CN100424822C - 基板的处理膜表面粗糙度的改善方法及基板的处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于改善形成于晶片上的保护膜的表面粗糙度。在涂布显影处理系统中，将表面形成有保护膜、进行了曝光、显影处理后的晶片(W)调整到规定的温度。对温度调节后的晶片(W)的表面供给溶剂气体，使保护膜的表面溶解。之后加热晶片(W)，使保护膜中的溶剂挥发，烘干保护膜。通过此方法，使保护膜的表面的凹凸处平整，保护膜的表面粗糙度得以改善。

Description

基板的处理膜表面粗糙度的改善方法及基板的处理装置
技术领域
本发明涉及基板的处理膜表面粗糙度的改善方法以及基板的处理装置。
背景技术
半导体装置的制造工艺中的光蚀刻法工序，例如在半导体晶片(以下称“晶片”)的衬膜上喷涂抗蚀剂液，进行形成保护膜的抗蚀剂涂布处理、对晶片所规定的图案进行曝光的曝光处理、对曝光后的晶片进行显影的显影处理和对蚀刻晶片的衬膜等进行蚀刻的蚀刻处理等，使晶片上形成规定的电路图案。
在上述曝光处理中，对平坦的保护膜的规定部分进行光照射，通过光照，使曝光部分的显影液的溶解性发生变化。在上述显影处理中，如果向晶片供给显影液，例如使用正性抗蚀剂时，有选择性地使曝光部分的保护膜溶解并除去，在晶片上形成上述所要的保护膜的图案。因此，在蚀刻处理中，上述规定图案的保护膜起作为掩膜的作用，有选择性地使下层的衬膜蚀刻(例如参照专利文献1)。
专利文献1：特开2002-75854号公报
但是，在实施了上述显影处理后的保护膜的表面上，例如如图17所示，侧壁表面上出现多条横向脉络，保护膜R的表面产生了凹凸面。这被认为是在进行曝光处理时，由来自晶片上方所照射的光的波动性所致。
发明内容
形成于上述保护膜的表面上的凹凸的表面一旦变粗糙，该保护膜作为掩膜对衬膜进行蚀刻处理时，在衬膜上就出现例如与上述保护膜的横向脉络相对应的纵向脉络等的凹凸面。如果在衬膜上产生纵向脉络、在衬膜的表面上形成凹凸面，就不能在晶片上形成精密的电路图案，不能制造出所要求品质的半导体装置。特别是在使电路图案微细化的今天，由于微小的凹凸就对电路图案的形状有很大影响，因此改善保护膜的表面粗糙度成为重要的课题。
本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种改善形成于晶片等的基板上的保护膜等的处理膜的表面粗糙度的方法以及基板的处理装置。
为了达到上述目的，本发明的改善形成于基板上的处理膜的表面粗糙度的方法，是在使基板曝光、显影之后，具有仅使基板的处理膜的表面溶解为目的，对上述处理膜的表面供给溶剂气体的工序。其中，此时的“溶解”是指，例如使溶剂气体溶入处理膜中，处理膜处于因溶解而膨胀的状态。
基于本发明，由于向基板上的处理膜的表面供给溶剂气体，仅使处理膜的表面溶解，因此使处理膜的表面的凹凸面平整并被平滑化(smoothing)。其后通过加热上述基板，例如使因吸收了溶剂气体而膨胀的处理膜干燥、烘干。其结果，处理膜的表面变得平坦，能够改善处理膜的表面粗糙度。
在改善基板上的处理膜的表面粗糙度的方法中，也可以具有在向上述处理膜的表面供给溶剂气体的上述工序之前，将基板调节为规定温度的温度调节工序。通过供给溶剂气体使处理膜表面溶解的程度取决于温度。因此，在供给溶剂气体之前，通过预先将基板的温度调整到规定的温度，可仅使处理膜的表面适当地溶解。而且，在之前的处理显影处理中，由于基板面内部的温度会出现微小的不均匀，所以通过调节基板的温度，提高基板面内部温度的均匀性，可使基板面内部与处理膜表面一样溶解。
在本发明中，在对基板进行曝光、显影之后，在向基板表面的一部分的区域供给上述处理膜的溶剂气体的同时，通过使供给该溶剂气体的区域移动，也可以向上述处理膜表面的整个面供给上述溶剂气体。
基于本发明，在向基板表面的一部分的区域供给溶剂气体的同时，由于使该供给区域移动，可向基板表面的处理膜供给只使处理膜表面达到溶解程度的适量的溶剂气体。
其中，在向上述处理膜的表面供给处理膜的溶剂气体时，也可以从基板的上方向基板的整个面供给上述处理膜的溶剂气体。
另外在本发明中，还可在对基板进行曝光、显影之后，在对上述处理膜的表面供给处理膜的溶剂气体之前，进行以分解处理膜中阻碍溶解的保护基为目的的处理。据此，即使是在ArF的抗蚀剂中，也能很好地实施上述产生平滑化效果的方法。处理膜中阻碍溶解的保护基是指例如内酯基。
可举例说明在此处理膜中，以紫外线和电子射线的照射作为以分解阻碍溶解的保护基为目的的处理。
本发明对于光蚀刻工序中使保护膜的平滑化特别有效，在该情形中的溶剂气体可以使用丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的各蒸汽。关于更为优选的使用方法，PGMEA适于使用KrF(波长为248nm的光源)用保护膜，NMP适于使用ArF(波长为193nm的光源)用保护膜。
本发明的基板处理装置是对表面上形成有处理膜、对被进行了曝光、显影处理的基板进行处理的处理装置，具备对基板上的处理膜的表面供给处理膜的溶剂气体的喷嘴。
基于本发明，基板上形成有处理膜，在对该基板曝光、显影之后，向基板的处理膜表面供给溶剂气体，可仅使处理膜表面溶解。通过此方法，使形成于处理膜表面的凹凸面平整并平滑化，可改善处理膜的表面粗糙度。
上述基板的处理装置，也可具备使处于喷出上述溶剂气体状态的上述喷嘴相对于基板作相对移动的移动机构。在该情形中，例如在从喷嘴喷出溶剂气体的状态下，通过使该喷嘴在基板表面上方的移动，可向处理膜表面的整个面供给适量的溶剂气体。因此，可对处理膜，提供用于仅使该处理膜表面溶解的溶剂气体。
上述喷嘴，也可至少具有比基板的直径长的细长喷出部。在该情形中，例如通过使喷嘴在基板上方，从基板的一端部的一侧开始向另一端部的一侧移动，能够向形成于基板上的处理膜表面的整个面提供溶剂气体。
上述基板的处理装置，也可具备调节上述基板的温度的温度调节机构。通过该温度调节机构，例如在向基板供给溶剂气体之前，可调节基板的温度。通过溶剂气体使处理膜的溶解，由于受到温度的影响，通过预先按规定的温度设定基板的温度，可仅使处理膜表面适当地溶解。而且，由于能使基板面内部的温度均匀，在基板表面的整个表面上可均匀地进行处理膜表面的溶解。
上述基板的处理装置，也可具有加热基板的加热机构。在该情形中，在向基板的处理膜的表面供给溶剂气体之后，对基板进行热干燥，可烘干基板。其中，上述基板的处理装置也可具备对基板进行显影处理的显影处理机构，在该情形中，在同一装置内对基板进行显影，其后可供给溶剂。
上述喷嘴在喷出部的前后，即在喷嘴的移动方向的前后处也可具有隔板。由此可抑制从喷出部喷出的溶剂气体向周围扩散，作为整体可均匀地进行溶剂气体的供给。
基于本发明，由于可改善基板处理膜的表面粗糙度，例如在基板上形成规定尺寸的电路图案，例如能适当地进行其后的蚀刻处理等，提高了成品率。
附图说明
图1是表示本实施方式的涂布显影处理系统的结构示意的俯视图。
图2是表示图1的涂布显影处理系统的正面图。
图3是表示图1的涂布显影处理系统的背面图。
图4是表示溶剂供给装置的纵截面的说明图。
图5是表示溶剂供给装置的横截面的说明图。
图6是表示溶剂供给喷嘴结构的斜视图。
图7是表示加热装置构成的纵截面的说明图。
图8是表示晶片处理工艺的部分流程图。
图9是表示保护膜的变化情况的说明图。
图10是表示具备加热机构的溶剂供给装置结构的纵截面的说明图。
图11是表示具备显影处理机构的溶剂供给装置结构的横截面的说明图。
图12是表示图11的溶剂供给装置构成的纵截面的说明图。
图13是表示通过溶剂气体的供给进行平滑化处理时的线宽，LWR的变化的图表和抗蚀剂图案的局部放大俯视图。
图14是表示在溶剂供给喷嘴的喷出部的前后装有隔板的外形的溶剂供给喷嘴的侧面图。
图15是表示一次性地将溶剂气体供给于晶片的整个面的处理容器的纵截面的说明图。
图16是表示具有紫外线和电子射线的照射部的处理装置的纵截面的说明图。
图17是表示显影处理后的保护膜表面的凹凸面的说明图。
符号说明：1涂布显影处理系统；19溶剂供给装置；60卡盘(chuck)；70排气杯；83溶剂供给喷嘴；W晶片
具体实施方式
下面说明本发明的优选实施方式。图1是表示本实施方式中装载有基板处理装置的涂布显影处理系统1的结构示意的俯视图；图2是表示涂布显影处理系统1的正面图；图3是表示涂布显影处理系统1的背面图。
如图1所示，涂布显影处理系统1具有如下的构成：例如将25枚晶片W以晶片盒(cassette)为单位从外部运入、运出涂布显影处理系统1和将晶片W运入、运出晶片盒C的晶片盒站2；在涂布显影处理工序中，由多级配置成叶片式的施行规定处理的各种处理装置构成的处理站3；邻接于该处理站3，介于该处理站3和设置的曝光装置4之间交接晶片W的连系部5连成一体。
在晶片盒站2中，在作为载置部的晶片盒载置台6上的规定位置处，在X方向(图1中的上下方向)自由地载置有一列多个晶片盒C。此外，相对于该晶片盒的排列方向(X方向)和被装入晶片盒C中的晶片W的晶片排列方向(Z方向：铅直方向)，设置有可移动并沿运送道8自由移动的晶片运送体7，可有选择地对各晶片盒C进行存取。
晶片运送体7具有适合对晶片W的位置而定位的调整功能。该晶片运送体7，具有也可对属于下述处理站3一侧的第三处理装置组G3的延伸装置32进行存取的结构。
在处理站3中，其中心部设置有主运送装置13，由配置有多级各种处理装置于该主运送装置13的周围的处理装置组构成。在该喷镀显影处理系统1中，配置有四个处理装置组G1、G2、G3和G4，第一以及第二处理装置组G1、G2配置于涂布显影处理系统1的正面一侧；第三处理装置组G3配置于邻接晶片盒站2处；第四处理装置组G4配置于邻接连系部5处。作为选择还可以其它途径，将用虚线表示的第五处理装置组G5另外配置于背面一侧。对于配置于这些处理组G1、G2、G3、G4、G5处的下述各种处理装置，上述主运送装置13可将晶片W运入、运出。其中，可根据对晶片W施行处理的种类任意地选择处理装置组的个数和配置。
在第一处理装置组G1中，例如如图2所示，对晶片W涂敷抗蚀剂液，以从下开始的顺序将在晶片W上形成保护膜的涂布装置17和对晶片W进行显影的显影装置18配置为两层。在第二处理装置组G2中，以从下开始的顺序将作为本实施方式的基板的处理装置的溶剂供给装置19和显影处理装置20配置为两层。
在第三处理装置组G3中，例如如图3所示，以从下开始的顺序将下列装置叠加为例如七层：对晶片W进行冷却处理的冷却装置30、用于提高抗蚀剂液与晶片W之间的粘固性的粘附装置31、用于对晶片W进行交接的延伸装置32、使抗蚀剂液中的溶剂蒸发的预先烘烤装置33和34、使供给了溶剂气体的晶片W进行热干燥的加热装置35、在显影处理后进行加热处理的事后烘烤装置36。
在第四处理装置组G4中，以从下开始的顺序将下列装置配置为例如八层：例如冷却装置40、使载置的晶片W自然冷却的延伸·冷却装置41、延伸装置42、冷却装置43、曝光后进行加热处理的事后曝光烘烤装置44以及45、加热装置46、事后烘烤装置47。
在连系部5的中央部处，设置有如图1所示的例如晶片运送体50。该晶片运送体50具有能够自由地沿X方向移动(图1中的上下方向)、沿Z方向(垂直方向)移动和以θ方向(以Z轴为中心的旋转方向)可自由旋转的结构。晶体运送体50，对于属于第四处理装置组G4的延伸·冷却装置41、延伸装置42、周边曝光装置51以及曝光装置4进行存取，可对各自的装置运送晶片W。
下面对上述溶剂供给装置19的结构进行详细说明。在如图4、5所示的溶剂供给装置19的框架19a内的中央部，设置有支持晶片W的卡盘60。在卡盘60上面的支持面60a上，形成有在水平面内与水晶W的直径基本相同的圆形台。在卡盘60的支持面60a上，设置有未图示的多个吸引口，通过从该吸引口吸引可将晶片W吸附。其中，在卡盘60中设置有油缸等的升降驱动部61，使卡盘60的支持面60a上下移动，可在主运送装置13之间交接晶片W。
例如在卡盘60的支持面60a内，内置有珀尔帖元件62。珀尔帖元件62无偏差且均等地配置于支持面60a内。通过温度控制部64对珀尔帖元件62的电源63进行控制。由该温度控制部64通过改变供给于珀尔帖元件62的供电量调整珀尔帖元件62的温度，能将卡盘60的支持面60a的温度设定为规定温度。其中，在本实施方式中，珀尔帖元件62由电源63以及温度控制部64的温度调节机构构成。
在卡盘60的周围，设置有例如排气用的排气杯70。排气杯70，位于例如卡盘60的支持面60a的下方。排气杯70具有例如圆筒状的外杯71和内杯72的双重结构，在该外杯71与内杯72之间形成有排气通路73。在外杯71与内杯72之间的上端部的间隙中，设有环状的吸入口74，该吸入口74沿着如图5所示的支持面60a的周缘部配置。外杯71与内杯72间的下端部的间隙，与设置于溶剂供给装置19的外部的排气装置(未图示)相通的排气管75连接，卡盘60上的气氛可从吸入口74适当地喷出。
例如如图5所示的排气杯70的X方向的负方向(图5的上方向)的一侧，设置有沿着Y方向(图5的左右方向)的轨道80。轨道80设置于例如从排气杯70的一端部一侧的外侧开始到另一端部一侧的外侧之间。在轨道80之上，设置有臂81，臂81通过驱动部82在轨道80上自由地移动。在臂81上，支持有作为向晶片W喷出溶剂气体的喷嘴的溶剂供给喷嘴83。因此，溶剂供给喷嘴83能沿轨道80从排气杯70的一端部一侧的外侧开始，通过卡盘60上方，移动到排气杯70的另一端一侧的外侧。另外，溶剂供给喷嘴83的移动，由例如对驱动部82的动作进行控制的驱动控制部84控制，通过该驱动控制部84，可使溶剂供给喷嘴83在Y方向上以规定的速度移动。而且，驱动部82，例如具备使臂81上下移动的油缸等，可调整溶剂供给喷嘴83的高度。其中，在本具体实施方式中，由轨道80、臂81、驱动部82以及驱动控制部84构成移动机构。
溶剂供给喷嘴83，具有例如沿X方向比晶片W的直径长的细长形状，在如图6所示的溶剂供给喷嘴83的下面，从较长方向的一端部开始到另一端部之间形成有喷出部85。喷出部85沿溶剂供给喷嘴83的较长方向形成有许多圆形的喷出口86。例如在溶剂喷嘴83的上部，与图4所示的溶剂气体供给源87相通的溶剂供给管88连接。溶剂供给喷嘴83，从上部导入溶剂气体，使该溶剂气体通过内部，可将溶剂气体从下面的各喷出口86均匀地向下方喷出。
溶剂气体供给源87具备例如与溶剂供给管88连通、储存有液体溶剂的储存罐90和在储存罐90内装有供给非活性氮气的氮气供给管91。通过从氮气供给管91向储存罐90的液体溶剂内供给氮气，在储存罐90内气化的溶剂气体被压送到溶剂供给管88内，溶剂气体通过溶剂供给管88供给于溶剂供给喷嘴83。作为溶剂，例如可以使用丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
此外，在溶剂供给管88中，设置有检测出溶剂气体流量的流量传感器92和调节流量的阀93。用流量传感器92检测出的结果，输出到流量控制部94。流量控制部94，根据该检查结果调整阀93的开闭度，能够将从溶剂供给喷嘴83喷出的溶剂气体的流量设定为规定流量。
溶剂供给装置19由上述构成。下面说明上述加热装置35、46的结构。例如加热装置35具有如图7所示的框架35a内载置有晶片W并使之加热的热板100。在热板100内，内置有通过供电发热的电热器101。通过电热器控制部103控制电热器101的电源102，电热器控制部103可调节电热器101的发热量控制热板100的温度。
在热板100的中央部处，形成有在上下方向贯通的通孔104。升降销105从下方插入通孔104中。升降销105通过升降部106进行升降，在热板100的表面上自由突出。因此，通过升降销105提升晶片W，例如在主运送装置13与热板100之间可对晶片W进行交接。其中，加热装置46具有与加热装置35相同的结构，省略其说明。
下面，对具备构成如上所述的溶剂供给装置19以及加热装置35的涂布显影处理系统1中的处理工艺进行说明。
首先，通过晶体运送体7从晶片盒C取出一枚未处理的晶片W，被属于第三处理组G3的延伸装置32运送。其次，晶片W通过主运送装置13被运到粘附装置31中，对晶片W喷涂例如HMDS，可提高抗蚀剂液的粘附性能。再次，晶片W被运送到冷却装置30，在规定的温度下冷却后，被运送到抗蚀剂喷镀装置17中，在抗蚀剂涂布装置17中，在晶片W上喷涂抗蚀剂液，形成作为处理膜的保护膜。
形成有保护膜的晶片W，通过主运送装置13，依次被运送到预先烘烤装置33、延伸·冷却装置41，还通过晶片运送体50依次运送到周边曝光装置51、曝光装置4，在各装置中实施规定的处理。在曝光装置4中完成了曝光处理的晶片W，通过晶片运送体50运送到延伸装置42，其后在事后曝光烘烤装置44、冷却装置43中实施了规定的处理之后，被运送到显影处理装置18进行显影处理。此时，在晶片W的保护膜的表面上，产生如图13所示的凹凸面。另外，图8是表示其后的处理工艺概要的流程图。
完成了显影处理的晶片W被运送到溶剂供给装置19。被运送到溶剂供给装置19的晶片W，保持在预先规定的设定温度，例如支持在维持为常温23℃的卡盘60的支持面60a上。在规定的时间内维持该状态，晶片W被调节至23℃(图8中的工序S1)。此间，从排气杯70开始排气，使溶剂供给装置19的内部净化。
经过规定的时间，晶片W的温度一旦被调节，溶剂供给喷嘴83就从排气杯70的外侧开始到晶片W的一端部，例如移动到Y方向的正方向一侧的上方。之后，例如一旦停止来自排气杯70的排气，溶剂供给喷嘴83就开始喷出一定流量的溶剂气体(图8中的工序S2)。此时向晶片表面的一端部一侧的规定大小的区域内供给溶剂气体。来自溶剂供给喷嘴83的溶剂气体一旦开始喷出，溶剂供给喷嘴83就以一定的速度向晶片W的另一端部的一侧，即向Y方向的负方向一侧移动。晶片表面上的溶剂气体的供给区域也随之向Y方向负方向一侧移动。之后，溶剂供给喷嘴83一旦移动到晶片W的Y方向的负方向一侧的端部的上方，此时，就从晶片W的另一端部开始返回移动到端部的另一侧。这样，溶剂供给喷嘴83在晶片W的上方往复移动，向晶片W上的保护膜的表面供给溶剂气体。
这样如果将溶剂气体供给于保护膜的表面，就使溶剂气体浸入如图9所示的保护膜R的表面，仅使保护膜R的表面溶解、膨胀。其中，此时的溶剂供给喷嘴83的移动速度、喷出量的设定中，使用预先用试验的方法计算出的值，用于只使保护膜R的表面溶解。
溶剂供给喷嘴83的往复移动一结束，就停止供给溶剂气体，再次从排气杯70排气。晶片W被从卡盘60交接到主运送装置13，被运送到加热装置35。
被运送到加热装置35中的晶片W，被交接到预先上升、待机的升降销105处，载置于热板100上。热板100被维持在规定的设定温度，例如110℃，在该热板100上以规定时间加热晶片W。通过该规定时间的加热，保护膜R内的溶剂气体被蒸发，使保护膜R烘干(图8中的工序S3)。这样保护膜R恢复到图9所示的供给溶剂气体前的厚度。
完成了热烘干的晶片W，通过主运送装置13从加热装置35运出，在清洗装置43中冷却后，依次运送到事后烘烤装置47、冷却装置30，在各装置中实施规定的处理。其后晶片W经由延伸装置32返回晶片盒C，晶片W的一系列光蚀刻工序结束。
根据上述实施方式，在涂布显影处理系统1中，由于设置有具有溶剂供给喷嘴83的溶剂供给装置19，显影处理后，将溶剂气体供给于保护膜R的表面，可使保护膜R的表面溶解、膨胀使之平滑化。另外，在涂布液显影处理系统1中，由于设置有加热装置35，在向保护膜R供给溶剂气体之后，加热晶片W，可使存在于保护膜R中多余的溶剂挥发。其结果，可使形成于保护膜R的表面上的凹凸面均匀，改善保护膜R的表面粗糙度。在其后的蚀刻处理时，使衬膜无斑点地蚀刻，在晶片W上形成所规定形状的电路图案。
在溶剂供给装置19中，由于溶剂供给喷嘴83能相对于晶片W移动，所以在由溶剂供给喷嘴83供给溶剂气体的状态下，该溶剂供给喷嘴83在晶片W上方移动，可使适量的溶剂气体均匀地供给于保护膜R的整个面上。
在溶剂供给装置19的卡盘60中设置有珀尔帖元件62，由于在供给溶剂气体之前已将晶片W的温度调整到23℃，调整到使保护膜R的表面溶解的最适度的温度，还可使晶片W的表面内的温度均匀。因此，可使保护膜R的表面很好地溶解。
在上述实施方式中，通过溶剂供给喷嘴83在晶片W上方的往复移动，向保护膜R供给溶剂气体，也可使溶剂供给喷嘴83只在去路或者归路时供给溶剂气体。另外，在去路时供给溶剂气体之后，也可以使晶片W按规定角度，例如在旋转90度之后，在归路时供给溶剂气体。在该情形中，例如也可对卡盘60的回转性能进行设定。
在上述实施方式中，在溶剂供给装置19中进行供给溶剂气体前的温度调节，例如也可在冷却装置30、40、43等中进行。在该情形中，显影处理后，晶片W一旦被运送到冷却装置，被调节到23℃温度后，就被运送到溶剂供给装置19。
另外，在上述实施方式中，在加热装置35中对供给了溶剂气体后的晶片W进行了加热，也可在溶剂供给装置19中安装加热机构，在溶剂供给装置19中对晶片W进行加热。在该情形中，例如在如图10所示的溶剂供给装置19的卡盘60内部，内置有电热器等的发热体110。发热体110例如通过来自电源111的供电而发热，来自该电源111的供电量由温度控制部112控制。此外，在溶剂供给装置19中，供给溶剂气体于晶片W，其后，在同一溶剂供给装置19内对晶片W加热。此时，溶剂气体的供给和加热可在同一装置内进行，可提高晶片W的处理效率。其中，在此例中，加热机构由例如卡盘60、发热体110、电源111以及温度控制部112构成。
另外，在上述加热装置35中，也可使用具有冷却功能的加热·冷却装置。此时，可使被加热升温的晶片W马上冷却。
此外，在上述实施方式中，在另一个装置中进行显影处理和溶剂气体的供给处理，也可在同一装置中进行。例如也可在溶剂供给装置19中安装显影处理机构。在该情形中，例如在如图11所示的溶剂供给装置19中，除了溶剂供给喷嘴83以外，设置有将显影液供给于晶片W的显影供给喷嘴120和将洗净液供给于晶片W的洗净喷嘴121。例如显影液供给喷嘴120和溶剂供给喷嘴83一样，支持于可在轨道80上自由移动的臂122上。洗净喷嘴121支持于例如以设置于下述排气杯123的外侧的垂直轴124为轴旋转的支持臂125上，可从排气杯123的外部到晶片W的上方进退自如地移动。此外，如图12所示的卡盘60中装有旋转驱动部126，可使支持在卡盘60上的晶片W以规定的速度旋转。排气杯123例如用于遮挡来自晶片W上方飞溅的显影液，形成可将卡盘60的周围围住的构造。其中，对于其它构成，与上述溶剂供给装置19同样地省略其说明。另外，该例中的显影处理机构，由例如显影供给喷嘴120、卡盘60以及排气杯123构成。
之后在处理晶片时，进行了事后曝光烘烤、冷却后的晶片W，被运送到溶剂供给装置19中，支持于卡盘60之上。晶片W一旦被支持在卡盘60上，显影液供给喷嘴120就在喷出显影液的同时，从晶片W的一端部的上方开始向其它端的上方移动，向晶片W表面的整个面供给显影液。这样一旦在晶片W上喷涂上显影液，就在规定时间内进行静止显影。其后使晶片W旋转，通过喷嘴121向晶片W上供给洗净液，使晶片W洗净。洗净一结束，晶片W就高速旋转、被干燥。使晶片W干燥的一系列的显影处理一旦结束，由上述溶剂供给喷嘴83向晶片W供给溶剂气体，使保护膜R的表面粗糙度得以改善。在该情形中，显影处理和溶剂的供给处理在同一装置中进行，由于可以节省晶片W的运送时间，所以能提高晶片W的处理效率。而且，在该例中，是将显影处理机构安装于溶剂供给装置19中，也可将溶剂供给喷嘴83等的溶剂供给机构安装在显影处理装置18、20中。
根据发明者实际进行的试验，对于通过光刻工序形成的抗蚀剂图案进行上述平滑化的结果，与未进行平滑化的情形相比，可将LER(LineEdge Roughness)、LWR(Line Width Roughness)两者都抑制为低值。
具体举一例说明，对于例如在硅晶片上形成有图案化的保护膜(UV135 4100A Barc：AR-5 600A)，如图13所示是关于未进行平滑化处理前与进行了平滑化处理之后的图案的线宽的LWR。其中此时的溶剂气体使用了丙酮。此外晶片W的温度为23℃，溶剂浓度为4.0L。另外当将丙酮溶剂蒸汽供给于晶片时，在由溶剂供给喷嘴83供给溶剂气体的同时，使喷嘴在晶片上方作扫描式移动，此时的移动速度设定为40mm/sec。
从图13的结果所知，进行平滑化处理后，图案的线宽(CD)略有降低，LWR有大幅改善。因此，这意味着形成于晶片上的抗蚀剂图案的表面被平滑化。
而且由溶剂供给喷嘴83向基板供给溶剂气体时，如图14所示，优选溶剂供给喷嘴83的喷出口86与晶片W之间尽可能窄的间隙。另外溶剂供给喷嘴83作扫描式移动时的溶剂供给喷嘴83适合于15mm/sec～250mm/sec范围的速度。
由溶剂供给喷嘴83的喷出口86供给溶剂气体时，如图14所示，优选在溶剂供给喷嘴83的喷出部85的前后处安装隔板89a、89b。通过该隔板89a、89b，在喷嘴的相对移动方向的前后，由于形成一道隔壁，所以可以防止从喷出口86供给的溶剂气体向前后方向扩散，能随着喷嘴的相对移动，均匀地对晶片W的整个面供给溶剂气体。其中隔板89a与89b之间的间隔d设定为例如20mm左右，隔板89a、89b的高度(从溶剂供给喷嘴83主体的下端起的长度)h设定为10mm左右。
其中溶剂气体的供给，通过上述溶剂供给喷嘴83的相对移动使溶剂供给区域逐次移动，只要结果为覆盖晶片W整个面的供给方式就无限制，如图15所示，对于载置于处理容器151内的载置台152之上的晶片W，也可采用从上面向晶片W整个面供给的方式。
该处理容器151，在容器内上部，具备形成有多个孔153的挡板154，如果由容器上部的溶剂气体供给部155供给溶剂气体，借助于挡板154，就使溶剂气体均匀地供给于晶片W上面的整个表面上。其中处理容器151内的气氛，通过设置在容器内的底部的排气口156，由排气泵157向容器外排出。
但是，根据发明者的验证表明：即使供给溶剂气体，与KrF抗蚀剂的情况相比，ArF抗蚀剂也存在难以平滑化的倾向。其原因被认为是由于存在于ArF抗蚀剂中的保护基，它在某处的一部分阻碍着溶解性。作为保护基，可列举例如内脂基。因此在供给溶剂气体之前，如果预先分解该保护基，通过供给溶剂气体，可顺利地使之平滑化。
作为分解这种溶解阻碍性保护基的方法，可列举例如UV和电子射线的照射。作为这种进行改变表面性质的处理装置，可提出例如如图16所示的处理装置161的方案。
该处理装置161在处理容器162内具有旋转载置台163，另外在容器内的上表面具有紫外线或电子射线的照射部164。因此，在使载置于旋转载置台162上的晶片W旋转的同时，通过来自照射部164的紫外线和电子射线照射晶片W，使晶片W表面的处理膜，例如使保护膜改变性质，可分解溶解阻碍性保护基。另外，由于使晶片W在旋转的同时进行照射，因而能均匀地向晶片W照射紫外线和电子射线。
用此方法，从分解晶片W的处理膜中的溶解阻碍性保护基开始，通过供给上述那样的溶剂气体，即使保护膜是ArF抗蚀剂，也能很好地进行平滑化处理。而且通过这种预先处理的方法，由于即使使用至今未产生作用的溶剂也能进行平滑化处理，扩大了选择溶剂的范围。由于溶剂选择的范围的增加，可选择符合各ArF抗蚀剂的溶剂，使形状等的控制性能也具有优势。
上述实施方式是表示本发明的一例，本发明不仅限于此例，可采取各种方式。例如在本实施方式中，在溶剂供给喷嘴83的喷出部85中，形成有多个圆形的喷出口86，也可形成至少比晶片W直径长的细缝状的喷出口。另外，在溶剂供给装置19中，使溶剂供给喷嘴83相对晶片W移动，也可使晶片W的这一方移动。此外，本实施方式涉及晶片W的处理，本发明也可适用于LCD基板、光掩模用玻璃基板等的其它基板。
工业利用性
本发明能改善形成于半导体晶片和平板型显示器基板等的各种基板上的保护膜等的处理膜的表面粗糙度。因此，适用于半导体装置和各种显示器用基板、光掩模用基板的制造工序方面。

Claims (16)

1. 一种改善形成于基板上的处理膜的表面粗糙度的方法，其特征在于，
具有对基板进行曝光、显影之后，对所述处理膜的表面供给溶剂气体，仅使基板处理膜的表面溶解，由此使形成有图案的基板处理膜的侧面部的凹凸平坦的工序。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在供给溶剂气体工序之后，还具有加热所述基板的工序。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在对所述处理膜的表面供给溶剂气体的所述工序之前，具有将基板调节到规定温度的温度调节工序。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
对所述处理膜的表面供给处理膜的溶剂气体时，在对基板表面的一部分的区域供给所述处理膜的溶剂气体的同时，通过使供给该溶剂气体的区域的移动，向所述处理膜表面的整个面供给所述溶剂气体。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
对所述处理膜的表面供给处理膜的溶剂气体时，从基板的上方开始，向基板的整个面供给所述处理膜的溶剂气体。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在对基板进行曝光、显影之后，在对所述处理膜的表面供给处理膜的溶剂气体之前，具有用于分解处理膜的溶解阻碍性保护基的处理工序。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述处理工序通过紫外线或电子射线的照射进行。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述处理膜是保护膜，所述溶剂气体是丙酮蒸气。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述处理膜是保护膜，所述溶剂气体是丙二醇单甲醚乙酸酯蒸气。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述处理膜是保护膜，所述溶剂气体是N-甲基-2-吡咯烷酮蒸气。
11. 一种对表面形成处理膜并进行了曝光处理和显影处理的基板进行处理的装置，其特征在于，
具有对基板的处理膜表面供给溶剂气体的喷嘴，
还具备使处于正在喷出所述溶剂气体状态下的所述喷嘴相对于基板作相对移动的移动机构。
12. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，
所述喷嘴具有至少比基板的直径长的细长喷出部。
13. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，
还具备调节所述基板温度的温度调节机构。
14. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，
还具备加热基板的加热机构。
15. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，
还具备对基板进行显影处理的显影处理机构。
16. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，
所述喷嘴在喷出部的前后处具有隔板。
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