TW202135162A

TW202135162A - 基板處理方法及基板處理裝置

Info

Publication number: TW202135162A
Application number: TW109140199A
Authority: TW
Inventors: 岡田聡一郎; 吉田圭佑
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-09-16
Also published as: WO2021111911A1

Abstract

本發明旨在提供一種可防止在EUV微影中發生光阻圖案之崩塌的技術。本發明之基板處理方法包含：對基板之表面形成碳系的基底膜；在基底膜上，將對EUV光具有感光性的光阻液供給至基板之表面，而形成塗佈膜。

Description

基板處理方法及基板處理裝置

本發明有關基板處理方法及基板處理裝置。

在半導體裝置的曝光步驟中，隨著電路之高積體化與高速度化，吾人需要用以更微細地形成光阻圖案的方法。專利文獻1揭示一種基板處理方法，對光阻膜照射極紫外光（EUV：extreme ultraviolet），並將曝光後的光阻膜進行顯影，而形成極微細的光阻圖案（例如20nm以下）。 [先前技術文獻]

[專利文獻1]日本特表2016-539361號公報

[發明欲解決之課題]

本發明提供一種技術，可防止在EUV微影中發生光阻圖案的崩塌。 [解決課題之手段]

依本發明之一態樣的基板處理方法，包含：對基板之表面形成碳系的基底膜；在該基底膜上，將對EUV光具有感光性的光阻液供給至基板之表面，而形成塗佈膜。 [發明之效果]

依本發明，提供一種可防止在EUV微影中發生光阻圖案之崩塌的技術。

以下，針對各種的例示實施態樣進行說明。

在一例示實施態樣中，基板處理方法包含：對基板之表面形成碳系的基底膜；在該基底膜上，將對EUV光具有感光性的光阻液供給至基板之表面，而形成塗佈膜。

依上述基板處理方法，藉由將對EUV光具有感光性的光阻液供給至碳系的基底膜上，以形成作為光阻膜的塗佈膜。由於在基板之表面設有碳系的基底膜，而藉由基底膜使光阻膜對基板的密接性提高，故將可防止在EUV微影中發生光阻圖案的崩塌。

該基底膜的形成，可設計成藉由電漿處理進行的態樣。

如上述，藉由電漿處理形成基底膜時，可將基底膜形成得更薄且均一。因此，由於可進一步提高基底膜之設置所達到的光阻膜對基板之密接性，故可有效地防止光阻圖案的崩塌。

該電漿處理可設計成下述態樣：將含有選自甲烷（CH₄ ）氣體、六氟-1,3-丁二烯（C₄ F₆ ）氣體、八氟環丁烷（C₄ F₈ ）氣體、三氟甲烷（CHF₃ ）氣體之一種或一種以上的成分之處理氣體加以電漿化。

藉由使用包含上述成分的處理氣體進行電漿處理，以形成基底膜，可有效地防止光阻圖案的崩塌。

該基底膜的形成，可設計成包含下述處理的態樣：對該基板之表面，供給有溶劑殘留之狀態的基底膜用處理液；在供給該基底膜用處理液之後，進行酸解處理。

於形成基底膜之際，在供給有溶劑殘留之狀態的基底膜用處理液的情形，特別是溶劑含有的酸，有對形成在上部的光阻圖案之形狀產生影響的可能性。對此，藉由如上述進行酸解處理，可防止光阻圖案的崩塌。

該酸解處理，可設定為在低氧環境氣氛下進行的態樣。

如上述，由於藉由在低氧環境氣氛下進行酸解處理，以防止基底膜的氧化。因此，藉由基底膜產生之光阻膜對基板的密接性提高，可防止光阻圖案的崩塌。

又，可設定為更包含下述處理的態樣：在進行該酸解處理之前，對供給至該基板之表面的該基底膜用處理液進行預熱處理。

如上述，藉由在酸解處理之前進行預熱處理，可防止因為酸解處理而對基板上之基底膜用處理液產生應力等，防止對基底膜上之光阻圖案產生影響。

又，可設定為更包含下述處理的態樣：依據處理後之基板的表面狀態，對該酸解處理之處理條件進行調整。

由於變更基底膜用處理液的酸解處理之處理條件，適合形成光阻圖案的條件、及光阻圖案的特性會有所變化。因此，藉由考慮到處理後的基板之表面狀態（亦即光阻圖案的狀態）而調整處理條件，可形成所希望之條件的基底膜。

又，可設定為更包含下述處理的態樣：對該塗佈膜照射EUV光，而將該塗佈膜曝光；在該塗佈膜之曝光後，對該基板供給顯影液。

在藉由EUV光將由光阻液構成的塗佈膜曝光之後，對基板供給顯影液時，因為顯影液造成的光阻剝離也會發生。相對於此，如上述，藉由設計成在基底膜上形成塗佈膜的構成，可提高對顯影液的耐受性，也可得到更良好的光阻圖案。

在一例示實施態樣中，基板處理裝置包含：基底膜形成部，對基板之表面形成碳系的基底膜；光阻液供給部，將對EUV光具有感光性的光阻液供給至基板之表面，而形成塗佈膜；及控制部。該控制部執行下述處理：控制該基底膜形成部，俾對該基板之表面形成碳系的基底膜；控制該光阻液供給部，俾在該基板之該基底膜上形成該塗佈膜。

利用上述基板處理裝置，藉由將對EUV光具有感光性的光阻液供給至碳系的基底膜上，以形成作為光阻膜的塗佈膜。因為在基板之表面設有碳系的基底膜，而藉由基底膜使光阻膜對基板的密接性提高，故將可防止在EUV微影中發生光阻圖案的崩塌。

以下參照圖式，對各種例示實施態樣進行詳細的說明。又，在各圖式中，對同一或相當的部分標註同一符號。

[基板處理系統] 首先，參照圖1及圖2，對基板處理系統1的概略構成進行說明。基板處理系統1對基板（工件W）施予基底膜之形成、光阻膜（感光性被覆膜）之形成、光阻膜之曝光及顯影。處理對象的工件W為例如半導體用的基板。基板的一例為矽晶圓。工件W形成圓形亦可。又，處理對象的工件W為玻璃基板、遮罩基板、FPD（Flat Panel Display，平面顯示器）等亦可，但至少為可適用EUV微影的材料。作為形成於工件W的光阻膜，採用EUV微影（Extreme ultraviolet lithography：極紫外光源微影）用的光阻膜。因此，光阻膜之形成採用的光阻液（化學藥液）採用對EUV光具有感光性者。又，可採用能使用於此種EUV微影用光阻膜之公知的光阻液。

工件W亦可為例如在基板之表面形成有含矽抗反射塗層（SiARC）者。在藉由UV光進行微影的情形，因為UV光在基板反射而產生的駐波有影響到光阻側壁的可能性。因此，有時會形成一般用以防止反射的中間層，但由於EUV光在基板之材料的反射較少，故可省略中間層。但是，從防止剝離等之觀點來說，在設置EUV微影用光阻膜的情形，有時對基板形成含矽抗反射塗層（SiARC）。又，形成有其他的中間層，以取代含矽抗反射塗層（SiARC）亦可。

基板處理系統1（基板處理裝置）包含：塗佈・顯影裝置2、曝光裝置3、電漿處理裝置10、控制裝置100。曝光裝置3係將形成於工件W上之光阻膜（感光性被覆膜）曝光的裝置。具體而言，曝光裝置3以液浸曝光等方法對光阻膜之曝光對象部分照射能量線。塗佈・顯影裝置2在以曝光裝置3進行曝光處理之前，在工件W之表面塗佈光阻劑（化學藥液），而形成光阻膜。又，塗佈・顯影裝置2在曝光處理之後，進行光阻膜之顯影處理。

（塗佈・顯影裝置）如圖1及圖2所示，塗佈・顯影裝置2包含：載具區塊4、處理區塊5、介面區塊6。

載具區塊4進行：工件W往塗佈・顯影裝置2內的導入、及工件W從塗佈・顯影裝置2內的導出。例如，載具區塊4可將工件W用的複數之載具C加以支持，並內建有包含傳遞臂的運送裝置A1。載具C收納例如圓形之複數片工件W。運送裝置A1從載具C取出工件W，而傳遞至處理區塊5，並從處理區塊5承接工件W，而搬回至載具C內。處理區塊5具有複數之處理模組11、12、13、14。

處理模組11內建有塗佈單元U1、熱處理單元U2、以及將工件W運送至此等單元的運送裝置A3。處理模組11藉由塗佈單元U1及熱處理單元U2，而於利用後述電漿處理裝置10在表面形成有基底膜之工件W的表面上，進行光阻膜的形成處理之一部分。塗佈單元U1（光阻液供給部）將光阻膜形成用之化學藥液（光阻液）塗佈於工件W上，而形成由光阻液構成的塗佈膜（光阻膜）。熱處理單元U2進行配合光阻膜之形成的各種熱處理。

處理模組12內建有塗佈單元U1、熱處理單元U2、以及將工件W運送至此等單元的運送裝置A3。處理模組13藉由塗佈單元U1及熱處理單元U2，而在光阻膜上形成上層膜。塗佈單元U1在光阻膜上塗佈上層膜形成用處理液。熱處理單元U2進行配合上層膜之形成的各種熱處理。

處理模組13藉由塗佈單元U1及熱處理單元U2，進行曝光後之光阻膜的顯影處理。處理模組13之塗佈單元U1係在曝光後之工件W的表面上塗佈顯影液後，利用沖洗液將其洗掉，藉此進行光阻膜的顯影處理。熱處理單元U2進行配合顯影處理的各種熱處理。配合顯影處理之熱處理的具體例子，可舉例如顯影處理前的加熱處理（PEB：Post Exposure Bake）、顯影處理後的加熱處理（PB：Post Bake）等。

又，處理模組14具有塗佈單元U1及熱處理單元U2。處理模組14進行和上述處理模組11～13任一者相同的處理亦可，進行和上述處理模組11～13不同的處理亦可。

作為上述處理模組11～13所包含的塗佈單元U1及熱處理單元U2，可適用具有公知構造的塗佈單元及熱處理單元。例如，塗佈單元U1具有下述構造：將工件W以大致水平狀態固持，並一面使其以預定之轉速旋轉，一面供給預定之處理液。又，熱處理單元U2具有下述構造：藉由以腔室覆蓋住固持工件W的熱板，而形成熱處理空間，並一面將氣體供給至腔室內一面進行加熱處理。但是，上述構造為塗佈單元U1及熱處理單元U2之一例，不限定於上述構造。

在處理區塊5內之載具區塊4側，設有棚架單元U10。棚架單元U10分隔成沿上下方向並排的複數之單元。在棚架單元U10之附近，設有包含升降臂的運送裝置A7。運送裝置A7係在棚架單元U10的單元彼此之間使工件W升降。

在處理區塊5內之介面區塊6側，設有棚架單元U11。棚架單元U11分隔成沿上下方向並排的複數之單元。

介面區塊6在與曝光裝置3之間進行工件W的傳遞。例如，介面區塊6內建有包含傳遞臂的運送裝置A8，並連接於曝光裝置3。運送裝置A8將配置於棚架單元U11的工件W傳遞至曝光裝置3。又，運送裝置A8從曝光裝置3承接工件W，而搬回至棚架單元U11。

（電漿處理裝置）接著，參照圖3，針對電漿處理裝置10（基底膜形成部）之一例進行說明。電漿處理裝置10在工件W上形成基底膜。例如，電漿處理裝置10使得作為基底膜之原材料的氣體形成電漿狀態，而使其抵接於工件W之表面Wa，藉此在工件W之表面形成基底膜。

電漿處理裝置10係藉由運送機構19連接於塗佈・顯影裝置2（參照圖2）。運送機構19在塗佈・顯影裝置2與電漿處理裝置10之間，進行工件W之運送。電漿處理裝置10為例如平行板型的裝置。如圖3所示，電漿處理裝置10包含處理容器68、載置台60、頂蓋部70、電源部80、排氣部90。

處理容器68具有導電性，形成大致圓筒狀。處理容器68電性連接有接地線69，讓處理容器68接地。

載置台60設在處理容器68內，將處理對象之工件W進行支持。載置台60包含：大致圓板狀之靜電吸盤61、及大致圓環狀之聚焦環62。靜電吸盤61為大致圓板狀之構件，例如在一對陶瓷之間夾入靜電吸盤用電極而形成。

在靜電吸盤61之底面，設有作為下部電極之基座63。基座63係由例如鋁等金屬形成大致圓板狀。在處理容器68之底部，隔著絕緣板65而設置支持台64，基座63被支持於此支持台64之頂面。在靜電吸盤61之內部設有電極（未圖示），並以藉由將直流電壓施加至該電極所產生的靜電力，將工件W吸附固持於靜電吸盤61。

用以提高電漿處理之均一性的聚焦環62，由例如導電性的矽形成，配置於基座63之頂面且靜電吸盤61之外周部。基座63及支持台64之外側面係由例如石英所構成之圓筒構件66覆蓋。在支持台64之內部，設有冷媒流通其中的冷媒通道（未圖示）。藉由控制冷媒之溫度，以控制由靜電吸盤61固持之工件W的溫度。

電源部80包含高頻電源81、高頻電源83、匹配器82、匹配器84。基座63經由匹配器82電性連接有高頻電源81，高頻電源81用以供給射頻功率而生成電漿。高頻電源81輸出例如27～100MHz之頻率的射頻功率。又，高頻電源81之內部阻抗與負載阻抗係以匹配器82進行匹配。

又，基座63經由匹配器84電性連接有高頻電源83，高頻電源83藉由將射頻功率供給至該基座63而對工件W施加偏壓，以將離子引入至工件W。高頻電源83輸出例如400kHz～13.56MHz之頻率的射頻功率。匹配器84同於匹配器82，將高頻電源83之內部阻抗與負載阻抗進行匹配。此等高頻電源81、高頻電源83、匹配器82、匹配器84連接於控制裝置100，該等動作由控制裝置100進行控制。

於載置台60之上方（處理容器68之上部），配置有頂蓋部70。頂蓋部70包含上部電極73、氣體擴散室76。在作為下部電極的基座63之上方，上部電極73係和基座63對向而平行設置。上部電極73係藉由導電性之固持構件71，而被支持於處理容器68之上部。因此，上部電極73藉由固持構件71及處理容器68而接地。

上部電極73由下述二者構成：電極板74，形成與被靜電吸盤61所固持之工件W對向的面；電極支持體75，將該電極板74從上方支持。電極板74係由焦耳熱較小之低阻抗的導電體或半導體構成。又，電極支持體75係由導電體構成。在電極支持體75內部之中央部，設有形成大致圓板狀的氣體擴散室76。在電極板74及電極支持體75之下部，將處理氣體供給至處理容器68之內部的複數之氣體噴吐孔77，係以貫通該電極板74及電極支持體75之下部的方式形成。

氣體擴散室76連接有氣體供給管78。氣體供給管78如圖3所示，連接有氣體供給源79。氣體供給源79藉由氣體供給管78，將處理氣體供給至氣體擴散室76。供給至氣體擴散室76之處理氣體，係通過氣體噴吐孔77導入至處理容器68內。從氣體供給源79供給之處理氣體，含有選自甲烷（CH₄ ）氣體、六氟-1,3-丁二烯（C₄ F₆ ）氣體、八氟環丁烷（C₄ F₈ ）氣體、三氟甲烷（CHF₃ ）氣體之一種或一種以上的成分。此外，可藉由組合氫氣（H₂ ）、氬氣（Ar）、氧氣（O₂ ），以構成處理氣體。具體而言，例如可使用CH₄ ／H₂ 氣體等。上述處理氣體含有之各成分的流量可適當變更。藉由將上述處理氣體供給至處理容器68內並電漿化，可在工件W之表面，形成源自處理氣體之由碳系薄膜構成的基底膜。又，所謂「碳系」的薄膜，意指至少含有碳（C）或氟化碳（CF）的薄膜。基底膜中之碳（C）或氟化碳（CF）的比例並不特定，但可設定為例如50%～90%左右。

在處理容器68之下方配置有排氣部90。排氣部90包含：排氣口91、排氣室92、排氣管93、排氣裝置94。在處理容器68之底面設有排氣口91。在排氣口91之下方形成有排氣室92。該排氣室92藉由排氣管93連接有排氣裝置94。因此，藉由將排氣裝置94驅動，可經由排氣口91將處理容器68內進行排氣，將處理容器內減壓至預定之真空度。

（控制裝置）控制裝置100對基板處理系統1進行部分性或整體性的控制。控制裝置100由一台或複數之控制用電腦構成。例如，控制裝置100具有如圖4所示之電路120。電路120包含：一或複數之處理器121、記憶體122、儲存器123、計時器124、輸出入埠125。儲存器123具有例如硬碟等電腦可讀取儲存媒體。儲存媒體儲存用以令控制裝置100執行後述基板處理程序的程式。儲存媒體為非揮發性半導體記憶體、磁光碟及光碟等可取出式媒體亦可。記憶體122暫時儲存：從儲存器123之儲存媒體裝載的程式、及處理器121得到的運算結果。處理器121係以和記憶體122協同的方式執行上述程式，藉此構成上述各功能模組。計時器124藉由計算例如一定週期的基準脈衝，以測量經過時間。輸出入埠125按照來自處理器121的指令，而在與控制對象的單元或裝置之間進行電信號的輸出入。

又，控制裝置100之硬體構成，並非一定限於由程式構成各功能模組者。例如，控制裝置100之各功能模組，由專用的邏輯電路或整合此邏輯電路得到的ASIC（Application Specific Integrated Circuit，特定應用積體電路）構成亦可。

[基板處理方法] 接著，作為基板處理方法之一例，針對包含基底膜及光阻膜之形成程序的基板處理程序，一面參照圖5一面進行說明。例如，控制裝置100控制基板處理系統1，俾以下述程序執行包含光阻膜之形成的基板處理。

首先，控制裝置100控制運送機構19，俾將載具C內所收納之工件W運送至電漿處理裝置10。然後，控制裝置100控制電漿處理裝置10，俾對工件W之表面，施加使用上述處理氣體的電漿處理（步驟S01）。在步驟S01中，首先，以成為由電漿構成之基底膜的形成對象之面朝上方的方式，將工件W載置於靜電吸盤61。然後，控制裝置100控制電漿處理裝置10，俾從氣體供給源79將電漿生成用處理氣體供給至處理容器68內。

其後，控制裝置100控制電源部80，俾藉由高頻電源81與高頻電源83，將射頻功率連續地施加於作為下部電極之基座63。藉此，在上部電極73與靜電吸盤61兩者之間形成射頻電場。藉由形成射頻電場，以在處理容器68內讓處理氣體的電漿產生，並疊層於工件W表面。控制裝置100以施加預定時間之電漿處理的方式，產生處理氣體的電漿，同時維持將工件W收納於處理容器68內的狀態。施加電漿處理的時間為例如30秒～120秒左右（例如60秒）亦可。藉由此處理，以在工件W上形成基底膜。又，電漿處理步驟中的壓力可設定為例如6.67pa（50mT）以下。又，在進行電漿處理之際，進行工件W的溫度調整等亦可。基底膜之膜厚可設定為例如1nm～10nm左右。如本實施態樣所說明，在以電漿進行成膜的情形，可設定為5nm以下的極薄膜。

接著，控制裝置100控制運送機構19，俾將具有藉由施加電漿處理而形成於工件W上之基底膜的工件W加以運送至塗佈・顯影裝置2（載具區塊4）。然後，控制裝置100控制運送裝置A1，俾將載具C內之工件W運送至棚架單元U10，並控制運送裝置A7，俾將此工件W配置於處理模組11用之單元。其後，控制裝置100控制運送裝置A3，俾將工件W運送至處理模組11內之塗佈單元U1。

然後，控制裝置100控制塗佈單元U1，俾於工件W之基底膜上塗佈光阻膜（步驟S02）。在步驟S02中，例如控制裝置100對塗佈單元U1之旋轉固持部進行控制，而在固持工件W之狀態下，使工件W以預定之轉速旋轉。在此狀態下，控制裝置100對工件W之表面，噴吐用以形成光阻膜的處理液。藉此，於工件W之基底膜上形成光阻膜。其後，控制裝置100控制運送裝置A3，俾將工件W運送至處理模組11內之熱處理單元U2。

接著，控制裝置100控制運送裝置A3，俾將棚架單元U10之工件W運送至處理模組12內之塗佈單元U1及熱處理單元U2。又，控制裝置100控制塗佈單元U1及熱處理單元U2，俾在工件W之光阻膜上形成上層膜亦可。其後，控制裝置100控制運送裝置A3，俾將工件W運送至棚架單元U11。

接著，控制裝置100控制運送裝置A8，俾將棚架單元U11所收納之工件W送出至曝光裝置3。然後，在曝光裝置3中，對形成於工件W之光阻膜施加曝光處理（步驟S03）。其後，控制裝置100控制運送裝置A8，俾從曝光裝置3承接已施加曝光處理的工件W，而將該工件W配置於棚架單元U11中之處理模組14用的單元。

接下來，控制裝置100控制運送裝置A3，俾將棚架單元U11之工件W運送至處理模組14內之熱處理單元U2。然後，控制裝置100控制熱處理單元U2，俾對工件W之光阻膜施加顯影前之熱處理。接著，控制裝置100控制塗佈單元U1及熱處理單元U2，俾對於以熱處理單元U2施加顯影前之熱處理的工件W之光阻膜，施加顯影處理（步驟S04）、及顯影處理後之熱處理。其後，控制裝置100控制運送裝置A3，俾將工件W搬回至棚架單元U10，並控制運送裝置A7及運送裝置A1，俾將此工件W搬回至載具C內。如此一來，包含基底膜之形成的基板處理程序便完成。

[關於基底膜] 於本實施態樣之基板處理方法中，在形成EUV微影用的光阻膜之前，於工件W表面形成碳系的薄膜作為基底膜。藉此，可提高光阻膜對工件W之密接性，並減輕光阻圖案的崩塌。針對此點說明如下。

圖6係針對光阻、對象基板、顯影液及基底膜之表面自由能，以縱軸表示極性成分（polar），以橫軸表示分散成分（dispersion），來計算各自之平方根而製圖得到者。圖6所示之各成分的表面自由能之位置關係為一例，其依材料的選擇而變化自屬當然。又，圖6所示之所謂的對象基板為工件W，依據表面（形成光阻之面）的材料進行製圖。在本實施態樣中，其一例假定為在表面形成有含矽抗反射塗層（SiARC）的情形。

表面自由能係與所謂潤濕性也有關係的指標。換言之，也影響到與形成於表面之膜・圖案的密接性。又，形成於對象基板之表面的光阻膜，係在曝光後以顯影液進行液體處理。於將顯影液供給至光阻圖案表面之際，光阻圖案在對象基板崩塌（剝離）所需要的能量，可計算為黏接功。當以γLR表示顯影液與光阻膜之間的表面自由能之差，以γSL表示顯影液與對象基板之間的表面自由能之差，以γSR表示對象基板與光阻膜之間的表面自由能之差時，黏接功可以下述數學式表示。黏接功＝γLR＋γSL－γSR　　…（1）

如上述，黏接功係於供給顯影液之際，光阻膜從對象基板脫離（光阻圖案崩塌）所需要的能量。換言之，為了防止光阻圖案的崩塌，使黏接功較大係屬較佳。因此，以γLR及γSL變大且γSR變小的方式，設計・選擇光阻之材料、對象基板表面之材料、及顯影液之材料。尤其，就光阻膜從對象基板剝離的觀點來說，可以γSR變小的方式，選擇光阻之材料及對象基板的表面之材料。

然而，即便EUV微影用的光阻材料為互不相同之種類的光阻材料，表面自由能的傾向在一定程度上不變。又，已進行適合EUV微影之表面處理後的對象基板（例如表面形成有含矽抗反射塗層（SiARC）的基板），其表面自由能的傾向在一定程度上同樣不變。因此，組合此等情形時的γSR，其調整幅度較小，減輕光阻圖案崩塌（光阻膜剝離）之調整有其限度。

相對於此，於本實施態樣之基板處理方法中，在對象基板與光阻膜之間設置基底膜。其結果，對象基板係與基底膜接觸，光阻也會與基底膜接觸。此時，在對象基板與基底膜之間、或基底膜與光阻之間發生剝離的情形，光阻將從對象基板剝離。因此，調整基底膜，而調整對顯影液之對象基板與基底膜的黏接功、以及對顯影液之光阻與基底膜的黏接功，藉此可抑制顯影液所造成的光阻剝離。又，藉由抑制對於由顯影液等造成之光阻剝離的影響，可抑制在EUV微影中發生光阻圖案的崩塌。

圖6中顯示適當地設定基底膜之表面自由能的極性成分（polar）及分散成分（dispersion）所得到者。然而，如上述，可選擇具有適合抑制光阻膜對於對象基板之剝離的表面自由能之基底膜的材料。其結果，相較於對顯影液之對象基板與光阻膜的黏接功，可使得對顯影液之對象基板與基底膜的黏接功、以及對顯影液之光阻與基底膜的黏接功較大。如此一來，可抑制在EUV微影中發生光阻圖案的崩塌。又，若是EUV微影用之光阻材料的情形，基底膜採用碳系的材料時，可使表面自由能接近光阻材料。又，上述碳系的材料可在一定程度上確保與顯影液的表面自由能之差亦獲得確認。因此，可使得對顯影液之對象基板與基底膜的黏接功、以及對顯影液之光阻與基底膜的黏接功變大。因此，可抑制在對象基板與光阻膜之間發生剝離，能防止在以EUV微影形成光阻圖案之際發生光阻圖案的崩塌。

又，藉由電漿處理以形成上述基底膜時，可進一步提高對光阻圖案崩塌的抑制效果。相較於藉由塗佈處理來成膜，藉由電漿處理來成膜時，膜表面的缺陷較少。尤其，若膜厚在5nm以下，藉由塗佈處理來成膜時，會產生擠壓。相對於此，若藉由電漿處理來成膜，可抑制膜形成時之擠壓的產生。又，容易進行成膜條件之調整。例如，依對象基板之種類或基底膜之材料等來變更成膜條件時，也可輕易地進行氣體比例或真空度等各種條件之調整。圖6所示之各材料的表面自由能之關係為一例子，依材料之選擇等，各材料之間的表面自由能之關係有所變化。在此種情形，只要是藉由電漿處理來成膜的情形，由於可輕易地調整基底膜之組成，因此適合防止光阻圖案崩塌之基底膜的選擇將變得容易。

進一步來說，藉由電漿處理來成膜的情形，可如上述般均一地形成膜厚在5nm以下的基底膜。因此，在後段之使用EUV光的蝕刻中，可防止因為設有基底膜所產生的光阻圖案之薄型化。又，亦可提高藉由蝕刻來加工時的精度。因此，在形成碳系之基底膜時，相較於藉由塗佈處理來成膜，採用電漿處理的情形就更提高光阻膜之密接性的觀點來說，更有其優勢。然而，藉由將碳系之基底膜加以與EUV微影用之光阻膜組合來使用，相較於不設置基底膜的情形，可提高光阻膜對於對象基板的密接性。

圖7顯示針對因為有無基底膜而是否發生光阻圖案崩塌的變化進行評價得到之結果的例子。圖7顯示，使得在對象基板上以預定之高度（20nm）形成由EUV光阻膜產生之圖案時的曝光量與聚焦量變化得到的製程窗口之一例。圖7（a）顯示在對象基板與光阻膜之間未設置基底膜的情形，圖7（b）顯示在對象基板與光阻膜之間設置基底膜的情形。EUV微影用光阻材料為公知的材料，基底膜為含有碳系之C的膜。以除了基底膜之有無以外其餘皆相同的條件，進行光阻膜之形成・曝光・顯影處理，並評價其結果。

圖7（a）及圖7（b）所示之區域R1（單元反白的區域）係光阻圖案未見損壞的區域。又，區域R2係發生橋接現象的區域，區域R3係發生圖案崩塌的區域，區域R4係圖案本身崩垮的區域。比較圖7（a）與圖7（b）可知，如圖7（b）所示，在設置基底膜的情形，曝光量較大，且實質上圖案寬度變小的區域（尤其圖7（b）中之右側區域）也未見圖案崩塌等損壞，良好地形成圖案。如前述，藉由設置基底膜，可抑制光阻圖案的崩塌等。

又，如上述，在EUV微影用光阻膜下設置基底膜的情形，形成於基底膜上之光阻圖案的LWR（Line Width Roughness，線寬粗糙度）也獲得改善。LWR係有關光阻線寬之差異的值。若是具有細微化之圖案的工件W，LWR有直接關係到其性能的可能性。LWR獲得改善的原因為，藉由設置基底膜，表面粗糙度相較於對象基板之表面減輕，可抑制源自形成光阻圖案的表面之凹凸的線寬變動。圖8（a）及圖8（b）係示意地顯示源自光阻圖案之底面粗糙度的光阻圖案之線寬變動的圖式。圖8（a）顯示光阻圖案P受下層之工件W的表面之影響的狀態。另一方面，圖8（b）顯示，在工件W之表面設置基底膜G的結果，表面的粗糙度獲得抑制，光阻圖案P的側壁更平坦化。如前述，藉由形成基底膜，可對於依下層之表面粗糙度的光阻圖案P之線寬差異進行抑制。又，相較於含有氟化碳（CF）的薄膜，含有碳（C）的薄膜可提高LWR之改善效果。

[有關藉由化學藥液塗佈來進行的基底膜形成] 在上述說明中，針對藉由電漿處理裝置10形成基底膜的情形進行說明。若藉由化學藥液塗佈之塗佈處理來形成基底膜，設計成在塗佈・顯影裝置2進行塗佈處理的構成亦可。在藉由塗佈處理來形成基底膜的情形，在供給基底膜用化學藥液（基底膜用處理液）之後，進行後述酸解處理，藉此可防止在EUV微影中發生光阻圖案的崩塌。使用於基底膜用處理液的所謂碳系之基底膜的材料（主要成分），可舉例如SiC前驅體聚合物（聚碳矽烷）。又，碳系之基底膜的材料（主要成分）為SiOC前驅體聚合物或SiOCN前驅體聚合物亦可。又，對於聚碳矽烷，適用以不同於SiC膜成膜用條件之條件所進行的處理，藉此形成SiOC膜，而將聚碳矽烷使用為SiOC前驅體聚合物亦可。

圖9顯示塗佈基底膜用處理液以形成基底膜時的程序。圖9顯示者為圖5所示之步驟S01（形成基底膜）所包含之處理的程序。

首先，塗佈・顯影裝置2之控制裝置100決定後述酸解處理中之處理條件（步驟S11）。對於酸解處理將詳細說明如後。藉由變更酸解處理中之處理條件，形成於基底膜上之光阻圖案的特性會變化。因此，以光阻圖案之特性達到所希望之條件的方式，決定酸解處理中之處理條件。又，在決定酸解處理的條件之際，考慮例如處理結束後之工件W的表面狀態（例如光阻圖案之形狀等）、曝光時之敏感度等亦可。又，只要是在進行酸解處理之前，此步驟在任何時間點進行皆可。

接著，於塗佈・顯影裝置2中，將工件W運送至處理模組11內之塗佈單元U1（基底膜形成用塗佈單元），對工件W之表面供給基底膜用處理液（步驟S12）。基底膜用處理液當中，例如形成碳系之基底膜的主要成分形成為分散於溶媒中的狀態。因此，將基底膜用處理液供給至工件W上之後，工件W之表面隨即形成溶媒殘留的狀態。

接下來，在塗佈・顯影裝置2中，將工件W運送至處理模組11內之熱處理單元U2，對工件W進行預熱處理（步驟S13）。所謂的預熱處理，係在後述酸解處理之前，將工件W進行一定程度之加熱的處理。舉例來說，預熱處理的進行方式，係於大氣環境氣氛中在180℃～350℃之環境下，將工件W配置30秒～120秒左右。又，預熱處理的條件依處理液的種類・塗佈條件等會變更。

接著，於塗佈・顯影裝置2中，在處理模組11內之預定單元，對工件W進行酸解處理（步驟S14）。所謂的酸解處理，係用以分解基底膜用處理液所含之酸的處理。

基底膜用處理液之溶媒中，可含有光酸產生劑（Photo Acid Generator：PAG）或類此的材料，作為交聯反應之觸媒。光酸產生劑係因為分解會產生酸的成分。如圖10（a）所示，在基底膜用處理液G0被供給至工件W的狀態下，光酸產生劑的至少一部分分解而產生酸。因此，成為在工件W上之基底膜用處理液G0有酸ac滯留其中的狀態。

另一方面，為了形成光阻圖案P，光阻液P0為化學增幅型光阻材料的情形，供給至工件W的光阻液P0可含有酸ac與淬滅劑q。在工件W上之光阻液P0中，因為隨著加熱而產生的酸觸媒反應，使光阻液P0所含之基底成分對顯影液的溶解性產生變化，將可進行顯影（光阻圖案P之形成）。淬滅劑具有補集周圍之酸的功能。作為淬滅劑，使用例如光分解性淬滅劑。於此情形，一面在曝光後之區域會分解淬滅劑，一面在未曝光之區域會殘留淬滅劑。例如，圖10（b）顯示，在未照射光L而殘留淬滅劑q的區域，未進行酸觸媒反應而形成光阻圖案P。另一方面，在藉由光L來分解淬滅劑q之後的區域，因為酸ac而進行酸觸媒反應。

於此，在設於光阻液P0之下方的基底膜用處理液G0含有酸ac的情形，有時下層的酸ac會使淬滅劑q的功能失去活性。其結果，在光阻液P0之下方（基底膜側），有時淬滅劑q不完全抑制酸ac的擴散。在此情形，如圖10（c）所示，就光阻圖案P之寬度來說，下方（基底膜G側）相較於上方變小，有發生圖案崩塌的可能性。

在EUV微影中使用的光阻圖案P，表示圖案高度相對於線寬的寬高比可調整為大於1未滿3。若是此種光阻圖案P，對圖案崩塌的疑慮會變強。

在酸ac殘留於基底膜用處理液G0中的情形，由於基底膜用處理液G0中之酸ac也影響到酸觸媒反應，因此光阻的敏感度會提高。另一方面，當酸ac殘留下來時，有光阻圖案P之下方的寬度變小的傾向，圖案崩塌的可能性會提高。因此，在對工件W供給光阻液P0之前，為了減少殘留於基底膜用處理液G0之酸，可進行酸解處理。

酸解處理藉由例如UV光照射來進行亦可。藉由對工件W表面之基底膜用處理液G0照射UV光，以將處理液中的酸進行分解。舉例來說，藉由對基底膜用處理液G0照射波長200nm以下之波長範圍內的光，可進行酸的分解。照射量也可依UV光之波長等而變動，例如可在50mJ／cm² ～1000mJ／cm² 的範圍進行調整。又，就UV光的照射條件而言，例如照射波長172nm之UV光的情形，藉由將照射量設定為150mJ／cm² ，可促進酸的分解。

又，酸解處理藉由例如加熱處理來進行亦可。藉由對工件W表面之基底膜用處理液G0進行加熱，以將處理液中的酸進行分解。舉例來說，藉由在250℃～400℃的條件下，進行60秒～180秒左右的加熱，可將酸進行分解。又，酸解處理中之加熱溫度，可設定為高於預熱處理時之加熱溫度。

無論是UV光照射及加熱處理任一者，酸解處理均可在低氧環境氣氛下進行。舉例來說，亦可在將進行酸解處理之單元的內部置換為氮的狀態下進行處理。藉由在低氧環境氣氛下進行酸解處理，以防止基底膜的氧化。

如上述，在使用基底膜用處理液來形成基底膜的情形，藉由進行酸解處理，可有效地抑制圖案崩塌。又，不進行UV光照射或熱處理，而藉由電漿氣體（氫氣）進行酸解處理亦可。

（酸解處理的效果）接著，一面參照圖11～圖13，一面針對進行酸解處理所產生的效果進行說明。圖11～圖13顯示，使得在對象基板上以預定之高度（50nm）形成由EUV光阻膜產生之圖案時的曝光量（縱向）與聚焦量（橫向）變化得到的製程窗口之一例。圖11顯示未進行酸解處理的情形。圖12顯示進行UV光照射（波長172nm之UV光，照射量150mJ／cm² ，氮環境氣氛）作為酸解處理後的情形。又，圖13顯示進行熱處理（溫度350度，180秒鐘，氮環境氣氛）作為酸解處理後的情形。EUV微影用光阻材料為公知的材料，基底膜為含有碳系之C的膜，供給相同種類的基底膜用處理液。另外，任一條件皆進行預熱處理（溫度220度，60秒鐘，大氣環境氣氛）。亦即，以除了有無酸解處理之外其餘皆相同的條件，進行光阻膜之形成・曝光・顯影處理，並評價其結果。

圖11～圖13所示之區域R1（單元反白的區域）係光阻圖案未見損壞的區域。又，區域R2係發生橋接現象的區域，區域R2’係發生一些橋接現象的區域。又，區域R3係發生圖案崩壞（擠壓）的區域，區域R4係圖案本身崩垮的區域。比較圖11、圖12及13，藉由進行酸解處理，在曝光量提高之條件下的圖案崩塌等損壞變少。其結果，實質上沒有光阻圖案之損壞的區域R1變廣，可知道良好地形成圖案。如前述，在使用基底膜用處理液的情形，藉由進行酸解處理，以抑制光阻圖案的崩塌等係獲得確認。

又，在比較圖12與圖13的情形，區域R1的大小、圖案損壞（R2～R4區域）的發生狀況為相同程度，曝光量也為相同程度。因此，無關乎酸解處理的方法均可得到同樣的結果。

（關於酸解處理之處理條件與光阻圖案形成時之特性兩者的關係）以下一面參照圖14，一面針對藉由進行酸解處理，使得在基底膜上形成光阻圖案時之光阻特性如何變化進行說明。圖14顯示不進行酸解處理的情形（X1）及進行酸解處理的情形（X2）。又，針對上述各情形，示意地顯示光阻圖案之形成所需要之光量（有效劑量：mJ／cm² ）與可產生的圖案之線寬（CD：nm）兩者形成何種關係。顯示直線X1、X2的區域，顯示可適切地形成光阻圖案的範圍（條件）。如圖14之d1、d2所示，相較於直線X1的情形，直線X2的情形在產生同一線寬之圖案時的光量變多。亦即，進行酸解處理的情形，光阻對曝光的敏感度下降。另一方面，如圖14之c1、c2所示，相較於直線X1的情形，直線X2的情形可抑制圖案崩塌，因此可使得能產生的線寬較小。

依圖14所示之結果，藉由進行酸解處理，形成光阻圖案之際的敏感度變低，圖案崩塌獲得抑制。換言之，在不進行酸解處理的情形，形成光阻圖案之際的敏感度（曝光敏感度）變高，圖案崩塌的抑制效果（圖案的穩定性）可謂不高。又，圖14所示之直線X2示意地顯示，以酸之分解充分進行的條件進行酸解處理之情形的結果。如前述，藉由調整酸解處理的處理條件，可將所謂曝光敏感度與圖案穩定性的光阻圖案之特性，在直線X1與直線X2兩者之間進行調整。亦即，能以曝光敏感度與圖案穩定性為指標，來調整酸解處理的條件。因此，如圖9之步驟S11所示，藉由進行酸解處理之處理條件的調整，可進行形成光阻圖案之際的條件調整。例如，在欲以抑制曝光量的條件進行光阻圖案的形成時，即便是進行酸解處理的情形，藉由設定為酸之分解受一定程度之抑制的條件，可使敏感度較高。另一方面，在形成圖案崩塌容易發生之形狀的圖案時，以酸之分解會充分進行的條件，進行酸解處理。如前述，利用酸解處理，將可調整光阻圖案形成時之條件。

[作用] 依上述基板處理系統1及基板處理方法，藉由將對EUV光具有感光性的光阻液供給至碳系的基底膜上，以形成作為光阻膜的塗佈膜。由於在基板之表面設有碳系的基底膜，而藉由基底膜使光阻膜對基板的密接性提高，因此將可防止在EUV微影中發生光阻圖案的崩塌。

近年來，隨著光阻圖案的細微化，對於光阻圖案崩塌的疑慮升高。關於光阻圖案的崩塌，由於其大多在對基板供給顯影液而進行的顯影處理中發生，因此人們大多進行用以防止在顯影處理中發生光阻圖案崩塌的研究。另一方面，對於提高光阻液之塗佈膜本身對基板的密接性一事，則不太關注。相對於此，依上述基板處理系統1及基板處理方法，在基板的表面、與對EUV光具有感光性之EUV微影用之光阻液的塗佈膜兩者之間，設有碳系的基底膜。因此，光阻圖案對基板的密接性獲得提升，藉此抑制光阻圖案的崩塌。

又，如使用基板處理系統1所說明的方法，在藉由電漿處理來形成基底膜的情形，可將基底膜形成得更薄且均一。因此，由於設置基底膜將使光阻膜對基板的密接性進一步獲得提升，故能有效地防止光阻圖案的崩塌。又，即便是藉由不同於電漿處理的方法（例如塗佈處理等）來形成碳系之基底膜的情形，如上述般基於表面自由能的關係，可提高光阻膜與基板（工件W）的密接性。

又，在電漿處理中，可設定為將含有選自甲烷（CH₄ ）氣體、六氟-1,3-丁二烯（C₄ F₆ ）氣體、八氟環丁烷（C₄ F₈ ）氣體、三氟甲烷（CHF₃ ）氣體其中一種或一種以上之成分的處理氣體進行電漿化的態樣。使用含有此等成分的處理氣體，藉由電漿處理來形成基底膜，可形成碳系的基底膜，而有效地防止光阻圖案的崩塌。

又，上述實施態樣所說明的方法，在更包含下述處理的情形有其功效：對塗佈膜照射EUV光，而將塗佈膜進行曝光；在塗佈膜之曝光後，對該基板供給顯影液。在藉由EUV光對由光阻液構成之塗佈膜進行曝光後，對基板供給顯影液的情形，因為顯影液所造成的光阻剝離也會發生。對此問題，如上述般，藉由設定成在基底膜上形成塗佈膜的構成，以提高對顯影液的耐受性，可得到更良好的光阻圖案。

又，於形成基底膜之際，在供給有溶劑殘留之狀態的基底膜用處理液的情形，特別是溶劑含有的酸，有對形成在基底膜之上部的光阻圖案之形狀產生影響的可能性。在此情形，如上述實施態樣所說明，藉由對基底膜用處理液進行酸解處理，可防止其後形成之光阻圖案的崩塌。

又，在使用基底膜用處理液的情形，藉由在低氧環境氣氛下進行酸解處理，防止基底膜的氧化。因此，藉由基底膜產生之光阻膜對基板的密接性變高，故可防止光阻圖案的崩塌。

在進行酸解處理之前，對供給至基板之表面的基底膜用處理液，進行預熱處理亦可。在此情形，可防止因為酸解處理而在基板上之基底膜用處理液產生應力等，防止對基底膜上之光阻圖案產生影響。

進一步來說，依據處理後的基板之表面狀態，將酸解處理之處理條件進行調整亦可。如上述實施態樣所說明，藉由變更基底膜用處理液之酸解處理的處理條件，形成光阻圖案之際的條件・特性會變化。因此，藉由考慮處理後的基板之表面狀態（亦即光阻圖案之狀態），而調整處理條件，可形成所希望之條件的基底膜。

[變形例] 以上，針對各種的例示實施態樣進行了說明，但本案發明不限定於上述的例示實施態樣，進行各種省略、置換、及變更亦可。又，可組合不同實施態樣中之要素，而形成其他實施態樣。

基板處理系統之具體構成，不限於以上例示的基板處理系統1之構成。基板處理系統只要包含可進行基底膜之形成、光阻膜之形成、曝光及顯影的單元（裝置），為何種系統皆可。例如，電漿處理裝置10設於塗佈・顯影裝置2內亦可。具體而言，電漿處理裝置10設於處理模組11內或介面區塊6內亦可。

從以上說明可知，本發明之各種實施態樣，係以說明為目的而在本說明書中進行說明，在不脫離本發明之範圍及主旨的情況下，可進行各種變更。因此，本說明書所揭示的各種實施態樣，並不以限定為目的，真正的範圍與主旨揭示於附件的申請專利範圍。

1:基板處理系統(基板處理裝置) 2:塗佈・顯影裝置 3:曝光裝置 4:載具區塊 5:處理區塊 6:介面區塊 10:電漿處理裝置(基底膜形成部) 11,12,13,14:處理模組 19:運送機構 60:載置台 61:靜電吸盤 62:聚焦環 63:基座 64:支持台 65:絕緣板 66:圓筒構件 68:處理容器 69:接地線 70:頂蓋部 71:固持構件 73:上部電極 74:電極板 75:電極支持體 76:氣體擴散室 77:氣體噴吐孔 78:氣體供給管 79:氣體供給源 80:電源部 81,83:高頻電源 82,84:匹配器 90:排氣部 91:排氣口 92:排氣室 93:排氣管 94:排氣裝置 100:控制裝置 120:電路 121:處理器 122:記憶體 123:儲存器 124:計時器 125:輸出入埠 A1,A3,A7,A8:運送裝置 ac:酸 C:載具 c1,c2:線寬 d1,d2:光量 G:基底膜 G0:基底膜用處理液 L:光 P:光阻圖案 P0:光阻液 q:淬滅劑 R1~R4,R2’:區域 U1:塗佈單元(光阻液供給部) U2:熱處理單元 U10,U11:棚架單元 W:工件 Wa:工件W之表面 X1:不進行酸解處理的情形 X2:進行酸解處理的情形 S01~S04:步驟

[圖1]係顯示基板處理系統之一例的示意立體圖。 [圖2]係顯示處理模組之一例的俯視圖。 [圖3]係顯示電漿處理裝置之一例的剖面圖。 [圖4]係顯示控制裝置之硬體構成之一例的區塊圖。 [圖5]係顯示基板處理方法之一例的流程圖。 [圖6]係針對光阻、對象基板、顯影液、及基底膜之表面自由能之一例進行製圖得到的圖式。 [圖7]（a）及（b）顯示針對因為有無基底膜而產生之光阻圖案狀態差異進行說明的製程窗口之一例。 [圖8]（a）及（b）係顯示光阻圖案之狀態之一例的圖式。 [圖9]係顯示基板處理方法之變形例的流程圖。 [圖10]（a）、（b）、（c）係顯示基板處理中之各部分的狀態之一例的示意圖。 [圖11]係顯示呈現出不進行酸解處理時的光阻圖案狀態之製程窗口之一例的圖式。 [圖12]係顯示呈現出進行UV光照射作為酸解處理後之光阻圖案狀態的製程窗口之一例的圖式。 [圖13]係顯示呈現出進行熱處理作為酸解處理後之光阻圖案狀態的製程窗口之一例的圖式。 [圖14]係顯示因為處理條件之變更而產生的特性變化之一例的圖式。

S01~S04:步驟

Claims

一種基板處理方法，包含：對基板之表面形成碳系的基底膜；及將對EUV光具有感光性的光阻液供給至基板之表面，而在該基底膜上形成塗佈膜。
如請求項1之基板處理方法，其中，該基底膜的形成，係藉由電漿處理進行。
如請求項2之基板處理方法，其中，在該電漿處理中，將含有選自甲烷（CH₄ ）氣體、六氟-1,3-丁二烯（C₄ F₆ ）氣體、八氟環丁烷（C₄ F₈ ）氣體、三氟甲烷（CHF₃ ）氣體中之一種或一種以上之成分的處理氣體進行電漿化。
如請求項1之基板處理方法，其中，該基底膜的形成，包含：對該基板之表面，供給有溶劑殘留之狀態的基底膜用處理液；及在供給該基底膜用處理液之後，進行酸解處理。
如請求項4之基板處理方法，其中，將該酸解處理在低氧環境氣氛下進行。
如請求項4或5之基板處理方法，更包含：在進行該酸解處理之前，對供給至該基板之表面的該基底膜用處理液，進行預熱處理。
如請求項4～6中任一項之基板處理方法，更包含：依據處理後的基板之表面狀態，將該酸解處理之處理條件進行調整。
如請求項1～7中任一項之基板處理方法，更包含：對該塗佈膜照射EUV光，而將該塗佈膜進行曝光；及在進行該塗佈膜之曝光後，對該基板供給顯影液。
一種基板處理裝置，包含：基底膜形成部，對基板之表面形成碳系的基底膜；光阻液供給部，將對EUV光具有感光性的光阻液供給至基板之表面，而形成塗佈膜；及控制部；該控制部執行下述處理：控制該基底膜形成部，俾對該基板之表面形成碳系的基底膜；及控制該光阻液供給部，俾在該基板之該基底膜上形成該塗佈膜。