CN101005015A - 基板处理方法、基板处理装置和半导体器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种基板处理方法，包括：在供于使液体介于要实施曝光处理的被处理基板与进行上述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间并且进行上述曝光处理的液浸曝光的上述被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上设置抗蚀剂膜之前，至少对与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域选择地实施疏水化处理。

Description

基板处理方法、基板处理装置和半导体器件的制造方法

相关申请的交叉参考

本申请以2006年1月20日提交的在先日本专利申请No.2006-013061为基础并要求其优先权，该申请的全部内容通过引用的方式结合在此。

技术领域

本发明涉及基板的处理方法和处理装置，尤其涉及在液浸曝光工序中使用的基板处理方法、基板处理装置和半导体器件的制造方法。

背景技术

最近，称作液浸曝光方法的曝光方法得到了关注。所谓该液浸曝光方法，是用高折射率的液体(液浸液)充满曝光装置的投影光学系统(投影透镜)与设置在被实施曝光处理的被处理基板(被曝光基板)上的抗蚀剂膜之间并且对抗蚀剂膜进行图案形成的曝光方法。由于用液浸液充满投影光学系统与抗蚀剂膜之间，故可以得到更深的焦点深度。目前，作为液浸液，一般使用纯水。与液浸曝光有关的技术，例如，已公开于特开平10-303114号公报中。但是，如果在抗蚀剂膜中存在纯水，则会存在着光酸产生剂等从抗蚀剂膜溶到纯水内的可能性。如果光酸产生剂等从抗蚀剂膜溶到纯水内，则将难以正确地对抗蚀剂膜进行图案形成。为了避免这样的问题，在抗蚀剂膜上进而设置保护膜的技术被提出。

一般的被曝光基板(晶片)均以其周边部分随着从晶片的直径方向内侧向外侧前进而厚度变薄的方式被形成为具有倾斜的形状。晶片的周边部分之中这样的具有倾斜的部分称作斜面部分。可以理解，晶片上的纯水容易从该倾斜部分漏到晶片外。若纯水从晶片上流出，则正确地进行液浸曝光会变得困难。因此，为了防止在液浸曝光时纯水从斜面部分漏出，优选地用保护膜不仅覆盖晶片的中央部分而且覆盖到周边部分的外侧面为止。

但是，在一般的液浸型曝光装置中，晶片和载置晶片的晶片载置台之间常常会存在一些间隙。因此，要完全抑制来自斜面部分的液漏是极其困难的。此外，来自斜面部分的液漏引起纯水向晶片的背面侧回绕这样的问题的可能性较高。如果因纯水回绕到晶片的背面侧而成为湿漉漉的状态，则会污染曝光装置的载置台，从而使后续晶片的品质劣化。因而，使用这样的品质劣化后的晶片制造的半导体器件，其性能、品质或可靠性等下降的可能性就会变高。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种基板处理方法，包括：在供于使液体介于要实施曝光处理的被处理基板与进行上述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间并且进行上述曝光处理的液浸曝光的上述被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上设置抗蚀剂膜之前，至少对与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域选择地实施疏水化处理。

根据本发明的另一个方面，提供一种基板处理装置，包括：基板收纳室，在该基板收纳室的内部，在抗蚀剂膜被设置到要实施曝光处理的被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上之前，收纳该要实施曝光处理的被处理基板；基板支持工具，该基板支持工具在上述基板收纳室中至少使与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域露出而支持上述被处理基板；以及基板处理剂供给装置，该基板处理剂供给装置向上述基板收纳室内供给疏水化处理剂。

根据本发明的再一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，是使液体介于要实施曝光处理的被处理基板与进行上述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间并且进行上述曝光处理的半导体器件的制造方法，包括：在上述被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上，设置要利用上述曝光处理形成规定的抗蚀剂图案的抗蚀剂膜；在该抗蚀剂膜上设置保护膜；以及以掩模介于中间对设置有该保护膜的上述被处理基板选择地实施上述曝光处理，并且在将上述抗蚀剂膜设置在上述第1主面上之前，至少对上述被处理基板的与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域选择地实施疏水化处理。

根据本发明的再一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，是使液体介于要实施曝光处理的被处理基板与进行上述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间并且进行上述曝光处理的半导体器件的制造方法，包括：在上述被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上，设置要利用上述曝光处理形成规定的抗蚀剂图案的抗蚀剂膜；在该抗蚀剂膜上设置保护膜；以及以掩模介于中间对设置有该保护膜的上述被处理基板选择地实施上述曝光处理，并且在将上述抗蚀剂膜设置在上述第1主面上之前，至少对上述被处理基板的与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域使用基板处理装置选择地实施疏水化处理；其中上述基板处理装置包括：基板收纳室，在该基板收纳室的内部，在抗蚀剂膜被设置到要实施曝光处理的被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上之前，收纳该要实施曝光处理的被处理基板；基板支持工具，该基板支持工具在上述基板收纳室中至少使与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域露出而支持上述被处理基板；以及基板处理剂供给装置，该基板处理剂供给装置向上述基板收纳室内供给疏水化处理剂。

附图说明

图1是示意性地示出实施例1的液浸型曝光装置的概略结构的图；

图2是示意性地示出实施例1的基板处理装置的基板处理部的概略结构的图；

图3是示意性地示出实施例1的基板处理装置的基板处理剂供给部的概略结构的图；

图4是以流程示出实施例1的基板处理方法的图；

图5A是在从背面面对下示出实施了实施例1的基板处理后的基板的平面图；

图5B是示出实施了实施例1的基板处理后的基板的剖面图；

图6是示出相对于实施例1的比较例的基板的剖面图；

图7A是在从背面面对下示出实施了实施例2的基板处理后的基板的平面图；

图7B是示出实施了实施例2的基板处理后的基板的剖面图；以及

图8是以流程示出实施例3的基板处理方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的各实施例。

(实施例1)

首先，参照图1～图5B说明本发明的实施例1。图1是示意性地示出实施例1的液浸型曝光装置的概略结构的图。图2是示意性地示出实施例1的基板处理装置的基板处理部的概略结构的图。图3是示意性地示出实施例1的基板处理装置的基板处理剂供给部的概略结构的图。图4是以流程示出实施例1的基板处理方法的图。图5A是在从背面面对下示出实施了实施例1的基板处理后的基板的平面图。图5B是示出实施了实施例1的基板处理后的基板的剖面图。

在本实施例中，在要实施曝光处理的被处理基板的要实施曝光处理的一侧的主面上设置抗蚀剂膜之前，对与要实施曝光处理的一侧的主面相反侧的主面实施疏水化处理。以下，具体并详细地进行说明。

首先，参照图1对本实施例的液浸型曝光装置1进行说明。图1所示的液浸型曝光装置1是被称之为所谓的扫描型(スキャン型)的液浸型曝光装置的一种。

如图1所示，液浸型曝光装置1具备作为用来支持原版(レチクル)2的原版支持工具的原版载置台3。此外，虽然省略了图示，但液浸型曝光装置1还具备产生曝光光(照明光)的曝光光源(照明光源)和用来将该照明光源所产生的照明光引导到原版2的照明透镜系统(照明光学系统)。原版载置台3配置在照明光源和照明透镜系统的光路的下方。并且，原版载置台3还被设定为可沿着与液浸型曝光装置1的光轴正交的方向在平行正方向或平行反方向上进行移动。原版2，被设置在原版载置台3的与照明光源和照明透镜系统相对的一侧的主面(表面，上面)上。此外，虽然省略了图示，但在原版2上还形成有至少1个由使被曝光基板5的表面5a曝光而形成的规定的形状构成的图案(掩模图案)。

此外，液浸型曝光装置1，具备用来将通过(透过)原版2后的曝光光引导到被曝光基板5的表面5a的投影透镜系统(投影光学系统)4。投影透镜系统4配置在原版载置台3的光路的下方。

此外，液浸型曝光装置1，具备作为用来支持要实施曝光处理的被处理基板(晶片、半导体基板)5的被处理基板支持工具(晶片支持工具)的被处理基板载置台(晶片载置台)6。晶片载置台6被配置在投影透镜系统4的光路的下方。此外，晶片载置台6，与原版载置台3同样，被设定为能够与晶片5一起沿着与液浸型曝光装置1的光轴正交的方向在平行正方向或平行反方向上进行移动。由此，晶片载置台6和被载置(装载)于晶片载置台6上的晶片5可以相对于投影透镜系统4相对地进行移动。此外，如果从相反的观点看，则投影透镜系统4可以相对于晶片载置台6和载置于晶片载置台6上的晶片5相对地进行移动。晶片5被载置于晶片载置台6的与投影透镜系统4相对的一侧的主面(表面，上面)上。

此外，在晶片载置台6的表面上，设置有作为用来以在晶片5与晶片载置台6一起进行移动时使晶片5不偏移的方式进行保持的被处理基板保持工具(晶片保持工具)的支持板(支持部件)7。支持部件7以包围晶片5的周边部分(外缘部分)5b的方式设置。

此外，在投影透镜系统4的顶端部4a上，设置有作为用来将供往投影透镜系统4与晶片5之间的曝光处理用的液体(液浸液)保持在晶片5的表面5a上的期望的区域内的液体保持工具(液浸液保持工具)的围栏(フエンス)8。并且，在投影透镜系统4的侧方，设置有由向围栏8内供给液体的液体供给装置9a和从围栏8内排出液体的液体排出装置9b构成的液体给排装置(液浸液给排装置)9。在本实施例中，采用从配置在图1中投影透镜系统4的右侧的液体供给装置9a向围栏8内供给液体的设定。并且，采用利用配置在投影透镜系统4的左侧的液体排出装置9b从围栏8内排出液体的设定。在本实施例中，作为液浸液(第1药液)，设定与一般的液浸曝光工序同样使用纯水。因此，液体给排装置9，也简称为水供给·排出器。同样，液体供给装置9a和液体排出装置9b也分别简称为给水器9a和排水器9b。

通过这样的设定，至少在进行液浸曝光时，投影透镜系统4的顶端部4a和晶片5的表面5a之间的由围栏8所包围的空间会被由纯水构成的液膜(水膜)所充满。该投影透镜系统4与晶片5之间的被水膜所充满的区域，也称作液浸区域。伴随于此，还将投影透镜系统4的顶端部4a称作液浸头。另外，在图1中，为了使附图易于观看，省略了液浸液的图示。

进而，虽然省略了图示，但是，在投影透镜系统4的旁边，设置有用来进行对准标记的检查的对准标记的检查装置。该对准标记检查装置，也与投影透镜系统4同样，能够通过晶片载置台6相对于投影透镜系统4相对地进行移动，而相对于晶片载置台6和晶片5相对地进行移动。对准标记的检查，为了提高曝光精度，而在对晶片5实施液浸曝光处理之前进行。

虽然省略了图示，但是，从照明光源发出的照明光将经由照明透镜系统到达原版2。到达了原版2的照明光，由于通过在原版2上形成的掩模图案而成形为规定的图案形状。此外，被成形为规定的图案形状的照明光(曝光光)向投影透镜系统4入射。入射到投影透镜系统4的曝光光，在从投影透镜系统4的顶端部(液浸头)4a射出后，通过液浸区域而到达在晶片5的表面5a上设定的所期望的照射区域(曝光区域)。更详细地，将掩模图案的像曝光并投影到设置在晶片5的表面5a上的未图示的光致抗蚀剂的表面，从而形成掩模图案的潜像。也就是说，对晶片5的表面5a实施液浸曝光处理。

下面，参照图2和图3对本实施例的基板处理装置10进行说明。基板处理装置10由基板处理部10a和基板处理剂供给部10b构成。

首先，参照图2对基板处理部10a进行说明。基板处理部10a，具体地，是对晶片5实施疏水化处理的疏水化处理部。

如图2所示，疏水化处理部10a具备作为收纳晶片5的基板收纳室的处理室11。晶片5，在后述的抗蚀剂膜32被设置于其作为要实施曝光处理的一侧的第1主面的表面5a上之前被收纳于处理室11内。在处理室11内，设置有多根插针12，该插针12作为至少使晶片5的作为与表面5a相反侧的第2主面的背面5c之中从晶片5的周边部分5b开始的规定范围内的区域露出而对其进行支持的基板支持工具。在本实施例中，将3根插针12设置在同心圆上。但是，在图2中，为了使附图易于观看，仅示出了3根插针12之中的2根。晶片5，其背面5c朝向下方地被载置于各个插针12上。

此外，在处理室11内，在与载置于各个插针12上的晶片5的背面5c相对的位置，设置有用来对晶片5从其背面5c侧加热的加热板(加热装置)13。加热板13能够以使得晶片5的背面5c的温度成为大体上大于等于80℃而小于等于200℃的方式对晶片5进行加热。

另外，如图2中虚线所示，也可以采用这样的结构：在与载置于各个插针12上的晶片5的背面5c相对的一侧，在覆盖晶片5的背面5c的中央部分的位置设置疏水化处理剂遮蔽机构14。对于利用该疏水化处理剂遮蔽机构14的技术，将在后述的实施例2中说明。

此外，在处理室11内，设置有向处理室11内导入从后述的基板处理剂供给部10b送来的疏水化处理剂的疏水化处理剂导入口15、向处理室11内导入空气或氮等惰性气体的吸气口16。此外，在处理室11内，设置有将导入到处理室11内的疏水化处理剂、空气、各种惰性气体排出到处理室11外的排气口17。进而，在处理室11的上部，设置有用来使导入到处理室11内的气氛气在处理室11内大致均匀地扩散的扩散板18。此外，虽然省略了图示，但也可以采用这样的设定：在排气口17的2侧(外侧、下游侧)设置泵，将基板收纳室内抽成真空，从而提高排气效率。

另外，在图2中，成为这样的设定：疏水化处理剂导入口15设置在处理室11的上部，并且从晶片5的表面(上面)5a侧和侧面侧导入疏水化处理剂等的气氛气。但是，疏水化处理剂导入口15的位置，并不限于图2所示的位置。疏水化处理剂导入口15，只要设置在向处理室11内的疏水化处理剂的填充效率良好的位置即可。这样的设定，对于吸气口16和排气口17也是同样的。吸气口16，只要设置在利用惰性气体的处理室11内的疏水化处理剂的置换效率良好的位置即可。此外，排气口17，只要设置在从处理室11内向处理室11外的疏水化处理剂的排气效率良好的位置即可。

下面，参照图3对本实施例的基板处理装置10的基板处理剂供给部10b进行说明。

基板处理剂供给部10b，具体地，是向前述的疏水化处理部10a的处理室11内供给疏水化处理剂的疏水化处理剂供给装置。疏水化处理剂供给装置10b由供给疏水化处理剂的药液22的药液供给部21和形成含有疏水化处理剂的气氛气的疏水化气氛气形成部23构成。如图3所示，在药液供给部21内供给并贮存疏水化处理剂的药液22。为此，药液供给部21也称作药液瓶(疏水化处理剂瓶)。

药液瓶21内的疏水化处理剂22，可利用向药液瓶21内吹入氮的氮压送等方法被暂时送往疏水化气氛气形成部23。向被送入了疏水化处理剂22的疏水化气氛气形成部23内，导入氮。这时，氮被吹入到疏水化处理剂22的内部。此外，被导入到疏水化气氛气形成部23内的氮，优选地是高纯度氮。通过这样的设定，在疏水化气氛气形成部23内，使气泡形成，并且形成含有疏水化处理剂22的气氛气。为此，疏水化气氛气形成部23也称作气泡形成部或气泡形成容器。

在气泡形成部23的底部(下部)，设置有检测气泡形成容器23内的疏水化处理剂22的容量(重量)的重量传感器24。在气泡形成容器23内的疏水化处理剂22成为小于等于规定量的情况下，重量传感器24会检测到此情况并通知给未图示的控制装置。接收到通知的控制装置成为这样的设定：使未图示的泵动作，从而从药液瓶(疏水化处理剂瓶)21向气泡形成容器23内自动地供给药液22，直到达到规定量为止。

在气泡形成容器23中形成的疏水化气氛气，被朝向设置在上述的疏水化处理部10a的处理室11内的疏水化处理剂导入口(疏水化气氛气导入口)15压送。被压送的疏水化气氛气，经由疏水化气氛气导入口15被导入到处理室11内。

如上所述，本实施例的基板处理装置10，具体地，是由疏水化处理部10a及疏水化处理剂供给装置10b构成、对晶片5实施疏水化处理的疏水化处理装置。

下面，参照图4对本实施例的基板处理方法进行说明。本实施例的基板处理方法，具体地，是晶片5的疏水化处理方法。

首先，如图4所示，将未被设置抗蚀剂膜32等的直径约300mm的晶片5收纳于上述的处理室11内。这时，晶片5，如图2所示，表面5a朝向上方并且背面5c朝向下方地被载置于各个插针12上。晶片5，以其周边部分5b随着从晶片5的直径方向内侧向外侧前进而厚度变薄的方式被形成为具有倾斜的形状。晶片5的周边部分5b之中这样的具有倾斜的部分称作斜面部分5d。在本实施例中，使晶片5的背面5c和斜面部分5d露出而将晶片5载置于各个插针12上。

其次，对收纳于处理室11内的晶片5实施疏水化处理。具体地，对于晶片5的背面5c和斜面部分5d选择性地实施疏水化处理。首先，在将晶片5收纳于处理室11内之后，通过排气口17对处理室11内的气氛气进行排气而使处理室11的内部变成为负压。并且，以使晶片5的背面5c的温度成为大体上大于等于80℃而小于等于200℃的方式，对加热板13的温度进行调整。另外。在本实施例中，将晶片5的背面5c与加热板13的表面(上面)之间的间隔设定为约3mm。

在这样的设定下，通过疏水化处理剂导入口15将上述的疏水化处理气氛气导入到处理室11内而开始疏水化处理。作为疏水化处理剂22，优选地，使用以六甲基二硅胺烷(HMDS)为代表的硅烷耦联剂。在本实施例中，作为疏水化处理剂22，使用六甲基二硅胺烷(HMDS)。因此，对从药液瓶21供给到气泡形成容器23内的HMDS 22进行气泡形成，从而形成含有HMDS 22的气氛气。并且，通过疏水化处理剂导入口15将该含有HMDS 22的气氛气导入到处理室11内。另外，作为疏水化处理剂，除了HMDS 22之外，也可以使用碳氟化合物系的处理剂。

之后，在规定的温度下进行规定的时间的疏水化处理。具体地，晶片5的与疏水化处理剂(HMDS)22接触时的温度，优选地，设定为从室温到约200℃的温度。晶片5的温度，也可以考虑疏水化处理剂22的反应温度和设置在晶片5上的各种涂敷膜的耐热性等来确定。此外，疏水化处理所需要的时间，优选从大体10秒到300秒的范围。如上所述。本实施例的疏水化处理，可通过使含有HMDS 22的水蒸汽与晶片5接触来实施。

疏水化处理结束后，通过排气口17向处理室11的外部排出含有HMDS 22的气氛气。接着，通过吸气口16将高纯度氮气导入到处理室11内。在确认处理室11内的疏水化处理气氛气的置换充分进行后，打开未图示的处理室11的闸门。然后，从处理室11内取出疏水化处理结束后的晶片5。

在本实施例中，优选地，以使纯水对于疏水化处理后的晶片5的接触角成为大于等于约45°的方式进行疏水化处理。特别地，优选地，以使纯水对于疏水化处理后的晶片5的背面5c和斜面部分5d的接触角成为大于等于约60°的方式进行疏水化处理。

接着，如图5B所示，在实施了疏水化处理后的晶片5的表面5a上设置反射防止膜31。反射防止膜31，例如使用未图示的涂敷装置利用旋转涂敷法来成膜。也就是说，在向旋转着的晶片5的表面5a的中心部分滴下反射防止膜用的涂敷材料并使其扩展到表面5a全体上之后，进行加热处理。由此，反射防止膜31便被形成在晶片5的表面5a上。在本实施例中，在晶片5的表面5a上设置膜厚约80nm的反射防止膜31。

其次，如图5B所示，在反射防止膜31的表面上设置抗蚀剂膜32。在本实施例中，作为抗蚀剂膜32，采用含有酸产生材料的ArF化学放大型抗蚀剂膜。该抗蚀剂膜32，可利用与反射防止膜31同样的方法来成膜。也就是说，利用旋转涂敷法，使化学放大型抗蚀剂膜32的涂敷材料扩展到反射防止膜31上。接着，通过对设置有该化学放大型抗蚀剂膜32的涂敷材料的晶片5实施加热处理，气化除去含于涂敷材料中的溶剂。由此，ArF化学放大型抗蚀剂膜32便被形成在反射防止膜31的表面上。在本实施例中，在晶片5的表面5a上设置膜厚约230nm的ArF化学放大型抗蚀剂膜32。

其次，如图5B所示，在ArF化学放大型抗蚀剂膜32的表面上设置可溶于显影液的液浸曝光用保护膜33。该保护膜33，也与反射防止膜31和ArF化学放大型抗蚀剂膜32同样，利用旋转涂敷和加热处理来成膜。

图5A和图5B示出了经过至此为止的工序后的晶片5。图5A是在从晶片5的背面5c侧面对下示出设置有反射防止膜31、ArF化学放大型抗蚀剂膜32和保护膜33的晶片5的平面图。此外，图5B是示出设置有反射防止膜31、ArF化学放大型抗蚀剂膜32和保护膜33的晶片5的剖面图。

如图5A和图5B所示，对晶片5的背面5c整个面地实施了疏水化处理，形成了与纯水的接触角成为约60°的疏水化处理部34。并且，如图5B所示，在晶片5的周边部分(边缘部分)5b之中，在斜面部分5d的侧面部分和下面部分上也形成了疏水化处理部34。此外，反射防止膜31覆盖晶片5的表面5a和晶片5的斜面部分5d的上面部分而成膜，而不与疏水化处理部34重叠。同样，抗蚀剂膜32也覆盖反射防止膜31而成膜，而不与疏水化处理部34重叠。对于这各个膜31、32，保护膜33覆盖疏水化处理部34的一部分而成膜。具体地，保护膜33覆盖反射防止膜31、抗蚀剂膜32和在晶片5的斜面部分5d的侧面部分形成的疏水化处理部34而成膜。

其次，对于设置有反射防止膜31、ArF化学放大型抗蚀剂膜32和保护膜33的晶片5实施液浸曝光处理。首先，将设置有各个涂敷膜31、32、33的晶片5从涂敷装置传送到上述液浸型曝光装置1。然后，将晶片5载置到曝光装置1的晶片载置台6上而利用支持板7进行保持。接着，进行晶片5的对准和套刻曝光。然后，通过液浸曝光，将形成于原版2上的未图示的半导体元件图案(原版图案)转写到抗蚀剂膜32上而形成潜像。

其次，从载置台6上取下形成有半导体元件图案的潜像的晶片5，从曝光装置1传送到未图示的曝光后烘烤(PEB)用的处理室内。然后，对晶片5，在约130℃下实施约60秒的加热处理(PEB)。利用该加热处理，促进在液浸曝光工序(液浸曝光阶段)中在抗蚀剂膜内所产生的酸的扩散反应和放大反应。

其次，对实施了PEB后的晶片5实施显影处理。首先，从PEB用处理室内取出实施了PEB后的晶片5，并从抗蚀剂膜32上剥离除去液浸曝光用保护膜33。接着，将除去了保护膜33后的晶片5传送到未图示的显影处理单元。

当晶片5被传送到保持晶片5的显影处理单元的杯子的上方时，首先，插针上升并接受晶片5。之后，晶片5被载置于旋转卡盘上并被真空吸附。接着，待机于喷嘴待机位置上的喷嘴，在晶片5的上方移动并向晶片5吐出显影液。由此，将显影液取到晶片5上而进行显影。在这里，使晶片5静止约30秒钟以进行显影。显影结束后，向晶片5上供给纯水以冲洗掉显影液。接着，通过使晶片5旋转而进行甩干干燥处理。由此，未图示的半导体元件图案(抗蚀剂图案)被形成在抗蚀剂膜32上。

之后，虽然省略了伴随着图示的详细而且具体的说明，但使形成了抗蚀剂图案的晶片5经历规定的加工工序。也就是说，使形成有抗蚀剂图案的晶片5经历晶体管制造工序、布线形成工序等其他的前工序(Front EndOf the Line：FEOL)。接着，再使经过了前工序后的晶片5经历切割、芯片安装、接合以及模铸等后工序(Back End Of the Line：BEOL)。通过经过BEOL，会得到本实施例的未图示的所期望的半导体器件。也就是说，会得到具备在被设置抗蚀剂膜32之前利用疏水化处理装置1对背面5c和斜面部分5d实施了疏水化处理的晶片5的半导体器件。

此外，虽然省略了伴随着图示的详细而且具体的说明，但本发明的发明人们还对经过了各个工序的晶片5进行了形成布线的试制实验。也就是说，对于经过了上述各个工序而制成的晶片5，以抗蚀剂膜32作为掩模形成了布线图案。根据该结果，未发现图案短路等缺陷。此外，与使用以往的不实施疏水化处理的晶片的情况比较，可以得到尺寸精度高而且图案形状良好的布线图案。也就是说，如果采用本实施例，则可以得到作为器件的可靠性、品质以及性能等比以往技术的半导体器件要高的半导体器件。并且，还能够以较高的成品率有效而且容易地制造这样的半导体器件。

在这里，参照图6说明相对于本实施例的比较例。图6是示出相对于本实施例的比较例的晶片101的剖面图。

该晶片101，与上述的本实施例的晶片5不同，未实施疏水化处理。此外，反射防止膜102覆盖晶片101的表面101a和斜面部分101d的上面部分而成膜。此外，抗蚀剂膜103覆盖反射防止膜102而成膜。此外，保护膜104覆盖反射防止膜102、抗蚀剂膜103和晶片101的周边部分(边缘部分)101b之中的斜面部分101d的侧面部分而成膜。

本发明的发明人们对于由这样的结构构成的晶片101，与本实施例同样地使用液浸型曝光装置1实施了液浸曝光处理。此外，在液浸曝光处理结束后，从液浸型曝光装置1取出晶片101而进行了观察。这样，如图6所示，液浸液(纯水)105的水滴附着在晶片101的背面101c和斜面部分101d的下面部分上而成为湿漉漉的状态。

如在背景技术中所说明的那样，当因纯水10回绕到晶片101的背面101c侧而成为湿淋淋的状态时，晶片101的品质劣化的可能性会变得非常高。进而，使用这样的品质劣化后的晶片所制造的半导体器件，其性能、品质或可靠性等降低的可能性就会变高。

相对于此，本实施例的晶片5，如上所述，在被设置抗蚀剂膜32之前利用疏水化处理装置10对背面5c和斜面部分5d实施了疏水化处理。为此，如图5B所示，在液浸曝光结束后的晶片5上，其表面5a上当然不会附着水滴，在背面5c上和斜面部分5d上也几乎不会附着水滴。因此，晶片5，即使被实施液浸曝光，其品质劣化的可能性也几乎不存在。进而，使用晶片5制造的本实施例的半导体器件，其性能、品质或可靠性等降低的可能性就几乎不存在。另外，虽然省略了图示，但是，如果采用上述的疏水化处理，则当然对于晶片5的表面5a也实施了疏水化处理。

在这里，对在晶片5上设置抗蚀剂膜32之前进行疏水化处理的理由进行说明。

应用液浸曝光的一代，一般地，是KrF受激准分子激光光刻工序或ArF受激准分子激光光刻工序等所谓的深UV光刻工序以后的一代。在这一代的光刻工序中，使用被称为化学放大型抗蚀剂膜的抗蚀剂膜。例如，正型的上述化学放大型抗蚀剂膜的曝光工序的反应机理，如下所述。首先，通过使抗蚀剂膜曝光，使含于抗蚀剂膜中的光酸产生剂产生酸。所产生的酸，以存在于抗蚀剂膜中的被称为反应抑制基的官能团作为催化剂，与之反应而分解。由此，被曝光部分的抗蚀剂膜成为可溶于显影液。

在上述的疏水化处理工序中，可使用六甲基二硅胺烷等疏水化处理剂。然而，在该情况下，作为副生成物，有时候会在抗蚀剂膜内产生氨等碱性物质。当在抗蚀剂膜内产生由碱性物质构成的副生成物时，该副生成物会抑制化学放大型抗蚀剂的催化剂反应。进而，会引起抗蚀剂图案的形状异常。

因此，如上所述，晶片5的疏水化处理，必须在将抗蚀剂膜32设置在晶片5上之前进行。此外，还需要附加加热处理等而从要设置抗蚀剂膜32的晶片5的表面5a除去因疏水化处理而产生的副生成物。

如以上所说明的那样，如果采用该实施例1，则在晶片5上设置抗蚀剂膜32之前至少对晶片5的背面5c和斜面部分5d实施了疏水化处理。由此，即便因液浸曝光而液浸液从晶片5的表面5a回绕到背面5c，也可以抑制晶片5的背面5c和斜面部分5d成为湿漉漉的状态。因此，晶片5，即便被实施液浸曝光，其品质劣化的可能性也几乎不存在。进而，使用晶片5制造的半导体器件，其性能、品质或可靠性等降低的可能性就几乎不存在。

(实施例2)

下面，参照图7对本发明的实施例2进行说明。图7是在从背面面对下示出实施了本实施例的基板处理后的基板的平面图和剖面图。另外，对于与上述实施例1相同的部分赋予相同的标号而省略它们的详细说明。

在本实施例中，与上述实施例1不同，不对晶片5的背面5c全体实施疏水化处理。在本实施例中，选择性地对晶片5的背面5c之中从周边部分5b开始的规定范围内的区域实施疏水化处理。以下，具体并详细地进行说明。

首先，在本实施例中，如图2中虚线所示，在实施例1中所使用的疏水化处理装置10的处理室11内的与晶片5的背面5c的中央部分5e相对的位置，覆盖晶片5的背面5c的中央部分5e而设置疏水化处理剂遮蔽机构14。也就是说，在加热板13的周边设置疏水化处理剂遮蔽机构14。疏水化处理剂遮蔽机构14，具体地，是宽度被形成为约3mm的遮蔽板。并且，在遮蔽板14的与晶片5的背面5c相对的一侧的主面上，设置多个约100μm大小的间隔部件(间隙隔板)41。收纳于处理室11内的晶片5被载置到这些配置在遮蔽板14与晶片5的背面5c之间的各个间隙隔板41上。由此，会抑制疏水化处理气氛气与晶片5的背面5c的中央部分5e接触。在这样的设定下，利用与实施例1同样的方法，对晶片5实施疏水化处理。在本实施例中，在约100℃下对晶片5实施约10秒的疏水化处理。其他的工序，与实施例1是同样的。

图7A和图7B示出了经过至此为止的工序后的晶片5。图7A是在从晶片5的背面5c侧面对下示出设置有反射防止膜31、ArF化学放大型抗蚀剂膜32和保护膜33的晶片5的平面图。此外，图7B是示出设置有反射防止膜31、ArF化学放大型抗蚀剂膜32和保护膜33的晶片5的剖面图。

如图7A和图7B所示，在晶片5的背面5c上，与实施例1不同，对除去其中央部分5e之外的区域实施了疏水化处理而形成有疏水化处理部34。但是，如图7B所示，在晶片5的周边部分(边缘部分)5b，与实施例1同样，在其斜面部分5d的侧面部分和下面部分形成有疏水化处理部34。此外，如图7B所示，反射防止膜31、抗蚀剂膜32和保护膜33以与实施例1同样的结构成膜。

也包括在实施例1中使用的液浸型曝光装置1在内，在一般的液浸型曝光装置中，通常，在与其晶片载置台的晶片的边缘部分相邻接的位置设置有从晶片载置台上除去液浸液的排水装置(吸水机构)。为此，至少在进行液浸曝光的期间，晶片的背面的中央部分几乎不存在与液浸液接触的可能性。因此，不需要必须如实施例1那样对晶片5的背面5c整个面地实施疏水化处理。疏水化处理，只要利用吸水机构对晶片5的背面5c和周边部分5b之中被进行液浸液的吸水的区域及其外侧实施就足够了。也就是说，疏水化处理，如本实施例那样，只要至少对晶片5的背面5c之中除去中央部分5e之外的晶片5的背面5c的周边部分5b和晶片5的斜面部分5d实施就足够了。

如上所述，如果采用该实施例2，则能够得到与上述实施例1同样的效果。

(实施例3)

下面，参照图8对本发明的实施例3进行说明。图8是以流程示出本实施例的基板处理方法的图。另外，对于与上述实施例1和2的各个实施例相同的部分，赋予相同的标号，并省略它们的详细的说明。

在本实施例中，与上述实施例1和2的各个实施例不同，在对晶片5实施疏水化处理之前，在晶片5的表面5a上设置反射防止膜31。以下，简洁地进行说明。

如图8所示，在本实施例中，与上述实施例1和2的各个实施例不同，在对晶片5实施疏水化处理之前，在晶片5的表面5a上设置有机反射防止膜31。然后，对被设置了有机反射防止膜31的晶片5实施疏水化处理。进而，在将抗蚀剂膜31设置到有机反射防止膜31上之前，对实施了疏水化处理后的晶片5实施加热处理。其他的工序，与实施例1是同样的。

如在实施例1中所说明的那样，在对晶片5实施疏水化处理的情况下，必须注意由疏水化处理所引起的副生成物的产生。也就是说，需要考虑由副生成物引起的有机反射防止膜31的污染。当有机反射防止膜31被副生成物污染时，在设置于有机反射防止膜31上的抗蚀剂膜上形成抗蚀剂图案时，抗蚀剂图案的形状发生异常的可能性就会变高。为了抑制这样的抗蚀剂图案的形状异常，可在将抗蚀剂膜32设置在有机反射防止膜31上之前，从有机反射防止膜31内除去污染物质。在本实施例中，如图8所示，在将抗蚀剂膜32设置在有机反射防止膜31上之前，对实施了疏水化处理的晶片5实施加热处理。由此，在将抗蚀剂膜32设置在有机反射防止膜31上之前，预先从反射防止膜31内除去将成为抗蚀剂图案的形状异常的原因的污染物质(杂质)。

虽然省略了伴随着图示的详细而且具体的说明，但根据本发明的发明人们所进行的实验，对利用本实施例制作的晶片5进行了形成布线的试制实验。也就是说，对于经过了图8所示的各个工序而制成的晶片5，以抗蚀剂膜32作为掩模形成了布线图案。根据该结果，未发现图案短路等缺陷。此外，与使用以往的不实施疏水化处理的晶片的情况比较，可以得到尺寸精度高而且图案形状良好的布线图案。

如上所述，如果采用该实施例3，则能够得到与上述实施例1和2的各个实施例同样的效果。

另外，本发明的基板处理方法和基板处理装置，并不限于上述的第1～第3各实施例。在不偏离本发明的宗旨的范围内，可以将它们的结构或制造工序等的一部分变更为各种各样的设定，或者对各种设定适宜、适当地进行组合来使用从而进行实施。

例如，对晶片5的疏水化处理，并非必须限于含有疏水化处理剂22的气体状的疏水化处理气氛气(疏水化处理蒸气)。也可以代替气体状的疏水化处理气氛气，而向晶片5的需要进行疏水化处理的部分直接供给含有疏水化处理剂22的液体。

此外，疏水化处理剂22，也并非必须限于以六甲基二硅胺烷(HMDS)等为代表的硅烷耦联剂。作为疏水化处理剂22，也可以使用例如有机硅化合物、碳氟化合物系化合物等。

此外，对实施了疏水化处理后的晶片5的加热处理(PEB)，也不需要必须在约130℃下进行。对疏水化处理后的晶片5的加热处理，只要在约100℃或100℃以上进行就是足够的。

此外，实施例2中的遮蔽板14与晶片5的背面5c的间隔(邻近距离)也并非必须限定于约100μm。遮蔽板14与晶片5的背面5c的间隔，只要小于等于约500μm即可。也就是说，遮蔽板14与晶片5的背面5c的间隔，只要设定为疏水化处理剂不能与晶片5的背面5c的中央部分5e接触的大小即可。遮蔽板14与晶片5的背面5c的间隔，只要是小于等于约500μm的范围，就能够以适宜、适当的间隔使晶片5的背面5c与遮蔽板14邻近。或者，也可以使晶片5的背面5c与遮蔽板14接触。也就是说，也可以将遮蔽板14与晶片5的背面5c的间隔设为0微米。此外，遮蔽板14与晶片5的背面5c的间隔的调整，并非必须限定于如上所述的那样将预先被形成为所期望的大小的间隙隔板41设置在遮蔽板14的上部的方法。遮蔽板14与晶片5的背面5c的间隔的调整，例如，也可以采用使各个插针12能够在上下方向(垂直方向)上移动的设定，采用通过使它们向上向下来进行调整的设定。

此外，实施疏水化处理的位置并不限于上述的位置。疏水化处理，只要至少对覆盖晶片5的外周部分之中最外侧的膜(涂敷膜)的更外侧的斜面部分5d和背面5c的至少一方实施即可。具体地，在对于作为要形成半导体元件的一侧的主面的晶片5的表面5a由反射防止膜31、抗蚀剂膜32和液浸保护膜33等各种涂敷膜大体上所覆盖的晶片5的抗蚀剂膜32、使用液浸型曝光装置1对布线图案等进行液浸曝光时，预先对未被涂敷膜所覆盖的晶片5的背面5c进行疏水化。此外，在液浸曝光工序等疏水化处理工序以后的工序中保持晶片5时，优选地，保持晶片5的保持机构不与晶片5的已经实施了疏水化处理的区域接触。

此外，晶片5上的膜结构并不限于上述的结构。例如，也可以首先在晶片5上形成用来加工晶片5的、由无机膜构成的硬掩模之后，在其上形成有机反射防止膜31。在该情况下，也可以在硬掩模的形成之后实施疏水化处理。

此外，抗蚀剂膜32的结构并不限于上述的单层结构。例如，也可以利用在晶片5上适宜形成下层抗蚀剂膜和中间抗蚀剂膜之后、形成上层抗蚀剂膜的多层抗蚀剂工艺，在晶片5上设置多层结构的抗蚀剂膜。在该情况下，优选地，在下层抗蚀剂膜形成工序、中间抗蚀剂膜形成工序和上层抗蚀剂膜形成工序中的任意一个工序之前进行疏水化处理。此外，如果需要，优选地，与在疏水化处理前将有机反射防止膜31设置在晶片5上的实施例3同样，在这各个工序中的任意一个工序之前，作为附加处理增加加热处理。

此外，反射防止膜31也可以使用有机膜和无机膜中的任意一种膜。并且，反射防止膜31也可以形成为同种或不同种的反射防止膜多层地叠层而成的多层结构。

另外，在作为反射防止膜31、使用利用CVD(化学气相淀积)法等成膜的SiON膜等无机反射防止膜的情况下，该无机反射防止膜有时会在晶片5的背面5c上形成。在该情况下，晶片5的背面5c会在由无机反射防止膜所覆盖的状态下进行液浸曝光。在这样的情况下，晶片5的疏水化处理，需要在无机反射防止膜的形成之后而且抗蚀剂膜的形成之前实施。

本领域的技术人员将容易地想到其它的优点和变形。因此，本发明在其更为宽泛的方面并不限于这里所给出和所说明的特定细节和代表性的实施例。因而，在不背离由所附权利要求及其等效内容所限定的总体发明构思的精神或范围的情况下，可以实现各种变形。

Claims (20)

1.一种基板处理方法，包括：

在供于使液体介于要实施曝光处理的被处理基板与进行上述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间并且进行上述曝光处理的液浸曝光的上述被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上设置抗蚀剂膜之前，至少对与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域选择地实施疏水化处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

对上述第2主面的除去中央部分之外的区域实施上述疏水化处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

在上述疏水化处理中使用的疏水化处理剂是有机硅化合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

在上述疏水化处理中使用的疏水化处理剂是碳氟化合物系的化合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

通过向上述被处理基板的上述第2主面供给在上述疏水化处理中使用的含有疏水化处理剂的液体或将上述被处理基板的上述第2主面暴露在含有上述疏水化处理剂的气体中，进行上述疏水化处理。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

对上述被处理基板，在大于等于80℃而小于等于200℃的温度下实施加热处理，并进行上述疏水化处理。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在进行了上述疏水化处理之后，在大于等于100℃的温度下对上述被处理基板实施加热处理。

8.一种基板处理装置，包括：

基板收纳室，在该基板收纳室的内部，在抗蚀剂膜被设置到要实施曝光处理的被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上之前，收纳该要实施曝光处理的被处理基板；

基板支持工具，该基板支持工具在上述基板收纳室中至少使与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域露出而支持上述被处理基板；以及

基板处理剂供给装置，该基板处理剂供给装置向上述基板收纳室内供给疏水化处理剂。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括：

在上述基板收纳室内设置有覆盖上述第2主面的中央部分的疏水化处理剂遮蔽机构。

10.根据权利要求8所述的装置，还包括：

在上述基板收纳室内设置有加热上述被处理基板的加热装置。

11.根据权利要求10所述的装置，其中：

上述基板支持工具，使上述被处理基板与上述加热装置之间间隔1mm或1mm以上而支持上述被处理基板。

12.根据权利要求10所述的装置，其中：

上述加热装置设置在上述疏水化处理剂遮蔽机构的附近。

13.一种半导体器件的制造方法，是使液体介于要实施曝光处理的被处理基板与进行上述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间并且进行上述曝光处理的半导体器件的制造方法，包括：

在上述被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上，设置要利用上述曝光处理形成规定的抗蚀剂图案的抗蚀剂膜；

在该抗蚀剂膜上设置保护膜；以及

以掩模介于中间对设置有该保护膜的上述被处理基板选择地实施上述曝光处理，并且在将上述抗蚀剂膜设置在上述第1主面上之前，至少对上述被处理基板的与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域选择地实施疏水化处理。

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

对上述第2主面的除去中央部分之外的区域实施上述疏水化处理。

15.根据权利要求13所述的方法，其中：

在上述疏水化处理中使用的疏水化处理剂是有机硅化合物。

16.根据权利要求13所述的方法，其中：

在上述疏水化处理中使用的疏水化处理剂是碳氟化合物系的化合物。

17.根据权利要求13所述的方法，其中：

通过向上述被处理基板的上述第2主面供给在上述疏水化处理中使用的含有疏水化处理剂的液体或将上述被处理基板的上述第2主面暴露在含有上述疏水化处理剂的气体中，进行上述疏水化处理。

18.根据权利要求13所述的方法，其中：

对上述被处理基板，在大于等于80℃而小于等于200℃的温度下实施加热处理，并进行上述疏水化处理。

19.根据权利要求13所述的方法，还包括：

在进行了上述疏水化处理之后，在大于等于100℃的温度下对上述被处理基板实施加热处理。

20.一种半导体器件的制造方法，是使液体介于要实施曝光处理的被处理基板与进行上述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间并且进行上述曝光处理的半导体器件的制造方法，包括：

在上述被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上，设置要利用上述曝光处理形成规定的抗蚀剂图案的抗蚀剂膜；

在该抗蚀剂膜上设置保护膜；以及

以掩模介于中间对设置有该保护膜的上述被处理基板选择地实施上述曝光处理，并且在将上述抗蚀剂膜设置在上述第1主面上之前，至少对上述被处理基板的与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域使用基板处理装置选择地实施疏水化处理；

其中上述基板处理装置包括：

基板收纳室，在该基板收纳室的内部，在抗蚀剂膜被设置到要实施曝光处理的被处理基板的要实施上述曝光处理的一侧的第1主面上之前，收纳该要实施曝光处理的被处理基板；

基板支持工具，该基板支持工具在上述基板收纳室中至少使与上述第1主面相反侧的第2主面之中从周边部分开始的规定范围内的区域露出而支持上述被处理基板；以及

基板处理剂供给装置，该基板处理剂供给装置向上述基板收纳室内供给疏水化处理剂。

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