CN112585721A - 基片处理方法和基片处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的对处理对象基片进行处理的基片处理方法，包括如下所述的工序：在形成于上述处理对象基片的基片表面的基底膜上涂敷用于形成抗蚀剂膜的抗蚀剂液之前，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性高的情况下，进行使上述基底膜的极性降低的处理，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性低的情况下，进行使上述基底膜的极性升高的处理。

Description

基片处理方法和基片处理系统
技术领域
本发明涉及基片处理方法和基片处理系统。
背景技术
专利文献1中公开了一种方法，为了利用极紫外线(EUV)光源，在使用光敏化学放大抗蚀剂(PS-CAR)的图案中，使对图案形成时的LWR(Line Edge Roughness：线边缘粗糙度)等有贡献的EUV散粒噪声降低。在专利文献1公开的方法中，在使用图案化掩模的EUV图案曝光与没有使用图案化掩模的整片曝光之间，在EUV图案曝光中使在PS-CAR层内生成的光敏剂分子扩散。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2017-507360号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的技术使抗蚀剂图案的粗糙度进一步提高。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方式是对处理对象基片进行处理的基片处理方法，其包括如下所述的工序：在形成于上述处理对象基片的基片表面的基底膜上涂敷用于形成抗蚀剂膜的抗蚀剂液之前，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性高的情况下，进行使上述基底膜的极性降低的处理，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性低的情况下，进行使上述基底膜的极性升高的处理。
发明效果
依照本发明，能够使抗蚀剂图案的粗糙度进一步提高。
附图说明
图1是示意性地表示本发明人进行的试验的结果的图。
图2是用于说明在抗蚀剂图案中的基底膜侧，形成不取决于抗蚀剂图案的膜厚的特定厚度的宽幅部的理由的图。
图3是表示第一实施方式的基片处理系统的概要结构的平面图。
图4是表示第一实施方式的基片处理系统的概要结构的正面图。
图5是表示第一实施方式的基片处理系统的概要结构的背面图。
图6是用于说明第一实施方式的晶片处理的一个例子的流程图。
图7是用于说明第一实施方式的变形例的晶片处理的效果的图。
图8是表示第二实施方式的基片处理系统的概要结构的背面图。
图9是表示第二实施方式的基片处理系统的概要结构的正面图。
图10是表示第二实施方式的变形例的基片处理系统的概要内部结构的背面图。
图11是表示第三实施方式的基片处理系统的概要内部结构的正面图。
图12是表示第三实施方式的基片处理系统的概要内部结构的背面图。
图13是表示第四实施方式的基片处理系统的概要内部结构的正面图。
图14是表示第四实施方式的变形例的基片处理系统的概要内部结构的背面图。
具体实施方式
在半导体器件等的制造工艺中的光刻工序中，进行一连串处理，在作为处理对象基片的半导体晶片(以下称为“晶片”)上形成所希望的抗蚀剂图案。上述一连串处理中例如包括：在晶片上涂敷抗蚀剂液形成抗蚀剂液的涂敷膜的抗蚀剂涂敷处理；将上述涂敷膜加热而形成抗蚀剂膜的预烘烤处理；曝光抗蚀剂膜的曝光处理；使已曝光的抗蚀剂膜显影的显影处理等。
但是，在抗蚀剂图案中，要求由LER或LWR(Line Width Roughness：线宽粗糙度)等表示的粗糙度的改善，提出了各种方法。其中，LER表示线图案的侧壁的凹凸程度，LWR表示线宽度的不一致程度。
例如，在专利文献1中如上所述公开了一种方法，在使用图案化掩模的EUV图案曝光与泛曝光之间，在EUV图案曝光中使在PS-CAR层内生成的光敏剂分子扩散，由此使LER等提高。
但是，近年来，为了实现半导体器件的进一步高集成化，正在推进抗蚀剂图案的微小化，伴随该微小化，要求抗蚀剂图案中的LER等的粗糙度的进一步改善。尤其是，由于为了以生产率提高为目的的低剂量化和为了微小化而正在推进抗蚀剂膜的薄膜化，要求在较薄的抗蚀剂图案中改善粗糙度。
因此，本发明的技术使抗蚀剂图案的粗糙度进一步提高。
图1是表示为了提高粗糙度，本发明人认真调查后的结果的图。图1的(A)中示意性地表示了在基底膜B上形成的抗蚀剂图案P的膜厚T1为70nm时的该抗蚀剂图案P的截面形状。同样地，在图1的(B)和图1的(C)中分别示意性地表示了上述膜厚T1为50nm和30nm时的上述截面形状。
如图1的(A)～图1的(C)所示，抗蚀剂图案P无论其膜厚如何，都在与基底膜B的交界部分较宽幅地形成。并且，该宽幅部分的厚度T2不取决于抗蚀剂图案P的膜厚T1而是一定的，为20nm～30nm。即，抗蚀剂图案P以不取决于其膜厚的方式在与基底膜B的交界部分形成特定厚度的宽幅部。
作为其原因，考虑以下的内容。即，从抗蚀剂液被涂敷于基底膜B直至其固化的期间，如图2的(A)所示，在基底膜B上的抗蚀剂液的涂敷膜R中，位于基底膜B侧的部分的该抗蚀剂液的具有极性的溶质S向基底膜B侧移动。因此，随着时间经过，如图2的(B)所示，在涂敷膜R内溶质S向基底膜B侧偏倚。其结果是，当抗蚀剂液的涂敷膜R被加热而固化成为抗蚀剂膜时，基底膜B与抗蚀剂膜的结合变强。因此，由于曝光时在抗蚀剂膜内产生的酸难以在基底膜B侧扩散，因此抗蚀剂膜的基底膜B侧的部分难以溶解于显影液。所以，在对该抗蚀剂膜进行曝光并显影而形成了抗蚀剂图案P时，在该抗蚀剂图案的与基底膜B的交界部分，形成宽幅部。在涂敷膜R内溶质S偏倚的区域的厚度(高度)对于宽幅部的厚度T2有贡献时，该偏倚区域的厚度由抗蚀剂液的状态和基底膜B的表面的状态决定，不取决于涂敷膜R(抗蚀剂膜)的膜厚。因此可以认为，抗蚀剂图案P以不取决于其膜厚的方式在与基底膜B的交界部分形成特定厚度的宽幅部。
因此，本发明人进行了认真研究，结果有以下的发现。即，在涂敷抗蚀剂液前使与该抗蚀剂液的极性一致地调整基底膜表面的极性，由此，能够抑制抗蚀剂液中的具有极性的溶质的偏倚，而且能够抑制抗蚀剂图案的宽幅部的形成，提高该图案的粗糙度。发现了这样的情况。
以下说明的本实施方式的基片处理方法和基片处理系统是基于上述的发现的方案。
下面，参照附图，对本实施方式的基片处理方法和基片处理系统进行说明。此外，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同的功能结构的要素，标注相同的附图标记而省略重复说明。
(第一实施方式)
图3是表示第一实施方式的基片处理系统1的概要内部结构的说明图。图4和图5是表示各个基片处理系统1的概要内部结构的正面图和背面图。此外，在本实施方式中，以基片处理系统1为对晶片W进行涂敷显影处理的涂敷显影处理系统的情况为例进行说明。
如图3所示，基片处理系统1包括：收纳有多个晶片W的盒C能够被送入送出的盒站10；和具有对晶片W实施预定的处理的多个各种处理装置的处理站11。并且，基片处理系统1具有将盒站10、处理站11以及在与处理站11相邻的曝光装置12之间进行晶片W的交接的接口站13连接为一体的结构。
在盒站10设置有盒载置台20。在盒载置台20中设置有在相对于基片处理系统1的外部送入送出盒C时载置盒C的多个盒载置板21。
在盒站10中，设置有能够在图的X方向上延伸的输送路径22上移动的晶片输送装置23。晶片输送装置23也能够在上下方向上移动并且绕铅直轴(θ方向)移动，能够在各盒载置板21上的盒C与后述的处理站11的第三区块G3的交接装置之间输送晶片W。
在处理站11设置有具有各种装置的多个例如4个区块G1、G2、G3、G4。例如在处理站11的正面侧(图3的X方向负方向侧)设置有第一区块G1，在处理站11的背面侧(图3的X方向正方向侧)设置有第二区块G2。此外，在处理站11的盒站10侧(图3的Y方向负方向侧)设置有第三区块G3，在处理站11的接口站13侧(图3的Y方向正方向侧)设置有第四区块G4。
在第一区块G1，如图4所示从下起依次配置有多个液处理装置例如显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33。
显影处理装置30对晶片W进行显影处理。
下部防反射膜形成装置31是基底膜形成装置的一个例子，形成相对于抗蚀剂膜的基底膜。具体而言，下部防反射膜形成装置31在晶片W的抗蚀剂膜的下层形成由有机酸构成的防反射膜(以下称为“下部防反射膜”)作为基底膜。此外，在本例中，下部防反射膜形成装置31形成由有机酸构成的SiARC(Silicon containing Anti-reflective Coating：含硅抗反射涂层)作为基底膜。
抗蚀剂涂敷装置32在晶片W的下部防反射膜上涂敷抗蚀剂液，形成基于抗蚀剂液的涂敷膜。抗蚀剂涂敷装置32例如形成基于EUV曝光用的抗蚀剂液的涂敷膜。
上部防反射膜形成装置33，在通过对晶片W上的抗蚀剂液的涂敷膜进行加热处理而形成的抗蚀剂膜的上层，形成防反射膜(以下称为“上部防反射膜”)。
例如显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33分别在水平方向上排列3个地配置。此外，这些显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33的数量和配置能够任意地选择。
在这些显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33中，例如进行在晶片W上涂敷预定的涂敷液的旋涂。在旋涂中，例如从涂敷嘴向晶片W上释放涂敷液，并且使晶片W旋转，使涂敷液在晶片W的表面上扩散。
在第二区块G2中，如图5所示设置有热处理装置40、UV照射装置41、HMDS处理装置42。
热处理装置40进行晶片W的加热或冷却之类的热处理。
UV照射装置41是调整晶片上的基底膜的极性的极性调整装置的一个例子，用于晶片W上的基底膜的极性比抗蚀剂液的极性低的情况。UV照射装置41在晶片W上的基底膜的极性比抗蚀剂液的极性低的情况下，进行对于该基底膜表面的整个面照射紫外光(UV光)的UV照射处理。由此，晶片W上的基底膜的极性和抗蚀剂液的极性变得大致相同。UV照射装置41照射的UV光的波长例如为172m。
HMDS处理装置42也与UV照射装置41同样是调整晶片上的基底膜的极性的极性调整装置的一个例子。但是，HMDS处理装置42与UV照射装置41不同，用于晶片W上的基底膜的极性比抗蚀剂液的极性高的情况。HMDS处理装置42在晶片W上的基底膜的极性比抗蚀剂液的极性低的情况下，对该基底膜的表面供给六甲基二硅氮烷(HMDS：Hexa-methyl-Disilazane)气体，使基底膜的表面与HMDS发生化学反应进行使其疏水化的处理。通过该疏水化处理(HMDS处理)，晶片W上的基底膜的极性和抗蚀剂液的极性变得大致相同。
这些热处理装置40、UV照射装置41、HMDS处理装置42在上下方向和水平方向上并排地设置，其数量和配置能够任意地选择。
例如第三区块G3中，从下其依次设置多个交接装置50、51、52、53、54、55、56。此外，第四区块G4中，从下起依次设置多个交接装置60、61、62。
如图3所示，在第一区块G1～第四区块G4所包围的区域形成晶片输送区域D。在晶片输送区域D配置有晶片输送装置70。
晶片输送装置70例如具有在Y方向、X方向、θ方向和上下方向上可移动的输送臂70a。晶片输送装置70在晶片输送区域D内移动，能够将晶片W输送到周围的第一区块G1、第二区块G2、第三区块G3和第四区块G4内的预定的单元。晶片输送装置70例如如图5所示上下地配置多个，例如能够将晶片W输送到与各区块G1～G4相同程度的高度的预定的单元。
另外，在晶片输送区域D，在第三区块G3与第四区块G4之间设置有直线地输送晶片W的往复输送装置80。
往复输送装置80例如能够在图5的Y方向上直线地移动。往复输送装置80在支承有晶片W的状态下在Y方向上移动，能够在第三区块G3的交接装置52与第四区块G4的交接装置62之间输送晶片W。
如图3所示，在第三区块G3的X方向正方向侧上相邻地设置有晶片输送装置90。晶片输送装置90例如具有在X方向、θ方向和上下方向上可移动的输送臂90a。晶片输送装置90在支承有晶片W的状态下上下移动，能够将晶片W输送到第三区块G3内的各交接装置。
在接口站13设置有晶片输送装置100和交接装置101。晶片输送装置100例如具有在Y方向、θ方向和上下方向上可移动的输送臂100a。晶片输送装置100例如将晶片W支承在输送臂100a，能够在第四区块G4内的各交接装置、交接装置101与曝光装置12之间输送晶片W。
在以上的基片处理系统1中如图3所示设置有控制部200。控制部200例如由具有CPU和存储器等的计算机构成，具有程序保存部(未图示)。在程序保存部保存有控制基片处理系统1中的晶片W的处理的程序。此外，上述程序也可以是记录在计算机可读取的存储介质H中的程序，也可以是从该存储介质H安装到控制部200的程序。
下面，使用图6，说明使用如上述那样构成的基片处理系统1进行的晶片处理。图6是用于说明晶片处理的一个例子的流程图。此外，作为被处理对象的晶片W，如果是在基片处理系统1中的处理前已经形成了基底膜的情况，也存在在基片处理系统1中形成基底膜的情况。
如图所示，首先，将晶片W送入基片处理系统1内(步骤S1)。具体而言，将各晶片W从载置板21上的盒C用晶片输送装置23依次取出，输送到处理站11的第三区块G3的例如交接装置53。
并且，在晶片W上没有形成由非有机酸构成的下部防反射膜即基底膜的情况下，晶片W被输送到下部防反射膜形成装置31，形成由有机酸构成的下部防反射膜(步骤S2)。之后，晶片W被输送到UV照射装置41，对作为基底膜的下部防反射膜的整个表面照射UV光(步骤S3)。由有机酸构成的基底膜的极性比抗蚀剂液的极性低时，通过对该基底膜的表面照射UV光以使其极性升高，基底膜的极性与抗蚀剂液的极性变得大致相同。
另一方面，在晶片W上形成有由非有机酸构成的下部防反射膜的情况下，晶片W被输送到HMDS处理装置42，用HMDS气体处理作为基底膜的该下部防反射膜的表面，即，进行HDMS处理(步骤S4)。由非有机酸构成的下部防反射膜例如是通过SiON等的CVD(ChemicalVapor Deposition：化学气相沉积)法形成的膜，其极性比抗蚀剂膜的极性高。因此，如上所述用HMDS气体对由非有机酸构成的下部防反射膜表面即基底膜表面进行处理，用疏水基(具体而言是甲基)将其覆盖，使其极性降低，由此基底膜的极性和抗蚀剂液的极性变得大致相同。此外，通过延长进行HDMS处理的时间，能够使降低极性的程度增大。
例如根据晶片W的处理方案，决定在步骤S1之后是实施步骤S2和步骤S3的工序，还是实施步骤S4的工序。
在如步骤S3或步骤S4这样的对基底膜表面的极性调整工序后，将晶片W输送到抗蚀剂涂敷装置32，在晶片W的基底膜上形成抗蚀剂液的涂敷膜(步骤S5)。在抗蚀剂涂敷装置32中，例如以抗蚀剂膜的膜厚成为50nm以下的方式形成抗蚀剂液的涂敷膜。
接着，将晶片W输送到热处理装置40进行预烘烤(PAB)处理(步骤S6)。由此，由于抗蚀剂液的涂敷膜中含有的溶剂蒸发而该涂敷膜固化，形成抗蚀剂膜。在本实施方式中，由于进行了基底膜的表面的极性的调整，在涂敷抗蚀剂液后直至抗蚀剂液的涂敷膜固化的期间，抗蚀剂液中的溶质不向基底膜侧移动。因此，在抗蚀剂液的涂敷膜和抗蚀剂膜内，上述溶质没有向基底膜侧偏倚。
之后，将晶片W输送到曝光装置12，按所希望的图案进行曝光处理(步骤S7)。接着，将晶片W输送到热处理装置40，进行曝光后烘烤处理(步骤S8)。
接着，将晶片W输送到显影处理装置30，进行显影处理(步骤S9)。如上所述，在抗蚀剂膜内，抗蚀剂液的溶质没有向基底膜侧偏倚，不存在抗蚀剂膜与基底膜的结合较强的部分。因此，在通过显影形成的抗蚀剂图案中的与基底膜B的交界部分不形成宽幅部，能够得到良好的粗糙度的抗蚀剂图案。
在显影处理结束后，将晶片W输送到热处理装置40，进行后烘烤处理(步骤S10)。然后，将晶片W输送到预定的盒载置板21的盒C，即送出到基片处理系统1外(步骤S11)，完成一连串光刻工序。
以上，依照本实施方式，在基底膜上涂敷抗蚀剂液之前，根据基底膜的表面的极性，使该极性上升或下降，由此使基底膜的表面的极性和抗蚀剂液的极性一致。因此，不发生抗蚀剂液的溶质的偏倚，通过曝光在抗蚀剂膜内产生的酸在基底膜侧的区域中也充分地扩散。因此，在抗蚀剂图案的与基底膜的交界部不形成宽幅部，所以能够获得LER等的粗糙度提高了的抗蚀剂图案。尤其是，即使在50nm以下的较薄的膜厚的情况下，由于不发生抗蚀剂液的溶质的偏倚而没有形成上述宽幅部，因此能够使抗蚀剂图案的粗糙度提高。
(第一实施方式的变形例1)
在以上的例子中，作为使基底膜表面的极性降低的处理，进行了使用HMDS气体的处理。也可以代替该处理，而使用例如将TMAH(氢氧化四甲铵)水溶液供给到基底膜表面，用甲基置换该基底膜表面的羟基的氢原子而使极性降低。此外，在显影液使用TMAH水溶液的情况下，在显影处理装置30中，也可以如上所述进行使用了TMAH水溶液的降低基底膜表面的极性的处理。
(第一实施方式的变形例2)
在以上的例子中，在作为基底膜的下部防反射膜有非有机酸构成而基底膜表面的极性较高的情况下，在紧接着HDMS处理后进行了在基底膜上形成抗蚀剂膜的处理。也可以代替该处理，而进行将通过HDMS处理等降低了极性的基底膜表面的疏水基(具体而言甲基)除去的处理，之后进行在基底膜上形成抗蚀剂膜的处理。将HDMS处理后的基底膜表面的疏水基除去的处理，例如是在UV照射装置41中将波长为172nm的UV光的波长照射到该基底膜表面的处理。通过像这样进行疏水基的除去，能够使降低了极性的基底膜表面的极性再次升高。此外，使极性再次升高的程度，例如能够通过UV光的剂量来调整。
将在紧接着HDMS处理后在基底膜上形成EUV曝光用抗蚀剂膜的情况下，以及在HDMS处理后在进行了UV照射处理的基底膜上形成该抗蚀剂膜的情况下，进行了EUV曝光和显影的结果表示在图7中。在图7中，横轴为EUV曝光时的剂量，纵轴为显影后的抗蚀剂膜的标准化了的膜厚。此外，实线表示没有进行用于除去疏水基的UV照射处理而进行了120秒HDMS处理时的结果，虚线表示没有进行上述UV照射处理而进行了30秒HDMS处理时的结果。点线表示使剂量为10mJ/cm2进行了上述UV照射处理后进行了120秒HDMS处理时的结果，一点划线表示使剂量为20mJ/cm2进行了上述UV照射处理后进行了120秒HDMS处理时的结果，两点划线表示是使剂量为50mJ/cm2进行了上述UV照射处理后进行了120秒HDMS处理时的结果。
在图7中，如实线和虚线所示，仅通过HDMS处理，如果不增大EUV曝光时的剂量，则存在在显影后残留抗蚀剂膜的下层部的情况。推测这是由于，仅通过HDMS处理，基底膜的极性过度下降，基底膜与抗蚀剂膜的交界的变性层变厚。
与此不同，如点线、一点划线、两点划线所示，在HDMS处理后进行UV照射处理而使基底膜的极性升高了的情况下，即使EUV曝光时的剂量较低时，在显影后也不残留抗蚀剂膜。
根据以上的结果可知，仅通过HDMS处理，存在上述变性层变厚的情况，但即使在该情况下，在HDMS处理后通过进行UV照射处理来升高基底膜的极性，能够使上述变性层变薄。
另外，在以上的例子中，HDMS后的疏水基的除去中使用的UV光的波长为172nm，不过只要能够除去疏水基，也可以使用其它波长的UV光。此外，除去HDMS后的疏水基的方式并不限于照射UV光，例如也可以是加热晶片W的方式。
(第一实施方式的变形例3)
在以上的例子中，在形成有由非有机酸构成的基底膜的情况下，进行了使基底膜表面的极性降低的处理。也可以代替该处理，在由非有机酸构成的基底膜上形成由有机酸构成的基底膜，之后，进行UV照射处理，使最上层的基底膜表面的极性升高，在该表面上形成抗蚀剂膜。
(第二实施方式)
图8和图9是表示第二实施方式的基片处理系统1a的概要内部结构的背面图和正面图。
本实施方式的基片处理系统1a如图8所示，在第二区块G2中不设有第一实施方式的基片处理系统1所具有的UV照射装置41和HMDS处理装置42。作为替代，本实施方式的基片处理系统1a如图8所示，在第一区块G1中具有覆膜装置300。
覆膜装置300为极性调整装置的一个例子，进行将以与抗蚀剂液的极性相对应的比例存在极性聚合物与非极性聚合物的溶液涂敷在基底膜的表面，用由极性聚合物和非极性聚合物构成的预定的膜覆盖基底膜表面的覆膜处理。覆膜例如通过旋涂来进行。由于上述预定的膜由以与抗蚀剂液的极性的相对应比例存在极性聚合物和非极性聚合物的溶液形成，因此该预定的膜的极性与抗蚀剂液的极性变得大致相同。此外，上述的覆膜处理可以说是，在下部防反射膜即基底膜的极性比抗蚀剂液的极性高的情况下使该基底膜的极性降低的处理，并且在基底膜的极性比抗蚀剂液的极性低的情况下使该基底膜的极性升高的处理。此外，极性聚合物是例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，非极性聚合物例如是聚苯乙烯(PS)。此外，用于基底膜表面的覆膜的上述溶液为，利用溶剂将极性聚合物和非极性聚合物直线地化合成的高分子即嵌段共聚物形成为溶液状的溶液。此外，在极性聚合物为PMMA、非极性聚合物为PS的情况下，用于上述溶液的溶剂例如为甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)等的有机溶剂。
在第一实施方式的基片处理系统1中，在形成抗蚀剂液的涂敷膜前进行的基底膜的极性的调整处理的内容根据基底膜的种类而不同。与此不同，在本实施方式的基片处理系统1a中，上述基底膜的极性的调整处理的内容不取决于基底膜的种类，作为基底膜的极性的调整处理，进行用具有与抗蚀剂液大致相同极性的上述预定的膜覆盖基底膜的处理。并且，在用具有与抗蚀剂液大致相同极性的上述预定的膜覆盖了的基底膜上，形成抗蚀剂液的涂敷膜。因此，在涂敷抗蚀剂液后，直至抗蚀剂液的涂敷膜固化的期间，抗蚀剂液中的溶质不向基底膜侧移动。因此，在抗蚀剂液的涂敷膜和抗蚀剂膜内，上述溶质不向基底膜侧偏倚。由此，在本实施方式中，在抗蚀剂图案的与基底膜的交界部没有形成宽幅部，因此能够使抗蚀剂图案的粗糙度提高。
此外，用于基底膜的覆膜的上述溶液，例如在处理方案中被预先规定了。
(第二实施方式的变形例)
图10是表示第二实施方式的变形例的基片处理系统1a的概要内部结构的背面图。
在以上的例子的覆膜装置300中，通过将以与抗蚀剂液的极性相对应的比例存在极性聚合物和非极性聚合物的溶液涂敷在基底膜的表面，用具有与抗蚀剂液的极性大致相同的极性的膜覆盖了基底膜。与此不同，例如如图10所示设置于第二区块G2的覆膜装置301如以下所述覆盖基底膜。即，覆膜装置301将使极性聚合物的溶液气化而成的气体和使非极性聚合物的溶液气化而成的气体根据抗蚀剂液的极性混合得到的混合气体，供给到基底膜表面。由此，覆膜装置301用由极性聚合物和非极性聚合物构成的自组装单分子膜覆盖基底膜。在本例中，覆盖基底膜的膜也具有与抗蚀剂液大致相同的极性。因此，在如上述那样被覆盖了的基底膜上形成抗蚀剂液的涂敷膜，由此在抗蚀剂液的涂敷膜和抗蚀剂膜内，抗蚀剂液的溶质没有向基底膜侧偏倚。因此，在本例中，在抗蚀剂图案的与基底膜的交界部没有形成宽幅部，因此能够使抗蚀剂图案的粗糙度提高。
此外，用于基底膜的覆膜的上述混合气体的混合比，例如在处理方案中被预先规定了。
(第三实施方式)
图11和图12是表示第三实施方式的基片处理系统1b的概要内部结构的正面图和背面图。
第一和第二实施方式，是用于在抗蚀剂液的涂敷膜和抗蚀剂膜内，使抗蚀剂液中的溶质不向基底膜侧偏倚的实施方式，尤其是涉及抗蚀剂液中的具有极性的溶质的实施方式。
但是，也存在在抗蚀剂液中包含非极性的溶质的情况。在该情况下，当抗蚀剂液的涂敷膜暴露于大气气氛时，非极性的溶质向涂敷膜的表面侧移动而发生偏倚。因此，随着时间经过，在抗蚀剂液的涂敷膜内，非极性的溶质向表面侧偏倚。该非极性的溶质的偏倚，有助于在抗蚀剂图案的前端部分的反应的促进以及作为其结果的异形部(参照图1)的形成。
因此，在本实施方式的基片处理系统1b中，如图11所示，在抗蚀剂涂敷装置32的处理室32a内设置有将抗蚀剂液的溶剂以气体状供给的喷嘴302。
另外，在基片处理系统1b中，如图12所示，在施加PAB处理的热处理装置40的处理室40a内，设置有供给将抗蚀剂液的溶剂气化而成的气体的喷嘴303。
另外，基片处理系统1b中，在从抗蚀剂涂敷装置32至施加PAB处理的热处理装置40的输送空间即晶片输送区域D中，供给不是非极性气体的预定的气体的喷嘴304设置于处理站11中。上述预定的气体例如为卤素气体，也可以是Ar气体或N2气体等非活性气体。
依照本实施方式，设置上述喷嘴302和喷嘴303，将抗蚀剂液的溶剂以气体状供给到抗蚀剂液的涂敷处理中或PAB处理中相应的处理室内。因此，在从涂敷抗蚀剂液直至该涂敷膜固化而形成抗蚀剂膜的期间，能够抑制抗蚀剂液内的非极性成分向该涂敷膜的表面侧移动。具体而言，在抗蚀剂液的涂敷处理中和PAB处理中，能够抑制上述非极性成分(溶质)向抗蚀剂液的涂敷膜的表面侧移动。即，能够抑制上述非极性的溶质在抗蚀剂液的涂敷膜内向该涂敷膜的表面侧偏倚。因此，在将使该涂敷液固化形成的抗蚀剂膜曝光并显影而形成了抗蚀剂图案时，该能够抑制在抗蚀剂图案的前端部分形成异形部。由此，能够使抗蚀剂图案的前端的粗糙度提高。
此外，也可以省略喷嘴302和喷嘴303中的任意一者。但是，在设置有喷嘴302和喷嘴303这两者的情况下，能够使抗蚀剂图案的前端的粗糙度大幅提高。
另外，从喷嘴302和喷嘴303供给的气体并不限于使抗蚀剂液的溶剂气化的气体，只要是非极性气体即可，例如可以是卤素气体，也可以是Ar气体或N2气体等非活性气体。
另外，依据本实施方式，设置上述喷嘴304，在从抗蚀剂涂敷装置32向实施PAB处理的热处理装置40进行输送的过程中，将卤素气体等预定的气体供给到晶片输送区域D。因此，能够抑制在上述输送中，抗蚀剂液内的非极性成分向抗蚀剂液的涂敷膜的表面侧移动。因此，能够抑制在抗蚀剂图案的前端部分形成异形部，能够使抗蚀剂图案的前端的粗糙度提高。
此外，也可以从喷嘴304供给将抗蚀剂液的溶剂气化而成的气体。
(第四实施方式)
图13是表示第四实施方式的基片处理系统1c的概要内部结构的正面图。
在第三实施方式中，为了防止抗蚀剂液中包含的非极性的溶质的偏倚，对抗蚀剂涂敷装置32的处理室32a等以气体状供给了抗蚀剂液的溶剂。与此不同，在本实施方式中，例如如图13所示，利用设置在第一区块G1的膜形成装置305防止上述非极性的溶质的偏倚。
具体而言，膜形成装置305在晶片W的基底膜上形成抗蚀剂液的涂敷膜后PAB处理前，在该涂敷膜的表面涂敷预定的溶液而形成预定的膜。上述预定的溶液是包含极性聚合物和非极性聚合物的溶液，是以不导致非极性的溶质的偏倚的方式调整了极性聚合物与非极性聚合物的组成比的溶液。上述预定的溶液例如是用于形成上部防反射膜(TARC)的水基的聚合物溶液，更具体而言，例如是用水将极性聚合物和非极性聚合物的共聚物形成为溶液状的溶液。此外，与第二实施方式同样，上述预定的溶液可以是利用有机溶剂将极性聚合物和非极性聚合物直线地化合成的高分子即嵌段共聚物形成为溶液状的溶液。此外，利用上述预定的溶液进行的上述预定的膜的形成，例如能够通过旋涂来进行。
依照本实施方式，在形成抗蚀剂液的涂敷膜后PAB处理前，使用调整了极性聚合物与非极性聚合物的组成比的预定的溶液，在抗蚀剂液的涂敷膜的表面形成了预定的膜。因此，从涂敷抗蚀剂液直至该涂敷膜固化而形成抗蚀剂膜的期间，能够抑制抗蚀剂液内的非极性的溶质在抗蚀剂液的涂敷膜内向该涂敷膜的表面侧偏倚。因此，在将使该涂敷液固化形成的抗蚀剂膜曝光并显影而形成了抗蚀剂图案时，能够抑制在该抗蚀剂图案的前端部分形成异形部。由此，能够使抗蚀剂图案的前端的粗糙度提高。
(第四实施方式的变形例)
图14是表示第四实施方式的变形例的基片处理系统1c的概要内部结构的背面图。
在以上例子的膜形成装置305中，通过将预定的溶液涂敷在抗蚀剂液的涂敷膜的表面，在抗蚀剂膜的表面上形成了预定的膜。与此不同，例如如图14所示，在第二区块G2设置的膜形成装置306如以下所述在抗蚀剂液的涂敷膜的表面上形成预定的膜。即，膜形成装置306通过将预定的气体供给到基底膜表面，在抗蚀剂液的涂敷膜上形成预定的自组装单分子膜。此外，上述预定的气体例如能够使用第二实施方式的变形例中例举的混合气体。
在本例中，在形成抗蚀剂液的涂敷膜后PAB处理前，在该涂敷膜的表面形成预定的自组装单分子膜。因此，在从涂敷抗蚀剂液直至该涂敷膜固化而形成抗蚀剂膜的期间，能够抑制抗蚀剂液内的非极性的溶质在抗蚀剂液的涂敷膜内向该涂敷膜的表面侧偏倚。因此，与图13的例子同样，能够使抗蚀剂图案的前端的粗糙度提高。
另外，在第四实施方式及其变形例中，在形成于抗蚀剂液的涂敷膜上的预定的膜阻碍曝光的情况下，在曝光前除去该预定的膜。
此外，在不阻碍曝光的情况下，也可以在曝光后显影前，或者在显影时除去该预定的膜。
另外，由用于形成TARC的水基的聚合物溶液形成的上述预定的膜，能够通过水除去。
另外，自组装单分子膜根据其组成例如可以通过稀释剂除去。
本次公开的实施方式的全部内容均为例示，不应该认为是限定性的内容。上述的实施方式只要不脱离附加的权利要求的范围及其主旨，就能够以各种方式省略、替换和改变。
此外，以下所述的构成也属于本发明的技术范围。
(1)一种对处理对象基片进行处理的基片处理方法，其包括如下所述的工序：在形成于上述处理对象基片的基片表面的基底膜上涂敷用于形成抗蚀剂膜的抗蚀剂液之前，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性高的情况下，进行使上述基底膜的极性降低的处理，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性低的情况下，进行使上述基底膜的极性升高的处理。
依照上述(1)，能够使抗蚀剂膜的极性与基底膜的极性大致相同，因此在抗蚀剂液的涂敷膜中，能够抑制该抗蚀剂液的溶质向基底膜侧移动。因此，在抗蚀剂液的涂敷膜中能够抑制该抗蚀剂液的溶质发生偏倚，在抗蚀剂膜内的酸的扩散不受妨碍。因此，在抗蚀剂图案中不形成宽幅部，故而能够使LER等的粗糙度提高。
(2)在上述(1)记载的基片处理方法中，上述使基底膜的极性降低的处理是对该基底膜供给HMDS气体的处理。
(3)在上述(1)或(2)记载的基片处理方法中，上述使基底膜的极性降低的处理是对该基底膜供给TMAH水溶液的处理。
(4)在上述(1)～(3)中任一项记载的基片处理方法中，上述使基底膜的极性升高的处理是对该基底膜照射UV光的处理。
(5)在上述(1)～(4)中任一项记载的基片处理方法中，包括在上述使基底膜的极性降低的处理之后，除去极性降低了的该基底膜的表面的疏水基的工序。
(6)在上述(5)记载的基片处理方法中，上述除去疏水基的工序是对极性降低了的基底膜照射UV光的处理。
(7)在上述(1)记载的基片处理方法中，上述使基底膜的极性降低的处理和上述使基底膜的极性升高的处理，是用由极性聚合物和非极性聚合物构成的预定的膜覆盖上述基底膜的处理。
(8)在上述(7)记载的基片处理方法中，上述预定的膜通过将存在上述极性聚合物和上述非极性聚合物的溶液涂敷在上述基底膜而形成。
(9)在上述(7)记载的基片处理方法中，上述预定的膜是通过将混合气体供给到上述基底膜而形成的自组装单分子膜，上述混合气体是将使包含上述极性聚合物的溶液气化而成的气体和使包含上述非极性聚合物的溶液气化而成的气体混合得到的气体。
(10)在上述(1)～(9)中任一项记载的基片处理方法中，包括如下所述的工序：在涂敷于上述基底膜上而形成的上述抗蚀剂液的涂敷膜中，进行抑制该抗蚀剂液中包含的非极性成分向表层侧移动的处理。
依照上述(9)，能够进一步使抗蚀剂图案的粗糙度提高。
(11)在上述(10)记载的基片处理方法中，包括在上述基底膜上进行上述抗蚀剂液的涂敷的工序，
上述抑制非极性成分向上述表层侧移动的处理是，在上述基底膜上进行上述抗蚀剂液的涂敷的工序中，向进行该涂敷的抗蚀剂涂敷装置的处理室内，供给将上述抗蚀剂液的溶剂气化而成的气体、卤素气体或者非活性气体的处理。
(12)在上述(10)或(11)记载的基片处理方法中，包括进行形成于上述基底膜上的抗蚀剂液的涂敷膜的加热而形成抗蚀剂膜的工序，
上述抑制非极性成分向上述表层侧移动的处理是，在形成上述抗蚀剂膜的工序中，对进行上述加热的热处理装置的处理室内，供给将上述抗蚀剂液的溶剂气化而成的气体、卤素气体或者非活性气体的处理。
(13)在上述(10)记载的基片处理方法中，上述抑制非极性成分向上述表层侧移动的处理是，在加热形成于上述基底膜上的上述抗蚀剂液的涂敷膜之前，在该涂敷膜上形成其他预定的膜的处理。
(14)一种对处理对象基片进行处理的基片处理系统，其包括极性调整装置，上述极性调整装置在形成于上述处理对象基片的基片表面的基底膜上涂敷用于形成抗蚀剂膜的抗蚀剂液之前，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性高的情况下，进行使上述基底膜的极性降低的处理，在上述基底膜的极性比上述抗蚀剂液的极性低的情况下，进行使上述基底膜的极性升高的处理。
附图标记说明
1、1a、1b、1c 基片处理系统
13 接口站
41 UV照射装置
42 HMDS处理装置
300、301 涂层装置
B 基底膜
W 晶片。

Claims (14)

1.一种对处理对象基片进行处理的基片处理方法，其特征在于：
包括如下所述的工序：在形成于所述处理对象基片的基片表面的基底膜上涂敷用于形成抗蚀剂膜的抗蚀剂液之前，在所述基底膜的极性比所述抗蚀剂液的极性高的情况下，进行使所述基底膜的极性降低的处理，在所述基底膜的极性比所述抗蚀剂液的极性低的情况下，进行使所述基底膜的极性升高的处理。
2.如权利要求1所述的基片处理方法，其特征在于：
所述使基底膜的极性降低的处理是对该基底膜供给HMDS气体的处理。
3.如权利要求1或2所述的基片处理方法，其特征在于：
所述使基底膜的极性降低的处理是对该基底膜供给TMAH水溶液的处理。
4.如权利要求1～3中任一项所述的基片处理方法，其特征在于：
所述使基底膜的极性升高的处理是对该基底膜照射UV光的处理。
5.如权利要求1～4中任一项所述的基片处理方法，其特征在于：
包括在所述使基底膜的极性降低的处理之后，除去极性降低了的该基底膜的表面的疏水基的工序。
6.如权利要求5所述的基片处理方法，其特征在于：
所述除去疏水基的工序是对极性降低了的基底膜照射UV光的处理。
7.如权利要求1所述的基片处理方法，其特征在于：
所述使基底膜的极性降低的处理和所述使基底膜的极性升高的处理是，用由极性聚合物和非极性聚合物构成的预定的膜覆盖所述基底膜的处理。
8.如权利要求7所述的基片处理方法，其特征在于：
所述预定的膜通过将存在所述极性聚合物和所述非极性聚合物的溶液涂敷在所述基底膜而形成。
9.如权利要求7所述的基片处理方法，其特征在于：
所述预定的膜是通过将混合气体供给到所述基底膜而形成的自组装单分子膜，所述混合气体是将使包含所述极性聚合物的溶液气化而成的气体和使包含所述非极性聚合物的溶液气化而成的气体混合得到的气体。
10.如权利要求1～9中任一项所述的基片处理方法，其特征在于：
包括如下所述的工序：在涂敷于所述基底膜上而形成的所述抗蚀剂液的涂敷膜中，进行抑制该抗蚀剂液中包含的非极性成分向表层侧移动的处理。
11.如权利要求10所述的基片处理方法，其特征在于：
包括在所述基底膜上进行所述抗蚀剂液的涂敷的工序，
所述抑制非极性成分向所述表层侧移动的处理是，在所述基底膜上进行所述抗蚀剂液的涂敷的工序中，对进行该涂敷的抗蚀剂涂敷装置的处理室内，供给将所述抗蚀剂液的溶剂气化而成的气体、卤素气体或者非活性气体的处理。
12.如权利要求10或11所述的基片处理方法，其特征在于：
包括进行形成于所述基底膜上的抗蚀剂液的涂敷膜的加热而形成抗蚀剂膜的工序，
所述抑制非极性成分向所述表层侧移动的处理是，在形成所述抗蚀剂膜的工序中，向进行所述加热的热处理装置的处理室内，供给将所述抗蚀剂液的溶剂气化而成的气体、卤素气体或者非活性气体的处理。
13.如权利要求10所述的基片处理方法，其特征在于：
所述抑制非极性成分向所述表层侧移动的处理是，在加热形成于所述基底膜上的所述抗蚀剂液的涂敷膜之前，在该涂敷膜上形成其他预定的膜的处理。
14.一种对处理对象基片进行处理的基片处理系统，其特征在于：
包括极性调整装置，所述极性调整装置在形成于所述处理对象基片的基片表面的基底膜上涂敷用于形成抗蚀剂膜的抗蚀剂液之前，在所述基底膜的极性比所述抗蚀剂液的极性高的情况下，进行使所述基底膜的极性降低的处理，在所述基底膜的极性比所述抗蚀剂液的极性低的情况下，进行使所述基底膜的极性升高的处理。
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