 형성한다. 레지스트 도포 장치(32)는, 예를 들어 EUV 노광용 레지스트액에 의한 도포막을 형성한다.
상부 반사 방지막 형성 장치(33)는, 웨이퍼 W 상의 레지스트액의 도포막을 가열 처리함으로써 형성되는 레지스트막의 상층에, 반사 방지막(이하 「상부 반사 방지막」이라고 함)을 형성한다.
예를 들어 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)는, 각각 수평 방향으로 3개 나열하여 배치되어 있다. 또한, 이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)의 수나 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에서는, 예를 들어 웨이퍼 W 상에 미리 정해진 도포액을 도포하는 스핀 코팅이 행해진다. 스핀 코팅에서는, 예를 들어 도포 노즐로부터 웨이퍼 W 상에 도포액을 토출함과 함께, 웨이퍼 W를 회전시켜, 도포액을 웨이퍼 W의 표면에 확산시킨다.
제2 블록 G2에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 열처리 장치(40), UV 조사 장치(41), HMDS 처리 장치(42)가 마련되어 있다.
열처리 장치(40)는, 웨이퍼 W의 가열이나 냉각과 같은 열처리를 행한다.
UV 조사 장치(41)는, 웨이퍼 상의 하지막의 극성을 조정하는 극성 조정 장치의 일례이며, 웨이퍼 W 상의 하지막의 극성이 레지스트액의 극성보다 낮은 경우에 사용된다. UV 조사 장치(41)는, 웨이퍼 W 상의 하지막의 극성이 레지스트액의 극성보다 낮은 경우에, 해당 하지막 표면의 전체면에 대해 자외광(UV광)을 조사하는 UV 조사 처리를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼 W 상의 하지막의 극성과 레지스트액의 극성이 대략 동일하게 된다. UV 조사 장치(41)가 조사하는 UV광의 파장은 예를 들어 172m이다.
HMDS 처리 장치(42)도, UV 조사 장치(41)와 마찬가지로, 웨이퍼 상의 하지막의 극성을 조정하는 극성 조정 장치의 일례이다. 단, HMDS 처리 장치(42)는, UV 조사 장치(41)와 달리, 웨이퍼 W 상의 하지막의 극성이 레지스트액의 극성보다 높은 경우에 사용된다. HMDS 처리 장치(42)는, 웨이퍼 W 상의 하지막의 극성이 레지스트액의 극성보다 낮은 경우에, 해당 하지막의 표면에, 헥사메틸디실라잔(HMDS: Hexa-methyl-Disilazane) 가스를 공급하고, 하지막의 표면과 HMDS를 화학 반응시켜 소수화시키는 처리를 행한다. 이 소수화 처리(HMDS 처리)에 의해, 웨이퍼 W 상의 하지막의 극성과 레지스트액의 극성이 대략 동일하게 된다.
이들 열처리 장치(40), UV 조사 장치(41), HMDS 처리 장치(42)는, 상하 방향과 수평 방향으로 나열하여 마련되어 있고, 그 수나 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
예를 들어 제3 블록 G3에는, 복수의 전달 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 아래부터 이 순으로 마련되어 있다. 또한, 제4 블록 G4에는, 복수의 전달 장치(60, 61, 62)가 아래부터 이 순으로 마련되어 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제1 블록 G1 내지 제4 블록 G4에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역 D가 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역 D에는, 웨이퍼 반송 장치(70)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들어 Y 방향, X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(70a)을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 웨이퍼 반송 영역 D 내를 이동하여, 주위의 제1 블록 G1, 제2 블록 G2, 제3 블록 G3 및 제4 블록 G4 내의 미리 정해진 유닛에 웨이퍼 W를 반송할 수 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이 상하로 복수대 배치되고, 예를 들어 각 블록 G1 내지 G4의 동일한 정도의 높이의 미리 정해진 유닛에 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
또한, 웨이퍼 반송 영역 D에는, 제3 블록 G3과 제4 블록 G4의 사이에서 직선적으로 웨이퍼 W를 반송하는 셔틀 반송 장치(80)가 마련되어 있다.
셔틀 반송 장치(80)는, 예를 들어 도 5의 Y 방향으로 직선적으로 이동 가능하게 되어 있다. 셔틀 반송 장치(80)는, 웨이퍼 W를 지지한 상태에서 Y 방향으로 이동하고, 제3 블록 G3의 전달 장치(52)와 제4 블록 G4의 전달 장치(62) 사이에서 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제3 블록 G3의 X 방향 정방향측의 옆에는, 웨이퍼 반송 장치(90)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(90)는, 예를 들어 X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(90a)을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(90)는, 웨이퍼 W를 지지한 상태에서 상하로 이동하여, 제3 블록 G3 내의 각 전달 장치에 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(13)에는, 웨이퍼 반송 장치(100)와 전달 장치(101)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예를 들어 Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(100a)을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예를 들어 반송 암(100a)에 웨이퍼 W를 지지하고, 제4 블록 G4 내의 각 전달 장치, 전달 장치(101) 및 노광 장치(12) 사이에서 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
이상의 기판 처리 시스템(1)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이 제어부(200)가 마련되어 있다. 제어부(200)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되고, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼 W의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체 H에 기록되어 있던 것으로서, 해당 기억 매체 H로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다.
다음에, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 사용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대해 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은 웨이퍼 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 피처리 대상의 웨이퍼 W는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 처리 전에, 하지막이 이미 형성되어 있는 경우도 있고 기판 처리 시스템(1)에 있어서 하지막이 형성되어 있는 경우도 있다.
도시하는 바와 같이, 우선, 웨이퍼 W가 기판 처리 시스템(1) 내에 반입된다(스텝 S1). 구체적으로는, 적재판(21) 상의 카세트 C로부터 웨이퍼 반송 장치(23)에 의해 각 웨이퍼 W가 순차적으로 취출되어, 처리 스테이션(11)의 제3 블록 G3의 예를 들어 전달 장치(53)로 반송된다.
그리고, 비유기산에 의해 구성되는 하부 반사 방지막 즉 하지막이 웨이퍼 W 상에 형성되어 있지 않은 경우, 웨이퍼 W는, 하부 반사 방지막 형성 장치(31)로 반송되고, 유기산에 의해 구성되는 하부 반사 방지막이 형성된다(스텝 S2). 그 후, 웨이퍼 W는, UV 조사 장치(41)로 반송되고, 하지막인 하부 반사 방지막의 표면 전체면에 대해 UV광이 조사된다(스텝 S3). 유기산에 의해 구성되는 하지막의 극성은 레지스트액의 극성보다 낮은 바, UV광을 해당 하지막의 표면에 조사하여 그 극성을 높이는 것으로, 하지막의 극성과 레지스트액의 극성이 대략 동일하게 된다.
한편, 웨이퍼 W 상에, 비유기산에 의해 구성되는 하부 반사 방지막이 형성되어 있는 경우, 웨이퍼 W는, HMDS 처리 장치(42)로 반송되어, 하지막으로서의 해당 하부 반사 방지막의 표면이 HMDS 가스에 의해 처리되고, 즉 HDMS 처리가 행해진다(스텝 S4). 비유기산에 의해 구성되는 하부 반사 방지막은, 예를 들어 SiON 등의 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 형성되는 것이며, 그 극성은 레지스트막의 극성보다 높다. 그래서, 상술한 바와 같이 비유기산에 의해 구성되는 하부 반사 방지막 표면 즉 하지막 표면을 HMDS 가스에 의해 처리하고, 소수기(구체적으로는 메틸기)로 덮어, 그 극성을 낮춤으로써, 하지막의 극성과 레지스트액의 극성이 대략 동일하게 된다. 또한, HDMS 처리를 행하는 시간을 길게 함으로써, 극성을 낮추는 정도를 크게 할 수 있다.
스텝 S1 후에, 스텝 S2 및 스텝 S3의 공정이 실행되거나 또는 스텝 S4의 공정이 실행될지는 예를 들어 웨이퍼 W의 처리 레시피로 결정되어 있다.
스텝 S3이나 스텝 S4와 같은, 하지막 표면에 대한 극성 조정 공정 후, 웨이퍼 W는, 레지스트 도포 장치(32)로 반송되어, 웨이퍼 W의 하지막 상에 레지스트액의 도포막이 형성된다(스텝 S5). 레지스트 도포 장치(32)에서는, 예를 들어 레지스트막의 막 두께가 50㎚ 이하가 되도록, 레지스트액의 도포막이 형성된다.
다음에, 웨이퍼 W는, 열처리 장치(40)로 반송되어, 프리베이크(PAB) 처리된다(스텝 S6). 이에 의해, 레지스트액의 도포막에 포함되는 용제가 증발함으로써 해당 도포막이 고화되어, 레지스트막이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 하지막 표면의 극성 조정을 행하고 있기 때문에, 레지스트액의 도포 후, 레지스트액의 도포막이 고화될 때까지의 사이에, 레지스트액 중의 용질이 하지막측으로 이동하는 일이 없다. 그 때문에, 레지스트액의 도포막 및 레지스트막 내에 있어서, 상기 용질이 하지막측에 편재하는 일이 없다.
그 후, 웨이퍼 W는, 노광 장치(12)로 반송되어, 원하는 패턴으로 노광 처리된다(스텝 S7). 다음에 웨이퍼 W는, 열처리 장치(40)로 반송되어, 노광 후 베이크 처리된다(스텝 S8).
이어서, 웨이퍼 W는, 현상 처리 장치(30)로 반송되어, 현상 처리가 행해진다(스텝 S9). 상술한 바와 같이, 레지스트막 내에 있어서 레지스트액의 용질이 하지막측에 편재되어 있지 않고, 레지스트막과 하지막의 결합이 강한 부분이 존재하지 않는다. 그 때문에, 현상에 의해 형성되는 레지스트 패턴에 있어서의 하지막 B와의 경계 부분에서, 광폭부가 형성되지 않고, 양호한 러프 열의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
현상 처리의 종료 후, 웨이퍼 W는 열처리 장치(40)로 반송되어, 포스트 베이크 처리된다(스텝 S10). 그리고, 웨이퍼 W는, 미리 정해진 카세트 적재판(21)의 카세트 C로 반송되며, 즉 기판 처리 시스템(1) 밖으로 반출되어(스텝 S11), 일련의 포토리소그래피 공정이 완료된다.
이상, 본 실시 형태에 따르면, 레지스트액을 하지막 상에 도포하기 전에, 하지막의 표면 극성에 따라, 해당 극성을 상승시키거나 저하시키거나 함으로써, 하지막의 표면 극성과 레지스트액의 극성을 맞추고 있다. 따라서, 레지스트액의 용질의 편재가 일어나지 않고, 노광에 의해 레지스트막 내에 생긴 산은 하지막측의 영역에 있어서도 충분히 확산한다. 그 때문에, 레지스트 패턴에 있어서의 하지막의 경계부에 광폭부가 형성되지 않으므로, LER 등의 러프니스가 향상된 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 특히, 50㎚ 이하의 얇은 막 두께의 경우에도, 레지스트액의 용질의 편재가 일어나지 않고 상기 광폭부가 형성되지 않기 때문에, 레지스트 패턴의 러프니스를 향상시킬 수 있다.
(제1 실시 형태의 변형예 1)
이상의 예에서는, 하지막 표면의 극성을 낮추는 처리로서, HMDS 가스를 사용한 처리를 행하고 있었다. 이 대신에, 예를 들어 TMAH(수산화테트라메틸암모늄) 수용액을 하지막 표면에 공급하고, 해당 하지막 표면의 수산기 수소 원자를 메틸기로 치환해 극성을 낮추도록 해도 된다. 또한, 현상액에 TMAH 수용액을 사용하는 경우, 현상 처리 장치(30)에 있어서, 상술한 바와 같이 TMAH 수용액을 사용한 하지막 표면의 극성을 낮추는 처리를 행해도 된다.
(제1 실시 형태의 변형예 2)
이상의 예에서는, 하지막으로서의 하부 반사 방지막이 비유기산에 의해 구성되어 하지막 표면의 극성이 높은 경우, HDMS 처리 직후에 하지막 상으로의 레지스트막의 형성 처리를 행하고 있었다. 이에 대신하여, HDMS 처리 등에 의해 극성이 저하된 하지막 표면의 소수기(구체적으로는 메틸기)를 제거하는 처리를 행하고, 그 후, 하지막 상으로의 레지스트막의 형성 처리를 행해도 된다. HDMS 처리 후의 하지막 표면의 소수기를 제거하는 처리는 예를 들어, UV 조사 장치(41)에 있어서 파장이 172㎚인 UV광의 파장을 해당 하지막 표면에 조사하는 처리이다. 이와 같이 소수기의 제거를 행함으로써, 극성이 낮아진 하지막 표면의 극성을 다시 높일 수 있다. 또한, 극성을 다시 높이는 정도는, 예를 들어 UV광의 도우즈양으로 조정할 수 있다.
HDMS 처리 직후에 하지막 상에 EUV 노광용 레지스트막을 형성한 경우와, HDMS 처리 후에 UV 조사 처리가 행해진 하지막 상에 동일 레지스트막을 형성한 경우에, EUV 노광과 현상을 행한 결과를 도 7에 나타낸다. 도 7에 있어서, 횡축은 EUV 노광 시의 도우즈양, 종축은, 현상 후의 레지스트막의 규격화된 막 두께이다. 또한, 실선은, 소수기를 제거하기 위한 UV 조사 처리를 행하지 않고 HDMS 처리를 120초간 행하였을 때의 결과를 나타내고, 파선은, 상기 UV 조사 처리를 행하지 않고 HDMS 처리를 30초간 행하였을 때의 결과를 나타내고 있다. 점선은, 도우즈양을 10mJ/㎠로 하여 상기 UV 조사 처리를 행한 후에 HDMS 처리를 120초간 행하였을 때의 결과를 나타내고, 일점쇄선은, 도우즈양을 20mJ/㎠로 하여 상기 UV 조사 처리를 행한 후에 HDMS 처리를 120초간 행하였을 때의 결과를 나타내고, 이점쇄선은 도우즈양을 50mJ/㎠로 하여 상기 UV 조사 처리를 행한 후에 HDMS 처리를 120초간 행하였을 때의 결과를 나타내고 있다.
도 7에서, 실선 및 파선으로 나타내는 바와 같이, HDMS 처리만으로는, EUV 노광 시의 도우즈양을 크게 하지 않으면, 레지스트막의 하층부가 현상 후에 남는 경우가 있다. 이것은, HDMS 처리만으로는, 하지막의 극성이 너무 낮아져서 하지막과 레지스트막의 경계의 변질층이 두꺼워졌기 때문이라고 추정된다.
이에 반하여, 점선, 일점쇄선, 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, HDMS 처리 후에 UV 조사 처리를 행하여 하지막의 극성을 높였을 경우, EUV 노광 시의 도우즈양이 낮을 때라도 현상 후에 레지스트막이 남지 않게 된다.
이상의 결과로부터, HDMS 처리만으로 상기 변질층이 두꺼워지는 경우가 있지만, 이 경우에도, HDMS 처리 후에 UV 조사 처리를 행하여 하지막의 극성을 높임으로써, 상기 변질층을 얇게 할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 이상의 예에서는, HDMS 후의 소수기의 제거에 사용된 UV광의 파장은 172㎚이었지만, 소수기를 제거 가능하다면, 다른 파장의 UV광을 사용해도 된다. 또한, HDMS 후의 소수기를 제거하는 방식은, UV광을 조사하는 방식에 한정되지 않고, 예를 들어 웨이퍼 W를 가열하는 방식이어도 된다.
(제1 실시 형태의 변형예 3)
이상의 예에서는, 비유기산에 의해 구성되는 하지막이 형성되어 있는 경우, 하지막 표면의 극성을 낮추는 처리를 행하고 있었다. 이 대신에, 비유기산에 의해 구성되는 하지막 상에 유기산에 의해 구성되는 하지막을 형성하고, 그 후, UV 조사 처리를 행하여, 최상층의 하지막 표면의 극성을 높이고, 해당 표면 상에 레지스트막을 형성하도록 해도 된다.
(제2 실시 형태)
도 8 및 도 9는, 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템(1a)의 내부 구성의 개략을 나타내는, 배면도와 정면도이다.
본 실시 형태의 기판 처리 시스템(1a)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)이 구비하고 있던 UV 조사 장치(41)나 HMDS 처리 장치(42)를 제2 블록 G2에 구비하지 않는다. 대신에, 본 실시 형태의 기판 처리 시스템(1a)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 블록 G1에, 피막 장치(300)를 갖는다.
피막 장치(300)는, 극성 조정 장치의 일례이며, 극성 폴리머와 비극성 폴리머가 레지스트액의 극성에 따른 비율로 존재하는 용액을 하지막의 표면에 도포하여, 극성 폴리머와 비극성 폴리머에 의해 구성되는 미리 정해진 막으로 하지막 표면을 피막하는 피막 처리를 행한다. 피막은 예를 들어 스핀 코팅에 의해 행해진다. 상기 미리 정해진 막은, 극성 폴리머와 비극성 폴리머가 레지스트액의 극성에 따른 비율로 존재하는 용액으로부터 형성되기 때문에, 해당 미리 정해진 막의 극성은 레지스트액의 극성과 대략 동일하게 된다. 또한, 상술한 피막 처리는, 하부 반사 방지막 즉 하지막의 극성이 레지스트액의 극성보다 높은 경우에 해당 하지막의 극성을 저하시키는 처리이며, 또한, 하지막의 극성이 레지스트액의 극성보다 낮은 경우에 해당 하지막의 극성을 상승시키는 처리라고 할 수 있다. 또한, 극성 폴리머는 예를 들어 폴리메타크릴산메틸(PMMA)이며, 비극성 폴리머는 예를 들어 폴리스티렌(PS)이다. 또한, 하지막 표면의 피막에 사용되는 상기 용액은, 극성 폴리머와 비극성 폴리머가 직선적으로 화합한 고분자인 블록 공중합체를 용제에 의해 용액상으로 한 것이다. 또한, 극성 폴리머가 PMMA이며 비극성 폴리머가 PS인 경우, 상기 용액에 사용되는 용제는, 예를 들어 톨루엔, 프로필렌글리콜ㆍ모노메틸에테르ㆍ아세테이트(PGMEA) 등의 유기 용제이다.
제1 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)에서는, 레지스트액의 도포막의 형성 전에 행하는 하지막의 극성 조정 처리의 내용이, 하지막의 종류에 따라 달랐다. 그에 반해, 본 실시 형태의 기판 처리 시스템(1a)에서는, 상기 하지막의 극성 조정 처리의 내용은 하지막의 종류에 구애받지 않고, 하지막의 극성 조정 처리로서, 레지스트액과 대략 동일한 극성을 갖는 상기 미리 정해진 막으로 하지막을 피막하는 처리를 행한다. 그리고, 레지스트액과 대략 동일한 극성을 갖는 상기 미리 정해진 막으로 피막된 하지막 상에 레지스트액의 도포막을 형성한다. 그 때문에, 레지스트액의 도포 후, 레지스트액의 도포막이 고화할 때까지의 사이에, 레지스트액 중의 용질이 하지막측으로 이동하는 일이 없다. 따라서, 레지스트액의 도포막 및 레지스트막 내에 있어서, 상기 용질이 하지막측에 편재하는 일이 없다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서도, 레지스트 패턴에 있어서의 하지막과의 경계부에 광폭부가 형성되지 않기 때문에, 레지스트 패턴의 러프니스를 향상시킬 수 있다.
또한, 하지막의 피막에 사용되는 상기 용액은 예를 들어 처리 레시피로 미리 정해져 있다.
(제2 실시 형태의 변형예)
도 10은, 제2 실시 형태의 변형예에 관한 기판 처리 시스템(1a)의 내부 구성의 개략을 나타내는 배면도이다.
이상의 예의 피막 장치(300)에서는, 극성 폴리머와 비극성 폴리머가 레지스트액의 극성에 따른 비율로 존재하는 용액을 하지막의 표면에 도포함으로써, 레지스트액의 극성과 대략 동일한 극성을 갖는 막으로 하지막을 피막하고 있었다. 이에 비하여, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같이 제2 블록 G2에 마련되는 피막 장치(301)는 이하와 같이 하여 하지막을 피막한다. 즉, 피막 장치(301)는, 극성 폴리머의 용액을 기화한 가스와 비극성 폴리머의 용액을 기화한 가스가 레지스트액의 극성에 따라 혼합된 혼합 가스를 하지막 표면에 공급한다. 이에 의해, 피막 장치(301)는, 극성 폴리머와 비극성 폴리머에 의해 구성되는 자기 조직화 단분자막으로 하지막을 피막한다. 본 예에서도, 하지막을 피막하는 막은 레지스트액과 대략 동일한 극성을 갖는다. 그 때문에, 상술한 바와 같이 피막된 하지막 상에 레지스트액의 도포막을 형성함으로써, 레지스트액의 도포막 및 레지스트막 내에 있어서, 레지스트액의 용질이 하지막측에 편재하는 일이 없다. 따라서, 본 예에 있어서도, 레지스트 패턴에 있어서의 하지막과의 경계부에 광폭부가 형성되지 않기 때문에, 레지스트 패턴의 러프니스를 향상시킬 수 있다.
또한, 하지막의 피막에 사용되는 상기 혼합 가스에 있어서의 혼합비는 예를 들어 처리 레시피로 미리 정해져 있다.
(제3 실시 형태)
도 11 및 도 12는, 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템(1b)의 내부 구성의 개략을 나타내는, 정면도와 배면도이다.
제1 및 제2 실시 형태에서는, 레지스트액의 도포막 및 레지스트막 내에 있어서, 레지스트액 중의 용질이 하지막측에 편재하지 않도록 하기 위한 것이며, 특히, 레지스트액 중의 극성을 갖는 용질에 관한 것이다.
그러나, 레지스트액 중에는 비극성의 용질도 포함되는 경우가 있다. 이 경우, 레지스트액의 도포막이 대기 분위기 중에 노출되면, 비극성의 용질이 도포막의 표면측으로 이동하고, 편재하게 된다. 그 때문에, 시간이 경과하면, 레지스트액의 도포막 내에 있어서 비극성의 용질이 표면측에 편재된다. 이 비극성의 용질의 편재가, 레지스트 패턴의 선단 부분에 있어서의 반응의 촉진 및 그의 결과로서의 이형부(도 1 참조)의 형성에 기여하고 있다고 생각된다.
그래서, 본 실시 형태의 기판 처리 시스템(1b)에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 레지스트 도포 장치(32)의 처리실(32a) 내에 레지스트액의 용제를 가스 형태로 공급하는 노즐(302)이 마련되어 있다.
또한, 기판 처리 시스템(1b)에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, PAB 처리에 관한 열처리 장치(40)의 처리실(40a) 내에, 레지스트액의 용제를 기화시킨 가스를 공급하는 노즐(303)이 마련되어 있다.
또한, 기판 처리 시스템(1b)에서는, 레지스트 도포 장치(32)로부터 PAB 처리에 관한 열처리 장치(40)까지의 반송 공간 즉 웨이퍼 반송 영역 D에, 비극성 가스가 아닌 미리 정해진 가스를 공급하는 노즐(304)이, 처리 스테이션(11)에 마련되어 있다. 상기 미리 정해진 가스는, 예를 들어 할로겐 가스이며, Ar 가스나 N2 가스 등의 불활성 가스여도 된다.
본 실시 형태에 따르면, 상술한 노즐(302) 및 노즐(303)을 마련하고, 레지스트액의 도포 처리 중이나 PAB 처리 중에 해당하는 처리실 내에, 레지스트액의 용제를 가스 형태로 공급하고 있다. 그 때문에, 레지스트액이 도포되고 나서 그 도포막이 고화되어 레지스트막이 형성될 때까지의 사이에, 레지스트액 내의 비극성의 성분이 해당 도포막의 표면측으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 레지스트액의 도포 처리 중이나 PAB 처리 중에, 상기 비극성의 성분(용질)이 레지스트액의 도포막 표면측으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 비극성의 용질이 레지스트액의 도포막 내에 있어서 해당 도포막의 표면측에 편재하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 해당 도포액을 고화하여 형성된 레지스트막이 노광되어 현상되어 레지스트 패턴이 형성되었을 때, 해당 레지스트 패턴의 선단 부분에 이형부가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 레지스트 패턴의 선단 러프니스를 향상시킬 수 있다.
또한, 노즐(302) 및 노즐(303) 중 어느 하나는 생략해도 된다. 단, 노즐(302) 및 노즐(303)의 양쪽을 마련한 경우, 레지스트 패턴의 선단 러프니스를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 노즐(302) 및 노즐(303)로부터 공급하는 가스는, 레지스트액의 용제를 기화시킨 것에 한정되지 않고, 비극성 가스가 아니면 되며, 예를 들어 할로겐 가스여도 되고, Ar 가스나 N2 가스 등의 불활성 가스여도 된다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 상술한 노즐(304)을 마련하고, 레지스트 도포 장치(32)로부터 PAB 처리에 관한 열처리 장치(40)로 반송 중에, 할로겐 가스 등의 미리 정해진 가스를 웨이퍼 반송 영역 D에 공급한다. 그 때문에, 상기 반송 중에, 레지스트액 내의 비극성 성분이 레지스트액의 도포막 표면측으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 레지스트 패턴의 선단 부분에 이형부가 형성되는 것을 억제할 수 있고, 레지스트 패턴의 선단 러프니스를 향상시킬 수 있다.
또한, 노즐(304)로부터 레지스트액의 용제를 기화시킨 가스를 공급하도록 해도 된다.
(제4 실시 형태)
도 13은, 제4 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템(1c)의 내부 구성의 개략을 나타내는 정면도이다.
제3 실시 형태에서는, 레지스트액에 포함되는 비극성의 용질의 편재를 방지하기 위해, 레지스트 도포 장치(32)의 처리실(32a) 등에 레지스트액의 용제를 가스 형태로 공급하고 있었다. 그것에 대해, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 도 13에 나타내는 바와 같이 제1 블록 G1에 마련되는 막 형성 장치(305)에 의해, 상기 비극성의 용질의 편재를 방지한다.
구체적으로는, 막 형성 장치(305)는, 웨이퍼 W의 하지막 상으로 레지스트액의 도포막을 형성한 후이며 PAB 처리 전에, 해당 도포막의 표면에, 미리 정해진 용액을 도포하여 미리 정해진 막을 형성한다. 상기 미리 정해진 용액은, 극성 폴리머와 비극성 폴리머를 포함하는 용액이며, 비극성의 용질 편재가 일어나지 않도록, 극성 폴리머와 비극성 폴리머의 조성비가 조정된 것이다. 상기 미리 정해진 용액은, 예를 들어 상부 반사 방지막(TARC)의 형성에 사용되는 물 베이스의 중합체 용액이며, 더 구체적으로는, 예를 들어 극성 폴리머와 비극성 폴리머의 공중합체를 물에 의해 용액상으로 한 것이다. 또한, 상기 미리 정해진 용액은, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 극성 폴리머와 비극성 폴리머가 직선적으로 화합한 고분자인 블록 공중합체를 유기 용제에 의해 용액상으로 한 것이어도 된다. 또한, 상기 미리 정해진 용액에 의한 상기 미리 정해진 막의 형성은 예를 들어 스핀 코팅에 의해 행해진다.
본 실시 형태에 따르면, 레지스트액의 도포막 형성 후 PAB 처리 전에, 극성 폴리머와 비극성 폴리머의 조성비가 조정된 미리 정해진 용액을 사용하여, 레지스트액의 도포막 표면에 미리 정해진 막을 형성하고 있다. 그 때문에, 레지스트액이 도포되고 나서 그 도포막이 고화해 레지스트막이 형성될 때까지의 사이에, 레지스트액 내의 비극성의 용질이 레지스트액의 도포막 내에 있어서 해당 도포막의 표면측에 편재하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 해당 도포액을 고화하여 형성된 레지스트막이 노광되어 현상되어 레지스트 패턴이 형성되었을 때, 해당 레지스트 패턴의 선단 부분에 이형부가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 레지스트 패턴의 선단 러프니스를 향상시킬 수 있다.
(제4 실시 형태의 변형예)
도 14는, 제4 실시 형태의 변형예에 관한 기판 처리 시스템(1c)의 내부 구성의 개략을 나타내는 배면도이다.
이상의 예의 막 형성 장치(305)에서는, 미리 정해진 용액을 레지스트액의 도포막 표면에 도포함으로써, 레지스트막의 표면 상에 미리 정해진 막을 형성하고 있었다. 이에 비하여, 예를 들어 도 14에 도시하는 바와 같이 제2 블록 G2에 마련되는 막 형성 장치(306)는 이하와 같이 하여 레지스트액의 도포막의 표면 상에 미리 정해진 막을 형성한다. 즉, 막 형성 장치(306)는, 미리 정해진 가스를 하지막 표면에 공급함으로써, 미리 정해진 자기 조직화 단분자막을 레지스트액의 도포막 상에 형성한다. 또한, 상기 미리 정해진 가스에는, 예를 들어 제2 실시 형태의 변형예에서 예를 든 혼합 가스를 사용할 수 있다.
본 예에서는, 레지스트액의 도포막 형성 후 PAB 처리 전에 해당 도포막의 표면에 미리 정해진 자기 조직화 단분자막을 형성한다. 그 때문에, 레지스트액이 도포되고 나서 그 도포막이 고화해 레지스트막이 형성될 때까지의 사이에, 레지스트액 내의 비극성의 용질이 레지스트액의 도포막 내에 있어서 해당 도포막의 표면측에 편재하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 도 13의 예와 마찬가지로, 레지스트 패턴의 선단 러프니스를 향상시킬 수 있다.
또한, 제4 실시 형태 및 그의 변형예에 있어서, 레지스트액의 도포막 상에 형성한 미리 정해진 막이 노광을 저해하는 경우, 노광 전에 해당 미리 정해진 막은 제거된다.
또한, 노광을 저해하지 않는 경우. 해당 미리 정해진 막은, 노광 후이며 현상 전에 또는 현상 시에, 제거하도록 해도 된다.
또한, TARC의 형성에 사용되는 물 베이스의 중합체 용액으로 형성된 상기 미리 정해진 막은, 물에 의해 제거할 수 있다.
또한, 자기 조직화 단분자막은, 그 조성에 따라 다르지만, 예를 들어 시너에 의해 제거할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이지, 제한적인 것은 아니라고 생각해야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) 처리 대상 기판을 처리하는 기판 처리 방법이며,
상기 처리 대상 기판의 기판 표면에 형성된 하지막 상에 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트액을 도포하기 전에, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 높은 경우는, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리를 행하고, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 낮은 경우는, 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리를 행하는 공정을 갖는 기판 처리 방법.
상기 (1)에 의하면, 레지스트막의 극성과 하지막의 극성을 대략 동일하게 할 수 있기 때문에, 레지스트액의 도포막 중에 있어서, 해당 레지스트액의 용질이 하지막측으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 레지스트액의 도포막 중에 있어서 해당 레지스트액의 용질이 편재되는 것을 억제할 수 있고, 레지스트막 내에서의 산의 확산을 방해할 수 없다. 따라서, 레지스트 패턴에 있어서 광폭부가 형성되지 않기 때문에, LER 등의 러프니스를 향상시킬 수 있다.
(2) 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리는, 해당 하지막에 HMDS 가스를 공급하는 처리인, 상기 (1)에 기재된 기판 처리 방법.
(3) 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리는, 해당 하지막에 TMAH 수용액을 공급하는 처리인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 기판 처리 방법.
(4) 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리는, 해당 하지막에 UV광을 조사하는 처리인, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(5) 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리 후에, 극성이 저하된 해당 하지막의 표면의 소수기를 제거하는 공정을 갖는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
(6) 상기 소수기를 제거하는 공정은, 극성이 저하된 하지막에 UV광을 조사하는 처리인, 상기 (5)에 기재된 기판 처리 방법.
(7) 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리 및 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리는, 극성 폴리머와 비극성 폴리머에 의해 구성되는 미리 정해진 막으로 상기 하지막을 피막하는 처리인, 상기 (1)에 기재된 기판 처리 방법.
(8) 상기 미리 정해진 막은, 상기 극성 폴리머와 상기 비극성 폴리머가 존재하는 용액을 상기 하지막에 도포하여 형성되는, 상기 (7)에 기재된 기판 처리 방법.
(9) 상기 미리 정해진 막은, 상기 극성 폴리머를 포함하는 용액을 기화한 가스와 상기 비극성 폴리머를 포함하는 용액을 기화한 가스가 혼합된 혼합 가스를 상기 하지막에 공급함으로써 형성되는 자기 조직화 단분자막인, 상기 (7)에 기재된 기판 처리 방법.
(10) 상기 하지막 상에 도포되어 형성된 상기 레지스트액의 도포막 중에 있어서, 해당 레지스트액에 포함되는 비극성 성분이 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리를 행하는 공정을 갖는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법.
상기 (9)에 의하면, 레지스트 패턴의 러프니스를 더 향상시킬 수 있다.
(11) 상기 하지막 상에 상기 레지스트액의 도포를 행하는 도포 공정을 갖고,
상기 비극성 성분이 상기 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리는, 상기 하지막 상에 상기 레지스트액의 도포를 행하는 공정에 있어서, 해당 도포를 행하는 레지스트 도포 장치의 처리실 내에, 상기 레지스트액의 용제를 기화시킨 가스, 할로겐 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 처리인, 상기 (10)에 기재된 기판 처리 방법.
(12) 상기 하지막 상에 형성된 레지스트액의 도포막의 가열을 행하여 레지스트막을 형성하는 공정을 갖고,
상기 비극성 성분이 상기 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리는, 상기 레지스트막을 형성하는 공정에 있어서, 상기 가열을 행하는 열처리 장치의 처리실 내에, 상기 레지스트액의 용제를 기화시킨 가스, 할로겐 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 처리인, 상기 (10) 또는 (11)에 기재된 기판 처리 방법.
(13) 상기 비극성 성분이 상기 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리는, 상기 하지막 상에 형성된 상기 레지스트액의 도포막의 가열 전에, 해당 도포막 상에 별도의 미리 정해진 막을 형성하는 처리인, 상기 (10)에 기재된 기판 처리 방법.
(14) 처리 대상 기판을 처리하는 기판 처리 시스템이며,
상기 처리 대상 기판의 기판 표면에 형성된 하지막 상에 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트액을 도포하기 전에, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 높은 경우는, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리를 행하고, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 낮은 경우는, 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리를 행하는 극성 조정 장치를 갖는 기판 처리 시스템.
1, 1a, 1b, 1c: 기판 처리 시스템
13: 인터페이스 스테이션
41: UV 조사 장치
42: HMDS 처리 장치
300, 301: 피막 장치
B: 하지막
W: 웨이퍼

Claims (14)

  1. 처리 대상 기판을 처리하는 기판 처리 방법이며,
    상기 처리 대상 기판의 기판 표면에 형성된 하지막 상에 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트액을 도포하기 전에, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 높은 경우는, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리를 행하고, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 낮은 경우는, 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리를 행하는 공정을 갖는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리는, 해당 하지막에 HMDS 가스를 공급하는 처리인, 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리는, 해당 하지막에 TMAH 수용액을 공급하는 처리인, 기판 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리는, 해당 하지막에 UV광을 조사하는 처리인, 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리 후에, 극성이 저하된 해당 하지막의 표면 소수기를 제거하는 공정을 갖는 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 소수기를 제거하는 공정은, 극성이 저하된 하지막에 UV광을 조사하는 처리인, 기판 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리 및 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리는, 극성 폴리머와 비극성 폴리머에 의해 구성되는 미리 정해진 막으로 상기 하지막을 피막하는 처리인, 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 미리 정해진 막은, 상기 극성 폴리머와 상기 비극성 폴리머가 존재하는 용액을 상기 하지막에 도포하여 형성되는, 기판 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 미리 정해진 막은, 상기 극성 폴리머를 포함하는 용액을 기화한 가스와 상기 비극성 폴리머를 포함하는 용액을 기화한 가스가 혼합된 혼합 가스를 상기 하지막에 공급함으로써 형성되는 자기 조직화 단분자막인, 기판 처리 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하지막 상에 도포되어 형성된 상기 레지스트액의 도포막 중에 있어서, 해당 레지스트액에 포함되는 비극성 성분이 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리를 행하는 공정을 갖는, 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하지막 상에 상기 레지스트액의 도포를 행하는 공정을 갖고,
    상기 비극성 성분이 상기 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리는, 상기 하지막 상에 상기 레지스트액의 도포를 행하는 공정에 있어서, 해당 도포를 행하는 레지스트 도포 장치의 처리실 내에, 상기 레지스트액의 용제를 기화시킨 가스, 할로겐 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 처리인, 기판 처리 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 하지막 상에 형성된 레지스트액의 도포막의 가열을 행하여 레지스트막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 비극성 성분이 상기 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리는, 상기 레지스트막을 형성하는 공정에 있어서, 상기 가열을 행하는 열처리 장치의 처리실 내에, 상기 레지스트액의 용제를 기화시킨 가스, 할로겐 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 처리인, 기판 처리 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 비극성 성분이 상기 표층측으로 이동하는 것을 억제하는 처리는, 상기 하지막 상에 형성된 상기 레지스트액의 도포막의 가열 전에, 해당 도포막 상에 별도의 미리 정해진 막을 형성하는 처리인, 기판 처리 방법.
  14. 처리 대상 기판을 처리하는 기판 처리 시스템이며,
    상기 처리 대상 기판의 기판 표면에 형성된 하지막 상에 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트액을 도포하기 전에, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 높은 경우는, 상기 하지막의 극성을 저하시키는 처리를 행하고, 상기 하지막의 극성이 상기 레지스트액의 극성보다 낮은 경우는, 상기 하지막의 극성을 상승시키는 처리를 행하는 극성 조정 장치를 갖는, 기판 처리 시스템.
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