專利名稱：涂布膜的加熱裝置和光刻膠的處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種襯底處理裝置和處理方法。更具體點說，涉及涂布膜的加熱裝置和光刻膠的處理裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件制造中，在形成器件區(qū)、加工電極布線等之際，要使用光刻膠圖形。該光刻膠圖形一般由以下方法形成。首先，在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠涂布膜后，進行稱作預(yù)烘的加熱處理。該預(yù)烘是為了揮發(fā)光刻膠內(nèi)的溶劑而進行。其次，通過曝光把規(guī)定圖形復(fù)制到該光刻膠膜上。
隨著半導(dǎo)體器件的微細化，在光刻工序中，要求高的分辨率。針對該要求，使采用的曝光光束向短波長推進。光刻中，已經(jīng)廣泛采用KrF受激準分子激光器(波長248nm)作為曝光光源。
另一方面，復(fù)制圖形的感光性樹脂(光刻膠)材料也隨曝光光束而縮短波長，研究出稱作化學(xué)放大型膠的光刻膠，并使其實用化。化學(xué)放大型光刻膠，其中含有通過曝光產(chǎn)生酸的酸產(chǎn)生劑。隨曝光產(chǎn)生的酸分解樹脂(正型)或使樹脂交聯(lián)(負型)。在以后的顯影工序中，利用在顯影液中溶解性產(chǎn)生變化的性質(zhì)。
該化學(xué)放大型光刻膠具有分辨率優(yōu)良的特點，另一方面對環(huán)境敏感。即，跟大氣中的堿性物質(zhì)反應(yīng)，使酸失去活性，引起圖形形狀、分辨率劣化等。為了防止該劣化現(xiàn)象，進行環(huán)境控制。一般地說，在進行光刻膠涂布、顯影等處理的涂布顯影液內(nèi)，設(shè)置化學(xué)過濾器等進行環(huán)境控制。
另一方面，化學(xué)放大型光刻膠大多在曝光工序后需要進行稱作PEB(PostExposure Bake曝光后烘)的加熱處理工序。PEB是為了使曝光工序中產(chǎn)生的酸擴散而進行的。PEB處理工序以后，給化學(xué)放大型光刻膠噴灑顯影液，形成希望的光刻膠圖形。
化學(xué)放大型光刻膠，除上述酸失去活性以外，大家知道PEB處理中也因蒸發(fā)而失去酸。作為降低PEB處理中酸蒸發(fā)消失的方法，過去已提出幾種方法。例如光刻膠涂布后，由于將以揮發(fā)溶劑為目的把進行的預(yù)烘溫度提高到比通常高，將PEB溫度降到比通常的低，就能夠降低酸的蒸發(fā)?？梢耘e出(「Effect of acidevaporation in Chemically Amplified resists insoluble layer formation」，Journalof Photopolymer Science and Technol0gy，Vol.8，Number 4(1995)，P.561-570以下稱作公知例1)，或者就是在比通常氣壓高的壓力下進行PEB處理，減少酸的揮發(fā)的方法(特開平11-38644，以下稱作公知例2)。
不過，根據(jù)上述公知例1，雖然會減低PEB時的酸蒸發(fā)量。但是，由于在離開最優(yōu)化溫度條件(通常條件)的寬廣條件下進行預(yù)烘處理和PEB處理，因此不能充分引出光刻膠本來具有的曝光量或聚焦裕度(余量)的性能。
并且，在PEB處理中，例如，如圖65所示，加熱時產(chǎn)生的氣體或微粒附著于室內(nèi)，需要可能防止成為粒子產(chǎn)生源的加熱裝置。這種加熱裝置具有設(shè)于腔室6500一側(cè)面的空氣導(dǎo)入口6501和設(shè)于跟其對向的另一側(cè)面的排氣口6502。沿均熱板6503的半導(dǎo)體晶片W上面，在空氣導(dǎo)入口6501和排氣口6502之間流動氣體6504。因此，腔室內(nèi)產(chǎn)生氣流。
然而，如圖66所示，PEB時蒸發(fā)的酸隨該氣流如圖中箭頭向下游側(cè)運動，重新附著到晶片上。所以，對于氣流位于最上游的芯片和位于其下游側(cè)的芯片，光刻膠表面的酸濃度不同。因此，顯影處理后的晶片表面內(nèi)的光刻膠尺寸產(chǎn)生離散。
并且，在上述公知例2中，可以減少酸的蒸發(fā)，然而對蒸發(fā)后的酸的重新附著，沒有什么對策。蒸發(fā)失去的酸重新附著于半導(dǎo)體晶片上，因而顯影處理后的晶片表面內(nèi)的光刻膠尺寸難以不變動。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供了一種涂布膜的加熱裝置，具備具有內(nèi)部空間的腔室；上述腔室內(nèi)具有支撐被處理襯底的載置面并用于加熱上述被處理襯底的加熱板，所述被處理襯底具有涂布膜；以及對著上述載置面配置于上述腔室內(nèi)的、用于吸附由上述被處理襯底產(chǎn)生的蒸發(fā)物的吸附板。
本發(fā)明還提供了一種光刻膠處理裝置，具備在被處理襯底上形成化學(xué)放大型光刻膠膜的光刻膠形成單元；向上述化學(xué)放大型光刻膠膜照射能量射線，形成具有潛象圖形的曝光區(qū)的曝光單元；旋轉(zhuǎn)校正上述被處理襯底的方向的旋轉(zhuǎn)校正單元；一邊沿上述被處理襯底單向流動氣流一邊加熱上述化學(xué)放大型光刻膠膜的加熱處理單元；以及使上述化學(xué)放大型光刻膠膜顯影的顯影單元。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種光刻膠的處理方法包括在被處理襯底上形成光刻膠膜的工序；在腔室內(nèi)加熱形成上述光刻膠膜后的上述被處理襯底的工序；上述隔壁部件將上述腔室分割成第1和第2空間，同時具有連通上述第1和第2空間的多個孔，并將上述被處理襯底載置在上述第1空間內(nèi)，上述加熱期間，通過上述隔壁部件的上述多個孔，由上述被處理襯底產(chǎn)生的蒸發(fā)物流入上述第2空間內(nèi)，隨氣體流從上述第2空間排出的工序；向上述光刻膠膜照射能量射線，用于形成具有潛象圖形的曝光區(qū)的曝光工序；以及用噴灑使上述光刻膠膜暴露在顯影液，選擇性除去上述光刻膠膜的一部分，在上述被處理襯底上形成要求圖形的工序。


圖1是典型地表示本發(fā)明各實施例的襯底處理裝置的平面圖。
圖2是典型地表示本發(fā)明第1實施例加熱裝置的剖面圖。
圖3表示晶片上復(fù)制曝光用掩模時獲得的圖形。
圖4放大表示圖3的圖形中的線狀圖形區(qū)。
圖5表示晶片上配置曝光芯片的狀態(tài)。
圖6表示利用本發(fā)明第1實施例的加熱裝置加熱獲得的圖形復(fù)制結(jié)果好壞的晶片表面內(nèi)分布。
圖7是典型地表示本發(fā)明第2實施例加熱裝置的剖面圖。
圖8A是表示氣孔率與蒸發(fā)物質(zhì)再附著關(guān)系的圖，圖8B是表示附著板與均熱板的距離(間隔)和酸的蒸發(fā)距離之間關(guān)系的圖。
圖9是典型地表示本發(fā)明第3實施例加熱裝置的剖面圖。
圖10是典型地表示本發(fā)明第4實施例加熱裝置的剖面圖。
圖11是典型地表示本發(fā)明第5實施例加熱裝置的剖面圖。
圖12是典型地表示本發(fā)明第6實施例加熱裝置的剖面圖。
圖13表示板部件。
圖14是典型地表示本發(fā)明第7實施例加熱裝置的剖面圖。
圖15是典型地表示本發(fā)明第8實施例加熱裝置的剖面圖。
圖16是典型地表示本發(fā)明第9實施例加熱裝置的剖面圖。
圖17是典型地表示本發(fā)明第10實施例加熱裝置的剖面圖。
圖18表示PEB中氣流方向與各曝光芯片的位置關(guān)系。
圖19是表示本發(fā)明第11實施例襯底處理方法中的曝光量與光刻膠線尺寸關(guān)系的圖。
圖20典型地表示加熱單元群的配置與晶片搬送臂的位置關(guān)系。
圖21是從上方眺望把晶片搬送到PEB用加熱裝置的狀態(tài)圖。
圖22典型地表示加熱單元群的配置與晶片搬送臂的位置關(guān)系。
圖23是從上方眺望把晶片搬送到PEB用加熱裝置的狀態(tài)圖。
圖24是從上方眺望把晶片搬送到PEB用加熱裝置的狀態(tài)圖。
圖25是表示本發(fā)明第12實施例光刻膠圖形形成方法中的PEB處理溫度與光刻膠圖形尺寸關(guān)系的圖。
圖26是表示氣流方向與曝光芯片的位置關(guān)系的圖。
圖27是表示氣流方向與曝光芯片的位置關(guān)系的圖。
圖28典型地表示曝光區(qū)與PEB時氣流的相對位置關(guān)系。
圖29典型地表示設(shè)定曝光量D時的芯片內(nèi)位置X與顯影后的光刻膠圖形尺寸(線條尺寸)的關(guān)系。
圖30表示曝光量D附近的圖形尺寸與曝光量的關(guān)系。
圖31典型地表示芯片內(nèi)位置X與曝光量的關(guān)系。
圖32典型地表示芯片內(nèi)位置X與掃描速度的關(guān)系。
圖33表示步進重復(fù)掃描方式的投影曝光裝置的構(gòu)成。
圖34典型地表示照射量調(diào)整用的ND濾光片3303的透射率分布。
圖35典型地表示曝光區(qū)的一部分。
圖36表示曝光量與線條尺寸的關(guān)系。
圖37典型地表示用于曝光量調(diào)整的光照射系統(tǒng)。
圖38典型地表示晶片上形成曝光區(qū)群3801與校正時照射的光照射區(qū)3802之間的位置關(guān)系。
圖39表示氣流方向與曝光芯片的位置關(guān)系。
圖40表示校正時照射的照射量與在最外周(最上游)曝光區(qū)與內(nèi)周(下游)曝光區(qū)之間的尺寸差的關(guān)系。
圖41表示本發(fā)明第17實施例的襯底處理方法的另一個實施例。
圖42表示圖41中所示實施例的芯片內(nèi)位置X與照射能量的關(guān)系。
圖43表示晶片上配置曝光芯片的狀態(tài)。
圖44是表示氣流方向與曝光芯片的位置關(guān)系圖。
圖45表示晶片上配置曝光芯片的狀態(tài)。
圖46表示缺口曝光區(qū)的面積與需要校正圖形尺寸變動的EB照射量之間的關(guān)系。
圖47A、B典型地表示顯影液的供給方法。
圖48表示曝光量與圖形尺寸的關(guān)系。
圖49表示顯影液的噴出量與圖形尺寸的關(guān)系。
圖50表示藥液供給噴嘴的位置。
圖51表示噴嘴位置與顯影液吐出量的關(guān)系。
圖52表示晶片與噴嘴間的距離(圖中標記為間隙)和圖形尺寸的關(guān)系。
圖53表示位置與間隙的關(guān)系。
圖54表示噴嘴掃描速度與圖形尺寸的關(guān)系。
圖55表示噴嘴位置與掃描速度的關(guān)系。
圖56A、B典型地表示用氣流噴出嘴噴出氣流的樣子。
圖57A、B、C說明顯影液的薄膜化。
圖58表示噴出流量與圖形尺寸的關(guān)系。
圖59A、B典型地表示用熱極加熱襯底的樣子。
圖60表示顯影液的溫度與圖形尺寸的關(guān)系。
圖61A、B典型地表示顯影液的供給方法。
圖62A、B、C典型地表示通過噴嘴位置控制吐出量的方法。
圖63典型地表示臭氧水溶液的供給方法。
圖64表示圖形尺寸與外周部供給時間的關(guān)系。
圖65是典型地表示現(xiàn)有的加熱裝置的剖面圖。
圖66是表示現(xiàn)有的加熱裝置中的氣流方向與曝光芯片的位置關(guān)系圖。
圖67是表示采用現(xiàn)有的加熱裝置進行加熱處理獲得的圖形復(fù)制結(jié)果好壞的表面內(nèi)分布的圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。另外，以下說明中，對具有大致相同的功能和構(gòu)成的構(gòu)成要素給予相同符號，僅必要時進行重復(fù)說明。
圖1是舉例表示用于本發(fā)明各實施例的襯底處量裝置的平面圖。該襯底處理裝置由涂布顯影裝置(涂布·顯影器)101和曝光裝置102構(gòu)成。涂布顯影裝置101具有晶片臺103、加熱裝置(加熱器)104、涂布機105、顯影部106和接口107。各部分的配置是舉例表示，不限定于此。
(第1實施例)參照圖2說明本發(fā)明第1實施例的加熱裝置和利用該裝置的襯底處理方法(以下，把光刻膠圖形形成方法包括到襯底處理方法中)。
圖2是典型地表示第1實施例加熱裝置的剖面圖。
該加熱裝置具有筐體201。該筐體201有加熱單元。加熱單元由均熱板202、加熱器203構(gòu)成。均熱板202上面載置有被處理襯底，例如半導(dǎo)體晶片W(以下，簡稱為晶片)。加熱器203被分成多個，被配置在均熱板202的背面。各加熱器203用圖未示出的控制單元，在晶片W面內(nèi)獨立控制，以便變成均勻的設(shè)定溫度。
上述均熱板202，介以隔熱材料204由框架205支撐。加熱處理的晶片W在上述均熱板202上邊，按照貼近間隙206保持0.1mm的間隔。使得晶片W可以在規(guī)定時間內(nèi)進行加熱處理。
上述均熱板202的上方，設(shè)置鋁制的頂板207。由均熱板202、上述筐體201和上述頂板207構(gòu)成腔室208。上述腔室208內(nèi)，在上述均熱板202上方跟上述均熱板202對向設(shè)置多孔性陶瓷板209。多孔性陶瓷板209有作為隔壁構(gòu)件的功能，并具有多個孔。作為上述多孔性陶瓷板209，使用原材料為SiC，孔徑為50μm，氣孔率是40％的陶瓷板。
用上述多孔性陶瓷板209，將上述腔室208內(nèi)的空間210上下分開成第1空間部分211和第2空間部分212。第1空間部分211含有載置上述晶片W的上述均熱板202。第2空間部分212不含有均熱板202。
上述多孔性陶瓷板209由多個支撐桿213支撐。支撐桿213利用設(shè)置于上述均熱板202下方的升降機構(gòu)214進行升降。因此，多孔性陶瓷板209可上下移動。通過使上述多孔性陶瓷板209上下移動，調(diào)整上述多孔性陶瓷板209與上述均熱板202上載置的晶片W之間的間隔。上述多孔性陶瓷板209構(gòu)成為使其能夠很容易脫離加熱裝置，隨時可以進行清洗。
在上述腔室208的上述第2空間部分212中的一方側(cè)面部分，設(shè)置空氣導(dǎo)入口215。在跟空氣導(dǎo)入口215對向的另一方側(cè)面部分，設(shè)置連接排氣單元220的排氣口216。從上述空氣導(dǎo)入口215向排氣口216單向形成氣流217。
上述第1空間部分211內(nèi)的空氣體積由加熱膨脹。膨脹了的空氣隨上述第2空間部分212的氣流217，被垂直吸引到上述多孔性陶瓷板209方向。接著，該空氣通過上述多孔性陶瓷板209的孔進入上述第2空間部分212內(nèi)。即，在上述第1空間部分211內(nèi)，形成對晶片W方向大致垂直方向的氣流218。
接著，說明利用上述加熱裝置的PEB處理和光刻膠圖形的形成。
首先，用旋轉(zhuǎn)涂布法，在晶片W上形成構(gòu)成反射防止膜的涂布膜。其次，在190℃，60秒的條件下進行烘焙處理，形成膜厚60nm的反射防止膜。
在上述晶片W上涂布正型化學(xué)放大型光刻膠以后，在140℃，90秒的條件下施行稱為預(yù)烘的加熱處理。為了揮發(fā)光刻膠中的溶劑，進行預(yù)烘。這樣一來，在上述反射防止膜上形成具有膜厚400nm的光刻膠膜。上述化學(xué)放大型光刻膠，把酚醛系列樹脂作為基本聚合物，由乳酸乙酯和3-乙氧丙酸乙酯的混合溶劑構(gòu)成?；瘜W(xué)放大型光刻膠，在以下的實施例中使用同樣的材料。
上述預(yù)烘后，使上述晶片W冷卻到室溫。送向以波長248nm的KrF準分子激光(遠紅外線激光)作為光源的曝光裝置，介以曝光用掩模進行縮小投影曝光。
圖3是把曝光裝置中采用本實施例的曝光用掩模復(fù)制到晶片W上時獲得的圖形放大圖。圖中，一個曝光區(qū)320(以下，簡單稱為曝光芯片)具有左半部分的線狀圖形區(qū)321和光刻膠全都不留下的平坦曝光區(qū)322。
圖4是放大表示線狀圖形區(qū)321的圖。圖中，401是間隔部，402是線狀部。如圖4所示，上述線狀圖形區(qū)321，線條尺寸＝170nm，間隔尺寸＝90nm，重復(fù)圖形以間隔＝260μm進行配置。
如圖5所示，該曝光芯片320是按縱11×橫13的配置復(fù)制到晶片W上，并形成潛象。
接著，上述曝光后，將上述晶片W送到本實施例的加熱裝置中，并以0.1mm的間隔安置在上述均熱板202上。而后，上述第2空間部分212內(nèi)流動單向的氣流217，同時在140℃，90秒的條件下，施行PEB處理。
接著，進行PEB處理以后，使上述晶片W冷卻到室溫。將上述晶片W送入顯影單元，進行60秒鐘的堿性顯影處理。顯影處理結(jié)束后，進行用純水的清洗處理、甩干處理，形成光刻膠圖形。
以下，說明使用本實施例的加熱裝置獲得的光刻膠圖形尺寸的面內(nèi)分布與用圖65中所示現(xiàn)有加熱裝置進行PEB處理之結(jié)果的比較。
圖67表示使用現(xiàn)有加熱裝置獲得的圖形復(fù)制結(jié)果好壞的面內(nèi)分布。
圖中用斜線方式表示的曝光芯片是從上面用SEM(Scanning ElectronMicroscope掃描電子顯微鏡)觀察時，判定顯影后的光刻膠圖形為NG的圖形。即，光刻膠圖形是不能分辨的圖形。如圖67所示，對PEB處理時的氣流，位于最上游的曝光芯片是NG的。其原因是，如以下所示，是由于芯片曝光量不同而造成的。即，現(xiàn)有的加熱裝置中，PEB處理時，含有從光刻膠膜蒸發(fā)的酸的氣流6504，如圖66中的箭頭所示，從左端流向右端。其結(jié)果，從位于氣流最上游的曝光芯片蒸發(fā)的酸，隨著該氣流往下游側(cè)運送，再附著于下游側(cè)的曝光芯片表面。因此，酸的增減量為(產(chǎn)生的酸)-(蒸發(fā)的酸)+(再附著的酸)。然而，對于氣流位于最上游的芯片，因為沒有上述(再附著的酸)，所以比位于其下游的芯片實際效果的曝光量減少。因此，即使對各曝光芯片6705給予同一能量(曝光照射量和PEB的加熱量)，顯影后形成的光刻膠圖形的線條尺寸方面也產(chǎn)生偏差。即，采用正型光刻膠時，位于最上游的曝光芯片尺寸大。
圖6是表示采用本實施例加熱裝置獲得圖形復(fù)制結(jié)果好壞的面內(nèi)分布圖。如圖6所示，沒有觀測到判定為NG的曝光芯片，獲得良好圖形復(fù)制結(jié)果。
另外，本實施例中，采用孔徑為50μm，氣孔率為40％的多孔性陶瓷板，理由如下。圖8A表示孔徑為50μm的多孔性陶瓷板氣孔率與蒸發(fā)的酸再附著量(用氣孔率為0時的值進行歸一化)的關(guān)系。由圖可知，再附著量的抑制效果在再氣孔率為40％時到達飽和，因此規(guī)定采用40％氣孔率的多孔性陶瓷板。
按照本實施例，在PEB處理工序中，由于室內(nèi)的第2空間部分中的氣流，含有第1空間部分中蒸發(fā)的酸的氣流被吸引到對晶片W大致垂直的方向。被吸引的氣流通過多孔性陶瓷板進入第2空間部分。因而，蒸發(fā)的酸不會附著于下游側(cè)。因此，在晶片W面內(nèi)，光刻膠表面的酸濃度，在各曝光照射期間大體上是均勻的。有效的曝光量不變，就能夠提高晶片W面內(nèi)的光刻膠尺寸的均勻性。而且，在PEB處理工序中，可在最佳溫度條件下進行PEB處量，就能充分得到光刻膠固有的曝光量或聚焦裕度(公差)的性能。
(第2實施例)用圖7說明本發(fā)明第2實施例的加熱裝置以及使用該裝置的襯底處理方法。第2實施例跟第1實施例的加熱單元不同。
圖7是典型地表示第2實施例的加熱裝置的剖面圖。對跟第1實施例同樣的部分說明省略，只說明不同的部分。
在上述均熱板202的背面設(shè)置加熱均熱板202的熱源730。由上述均熱板202和上述熱源730構(gòu)成加熱單元。
上述熱源730是由鹵燈731和光導(dǎo)向器732構(gòu)成。上述光導(dǎo)向器732是由棱柱塊構(gòu)成。由上述鹵燈731放射的光射入上述光導(dǎo)向器732。射入的光反復(fù)在光導(dǎo)向器的側(cè)面部分一邊幾乎全反射一邊前進到達上述均熱板202。
上述均熱板202由吸收上述光導(dǎo)向器732來的光加熱。鹵燈731根據(jù)埋入上述均熱板202中的熱電偶(圖未示出)的溫度控制輸出，調(diào)節(jié)到要求的溫度(140℃)。在本實施例中，采用孔徑為100μm，氣孔率為50％的多孔性陶瓷板209。
接著，說明利用上述加熱裝置的PEB處理和光刻膠圖形的形成。
首先，用旋轉(zhuǎn)涂布法在晶片W上形成構(gòu)成反射防止膜的涂布膜。其次，在190℃、60秒的條件下完成烘焙處量，形成膜厚60nm的反射防止膜。
上述晶片W上涂布正型化學(xué)放大型光刻膠以后，在140℃、90秒的條件下進行預(yù)烘。如此在上述反射防止膜上形成有400nm膜厚的光刻膠膜。
上述預(yù)烘后，將上述晶片W冷卻到室溫，送到以波長248nm的KrF受激準分子激光為光源的曝光裝置內(nèi)，通過曝光用掩模，進行縮小投影曝光。
如圖5所示，通過曝光用掩模，按縱11×橫13的配置，把包括150nm的線狀間隔圖形的曝光芯片復(fù)制到晶片W上，并形成潛象。
在上述曝光后，將上述晶片W送到本實施例的加熱裝置中，置于上述均熱板202上。接著，讓上述第2空間部分212內(nèi)流動單向氣流217，同時在140℃、90秒的條件下施行PEB處理。其后，進行跟第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
上述第2實施例中，在晶片W面內(nèi)測定顯影后的光刻膠線尺寸的結(jié)果如下。即，150nm線狀間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散，較用現(xiàn)有加熱裝置進行PEB處理時的9.7nm(3σ)有大幅度降低，為4.3nm。
另外，上述第1和第2實施例中，分別說明線狀圖形和線狀間隔圖形。但是，不限于這些圖形，其它的圖形，例如孔狀圖形等也獲得同樣的效果。
在第1和第2實施例中，雖然舉出多孔性陶瓷板的孔徑和氣孔率的數(shù)值的一個例子，但是并不限于這些數(shù)值。例如，理想的是由如圖8A所示的氣孔率與蒸發(fā)的酸再附著的關(guān)系，求出最佳的氣孔率。例如，在實施例1中多孔性陶瓷板的孔徑的例子為50μm，實施例2中為100μm，但是在2～100μm的范圍內(nèi)均可。
(第3實施例)利用圖9，說明本發(fā)明第3實施例的加熱裝置，以及使用該裝置的襯底處理方法。對跟第1實施例同樣的部分說明省略，只說明不同的部分。第3實施例中利用吸附構(gòu)件，吸附蒸發(fā)物。
圖9是典型地表示第3實施例加熱裝置的剖面圖。
腔室208內(nèi)，在上述均熱板202上方與其對向接近地設(shè)置吸附構(gòu)件940。吸附構(gòu)件940與上述均熱板202之間的距離為0.5mm。吸附構(gòu)件940由多個支撐桿213支承。
作為上述吸附構(gòu)件940，采用表面研磨過的單晶硅板?；蛘撸部梢圆捎糜商沾?、氧化鋁、石英等的氧化物，或氮化物本身構(gòu)成的吸附構(gòu)件。并且，也可以用在其構(gòu)件表面上被覆氧化膜或氮化膜的吸附構(gòu)件。
熱處理中從上述晶片W蒸發(fā)的蒸發(fā)物質(zhì)，被接近上述晶片W設(shè)置的吸附構(gòu)件940的表面吸附。
接著，說明利用上述加熱裝置的PEB處理和光刻膠圖形的形成。
直到曝光為止，都與第1實施例同樣。用曝光法，按縱11×橫13的配置，把跟第1實施例同樣的曝光芯片復(fù)制到晶片W上，并形成潛象。
曝光后，將上述晶片W搬送到本實施例的加熱裝置中，以0.1mm的間隔載置于上述均熱板202上。接著，在140℃、90秒的條件下施行PEB處理。PEB處理后，進行跟第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
使用本實施例加熱裝置獲得的圖形復(fù)制結(jié)果好壞的面內(nèi)分布為圖6所示。即，晶片W的面內(nèi)沒有觀察到判定為NG的曝光芯片，獲得良好的圖形復(fù)制結(jié)果。
另外，本實施例中，設(shè)定吸附部件與均熱板的距離(間隔)為0.5mm。其理由如下。圖8B是表示吸附構(gòu)件與均熱板的間隔d跟蒸發(fā)、再附著酸的擴展距離(按間隔7.5mm時的值歸一化)關(guān)系的圖。間隔越小，酸擴展的距離越小，而相反產(chǎn)生高精度控制間隔的必要性(在晶片W面內(nèi)，蒸發(fā)距離離散)?？紤]到這一點，認為間隔0.5mm比較容易控制。
這樣，按照本實施例，在PEB處理工序中，由光刻膠膜蒸發(fā)的酸由于被吸附于吸附構(gòu)件940，所以蒸發(fā)的酸不再附著于晶片W。因此，在晶片W的面內(nèi)，沒有由于蒸發(fā)的酸再附著于晶片W上而產(chǎn)生的有效曝光量變動，因此能夠提高晶片W面內(nèi)的圖形尺寸均勻性。而且，在PEB處理工序中，能夠在最佳的溫度條件下進行PEB處理，因而可以充分得到光刻膠固有的曝光量或聚焦裕度(公差)的性能。
(第4實施例)利用圖10，說明本發(fā)明第4實施例的加熱裝置以及使用該裝置的襯底處理方法。對跟第2、3實施例同樣的部分說明省略，只說明不同的部分。第4實施例跟第3實施例加熱單元不同。
圖10是典型地表示第4實施例加熱裝置的剖面圖。
腔室208內(nèi)，在上述均熱板202上方與其對向接近地設(shè)置吸附部件940。吸附構(gòu)件940與上述均熱板202之間的距離為0.5mm。
加熱處理中從上述晶片W蒸發(fā)的蒸發(fā)物質(zhì)，被吸附于接近上述晶片W設(shè)置的吸附部件940的表面上。
其次，說明使用上述加熱裝置的PEB處理和光刻膠圖形的形成。
直到曝光為止，都與第2實施例同樣。用曝光法，如圖5所示，按縱11×橫13的配置，把含有130nm線狀間隔圖形的曝光芯片復(fù)制到晶片W上，并形成潛象。
接著，曝光后，將上述晶片W搬送到本實施例的加熱裝置中，載置于上述均熱板202上，在140℃、90秒的條件下施行PEB處理。PEB處理后，進行跟第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
第4實施例中，在晶片W面內(nèi)測定顯影后的光刻膠線尺寸的結(jié)果如下。即，130nm線狀間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟用現(xiàn)有加熱裝置PEB處理時的9.5nm(3σ)比較，大幅度降低成4.1nm。
上述第3和第4實施例中，進而，可以在作為吸附部件的單晶硅板背面設(shè)置加熱器。借助于該加熱器，從加熱裝置取出晶片W后，用加熱器加熱單晶硅板。也可以由該加熱，使吸附著的酸脫離，進行單晶硅板表面清洗。這時，腔室側(cè)面部分設(shè)置吸氣孔和排氣孔，邊排出脫離的酸邊進行是理想的。
(第5實施例)利用圖11說明本發(fā)明第5實施例的加熱裝置以及使用該裝置的襯底處理方法。對跟第1實施例同樣的部分說明省略，只說明不同的部分。第5實施例中，把加熱裝置應(yīng)用于放射能量射線前的加熱處理工序、更具體點說，應(yīng)用于光刻膠涂布工序后的預(yù)烘工序。
圖11是典型地表示第5實施例加熱裝置的剖面圖。
本實施例中，上述均熱板202與晶片W之間的貼近間隙為0.5mm。
由均熱板202、筐體201和頂板207構(gòu)成腔室208。腔室208內(nèi)，在均熱板202上方與其對向接近地設(shè)置接近板1107。接近板1107與均熱板202之間的距離為2.0mm。
接近板1107的上部，同心圓狀地設(shè)置用于加熱接近板的加熱器1109。該加熱器1109借助于圖中未示出的溫度傳感器和溫度控制單元進行控制。通過控制加熱器1109，控制接近板1107的溫度。接近板1107的面對晶片W的表面研磨成鏡面。
作為接近板1107，可用鋁制的板。或者，也可以用加工容易而且熱導(dǎo)率優(yōu)良的，例如SUS制的板。并且，接近板1107表面上也可以設(shè)置用于促進放熱的放熱部(圖未示出)。借助于該放熱部，就可能更高精度地控制溫度。
說明利用該加熱裝置的襯底處理方法。首先，在晶片W上形成由圓光刻膠固形成分和溶劑組成的液狀膜。就形成該液狀膜而言，采用特開平7-163929中公開的利用毛細管現(xiàn)象的彎液面涂布法?；蛘?，也可以在被處理襯底上，使特開2000-188251中公開的極細的管來回移動涂布的辦法作成。本發(fā)明的實施例不取決于涂布方法，而是由液膜狀態(tài)固形膜形成的辦法，不論什么也都可以應(yīng)用。并且，也適用于光刻膠膜形成以外的固形膜形成。
把晶片W搬送到本實施例的加熱處理裝置。一邊控制均熱板202的溫度一邊進行加熱，以便晶片W到達140℃。本實施例中，進行溫度控制，使接近板1107的溫度，例如到達100℃。進行180秒鐘加熱處理后，晶片W送往冷卻裝置，冷卻到室溫附近。因此，形成膜厚300nm的光刻膠固形膜。
這樣，通過加熱接近板1107，使蒸發(fā)物的溶劑不會在接近板上液化(結(jié)露)。
一般，接近板上如果蒸發(fā)物質(zhì)結(jié)露，會污染加熱處理裝置?；蛘撸湎碌囊旱稳芙夤绦文?，其結(jié)果，產(chǎn)生膜厚分布劣化等問題。由于采用本實施例所述的加熱處理裝置，可以避免這些問題，形成膜厚均勻性優(yōu)良的固形膜。
另外，本實施例中，要進行控制使接近板的溫度處于100℃，但是不限定于此，重要的是根據(jù)加熱的液狀膜，決定蒸發(fā)物不液化的溫度。
并且，在上述加熱處理裝置中設(shè)置排氣單元，在對形成的固形膜的膜厚分布有惡劣影響的范圍，加熱處理中也可以進行排氣。
(第6實施例)接著，利用圖12和圖13說明本發(fā)明第6實施例的加熱裝置及用該裝置的襯底處理方法。跟第1實施例同樣部分的說明省略，只說明不同的部分。第6實施例采用腔室頂板上沒置冷卻單元的板狀部件。
圖12是典型地表示本發(fā)明第6實施例的加熱處理裝置的剖面圖。
在上述均熱板202的上方，設(shè)置鋁制的板部件1207。由上述均熱板202、上述筐體201和上述板部件1207構(gòu)成腔室208。
腔室208內(nèi)，在上述均熱板202上方跟其對向設(shè)置上述板部件1207。板部件1207與均熱板202之間的距離為0.8mm。
以下，利用圖13詳細說明板部件1207。圖13是典型地表示板部件1207的仰視圖。板部件1207內(nèi)部設(shè)置有配水管1209。循環(huán)冷卻水從IN側(cè)流入板部件1207中直到OUT。借助于板部件1207上設(shè)置的電熱偶(圖未示出)，控制板部件1207的溫度，使其溫度總是在室溫附近。板部件1207的面對晶片W的表面被研磨成鏡面。
作為接近板1207，可用鋁制的板。或者，也可以用加工容易而且熱導(dǎo)率優(yōu)良的，例如SUS制的板。
接著，說明利用該加熱裝置的PEB處理法。
跟第1實施例同樣，在晶片W上形成具有膜厚85nm的反射防止膜。接著，上述晶片W上涂布化學(xué)放大型光刻膠以后，在100℃、90秒的條件下進行預(yù)烘處理。其結(jié)果，在反射防止膜上形成具有膜厚300nm的光刻膠膜。
預(yù)烘后，將上述晶片W冷卻到室溫。把晶片W送往以波長193nmArF受激準分子激光為光源的曝光裝置。在這里，通過曝光用掩模，按縱13×橫15的配置，把含有110nm線狀間隔圖形的曝光區(qū)復(fù)制在晶片W上，并形成潛象。
曝光后，將晶片W搬送到本實施例的加熱處理裝置中，按0.1mm的間隔安置在上述均熱板202上。加熱處理中從上述晶片W蒸發(fā)出來的蒸發(fā)物質(zhì)被板部件1207表面吸附。接著，在110℃、90秒的條件下施行PEB處理。PEB處理后，進行跟第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
在晶片W面內(nèi)測定該顯影后的光刻膠線尺寸的結(jié)果，110nm線狀間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟用現(xiàn)有的PEB處理的情況比較，約降低一半。
這樣，按照本實施例，在PEB處理工序中，從光刻膠膜蒸發(fā)出來的酸被板部件1207吸附，因此蒸發(fā)的酸不會重新附著到晶片W上。所以，晶片W的面內(nèi)，沒有因為晶片W上再附著蒸發(fā)的酸而產(chǎn)生有效的曝光量變動，能夠提高晶片面內(nèi)的圖形尺寸均勻性。
(第7實施例)利用圖14說明本發(fā)明第7實施例的加熱裝置以及使用該裝置的襯底處理方法。跟第1實施例同樣部分的說明省略，只說明不同的部分。第7實施例是在存在電場下進行加熱處理。
圖14是典型地表示第7實施例的加熱裝置的剖面圖。
腔室208內(nèi)，在上述均熱板202上方與其對向接近地設(shè)置電極部件1450。上述均熱板202與上述均熱板202的距離為3.0mm的距離。電極部件1450由支撐桿214支承。
作為電極部件1450使用SUS。或者，更是耐酸性而且導(dǎo)電性，也可以金屬、半導(dǎo)體的無論哪一種。并且，電極部件1450，也可以在與晶片W對向的表面上被覆氧化膜或氮化膜等的絕緣膜。
用電源P，給上述均熱板202與上述電極部件1450之間施加電壓。由于施加該電壓，加熱處理中在上述均熱板202與上述電極部件1450之間產(chǎn)生垂直方向(在紙面上的上下方向)的電場。
本實施例中，使上述均熱板202接地電位，而且給上述電極部件1450施加負電位。并且，該電位關(guān)系對上述均熱板202，上述電極部件1450可以是低電位。
因為產(chǎn)生的電場，從晶片W蒸發(fā)的帶正電的蒸發(fā)物質(zhì)，例如酸沿垂直方向移動。接著，蒸發(fā)物質(zhì)被上述電極部件1450的表面吸附。所以，從光刻膠蒸發(fā)的酸不會再附著到晶片W上。
其次，說明使用上述加熱裝置的PEB處理和光刻膠圖形的形成。
直至曝光工序，都與第1實施例同樣。如圖5所示，通過曝光，按縱11×橫13的配置，將含有130nm的線狀圖形的曝光芯片復(fù)制在晶片W上，形成潛象。
曝光后，將晶片W搬送到本實施例的加熱裝置中，載置于上述均熱板202上。接著，在對上述均熱板202加上接地電位，而且在對上述電極部件1450施加負電位的狀態(tài)下，在140℃、90秒的條件下施行PEB處理。PEB處理后，進行跟第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
第7實施例中，在晶片W面內(nèi)測定顯影后的光刻膠線尺寸的結(jié)果如下。即，140nm線狀間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟用現(xiàn)有加熱裝置PEB處理時的8.4nm(3σ)比較，大幅度降低為3.8nm。
(第8實施例)利用圖15，說明本發(fā)明第8實施例的加熱裝置以及使用該裝置的襯底處理方法。跟第2、第7實施例同樣部分的說明省略，只說明不同的部分。第8實施例跟第7實施例加熱單元不同。
圖15是典型地表示第8實施例的加熱裝置的剖面圖。
跟上述第7實施例同樣，用電源P，給上述均熱板202加上接地電位，而且給上述電極部件1450施加負電位。因此，產(chǎn)生與第7實施例同樣的電場。
因為產(chǎn)生的電場，從晶片W蒸發(fā)的帶正電的蒸發(fā)物質(zhì)，例如酸沿垂直方向移動。接著，蒸發(fā)物質(zhì)被上述電極部件1450的表面吸附。所以，從光刻膠蒸發(fā)的酸不會再附著于晶片W上。
利用該加熱裝置，作跟第7實施例同樣的處理。即，在晶片W上形成反射防止膜和化學(xué)放大型光刻膠膜。介以曝光用掩模，復(fù)制含有130nm線狀間隔圖形的曝光芯片，并形成潛象。這樣一來，對所得的晶片W進行PEB處理的結(jié)果，160nm線狀間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散如下。即，跟用現(xiàn)有加熱處理時的8.0nm(3σ)比較，大幅度降低為3.4nm。
(第9實施例)用圖16說明本發(fā)明第9實施例的加熱裝置以及使用該裝置的襯底處理方法。跟第1、第7實施例同樣部分的說明省略，只說明不同的部分。第9實施例跟第7實施例電場的方向不同。
圖16是典型地表示第9實施例的加熱裝置的剖面圖。
本實施例中，跟上述第7和第8實施例相反，給上述均熱板202加上接地電位，而給上述電極部件1450施加正電位。因而，該電位關(guān)系只要上述電極部件1450對上述均熱板202變成高電位就行。
因為從晶片W蒸發(fā)的蒸發(fā)物質(zhì)，例如酸帶正電，所以通過對上述電極部件1450加上高電位，將抑制酸從光刻膠中蒸發(fā)。
在第9實施例的加熱裝置中，由于容易變更均熱板與電極部件之間的外加電壓，能夠任意變更電場強度，可簡單地控制蒸發(fā)酸的抑制。所以，在利用本實施例加熱裝置的PEB處理中，容易進行蒸發(fā)酸的控制，因此很容易控制圖形尺寸的均勻性。
(第10實施例)用圖17說明本發(fā)明第10實施例的加熱裝置以及使用該裝置的襯底處理方法。跟第2、第8實施例同樣部分的說明省略，只說明不同的部分。第10實施例跟第9實施例加熱單元不同。
圖17是典型地表示第10實施例的加熱裝置的剖面圖。
本實施例中，跟上述第7和第8實施例相反，給上述均熱板202加上接地電位，而給上述電極部件1450施加正電位。因而，該電位關(guān)系只要上述電極部件1450對上述均熱板202為高電位就行。
于是，從晶片W蒸發(fā)的蒸發(fā)物質(zhì)，例如酸帶正電，所以通過對上述電極部件1450加上高電位，將抑制酸從光刻膠中蒸發(fā)。
在第10實施例的加熱裝置中，由于容易變更均熱板與電極部件之間的外加電壓，能夠任意變更電場強度，可簡單地控制蒸發(fā)酸的抑制。所以，在利用本實施例加熱裝置的PEB處理中，容易進行蒸發(fā)酸的控制，因此很容易控制圖形尺寸的均勻性。
在第7至第10的實施例中，進一步，加熱處理結(jié)束后，從加熱裝置里取出晶片之后，采用給電極部件加上正電位使吸附的酸脫離的辦法，也可以對電極部件表面進行清洗。這時，在腔室側(cè)面部分設(shè)置吸氣孔和排氣孔，一邊排出脫離出來的酸一邊進行是理想的。
說明在第1至第4、第7至第10的實施例中把加熱裝置應(yīng)用于PEB處理工序的情況。而且，不用說也能應(yīng)用于形成光刻膠圖形中的其它工序，例如涂布膜形成后的熱處理工序。因此，獲得與第6實施例同樣的效果。
(第11實施例)參照

本發(fā)明第11實施例的襯底處理方法。第11實施例是在曝光工序中，根據(jù)各曝光芯片，設(shè)定各曝光芯片的曝光量條件。曝光條件跟曝光工序后進行的PEB處理工序有密切關(guān)系。PEB處理工序，例如用圖65示出的現(xiàn)有加熱裝置進行。
直至預(yù)烘，都與第1實施例同樣。接著，跟第1實施例同樣，通過曝光，按縱11×橫13的配置，把含有150nm的線狀間隔圖形的曝光芯片復(fù)制在晶片W上，并形成潛象。設(shè)定曝光條件如下。
PEB處理工序中的曝光芯片1801與PEB處理中的氣流1802的位置關(guān)系，現(xiàn)在已經(jīng)示于圖18中。
圖18中，把晶片W的曝光芯片1801區(qū)分為對PEB處理中的氣流1802位于最上游側(cè)的最上游曝光芯片1801A和對此外的氣流1802位于下游側(cè)曝光芯片1801B。之所以這樣區(qū)分曝光芯片，是因為根據(jù)上述的理由，上游側(cè)的曝光量比下游側(cè)的曝光量要低的緣故。1803是缺口。
本實施例中，在曝光工序中要調(diào)整有效的曝光量，使上述最上游曝光片1801A與上述下游曝光芯片1801B變成相等。即，采用以下的設(shè)定方法，設(shè)定復(fù)制在上述最上游曝光芯片1801A的曝光量比上述下游曝光芯片1801B的曝光量還大。
圖19是表示曝光量與經(jīng)光刻工序形成的光刻膠線條尺寸關(guān)系的圖。圖19中的實線表示下游曝光芯片，虛線表示最上游曝光芯片。
由圖19，求出光刻膠線條尺寸為所要求的150nm的曝光量條件結(jié)果，在最上游曝光芯片1801A為18.55mJ/cm2，在下游曝光芯片1801B為18.36mJ/cm2。
這樣，由于預(yù)先求出曝光量與完成光刻膠線條尺寸的關(guān)系，就可以分別決定對上述曝光芯片1801的最佳曝光量條件。
于是，對最上游曝光芯片1801A和下游曝光芯片1801B分別以不同的曝光量條件進行曝光。該曝光工序后，曝光工序時和PEB處理工序時的晶片W的缺口1803總是相同方向，應(yīng)該進行轉(zhuǎn)動校正，例如使其成為下側(cè)。然后，把上述晶片W送到上述的加熱裝置，在140℃、90秒的條件下進行PEB處理。PEB處理后，進行與第1實施例同樣的的處理，形成光刻膠圖形。
在晶片W面內(nèi)測定顯影后的光刻膠線條尺寸的結(jié)果如下。即，150nm線條間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟不校正曝光量條件時的11.6nm(3σ)比較，大幅度降低為5.4nm。
本實施例中，雖然說明有關(guān)一個PEB用加熱裝置的情況，但是也可以使用多個PEB用加熱裝置，連續(xù)處理多個晶片W。這時，在PEB處理的前階段，需要根據(jù)送到哪個PEB用加熱裝置，轉(zhuǎn)動校正晶片W。以下，說明其必要性。
圖20是典型地表示搬送涂布顯影機的加熱單元群和晶片W的支架ARM，同時表示將晶片W送入HP1-1中的狀態(tài)圖。
圖20中，加熱單元群由2個機架狀多段疊起來的構(gòu)造組成的塔架(TW1、TW2)構(gòu)成。PEB的單元位于TW1的HP1-1和TW2的HP2-1。其它的加熱單元，例如用作反射防止膜的加熱處理或光刻膠涂布之后馬上進行的預(yù)烘用。
圖21是從上方眺望將晶片W送到HP1-1狀態(tài)圖。如圖21所示，晶片W的缺口1803位置位于左側(cè)。最上游曝光片1801A位于指出氣流1802的上游側(cè)。
接著，用圖22和圖23說明將晶片W送到HP2-1的狀態(tài)。如圖22所示，因為晶片W的缺口1803與支架ARM的相對位置關(guān)系不變，所以晶片W送入HP2-1時，晶片W的缺口1803位置，在圖22中變成右側(cè)。其結(jié)果，最上游曝光芯片1801A位于氣流1802的下游側(cè)。即，最上游曝光芯片對氣流1802的位置關(guān)系，在送入HP1-1的情況和送入HP2-1的情況下就旋轉(zhuǎn)180度。因此，如圖24所示，將晶片W送入HP2-1時，在運送的前階段，需要在進行轉(zhuǎn)動校正以后進行運送。
這樣，在使用多個裝置構(gòu)造相同的PEB用加熱裝置連續(xù)處理多個晶片W時，在投入PEB用加熱裝置的前階段，需要根據(jù)送入哪個PEB單元，轉(zhuǎn)動校正晶片W。
雖然也可以考慮不轉(zhuǎn)動校正晶片W，對每個晶片W設(shè)定最上游曝光芯片和下游曝光芯片進行曝光時，工序變得復(fù)雜起來，也是不現(xiàn)實的。
另外，本實施例中，雖然說明150nm的線條間隔圖形，但是不限定于此，也能應(yīng)用于其它圖形，例如孔狀圖形等。
(第12實施例)參照

本發(fā)明第12實施例的襯底處理方法。在第12實施例中，根據(jù)曝光芯片調(diào)整PEB處理時的加熱溫度。
直至預(yù)烘為止，跟第1實施例同樣。接著，通過曝光，按縱11×橫13的配置，把含有140nm的孤立線狀圖形的曝光芯片復(fù)制在晶片W上，并形成潛象。本實施例中，復(fù)制時的曝光量條件，全部曝光芯片上設(shè)為同一條件。
曝光后，曝光工序時和PEB處理工序時，圖18中示出晶片W的缺口1803總是相同方向，例如進行轉(zhuǎn)動校正使其變成下側(cè)。將晶片W送入上述的加熱裝置，進行PEB處理。這時，決定按照以下順序的加熱條件。
圖25表示PEB處理溫度與顯影后的光刻膠線條尺寸的關(guān)系。實線表示下游曝光芯片，虛線表示最上游曝光芯片。
從圖25，求出光刻膠線條尺寸為要求的140nm的PEB處理溫度條件，在最上游曝光芯片1801A是140.23℃，在下游曝光芯片1801B是140.00℃。
這樣，通過預(yù)先求出PEB處理溫度與加工成光刻膠圖形尺寸的關(guān)系，分別對曝光片1801決定最佳加熱處理溫度條件。
本實施例中，設(shè)定最上游曝光芯片1801A的加熱溫度為140.23℃，下游曝光芯片1801B的加熱溫度為140.00℃。
該溫度的設(shè)定只要使相當于最上游曝光片1801A區(qū)域的分開加熱器的設(shè)定溫度較高就可以。這時，配置于下游側(cè)的加熱器也受到上游側(cè)加熱器的干擾，所以理想的是也要調(diào)整下游側(cè)加熱器的設(shè)定溫度。例如，利用晶片W中埋入多個熱電偶等溫度傳感器的溫度測量器等，嚴密地調(diào)整各分開加熱器的設(shè)定溫度是理想的。
這樣決定PEB處理的溫度條件，進行90秒鐘PEB處理。PEB處理后，進行跟第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
在晶片W面內(nèi)，測定顯影后的光刻膠線條尺寸的結(jié)果如下。即，140nm的孤立線條圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟沒有校正PEB處理溫度條件時的12.3nm(3σ)比較，大幅度降低為6.1nm。
(第13實施例)參照

本發(fā)明第13實施例的襯底處理方法。第13實施例中，在晶片面內(nèi)，進行曝光區(qū)內(nèi)進行的曝光量校正。
如圖26所示，只使對PEB中的氣流2601位于最上游側(cè)的最上游曝光區(qū)2602A曝光，進行PEB和顯影工序，作成評價的樣品1。就評價用樣品1中的最上游曝光區(qū)2602A進行光刻膠圖形尺寸評價，對要求尺寸的曝光量條件進行優(yōu)化(曝光量的校正)。
如圖27所示，在上述優(yōu)化后的曝光量條件下，使最上游曝光區(qū)2602A曝光。對一個下游的曝光區(qū)2602B進行曝光，作成跟上述同樣的評價樣品2。就評價用樣品1中的曝光區(qū)2602B進行光刻膠圖形尺寸評價，對要求尺寸的曝光量條件進行優(yōu)化(曝光量的校正)。向著下游側(cè)對全部的曝光量區(qū)域，都進行這種曝光量的優(yōu)化。
這樣，對PEB時的氣流從配置于上游側(cè)的曝光區(qū)，向下游側(cè)的曝光區(qū)順序進行曝光量校正條件的算出。因此，能夠進行有效而且高精度的校正。
在這樣求得的曝光量條件下，在晶片內(nèi)形成曝光區(qū)，就能夠大幅度改善曝光區(qū)間的光刻膠圖形尺寸的均一性。
(第14實施例)參照

本發(fā)明第14實施例的襯底處理方法。在第14實施例中，進行曝光區(qū)內(nèi)進行的曝光量校正。光刻過程中各工序的詳細說明跟第11和第12實施例重復(fù)因而省略。
圖28典型地表示曝光區(qū)與PEB時的氣流之間的相對位置關(guān)系。對于氣流2801，設(shè)定從上游側(cè)向下游側(cè)的方向為X軸，并設(shè)芯片的最上游側(cè)邊緣部分為X＝0。
圖29典型地表示作為曝光量D時芯片內(nèi)的位置X與顯影后的光刻膠圖形尺寸(線條尺寸)的關(guān)系。根據(jù)上述的理由，上游側(cè)有效的曝光量低于下游側(cè)。因此，使用正型光刻膠時，上游側(cè)圖形尺寸會擴大。以下，說明有關(guān)算出芯片內(nèi)位置X處的曝光量校正的順序。
圖30表示曝光量D附近的圖形尺寸與曝光量的關(guān)系。根據(jù)圖形尺寸測定值，用一次函數(shù)近似得出曝光量與圖形尺寸的關(guān)系。位置X＝X1的圖形尺寸為L1時，由圖30的關(guān)系算出曝光量D1。其次，求出其與要求圖形尺寸L0的曝光量D0的比率D1/D0。將其乘上曝光量D的D·(D1/D0)就成為X＝X1的最佳曝光量。按這種順序，求出各個位置X用于形成要求圖形尺寸L0的最佳曝光量。圖31示出其結(jié)果。
曝光區(qū)內(nèi)的這種曝光量校正，如果使用步進和掃描型曝光裝置，例如就可以用以下表示的方法。
設(shè)定曝光時的光源照射功率為P、掃描速度為v、照明區(qū)域的狹縫寬度為s時，曝光量D與E·(s/v)成正比。由該式求出芯片內(nèi)的位置X與掃描速度s的關(guān)系。其結(jié)果示于圖32中。這樣，通過在曝光區(qū)內(nèi)控制掃描速度v，就可校正曝光量。
在這樣求得的曝光量條件下，算出曝光量校正條件，形成曝光區(qū)。其結(jié)果，可以大幅度改善曝光區(qū)內(nèi)光刻膠圖形尺寸的均勻性。
本實施例中，雖然示出了從上游側(cè)向下游側(cè)單純減少圖形尺寸的情況，但是并不限定于此。需要對每各曝光用掩模，求出圖29所示的芯片內(nèi)位置X與顯影后的光刻膠圖形尺寸的關(guān)系。
并且，由于晶片上的曝光區(qū)位置，上述芯片內(nèi)的位置X與顯影后的光刻膠圖形尺寸的關(guān)系也不同。因此，對各個曝光區(qū)求出上述關(guān)系，進行曝光量校正是理想的。
并且，本實施例中，雖然基于圖形尺寸測定值，按一次函數(shù)近似曝光量與圖形尺寸的關(guān)系，但是并不限定于此?；诔叽鐪y定值按多次函數(shù)近似也獲得同樣的效果。
(第15實施例)參照

本發(fā)明第15實施例的襯底處理方法。第15實施例中，改變曝光區(qū)內(nèi)進行的曝光量。光刻中各工序的詳細說明因與第11、第12的實施例重復(fù)，所以省略。
圖33表示步進掃描方式的投影曝光裝置的構(gòu)成。照明系(系統(tǒng))3301由受激準分子激光光源、光束擴展器、蠅眼透鏡等構(gòu)成。從照明系3301射出的照明光3302，通過照射量調(diào)整用的ND(Neutral Density)濾光片3303和反射鏡3304，入射到光束分裂器3305。入射的光分成投影曝光用的光3302a和用于監(jiān)視曝光量的光3302b。投影曝光用的光3302a入射到曝光用掩模3306。透過曝光用掩模3306的光，通過縮小投影光學(xué)系統(tǒng)3308復(fù)制到晶片3309上。
用于監(jiān)視曝光量的光3302b由曝光量監(jiān)視單元3311進行監(jiān)視。監(jiān)視的結(jié)果，通過控制單元3312、濾光器控制單元3313反饋到照射量調(diào)整用的ND濾光片3303。曝光用掩模3306和晶片3309分別用曝光用掩模臺3307和晶片臺3310保持。用控制單元3312，控制曝光用掩模臺3307。用濾光器控制單元3313，控制晶片臺3310。用濾光器控制器3314ND，控制濾光器3303。通過各個濾光器控制單元3313、3314，由控制單元3315控制晶片臺3310ND濾光器3303，互相同步掃描。
圖34典型地表示照射量調(diào)整用的ND濾光片3303的透射率分布。求出透射率分布，以便校正隨上述PEB時的酸蒸發(fā)、再附著產(chǎn)生的有效曝光量變動。對照明光3302掃描移動具有圖34中示出的透射率分布的ND濾光器3303。因此，使射入到射曝光用掩模3306的光量，例如象圖31所示的樣子變化。其結(jié)果，可以校正曝光區(qū)內(nèi)的曝光量。
這樣以來，在求得的曝光量條件下，算出曝光量校正條件，形成曝光區(qū)時，大幅度改善曝光區(qū)內(nèi)光刻膠圖形尺寸的均勻性。
(第16實施例)參照

本發(fā)明第16實施例的襯底處理方法。第16實施例中，根據(jù)曝光區(qū)的被覆率進行曝光量的校正。
首先，用旋轉(zhuǎn)涂布法，在晶片W上形成構(gòu)成反射防止膜的涂布膜。其次，在215℃、90秒的條件下施行烘焙處理，形成具有85nm膜厚的反射防止膜。
晶片W上涂布正型化學(xué)放大型光刻膠以后，在110℃、90秒的條件下施行預(yù)烘。這樣以來，上述反射防止膜上形成具有300nm膜厚的光刻膠膜。
預(yù)烘后，將上述晶片W冷卻到室溫。接著，把晶片W送入以ArF受激準分子激光(波長為193nm)為光源的步進掃描型曝光裝置。這里，在NA＝0.55，σ＝0.75，ε＝0.67的條件下，將曝光區(qū)復(fù)制到晶片W上。以下，詳細說明曝光區(qū)和曝光區(qū)的形成方法。
圖35典型地表示曝光區(qū)的一部分。圖35中，D是曝光區(qū)內(nèi)要求最大尺寸精度的110nm的線條間隔圖形群。該圖形群D存在有光刻膠被覆率不同的區(qū)域A、B和C。曝光時的掃描速度，從圖中的左側(cè)向右側(cè)，曝光后進行的PEB時的氣流方向是圖35中的從上到下側(cè)。在區(qū)域A中光刻膠被覆率為60％，區(qū)域B中光刻膠被覆率為30％，區(qū)域C中光刻膠被覆率為0％。這里所謂被覆率就是以百分比表示圖形形成后光刻膠殘存的比率。
如上所述，由于PEB處理中產(chǎn)生的蒸發(fā)物再附著于光刻膠表面上，使圖形尺寸產(chǎn)生變動。
隨光刻膠被覆率不同，上述再附著量各區(qū)域也不同，結(jié)果，圖形尺寸變動。因此，本實施例中，按以下示出的順序算出校正曝光量。
圖36表示曝光量與線條尺寸的關(guān)系。圖36中，各直線表示區(qū)域A、區(qū)域B和區(qū)域C。這些直線都是用一次函數(shù)近似圖形測定值的直線。
從圖36的關(guān)系曲線，對區(qū)域A、B、C分別求出變成要求110nm的曝光量條件。其結(jié)果行很清楚，區(qū)域A為13.63，區(qū)域B為13.59，區(qū)域C為13.55mJ/cm2。
這樣，用算出的曝光量(能量)進行區(qū)域A、B、C的曝光。曝光區(qū)內(nèi)校正曝光量的方法，因為已經(jīng)詳細記述于第14、第15的實施例中，這里進行省略。
接著，把晶片W送入PEB處理單元，這里在130℃，90秒的條件下進行加熱處理。PEB處理單元采用上述第11實施例中記述的排氣流為沿晶片單向流動的裝置。如圖35所示，PEB時的排氣流要變成與曝光時的掃描方向相差90度的方向。PEB處理后，進行與第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
在曝光區(qū)內(nèi)，測定顯影后的光刻膠圖形尺寸的結(jié)果，110nm線條間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟沒有校正曝光量條件時比較，大幅度減低了。
本實施例中，雖然設(shè)定曝光時的掃描方向與PEB時的氣流方向有90度不同，但是并不限定于此。重要的是根據(jù)光刻膠被覆率、PEB時的氣流方向、流速，求出圖36所示的曝光量與圖形尺寸的關(guān)系，算出校正曝光量。
并且，本實施例中，已說明了曝光區(qū)內(nèi)光刻膠被覆率的校正方法，然而希望在曝光區(qū)間進行校正是理想的。作為校正方法，如上述實施例記述，關(guān)于PEB時的氣流方向，從上游向下游順序經(jīng)過是理想的。
并且，本實施例中，基于圖形尺寸測定值，用一次函數(shù)近似曝光量與圖形尺寸的關(guān)系，然而不限于此?；诔叽鐪y定值，用多次函數(shù)近似也獲得同樣的效果。
(第17實施例)參照

本發(fā)明第17實施例的襯底處理方法。在第17實施例中，所謂曝光就是在另外的光照射工序中進行曝光量的校正。即，在整個曝光芯片，設(shè)定要求圖形復(fù)制時的曝光量條件為同一條件，而后，根據(jù)曝光芯片的位置進行曝光量調(diào)整。
直至曝光前，都與第16實施例同樣。通過曝光，按縱11×橫13的配置(晶片范圍外的曝光芯片除外)，將含有130nm的孤立線狀圖形的曝光芯片復(fù)制到晶片上，并形成潛象。曝光的條件是曝光量15.00mJ/cm2。
圖37典型地表示用于調(diào)整曝光量的光照射系統(tǒng)。晶片W介以貼近間隙3702載置于臺3701上。晶片W上空，設(shè)置光照射用的光源3703。光源3703由多個低壓水銀燈構(gòu)成。由光源3703發(fā)出照射光3704。照射光3704通過波長選擇性濾光器(圖未示出)，只透過波長193nm的光。波長193nm的光通過掩模3705照射晶片W。該照射系統(tǒng)沒置在用氮凈化的腔室3706內(nèi)。
圖38典型地表示晶片上形成的曝光區(qū)群3801與校正時照射的光照射區(qū)3802的位置關(guān)系。本實施例中，作為PEB工序時使用的PEB單元，如圖39所示，排氣氣流3903采用從外周向中心呈放射狀。因此，對PEB時的氣流，僅在位于最上游的最外周曝光區(qū)(圖39中的3902)照射波長193nm的光。照射量的條件是0.08mJ/cm2，該條件是按以下示出的順序求出來的。3901是下游曝光區(qū)。
圖40表示校正時照射的照射量和最外周(最上游)曝光區(qū)與內(nèi)周(下游)曝光區(qū)之間的尺寸差的關(guān)系。由校正照射量條件與圖形尺寸差的關(guān)系，找出圖形尺寸差變成0的照射量條件。
接著，把晶片W送入PEB處理單元，在130℃，90秒的條件下進行加熱處理。PEB處理單元，如圖39所示，排氣流采用從晶片周邊部分向中心呈放射狀的方式。PEB處理后，進行與第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
在曝光區(qū)內(nèi)，測定顯影后的光刻膠圖形尺寸的結(jié)果，130nm的孤立線條圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟沒有校正曝光量條件時比較，大幅度降低。
本實施例中，雖然PEB時的排氣氣流采用放射狀的方式，但是不限定于此。氣流采用單向的PEB單元時，例如如圖41所示，把具有發(fā)散的燈作為光源，可從晶片上空傾斜照射。圖41中，4101是光源，4102是晶片，4103是貼近間隙，4104是載置臺。這種方法的場合，采用具有圖42所示的這種照射量分布進行校正就可以。
并且，本實施例中，雖然記述有關(guān)僅對最上游曝光區(qū)進行校正的情況，但是不限定于此。也可以采用透射率變化的濾光器來替換掩模(圖37的3705)。
并且，本實施例中，雖然使用低壓水銀燈作為校正照射時的光源，但是不限定于此，例如也可以用激光器作為光源。
(第18實施例)參照

本發(fā)明第18實施例的襯底處理方法。第18的本實施例中，在整個曝光區(qū)之間，設(shè)定要求圖形復(fù)制時的曝光量條件為同一條件，而后，根據(jù)曝光芯片的位置，進行曝光量調(diào)整。曝光量調(diào)整在另外的EB照射工序進行。
用旋轉(zhuǎn)涂布法，在晶片W上涂布電子束(以下稱作EB)用的正型化學(xué)放大型光刻膠。接著，在100℃、90秒的條件下施行預(yù)烘，其結(jié)果，晶片上形成具有膜厚300nm的光刻膠膜。
預(yù)烘后，將上述晶片W冷卻到室溫。把晶片W送入以EB為曝光源的圖形復(fù)制裝置中。在這里，如圖43所示，按縱11×橫15的配置，把含有100nm的線條間隔圖形的曝光區(qū)復(fù)制到晶片上，并形成潛象。晶片上的曝光區(qū)群分成晶片端有欠缺曝光區(qū)4301和沒有欠缺的曝光區(qū)4302。
作為PEB工序時使用的PEB單元，如圖44所示，排氣流4401采用沿晶片成為單向流動的方式。因此，EB只照射對氣流位于最上游的曝光區(qū)(圖45中的4501)。這時的照射量條件按以下示出的順序求得。
圖46表示欠缺曝光區(qū)的面積(用原來曝光區(qū)面積進行歸一化)與校正圖形尺寸變動上需要的EB照射量之間的關(guān)系。欠缺曝光區(qū)的面積越小，PEB時蒸發(fā)的酸量變得越小，因而需要照射量就多。按這樣的順序，根據(jù)欠缺曝光區(qū)的面積算出校正需要的照射量，以此條件進行曝光量調(diào)整。
接著，把晶片W送入PEB處理單元，在110℃，90秒的條件下，進行加熱處理。PEB處理單元，如圖44所示，排氣流采用沿晶片單向流動的方式。PEB處理后，進行與第1實施例同樣的處理，形成光刻膠圖形。
在曝光區(qū)內(nèi)，測定顯影后的光刻膠線條尺寸的結(jié)果，線條間隔圖形的面內(nèi)尺寸離散，跟沒有校正曝光量條件時比較，大幅度降低了。
并且，本實施例中，雖然記述了只對最上游曝光區(qū)進行校正的情況，但是并不限定于此。如第13實施例中記述的一樣，從上游向下游，算出校正曝光量的理想的。
(第19實施例)參照

本發(fā)明第19實施例的襯底處理方法。第19實施例中，根據(jù)曝光芯片，調(diào)整顯影時的顯影液的噴出條件。
直至曝光為止，都與第11實施例同樣。通過曝光，按縱11×橫13的網(wǎng)格狀配置(晶片W范圍外的曝光芯片除外)，把含有150nm的線條間隔圖形的曝光芯片復(fù)制到晶片W上，并形成潛象。本實施例中，各曝光芯片的曝光量條件固定進行。PEB處理工序，例如使用跟圖65中所示的現(xiàn)有裝置同樣的通常加熱裝置來進行。
本實施例中，對圖18中所示的上述最上游曝光片1801A和上述下游曝光片1801B，在顯影工序中要進行調(diào)整，使顯影后形成的光刻膠圖形的線條尺寸變成相等。即，調(diào)整晶片上的光刻膠圖形的顯影速度，具體點說，用以下示出的方法，加速上述最上游曝光片1801A的顯影速度。
利用圖47A、B，說明本實施例的顯影方法。采用直線狀的藥液供給嘴4701，邊噴出藥液邊從晶片W的一端(圖中的開始位置P0)向另一端(圖中的結(jié)束位置P1)掃描。其結(jié)果，在整個被處理襯底上形成藥液膜4702。
通常，均勻地顯影處理晶片面內(nèi)時，設(shè)定噴嘴的噴出量、噴嘴與晶片間的距離、噴嘴的掃描速度都為恒定(分別為1.0L/min、1.5mm、120mm/sec)，形成顯影液膜。而后，60秒鐘靜止顯影以后，通過進行沖洗處理、甩干處理，形成光刻膠圖形。
圖48表示曝光量與經(jīng)光刻工序形成的光刻膠圖形尺寸的關(guān)系。圖48中的實線表示下游曝光芯片的情況，虛線表示最上游曝光芯片的情況。該關(guān)系是通過測量有關(guān)最上游曝光芯片、下游曝光芯片，求出對應(yīng)曝光量的尺寸。本實施例中，希望的尺寸為150nm(L0)，而全部芯片用18.6mJ/cm2(D)進行曝光。而且，在最上游曝光芯片上有效的曝光量減少，尺寸變成158nm(L1)。
由于上述的理由，最上游曝光芯片的曝光量有效地減少，尺寸增大。因此，本實施例中，就最上游曝光芯片而言，通過提高藥液供給噴嘴的顯影液噴出量，增加顯影液供給時的藥液置換量。其結(jié)果，促進顯影，使最上游曝光芯片的尺寸和下游曝光芯片的尺寸一致。具體點說，進行如下。
圖49表示噴出量與圖形尺寸的關(guān)系。用圖49的關(guān)系確定噴出量。圖49中，實線表示下游曝光芯片的情況，虛線表示最上游曝光芯片的情況。該關(guān)系是通過增加噴出量，顯影處理用曝光量(D)曝光的被處理襯底，測量最上游曝光芯片和下游曝光芯片的圖形尺寸而求出來的。如果標準的噴出量為1.0L/min(S0)，下游曝光芯片加工成L0，最上游曝光芯片加工成L1?？梢?，根據(jù)該關(guān)系，用噴出量S1(1.2L/min)處理有效曝光量少的最上游曝光芯片的話，能加工成要求的尺寸(L0)。
其次。利用圖50和圖51說明噴出量的具體控制方法。
圖50中，5001(位置P0)是藥液供給噴嘴的供給口到達晶片W的位置。5002(位置P1)是藥液供給噴嘴的供給口通過最上游曝光芯片一列并行部分的位置。5003(位置P2)是最上游曝光芯片結(jié)束的位置。5004(位置P3)是晶片W的另一端。
圖51表示噴嘴供給口的位置與噴出另的關(guān)系。如圖51所示，掃描藥液供給噴嘴的供給口從P0到位置P1，以噴出量S1掃描噴嘴，位置P2以后以噴出量S0掃描噴嘴。從位置P1到P2之間，線性地控制噴出量，使其從S1減少到S0。從位置P1到P2的噴出量變化不限于此，可按二次函數(shù)變化等，只要達到最均勻性的變化就可以。
本實施例中，雖然示出了控制噴出量的方法，但是也可以控制晶片與噴嘴之間的距離、噴嘴的掃描速度。
圖52表示晶片與噴嘴之間的距離(圖中標記為間隙)和圖形尺寸的關(guān)系。圖52中，實線表示下游曝光芯片的情況，虛線表示最上游曝光芯片的情況。圖52的關(guān)系是通過增大間隙(1～2mm)顯影處理用曝光量(D)曝光后的被處理襯底，測量最上游曝光芯片和下游曝光芯片的圖形尺寸而求出來的。
采用控制晶片與噴嘴的距離的辦法控制圖形尺寸時，利用圖52中示出的關(guān)系，確定最上游曝光芯片上的間隙(G1)。G0是標準條件的間隙，為1.5mm。G1是最上游曝光芯片的間隙，為1.2mm。
圖53表示嘴供給口的位置和晶片與噴嘴的間隙之間的關(guān)系。利用圖52示出的關(guān)系，如圖53所示分別將最上游曝光芯片上和下游曝光芯片上的間隙控制到最佳值，并進行噴嘴的掃描。即，藥液供給噴嘴的供給口從位置P0到位置P1以間隙G1掃描噴嘴，位置P2以后以間隙G0掃描噴嘴。從位置P1到P2之間，線性地控制間隙使其從G1增大到G0。從位置P1到P2的噴出量變化不限于此，可按二次函數(shù)變化等，只要達到最均勻性的變化就可以。
這樣，改變間隙可以調(diào)整顯影速度的理由是因為改變襯底表面上藥液接觸時的強度。具體點說，通過加強能加速顯影，減弱能減速顯影。本實施例中，用噴出壓力直接傳遞到襯底上的距離(1～2mm)進行調(diào)整，距離越小越能促進顯影。然而，根據(jù)另外的實驗，可以知道，如果襯底表面離開噴出口5mm以上，距離越大越促進顯影。這是因為重力比噴出壓力的效果要大的緣故。因此，調(diào)整顯影的間隙，跟條件合并在一起，求出圖形尺寸與間隙的關(guān)系進行確定就可以。
圖54表示噴嘴掃描速度與圖形尺寸的關(guān)系。圖54中，實線表示下游曝光芯片的情況，虛線表示最上游曝光芯片的情況。圖54的關(guān)系是通過增加嘴掃描速度(100～140mm/sec)顯影處理用曝光量(D)曝光后的被處理襯底，測量最上游曝光芯片和下游曝光芯片的圖形尺寸而求出的。
采用控制嘴掃描速度的辦法控制圖形尺寸時，利用圖54所示的關(guān)系，確定最上游曝光芯片上的掃描速度(V1)。V0是標準掃描速度，為120mm/sec。V1是最上游曝光芯片的掃描速度，為110mm/sec。
利用圖54示出的關(guān)系，如圖55所示分別將最上游曝光芯片上和下游曝光芯片上的掃描速度控制到最佳值，并進行噴嘴的掃描。即，藥液供給噴嘴的供給口從位置P0到位置P1以掃描速度V1掃描噴嘴，位置P2以后以掃描速度V0掃描噴嘴。從位置P1到P2之間，線性地控制掃描速度使其從V1增大到V0。從位置P1到P2的掃描速度變化不限于此，可按二次函數(shù)變化等，只要達到最均勻性的變化就可以。
這樣，改變掃描速度可以調(diào)整顯影速度的理由是因為改變襯底上的噴嘴滯留時間的緣故。具體點說，由于延長滯留時間，藥液充分置換，因而能夠加速顯影速度。另一方面，由于縮短滯留時間就能減速。本實施例中，在由滯留時間引起藥液置換構(gòu)成支配的范圍(100～140mm/sec)內(nèi)進行調(diào)整，因此距離越小越能促進顯影。然而，根據(jù)另外的實驗很清楚，掃描速度如果提高到200mm/sec以上，掃描速度越大越能促進顯影。這是因為噴嘴牽引藥液的力產(chǎn)生的藥液流動比滯留時間的效果要大的緣故。所以，進行顯影調(diào)整的掃描速度，跟條件合并一起，求出圖形尺寸與掃描速度的關(guān)系進行確定就可以。
如以上所述，利用下游和最上游曝光芯片情況的圖形尺寸與控制參數(shù)(顯影液的噴出條件)的關(guān)系，決定上游曝光芯片上的顯影液噴出條件。用跟下游曝光芯片不同的噴出條件，在該條件下使最上游曝光芯片顯影就行。
在這樣求出的噴出量條件下進行顯影處理時，就可以大幅度改善曝光區(qū)間的光刻膠圖形均勻性。
(第20實施例)參照

本發(fā)明第20實施例的襯底處理方法。第20實施例中，根據(jù)曝光芯片，調(diào)整顯影工序中的顯影液濃度。即，跟第19實施例同樣，對如圖18所示的最上游曝光片1801A和上述下游曝光片1801B調(diào)整顯影速度，使其光刻膠圖形的圖形尺寸相等。具體點說，用以下示出的方法，加快上述最上游曝光片1801A的顯影速度。
與第11實施例同樣，在晶片W上形成膜厚60nm的反射防止膜，該反射防止膜上形成300nm的光刻膠膜。
接著，經(jīng)過與第1實施例同樣的曝光工序，按縱11×橫13網(wǎng)格狀配置(晶片范圍外的曝光芯片除外)，把含有110nm的線條間隔圖形的曝光芯片復(fù)制到晶片上，形成潛象。本實施例中使用的曝光裝置是以ArF受激準分子激光(波長193nm)作為光源。各曝光芯片的曝光量條件固定不變。
利用圖47A、B，如第19實施例所示形成光刻膠圖形。如圖48所示，本實施例中，要求尺寸為110nm(L0)，因而整個芯片用25.3mJ/cm2(D)進行曝光。而且，在最上游曝光芯片，尺寸變成120nm(L1)。因此，提高最上游曝光芯片的顯影液濃度。其結(jié)果，促進顯影，使最上游曝光芯片的尺寸與下游曝光芯片的尺寸一致。具體點說，進行如下。
圖56A、B表示顯影液的涂布方法。圖56A、B中，5601是最上游曝光芯片，5602是下游曝光芯片。靜止顯影中，用氣流吹出噴嘴5603、5604向最上游曝光芯片5601吹出氣流5606。因此，使水一部分蒸發(fā)，提高顯影液的濃度。該氣流吹出噴嘴由于只從5603吹出氣流5605，就只能向最上游曝光芯片上吹出氣流。5606是顯影液。
如果僅用氣流，蒸發(fā)水量上就有限度。因此，在吹氣流前，調(diào)整溶液的厚度。即，如圖57A所示，提供顯影液5701A。其次，如圖57B所示以50rpm使晶片W旋轉(zhuǎn)2秒鐘，形成如圖57C所示液厚150μm的薄膜5701B。然后，用氣流吹出噴嘴吹出氣流。通過使液厚從1mm減少到150μm，即使同樣蒸發(fā)量也能大大改變濃度。
圖58表示曝光量與經(jīng)光刻工序形成的光刻膠圖形尺寸的關(guān)系。圖58中的實線表示下游曝光芯片的情況，虛線表示最上游曝光芯片的情況。以下，利用圖58說明決定氣流吹出流量的方法。在這里，假定吹出流量為變量，固定嘴與晶片的距離為15mm，設(shè)成固定。標準條件下，流量是F0(0L/min)，下游芯片加工成L0，最上游芯片加工成L1。由該關(guān)系可知中，如果以流量F1(0.9L/min)處理有效的曝光量少的最上游芯片的話，可加工成要求的尺寸(L0)。
如以上所示，利用下游和最上游曝光芯片時的圖形尺寸與氣流流量的關(guān)系，確定下游曝光芯片上氣流的流量，使下游曝光芯片和最上游曝光芯片的尺寸變成相等。用該條件進行顯影。
這樣以來，按照求出的氣流條件，進行顯影處理時，就能大幅度改善曝光區(qū)之間的光刻膠圖形尺寸的均勻性。
(第21實施例)參照

本發(fā)明第21實施例的襯底處理方法。第21實施例中，根據(jù)曝光芯片，改變顯影工序中的顯影液溫度。其結(jié)果，促進顯影，使最上游曝光芯片和下游曝光芯片上的圖形尺寸一致。本實施例中所用的光刻膠、顯影液的組合，一提高溫度就加快顯影速度。因此，通過提高最上游曝光芯片上顯影液的溫度，促進顯影。具體點說，用以下示出的方法，加快圖18所示最上游曝光芯片1801A的顯影速度。
直至曝光為止，都與第11實施例同樣。其次，如圖59A、B所示，靜止顯影中，從晶片下面用熱板5903、5904加熱最上游曝光芯片5901，提高顯影液的溫度。由于只給熱板5903輸入電力，只能加熱最上游曝光芯片5901。
圖60表示顯影液的溫度與圖形尺寸的關(guān)系。圖60中的實線表示下游曝光芯片的情況，虛線表示最上游曝光芯片的情況。以下，利用圖60說明決定溫度的方法。形成顯影液膜以后，自液膜形成10秒后，讓晶片背面接觸加熱到規(guī)定溫度的熱板40秒鐘。標準條件下，溫度為T0(23℃)，下游芯片加工成L0，最上游芯片加工成L1。從該關(guān)系可知，在最上游芯片的熱板溫度T1(28℃)進行處理的話，可加工成要求的尺寸(L0)。
如以上所示，利用下游和最上游曝光芯片情況的圖形尺寸與熱板溫度的關(guān)系，確定上游曝光芯片上的熱板溫度，使得下游曝光芯片和最上游曝光芯片的尺寸變成相等。在該條件下進行顯影。
還有，用正型光刻膠，如果降低顯影液溫度就增加顯影速度時，則調(diào)整熱板溫度，使最上游曝光芯片的顯影液溫度下降。
并且，本實施例中，是從晶片的背面用熱板加熱進行溫度調(diào)整，除此以外，也可以用燈加熱器從晶片上面進行加熱。
在這樣求出的氣流條件下進行顯影處理時，能夠大幅度改善曝光區(qū)之間的光刻膠圖形尺寸均勻性。
(第22實施例)參照

本發(fā)明第22實施例的襯底處理方法。第22實施例中，使顯影液噴出量具有分布來可調(diào)整顯影速度。曝光后的加熱工序(PEB處理工序)的氣流方向與第19～第21實施例不同。具體點說，如圖39所示，氣流從襯底的外周向著中心。
由于所述的理由，顯影后形成的光刻膠圖形尺寸，最上游曝光芯片3902比下游曝光芯片3901要大。因此，應(yīng)該調(diào)整晶片上的光刻膠圖形的顯影速度，使得在最上游曝光芯片3902和下游曝光芯片3901上顯影后形成的光刻膠圖形的線條尺寸變成相等。具體點說，用以下示出的方法，加快上述最上游曝光芯片3902的顯影速度。
直至曝光為止，都與第11實施例同樣。其次，如圖61A、B所示，在晶片W的大約中心處，讓直線狀的藥液供給噴嘴6101靜止，邊噴出藥液邊轉(zhuǎn)動晶片W。其結(jié)果，被處理襯底上形成藥液膜6103。這時，設(shè)定噴嘴的噴出量、噴嘴與晶片間的距離、襯底的旋轉(zhuǎn)數(shù)分別為1.0L/min、1.5mm、40rpm。而后，在60秒靜止顯影以后，通過進行沖洗處理、甩干處理，形成均勻的光刻膠圖形。
進而對晶片面內(nèi)進行均勻性處理時，如圖62A、B所示使徑向有排出量的分布，以便給每單位面積能夠供給相同液量。圖62A、B中，6202A是最上游芯片，6202B是下游芯片。具體點說，如圖62C的實線所示，隨距中心的距離增加排出量。
如第19實施例所示，經(jīng)過通常的曝光工序，就變成圖48所示的曝光量與光刻膠線條尺寸的關(guān)系。因此，本實施例中，如圖62C的虛線所示，設(shè)定最上游曝光芯片上的噴出量比均勻性處理條件的噴出量(實線)要多。因此，可以使最上游曝光芯片的尺寸跟下游曝光芯片的尺寸調(diào)合。
如以上所示，跟均勻性處理時比較，設(shè)定最上游曝光芯片上的顯影液的噴出量多。因此，最上游曝光芯片上的顯影速度加快，就可以使最上游曝光芯片的尺寸跟下游曝光芯片的尺寸調(diào)合。
并且，本實施例中，通過改變藥液供給噴嘴的噴出量，使最上游曝光芯片和下游曝光芯片的顯影速度相同，然而如第20實施例中所示，也可能改變濃度。這時，用氣流吹出噴嘴5603、5604吹出氣流就可以。并且，如第21實施例所示，也可能改變溫度。這時，可以用熱板5903、5904加熱。
在這樣求出的氣流條件下進行顯影處理時，就可大幅度改善曝光區(qū)之間的光刻膠圖形尺寸均勻性。
(第23實施例)參照

第23實施例的襯底處理方法。第23實施例中，采用親水化處理法，調(diào)整顯影速度。即，使圖39所示的最上游曝光芯片3902比下游曝光芯片3901更親水。其結(jié)果，可以加快最上游曝光芯片3902的顯影速度。具體點說進行如下。還有，PEB處理工序的氣流方向跟第22實施例相同。
直至曝光為止，都與第11實施例同樣。接著，如圖47A、B所示，在供給顯影液之前，由直通式噴嘴4702供給溶解1ppm的臭氧分子的臭氧水。其結(jié)果，使光刻膠表面親水化處理。臭氧水只要5ppm以下就行。
如圖63所示在500rpm下旋轉(zhuǎn)晶片W的狀態(tài)，使直通式噴嘴位于襯底中心(圖中的6301)。在這里，由直通式噴嘴噴出臭氧水1秒鐘。在噴出的狀態(tài)下，以100mm/sec速度移動到外周部(圖中的6302)。在這里，讓直通式噴嘴靜止一定時間(以下表示為外周部的滯留時間)。由于把更多的臭氧水供給外周部，使外周部更加親水化。經(jīng)過一定時間后，通過停止噴出臭氧水，旋轉(zhuǎn)襯底，使襯底干燥。
然后，如圖47A、B所示，利用直線狀藥液供給噴嘴4702，邊噴出藥液邊從晶片W的一端(圖中的開始位置)向另一端(圖中的結(jié)束位置)掃描。其結(jié)果，在晶片W上形成藥液膜4702。設(shè)定噴嘴的噴出量、噴嘴與晶片間的距離、噴嘴的掃描速度為恒定(分別為1.0L/min、1.5mm、120mm/sec)，形成顯影液膜。而后，進行60秒靜止顯影、沖洗處理、甩干處理，并形成光刻膠圖形。
如圖48所示，本實施例中，要求尺寸是150nm(L0)，而且整個芯片用17.5mJ/cm2(D)進行曝光。然而，在最上游曝光芯片上因為有效的曝光量減少，所以尺寸變成158nm(L1)。因此，通過優(yōu)化外周部的滯留時間調(diào)合尺寸。
圖64表示最上游曝光芯片上的外周部滯留時間與圖形尺寸的關(guān)系。在滯留時間t0(＝0秒)的條件下，下游芯片加工成L0，最上游芯片加工成L1。從該關(guān)系可知，如果用滯留時間t1(＝3秒)進行處理，則可加工成要求尺寸(L0)。
如以上所示，采用使最上游曝光芯片上的顯影速度更親水化的辦法，加快最上游曝光芯片的顯影速度。其結(jié)果，就可能使最上游曝光芯片的尺寸跟下游曝光芯片的尺寸調(diào)合。
本實施例中，為了進行親水化使用了臭氧水，可是不限于此。即使純水或作為氧化性液體的氧水、一氧化碳水、過氧化氫水也具有親水化效果，可以應(yīng)用。
在第18、第22、第23的實施例中，雖然說明PEB時的排氣流是單向的，但是不限與此。即便采用從晶片外周向中心、或從中心向外周的放射狀氣流的PEB單元，也可按同樣的順序進行校正。
第19、第21～第23的實施例中，示出了KrF受激準分子激光用化學(xué)放大型光刻膠的例子。但是，不限于此。即，也能應(yīng)用于ArF光刻膠。第20實施例中，示出了ArF受激準分子激光化學(xué)放大型光刻膠的例子。但是，不限于這些。即，也能應(yīng)用于KrF光刻膠。進而，通過第19～第23實施例，也能應(yīng)用于F2光刻膠、EB光刻膠、EUV光刻膠等。
第1～第23實施例中，雖然說明了有關(guān)140nm的孤立線狀圖形和線條間隔圖形，但是不限定于此。也可應(yīng)用于孔狀圖形等的形成。
第1～第23實施例中，曝光之際，使用了受激準分子激光器。然而，不限于此，也可以使用紫外線、遠紫外線、真空紫外線、電子束、X射線。
還有，本發(fā)明不限于本實施例中說明過的正型化學(xué)放大型光刻膠，不用說負型化學(xué)放大型光刻膠也能應(yīng)用。在第19～第23實施例中，用負型光刻膠的情況下，進行各種控制以便加快最上游曝光芯片的顯影速度。即，在第19、第22實施例，就控制顯影液的噴出條件。在第20實施例，就向下游芯片上吹出氣流，使最上游芯片的顯影速度相對地加快。在第21實施例，調(diào)整顯影液的溫度。在第23實施例，調(diào)整顯影液的光刻膠表面狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種涂布膜的加熱裝置，具備具有內(nèi)部空間的腔室；上述腔室內(nèi)具有支撐被處理襯底的載置面并用于加熱上述被處理襯底的加熱板，所述被處理襯底具有涂布膜；以及對著上述載置面配置于上述腔室內(nèi)的、用于吸附由上述被處理襯底產(chǎn)生的蒸發(fā)物的吸附板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是上述吸附板是用由氧化物、氮化物、對著上述被處理襯底的表面由氧化物構(gòu)成的材料、以及對著上述被處理襯底的表面由氮化物構(gòu)成的材料組成的一組材料中選擇的材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是上述吸附板具備控制上述吸附板的溫度的溫度控制機能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是將上述溫度控制機能設(shè)定為，使上述吸附板的溫度比上述被處理襯底的溫度高。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是將上述溫度控制機能設(shè)定為，使上述吸附板的溫度比上述被處理襯底的溫度低。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是上述吸附板是用由氧化物、氮化物、對著上述被處理襯底的表面由氧化物構(gòu)成的材料、以及對著上述被處理襯底的表面由氮化物構(gòu)成的材料組成的一組材料中選擇的材料構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是上述吸附板由金屬構(gòu)件構(gòu)成，上述涂布膜的加熱裝置還包括用于在上述加熱板與上述電極構(gòu)件之間產(chǎn)生電場的電壓產(chǎn)生器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是上述電極構(gòu)件用上述電壓產(chǎn)生器施加比上述加熱板低的電壓，吸附上述蒸發(fā)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的涂布膜的加熱裝置，其特征是上述電極構(gòu)件用上述電壓產(chǎn)生器施加比上述加熱板高的電壓，抑制上述蒸發(fā)物的產(chǎn)生。
10.一種光刻膠處理裝置，具備在被處理襯底上形成化學(xué)放大型光刻膠膜的光刻膠形成單元；向上述化學(xué)放大型光刻膠膜照射能量射線，形成具有潛象圖形的曝光區(qū)的曝光單元；旋轉(zhuǎn)校正上述被處理襯底的方向的旋轉(zhuǎn)校正單元；一邊沿上述被處理襯底單向流動氣流一邊加熱上述化學(xué)放大型光刻膠膜的加熱處理單元；以及使上述化學(xué)放大型光刻膠膜顯影的顯影單元。
全文摘要
為了提高涂布膜或光刻膠的均勻性，本發(fā)明提供了一種涂布膜加熱裝置和光刻膠的處理裝置。本發(fā)明的涂布膜的加熱裝置具有內(nèi)部空間的腔室；上述腔室內(nèi)具有支撐被處理襯底的載置面并用于加熱上述被處理襯底的加熱板，所述被處理襯底具有涂布膜；以及對著上述載置面配置于上述腔室內(nèi)的、用于吸附由上述被處理襯底產(chǎn)生的蒸發(fā)物的吸附板。
文檔編號G03F7/26GK1702561SQ200510082468
公開日2005年11月30日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月26日
發(fā)明者川野健二, 伊藤信一, 塩原英志, 河村大輔, 早崎圭 申請人:株式會社東芝