KR20080013775A - 패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치 - Google Patents

패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치 Download PDF

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다로오 야마모또
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도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 기판에서의 처리 불량의 발생을 방지하는 것이 가능한 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
패턴 형성 방법은 기판인 웨이퍼(W)에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하는 동시에 보호액을 도포하여 보호막을 형성하는 공정(단계 2)과, 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막을, 물보다도 높은 굴절률을 갖는 액체인 고굴절률 액체에 침지시킨 상태로 소정의 패턴으로 액침 노광하는 공정(단계 5)과, 액침 노광 후의 레지스트막을 현상하는 공정(단계 8)과, 레지스트막의 형성 후에 액침 노광 전, 및 액침 노광 후에 현상 전에, 고굴절률 액체를 세정액으로서 이용하여 웨이퍼(W)를 세정하는 공정(단계 4, 6)을 포함한다.
패턴 형성 장치, 프로세스 제어기, 사용자 인터페이스, 기억부, 웨이퍼

Description

패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치 {PATTERN FORMING METHOD AND PATTERN FORMING APPARATUS}
본 발명은 반도체 기판 등의 기판에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는 반도체 웨이퍼 상에 회로 패턴을 형성하기 위해 포토리소그래피 기술이 이용되어 있다. 포토리소그래피를 이용한 회로 패턴의 형성은 반도체 웨이퍼 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하고, 이 레지스트막에 광을 조사하여 회로 패턴에 대응하도록 레지스트막을 노광한 후, 이를 현상 처리하는 등의 순서로 행해진다.
반도체 디바이스는, 최근 동작 속도의 향상 등의 관점으로부터 고집적화의 경향이 있기 때문에, 포토리소그래피 기술에 있어서는 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 회로 패턴의 미세화가 요구되어 있다. 따라서, 45 ㎚ 노드의 고해상도를 실현하는 포토리소그래피 기술로서, 반도체 웨이퍼와 노광용의 투영 렌즈 사이에 공기보다도 높은 굴절률을 갖는 순수(純水) 등의 노광액을 공급하고, 노광액의 굴절률을 이용하여 투영 렌즈로부터의 조사광의 파장을 짧게 함으로써 노광의 선폭을 가 늘게 하는 액침(Immersion) 노광이 제안되어 있다(예를 들어, 국제 공개 제2005-029559호 팜플렛 참조). 또한, 또 다른 고해상도를 얻기 위해, 고리 형상 탄화수소 골격을 기본으로 하는 화합물 등으로 이루어지는 순수보다도 높은 굴절률을 갖는 액체인 고굴절률 액체(High Index Liquid)를 노광액에 이용하여 액침 노광을 행하는 시도가 이루어지고 있고, 32 ㎚ 노드의 고해상도를 실현할 수 있는 것이 보고되어 있다(저자 불명, "반도체 제조 차세대 액침 노광용 고굴절률 신규 액체(델파이)의 개발 ~ 선폭 32 나노미터의 미세 가공을 실현 ~ ", [online], 2005년 9월 12일, 미쯔이 화학 주식회사, [2006년 6월 검색], 인터넷<http://www.mitsui-chem.co.jp/whats/2005_0912.htm> 참조).
그런데, 액침 노광을 이용한 회로 패턴의 형성에 있어서는 액침 노광 전에 노광액에 대한 친화성을 향상시키는 등의 목적으로, 또한 액침 노광 후에 반도체 웨이퍼에 부착된 노광액을 제거하는 등의 목적으로, 세정액으로서 순수를 이용하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 것이 행해지고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2006-80403호 공보 참조).
그러나, 전술한 바와 같이 노광액에 고굴절률 액체를 이용하였을 경우에는, 노광액과 종래의 액침 노광 전후에 이용되는 세정액의 물성이 크게 다르므로, 종래의 순수에 의한 세정에서는 액침 노광 전의 세정에 있어서는 세정액의 잔사에 기인하여 액침 노광 시에 레지스트막에 버블이나 액잔여물 등의 처리 불량이 발생될 우려가 있고, 액침 노광 후의 세정에 있어서도 처리 불균일 등의 처리 불량이 발생될 우려가 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 비추어 이루어진 것으로서, 기판으로의 처리 불량의 발생을 방지하는 것이 가능한 패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치 및 이와 같은 패턴 형성 방법을 실행시키기 위한 제어 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 관점에서는 기판에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법이며, 기판에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하는 공정과, 기판에 형성된 레지스트막을, 물보다도 높은 굴절률을 갖는 액체인 고굴절률 액체에 침지시킨 상태로 소정의 패턴으로 액침 노광하는 공정과, 액침 노광 후의 레지스트막을 현상하는 공정과, 레지스트막의 형성 후에 액침 노광 전, 및 액침 노광 후에 현상 전 중 적어도 한쪽의 시기에, 상기 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 세정액으로 기판을 세정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 세정액으로서 상기 고굴절률 액체를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 세정 공정은 기판을 수평하게 회전시키면서 기판의 주요면에 상기 세정액을 공급함으로써 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 관점에서는 기판에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치이며, 기판에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하고, 이 레지스트막을 물보다도 높은 굴절률을 갖는 액체인 고굴절률 액체에 침지시킨 상태로 소정의 패턴으로 노광하는 액침 노광 후에 현상하는 레지스트 도포ㆍ현상부와, 레지스트막의 형성 후에 액침 노광 전, 및 액침 노광 후에 현상 전 중 적어도 한쪽의 시기에, 상기 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 세정액으로 기판을 세정하는 세정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치를 제공한다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 세정부는 기판을 수평하게 보유 지지하여 회전시키는 스핀 척과, 상기 스핀 척으로 보유 지지된 기판의 주요면에 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구를 갖고, 상기 스핀 척에 의해 기판을 회전시키면서 상기 세정액 공급 기구에 의해 상기 세정액을 공급하여 기판을 세정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 관점에서는 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체이며, 상기 제어 프로그램은 실행 시에 상기 패턴 형성 방법이 행해지도록, 컴퓨터로 처리 장치를 제어시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 레지스트막의 형성 후에 액침 노광 전, 및 액침 노광 후에 현상 전 중 적어도 한쪽의 시기에, 액침 노광에 이용된 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 세정액으로 기판을 세정하므로, 액침 노광 전의 세정에 의해 액침 노광 시의 고굴절률 액체에 대한 기판의 친화성을 높여 레지스트막으로의 액잔여물 이나 버블 등의 발생을 방지할 수 있고, 또한 액침 노광 후의 세정에 의해 액침 노광 시의 기판에 부착된 고굴절률 액체를 충분히 제거하여 처리 불균일 등의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 기판으로의 처리 불량의 발생을 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도1은 본 발명에 관한 패턴 형성 방법을 실시 가능한 패턴 형성 장치의 개략 평면도이며, 도2는 그 개략 사시도이다.
패턴 형성 장치(1)는 반도체 기판인 웨이퍼(W)에 소정의 레지스트 패턴을 형성하기 위한 것이며, 웨이퍼(W)의 반송 스테이션인 카세트 스테이션(11)과, 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 복수의 처리 유닛을 갖는 처리 스테이션(12)과, 웨이퍼(W)에 노광 처리를 실시하는 노광 장치(14)와, 처리 스테이션(12) 및 노광 장치(14) 사이에서 웨이퍼(W)를 교환하기 위한 인터페이스 스테이션(13)을 구비하고 있다. 카세트 스테이션(11), 처리 스테이션(12), 인터페이스 스테이션(13) 및 노광 장치(14)는, 이 차례로 패턴 형성 장치(1)의 길이 방향(Y 방향)으로 직렬로 배치되어 있다.
카세트 스테이션(11)은 복수매, 예를 들어 13매의 웨이퍼(W)가 수용된 웨이퍼 카세트(CR)를 적재하는 카세트 적재대(11a)와, 카세트 적재대(11a) 상의 웨이퍼 카세트(CR)와 후술하는 처리 스테이션(12)의 제3 처리 유닛군(G3)에 마련된 트랜지 션 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 웨이퍼 반송부(11c)를 Y 방향으로 직렬로 갖고 있다. 카세트 적재대(11a) 상에는 웨이퍼 카세트(CR)를 위치 결정하기 위한 위치 결정부(11b)가 패턴 형성 장치(1)의 폭 방향(X 방향)으로 복수, 예를 들어 5개 마련되어 있고, 웨이퍼 카세트(CR)는 그 개구가 웨이퍼 반송부(11c)의 하우징 벽면에 마련된 개폐부(11e)와 대향하도록, 위치 결정부(11b) 위치에 적재된다. 웨이퍼 반송부(11c)는 그 하우징 내에 배치된 웨이퍼(W)를 보유 지지 가능한 반송픽(11d)을 갖고, 이 반송픽(11d)에 의해 카세트 적재대(11a) 상의 각 웨이퍼 카세트(CR)와 트랜지션 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하도록 구성되어 있다.
처리 스테이션(12)은 하우징(15) 내에 배치되어 있고, 그 전방면측(도1 하방)에 카세트 스테이션(11)측으로부터 인터페이스 스테이션(13)측을 향해 차례로, 제1 처리 유닛군(G1)과 제2 처리 유닛군(G2)을 갖고, 그 배면측(도1 상방)에 카세트 스테이션(11)측으로부터 인터페이스 스테이션(13)측을 향해 차례로, 제3 처리 유닛군(G3), 제4 처리 유닛군(G4) 및 제5 처리 유닛군(G5)을 갖고 있다. 또한, 처리 스테이션(12)은 제3 처리 유닛군(G3)과 제4 처리 유닛군(G4) 사이에 제1 주반송부(A1)를 갖고, 제4 처리 유닛군(G4)과 제5 처리 유닛군(G5) 사이에 제2 주반송부(A2)를 갖고 있다.
제1 처리 유닛군(G1)은 웨이퍼(W)에 노광 시의 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는, 예를 들어 2개의 하측 코팅 유닛(BARC)과, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하는, 예를 들어 3개의 레지스트 도포 유닛(COT)이 적층되어 구성되어 있다. 제2 처리 유닛군(G2)은 웨이퍼(W)에 형성된 노광 후의 레지스트막을 현상하는, 예를 들어 3개의 현상 유닛(DEV)과, 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막의 표면에 보호액을 공급하고, 후술하는 액침 노광용의 액체에 대한 발수막으로서의 보호막을 형성하는, 예를 들어 2개의 상측 코팅 유닛(ITC)이 적층되어 구성되어 있다.
제3 처리 유닛군(G3), 제4 처리 유닛군(G4), 제5 처리 유닛군(G5)은 웨이퍼(W)에 소수화 처리를 실시하는 어드히전 유닛이나 레지스트 도포 후의 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하는 프리 베이크 유닛, 현상 처리 후의 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하는 포스트 베이크 유닛, 노광 후 현상 전의 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하는 포스트 익스포저 베이크 유닛 등의 열처리 유닛이, 예를 들어 10단으로 적층되어 구성되어 있다. 또한, 제3 처리 유닛군(G3)은 카세트 스테이션(11)과 제1 주반송부(A1) 사이에서의 웨이퍼(W)의 교환부가 되는 트랜지션 유닛을 갖고 있다. 제5 처리 유닛군(G5)은 제2 주반송부(A2)와 인터페이스 스테이션(13)의 후술하는 제1 웨이퍼 반송체(21) 사이에서의 웨이퍼(W)의 교환부가 되는 트랜지션 유닛을 갖고 있다.
제1 주반송부(A1)는 웨이퍼(W)를 보유 지지 가능한 제1 주웨이퍼 반송 아암(16)을 갖고, 이 제1 주웨이퍼 반송 아암(16)은 제1 처리 유닛군(G1), 제3 처리 유닛군(G3) 및 제4 처리 유닛군(G4)의 각 유닛에 선택적으로 액세스할 수 있게 되어 있다. 제2 주반송부(A2)는 웨이퍼(W)를 보유 지지 가능한 제2 주웨이퍼 반송 아암(17)을 갖고, 이 제2 주웨이퍼 반송 아암(17)은 제2 처리 유닛군(G2), 제4 처리 유닛군(G4) 및 제5 처리 유닛군(G5)의 각 유닛에 선택적으로 액세스할 수 있게 되어 있다.
제1 처리 유닛군(G1)과 카세트 스테이션(11) 사이 및 제2 처리 유닛군(G2)과 인터페이스 스테이션(13) 사이에는, 각각 제1 및 제2 처리 유닛군(G1, G2)에 공급되는 처리액의 온도 조절 장치나 온도 습도 조절용의 덕트 등을 구비한 온도 습도 조절 유닛(18)이 마련되어 있다. 또한, 제1 및 제2 처리 유닛군(G1, G2)의 하측에는, 각각 이들에 약액을 공급하는 케미컬 유닛(CHM)이 마련되어 있다.
도3은 패턴 형성 장치(1)에 마련된 인터페이스 스테이션(13)의 개략 사시도이다.
인터페이스 스테이션(13)은 하우징 내에 배치된 처리 스테이션(12)측의 제1 인터페이스 스테이션(13a)과, 노광 장치(14)측의 제2 인터페이스 스테이션(13b)을 갖고 있다. 제1 인터페이스 스테이션(13a)에는 제5 처리 유닛군(G5)의 개구부와 대면하도록, 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 제1 웨이퍼 반송체(21)가 마련되어 있고, 제2 인터페이스 스테이션(13b)에는 X 방향으로 이동 가능한 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 제2 웨이퍼 반송체(22)가 마련되어 있다.
제1 인터페이스 스테이션(13a)의 정면측에는 웨이퍼 주변부의 여분인 레지스트를 제거하기 위해 웨이퍼(W)의 엣지부만을 선택적으로 노광하는 주변 노광 장치(WEE)와, 노광 장치(14)로 반송되는 웨이퍼(W)를 일시 수용하는 인용 버퍼 카세트(INBR)와, 노광 장치(14)로부터 반송된 웨이퍼(W)를 일시 수용하는 아웃용 버퍼 카세트(OUTBR)와, 노광 장치(14)로 반송되기 전의 웨이퍼를 세정하는 전세정 유닛(PRECLN)과, 노광 장치(14)로부터 반송된 웨이퍼(W)를 세정하는 후세정 유닛(POCLN)이 적층되어 구성된 제6 처리 유닛군(G6)이 배치되어 있다. 제1 인터페이스 스테이션(13a)의 배면측에는 웨이퍼(W)를 고정밀도로 온도 조절하는 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)이, 예를 들어 2단으로 적층되어 구성된 제7 처리 유닛군(G7)이 배치되어 있다.
제1 웨이퍼 반송체(21)는 웨이퍼(W)를 교환하기 위한 포크(21a)를 갖고 있다. 이 포크(21a)는 제5 처리 유닛군(G5), 제6 처리 유닛군(G6), 제7 처리 유닛군(G7)의 각 유닛에 액세스 가능하고, 이에 의해 각 유닛 사이에서의 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
제2 웨이퍼 반송체(22)는 웨이퍼(W)를 교환하기 위한 포크(22a)를 갖고 있다. 이 포크(22a)는 제6 처리 유닛군(G6)의 전세정 유닛(PRECLN) 및 후세정 유닛(POCLN), 제7 처리 유닛군(G7)의 각 유닛, 노광 장치(14)의 후술하는 인 스테이지(14a) 및 아웃 스테이지(14b)에 액세스 가능하고, 이들 각 부 사이에서 웨이 퍼(W)의 반송을 행한다.
제1 인터페이스 스테이션(13a)의 상부에는 제1 인터페이스 스테이션(13a) 또는 인터페이스 스테이션(13)의 기류를 조정하는 기류 조정부(23)가 마련되고, 제2 인터페이스 스테이션(13b)의 상부에는 노광 장치로부터 반송된 웨이퍼(W)가 건조되지 않도록 제2 인터페이스 스테이션(13b) 또는 인터페이스 스테이션(13)을 가습하는 가습부가 마련되어 있다.
노광 장치(14)는 인터페이스 스테이션(13)으로부터 반송된 웨이퍼(W)를 적재하는 인 스테이지(14a)와, 인터페이스 스테이션(13)으로 반송되는 웨이퍼(W)를 적재하는 아웃 스테이지(14b)와, 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막을 물 또는 순수보다도 높은 굴절률을 갖는 액체인 고굴절률 액체에 침지시킨 상태로 소정의 패턴으로 노광하는 액침 노광부(30)와, 인 스테이지(14a), 액침 노광부(30) 및 아웃 스테이지(14b) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 웨이퍼 반송 기구(25)를 갖고 있다. 또한, 노광 장치(14)의 상세에 대해서는 다음에 설명한다.
전세정 유닛(PRECLN) 및 후세정 유닛(POCLN)은, 각각 액침 노광부(30)로 이용된 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 액체, 더 바람직하게는 액침 노광부(30)로 이용된 고굴절률 액체와 동일한 성분을 갖는 고굴절률 액체를 세정액으로서 이용하여 웨이퍼(W)를 세정(또는 린스)하도록 구성되어 있다. 또한, 전세정 유닛(PRECLN)의 상세에 대해서는 다음에 설명한다.
도2에 도시한 바와 같이, 카세트 스테이션(11)의 하부에는 이 패턴 형성 장치(1)의 전체를 제어하는 제어부(19)가 마련되어 있다. 제어부(19)는, 도4에 도시 한 바와 같이 마이크로프로세서(컴퓨터)를 구비한 프로세스 제어기(31)와, 이 프로세스 제어기(31)에 접속된 공정 관리자가 패턴 형성 장치(1)를 관리하기 위해 코맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 패턴 형성 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 사용자 인터페이스(32)와, 프로세스 제어기(31)에 접속된 패턴 형성 장치(1)에서 실행되는 처리를 프로세스 제어기(31)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피가 저장된 기억부(33)를 갖고 있다. 그리고, 필요에 따라 사용자 인터페이스(32)로부터의 지시 등에 의해 임의의 레시피를 기억부(33)로부터 호출하여 프로세스 제어기(31)에 실행시킴으로써 프로세스 제어기(31)의 제어 하에서 패턴 형성 장치(1)에서의 처리가 행해진다. 또한, 상기 레시피는, 예를 들어 CD-ROM, 하드-디스크, 플래시 메모리 등의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 저장된 상태의 것을 이용하거나 혹은 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해 수시 전송시켜 이용하거나 하는 것도 가능하다.
다음에, 패턴 형성 장치(1)에 있어서의 처리 공정에 대해 설명한다.
도5는 패턴 형성 장치(1)에 의한 패턴 형성 방법의 공정도이다.
이와 같이 구성된 패턴 형성 장치(1)에서는, 우선 웨이퍼 반송부(11c)의 반송픽(11d)에 의해 웨이퍼 카세트(CR)로부터 1매의 웨이퍼(W)를 취출하고, 처리 스테이션(12)의 제3 처리 유닛군(G3)에 마련된 트랜지션 유닛으로 반송한 후, 레시피의 순서를 따라서 웨이퍼(W)를 제1 및 제2 주반송부(A1, A2)에 의해 제1 내지 제5 처리 유닛군(G1 내지 G5)의 소정의 유닛에 차례로 반송하고, 웨이퍼(W)에 일련의 처리를 실시한다. 여기서는, 예를 들어 어드히전 유닛에서의 어드히전 공정(단계 1), 레지스트 도포 유닛(COT)에서의 레지스트막의 형성이나 상측 코팅 유닛(ITC)에서의 보호막의 형성 등의 막의 형성 공정(단계 2), 프리 베이크 유닛에서의 프리 베이크 공정(단계 3)을 차례로 행한다. 또한, 어드히전 처리 대신에 하측 코팅 유닛(BARC)에서의 반사 방지막의 형성을 행할 경우도 있고, 레지스트막 상에 반사 방지막을 형성하고, 반사 방지막 상에 보호막을 형성할 경우도 있다.
처리 스테이션(12)에서의 웨이퍼(W)의 일련의 처리가 종료되고, 웨이퍼(W)를 제5 처리 유닛군(G5)에 마련된 트랜지션 유닛으로 반송하면, 웨이퍼(W)를 제1 웨이퍼 반송체(21)에 의해 전세정 유닛(PRECLN)으로 반송하고, 이 전세정 유닛(PRECLN)에서 고굴절률 액체를 이용한 전세정 공정(단계 4)을 행한다. 또한, 웨이퍼(W)를 전세정 유닛(PRECLN)으로 반송하기 전에 주변 노광 장치(WEE)로 반송하여 주변 노광하고, 그 후 인용 버퍼 카세트(INBR)로 반송할 경우도 있다.
전세정 유닛(PRECLN)에서의 전세정 공정이 종료되면, 웨이퍼(W)를 제2 웨이퍼 반송체(22)에 의해 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)으로 반송하여 소정의 온도로 조정하고, 또한 제2 웨이퍼 반송체(22)에 의해 노광 장치(14)의 인 스테이지(14a)로 반송하고, 웨이퍼 반송 기구(25)에 의해 액침 노광부(30)로 반송한 후, 이 액침 노광부(30)에서 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막에 고굴절률 액체를 이용한 액침 노광 공정을 행한다(단계 5).
액침 노광부(30)에서의 액침 노광 공정이 종료되면, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송 기구(25)에 의해 아웃 스테이지(14b)로 반송하고, 제2 웨이퍼 반송체(22)에 의해 후세정 유닛(POCLN)으로 반송한 후, 이 후세정 유닛(POCLN)에서 고굴절률 액체를 이용한 후세정 공정(단계 6)을 행한다. 계속해서, 웨이퍼(W)를 제1 웨이퍼 반송체(21)에 의해 웨이퍼(W)를 제5 처리 유닛군(G5)에 마련된 트랜지션 유닛으로 반송하고, 또한 레시피의 순서를 따라서 웨이퍼(W)를 제1 및 제2 주반송부(A1, A2)에 의해 제1 내지 제5 처리 유닛군(G1 내지 G5)의 소정의 유닛에 차례로 반송하고, 웨이퍼(W)에 일련의 처리를 실시한다. 여기서는, 예를 들어 포스트 익스포저 베이크 유닛에서의 포스트 익스포저 베이크 공정(단계 7), 현상 유닛(DEV)에서의 현상 공정(단계 8), 포스트 베이크 유닛에서의 포스트 베이크 공정(단계 9)을 차례로 행한다. 그리고, 웨이퍼(W)를 제3 처리 유닛군(G3)에 마련된 트랜지션 유닛으로 반송한 후, 카세트 스테이션(11)의 웨이퍼 카세트(CR)로 반송하게 된다.
본 실시 형태에서는 웨이퍼(W)에 레지스트막 등의 막을 형성한 후, 고굴절률 액체를 노광액으로서 이용하여 레지스트막을 액침 노광하기 전에, 전세정 유닛(PRECLN)에 있어서 노광액과 거의 동일한 물성을 갖는 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 액체, 더 바람직하게는 노광액과 동일한 물성을 갖는 고굴절률 액체를 세정액으로서 이용하여 웨이퍼(W)를 세정하기 때문에 액침 노광 시의 노광액에 대한 웨이퍼(W)의 친화성을 높일 수 있는 동시에, 세정액과 노광액과 물성이 다른 것에 기인하는 세정액의 잔사에 의한 액침 노광 시의 레지스트막으로의 버블이나 액잔여물 등의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 액침 노광 후에 현상 전에, 후세정 유닛(POCLN)에서 노광액과 거의 동일한 물성을 갖는 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 액체, 더 바람직하게는 노광액과 동일한 물성을 갖는 고굴절률 액체를 세정액으로서 이용하여 웨이퍼(W)를 세정하기 때문에 액침 노광 시에 웨이퍼(W)에 부착된 노광액으로서의 고굴절률 액체의 점성이 높은 경우라도, 이 노광액과 동일하거나 또는 거의 동일한 성질을 갖는 세정액의 접착력을 이용하여 노광액을 제거할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 또는 레지스트막으로의 처리 불균일 등의 처리 불량의 발생을 방지하여 웨이퍼(W)에 형성되는 레지스트 패턴의 품질을 높이는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에 이용되는 고굴절률 유체로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2006-140429호 공보에 기재되어 있는 것을 적합하게 이용할 수 있다.
다음에, 노광 장치(14)의 액침 노광부(30)에 대해 상세하게 설명한다.
도6은 패턴 형성 장치(1)에 마련된 노광 장치(14)의 액침 노광부(30)의 개략 단면도이다.
액침 노광부(30)는 웨이퍼(W)가 적재되는 스테이지(31)와, 도시하지 않은 광원으로부터의 노광광에 의해 조명된 마스크의 패턴 상을 스테이지(31) 상의 웨이퍼(W)에 투영 노광하는 투영 렌즈(32)와, 스테이지(31) 상의 웨이퍼(W)와 투영 렌즈(32) 사이에 노광액으로서의 고굴절률 액체를 공급하는 공급 구멍(33) 및 이 노광액을 회수하는 회수구(34)가 형성된 노광액 유통 부재(35)를 구비하고, 이들이 도시하지 않은 개폐 가능한 챔버 내에 수용되어 구성되어 있다.
스테이지(31)는 수평 방향으로 이동 가능, 또한 미소 회전 가능하게 마련되어 있다. 또한, 스테이지(31)는 적재된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 고리 형상 돌출부(36)를 갖고, 이 고리 형상 돌출부(36)에 의해 적재된 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 동시에, 웨이퍼(W)에 공급된 노광액의 유출을 방지할 수 있게 구성되어 있다. 투영 렌즈(32)는 마스크의 패턴 상을 소정의 배율로 웨이퍼(W)에 투영 노광하도록 구성되어 있다. 또한, 광원으로부터의 노광광으로서는 KrF 엑시머 레이저광 등의 원자외광이나 ArF 엑시머 레이저광 등의 진공 자외광 등이 이용된다. 노광액 유통 부재(35)는 투영 렌즈(32)의 선단부 혹은 하단부의 주위에 고리 형상으로 마련되어 있고, 공급 구멍(33) 및 회수구(34)가, 각각 하부에 주위 방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 그리고, 각 공급 구멍(33)으로부터 노광액이 공급되는 동시에, 공급된 노광액이 각 회수구(34)로부터, 예를 들어 흡인되어 회수되도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 액침 노광부(30)에 있어서는 웨이퍼 반송 기구(25)에 의해 웨이퍼(W)가 스테이지(31) 상에 적재되면, 필요에 따라서 스테이지(31) 및/또는 마스크를 수평하게 움직이게 하면서 노광액 유통 부재(35)의 각 공급 구멍(33)으로부터 웨이퍼(W)와 투영 렌즈(32) 사이에 고굴절률 액체를 공급하면서, 투영 렌즈(32)에 의해 마스크의 패턴 상을 웨이퍼(W)에 투영함으로써, 웨이퍼(W)에 액침 노광 처리를 실시한다. 이때, 웨이퍼(W)와 투영 렌즈(32) 사이에 공급된 고굴절률 액체를 각 회수구(34)로부터 회수한다. 여기서는 고굴절률 액체를 이용하여 액침 노광을 행하기 때문에 노광 파장을 현저하게 짧게 할 수 있고, 이에 의해 고해상도를 얻을 수 있다. 액침 노광을 소정의 시간에 행하면 노광액의 공급을 정지한다. 그 후, 웨이퍼 반송 기구(25)에 의해 웨이퍼(W)가 스테이지(31)로부터 아웃 스테이지(14b)로 반송되게 된다.
다음에, 전세정 유닛(PRECLN)에 대해 상세하게 설명한다.
도7은 패턴 형성 장치(1)에 마련된 전세정 유닛(PRECLN)의 개략 단면도이다.
전세정 유닛(PRECLN)은 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(60)와, 챔버(60) 내에서 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지하여 회전시키는 스핀 척(61)과, 스핀 척(61)에 보유 지지된 웨이퍼(W)에 세정액 등의 처리액을 공급하는 처리액 공급 기구(62)(세정액 공급 기구)와, 스핀 척(61)에 보유 지지된 웨이퍼(W)로부터 흘러 떨어지거나 혹은 뿌려진 세정액 등의 처리액을 받아내는 컵 부재(64)를 구비하고 있다.
챔버(60)의 예를 들어 제1 웨이퍼 반송체(21) 및 제2 웨이퍼 반송체(22)에 대향하는 측벽에는, 각각 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 반입출구(60a, 60b)가 형성되어 있는 동시에, 이 반입출구(60a, 60b)를 개폐 가능한 셔터(60c, 60d)가 마련되어 있다. 스핀 척(61)은 승강 가능하고, 웨이퍼(W)의 하면에 진공 흡착하여 웨이퍼(W)를 보유 지지하고, 모터 등의 구동원(61a)에 의해 보유 지지한 웨이퍼(W)를 수평하게 회전시키도록 구성되어 있다.
처리액 공급 기구(62)는 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급원(62a)과, 순수를 공급하기 위한 순수 공급원(62b)과, 세정액 공급원(62a)으로부터의 세정액 및 순수 공급원(62b)으로부터의 순수를, 상방으로부터 스핀 척(61)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 상면(표면)에 분출하는 상측 노즐(62c)과, 세정액 공급원(62a)으로부터 의 세정액 및 순수 공급원(62b)으로부터의 순수를, 하방으로부터 스핀 척(61)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 하면(이면) 및 주연부에 분출하는 하측 노즐(62d)과, 세정액 공급원(62a)으로부터의 세정액 및 순수 공급원(62b)으로부터의 순수를 상측 노즐(62c) 및 하측 노즐(62d)에 유도하는 도관(62e)과, 도관(62e)에 의해 유도되는 액을 세정액과 순수로 절환하는 동시에, 도관(62e)을 유통하는 세정액 또는 순수의 유량을 조정하는 밸브 등의 유량 조정 기구(62f)를 갖고 있다. 상측 노즐(62c)은 그 기단부가 챔버(60) 내에 마련된 Y 방향으로 연장되는 가이드 레일(42e)에 접속되어 있음으로써, 가이드 레일(42e)에 따라 Y 방향으로 이동 가능하고, 또한 승강 가능하게 마련되어 있다. 하측 노즐(62d)은, 예를 들어 스핀 척(61)의 주위 방향으로 간격을 두고 복수개 마련되어 있다. 하측 노즐(62d)은 상방을 향해 웨이퍼(W)의 외측으로 경사지도록 마련되어 있고, 분출한 세정액 등의 처리액이 웨이퍼(W)의 주연부에 내측 하방으로부터 도달하도록 구성되어 있다. 또한, 부호 63은 상측 노즐(62c)을 대기시켜 두기 위한 대기부이다.
컵 부재(64)는 상부가 개구되고, 웨이퍼(W)를 보유 지지한 스핀 척(61)의 하강 시에 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 마련되어 있다. 또한, 컵 부재(64)는 그 상단부가 상방을 향해 내측으로 경사져 있고, 웨이퍼(W)로부터 흘러 떨어지거나 혹은 뿌려진 처리액과 함께, 하측 노즐(62d)로부터 분출된 처리액도 직접 받아낼 수 있게 구성되어 있다. 컵 부재(64) 내의 바닥벽에는 받아낸 처리액을 회수하는 회수 라인(64a)이 접속되어 있고, 컵 부재(64)로부터 회수 라인(64a)에 회수된 처리액은 재이용 또는 폐기되도록 구성되어 있다.
또한, 후세정 유닛(POCLN)은 전세정 유닛(PRECLN)과 같은 구성을 갖고 있다.
이와 같이 구성된 전세정 유닛(PRECLN)에서는, 우선 제1 웨이퍼 반송체(21)에 의해 반입출구(60a)로부터 챔버(60) 내에 웨이퍼(W)가 반입되면, 스핀 척(61)을 상승시켜 웨이퍼(W)에 흡착시켜 웨이퍼(W)를 스핀 척(61)에 보유 지지시킨다. 다음에, 셔터(60c)에 의해 반입출구(60a)를 폐색하는 동시에, 컵 부재(64)에 의해 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 스핀 척(61)을 하강시킨다. 그리고, 스핀 척(61)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 처리액 공급 기구(62)에 의해 웨이퍼(W)에 세정액을 공급하여 웨이퍼(W)를 세정한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 세정액이 스며들어 고굴절률 액체에 대한 웨이퍼(W)의 친수성을 높일 수 있다. 계속해서, 처리액 공급 기구(62)에 의한 세정액의 공급을 정지한 상태로 스핀 척(61)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시켜 웨이퍼(W)를 어느 정도 건조시킨다. 웨이퍼(W)가 어느 정도 건조되고, 스핀 척(61)에 의한 회전을 정지시키면, 스핀 척(61)을 상승시키는 동시에 셔터(60d)에 의해 반입출구(60b)를 개방한다. 그 후, 웨이퍼(W)가 제2 웨이퍼 반송체(22)에 의해 반입출구(60b)로부터 챔버(60) 밖으로 반출되게 된다.
한편, 후세정 유닛(POCLN)에 있어서는, 우선 제2 웨이퍼 반송체(22)에 의해 반입출구(60b)로부터 챔버(60) 내에 웨이퍼(W)가 반입되면, 웨이퍼(W)를 스핀 척(61)에 보유 지지시키고, 다음에 반입출구(60b)를 폐색하는 동시에, 스핀 척(61)을 하강시킨다. 그리고, 스핀 척(61)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 처리액 공급 기구(62)에 의해 웨이퍼(W)에 세정액을 공급하여 웨이퍼(W)를 세정한다. 액침 노광부(30)에서의 액침 노광 시에 웨이퍼(W)에 부착된 고굴절률 액체는 상측 노 즐(62c) 및 하측 노즐(62d)로부터의 세정액의 분출압 및 세정액과의 접착력 및 스핀 척(61)의 회전에 의한 원심력에 의해 제거된다. 계속해서, 스핀 척(61)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서 처리액 공급 기구(62)에 의해 웨이퍼(W)에 순수를 공급하여 웨이퍼(W)를 린스하고, 또한 처리액 공급 기구(62)에 의한 순수의 공급을 정지한 상태로, 스핀 척(61)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시켜 웨이퍼(W)를 건조시킨다. 웨이퍼(W)가 건조되고, 스핀 척(61)에 의한 회전을 정지시키면, 스핀 척(61)을 상승시키는 동시에 셔터(60c)에 의해 반입출구(60a)를 개방한다. 그 후, 웨이퍼(W)가 제1 웨이퍼 반송체(21)에 의해 반입출구(60a)로부터 챔버(60) 밖으로 반출되게 된다.
전세정 유닛(PRECLN) 및 후세정 유닛(POCLN)은 모두, 스핀 척(61)에 의해 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지하여 회전시키면서, 처리액 공급 기구(62)의 상측 노즐(62c) 및 하측 노즐(62d)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 및 이면 주연부에 세정액을 분출하여 웨이퍼(W)를 세정하기 위해 전세정 유닛(PRECLN)에 있어서는 웨이퍼(W) 전체면에 대략 균등하게 세정액을 스며들게 할 수 있고, 또한 후세정 유닛(POCLN)에 있어서는 액침 노광부(30)에서의 액침 노광 시에 웨이퍼(W)에 부착된 고굴절률 액체를 세정액과의 접착력 외에 상측 노즐(62c) 및 하측 노즐(62d)로부터의 세정액의 분출압 및 스핀 척(61)의 회전에 의한 원심력을 이용하여 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)로의 처리 불균일 등의 처리 불량의 발생을 더 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.
본 발명은, 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 여러 가지의 변형이 가 능하다. 상기 실시 형태에서는 전세정 유닛 및 후세정 유닛을 모두 액침 노광에 이용되는 고굴절률 유체의 유효 성분을 갖는 액체를 세정액으로서 이용하여 기판을 세정하도록 구성하였지만, 이에 한정되지 않고 전세정 유닛 및 후세정 유닛 중 어느 한쪽만을 고굴절률 유체의 유효 성분을 갖는 액체를 세정액으로서 이용하도록 구성해도 좋다.
도1은 본 발명에 관한 패턴 형성 방법을 실시 가능한 패턴 형성 장치의 개략 평면도.
도2는 패턴 형성 장치의 개략 사시도.
도3은 패턴 형성 장치에 마련된 인터페이스 스테이션의 개략 사시도.
도4는 패턴 형성 장치에 마련된 제어부의 개념도.
도5는 패턴 형성 장치에 의한 패턴 형성 방법의 공정도.
도6은 패턴 형성 장치에 마련된 노광 장치의 액침 노광부의 개략 단면도.
도7은 패턴 형성 장치에 마련된 전세정 유닛의 개략 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 패턴 형성 장치
31 : 프로세스 제어기
32 : 사용자 인터페이스
33 : 기억부
61 : 스핀 척
62 : 처리액 공급 기구(세정액 공급 기구)
30 : 액침 노광부
COT : 레지스트 도포 유닛(레지스트 도포부)
DEV : 현상 유닛(현상부)
POCLN : 후세정 유닛(세정부)
PRECLN : 전세정 유닛(세정부)
W : 웨이퍼(기판)

Claims (6)

  1. 기판에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법이며,
    기판에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하는 공정과,
    기판에 형성된 레지스트막을, 물보다도 높은 굴절률을 갖는 액체인 고굴절률 액체에 침지시킨 상태로 소정의 패턴으로 액침 노광하는 공정과,
    액침 노광 후의 레지스트막을 현상하는 공정과,
    레지스트막의 형성 후에 액침 노광 전, 및 액침 노광 후에 현상 전 중 적어도 한쪽의 시기에, 상기 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 세정액으로 기판을 세정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세정액으로서 상기 고굴절률 액체를 이용하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정 공정은 기판을 수평하게 회전시키면서 기판의 주요면에 상기 세정액을 공급함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  4. 기판에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치이며,
    기판에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하고, 이 레지스트막을, 물보 다도 높은 굴절률을 갖는 액체인 고굴절률 액체에 침지시킨 상태로 소정의 패턴으로 노광하는 액침 노광 후에 현상하는 레지스트 도포ㆍ현상부와,
    레지스트막의 형성 후에 액침 노광 전, 및 액침 노광 후에 현상 전 중 적어도 한쪽의 시기에, 상기 고굴절률 액체의 유효 성분을 포함하는 세정액으로 기판을 세정하는 세정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 세정부는,
    기판을 수평하게 보유 지지하여 회전시키는 스핀 척과,
    상기 스핀 척으로 보유 지지된 기판의 주요면에 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구를 갖고,
    상기 스핀 척에 의해 기판을 회전시키면서 상기 세정액 공급 기구에 의해 상기 세정액을 공급하여 기판을 세정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  6. 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체이며,
    상기 제어 프로그램은 실행 시에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법이 행해지도록, 컴퓨터로 처리 장치를 제어시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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