圖形形成方法和圖形形成裝置的製作方法

2023-04-28 01:15:31 1

專利名稱：圖形形成方法和圖形形成裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖形形成方法和圖形形成裝置，例如通過在半導體設 備中使用的液浸曝光，使抗蝕膜曝光成規定的圖形，並使曝光圖形顯 影，從而形成規定的抗蝕圖形。
背景技術：
在半導體設備的光刻工序中，在半導體晶片(以下簡稱"晶片") 上塗布抗蝕劑，根據規定的電路圖形使由此形成的抗蝕膜曝光，對該 曝光圖形進行顯影處理，從而在抗蝕膜上形成電路圖形。通過這種光刻工序，能夠在最前端的區域形成線寬為90nrn (90nm 節點，node)左右的微細的電路圖形。近來，半導體設備電路圖形的細微化迅速發展，與此相應，現在 正在進行向比90nm節點更細微的45nm節點的幵發，伴隨著這種情況 需要提高曝光的析像性能。因此，進行極端紫外曝光(EUVL， Extreme Ultra Violet Lithography)和氟二聚物(F2)曝光技術的開發，另一方 面，為了改善例如氟化氬(ArF)和氟化氪(KrF)的曝光技術以提高 析像性能，對於在基板表面形成有由透光液體構成的液層的狀態下進 行曝光的方法(以下，稱"浸液曝光")進行研究(例如，專利文獻1)。在上述這種浸液曝光中，為了避免曝光時抗蝕膜與透光的液體(以 下稱"浸漬液")直接接觸，正在研究在抗蝕膜上形成保護膜(以下稱 "外塗層")從該外塗層上進行浸液曝光的方法(專利文獻2)。此外，與此相對，出於減少形成保護膜的工序的目的，也正在研 究對未使用上述外塗層的無外塗層即直接對抗蝕膜表面進行浸液曝光 的方法。可是，在上述任何一種方法中，為了提高曝光時對浸漬液的耐水 性以及曝光機的浸液頭的掃描速度，必須使外塗層或者抗蝕膜的表面 具有疏水性。
但是，在對這種外塗層或者抗蝕膜的表面為疏水性的晶片進行顯 影處理的情況下，如果在晶片上充滿顯影液，則晶片表面排斥顯影液，難以充滿液體。因此，無法均勻且穩定地使晶片顯影，出現CD (Critical Dimension:臨界尺寸)參差不齊、或產生缺陷等顯影處理不佳的狀況， 無法均勻且穩定地形成規定的抗蝕圖形。專利文獻1:再公表WO99/049504號專利文獻2:日本特開2005-157259號公報發明內容本發明是鑑於上述情況而完成的，其目的在於，提供一種圖形形 成方法和該方法所使用的圖形形成裝置，即便是為了浸液曝光而使基 板表面為疏水性的基板，也能夠均勻且穩定地形成規定的抗蝕圖形。 另外，其目的還在於提供一種計算機可讀取的用於實施這種方法的存 儲介質。為了解決上述課題，在本發明的第一觀點中提供一種圖形形成方 法，其特徵在於，在基板表面形成抗蝕膜或者依次形成抗蝕膜和保護 膜，然後， 一邊將形成有抗蝕膜或者抗蝕膜和保護膜的基板浸漬在液 體中， 一邊進行曝光，通過浸液曝光在上述抗蝕膜上形成規定的曝光 圖形，使用顯影液使曝光圖形顯影，形成規定的抗蝕圖形。在浸液曝 光之後、使曝光圖形顯影之前，實施親水化處理，使構成基板表面的 抗蝕膜表面或者保護膜表面親水化至顯影液潤溼整個表面的程度。在上述第一觀點中，通過向上述抗蝕膜表面或者上述保護膜表面 供給藥液，或者通過照射紫外線，能夠實施親水化處理。通過使用上 述藥液，除了親水化處理之外，還能夠對基板表面進行洗淨。另外， 在利用上述藥液的親水化處理之前或之後或者前後雙方，能夠實施利 用洗淨液的洗淨處理。而且，如上所述，能夠在利用上述藥液的親水 化處理之前或者之後照射紫外線。另外，還能夠在進行上述紫外線照 射之後，實施利用洗淨液的洗淨處理，然後進行利用上述藥液的親水 化處理。而且能夠在實施利用洗淨液的洗淨處理之後，進行利用上述 藥液的親水化處理，然後在照射紫外線之後，再次實施利用洗淨液的 洗淨處理。
優選這種親水化處理在先於顯影處理進行的促進抗蝕膜的酸催化 反應的加熱處理之前進行。另外，上述藥液可以使用酸性液體，優選 為稀酸。具體而言，優選醋酸、甲酸、鹽酸、硫酸、全氟(perfluoroalkylsulfonic acid)烷基磺酸。在本發明的第二觀點中，提供一種圖形形成裝置，其特徵在於，包括塗布系處理部，在基板表面形成抗蝕膜或者依次形成抗蝕膜和 保護膜；浸液曝光部， 一邊將形成有抗蝕膜或者抗蝕膜和保護膜的基 板浸漬在液體中， 一邊進行曝光，在上述抗蝕膜上形成規定的曝光圖 形；顯影處理部，使用顯影液使曝光圖形顯影，形成規定的抗蝕圖形； 和親水化機構，在利用上述浸液曝光部曝光之後、由上述顯影處理部 顯影之前，使構成基板表面的抗蝕膜表面或者保護膜表面親水化至顯 影液潤溼整個表面的程度。在上述第二觀點中，上述親水化機構構成為，具有藥液供給機構， 該藥液供給機構向基板表面供給使上述抗蝕膜表面或者上述保護膜表 面親水化的藥液；或者具有紫外線照射機構，該紫外線照射機構向基 板表面照射使上述抗蝕膜表面或者上述保護膜表面親水化的紫外線。 另外，上述親水化機構還可以構成為，具有上述藥液供給機構和/或上 述紫外線照射機構。另外，可以構成為還具有向曝光處理後的基板供給洗淨液並進行 洗淨的洗淨處理部。並且，上述親水化機構可以設置在上述洗淨處理 部中。而且，還具有加熱基板促進抗蝕膜的酸催化反應的加熱處理部， 由上述親水化機構實施的親水化處理，在先於由上述顯影處理部實施 的顯影處理進行的由上述加熱處理部實施的加熱處理之前進行。在本發明的第三觀點中，提供一種計算機可讀取的存儲介質，其 特徵在於，存儲有在計算機上操作的控制程序，上述控制程序在運行 時，由計算機控制圖形形成裝置，使得實施上述第一觀點的方法。發明效果根據本發明，在基板表面形成抗蝕膜，或者依次形成抗蝕膜和保 護膜，接著，對形成有抗蝕膜或者抗蝕膜和保護膜的基板進行浸液曝 光後，在使曝光圖形顯影之前，向該基板表面供給藥液，從提高浸液
曝光時對浸漬液的耐水性和浸液頭的掃描速度的觀點出發，通常使疏 水化的抗蝕膜表面或者保護膜表面親水化至顯影液潤溼整個表面的程 度，所以，基板表面不會排斥顯影液而能夠充滿液體。因此，能夠抑制CD (Critical Dimension:臨界尺寸)參差不齊、或產生缺陷等顯影 處理不佳的狀況，能夠均勻並且穩定地形成規定的抗蝕圖形。


圖1是搭載有後洗淨單元(POCLN)的半導體晶片的圖形形成裝置的整體結構的俯視圖。圖2是圖1所示的圖形形成裝置的立體示意圖。圖3是在圖1所示的圖形形成裝置中設置的對接站(interfacestation)的立體示意圖。圖4是圖1所示的圖形形成裝置的控制系統的框圖。圖5是後洗淨單元(POCLN)的截面圖。圖6是後洗淨單元(POCLN)內部的俯視示意圖。圖7是用於說明後洗淨單元(POCLN)的第一處理方法的流程圖。圖8是用於說明後洗淨單元(POCLN)的第二處理方法的流程圖。圖9是用於說明後洗淨單元(POCLN)的第三處理方法的流程圖。圖IO是後洗淨單元(POCLN)中的藥液與純水的供給系統的一個示例的示意圖。圖11是後洗淨單元(POCLN)中的藥液與純水的供給系統的一個 示例的示意圖。圖12是後洗淨單元(POCLN)中的藥液與純水的供給系統的一個 示例的示意圖。圖13是用於說明後洗淨單元(POCLN)的第四處理方法的流程圖。 圖14是用於說明後洗淨單元(POCLN)的第五處理方法的流程圖。 圖15是用於說明後洗淨單元(POCLN)的第六處理方法的流程圖。符號說明50:框體；51:旋轉卡盤；52:驅動電動機；61:藥液供給噴嘴； 62:純水供給噴嘴；63:紫外線燈；100:單元控制器；CP:洗淨杯；w.-半導體晶片(晶片)。
具體實施方式
下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。圖1是本發明的基板處理裝置一個實施方式的圖形形成裝置的俯視示意圖，圖2是其立體示意圖。圖形形成裝置1用於在作為半導體基板的晶片W上形成規定的抗 蝕圖形，包括作為晶片W的搬送站(station)的盒站(cassette station) 11、具有多個對晶片W實施規定處理的處理單元的處理站12、對晶片 W實施曝光處理的曝光裝置14、和用於在處理站12和曝光裝置14之 間交接晶片W的對接站13。盒站11、處理站12、對接站13和曝光裝 置14依次沿著圖形形成裝置1的長度方向(X方向)串聯配置。盒站11沿X方向串聯地包括盒載置臺lla，載置收容有多枚例 如13枚晶片W的晶片盒(CR);和晶片搬送部llc，用於在盒載置臺 lla上的晶片盒(CR)與後述的設置在處理站12的第三處理單元組 G3中的過渡(transition)單元之間搬送晶片W。在盒載置臺lla上， 沿圖形形成裝置1的寬度方向(Y方向)設有多個例如5個用於對晶 片盒(CR)進行定位的定位部llb，晶片盒(CR)以其開口與設在晶 片搬送部lie的框體壁面上的開關部lie相對的方式，載置在定位部 lib的位置。晶片搬送部11c具有配置在該框體內的能夠保持晶片W 的搬送拾取器lld，利用該搬送拾取器lld，在盒載置臺lla上的各晶 片盒(CR)與過渡單元之間搬送晶片W。處理站12配置在框體15內，在其前面側(圖1下方)，從盒站11 一側向對接站13 —側依次具有第一處理單元組G,和第二處理單元組 G2;在其背面側(圖1上方)，從盒站11 一側向對接站13 —側依次具 有第三處理單元組G3、第四處理單元組G4和第五處理單元組G5。另 外，處理站12在第三處理單元組G3與第四處理單元組G4之間具有第 一主搬送部AP在第四處理單元組G4與第五處理單元組Gs之間具有 第二主搬送部A2。第一處理單元組G,通過疊層在晶片W上形成防止曝光時光的反 射的防反射膜的例如2個底部(bottom)塗布單元(BARC)和在晶片W上形成抗蝕膜的例如3個抗蝕劑塗布單元(COT)而構成。第二處 理單元組G2通過疊層對晶片W實施顯影處理的例如3個顯影單元 (DEV)和在形成於晶片W上的抗蝕膜的表面形成疏水性保護膜的例 如2個頂部(top)塗布單元(ITC)而構成。第三處理單元組G3、第四處理單元組G4、第五處理單元組Gs例 如通過疊層對晶片W實施疏水化處理的粘附(adhesion)單元和對塗 布抗蝕劑後的晶片W實施加熱處理的預烘單元、對顯影處理後的晶片 W實施加熱處理的後烘單元、對曝光後顯影前的晶片W實施加熱處理 的後曝光烘焙單元等熱處理單元而構成，例如疊層有10層。另外，第 三處理單元組G3具有在盒站11與第一主搬送部A,之間的用作晶片W 的交接部的過渡單元。第五處理單元組Gs具有在第二主搬送部A2與 對接站13的後述第一晶片搬送體21之間的用作晶片W的交接部的過 渡單元。第一主搬送部A,具有能夠保持晶片W的第一主晶片搬送臂16， 該第一主晶片搬送臂16能夠有選擇地進入第一處理單元組G,、第三處理單元組G3和第四處理單元組G4的各單元。第二主搬送部A2具有能夠保持晶片W的第二主晶片搬送臂17，該第二主晶片搬送臂17能夠 有選擇地進入第二處理單元組G2、第四處理單元組G4和第五處理單元 組Gs的各單元。在第一處理單元組G,與盒站11之間以及第二處理單元組G2與對 接站13之間分別設有溫度溼度調節單元18，該溫度溼度調節單元18 具備向第一和第二處理單元組Gp G2供給的處理液的溫度調節裝置和 溫度溼度調節用的管道等。另外，在第一和第二處理單元組G,、 &的 下側，分別設有向它們供給藥液的化學單元(CHM)。圖3是在圖形形成裝置1中設置的對接站13的立體示意圖。對接站13具有配置於框體內的處理站12 —側的第一對接站13a 和曝光裝置14 一側的第二對接站13b。在第一對接站13a中以與第五 處理單元組G5的開口部相對的方式設有用於搬送晶片W的第一晶片 搬送體21，在第二對接站13b中設有能夠沿Y方向移動的用於搬運晶 片W的第二晶片搬送體22。在第一對接站13a的正面一側配置有第六處理單元組G6，該第六
處理單元組G6通過疊層用於除去晶片周邊部多餘的抗蝕劑而僅有選擇地使晶片W的邊緣部曝光的周邊曝光裝置(WEE)、暫時收容搬送至 曝光裝置14的晶片W的內用緩衝盒(INBR)、暫時收容從曝光裝置 14搬送的晶片W的外用緩衝盒(OUTBR)、對搬送至曝光裝置14之 前的晶片進行洗淨的前洗淨單元(PRECLN)和對從曝光裝置14搬送 的晶片W進行的後洗淨單元(POCLN)而構成。在第一對接站13a的 背面側配置有第七處理單元組G7，該第七處理單元組G7通過例如疊層 2層對晶片W進行高精度調溫的高精度調溫單元(CPL)而構成。
第一晶片搬送體21具有用於交接晶片W的叉板(fork) 21a。該 叉板21a能夠進入第五處理單元組Gs、第六處理單元組G6、第七處理 單元組G7的各單元，這樣在各單元之間進行晶片W的搬送。第二晶片搬送體22具有用於交接晶片W的叉板22a。該叉板22a 能夠進入第六處理單元組G6的前洗淨單元(PRECLN)和後洗淨單元 (POCLN)、第七處理單元組G7的各單元、曝光裝置14的後述的內臺 14a以及外臺14b，在這些各個部分之間進行晶片W的搬送。在第一對接站13a的上部設置有氣流調整部23，該氣流調整部23 對第一對接站13a或對接站13的氣流進行調整；在第二對接站13b的 上部設有加溼第二對接站13b或者對接站13的加溼部，使從曝光裝置 搬送的晶片W不乾燥。處理站12和對接站13構成抗蝕劑塗布、顯影部。該處理站12具 有在晶片W上塗布抗蝕劑並形成抗蝕膜的抗蝕劑塗布單元(COT)和 使通過曝光裝置14進行曝光後的抗蝕膜顯影的顯影單元(DEV)等各 單元。對接站13具有對塗布抗蝕劑後曝光前的晶片W進行洗淨的前 洗淨單元(PRECLN)和對曝光後顯影前的晶片W進行洗淨的後洗淨 單元(POCLN)。曝光裝置14包括載置從對接站13搬送的晶片W的內臺14a， 載置搬送至對接站13的晶片W的外臺14b，在使形成有抗蝕膜的晶片 W浸漬在規定液體(以下稱"浸漬液")中的狀態下對抗蝕膜進行曝光 的浸液曝光部30，和在內臺14a、浸液曝光部30以及外臺14b之間搬 送晶片W的晶片搬送機構25。如圖2所示，在盒站11的下部設有控制該圖形形成裝置1整體的
集中控制部19。如圖4所示，該集中控制部19包括控制圖形形成裝置 1的各單元和各搬送機構等各構成部的具備CPU的過程控制器41，該 過程控制器41連接有用戶接口 42和存儲部43。該用戶接口 42由工序 管理者為管理圖形形成裝置1的各構成部而進行命令輸入操作等的鍵 盤、可視化顯示圖形形成裝置1的各構成部的工作情況的顯示器等構 成。存儲部43存儲記錄有用於在過程控制器41的控制下實現在圖形 形成裝置1中實施的各種處理的控制程序或處理條件數據等的方案。並且，根據需要，通過接受來自用戶接口42的指示等，從存儲部 43中讀取任意方案並使其在過程控制器41中運行，在過程控制器41 的控制下，在圖形形成裝置1中實施預期的各種處理。方案可以存儲 在例如CD-ROM、硬碟、軟盤、非易失性存儲器等可讀取的存儲介質 中，還可以例如通過專用線路從適當裝置中隨時傳送從而在線使用。 並且，各處理單元中設有下位的單元控制器，這些控制器根據工序控 制器41的指令控制各單元的操作。在採用上述方式構成的圖形形成裝置1中，首先，利用晶片搬送 部llc的搬送拾取器lld從晶片盒(CR)中取出1枚晶片W，並將其 搬送至設置於處理站12的第三處理單元組G3中的過渡單元中。接著， 按照方案的順序，利用第一和第二主搬送部A" A2，將晶片W依次搬 送至第一 第五處理單元組G卜5的規定單元，對晶片W實施一系列的 處理。此處，例如依次進行粘附單元中的粘附處理、抗蝕劑塗布單元(COT)中的抗蝕膜的形成、預烘單元中的預烘處理。另外，根據需 要，利用頂部塗布單元(ITC)在抗蝕膜上形成保護膜。其中，也有時 底部塗布單元(BARC)代替粘附處理在抗蝕膜形成之前形成防反射膜(BARC)。還有時在抗蝕膜上形成防反射膜(TARC)，並在其上形成 保護膜。如果在處理站12中的晶片W的一系列的處理結束，將晶片W搬送至設置於在第五處理單元組G5中的過渡單元中，利用第一晶片搬送體21，將晶片W依次搬送至周邊曝光裝置(WEE)、內用緩衝盒 (INBR)、前洗淨單元(PRECLN)和高精度調溫單元(CPL)，對晶 片W實施一系列的處理。接著，利用第二晶片搬送體22將晶片W搬 送至曝光裝置14的內臺14a上，並利用晶片搬送機構25將其搬送至
浸液曝光部30，在浸液曝光部30中對晶片W實施曝光處理。在浸液曝光部30中進行曝光後，利用晶片搬送機構25將晶片W 搬送至外臺14b。然後，利用第二晶片搬送體22將晶片W搬送至後洗 淨單元(POCLN)，從而洗淨晶片W。接著，如果利用第一晶片搬送 體21將晶片W搬送至設置於第五處理單元組G5中的過渡單元中，則 按照方案的順序，利用第一和第二主搬送部A,、 A2，將晶片W依次搬 送至第一 第五處理單元組G卜s的規定單元，對晶片W實施一系列的 處理。此處，例如依次進行後曝光烘焙單元中的後曝光烘焙處理、顯 影單元(DEV)中的顯影處理、後烘單元中的後烘處理。接著，在將 晶片W搬送至設置於第三處理組G3中的過渡單元之後，向盒站11的 晶片盒(CR)進行搬送。在本實施方式中，由於在曝光裝置14中進行浸液曝光，因此從提 高對浸漬液的耐水性以及浸液頭的掃描速度的觀點出發，需要使晶片 表面具有疏水性。因此，使用疏水性膜作為抗蝕膜，或者利用頂部塗 布單元(ITC)在抗蝕膜表面形成疏水性的保護膜。但是，在這種情況 下，在對晶片W上實施顯影處理時，由於其表面具有疏水性，因此， 排斥顯影液，難以充滿液體，於是難以均勻並穩定地形成規定的抗蝕 圖形。因此，在本實施方式中，在後洗淨單元(POCLN)中配備對晶片 表面進行親水化的機構，在浸液曝光之後、塗布顯影液之前，除了利 用該後洗淨單元(POCLN)對晶片W進行洗淨之外，還對晶片W表 面(保護膜表面)進行親水化處理。下面，對具有這種對晶片W表面進行親水化處理的機構的後洗淨 單元(POCLN)進行詳細的說明。圖5和圖6分別是本實施方式的後 洗淨單元(POCLN)的整體構造的截面示意圖和俯視示意圖。後洗淨單元(POCLN)具有框體50，在其中央部配置有環狀的洗 淨杯(CP)，在洗淨杯(CP)的內側配置有旋轉卡盤51。旋轉卡盤51 在通過真空吸附固定並保持晶片W的狀態下由驅動電動機52旋轉驅 動。在洗淨杯(CP)的底部設有排水管53，由此排出親水化處理中使 用的藥液和洗淨處理中使用的純水液。驅動電動機52以能夠升降移動的方式配置在設於框體50的底板50a上的開口 50b中，通過例如鋁製的蓋狀的凸緣部件54與例如由氣 缸組成的升降驅動機構55和升降導軌56接合。凸緣部件54以覆蓋該 驅動電動機52的上半部的方式安裝。當對晶片W進行親水化處理或者洗淨處理時，凸緣部件54的下 端54a在開口 50b的外周附近緊貼在底板50a上，這樣，單元內部就 會被密封。在旋轉卡盤51與第一晶片搬送體21的叉板21a之間進行 晶片W的交接時，通過升降驅動機構55將驅動電動機52或者旋轉卡 盤51向上頂起，凸緣部件54的下端從底板50a露出。在洗淨杯(CP)的上方，以可以在晶片W上的供給位置與晶片W 以外的待機位置之間移動的方式設置有藥液供給噴嘴61、純水供給噴 嘴62和紫外線燈63。其中，該藥液供給噴嘴61向晶片W的表面供給 用於使晶片W表面親水化的藥液；該純水供給噴嘴62供給純水；該 紫外線燈63照射紫外線，具有與晶片W大致相同的寬度。藥液供給 噴嘴61通過藥液供給配管64與藥液供給部65連接，純水供給噴嘴62 通過純水供給配管66與純水供給部67連接。藥液供給配管64中設有 開關閥68，純水供給配管66中設有開關閥69。紫外線燈63從紫外線 燈電源70通電。藥液供給噴嘴61安裝在第一噴嘴掃描臂71的前端，純水供給噴 嘴62安裝在第二噴嘴掃描臂72的前端，紫外線燈63安裝在第三噴嘴 掃描臂73的前端部。這些第一、第二、第三噴嘴掃描臂71、 72、 73 分別從在框體50的底板50a上沿Y方向鋪設的導軌74上沿著垂直方 向延伸，安裝在能夠在導軌74上水平移動的第一垂直支承部件75、第 二垂直支承部件76和第三垂直支承部件77的上端部，藥液供給噴嘴 61、純水供給噴嘴62、紫外線燈63與這些第一、第二、第三垂直支承 部件75、 76、 77—起通過Y軸驅動機構78而沿Y方向移動。並且， 第一、第二、第三垂直支承部件75、 76、 77通過Z軸驅動機構79能 夠沿Z方向移動。藥液供給噴嘴61能夠在噴嘴待機部80中待機。在旋轉卡盤51的下方周邊位置配置有背部清洗(back rinse)處理 用的清洗噴嘴57，向晶片W的背面噴出純水等清洗液，能夠清洗晶片 W的背面。在後洗淨單元(POCLN)中設有用於根據來自圖形形成裝置1的 過程控制器41的指令控制後洗淨單元(POCLN)的單元控制器100。 該單元控制器100控制利用驅動電動機52而驅動旋轉卡盤51的驅動 控制，並控制Y軸驅動機構78、 Z軸驅動機構79、藥液供給部65、純 水供給部67、紫外線燈電源70等。此外，前洗淨單元(PRECLN)除了不存在藥液供給系統和用於照 射紫外線的機構之外，具有與後洗淨單元(POCLN)相同的構造。下面，對上述後洗淨單元(POCLN)的處理方法進行說明。圖7是表示第一處理方法的流程圖。在該方法中，搬入通過浸液 曝光而使抗蝕膜曝光成規定圖形的晶片W (STEP1)。 g卩，利用第一晶 片搬送體21的叉板21a向後洗淨單元(POCLN)內搬送，利用升降驅 動機構55使旋轉卡盤51上升，由此使晶片W真空吸附在旋轉卡盤51 上。在使晶片W下降至洗淨杯(CP)內的規定位置的狀態下，使藥液 供給噴嘴61移動至旋轉卡盤51的中心(晶片的中心)， 一邊利用驅動 電動機52使其旋轉， 一邊向晶片W表面供給用於親水化的藥液，進 行親水化處理(STEP2)。 g卩，供給到晶片W表面的藥液由於離心力從 晶片W中心向其周圍全部區域均勻地擴散，對晶片W進行親水化處 理。作為這種親水化處理中使用的藥液，可以使用酸性液。通過使用 酸性液，發生因酸(H")而使抗蝕膜表面或者保護膜表面的保護基脫 離的脫保護反應，該部分被置換成羥基(0H—)而具有親水性。由此， 抗蝕膜表面或者保護膜表面可溶於作為顯影液主要成分的TMAH中， 顯影液能夠溼潤晶片W整個表面。酸性液可以使用稀酸這樣的弱酸性 液體。具體而言，優選為醋酸、甲酸、鹽酸、硫酸、全氟垸基磺酸。 當使用全氟烷基磺酸的情況下，更優選烷基鏈長為n=l 4、濃度為 10'3 10"N。此時晶片W的旋轉數例如為100 500rpm。在該第一處 理方法中，STEP2的親水化處理兼為晶片W的洗淨處理。即，通過親 水化處理中使用的藥液同時進行親水化處理和洗淨處理。這樣，在進行親水化處理之後，使旋轉卡盤51高速旋轉，以甩開 藥液乾燥(STEP3)。此時優選晶片W的旋轉數為1500 2500rpm，旋 轉15秒鐘左右。這樣，經過乾燥處理後的晶片W，通過升降驅動機構55使旋轉卡 盤51上升，利用第一晶片搬送體21的叉板21a從後洗淨單元(P0CLN)
中搬出(STEP4)。
在該第一方法中，通過使用藥液進行的親水化處理，除了能夠使 疏水性的晶片W的表面在隨後的顯影處理中親水化至顯影液溼潤整個 表面的程度之外，由於該處理兼為晶片表面的洗淨處理，所以能夠縮 短方案。但是，這種效果僅限於使用的藥液具有洗淨效果的情況。
洗淨處理單元(POCLN)的處理之後，向後曝光單元搬送晶片W, 進行後曝光烘焙(曝光後烘焙)處理。接著，由第二主晶片搬送裝置 17向顯影單元(DEV)搬送，在顯影單元(DEV)中，晶片W的表面 充滿顯影液。此時，如上所述，使用後洗淨單元(POCLN)，將作為晶 片W表面的抗蝕膜的表面或者保護膜的表面親水化至整個表面被顯影 液潤溼的程度，不會排斥顯影液而能夠充滿液體。因此，能夠均勻且 穩定地對晶片W進行顯影處理，能夠均勻且穩定地形成規定的抗蝕圖 形。
下面，對第二處理方法進行說明。
在上述第一處理方法中，在搬入晶片W後，進行兼有晶片W的 洗淨的親水化處理，而在第二處理方法中，在親水化處理之前進行洗 淨處理。圖8是表示第二處理方法的流程圖。
首先，與上述第一處理方法的STEP1同樣，搬入晶片W(STEPll)。 即，將通過浸液曝光而使抗蝕膜曝光成規定圖形的晶片W向後洗淨單 元(POCLN)搬送，使該晶片W吸附在旋轉卡盤51上。接著，使純 淨供給噴嘴62移動至旋轉卡盤51的中心(晶片W的中心)， 一邊利 用驅動電動機52使晶片W旋轉， 一邊向晶片W的表面供給純水，對 晶片W進行洗淨處理(STEP12)。 gP，供給到晶片W的純水由於離心 力從晶片W中心向其周圍全部區域均勻擴散，對晶片W進行洗淨處 理。接著，在保持晶片W旋轉的狀態下，使純水供給噴嘴62退避， 使藥液供給噴嘴61向旋轉卡盤51的中心(晶片W的中心)移動，與 第一處理方法同樣，從藥液供給噴嘴61噴出用於親水化的藥液，進行 親水化處理(STEP13 )。親水化處理之後，與上述第一處理方法的STEP3 同樣，甩乾乾燥晶片W (STEP14)，然後，從後洗淨單元(POCLN) 中搬出(STEP15)。
在該第二方法中，由於在親水化處理之前進行洗淨處理，所以，
即便在用於親水化處理的藥液的洗淨能力較小的情況下，也能夠可靠地除去晶片w表面的顆粒。下面，對第三處理方法進行說明。 在上述第二處理方法中，在親水化處理之前進行洗淨處理，而在 第三處理方法中，除了這一點之外，在親水化處理之後還進行洗淨處理。圖9是表示第三處理方法的流程圖。首先，與上述第二處理方法的STEP11 13同樣，搬入晶片W (STEP21)，在後洗淨處理單元(POCLN)中洗淨晶片W (STEP22)， 然後，進行親水化處理(STEP23)。接著，在保持晶片W旋轉的狀態 下，使藥液供給噴嘴61退避，使純水供給噴嘴62向旋轉卡盤51的中 心(晶片W的中心)移動，從純水供給噴嘴62供給純水進行洗淨處 理(STEP24)。該洗淨處理之後，與上述第一處理方法的STEP3同樣， 甩乾乾燥晶片W (STEP25)，然後，從後洗淨單元(POCLN)中搬出。由於該第三處理方法在親水化處理之後進行洗淨處理，能夠洗掉 親水化處理時的藥液，因此，對於親水化處理的藥液對其後的處理產 生不良影響情況等非常有效。如上述第二處理方法、第三處理方法，在供給用於親水化的藥液 和用於洗淨處理的純水時，例如圖IO所示，將藥液供給噴嘴61和純 水供給噴嘴62安裝在一個臂81上，能夠向晶片W上供給藥液和純水 兩者，利用流量調節閥能夠使它們的流量比緩慢變化，由此能夠提高 洗淨效率。例如，在利用藥液進行的親水化處理之後，使從藥液供給 噴嘴61噴出的藥液流量緩慢降低，使從純水供給噴嘴62噴出的純水 流量緩慢增加，這樣能夠提高藥液的除去效率。為了有效地進行如此 改變藥液與純水的流量比的操作，可以如圖ll所示，將藥液供給管82 和純水供給管83與一個液體供給噴嘴84連接，操作流量調節閥85、 86以改變從該液體供給噴嘴84噴出的藥液與純水的流量比，也可以如 圖12所示，將藥液供給管87和純水供給管88與混合器89連接，將 它們在混合器89中混合，然後從液體供給噴嘴90排出規定流量比的 混合液。下面，對第四處理方法進行說明。在該第四處理方法中，使用紫外線燈63，輔助進行晶片W的親水
化或者洗淨。即，通過從紫外線燈63向晶片W表面(保護膜表面) 照射規定波長的紫外線，能夠對晶片W表面進行改性而獲得輔助親水 化的效果以及輔助晶片W表面的洗淨的效果。圖13是表示第四處理 方法的流程圖。在上述第一處理方法中，在搬入晶片W後進行兼有晶片W的洗 淨的親水化處理，而在第四處理方法中，在親水化處理之前，進行紫 外線照射處理。首先，與上述第一處理方法的STEP1同樣，搬入晶片W(STEP31)。 然後，使紫外線燈63移動至旋轉卡盤51的中心(晶片W的中心)上， 一邊利用驅動電動機52使晶片W旋轉， 一邊向晶片W的整個表面均 勻地照射規定波長的紫外線(STEP32)，以輔助晶片W表面的親水化 和洗淨處理。此時優選晶片W的旋轉數為30 100rpm，旋轉30秒鐘 左右。接著，在保持晶片W旋轉的狀態下，使紫外線燈63退避，使 藥液供給噴嘴61向旋轉卡盤51的中心(晶片W的中心)移動，從藥 液供給噴嘴61向晶片W的表面供給藥液並進行親水化處理(STEP33 )。 在親水化處理之後，與上述第一處理方法的STEP3同樣，甩乾乾燥晶 片W (STEP34),然後，從後洗淨單元(POCLN)中搬出(STEP35)。下面，對第五處理方法進行說明。在上述第四處理方法中，在對晶片W進行親水化處理之前進行紫 外線照射處理，而在第五處理方法中，除了這一點之外，在親水化處 理之前進行洗淨處理。圖14是表示第五處理方法的流程圖。首先，與上述第四處理方法的STEP31、 32同樣，搬入晶片W (STEP41)，進行紫外線照射處理(STEP42)。然後，在保持晶片W 旋轉的狀態下，使紫外線燈63退避，使純水供給噴嘴62向旋轉卡盤 51的中心(晶片W的中心)移動，從純水供給噴嘴62供給純水並進 行洗淨處理(STEP43)。該洗淨處理之後，與上述第四處理方法的 STEP33 35同樣，進行親水化處理(STEP44)，甩乾乾燥晶片W (STEP45)，然後，從後洗淨單元(POCLN)中搬出(STEP46)。在該第五處理方法中，在紫外線照射處理之後，進行洗淨處理以 及利用藥液進行的親水化處理，能夠可靠地除去晶片W表面的水滴。下面，對第六處理方法進行說明。
在上述第五處理方法中，在親水化處理之前進行洗淨處理，而在 第六處理方法中，在進行洗淨處理、親水化處理之後，還進行洗淨處理。圖15是表示第六處理方法的流程圖。首先，與上述第二處理方法的STEP11 13同樣，搬入晶片W(STEP51)，接著，對晶片W進行洗淨處理(STEP52)。然後，使用 藥液對晶片W表面進行親水化處理(STEP53)。在該STEP53中，在 從藥液供給噴嘴61供給藥液結束之後，使晶片W旋轉甩乾乾燥藥液， 在該過程中，使藥液供給噴嘴61退避，使紫外線燈63向旋轉卡盤51 的中心(晶片W的中心)移動，照射紫外線進行紫外線照射處理(STEP54)。在該紫外線照射處理之後，與上述第三處理方法的 STEP24 26同樣，進行洗淨處理(STEP55)，然後，甩乾乾燥晶片W(STEP56)，之後，從後洗淨單元(POCLN)中搬出(STEP57)。 在該第六處理方法中，在STEP53的利用藥液進行的親水化處理 中，能夠在甩乾乾燥的過程中進行STEP54的紫外線照射處理，因此， 能夠縮短晶片W的處理時間。另外，在親水化處理之後，通過進行紫 外線照射處理、洗淨處理，能夠洗去親水化處理時的藥液，所以對於 親水化處理的藥液對其後的處理產生不良影響的情況等非常有效。此外，本發明不限於上述實施方式，能夠進行各種變形。例如， 在上述實施方式中，以在後洗淨單元(POCLN)中進行親水化處理為 例，但只要是在浸液曝光後、使曝光圖形顯影之前，並不局限於此。 另外，在上述實施方式中，以使用酸性液進行親水化為例，但不局限 於此，也可以使用能夠親水化的其它藥液。在上述實施方式中， 一邊 使晶片旋轉一邊供給藥液來進行親水化處理，但並不局限於此，例如， 也可以通過使晶片浸漬在藥液中等其它方法來實施晶片的藥液處理。 親水化並不局限於藥液，也可以使用其它的親水化方法，例如，在上 述實施方式中，也可以單獨使用用於輔助親水化的紫外線照射燈等紫 外線照射手段來進行親水化處理。除了這種紫外線照射方法之外，也 可以使用照射紅外線、微波、熱線或者電子射線等高能量線的方法。
權利要求
1. 一種圖形形成方法，其特徵在於，在基板表面形成抗蝕膜或者依 次形成抗蝕膜和保護膜，然後， 一邊將形成有抗蝕膜或者抗蝕膜和保 護膜的基板浸漬在液體中， 一邊進行曝光，通過浸液曝光在所述抗蝕 膜上形成規定的曝光圖形，使用顯影液使曝光圖形顯影，形成規定的 抗蝕圖形，在浸液曝光之後、使曝光圖形顯影之前，實施親水化處理，使構 成基板表面的抗蝕膜表面或者保護膜表面親水化至顯影液潤溼整個表 面的程度。
2. 如權利要求1所述的圖形形成方法，其特徵在於，通過向所述抗 蝕膜表面或者所述保護膜表面供給藥液，實施所述親水化處理。
3. 如權利要求1所述的圖形形成方法，其特徵在於，通過向所述抗 蝕膜表面或者所述保護膜表面照射紫外線，實施所述親水化處理。
4. 如權利要求2所述的圖形形成方法，其特徵在於，使用所述藥液， 除親水化處理之外，還對基板表面進行洗淨。
5. 如權利要求2所述的圖形形成方法，其特徵在於，在利用所述藥 液的親水化處理之前或者之後或者前後雙方實施利用洗淨液的洗淨處 理。
6. 如權利要求2或3所述的圖形形成方法，其特徵在於，在利用所 述藥液的親水化處理之前或者之後照射紫外線。
7. 如權利要求6所述的圖形形成方法，其特徵在於，在進行所述紫 外線照射之後，實施利用洗淨液的洗淨處理，然後，進行利用所述藥 液的親水化處理。
8. 如權利要求6所述的圖形形成方法，其特徵在於，在實施利用洗 淨液的洗淨處理之後，進行利用所述藥液的親水化處理，然後照射紫 外線，之後再次實施利用洗淨液的洗淨處理。
9. 如權利要求1 8中任一項所述的圖形形成方法，其特徵在於， 利用所述藥液的親水化處理在先於顯影處理所進行的促進抗蝕膜的酸 催化反應的加熱處理之前進行。
10. 如權利要求2所述的圖形形成方法，其特徵在於，所述藥液是 酸性液。
11. 如權利要求10所述的圖形形成方法，其特徵在於，所述酸性液 是稀酸。
12. 如權利要求11所述的圖形形成方法，其特徵在於，所述稀酸包 括醋酸、甲酸、鹽酸、硫酸、全氟烷基磺酸。
13. —種圖形形成裝置，其特徵在於，包括塗布系處理部，在基板表面形成抗蝕膜或者依次形成抗蝕膜和保護膜；浸液曝光部， 一邊將形成有抗蝕膜或者抗蝕膜和保護膜的基板浸 漬在液體中， 一邊進行曝光，在所述抗蝕膜上形成規定的曝光圖形； 顯影處理部，使用顯影液使曝光圖形顯影，形成規定的抗蝕圖形；和親水化機構，在利用所述浸液曝光部曝光之後、由所述顯影處理 部顯影之前，使構成基板表面的抗蝕膜表面或者保護膜表面親水化至 顯影液潤溼整個表面的程度。
14. 如權利要求13所述的圖形形成裝置，其特徵在於，所述親水化 機構具有藥液供給機構，該藥液供給機構向基板表面供給使所述抗蝕 膜表面或者所述保護膜表面親水化的藥液。
15. 如權利要求13所述的圖形形成裝置，其特徵在於，所述親水化 機構具有紫外線照射機構，該紫外線照射機構向基板表面照射使所述 抗蝕膜表面或者所述保護膜表面親水化的紫外線。
16. 如權利要求13 15中任一項所述的圖形形成裝置，其特徵在 於，所述親水化機構具有所述藥液供給機構和/或所述紫外線照射機構。
17. 如權利要求13 16中任一項所述的圖形形成裝置，其特徵在 於，還具有向曝光處理後的基板供給洗淨液並進行洗淨的洗淨處理部。
18. 如權利要求17所述的圖形形成裝置，其特徵在於，所述親水化 機構設置在所述洗淨處理部中。
19. 如權利要求13 18中任一項所述的圖形形成裝置，其特徵在 於，還具有加熱基板促進抗蝕膜的酸催化反應的加熱處理部，由所述親水化機構實施的親水化處理，在先於由所述顯影處理部 實施的顯影處理進行的由所述加熱處理部實施的加熱處理之前進行。
20. —種計算機可讀取的存儲介質，其特徵在於，存儲有在計算機 上操作的控制程序，所述控制程序在運行時，由計算機控制圖形形成裝置，使得實施 權利要求1 12中任一項所述的方法。
全文摘要
本發明提供一種圖形形成方法和該方法所使用的圖形形成裝置，即便是為了浸液曝光而使基板表面為疏水性的基板，也能夠均勻且穩定地形成規定的抗蝕圖形。在塗布顯影液形成抗蝕圖形之前，向通過浸液曝光而使抗蝕膜曝光為規定圖形的基板表面供給藥液，使基板表面親水化至顯影液潤溼整個表面的程度。
文檔編號G03F7/00GK101123181SQ20071013609
公開日2008年2月13日 申請日期2007年7月17日 優先權日2006年8月8日
發明者小杉仁, 山本太郎, 山田善章, 雜賀康仁 申請人:東京毅力科創株式會社