專利名稱：抗蝕劑涂布顯影裝置和抗蝕劑涂布顯影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基板上涂布抗蝕膜，對曝光的抗蝕膜進(jìn)行顯影而形成抗蝕圖案的 抗蝕劑涂布顯影裝置和抗蝕劑涂布顯影方法，特別涉及通過使抗蝕圖案平滑化而能夠降 低線寬粗糙度的抗蝕劑涂布顯影裝置和抗蝕劑涂布顯影方法。
背景技術(shù)：
為了制造具有更高集成度的半導(dǎo)體集成電路，要求進(jìn)一步微細(xì)化。例如，對于 蝕刻掩膜的最小尺寸(CD)而言，降低現(xiàn)有的曝光裝置的曝光限度而達(dá)到32nm和22nm。 當(dāng)以該程度的寬度形成場效應(yīng)晶體管(FET)的槽時，如果抗蝕圖案的線寬粗糙度(LWR) 較大，則產(chǎn)生FET的閾值電壓波動，作為集成電路的特性惡化，或者無法正常工作的問題。為了應(yīng)對這樣的問題，在專利文獻(xiàn)1中記載了通過對抗蝕膜供給溶劑氣體而溶 解抗蝕膜表面，從而使抗蝕膜表面的凹凸均勻化的方法。專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-19969號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在抗蝕劑涂布顯影裝置內(nèi)對抗蝕膜供給溶劑氣體時，存在溶劑氣體在抗 蝕劑涂布顯影裝置內(nèi)擴(kuò)散、顯影前的抗蝕膜暴露于溶劑氣體的可能性。此時，例如當(dāng)抗 蝕膜由化學(xué)增幅型的抗蝕劑形成時，溶劑中含有的堿性成分中和抗蝕膜中的酸性成分， 阻礙顯影作用，導(dǎo)致無法圖案化。并且，溶劑中也存在例如刺激性氣味強(qiáng)的溶劑，由這樣的溶劑形成的溶劑氣體 如果向抗蝕劑涂布顯影裝置外泄漏，則引起裝置操作者的不適感。本發(fā)明就是鑒于以上問題而做出的，提供一種能夠防止向外部擴(kuò)散，并且高效 降低抗蝕圖案的線寬粗糙度的抗蝕劑涂布顯影裝置和抗蝕劑涂布顯影方法。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一方式提供一種抗蝕劑涂布顯影裝置，其具備 在基板上涂布抗蝕劑而形成抗蝕膜的抗蝕膜形成部；對曝光的上述抗蝕膜進(jìn)行顯影的抗 蝕劑顯影部；生成包含對抗蝕膜具有溶解性的溶劑的蒸汽或氣體的氣體的溶劑氣體生成 部；調(diào)整利用上述氣體生成部生成的上述氣體的溶劑氣體調(diào)整部；收納具有在上述抗蝕 劑顯影部顯影而圖案化的上述抗蝕膜的基板的、能夠維持減壓的處理室，該處理室包括 向所收納的上述基板供給利用上述溶劑氣體調(diào)整部調(diào)整的上述氣體的供給部；和對上述 處理室進(jìn)行減壓排氣的排氣部。本發(fā)明的第二方式提供一種抗蝕劑涂布顯影方法，其包括在基板上涂布抗蝕劑 而形成抗蝕膜的步驟、利用規(guī)定的光掩膜對上述抗蝕膜進(jìn)行曝光的步驟、對曝光的上述 抗蝕膜進(jìn)行顯影而圖案化的步驟、在能夠維持減壓的處理室中收納具有上述圖案化的上 述抗蝕膜的基板的步驟、生成包含對上述抗蝕膜具有溶解性的溶劑的蒸汽或氣體的氣體 的步驟、調(diào)整利用上述氣體生成部生成的上述氣體的步驟、和對收納于上述處理室中的上述基板供給調(diào)整的上述氣體的步驟。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以提供一種能夠避免工藝過程氣氛污染并且高效降 低抗蝕圖案的線寬粗糙度的抗蝕劑涂布顯影裝置和抗蝕劑涂布顯影方法。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的抗蝕劑涂布顯影裝置的結(jié)構(gòu)的概略平面圖。 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的抗蝕劑涂布顯影裝置的概略正面圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的抗蝕劑涂布顯影裝置的概略背面圖。圖4是表示圖1至圖3所示的抗蝕劑涂布顯影裝置所包括的抗蝕膜處理裝置的概 略平面圖。圖5是表示圖4所示的抗蝕膜處理裝置、溶劑氣體生成器和溶劑氣體調(diào)整器的概 略截面圖。圖6A是表示圖5所示的溶劑氣體調(diào)整器的霧沫除去噴嘴的立體圖。圖6B是表示圖6A的霧沫除去噴嘴的側(cè)面圖。圖6C是表示圖6A的霧沫除去噴嘴的其它側(cè)面圖。圖7是說明圖4所示的抗蝕膜處理裝置的效果的圖。圖8是表示圖5所示的溶劑氣體生成器的變形例的圖。圖9是表示圖5所示的溶劑氣體調(diào)整器的變形例的圖。符號說明1...抗蝕劑涂布顯影裝置；2...向盒裝卸臺；3...處理臺；4...界面部；5...曝光裝 置；7...晶片搬送體；13...主搬送裝置；Gl、G2、G3、G4...處理裝置組；60...抗蝕膜處 理裝置；62...處理室；64...負(fù)載鎖定室；65A...溶劑氣體調(diào)整器；65C...霧沫除去噴嘴； 67A...溶劑氣體生成器；UV...紫外線燈
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不受示例的實(shí)施方式的限 定。全部附圖中，對相同的或者對應(yīng)的部件或者部品付與相同的或者對應(yīng)的參照符號， 省略重復(fù)說明。圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的抗蝕劑涂布顯影裝置1的結(jié)構(gòu)的概略平面 圖，圖2是抗蝕劑涂布顯影裝置1的概略正面圖，圖3是抗蝕劑涂布顯影裝置1的概略背 面圖。如圖1所示，抗蝕劑涂布顯影裝置1具有向盒裝卸臺2、處理臺3和界面部4。向盒裝卸臺2具有載置收容有例如25枚晶片W的盒C的載置部6、和從載置于 載置臺6的盒C取出晶片W，在盒C和處理臺3之間搬入搬出晶片W的晶片搬送體7。 能夠在載置臺6上沿圖中X方向(向盒裝卸臺2的長度方向)載置多個(例如4個)盒 C。晶片搬送體7配置于向盒裝卸臺2的載置部6和處理臺3之間，能夠沿搬送通路8向 X方向移動。另外，晶片搬送體7具有在Y方向、Z方向(上下方向)和θ方向(以Z 軸為中心的旋轉(zhuǎn)方向)自由移動的晶片搬送臂7a。根據(jù)各樣的構(gòu)成，晶片搬送體7能夠選擇性地進(jìn)接載置于載置 臺6的盒C，依次取出在盒C內(nèi)沿Z方向多級收納的晶片W， 將取出的晶片W向處理臺3的第三處理裝置組G3(后述)搬送。另外，晶片搬送體7優(yōu) 選具有進(jìn)行晶片W位置校準(zhǔn)的校準(zhǔn)機(jī)能。處理臺3在其大致中心位置設(shè)有主搬送裝置13，在該主搬送裝置13的周邊配置 有四個處理裝置組Gl、G2、G3、G4。這些處理裝置組，如后所述，具有多級配置的各 種處理裝置。第一處理裝置組Gl和第二處理裝置組G2配置在相對于主搬送裝置13+X 方向側(cè)。另外，第三處理裝置組G3和第四處理裝置組G4配置在沿主搬送裝置13的Y 方向的兩側(cè)。具體而言，第三處理裝置組G3鄰接于向盒裝卸臺2而配置，第四處理裝置 組G4鄰接于界面部4而配置。主搬送裝置13能夠相對于配置在這些處理裝置組Gl、G2、G3、G4中的各種處 理裝置(后述)和抗蝕膜處理裝置60 (后述)搬入搬出晶片W。第一處理裝置組Gl和第二處理裝置組G2具有例如圖2所示的在晶片W上涂布 抗蝕劑液而形成抗蝕膜的抗蝕劑涂布裝置17、和配置于抗蝕劑涂布裝置17上方的對曝光 的抗蝕膜進(jìn)行顯影的顯影處理裝置18。第三處理裝置組G3，例如如圖3所示，自下而上依次具有冷卻晶片W的冷卻裝 置30、進(jìn)行用于提高抗蝕劑液對晶片W的固定性的附著處理的附著裝置31、進(jìn)行晶片W 的交接的延伸裝置32、進(jìn)行使涂布于晶片W的抗蝕劑液中的溶劑蒸發(fā)的烘焙處理的預(yù)烘 焙裝置33、34、預(yù)備烘焙裝置35、和進(jìn)行將顯影后的抗蝕膜加熱的后烘焙處理的后烘焙 裝置36。第四處理裝置組G4，例如如圖3所示，自下而上依次具有冷卻裝置40、自然冷 卻晶片W的延伸-冷卻裝置41、在主搬送裝置13和晶片搬送體50 (后述)之間進(jìn)行晶 片W的交接的延伸裝置42、冷卻裝置43、將曝光后的抗蝕膜加熱的曝光后烘焙裝置44、 45、預(yù)備烘焙裝置46和后烘焙裝置47。其中，處理裝置組的數(shù)量和配置、配置于各處理裝置組的處理裝置數(shù)量、種類 和配置可以根據(jù)該抗蝕劑涂布顯影裝置1中進(jìn)行的處理和所制造的設(shè)備的種類任意選 擇。再參照圖1，在界面部4的中央部設(shè)有晶片搬送體50。該晶片搬送體50構(gòu)成為 能夠自由地向X方向和Z方向移動、沿Θ方向旋轉(zhuǎn)。晶片搬送體50能夠進(jìn)接屬于第四 處理裝置組G4的延伸-冷卻裝置41、延伸裝置42、邊緣曝光裝置51和曝光裝置5，分 別相對上述裝置搬送晶片W。接著，邊參照圖4至圖6邊說明配置于處理臺3的抗蝕膜處理裝置60。參照圖4，抗蝕膜處理裝置60具有對抗蝕膜進(jìn)行處理的處理室62、和對該處理 室62通過閘閥GVl連接的負(fù)載鎖定室64。在處理室62中配置有載置晶片W的基座 62S?；?2S上設(shè)置有三個貫通孔，晶片W載置在基座62S上，為了從基座62S上舉 起，設(shè)有貫通對應(yīng)的貫通孔而上下移動的三個升降銷62Ρ。另外，在基座62S內(nèi)藏有例如 由電熱線等形成的加熱部62Η (圖5)。加熱部62Η連接有未圖示的電源、溫度測定部和 溫度調(diào)整器等，由此能夠?qū)⒒?2S和載置于其上的晶片W加熱至規(guī)定的溫度。另外， 基座62S優(yōu)選具有靜電卡盤。另外，在處理室62的底部形成有多個(圖示的例子中為四個)排氣口 62Ε，通過連接于排氣口 62E的排氣系統(tǒng)(未圖示)，能夠?qū)⑻幚硎?2內(nèi)維持于減壓。該排氣系 統(tǒng)優(yōu)選具有容易實(shí)現(xiàn)高排氣速度的渦輪分子泵。另外，連接排氣口 62E和排氣系統(tǒng)的配 管的途中設(shè)有壓力調(diào)整閥(未圖示)。壓力調(diào)整閥受到設(shè)于處理室62內(nèi)的壓力表等和控 制部(均未圖示)的控制，能夠調(diào)整處理室62內(nèi)的壓力。負(fù)載鎖定室64中設(shè)有支持晶片W而進(jìn)行搬送的搬送臂64A。搬送臂64A以能 夠移動的方式通過導(dǎo)軌66支持(圖5)，能夠通過未圖示的驅(qū)動裝置沿導(dǎo)軌66在圖中的Y 方向往返移動。另外，搬送臂64A具有兩個切口部，三個升降銷64P能夠貫通該切口部 上下移動。通過升降銷64P的上下移動，將晶片W載置于搬送臂64A上，從搬送臂64A 舉起。 本實(shí)施方式中，搬送臂64A的內(nèi)部配置有流通流體的導(dǎo)管，能夠從未圖示的流體 循環(huán)器流通經(jīng)過溫度調(diào)整的流體。由此能夠冷卻載置于搬送臂64A上的晶片W。另外， 搬送臂64A能夠在除了允許上述升降銷64P的上下移動的切口部以外的廣闊范圍內(nèi)接觸 晶片W，因此能夠高效地冷卻晶片W。另外，負(fù)載鎖定室64具有面對處理臺3的主搬送裝置13的閘閥GV2。若打開 閘閥GV2，則能夠通過主搬送裝置13將晶片W向負(fù)載鎖定室64內(nèi)搬入，從負(fù)載鎖定室 64搬出。若關(guān)閉閘閥GV2，則能夠維持負(fù)載鎖定室64的氣密性。另外，在負(fù)載鎖定室 64的底部形成有多個(圖示的例子中為4個)排氣口 64E，通過連接于排氣口 64E的排氣 系統(tǒng)，能夠?qū)⒇?fù)載鎖定室64維持于減壓。再參照圖4和圖5，在負(fù)載鎖定室64中，靠近頂部設(shè)有沿閘閥GVl延伸的紫外 線燈UV。紫外線燈UV可以是產(chǎn)生主要為172nm的紫外光的氙準(zhǔn)分子燈。利用如圖所 示配置的紫外線燈UV，晶片W通過搬送臂64A從負(fù)載鎖定室64搬入處理室62時(或者 從處理室62向負(fù)載鎖定室64搬出時)，能夠?qū)琖照射紫外光。其中，紫外線燈UV 可以設(shè)置為靠近負(fù)載鎖定室64的頂部附近沿閘閥GV2延伸。由此，晶片W通過主搬送 裝置13向負(fù)載鎖定室64搬入時(或者搬出時)，能夠?qū)琖照射紫外光。另外，不 限于對晶片W照射紫外光，可以在載置于搬送臂64A的晶片W上方配置氙準(zhǔn)分子燈，使 用反光鏡等，對晶片W的整體照射紫外光。參照圖5，抗蝕膜處理裝置60具有生成向晶片W上的抗蝕膜供給的溶劑氣體的 溶劑氣體生成器67A、和調(diào)整(conditioning)利用溶劑氣體生成器67A生成的溶劑氣體 的溶劑氣體調(diào)整器65A。其中，為了圖示方便，溶劑氣體生成器67A和溶劑氣體調(diào)整器 65A圖示為在抗蝕膜處理裝置60的處理室62的附近，但是不限于該位置。溶劑氣體生 成器67A和溶劑氣體調(diào)整器65A，例如，可以與抗蝕膜處理裝置的負(fù)載鎖定室64鄰接而 配置，也可以配置于抗蝕膜處理裝置60的上方。另外，圖1和圖4中省略溶劑氣體生成 器67A和溶劑氣體調(diào)整器65A的圖示。本實(shí)施方式中，作為溶劑氣體生成器67A，使用如圖5中模式表示的鼓泡罐。 艮口，在溶劑氣體生成器67A的內(nèi)部收納溶劑(液體)。另外，溶劑氣體生成器67A連接 有吸入對該溶劑進(jìn)行鼓泡的運(yùn)載氣體的吸氣管67B和通過鼓泡向溶劑氣體調(diào)整器65A提 供包含溶劑蒸汽的運(yùn)載氣體(溶劑氣體)的橋式配管65B。運(yùn)載氣體可以是氬(Ar)氣、 氦(He)氣等惰性氣體，或者氮?dú)?N2),從未圖示的運(yùn)載氣體供給源對吸氣管67B供給。另外，溶劑氣體生成器67A，在本實(shí)施方式中收納于恒溫槽67T中，由此，溶劑 氣體生成器67A、吸氣管67B和橋式配管65B維持在幾乎同一溫度。該溫度可以是溶劑不分解或不變質(zhì)的程度的溫度，例如處于80°C至120°C的范圍，具體而言可以為約100°C。 如后所述，溶劑氣體生成器67A的溫度優(yōu)選進(jìn)一步高于溶劑氣體調(diào)整器65A的溫度。另 夕卜，在橋式配管65B中恒溫槽67T外部的部分，例如卷有帶狀的加熱器65H，由此加熱橋 式配管65B，從而防止在橋式配管65B內(nèi)部的溶劑氣體的凝縮。其中，收納于溶劑氣體生成器67A的溶劑優(yōu)選具有使抗蝕膜溶解的性質(zhì)。另 夕卜，該溶劑可以具有即使不使抗蝕膜溶解至消失，也被抗蝕膜吸收而使吸收的部分膨潤 的性質(zhì)。這樣的性質(zhì)在本說明書中也稱為具有溶解性。具體而言，作為優(yōu)選的溶劑，能 夠列舉丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。另外，溶劑氣體生成器67A的吸氣管67B中設(shè)有用于在運(yùn)載氣體供給源(未圖 示)和溶劑氣體生成器67A之間開始/停止運(yùn)載氣體的供給的開關(guān)閥和用于流量控制的流 量控制器(均未圖示)，通過未圖示的控制部，控制供給的開始/停止以及流量。溶劑氣體調(diào)整器65A利用例如具有與鼓泡罐同等程度大小的中空罐構(gòu)成。另 夕卜，溶劑氣體調(diào)整器65A連接有來自溶劑氣體生成器67A的橋式配管65B。由此，能夠 向溶劑氣體調(diào)整器65A的內(nèi)部吸入在溶劑氣體生成部67A生成的溶劑氣體。另外，溶劑 氣體調(diào)整器65A連接有作為送出管的橋式配管62B，由此溶劑氣體從溶劑氣體調(diào)整器65A 向處理室62送出。另外，溶劑氣體調(diào)整器65A收納于恒溫槽65T中，由此，溶劑氣體調(diào) 整器65A、橋式配管65B和橋式配管62B維持在基本相等的溫度。該溫度可以為例如約 70°C至約90°C的范圍，例如優(yōu)選為約80°C。另外，該溫度進(jìn)一步優(yōu)選比溶劑氣體生成器 67A的溫度低。另外，溶劑氣體調(diào)整器65A的內(nèi)部設(shè)有連接于來自溶劑氣體生成器67A的橋式 配管65B的霧沫除去噴嘴65C。霧沫除去噴嘴65C，如圖6A所示，具有連接于橋式配管 65B的漏斗部65C1和連接于漏斗部65C1的扁平的方形導(dǎo)管部65C2。漏斗部65C1由具有大致三角形形狀的兩個板部件構(gòu)成，在該三角形的頂部連接 橋式配管65B，在三角形的底邊連接方形導(dǎo)管部65C2。另外，漏斗部65C1的兩個板狀 部件的側(cè)板被封止，作為整體具有扁平的漏斗狀的形狀。圖6B是從圖6A中的箭頭ARl方向看霧沫除去噴嘴65C的側(cè)面圖。如圖所示， 漏斗部65C1的厚度，從橋式配管65B向方形導(dǎo)管部65C2，從與橋式配管65B的外徑基 本相等的厚度變小至與扁平的方形導(dǎo)管部65C2的厚度基本相等的厚度。這樣，橋式配管 65B內(nèi)部的具有圓形截面的溶劑氣體的流路變換為方形導(dǎo)管部65C2內(nèi)部的具有扁平的矩 形截面的流路。
方形導(dǎo)管部65C2在與漏斗部65C1的連接端相反側(cè)一端開口，由此，通過橋式 配管65B提供的溶劑氣體向溶劑氣體調(diào)整器65A的內(nèi)部排出。另外，如圖6A和圖6C(從 圖6A中的箭頭AR2方向看霧沫除去噴嘴65C的側(cè)面圖)所示，在方形導(dǎo)管部65C2的內(nèi) 部設(shè)有沿漏斗部65C1向方形導(dǎo)管部65C2方向延伸的多個分隔壁65C3。通過這些分隔壁 65C3，方形導(dǎo)管65C2的內(nèi)壁面的表面積被增大。另外，在方形導(dǎo)管部65C2中設(shè)有如圖5所示的熱電偶TC，由此能夠控制方形導(dǎo) 管部65C2 (霧沫除去噴嘴65C)的溫度。利用這樣構(gòu)成的溶劑氣體調(diào)整器65A，即使在從溶劑氣體生成器67A向溶劑氣 體調(diào)整器65A提供的溶劑氣體中含有霧沫或微小液滴時，由于以溶劑氣體為主的氣體碰上方形導(dǎo)管65C2內(nèi)的內(nèi)壁面時，霧沫等被吸附于內(nèi)壁面，因此能夠確實(shí)地從溶劑氣體中 除去霧沫。具有霧沫除去噴嘴65C的溶劑氣體調(diào)整器65A，特別是作為溶劑氣體生成器 67A、例如將溶劑直接噴霧成霧狀的噴霧器或利用超聲霧化器等時特別合適。另外，溶劑氣體調(diào)整器65A收納于恒溫槽65T中，并且在方形導(dǎo)管部65C2中設(shè) 有熱電偶65TC，因此能夠維持在低于溶劑氣體生成器67A的溫度。因此，通過溶劑氣體 調(diào)整器65A時，能夠使溶劑氣體的溫度低于溶劑氣體生成器67A中的溫度。因此，溶劑 氣體生成器67A中，由于例如運(yùn)載氣體的流速快的原因，即使溶劑氣體不充分飽和時， 通過使溶劑氣體通過溶劑氣體調(diào)整器65A，也能夠提高(形成過飽和狀態(tài))溶劑氣體的飽 和度(運(yùn)載氣體中溶劑蒸汽的濃度)。再參照圖5，在處理室62的頂部連接有來自溶劑氣體調(diào)整器65A的橋式配管 62B。連接于處理室62的橋式配管62B的排出口位于基座62S的大致中央的上方，由 此，能夠?qū)d置于基座62S的晶片W的整體供給溶劑氣體。另外，如圖5所示，在處理室62中卷有帶狀加熱器62H1，在橋式配管62B中卷 有帶狀加熱器62H2。由此能夠控制處理室62和橋式配管62B的溫度。它們的溫度可以 為例如約70°C至約90°C的范圍，優(yōu)選為與溶劑氣體調(diào)整器65A的溫度相等的溫度。由 此，能夠防止溶劑氣體在橋式配管62B和處理室62的內(nèi)壁面凝縮。接著，說明根據(jù)本實(shí)施方式的具備抗蝕膜處理裝置60的抗蝕劑涂布顯影裝置1 的運(yùn)轉(zhuǎn)(抗蝕劑涂布顯影裝置1的處理工藝)。首先，通過晶片搬送體7(圖1)，從盒C取出一枚未處理的晶片W，向第三處理 裝置組G3的延伸裝置32 (圖3)搬送。接著，晶片W通過主搬送裝置13向第三處理裝 置組G3的附著裝置31搬入，為了提高抗蝕劑液對晶片W的密合性，在晶片W上涂布例 如HMDS。接著，將晶片W向冷卻裝置30搬送，冷卻至規(guī)定的溫度后，向抗蝕劑涂布 裝置17搬送。在抗蝕劑涂布裝置17中，在晶片W上旋轉(zhuǎn)涂布抗蝕劑液，形成抗蝕膜。形成有抗蝕膜的晶片W通過主搬送裝置13向預(yù)烘焙裝置33搬送，對晶片W進(jìn) 行預(yù)烘焙。接著，晶片W通過主搬送裝置13向延伸-冷卻裝置41搬送而被冷卻。進(jìn) 而，晶片W通過晶片搬送體50向邊緣曝光裝置51、曝光裝置5依次搬送，在各裝置中進(jìn) 行規(guī)定的處理。在曝光裝置5中使用規(guī)定的光掩膜對抗蝕膜進(jìn)行曝光處理之后，將晶片 W通過晶片搬送體50向第四處理裝置組G4的延伸裝置42搬送。之后，該晶片W通過主搬送裝置13向后曝光烘焙裝置44搬送而進(jìn)行后曝光烘 焙，向冷卻裝置43搬送而被冷卻。接著，晶片W通過主搬送裝置13向第一處理裝置組 Gl或第二處理裝置組G2的顯影處理裝置18搬送，在這里對晶片W進(jìn)行顯影處理。由 此，在晶片W上形成圖案化的抗蝕膜(抗蝕掩膜)。 完成了顯影處理的晶片W通過主搬送裝置13向抗蝕膜處理裝置60 (圖4和圖5) 搬送。具體而言，將抗蝕膜處理裝置60的負(fù)載鎖定室64的內(nèi)部設(shè)定為大氣壓之后，打 開閘閥GV2(圖4)，將晶片W通過主搬送裝置13向負(fù)載鎖定室64內(nèi)搬入，晶片W保持 在三個升降銷64P的上方。接著，升降銷64P上升，從主搬送裝置13接受晶片W，主 搬送裝置13從負(fù)載鎖定室64退出之后，升降銷64P下降而將晶片W載置于搬送臂64A 之上。關(guān)閉閘閥GV2之后，負(fù)載鎖定室64內(nèi)被排氣，維持于規(guī)定的壓力。負(fù)載鎖定室 64內(nèi)的壓力可以為例如約7Torr(0.933kPa)至IOTorr(1.33kPa)的范圍內(nèi)。
接著，晶片W從負(fù)載鎖定室64向處理室62搬入。S卩，打開負(fù)載鎖定室64和 處理室62之間的閘閥GV1，搬送臂64A沿導(dǎo)軌66移動，向處理室62內(nèi)搬入晶片W，在 基座62S的上方保持晶片W。優(yōu)選在此時點(diǎn)亮設(shè)于負(fù)載鎖定室64的紫外線燈UV，對搬 入處理室62內(nèi)的晶片W照射紫外光。該紫外光的照射，在由對溶劑的溶解度低的ArF 用抗蝕劑形成抗蝕膜時特別適用。認(rèn)為這是由于ArF用抗蝕劑中含有的內(nèi)酯通過紫外光 的照射而分解的緣故。
接著，升降銷62P上升而從搬送臂64A接受晶片W，搬送臂64A從處理室62退 出之后，升降銷62P下降，將晶片W載置于基座62S上。之后，關(guān)閉閘閥GV1，利用 排氣系統(tǒng)(未圖示)通過排氣口 62E將處理室62內(nèi)排氣，維持于規(guī)定的壓力。該壓力低 于后述的抗蝕膜處理時的壓力，優(yōu)選為根據(jù)排氣需要的時間而不降低通氣量的程度的壓 力’例如約 0.ITorr(13.3Pa)至約 7Torr(0.933kPa)。之后，對晶片W進(jìn)行用于將圖案化的抗蝕膜平滑化的抗蝕膜處理。具體而言， 首先，打開閥67V，從未圖示的運(yùn)載氣體供給源向溶劑氣體生成器67A的吸氣管67B供給 運(yùn)載氣體。由此，運(yùn)載氣體從吸氣管67B向收納于溶劑氣體生成器67A的溶劑內(nèi)排出， 在流通溶劑內(nèi)的空間中含有溶劑的蒸汽，作為溶劑氣體，通過橋式配管65B向溶劑氣體 調(diào)整器65A供給。溶劑氣體調(diào)整器65A中，來自橋式配管65B的溶劑氣體通過霧沫除去噴嘴65C 而向溶劑氣體調(diào)整器65A內(nèi)排出。溶劑氣體特別是在通過霧沫除去噴嘴65C時在內(nèi)壁面 碰撞，由此除去溶劑氣體中含有的霧沫等。另外，由于溶劑氣體調(diào)整器65A的溫度低于 溶劑氣體生成器67A的溫度，因此通過溶劑氣體生成器67A生成的溫度高的溶劑氣體， 通過溶劑氣體調(diào)整器65A(特別是霧沫除去噴嘴65C)冷卻。因此，不含霧沫等的飽和度 高的溶劑氣體(含有溶劑的蒸汽或氣體的運(yùn)載氣體)通過橋式配管62B而向抗蝕膜處理裝 置60的處理室62供給。如果溶劑氣體向處理室62供給，則處理室62內(nèi)由規(guī)定壓力的溶劑氣體充滿，晶 片W上的抗蝕膜暴露于溶劑氣體中。此時的處理室62內(nèi)的壓力可以低于大氣壓，例如 優(yōu)選為處于約ITorr(0.133kPa)至約IOTorr(1.33kPa)的范圍內(nèi)。如果為該程度的壓力， 則能夠適度地將晶片W上的抗蝕膜暴露于溶劑氣體中。將抗蝕膜在溶劑氣體中暴露規(guī)定的期間之后，關(guān)閉閥67V，同時停止運(yùn)載氣體 的供給，結(jié)束對該晶片W的抗蝕膜處理。抗蝕膜處理結(jié)束后，將晶片W保持載置于基座62S上，通過基座62內(nèi)的加熱部 62H,加熱基座62S及其上的晶片W。此時的溫度，可以例如處于約70°C至約130°C的 范圍。在此，說明通過上述處理使抗蝕膜平滑化的機(jī)制。圖7 (a)是模式表示具有線和 空間狀的圖案的抗蝕膜的“線”的截面的圖。如圖所示，顯影后的抗蝕膜R1，特別是 在側(cè)面可以看見凹凸。這樣的凹凸認(rèn)為是由例如曝光中的抗蝕膜內(nèi)的曝光光的干涉等產(chǎn) 生的。接著，抗蝕膜暴露于溶劑氣體中，則溶劑就吸附在抗蝕膜表面(上面和側(cè)面)， 被抗蝕膜所吸收。所吸收的溶劑使抗蝕劑溶解，并且/或者被抗蝕膜吸收，如圖7(b)所 示，使抗蝕膜膨潤。膨潤的抗蝕膜R2的表層部液化，其表面通過表面張力被平滑化。 這樣，通過其后的加熱，所吸收的溶劑蒸發(fā)，則抗蝕膜的膨潤部分就發(fā)生收縮，從而更加平滑化，如圖7(c)所示，能夠得到表面被平滑化的抗蝕膜R3。另外，通過加熱抗蝕 膜R2，可以防止抗蝕膜蝕刻耐性的降低。這樣操作而完成平滑化處理之后，晶片W按照與從負(fù)載鎖定室64搬入處理室62 的順序相反的順序，從處理室62搬出負(fù)載鎖定室64。此時，晶片W通過負(fù)載鎖定室64 的搬送臂64A急速冷卻。接著，晶片W通過主搬送裝置13從負(fù)載鎖定室64搬出，向第四處理裝置組G4 的后烘焙裝置47搬送，在這里進(jìn)行后烘焙。接著，晶片W通過主搬送裝置13向第四處 理裝置組G4的冷卻裝置40搬送而被冷卻，之后，通過延伸裝置32回到原先的盒C，完 成對晶片W進(jìn)行的一系列包括抗蝕劑涂布/曝光/顯影的處理工藝。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的抗蝕劑涂布顯影裝置1，在抗蝕膜處理裝置60 中，通過顯影而圖案化的抗蝕膜在減壓下暴露于溶劑氣體中，通過吸附于抗蝕膜的溶劑 引起抗蝕膜表面溶解膨潤，因此抗蝕膜表面的凹凸被平滑化。由此，抗蝕圖案的LWR被 降低，因此，例如即使以32nm和22nm這種的最小尺寸形成FET的柵極時，也能夠降低 閾值電壓的波動。 另外，由于溶劑氣體向維持于減壓的處理室62供給，通過排氣系統(tǒng)排氣，因 此，不向抗蝕劑處理裝置60的外部擴(kuò)散。另外，收納溶劑的溶劑氣體生成器67A被密 封，吸氣管67B和橋式配管65B對溶劑氣體生成器67A氣密連接。因此，溶劑的蒸汽不 會從它們向抗蝕劑涂布顯影裝置1的內(nèi)部空間擴(kuò)散。因此，晶片W在抗蝕劑涂布顯影裝 置1的內(nèi)部空間中不會暴露于溶劑中，能夠防止溶劑引起的抗蝕膜的顯影作用降低。另外，由于溶劑和溶劑氣體被關(guān)閉在限定的區(qū)域中，因此，即使在使用例如可 燃性的溶劑時，也能夠避免例如抗蝕劑涂布顯影裝置1的內(nèi)部機(jī)器和潔凈室內(nèi)的其它裝 置形成著著火源而引起溶劑氣體著火。并且，本實(shí)施方式的抗蝕膜處理裝置60具有溶劑氣體調(diào)整器65A，由此可以進(jìn) 行除去在溶劑氣體生成器67A中生成的溶劑氣體中的霧沫等或者提高溶劑氣體中的溶劑 的飽和度的溶劑氣體的調(diào)整。如果將含有霧沫等的溶劑氣體向處理室62供給，霧沫等 附著于抗蝕膜，則該部分的抗蝕膜過度溶解而引起圖案變形。但是，在本實(shí)施方式中， 通過具有霧沫除去噴嘴65C的溶劑氣體調(diào)整器65A除去溶劑氣體中的霧沫等，因此，抗 蝕膜能夠均勻膨潤而平滑化。另外，如果通過溶劑氣體調(diào)整器65A使溶劑氣體處于過飽 和狀態(tài)，則能夠以高濃度向處理室62供給溶劑的蒸汽或氣體，從而能夠促進(jìn)平滑化。另 夕卜，通過形成過飽和而能夠提高溶劑濃度的再現(xiàn)性，因此，能夠提高工藝的再現(xiàn)性。以上，參照幾個實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的限 制，按照權(quán)利要求的范圍能夠進(jìn)行各種變更。例如，在抗蝕膜處理裝置60的處理室62中，可以將橋式配管62B的前端分支為 多根，也可以在前端安裝噴頭。由此，能夠向晶片W均勻地吹出溶劑氣體。另外，可 以使基座62S能夠在水平方向移動，在移動基座62S上的晶片W同時供給溶劑氣體。另外，作為溶劑氣體生成器，不限于圖5所示的鼓泡罐和上述噴霧器、超聲波 霧化器，也可以是圖8所示的蒸汽供給器。參照圖8，該例的溶劑氣體生成器67A1中， 與鼓泡罐不同，吸氣管67B不達(dá)到溶劑中。因此，向溶劑氣體生成器67A1供給的運(yùn)載 氣體含有充滿溶劑上方空間的溶劑蒸汽，從橋式配管65B送出。以該結(jié)構(gòu)也能夠生成溶劑氣體。另外，作為溶劑氣體調(diào)整器，例如，如圖9所示，可以具有多個擋板65F代替霧 沫除去噴嘴65C。在圖示的例子中，溶劑氣體調(diào)整器65A1的內(nèi)部從吸氣管65B的前端 噴出的溶劑氣體，通過最下方的擋板65F的開口 65Q向上方流動。此時，第二級的擋板 65F的開口 65Q與最下方的擋板65F的開口 65Q在垂直方向錯開，因此，溶劑氣體在第 二級的擋板65F的里面碰撞，改變方向而通過開口 65Q向上方流動。此時，溶劑氣體中 含有的霧沫等在第二級的擋板65F的里面碰撞而被吸附，因此能夠從溶劑氣體中除去霧 沫等。此時，當(dāng)然不限于三個擋板65F，也可以設(shè)有兩個或者四個以上的擋板65F。另 夕卜，不言而喻，也可以對多個擋板65F均設(shè)有熱電偶，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。另外，將圖案化后的抗蝕膜在溶劑氣體中暴露后的烘焙可以在例如第四處理裝 置組G4的烘焙裝置46或后烘焙裝置47中而不是處理室62的基座62S上進(jìn)行。換言之， 可以不進(jìn)行處理室62內(nèi)的烘焙，而僅進(jìn)行后烘焙。另外，可以在負(fù)載鎖定室64的頂部 設(shè)有加熱燈，代替在基座62S內(nèi)設(shè)有加熱部62H，由此進(jìn)行烘焙。溶劑氣體生成部67A、溶劑氣體調(diào)整器65A等的溫度不做過多的例示，不言而 喻，可以根據(jù)使用的溶劑、溶劑氣體中的溶劑的濃度進(jìn)行適當(dāng)變更。特別的，可以設(shè)定 為低于溶劑因受熱而變質(zhì)或分解的溫度、在橋式配管65B、62B的內(nèi)部不凝結(jié)的程度的溫 度。

對由ArF用抗蝕劑形成抗蝕膜的紫外光的照射，不限于利用在抗蝕劑處理裝置 60的負(fù)載鎖定室64中設(shè)置的紫外線燈UV，例如，也可以在第四處理裝置組G4中設(shè)有紫 外線光照射用的處理裝置，在此進(jìn)行。另外，作為形成抗蝕膜的基板，例示了半導(dǎo)體晶片，但是，基板也可以是平板 顯示器(FPD)用基板，本發(fā)明的實(shí)施方式的抗蝕劑涂布顯影裝置和方法也可以用于FPD 的制造。
權(quán)利要求
1.一種抗蝕劑涂布顯影裝置，其特征在于，具備抗蝕膜形成部，其在基板上涂布抗蝕劑而形成抗蝕膜； 抗蝕劑顯影部，其對曝光的所述抗蝕膜進(jìn)行顯影；溶劑氣體生成部，其生成包含對所述抗蝕膜具有溶解性的溶劑的蒸汽或氣體的氣體；溶劑氣體調(diào)整部，其調(diào)整利用所述氣體生成部生成的所述氣體； 能夠維持減壓的處理室，其收納具有在所述抗蝕劑顯影部顯影而圖案化的所述抗蝕 膜的基板，該處理室包括向所收納的所述基板供給利用所述溶劑氣體調(diào)整部調(diào)整的所述 氣體的供給部；和排氣部，其對所述處理室進(jìn)行減壓排氣。
2.如權(quán)利要求1所述的抗蝕劑涂布顯影裝置，其特征在于所述溶劑氣體生成部的溫度設(shè)定為高于所述溶劑氣體調(diào)整部和所述處理室的溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的抗蝕劑涂布顯影裝置，其特征在于，所述溶劑氣體調(diào)整部 具備使利用所述氣體生成部生成的所述氣體流入的流入管， 變換所述流入管的內(nèi)部截面形狀的變換部，連接于所述變換部，用于除去所述氣體中含有的霧沫，以使從所述變換部流入的所 述氣體在里面多次碰撞的方式構(gòu)成的導(dǎo)管部。
4.如權(quán)利要求1或2所述的抗蝕劑涂布顯影裝置，其特征在于 還具備對顯影而圖案化的所述抗蝕膜照射紫外光的紫外光光源。
5.如權(quán)利要求1或2所述的抗蝕劑涂布顯影裝置，其特征在于 所述處理室具有對所述基板進(jìn)行加熱的加熱部。
6.如權(quán)利要求1或2所述抗蝕劑涂布顯影裝置，其特征在于所述溶劑為丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中 的任一種或者它們的兩種以上的組合。
7.—種抗蝕劑涂布顯影方法，其特征在于，包括 在基板上涂布抗蝕劑而形成抗蝕膜的步驟； 利用規(guī)定的光掩膜對所述抗蝕膜進(jìn)行曝光的步驟； 對曝光的所述抗蝕膜進(jìn)行顯影而圖案化的步驟；在能夠維持減壓的處理室中收納具有所述圖案化的所述抗蝕膜的基板的步驟； 生成包含對所述抗蝕膜具有溶解性的溶劑的蒸汽或氣體的氣體的步驟； 調(diào)整利用所述氣體生成部生成的所述氣體的步驟；和 對收納于所述處理室中的所述基板供給調(diào)整的所述氣體的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的抗蝕劑涂布顯影方法，其特征在于調(diào)整所述氣體的步驟包括降低生成所述氣體的步驟中生成的所述氣體的溫度的步馬聚ο
9.如權(quán)利要求7或8所述的抗蝕劑涂布顯影方法，其特征在于 還包括對顯影而圖案化的所述抗蝕膜照射紫外光的步驟。
10.如權(quán)利要求7或8所述的抗蝕劑涂布顯影方法，其特征在于 還包括對供給所述氣體的所述基板進(jìn)行加熱的步驟。
11.如權(quán)利要求7或8所述抗蝕劑涂布顯影方法，其特征在于 所述溶劑為丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)和N-甲基-2-卩比咯烷酮(NMP)中 的任一種或者它們的兩種以上的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠避免工藝過程氣氛污染并且高效降低抗蝕圖案的線寬粗糙度的抗蝕劑涂布顯影裝置和抗蝕劑涂布顯影方法?？刮g涂布顯影裝置(1)具備在基板(W)上涂布抗蝕劑而形成抗蝕膜的抗蝕膜形成部；對曝光的抗蝕膜進(jìn)行顯影的抗蝕劑顯影部(18)；生成包含對抗蝕膜具有溶解性的溶劑的蒸汽或氣體的氣體的溶劑氣體生成部；調(diào)整利用氣體生成部生成的氣體的溶劑氣體調(diào)整部；收納具有在抗蝕劑顯影部(18)顯影而圖案化的抗蝕膜的基板的、能夠維持減壓的處理室(62)，該處理室(62)包括向所收納的基板(W)供給利用溶劑氣體調(diào)整部調(diào)整的氣體的供給部；和對處理室進(jìn)行減壓排氣的排氣部。
文檔編號G03F7/00GK102023498SQ20101028225
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者稻富裕一郎 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社