專利名稱：基板的處理膜表面粗糙度的改善方法及基板的處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板的處理膜表面粗糙度的改善方法以及基板的處理裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置的制造工藝中的光蝕刻法工序，例如在半導(dǎo)體晶片(以下稱“晶片”)的襯膜上噴涂抗蝕劑液，進(jìn)行形成保護(hù)膜的抗蝕劑涂布處理、對晶片所規(guī)定的圖案進(jìn)行曝光的曝光處理、對曝光后的晶片進(jìn)行顯影的顯影處理和對蝕刻晶片的襯膜等進(jìn)行蝕刻的蝕刻處理等，使晶片上形成規(guī)定的電路圖案。
在上述曝光處理中，對平坦的保護(hù)膜的規(guī)定部分進(jìn)行光照射，通過光照，使曝光部分的顯影液的溶解性發(fā)生變化。在上述顯影處理中，如果向晶片供給顯影液，例如使用正性抗蝕劑時(shí)，有選擇性地使曝光部分的保護(hù)膜溶解并除去，在晶片上形成上述所要的保護(hù)膜的圖案。因此，在蝕刻處理中，上述規(guī)定圖案的保護(hù)膜起作為掩膜的作用，有選擇性地使下層的襯膜蝕刻(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2002-75854號公報(bào)但是，在實(shí)施了上述顯影處理后的保護(hù)膜的表面上，例如如圖17所示，側(cè)壁表面上出現(xiàn)多條橫向脈絡(luò)，保護(hù)膜R的表面產(chǎn)生了凹凸面。這被認(rèn)為是在進(jìn)行曝光處理時(shí)，由來自晶片上方所照射的光的波動(dòng)性所致。

發(fā)明內(nèi)容
形成于上述保護(hù)膜的表面上的凹凸的表面一旦變粗糙，該保護(hù)膜作為掩膜對襯膜進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，在襯膜上就出現(xiàn)例如與上述保護(hù)膜的橫向脈絡(luò)相對應(yīng)的縱向脈絡(luò)等的凹凸面。如果在襯膜上產(chǎn)生縱向脈絡(luò)、在襯膜的表面上形成凹凸面，就不能在晶片上形成精密的電路圖案，不能制造出所要求品質(zhì)的半導(dǎo)體裝置。特別是在使電路圖案微細(xì)化的今天，由于微小的凹凸就對電路圖案的形狀有很大影響，因此改善保護(hù)膜的表面粗糙度成為重要的課題。
本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提供一種改善形成于晶片等的基板上的保護(hù)膜等的處理膜的表面粗糙度的方法以及基板的處理裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的改善形成于基板上的處理膜的表面粗糙度的方法，是在使基板曝光、顯影之后，具有僅使基板的處理膜的表面溶解為目的，對上述處理膜的表面供給溶劑氣體的工序。其中，此時(shí)的“溶解”是指，例如使溶劑氣體溶入處理膜中，處理膜處于因溶解而膨脹的狀態(tài)。
基于本發(fā)明，由于向基板上的處理膜的表面供給溶劑氣體，僅使處理膜的表面溶解，因此使處理膜的表面的凹凸面平整并被平滑化(smoothing)。其后通過加熱上述基板，例如使因吸收了溶劑氣體而膨脹的處理膜干燥、烘干。其結(jié)果，處理膜的表面變得平坦，能夠改善處理膜的表面粗糙度。
在改善基板上的處理膜的表面粗糙度的方法中，也可以具有在向上述處理膜的表面供給溶劑氣體的上述工序之前，將基板調(diào)節(jié)為規(guī)定溫度的溫度調(diào)節(jié)工序。通過供給溶劑氣體使處理膜表面溶解的程度取決于溫度。因此，在供給溶劑氣體之前，通過預(yù)先將基板的溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度，可僅使處理膜的表面適當(dāng)?shù)厝芙?。而且，在之前的處理顯影處理中，由于基板面內(nèi)部的溫度會出現(xiàn)微小的不均勻，所以通過調(diào)節(jié)基板的溫度，提高基板面內(nèi)部溫度的均勻性，可使基板面內(nèi)部與處理膜表面一樣溶解。
在本發(fā)明中，在對基板進(jìn)行曝光、顯影之后，在向基板表面的一部分的區(qū)域供給上述處理膜的溶劑氣體的同時(shí)，通過使供給該溶劑氣體的區(qū)域移動(dòng)，也可以向上述處理膜表面的整個(gè)面供給上述溶劑氣體。
基于本發(fā)明，在向基板表面的一部分的區(qū)域供給溶劑氣體的同時(shí)，由于使該供給區(qū)域移動(dòng)，可向基板表面的處理膜供給只使處理膜表面達(dá)到溶解程度的適量的溶劑氣體。
其中，在向上述處理膜的表面供給處理膜的溶劑氣體時(shí)，也可以從基板的上方向基板的整個(gè)面供給上述處理膜的溶劑氣體。
另外在本發(fā)明中，還可在對基板進(jìn)行曝光、顯影之后，在對上述處理膜的表面供給處理膜的溶劑氣體之前，進(jìn)行以分解處理膜中阻礙溶解的保護(hù)基為目的的處理。據(jù)此，即使是在ArF的抗蝕劑中，也能很好地實(shí)施上述產(chǎn)生平滑化效果的方法。處理膜中阻礙溶解的保護(hù)基是指例如內(nèi)酯基。
可舉例說明在此處理膜中，以紫外線和電子射線的照射作為以分解阻礙溶解的保護(hù)基為目的的處理。
本發(fā)明對于光蝕刻工序中使保護(hù)膜的平滑化特別有效，在該情形中的溶劑氣體可以使用丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的各蒸汽。關(guān)于更為優(yōu)選的使用方法，PGMEA適于使用KrF(波長為248nm的光源)用保護(hù)膜，NMP適于使用ArF(波長為193nm的光源)用保護(hù)膜。
本發(fā)明的基板處理裝置是對表面上形成有處理膜、對被進(jìn)行了曝光、顯影處理的基板進(jìn)行處理的處理裝置，具備對基板上的處理膜的表面供給處理膜的溶劑氣體的噴嘴。
基于本發(fā)明，基板上形成有處理膜，在對該基板曝光、顯影之后，向基板的處理膜表面供給溶劑氣體，可僅使處理膜表面溶解。通過此方法，使形成于處理膜表面的凹凸面平整并平滑化，可改善處理膜的表面粗糙度。
上述基板的處理裝置，也可具備使處于噴出上述溶劑氣體狀態(tài)的上述噴嘴相對于基板作相對移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。在該情形中，例如在從噴嘴噴出溶劑氣體的狀態(tài)下，通過使該噴嘴在基板表面上方的移動(dòng)，可向處理膜表面的整個(gè)面供給適量的溶劑氣體。因此，可對處理膜，提供用于僅使該處理膜表面溶解的溶劑氣體。
上述噴嘴，也可至少具有比基板的直徑長的細(xì)長噴出部。在該情形中，例如通過使噴嘴在基板上方，從基板的一端部的一側(cè)開始向另一端部的一側(cè)移動(dòng)，能夠向形成于基板上的處理膜表面的整個(gè)面提供溶劑氣體。
上述基板的處理裝置，也可具備調(diào)節(jié)上述基板的溫度的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。通過該溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，例如在向基板供給溶劑氣體之前，可調(diào)節(jié)基板的溫度。通過溶劑氣體使處理膜的溶解，由于受到溫度的影響，通過預(yù)先按規(guī)定的溫度設(shè)定基板的溫度，可僅使處理膜表面適當(dāng)?shù)厝芙?。而且，由于能使基板面?nèi)部的溫度均勻，在基板表面的整個(gè)表面上可均勻地進(jìn)行處理膜表面的溶解。
上述基板的處理裝置，也可具有加熱基板的加熱機(jī)構(gòu)。在該情形中，在向基板的處理膜的表面供給溶劑氣體之后，對基板進(jìn)行熱干燥，可烘干基板。其中，上述基板的處理裝置也可具備對基板進(jìn)行顯影處理的顯影處理機(jī)構(gòu)，在該情形中，在同一裝置內(nèi)對基板進(jìn)行顯影，其后可供給溶劑。
上述噴嘴在噴出部的前后，即在噴嘴的移動(dòng)方向的前后處也可具有隔板。由此可抑制從噴出部噴出的溶劑氣體向周圍擴(kuò)散，作為整體可均勻地進(jìn)行溶劑氣體的供給。
基于本發(fā)明，由于可改善基板處理膜的表面粗糙度，例如在基板上形成規(guī)定尺寸的電路圖案，例如能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行其后的蝕刻處理等，提高了成品率。


圖1是表示本實(shí)施方式的涂布顯影處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意的俯視圖。
圖2是表示圖1的涂布顯影處理系統(tǒng)的正面圖。
圖3是表示圖1的涂布顯影處理系統(tǒng)的背面圖。
圖4是表示溶劑供給裝置的縱截面的說明圖。
圖5是表示溶劑供給裝置的橫截面的說明圖。
圖6是表示溶劑供給噴嘴結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖7是表示加熱裝置構(gòu)成的縱截面的說明圖。
圖8是表示晶片處理工藝的部分流程圖。
圖9是表示保護(hù)膜的變化情況的說明圖。
圖10是表示具備加熱機(jī)構(gòu)的溶劑供給裝置結(jié)構(gòu)的縱截面的說明圖。
圖11是表示具備顯影處理機(jī)構(gòu)的溶劑供給裝置結(jié)構(gòu)的橫截面的說明圖。
圖12是表示圖11的溶劑供給裝置構(gòu)成的縱截面的說明圖。
圖13是表示通過溶劑氣體的供給進(jìn)行平滑化處理時(shí)的線寬，LWR的變化的圖表和抗蝕劑圖案的局部放大俯視圖。
圖14是表示在溶劑供給噴嘴的噴出部的前后裝有隔板的外形的溶劑供給噴嘴的側(cè)面圖。
圖15是表示一次性地將溶劑氣體供給于晶片的整個(gè)面的處理容器的縱截面的說明圖。
圖16是表示具有紫外線和電子射線的照射部的處理裝置的縱截面的說明圖。
圖17是表示顯影處理后的保護(hù)膜表面的凹凸面的說明圖。
符號說明1涂布顯影處理系統(tǒng)；19溶劑供給裝置；60卡盤(chuck)；70排氣杯；83溶劑供給噴嘴；W晶片具體實(shí)施方式
下面說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1是表示本實(shí)施方式中裝載有基板處理裝置的涂布顯影處理系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)示意的俯視圖；圖2是表示涂布顯影處理系統(tǒng)1的正面圖；圖3是表示涂布顯影處理系統(tǒng)1的背面圖。
如圖1所示，涂布顯影處理系統(tǒng)1具有如下的構(gòu)成例如將25枚晶片W以晶片盒(cassette)為單位從外部運(yùn)入、運(yùn)出涂布顯影處理系統(tǒng)1和將晶片W運(yùn)入、運(yùn)出晶片盒C的晶片盒站2；在涂布顯影處理工序中，由多級配置成葉片式的施行規(guī)定處理的各種處理裝置構(gòu)成的處理站3；鄰接于該處理站3，介于該處理站3和設(shè)置的曝光裝置4之間交接晶片W的連系部5連成一體。
在晶片盒站2中，在作為載置部的晶片盒載置臺6上的規(guī)定位置處，在X方向(圖1中的上下方向)自由地載置有一列多個(gè)晶片盒C。此外，相對于該晶片盒的排列方向(X方向)和被裝入晶片盒C中的晶片W的晶片排列方向(Z方向鉛直方向)，設(shè)置有可移動(dòng)并沿運(yùn)送道8自由移動(dòng)的晶片運(yùn)送體7，可有選擇地對各晶片盒C進(jìn)行存取。
晶片運(yùn)送體7具有適合對晶片W的位置而定位的調(diào)整功能。該晶片運(yùn)送體7，具有也可對屬于下述處理站3一側(cè)的第三處理裝置組G3的延伸裝置32進(jìn)行存取的結(jié)構(gòu)。
在處理站3中，其中心部設(shè)置有主運(yùn)送裝置13，由配置有多級各種處理裝置于該主運(yùn)送裝置13的周圍的處理裝置組構(gòu)成。在該噴鍍顯影處理系統(tǒng)1中，配置有四個(gè)處理裝置組G1、G2、G3和G4，第一以及第二處理裝置組G1、G2配置于涂布顯影處理系統(tǒng)1的正面一側(cè)；第三處理裝置組G3配置于鄰接晶片盒站2處；第四處理裝置組G4配置于鄰接連系部5處。作為選擇還可以其它途徑，將用虛線表示的第五處理裝置組G5另外配置于背面一側(cè)。對于配置于這些處理組G1、G2、G3、G4、G5處的下述各種處理裝置，上述主運(yùn)送裝置13可將晶片W運(yùn)入、運(yùn)出。其中，可根據(jù)對晶片W施行處理的種類任意地選擇處理裝置組的個(gè)數(shù)和配置。
在第一處理裝置組G1中，例如如圖2所示，對晶片W涂敷抗蝕劑液，以從下開始的順序?qū)⒃诰琖上形成保護(hù)膜的涂布裝置17和對晶片W進(jìn)行顯影的顯影裝置18配置為兩層。在第二處理裝置組G2中，以從下開始的順序?qū)⒆鳛楸緦?shí)施方式的基板的處理裝置的溶劑供給裝置19和顯影處理裝置20配置為兩層。
在第三處理裝置組G3中，例如如圖3所示，以從下開始的順序?qū)⑾铝醒b置疊加為例如七層對晶片W進(jìn)行冷卻處理的冷卻裝置30、用于提高抗蝕劑液與晶片W之間的粘固性的粘附裝置31、用于對晶片W進(jìn)行交接的延伸裝置32、使抗蝕劑液中的溶劑蒸發(fā)的預(yù)先烘烤裝置33和34、使供給了溶劑氣體的晶片W進(jìn)行熱干燥的加熱裝置35、在顯影處理后進(jìn)行加熱處理的事后烘烤裝置36。
在第四處理裝置組G4中，以從下開始的順序?qū)⑾铝醒b置配置為例如八層例如冷卻裝置40、使載置的晶片W自然冷卻的延伸·冷卻裝置41、延伸裝置42、冷卻裝置43、曝光后進(jìn)行加熱處理的事后曝光烘烤裝置44以及45、加熱裝置46、事后烘烤裝置47。
在連系部5的中央部處，設(shè)置有如圖1所示的例如晶片運(yùn)送體50。該晶片運(yùn)送體50具有能夠自由地沿X方向移動(dòng)(圖1中的上下方向)、沿Z方向(垂直方向)移動(dòng)和以θ方向(以Z軸為中心的旋轉(zhuǎn)方向)可自由旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。晶體運(yùn)送體50，對于屬于第四處理裝置組G4的延伸·冷卻裝置41、延伸裝置42、周邊曝光裝置51以及曝光裝置4進(jìn)行存取，可對各自的裝置運(yùn)送晶片W。
下面對上述溶劑供給裝置19的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。在如圖4、5所示的溶劑供給裝置19的框架19a內(nèi)的中央部，設(shè)置有支持晶片W的卡盤60。在卡盤60上面的支持面60a上，形成有在水平面內(nèi)與水晶W的直徑基本相同的圓形臺。在卡盤60的支持面60a上，設(shè)置有未圖示的多個(gè)吸引口，通過從該吸引口吸引可將晶片W吸附。其中，在卡盤60中設(shè)置有油缸等的升降驅(qū)動(dòng)部61，使卡盤60的支持面60a上下移動(dòng)，可在主運(yùn)送裝置13之間交接晶片W。
例如在卡盤60的支持面60a內(nèi)，內(nèi)置有珀?duì)柼?2。珀?duì)柼?2無偏差且均等地配置于支持面60a內(nèi)。通過溫度控制部64對珀?duì)柼?2的電源63進(jìn)行控制。由該溫度控制部64通過改變供給于珀?duì)柼?2的供電量調(diào)整珀?duì)柼?2的溫度，能將卡盤60的支持面60a的溫度設(shè)定為規(guī)定溫度。其中，在本實(shí)施方式中，珀?duì)柼?2由電源63以及溫度控制部64的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
在卡盤60的周圍，設(shè)置有例如排氣用的排氣杯70。排氣杯70，位于例如卡盤60的支持面60a的下方。排氣杯70具有例如圓筒狀的外杯71和內(nèi)杯72的雙重結(jié)構(gòu)，在該外杯71與內(nèi)杯72之間形成有排氣通路73。在外杯71與內(nèi)杯72之間的上端部的間隙中，設(shè)有環(huán)狀的吸入口74，該吸入口74沿著如圖5所示的支持面60a的周緣部配置。外杯71與內(nèi)杯72間的下端部的間隙，與設(shè)置于溶劑供給裝置19的外部的排氣裝置(未圖示)相通的排氣管75連接，卡盤60上的氣氛可從吸入口74適當(dāng)?shù)貒姵觥?br> 例如如圖5所示的排氣杯70的X方向的負(fù)方向(圖5的上方向)的一側(cè)，設(shè)置有沿著Y方向(圖5的左右方向)的軌道80。軌道80設(shè)置于例如從排氣杯70的一端部一側(cè)的外側(cè)開始到另一端部一側(cè)的外側(cè)之間。在軌道80之上，設(shè)置有臂81，臂81通過驅(qū)動(dòng)部82在軌道80上自由地移動(dòng)。在臂81上，支持有作為向晶片W噴出溶劑氣體的噴嘴的溶劑供給噴嘴83。因此，溶劑供給噴嘴83能沿軌道80從排氣杯70的一端部一側(cè)的外側(cè)開始，通過卡盤60上方，移動(dòng)到排氣杯70的另一端一側(cè)的外側(cè)。另外，溶劑供給噴嘴83的移動(dòng)，由例如對驅(qū)動(dòng)部82的動(dòng)作進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)控制部84控制，通過該驅(qū)動(dòng)控制部84，可使溶劑供給噴嘴83在Y方向上以規(guī)定的速度移動(dòng)。而且，驅(qū)動(dòng)部82，例如具備使臂81上下移動(dòng)的油缸等，可調(diào)整溶劑供給噴嘴83的高度。其中，在本具體實(shí)施方式
中，由軌道80、臂81、驅(qū)動(dòng)部82以及驅(qū)動(dòng)控制部84構(gòu)成移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
溶劑供給噴嘴83，具有例如沿X方向比晶片W的直徑長的細(xì)長形狀，在如圖6所示的溶劑供給噴嘴83的下面，從較長方向的一端部開始到另一端部之間形成有噴出部85。噴出部85沿溶劑供給噴嘴83的較長方向形成有許多圓形的噴出口86。例如在溶劑噴嘴83的上部，與圖4所示的溶劑氣體供給源87相通的溶劑供給管88連接。溶劑供給噴嘴83，從上部導(dǎo)入溶劑氣體，使該溶劑氣體通過內(nèi)部，可將溶劑氣體從下面的各噴出口86均勻地向下方噴出。
溶劑氣體供給源87具備例如與溶劑供給管88連通、儲存有液體溶劑的儲存罐90和在儲存罐90內(nèi)裝有供給非活性氮?dú)獾牡獨(dú)夤┙o管91。通過從氮?dú)夤┙o管91向儲存罐90的液體溶劑內(nèi)供給氮?dú)?，在儲存?0內(nèi)氣化的溶劑氣體被壓送到溶劑供給管88內(nèi)，溶劑氣體通過溶劑供給管88供給于溶劑供給噴嘴83。作為溶劑，例如可以使用丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
此外，在溶劑供給管88中，設(shè)置有檢測出溶劑氣體流量的流量傳感器92和調(diào)節(jié)流量的閥93。用流量傳感器92檢測出的結(jié)果，輸出到流量控制部94。流量控制部94，根據(jù)該檢查結(jié)果調(diào)整閥93的開閉度，能夠?qū)娜軇┕┙o噴嘴83噴出的溶劑氣體的流量設(shè)定為規(guī)定流量。
溶劑供給裝置19由上述構(gòu)成。下面說明上述加熱裝置35、46的結(jié)構(gòu)。例如加熱裝置35具有如圖7所示的框架35a內(nèi)載置有晶片W并使之加熱的熱板100。在熱板100內(nèi)，內(nèi)置有通過供電發(fā)熱的電熱器101。通過電熱器控制部103控制電熱器101的電源102，電熱器控制部103可調(diào)節(jié)電熱器101的發(fā)熱量控制熱板100的溫度。
在熱板100的中央部處，形成有在上下方向貫通的通孔104。升降銷105從下方插入通孔104中。升降銷105通過升降部106進(jìn)行升降，在熱板100的表面上自由突出。因此，通過升降銷105提升晶片W，例如在主運(yùn)送裝置13與熱板100之間可對晶片W進(jìn)行交接。其中，加熱裝置46具有與加熱裝置35相同的結(jié)構(gòu)，省略其說明。
下面，對具備構(gòu)成如上所述的溶劑供給裝置19以及加熱裝置35的涂布顯影處理系統(tǒng)1中的處理工藝進(jìn)行說明。
首先，通過晶體運(yùn)送體7從晶片盒C取出一枚未處理的晶片W，被屬于第三處理組G3的延伸裝置32運(yùn)送。其次，晶片W通過主運(yùn)送裝置13被運(yùn)到粘附裝置31中，對晶片W噴涂例如HMDS，可提高抗蝕劑液的粘附性能。再次，晶片W被運(yùn)送到冷卻裝置30，在規(guī)定的溫度下冷卻后，被運(yùn)送到抗蝕劑噴鍍裝置17中，在抗蝕劑涂布裝置17中，在晶片W上噴涂抗蝕劑液，形成作為處理膜的保護(hù)膜。
形成有保護(hù)膜的晶片W，通過主運(yùn)送裝置13，依次被運(yùn)送到預(yù)先烘烤裝置33、延伸·冷卻裝置41，還通過晶片運(yùn)送體50依次運(yùn)送到周邊曝光裝置51、曝光裝置4，在各裝置中實(shí)施規(guī)定的處理。在曝光裝置4中完成了曝光處理的晶片W，通過晶片運(yùn)送體50運(yùn)送到延伸裝置42，其后在事后曝光烘烤裝置44、冷卻裝置43中實(shí)施了規(guī)定的處理之后，被運(yùn)送到顯影處理裝置18進(jìn)行顯影處理。此時(shí)，在晶片W的保護(hù)膜的表面上，產(chǎn)生如圖13所示的凹凸面。另外，圖8是表示其后的處理工藝概要的流程圖。
完成了顯影處理的晶片W被運(yùn)送到溶劑供給裝置19。被運(yùn)送到溶劑供給裝置19的晶片W，保持在預(yù)先規(guī)定的設(shè)定溫度，例如支持在維持為常溫23℃的卡盤60的支持面60a上。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)維持該狀態(tài)，晶片W被調(diào)節(jié)至23℃(圖8中的工序S1)。此間，從排氣杯70開始排氣，使溶劑供給裝置19的內(nèi)部凈化。
經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間，晶片W的溫度一旦被調(diào)節(jié)，溶劑供給噴嘴83就從排氣杯70的外側(cè)開始到晶片W的一端部，例如移動(dòng)到Y(jié)方向的正方向一側(cè)的上方。之后，例如一旦停止來自排氣杯70的排氣，溶劑供給噴嘴83就開始噴出一定流量的溶劑氣體(圖8中的工序S2)。此時(shí)向晶片表面的一端部一側(cè)的規(guī)定大小的區(qū)域內(nèi)供給溶劑氣體。來自溶劑供給噴嘴83的溶劑氣體一旦開始噴出，溶劑供給噴嘴83就以一定的速度向晶片W的另一端部的一側(cè)，即向Y方向的負(fù)方向一側(cè)移動(dòng)。晶片表面上的溶劑氣體的供給區(qū)域也隨之向Y方向負(fù)方向一側(cè)移動(dòng)。之后，溶劑供給噴嘴83一旦移動(dòng)到晶片W的Y方向的負(fù)方向一側(cè)的端部的上方，此時(shí)，就從晶片W的另一端部開始返回移動(dòng)到端部的另一側(cè)。這樣，溶劑供給噴嘴83在晶片W的上方往復(fù)移動(dòng)，向晶片W上的保護(hù)膜的表面供給溶劑氣體。
這樣如果將溶劑氣體供給于保護(hù)膜的表面，就使溶劑氣體浸入如圖9所示的保護(hù)膜R的表面，僅使保護(hù)膜R的表面溶解、膨脹。其中，此時(shí)的溶劑供給噴嘴83的移動(dòng)速度、噴出量的設(shè)定中，使用預(yù)先用試驗(yàn)的方法計(jì)算出的值，用于只使保護(hù)膜R的表面溶解。
溶劑供給噴嘴83的往復(fù)移動(dòng)一結(jié)束，就停止供給溶劑氣體，再次從排氣杯70排氣。晶片W被從卡盤60交接到主運(yùn)送裝置13，被運(yùn)送到加熱裝置35。
被運(yùn)送到加熱裝置35中的晶片W，被交接到預(yù)先上升、待機(jī)的升降銷105處，載置于熱板100上。熱板100被維持在規(guī)定的設(shè)定溫度，例如110℃，在該熱板100上以規(guī)定時(shí)間加熱晶片W。通過該規(guī)定時(shí)間的加熱，保護(hù)膜R內(nèi)的溶劑氣體被蒸發(fā)，使保護(hù)膜R烘干(圖8中的工序S3)。這樣保護(hù)膜R恢復(fù)到圖9所示的供給溶劑氣體前的厚度。
完成了熱烘干的晶片W，通過主運(yùn)送裝置13從加熱裝置35運(yùn)出，在清洗裝置43中冷卻后，依次運(yùn)送到事后烘烤裝置47、冷卻裝置30，在各裝置中實(shí)施規(guī)定的處理。其后晶片W經(jīng)由延伸裝置32返回晶片盒C，晶片W的一系列光蝕刻工序結(jié)束。
根據(jù)上述實(shí)施方式，在涂布顯影處理系統(tǒng)1中，由于設(shè)置有具有溶劑供給噴嘴83的溶劑供給裝置19，顯影處理后，將溶劑氣體供給于保護(hù)膜R的表面，可使保護(hù)膜R的表面溶解、膨脹使之平滑化。另外，在涂布液顯影處理系統(tǒng)1中，由于設(shè)置有加熱裝置35，在向保護(hù)膜R供給溶劑氣體之后，加熱晶片W，可使存在于保護(hù)膜R中多余的溶劑揮發(fā)。其結(jié)果，可使形成于保護(hù)膜R的表面上的凹凸面均勻，改善保護(hù)膜R的表面粗糙度。在其后的蝕刻處理時(shí)，使襯膜無斑點(diǎn)地蝕刻，在晶片W上形成所規(guī)定形狀的電路圖案。
在溶劑供給裝置19中，由于溶劑供給噴嘴83能相對于晶片W移動(dòng)，所以在由溶劑供給噴嘴83供給溶劑氣體的狀態(tài)下，該溶劑供給噴嘴83在晶片W上方移動(dòng)，可使適量的溶劑氣體均勻地供給于保護(hù)膜R的整個(gè)面上。
在溶劑供給裝置19的卡盤60中設(shè)置有珀?duì)柼?2，由于在供給溶劑氣體之前已將晶片W的溫度調(diào)整到23℃，調(diào)整到使保護(hù)膜R的表面溶解的最適度的溫度，還可使晶片W的表面內(nèi)的溫度均勻。因此，可使保護(hù)膜R的表面很好地溶解。
在上述實(shí)施方式中，通過溶劑供給噴嘴83在晶片W上方的往復(fù)移動(dòng)，向保護(hù)膜R供給溶劑氣體，也可使溶劑供給噴嘴83只在去路或者歸路時(shí)供給溶劑氣體。另外，在去路時(shí)供給溶劑氣體之后，也可以使晶片W按規(guī)定角度，例如在旋轉(zhuǎn)90度之后，在歸路時(shí)供給溶劑氣體。在該情形中，例如也可對卡盤60的回轉(zhuǎn)性能進(jìn)行設(shè)定。
在上述實(shí)施方式中，在溶劑供給裝置19中進(jìn)行供給溶劑氣體前的溫度調(diào)節(jié)，例如也可在冷卻裝置30、40、43等中進(jìn)行。在該情形中，顯影處理后，晶片W一旦被運(yùn)送到冷卻裝置，被調(diào)節(jié)到23℃溫度后，就被運(yùn)送到溶劑供給裝置19。
另外，在上述實(shí)施方式中，在加熱裝置35中對供給了溶劑氣體后的晶片W進(jìn)行了加熱，也可在溶劑供給裝置19中安裝加熱機(jī)構(gòu)，在溶劑供給裝置19中對晶片W進(jìn)行加熱。在該情形中，例如在如圖10所示的溶劑供給裝置19的卡盤60內(nèi)部，內(nèi)置有電熱器等的發(fā)熱體110。發(fā)熱體110例如通過來自電源111的供電而發(fā)熱，來自該電源111的供電量由溫度控制部112控制。此外，在溶劑供給裝置19中，供給溶劑氣體于晶片W，其后，在同一溶劑供給裝置19內(nèi)對晶片W加熱。此時(shí)，溶劑氣體的供給和加熱可在同一裝置內(nèi)進(jìn)行，可提高晶片W的處理效率。其中，在此例中，加熱機(jī)構(gòu)由例如卡盤60、發(fā)熱體110、電源111以及溫度控制部112構(gòu)成。
另外，在上述加熱裝置35中，也可使用具有冷卻功能的加熱·冷卻裝置。此時(shí)，可使被加熱升溫的晶片W馬上冷卻。
此外，在上述實(shí)施方式中，在另一個(gè)裝置中進(jìn)行顯影處理和溶劑氣體的供給處理，也可在同一裝置中進(jìn)行。例如也可在溶劑供給裝置19中安裝顯影處理機(jī)構(gòu)。在該情形中，例如在如圖11所示的溶劑供給裝置19中，除了溶劑供給噴嘴83以外，設(shè)置有將顯影液供給于晶片W的顯影供給噴嘴120和將洗凈液供給于晶片W的洗凈噴嘴121。例如顯影液供給噴嘴120和溶劑供給噴嘴83一樣，支持于可在軌道80上自由移動(dòng)的臂122上。洗凈噴嘴121支持于例如以設(shè)置于下述排氣杯123的外側(cè)的垂直軸124為軸旋轉(zhuǎn)的支持臂125上，可從排氣杯123的外部到晶片W的上方進(jìn)退自如地移動(dòng)。此外，如圖12所示的卡盤60中裝有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部126，可使支持在卡盤60上的晶片W以規(guī)定的速度旋轉(zhuǎn)。排氣杯123例如用于遮擋來自晶片W上方飛濺的顯影液，形成可將卡盤60的周圍圍住的構(gòu)造。其中，對于其它構(gòu)成，與上述溶劑供給裝置19同樣地省略其說明。另外，該例中的顯影處理機(jī)構(gòu)，由例如顯影供給噴嘴120、卡盤60以及排氣杯123構(gòu)成。
之后在處理晶片時(shí)，進(jìn)行了事后曝光烘烤、冷卻后的晶片W，被運(yùn)送到溶劑供給裝置19中，支持于卡盤60之上。晶片W一旦被支持在卡盤60上，顯影液供給噴嘴120就在噴出顯影液的同時(shí)，從晶片W的一端部的上方開始向其它端的上方移動(dòng)，向晶片W表面的整個(gè)面供給顯影液。這樣一旦在晶片W上噴涂上顯影液，就在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行靜止顯影。其后使晶片W旋轉(zhuǎn)，通過噴嘴121向晶片W上供給洗凈液，使晶片W洗凈。洗凈一結(jié)束，晶片W就高速旋轉(zhuǎn)、被干燥。使晶片W干燥的一系列的顯影處理一旦結(jié)束，由上述溶劑供給噴嘴83向晶片W供給溶劑氣體，使保護(hù)膜R的表面粗糙度得以改善。在該情形中，顯影處理和溶劑的供給處理在同一裝置中進(jìn)行，由于可以節(jié)省晶片W的運(yùn)送時(shí)間，所以能提高晶片W的處理效率。而且，在該例中，是將顯影處理機(jī)構(gòu)安裝于溶劑供給裝置19中，也可將溶劑供給噴嘴83等的溶劑供給機(jī)構(gòu)安裝在顯影處理裝置18、20中。
根據(jù)發(fā)明者實(shí)際進(jìn)行的試驗(yàn)，對于通過光刻工序形成的抗蝕劑圖案進(jìn)行上述平滑化的結(jié)果，與未進(jìn)行平滑化的情形相比，可將LER(LineEdge Roughness)、LWR(Line Width Roughness)兩者都抑制為低值。
具體舉一例說明，對于例如在硅晶片上形成有圖案化的保護(hù)膜(UV135 4100A BarcAR-5 600A)，如圖13所示是關(guān)于未進(jìn)行平滑化處理前與進(jìn)行了平滑化處理之后的圖案的線寬的LWR。其中此時(shí)的溶劑氣體使用了丙酮。此外晶片W的溫度為23℃，溶劑濃度為4.0L。另外當(dāng)將丙酮溶劑蒸汽供給于晶片時(shí)，在由溶劑供給噴嘴83供給溶劑氣體的同時(shí)，使噴嘴在晶片上方作掃描式移動(dòng)，此時(shí)的移動(dòng)速度設(shè)定為40mm/sec。
從圖13的結(jié)果所知，進(jìn)行平滑化處理后，圖案的線寬(CD)略有降低，LWR有大幅改善。因此，這意味著形成于晶片上的抗蝕劑圖案的表面被平滑化。
而且由溶劑供給噴嘴83向基板供給溶劑氣體時(shí)，如圖14所示，優(yōu)選溶劑供給噴嘴83的噴出口86與晶片W之間盡可能窄的間隙。另外溶劑供給噴嘴83作掃描式移動(dòng)時(shí)的溶劑供給噴嘴83適合于15mm/sec～250mm/sec范圍的速度。
由溶劑供給噴嘴83的噴出口86供給溶劑氣體時(shí)，如圖14所示，優(yōu)選在溶劑供給噴嘴83的噴出部85的前后處安裝隔板89a、89b。通過該隔板89a、89b，在噴嘴的相對移動(dòng)方向的前后，由于形成一道隔壁，所以可以防止從噴出口86供給的溶劑氣體向前后方向擴(kuò)散，能隨著噴嘴的相對移動(dòng)，均勻地對晶片W的整個(gè)面供給溶劑氣體。其中隔板89a與89b之間的間隔d設(shè)定為例如20mm左右，隔板89a、89b的高度(從溶劑供給噴嘴83主體的下端起的長度)h設(shè)定為10mm左右。
其中溶劑氣體的供給，通過上述溶劑供給噴嘴83的相對移動(dòng)使溶劑供給區(qū)域逐次移動(dòng)，只要結(jié)果為覆蓋晶片W整個(gè)面的供給方式就無限制，如圖15所示，對于載置于處理容器151內(nèi)的載置臺152之上的晶片W，也可采用從上面向晶片W整個(gè)面供給的方式。
該處理容器151，在容器內(nèi)上部，具備形成有多個(gè)孔153的擋板154，如果由容器上部的溶劑氣體供給部155供給溶劑氣體，借助于擋板154，就使溶劑氣體均勻地供給于晶片W上面的整個(gè)表面上。其中處理容器151內(nèi)的氣氛，通過設(shè)置在容器內(nèi)的底部的排氣口156，由排氣泵157向容器外排出。
但是，根據(jù)發(fā)明者的驗(yàn)證表明即使供給溶劑氣體，與KrF抗蝕劑的情況相比，ArF抗蝕劑也存在難以平滑化的傾向。其原因被認(rèn)為是由于存在于ArF抗蝕劑中的保護(hù)基，它在某處的一部分阻礙著溶解性。作為保護(hù)基，可列舉例如內(nèi)脂基。因此在供給溶劑氣體之前，如果預(yù)先分解該保護(hù)基，通過供給溶劑氣體，可順利地使之平滑化。
作為分解這種溶解阻礙性保護(hù)基的方法，可列舉例如UV和電子射線的照射。作為這種進(jìn)行改變表面性質(zhì)的處理裝置，可提出例如如圖16所示的處理裝置161的方案。
該處理裝置161在處理容器162內(nèi)具有旋轉(zhuǎn)載置臺163，另外在容器內(nèi)的上表面具有紫外線或電子射線的照射部164。因此，在使載置于旋轉(zhuǎn)載置臺162上的晶片W旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過來自照射部164的紫外線和電子射線照射晶片W，使晶片W表面的處理膜，例如使保護(hù)膜改變性質(zhì)，可分解溶解阻礙性保護(hù)基。另外，由于使晶片W在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行照射，因而能均勻地向晶片W照射紫外線和電子射線。
用此方法，從分解晶片W的處理膜中的溶解阻礙性保護(hù)基開始，通過供給上述那樣的溶劑氣體，即使保護(hù)膜是ArF抗蝕劑，也能很好地進(jìn)行平滑化處理。而且通過這種預(yù)先處理的方法，由于即使使用至今未產(chǎn)生作用的溶劑也能進(jìn)行平滑化處理，擴(kuò)大了選擇溶劑的范圍。由于溶劑選擇的范圍的增加，可選擇符合各ArF抗蝕劑的溶劑，使形狀等的控制性能也具有優(yōu)勢。
上述實(shí)施方式是表示本發(fā)明的一例，本發(fā)明不僅限于此例，可采取各種方式。例如在本實(shí)施方式中，在溶劑供給噴嘴83的噴出部85中，形成有多個(gè)圓形的噴出口86，也可形成至少比晶片W直徑長的細(xì)縫狀的噴出口。另外，在溶劑供給裝置19中，使溶劑供給噴嘴83相對晶片W移動(dòng)，也可使晶片W的這一方移動(dòng)。此外，本實(shí)施方式涉及晶片W的處理，本發(fā)明也可適用于LCD基板、光掩模用玻璃基板等的其它基板。
工業(yè)利用性本發(fā)明能改善形成于半導(dǎo)體晶片和平板型顯示器基板等的各種基板上的保護(hù)膜等的處理膜的表面粗糙度。因此，適用于半導(dǎo)體裝置和各種顯示器用基板、光掩模用基板的制造工序方面。
權(quán)利要求
1.一種改善形成于基板上的處理膜的表面粗糙度的方法，其特征在于，具有對基板進(jìn)行曝光、顯影之后，僅使基板處理膜的表面溶解而對所述處理膜的表面供給溶劑氣體的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在供給溶劑氣體工序之后，還具有加熱所述基板的工序。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在對所述處理膜的表面供給溶劑氣體的所述工序之前，具有將基板調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的溫度調(diào)節(jié)工序。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述處理膜的表面供給處理膜的溶劑氣體時(shí)，在對基板表面的一部分的區(qū)域供給所述處理膜的溶劑氣體的同時(shí)，通過使被供給該溶劑氣體的區(qū)域的移動(dòng)，對向所述處理膜表面的整個(gè)面供給所述溶劑氣體。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述處理膜的表面供給處理膜的溶劑氣體時(shí)，從基板的上方開始，向基板的整個(gè)面供給所述處理膜的溶劑氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在對基板進(jìn)行曝光、顯影之后，在對所述處理膜的表面供給處理膜的溶劑氣體之前，具有用于分解處理膜的溶解阻礙性保護(hù)基的處理工序。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述處理工序通過紫外線或電子射線的照射進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理膜是保護(hù)膜，所述溶劑氣體是丙酮蒸氣。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理膜是保護(hù)膜，所述溶劑氣體是丙二醇單甲醚乙酸酯蒸氣。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理膜是保護(hù)膜，所述溶劑氣體是N-甲基-2-吡咯烷酮蒸氣。
11.一種在表面形成處理膜，對進(jìn)行了曝光處理、顯影處理的基板進(jìn)行處理的處理裝置，其特征在于，具有對基板的處理膜表面供給溶劑氣體的噴嘴。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還具備使處于正在噴出所述溶劑氣體狀態(tài)下的所述噴嘴相對于基板作相對移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴具有至少比基板的直徑長的細(xì)長噴出部。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還具備調(diào)節(jié)所述基板溫度的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還具備加熱基板的加熱機(jī)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還具備對基板進(jìn)行顯影處理的顯影處理機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴在噴出部的前后處具有隔板。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于改善形成于晶片上的保護(hù)膜的表面粗糙度。在涂布顯影處理系統(tǒng)中，將表面形成有保護(hù)膜、進(jìn)行了曝光、顯影處理后的晶片(W)調(diào)整到規(guī)定的溫度。對溫度調(diào)節(jié)后的晶片(W)的表面供給溶劑氣體，使保護(hù)膜的表面溶解。之后加熱晶片(W)，使保護(hù)膜中的溶劑揮發(fā)，烘干保護(hù)膜。通過此方法，使保護(hù)膜的表面的凹凸處平整，保護(hù)膜的表面粗糙度得以改善。
文檔編號H01L21/304GK1784766SQ20048001266
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者稻富裕一郎 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社