TW202220042A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種對於凹凸圖案之圖案倒毀的抑制有效之基板處理方法及基板處理裝置。
[解決手段]例示性實施形態之基板處理方法,係包含有:將在表面形成有凹凸圖案的基板之凹部內的液體置換成固體狀態之補強材;及一邊將補強材維持為固體狀態,一邊對基板施予使補強材所包含的分子間之鍵結數減少的低分子化處理。
Description
本揭示,係關於基板處理方法及基板處理裝置。
在專利文獻1,係揭示一種「將在表面形成有凹凸圖案的基板上之液體去除,且使基板乾燥」的基板乾燥方法(基板處理方法)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-243869號公報
[本發明所欲解決之課題]
本揭示,係提供一種對於凹凸圖案之圖案倒毀的抑制有效之基板處理方法及基板處理裝置。
[用以解決課題之手段]
本揭示之一態樣的基板處理方法,係包含有:將在表面形成有凹凸圖案的基板之凹部內的液體置換成固體狀態之補強材;及一邊將補強材維持為固體狀態,一邊對基板施予使補強材所包含的分子間之鍵結數減少的低分子化處理。
[發明之效果]
根據本揭示,提供一種對於凹凸圖案之圖案倒毀的抑制有效之基板處理方法及基板處理裝置。
以下,說明關於各種例示性實施形態。在說明中,針對同一元件或具有相同功能的元件標記相同符號,並省略重複的說明。
[基板處理系統]
首先,參閱圖1及圖2,說明基板處理系統1(基板處理裝置)的概略構成。基板處理系統1,係對基板施予感光性被膜之形成、該感光性被膜之曝光及該感光性被膜之顯像的系統。處理對象之基板,係例如半導體的晶圓W。感光性被膜,係例如光阻膜。基板處理系統1,係具備有:塗佈・顯像裝置2;曝光裝置3;電漿處理裝置10;及控制裝置100。曝光裝置3,係對晶圓W(基板)上所形成之光阻膜(感光性被膜)進行曝光的裝置。具體而言,曝光裝置3,係藉由浸液曝光等的方法,對光阻膜之曝光對象部分照射曝光用的能量線。塗佈・顯像裝置2,係在由曝光裝置3所進行的曝光處理之前,進行將光阻(藥液)塗佈於晶圓W(基板)之表面而形成光阻膜的處理。又,塗佈・顯像裝置2,係在曝光處理後,進行光阻膜的顯像處理。電漿處理裝置10,係在光阻膜的顯像處理後,對晶圓W之表面Wa(參閱圖3)施予使用了電漿的蝕刻處理。例如,電漿處理裝置10,係將藉由進行光阻膜之顯像處理所形成的光阻圖案作為遮罩,進行晶圓W之蝕刻處理。
(塗佈・顯像裝置)
如圖1及圖2所示般,塗佈・顯像裝置2(基板處理裝置),係具備有:載體區塊4;處理區塊5;及介面區塊6。
載體區塊4,係進行晶圓W往塗佈・顯像裝置2內之導入及晶圓W從塗佈・顯像裝置2內之導出。例如載體區塊4,係可支撐晶圓W用之複數個載體C,內建有包含收授臂的搬送裝置A1。載體C,係例如收容圓形的複數片晶圓W。搬送裝置A1,係從載體C取出晶圓W而傳遞至處理區塊5,並從處理區塊5接收晶圓W而返回到載體C內。處理區塊5,係具有複數個處理模組11、12、13、14。
處理模組11,係內建有:塗佈單元U1;熱處理單元U2;及搬送裝置A3,將晶圓W搬送至該些單元。處理模組11,係藉由塗佈單元U1及熱處理單元U2,在晶圓W的表面上形成下層膜。塗佈單元U1,係將下層膜形成用之處理液塗佈於晶圓W上。熱處理單元U2,係進行伴隨著下層膜之形成的各種熱處理。
處理模組12,係內建有:塗佈單元U1;熱處理單元U2;及搬送裝置A3,將晶圓W搬送至該些單元。處理模組12,係藉由塗佈單元U1及熱處理單元U2,在下層膜上形成光阻膜。塗佈單元U1,係將作為光阻膜形成用之處理液的光阻塗佈於下層膜上。熱處理單元U2,係進行伴隨著光阻膜之形成的各種熱處理。藉此,在晶圓W之表面形成光阻膜。
處理模組13,係內建有:塗佈單元U1;熱處理單元U2;及搬送裝置A3,將晶圓W搬送至該些單元。處理模組13,係藉由塗佈單元U1及熱處理單元U2,在光阻膜上形成上層膜。塗佈單元U1,係在光阻膜上塗佈上層膜形成用之處理液。熱處理單元U2,係進行伴隨著上層膜之形成的各種熱處理。
處理模組14,係內建有:顯像單元U3;熱處理單元U4;照射單元U5;及搬送裝置A3,將晶圓W搬送至該些單元。處理模組14,係藉由顯像單元U3、熱處理單元U4及照射單元U5,進行包含有曝光後的光阻膜之顯像處理的一連串處理。顯像單元U3,係將顯像液塗佈(供給)於曝光完成之晶圓W的表面上,藉此,部分地去除光阻膜(進行顯像處理)。換言之,顯像單元U3,係在晶圓W的表面形成凹凸圖案即光阻圖案。顯像單元U3,係為了沖洗顯像液而將沖洗液供給至晶圓W的表面。又,顯像單元U3,係在將光阻圖案之凹部內的沖洗液置換成處理液後,在該凹部內形成補強材(參閱圖9(b))。熱處理單元U4,係進行伴隨著顯像處理的各種熱處理。作為伴隨著顯像處理之熱處理的具體例,係可列舉出顯像處理前的加熱處理(PEB:Post Exposure Bake)、顯像處理後的加熱處理(PB:Post Bake)等。照射單元U5,係具有將能量線照射至晶圓W之表面的功能,進行用以去除沖洗液之處理的一部分。
在處理區塊5內之載體區塊4側,係設置有棚架單元U10。棚架單元U10,係被劃分成上下方向並列的複數個格室。在棚架單元U10附近,係設置有包含升降臂的搬送裝置A7。搬送裝置A7,係使晶圓W在棚架單元U10的格室彼此之間升降。
在處理區塊5內之介面區塊6側,係設置有棚架單元U11。棚架單元U11,係被劃分成上下方向並列的複數個格室。
介面區塊6,係在與曝光裝置3之間進行晶圓W的收授。例如介面區塊6,係內建有包含收授臂的搬送裝置A8,且被連接於曝光裝置3。搬送裝置A8,係將被配置於棚架單元U11之晶圓W傳遞至曝光裝置3。搬送裝置A8,係從曝光裝置3接收晶圓W而返回到棚架單元U11。
(顯像單元)
接著,參閱圖3,說明關於顯像單元U3的一例。如圖3所示般,顯像單元U3,係具備有:旋轉保持部20;及3個液供給部30a、30b、30c。
旋轉保持部20,係具有旋轉驅動部21;軸桿22;及保持部23。旋轉驅動部21,係基於來自控制裝置100的動作信號進行動作,並使軸桿22旋轉。旋轉驅動部21,係作為動力源而內建有例如電動馬達等。保持部23,係被設置於軸桿22的前端部。在保持部23上,係配置有晶圓W。保持部23,係例如藉由吸附等來大致水平地保持晶圓W。亦即,旋轉保持部20,係在晶圓W之姿勢為大致水平的狀態下,使晶圓W繞相對於晶圓W之表面Wa垂直的中心軸(垂直軸)旋轉。在圖3之例子中,旋轉保持部20,係從上方觀看,使晶圓W以預定旋轉數而逆時針地旋轉。
液供給部30a,係將顯像液L1供給至晶圓W的表面Wa。顯像液L1,係用以將顯像處理施予至光阻膜R而形成光阻圖案的藥液。例如,藉由對光阻膜R供給顯像液L1的方式,光阻膜R中之照射了曝光用的能量線之部分(在曝光處理中經曝光之區域)會發生反應而去除該部分。亦即,亦可使用負型光阻圖案(光阻材料)。作為去除經曝光之區域的顯像液L1,例如可列舉出有機溶劑。另外,藉由對光阻膜R供給顯像液L1的方式,光阻膜R中之未照射曝光用的能量線之部分(在曝光處理中未曝光之區域)亦可發生反應而去除該部分。亦即,亦可使用正型光阻圖案(光阻材料)。作為去除未曝光之區域的顯像液L1,例如可列舉出鹼溶液。
液供給部30b,係將沖洗液L2供給至晶圓W的表面Wa(形成有光阻圖案的光阻膜R)。沖洗液L2,係只要是可沖洗顯像液L1的藥液即可。例如沖洗液L2,係亦可為水(純水)。液供給部30a及液供給部30b,係構成進行光阻膜R之顯像處理的顯像處理部。
液供給部30c(置換處理部),係將處理液L3供給至晶圓W的表面Wa。處理液L3,係用以在光阻圖案之凹部內形成補強材的藥液。處理液L3,係能以液體狀態來供給至晶圓W,其亦可為藉由預定處理(例如晶圓W之旋轉)來進行乾燥而固化的藥液。例如處理液L3,係亦可為將聚合物溶解於溶媒的藥液。聚合物,係亦可含有聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇、紫外線硬化樹脂(UV硬化樹脂)及聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate:PMMA)中之至少一者。在使用聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸或聚乙烯醇的情況下,亦可使用水作為溶媒。在使用聚甲基丙烯酸甲酯的情況下,亦可使用丙酮、異丙醇(IPA)、甲醇、乙醇、二甲苯、乙酸、甲基異丁基酮 (methyl isobutyl ketone:MIBK)、甲基異丁基甲醇(methyl isobutyl carbinol:MIBC)、乙酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene glycol methyl ether acetate:PGMEA)來作為溶媒。
液供給部30a、30b、30c,係分別具有:液源31;閥33;噴嘴34;及配管35。液供給部30a、30b、30c之液源31,係經由閥33及配管35,將藥液分別供給至噴嘴34。液供給部30a、30b、30c之噴嘴34,係以吐出口朝向晶圓W之表面Wa的方式,被分別配置於晶圓W之上方。噴嘴34,係朝向晶圓W之表面Wa吐出從液源31所供給的藥液。配管35,係連接液源31與噴嘴34之間。閥33,係將配管35內的流路切換成開啟狀態與關閉狀態。另外,顯像單元U3,係亦可具備有:驅動機構(未圖示),使噴嘴34沿水平方向往復移動。
另外,雖省詳細構成的圖,但熱處理單元U4具有可對晶圓W進行熱處理的構成。例如,熱處理單元U4,係具備有形成進行熱處理的處理空間之可開關的腔室與被收容於腔室內且一邊支撐晶圓W一邊進行加熱的熱板。上述腔室,係因應控制裝置100的指示來進行開關。上述熱板,係例如內建有加熱器,藉由控制裝置100控制熱板的溫度。
(照射單元)
接著,參閱圖4,說明關於照射單元U5的一例。如圖4所示般,照射單元U5,係具備有照射部42(低分子化處理部)。
照射部42,係將能量線照射至晶圓W的表面Wa(補強材)。作為能量線,係例如亦可使用電子束等的粒子束或電磁波。照射部42,係只要可藉由其照射來使補強材所含有的分子間之鍵結數減少,則亦可照射任意的能量線。例如,照射部42,係亦可照射能使補強材所包含的聚合物之聚合度減少的能量線。作為能量線之具體例,係可列舉出波長為100nm~400nm的紫外線。能量線之波長,係亦可為170nm~180nm。另外,能量線之波長,係並不限定於上述值,例如亦可因應補強材之種類等來選擇所使用的能量線之波長。
照射單元U5,係藉由照射部42,從上方對水平支撐之晶圓W的表面Wa射出紫外線。例如,照射部42,係具有射出紫外線的光源。作為光源之具體例,係可列舉出射出波長172nm之紫外線的氟化氪準分子光源、射出波長193nm之紫外線的氟化氬準分子光源及出射出波長222nm之紫外線的氯化氪準分子光源等。照射部42,係被構成為將從光源所射出的能量線朝向晶圓W往下方射出。
(電漿處理裝置)
接著,參照圖5,說明關於電漿處理裝置10的一例。電漿處理裝置10,係將光阻圖案作為遮罩,對晶圓W施予電漿處理。換言之,電漿處理裝置10,係對晶圓W施予使用了電漿的蝕刻處理,藉此,蝕刻晶圓W之一部分。又,電漿處理裝置10,係亦可對被形成於光阻圖案之凹部的補強材施予使用了電漿的蝕刻處理。另外,本說明書中之「施予電漿處理」或「施予使用了電漿的蝕刻處理」,係指至少使晶圓W之表面Wa暴露於成為了電漿狀態的氣體一預定時間。
電漿處理裝置10,係經由搬送機構19被連接於塗佈/顯像裝置2(參閱圖2)。搬送機構19,係在塗佈/顯像裝置2與電漿處理裝置10之間搬送晶圓W。電漿處理裝置10,係例如平行平板型的裝置。如圖5所示般,電漿處理裝置10,係具備有:處理部60;電源部80;及排氣部90。處理部60,係具備有:處理容器68;靜電夾具61;基座63;支撐台64;及上部電極73。
處理容器68,係具有導電性且被形成為大致圓筒狀。在處理容器68,係電性連接有接地線69,且處理容器68接地。靜電夾具61及基座63,係被設置於處理容器68內,支撐處理對象的晶圓W。靜電夾具61,係大致圓板狀的構件,例如將靜電夾具用之電極例如一對陶瓷之間而形成。基座63,係作為下部電極而發揮功能,且被設置於靜電夾具61的下面。基座63,係例如藉由鋁等的金屬被形成為大致圓板狀。在處理容器68之底部,係設置有支撐台64,基座63,係被支撐於該支撐台64的上面。在靜電夾具61之內部,係設置有電極(未圖示),晶圓W藉由以將直流電壓施加至該電極而產生的靜電力被吸附保持於靜電夾具61。在支撐台64之內部,係設置有供冷媒流動的冷媒流路(未圖示),藉由控制冷媒之溫度的方式,控制由靜電夾具61所保持之晶圓W的溫度。
電源部80,係具備有:高頻電源81、83;及匹配器82、84。在基座63,係經由匹配器82電性連接有用以生成電漿的高頻電源81。高頻電源81,係被構成為輸出例如27MHz~100MHz之頻率的高頻電力。又,高頻電源81之內部阻抗與負載阻抗,係藉由匹配器82進行匹配。
又,為了藉由對晶圓W施加偏壓來將離子引入至晶圓W,在基座63,係經由匹配器84電性連接有高頻電源83。高頻電源83,係被構成為輸出例如400kHz~13.56MHz之頻率的高頻電力。匹配器84,係與匹配器82相同地,使高頻電源83之內部阻抗與負載阻抗進行匹配者。該些高頻電源81、83及匹配器82、84之動作,係藉由控制裝置100予以控制。
在處理容器68之上部,係配置有上部電極73。上部電極73,係被設置為與基座63相對向。上部電極73,係被支撐於處理容器68的上面,且經由處理容器68接地。在上部電極73內部之中央部,係形成有氣體擴散室76,該氣體擴散室76,係被形成為大致圓板狀。在上部電極73之下部,係以貫通上部電極73之下部的方式,形成有將處理氣體供給至處理容器68之內部的複數個氣體吐出孔77。
在氣體擴散室76,係連接有氣體供給管78。在氣體供給管78,係如圖5所示般,連接有氣體供給源79,氣體供給源79,係經由氣體供給管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,係通過氣體吐出孔77被導入至處理容器68內。從氣體供給源79所供給之處理氣體,係亦可包含惰性氣體。作為惰性氣體,亦可使用稀有氣體(例如氬氣)或氮氣。
在處理容器68之下方,係配置有排氣部90。排氣部90,係具備有:排氣口91;排氣室92;排氣管93;及排氣裝置94。在處理容器68之底面,係設置有排氣口91。在排氣口91之下方,係形成有排氣室92,在該排氣室92,係經由排氣管93連接有排氣裝置94。因此,藉由驅動排氣裝置94(例如排氣泵)的方式,可經由排氣口91來對處理容器68內進行排氣,使處理容器68內減壓至預定真空度。
(控制裝置)
接著,例示控制裝置100的具體構成。控制裝置100,係部分或整體地控制基板處理系統1。控制裝置100,係被構成為執行如下述者:將在表面Wa形成有凹凸圖案之晶圓W的凹部202內之液體置換成固體狀態的補強材220a;及一邊將補強材220a維持為固體狀態,一邊對晶圓W施予使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少的低分子化處理。另外,本說明書中之「固體狀態」,係指在處理液L3等的藥液所包含之溶媒揮發後,固化成藥液內的主成分不流動之程度的狀態。
如圖6所示般,控制裝置100,係作為功能上之構成(以下,稱為「功能模組」。),具有:熱處理控制部101;顯像控制部102;低分子化控制部103;及蝕刻控制部104。熱處理控制部101,係控制熱處理單元U4。顯像控制部102,係控制顯像單元U3內之液供給部30a、30b、30c各自的閥33及旋轉驅動部21。低分子化控制部103,係控制照射單元U5內的照射部42。蝕刻控制部104,係控制電漿處理裝置10內的排氣裝置94及高頻電源81、83。熱處理控制部101、顯像控制部102、低分子化控制部103及蝕刻控制部104所執行的理,係相當於控制裝置100所執行的處理。關於各功能模組所執行之處理內容的詳細情形,係如後述。
控制裝置100,係由一個或複數個控制用電腦所構成。例如控制裝置100,係具有圖7所示的電路120。電路120,係具有:一個或複數個處理器121;記憶體122;儲存器123;及輸出入埠124。儲存器123,係例如具有硬碟等、電腦可讀取的記錄媒體。記憶媒體,係記憶有用以使控制裝置100執行後述之基板處理程序的程式。記憶媒體,係亦可為非揮發性之半導體記憶體、磁碟及光碟等的可取出之媒體。記憶體122,係暫時記憶從儲存器123之記憶媒體載入的程式及由處理器121所進行的演算結果。處理器121,係與記憶體122協同地執行上述程式,藉此,構成上述各功能模組。輸出入埠124,係依照來自處理器121之指令,在與控制對象的構件之間進行電信號的輸出入。
在控制裝置100由複數個控制用電腦所構成的情況下,熱處理控制部101、顯像控制部102、低分子化控制部103及蝕刻控制部104亦可分別藉由個別的控制用電腦來實現。抑或,該些各功能模組亦可分別藉由組合2個以上的控制用電腦來實現。在該些情況下,複數個控制用電腦,係亦可在能相互通信地連接的狀態下,協同後述的基板處理程序來執行。另外,控制裝置100之硬體構成,係不一定被限定於藉由程式構成各功能模組者。例如控制裝置100之各功能模組,係亦可由專用之邏輯電路或將其整合而成的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)所構成。
[基板處理程序]
接著,說明基板處理系統1中所執行之基板處理程序作為基板處理方法的一例。控制裝置100,係例如以藉由以下程序來執行包含塗佈・顯像處理之基板處理的方式,控制基板處理系統1。首先,控制裝置100,係以將載體C內之晶圓W搬送至棚架單元U10的方式,控制搬送裝置A1,並以將該晶圓W配置於處理模組11用之格室的方式,控制搬送裝置A7。
其次,控制裝置100,係以將棚架單元U10的晶圓W搬送至處理模組11內之塗佈單元U1及熱處理單元U2的方式,控制搬送裝置A3。又,控制裝置100,係以在該晶圓W之表面Wa上形成下層膜的方式,控制塗佈單元U1及熱處理單元U2。其後,控制裝置100,係以使形成有下層膜之晶圓W返回到棚架單元U10的方式,控制搬送裝置A3,並以將該晶圓W配置於處理模組12用之格室的方式,控制搬送裝置A7。
其次,控制裝置100,係以將棚架單元U10的晶圓W搬送至處理模組12內之塗佈單元U1及熱處理單元U2的方式,控制搬送裝置A3。又,控制裝置100,係以在該晶圓W之下層膜上形成光阻膜R的方式,控制塗佈單元U1及熱處理單元U2。其後,控制裝置100,係以使晶圓W返回到棚架單元U10的方式,控制搬送裝置A3,並以將該晶圓W配置於處理模組13用之格室的方式,控制搬送裝置A7。
其次,控制裝置100,係以將棚架單元U10的晶圓W搬送至處理模組13內之各單元的方式,控制搬送裝置A3。又,控制裝置100,係以在該晶圓W之光阻膜R上形成上層膜的方式,控制塗佈單元U1及熱處理單元U2。其後,控制裝置100,係以將晶圓W搬送至棚架單元U11的方式,控制搬送裝置A3。
其次,控制裝置100,係以將棚架單元U11所收容之晶圓W送出至曝光裝置3的方式,控制搬送裝置A8。而且,在曝光裝置3中,對被形成於晶圓W之光阻膜R施予曝光處理。其後,控制裝置100,係以從曝光裝置3承接施予了曝光處理的晶圓W且將該晶圓W配置於棚架單元U11中之處理模組14用之格室的方式,控制搬送裝置A8。
其次,控制裝置100,係以將棚架單元U11的晶圓W搬送至處理模組14之熱處理單元U4的方式,控制搬送裝置A3。而且,控制裝置100,係以執行包含伴隨著顯像處理的熱處理及顯像處理之處理程序(以下,稱為「顯像處理程序」。)的方式,進行控制。關於顯像處理程序之詳細情形,係如後述。藉由執行顯像處理程序的方式,在晶圓W之表面Wa形成光阻圖案。其後,控制裝置100,係以將光阻圖案作為遮罩而對晶圓W施予使用了電漿之蝕刻處理的方式,控制電漿處理裝置10。藉由以上,包含塗佈・顯像處理的基板處理便結束。
(顯像處理程序)
接著,參閱圖8~圖10,說明關於顯像處理程序的一例。圖8,係表示顯像處理程序之一例的流程圖。首先,控制裝置100,係執行步驟S01。在步驟S01中,熱處理控制部101,係以在預定溫度下對施予了曝光處理的晶圓W施予預定時間之熱處理的方式,控制熱處理單元U4。而且,控制裝置100,係以將顯像前之施予了熱處理的晶圓W搬送至顯像單元U3的方式,控制搬送裝置A3。
其次,控制裝置100,係執行步驟S02。在步驟S02中,顯像控制部102,係以將顯像液L1供給至被形成於晶圓W的表面Wa之光阻膜R的方式,控制顯像單元U3。例如,顯像控制部102,係一邊控制旋轉驅動部21,使得晶圓W以預定旋轉數旋轉,一邊將液供給部30a的閥33設成為開啟狀態,藉此,使顯像液L1從噴嘴34吐出。藉此,進行光阻膜R的顯像處理,在晶圓W之表面Wa形成具有複數個凸部201與複數個凹部202的光阻圖案200(參閱圖9(a))。另外,光阻膜R中之未被去除的部分(例如曝光處理時未被感光的部分)成為凸部201,光阻膜R中之被去除的部分(相互鄰接的凸部201彼此之間的空間)成為凹部202。
其次,控制裝置100,係執行步驟S03。在步驟S03中,顯像控制部102,係以將沖洗液L2供給至晶圓W之表面Wa的方式,控制顯像單元U3。例如,顯像控制部102,係一邊控制旋轉驅動部21,使得晶圓W以預定旋轉數旋轉,一邊將液供給部30b的閥33設成為開啟狀態,藉此,使沖洗液L2從噴嘴34吐出。如圖9(a)所示般,顯像控制部102,係以所吐出之沖洗液L2的一部分(沖洗液210)殘留於晶圓W之表面Wa上的程度,使旋轉驅動部21持續晶圓W的旋轉或使晶圓的旋轉停止。此時,如圖9(a)的例子般,各凹部202內亦可被沖洗液210完全填滿。亦即,沖洗液210之高度(沖洗液210的上面與表面Wa之間的最短距離)亦可為凸部201的高度以上。另外,沖洗液210之高度,係並不限定於圖9(a)的例子,只要凹部202內的至少一部分被沖洗液210填滿即可。
其次,控制裝置100,係執行步驟S04。在步驟S04中,顯像控制部102,係以將處理液L3供給至在表面Wa上殘留有沖洗液210之晶圓W的方式,控制顯像單元U3。具體而言,顯像控制部102,係在複數個凹部202內分別殘留有沖洗液210的狀態下(例如在所有凹部202內殘留有沖洗液210狀態下),使顯像單元U3開始對晶圓W之表面Wa供給處理液L3。例如,顯像控制部102,係一邊控制旋轉驅動部21,使得晶圓W以預定旋轉數旋轉,一邊將液供給部30c的閥33設成為開啟狀態,藉此,使顯像單元U3開始從噴嘴34吐出顯像液L3。其後,顯像控制部102,係使顯像單元U3持續晶圓W的旋轉及對晶圓W之表面Wa供給處理液L3僅預定時間。藉此,表面Wa上之沖洗液210被推出至晶圓W外,沖洗液210被置換成處理液L3。例如,在置換後,係凹部202內亦可被液體(處理液L3的一部分)完全填滿。另外,只要凹部202內的至少一部分被處理液L3填滿即可。
其次,控制裝置100,係執行步驟S05。在步驟S05中,顯像控制部102,係以使填埋於凹部202內之處理液L3乾燥的方式,控制顯像單元U3。例如,顯像控制部102,係控制旋轉驅動部21而使晶圓W旋轉直至液體狀態的處理液L3成為固體狀態。藉此,如圖9(b)所示般,在凹部202內形成有固體狀態的補強材220a。例如在處理液L3包含有聚合物的情況下,處理液L3所包含之溶媒藉由使晶圓W旋轉乾燥而揮發,且溶媒中分散的多數個聚合物交纏。藉此,在凹部202內形成有固體狀態的補強材220a。在該情況下,顯像單元U3之液供給部30c與旋轉保持部20,係構成置換處理部。
藉由執行步驟S04、S05的方式,凹部202內之沖洗液210被置換成固體狀態的補強材220a。此時,如圖9(b)的例子般,亦可以填埋凹部202內之幾乎所有空間的方式,在凹部202內形成補強材220a。作為一例,亦可以補強材220a之高度與凸部201之高度大致相等的程度,在凹部202內形成補強材220a。另外,補強材220a之高度,係並不限定於圖9(b)的例子,只要凹部202內的至少一部分被補強材220a填滿即可。又,補強材220a,係亦可由超過凸部201之高度(凹部202之深度)的高度所形成。在執行步驟S05後,控制裝置100,係以將在凹部202內形成有補強材220a之晶圓W搬送至照射單元U5的方式,控制搬送裝置A3。
其次,控制裝置100,係執行步驟S06。在步驟S06中,低分子化控制部103,係以將能量線照射至補強材220a的方式,控制照射單元U5。例如,低分子化控制部103,係以將能量線照射至晶圓W之表面Wa整體的方式,控制照射部42。能量線之種類,係亦可藉由處理液L3的種類(補強材220a所包含的聚合物之種類)來決定。藉由對補強材220a照射能量線的方式,補強材220a被維持為固體狀態(補強材220a不會成為液體狀態)且補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少。例如在補強材220a包含有聚合物的情況下,聚合物之聚合度減少。作為一例,係補強材220a所包含的各聚合物亦可被分解成具有比該聚合物之聚合度(例如,數千~數萬)少的聚合度(例如,數十~數百)之複數個聚合物。另外,補強材220a所包含的各聚合物亦可被分解成構成單位為1個的複數個單體、構成單位為2個的複數個二聚物或構成單位為3個的複數個三聚物。
如此一來,低分子化控制部103,係使能量線照射至補強材220a,藉此,一邊將補強材220a維持為固體狀態,一邊對晶圓W施予使補強材220a所包含的分子間之鍵結數(例如聚合物之聚合度)減少的低分子化處理。藉此,如圖9(c)所示般,在凹部202形成有施予了低分子化處理的補強材220a(以下,稱為「補強材220b」。)。低分子化控制部103,係亦可在施予低分子化處理之際,使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少至「補強材220b比光阻圖案200(凸部201)更容易昇華」的程度。
在此,本說明書中之「昇華」,係指補強材220b不經過液體狀態而從固體狀態轉變成氣體狀態。在該「昇華」,係除了從固體狀態變化狀態成氣體狀態(從固相變化成氣相)以外,亦包含補強材220b伴隨著化學變化而從固體狀態轉變成氣體狀態的情形。例如,伴隨著化學變化而從固體狀態轉變成氣體狀態,係包含藉由對補強材220b施予使用了電漿之蝕刻處理的方式,蝕刻補強材220b。在此之「昇華容易度」,係意味著在用以使補強材220b昇華的環境下之昇華容易度(例如每單位時間之昇華的量)。例如補強材220b比光阻圖案200更容易昇華之狀態,係指在用以蝕刻補強材220b之電漿處理的條件下,補強材220b比光阻圖案200更加被蝕刻之狀態。
在圖10,係例示在含有聚甲基丙烯酸甲酯之聚合物被包含於處理液L3時之聚合物內的鍵結數(聚合度)之變化的態樣。以「L+M+N+・・・」(L、M、N,係正整數)表示補強材220a所包含的各聚合物之聚合度。在照射單元U5中,對補強材220a照射能量線,藉此,將單體間鍵結之主鏈即「C-CH2」鍵結的某些鍵結會被切斷。該結果,在補強材220b中,係形成有單體之構成單位為「L」的化合物(例如聚合度為「L」的聚合物)、單體之構成單位為「M」的化合物及單體之構成單位為「N」的化合物等。例如,在藉由照射能量線而形成聚合度減少之複數個聚合物的情況下,物質因聚合度減少而從穩定之狀態變化成更容易昇華的性質。
在執行步驟S06後,控制裝置100,係以將形成有補強材220b之晶圓W搬送至熱處理單元U4的方式,控制搬送裝置A3。而且,控制裝置100,係執行步驟S07。在步驟S07中,熱處理控制部101,係以在預定溫度下對「施予了由顯像液L1的供給所進行之顯像處理」的晶圓W施予預定時間之熱處理的方式,控制熱處理單元U4。而且,控制裝置100,係以使顯像後之施予了熱處理的晶圓W返回到棚架單元U10的方式,控制搬送裝置A3,並以使該晶圓W返回到載體C內的方式,控制搬送裝置A7及搬送裝置A1。其後,控制裝置100,係以將載體C內之晶圓W搬送至電漿處理裝置10的方式,控制搬送機構19。
其次,控制裝置100,係執行步驟S08。在步驟S08中,蝕刻控制部104,係以對補強材220b施予使用了電漿之蝕刻處理的方式,控制電漿處理裝置10。在步驟S08中,係首先,以使形成有光阻圖案200之表面Wa朝向上方的方式,將晶圓W載置於電漿處理裝置10的靜電夾具61。而且,蝕刻控制部104,係以從氣體供給源79對處理容器68內供給電漿生成用之處理氣體的方式,控制電漿處理裝置10。處理氣體,係例如亦可因應處理液L3所包含的聚合物之種類來決定。其後,蝕刻控制部104,係以藉由高頻電源81與高頻電源83來對下部電極即基座63連續地施加高頻電力的方式,控制電源部80。藉此,在上部電極73與靜電夾具61之間形成高頻電場。
藉由形成高頻電場的方式,在處理容器68內會產生處理氣體之電漿,並藉由該電漿,對補強材220b施予蝕刻處理。此時,由於對補強材220a施予低分子化處理而形成補強材220b,因此,從而成為補強材220b比光阻圖案200更容易昇華的狀態。因此,光阻圖案200(凸部201)未被蝕刻,補強材220b被蝕刻。藉此,如圖9(d)所示般,凹部202內的補強材220b昇華而被去除。如此一來,電漿處理裝置10,係構成使施予了低分子化處理之補強材(補強材220b)昇華並去除的去除部。藉由以上,一連串的顯像處理程序便結束。
藉由進行步驟S03~步驟S08之處理的方式,沖洗液210從晶圓W的表面Wa上被去除。在該顯像處理程序中,係吐出至晶圓W的表面Wa上之沖洗液210一次被置換成補強材220a(補強材220b),並藉由蝕刻來去除補強材220b(昇華),藉此,沖洗液210從晶圓W的表面Wa上被去除。對凹部202內的狀態進行觀察,在從裝入液體(沖洗液210)之狀態轉變成裝入固體(補強材220a、220b)之狀態後,從裝入固體之狀態轉變成裝入氣體(大氣等)之狀態。
[實施形態之效果]
以上所說明之本實施形態的基板處理方法,係包含有:將在表面Wa形成有凹凸圖案的晶圓W之凹部202內的液體置換成固體狀態之補強材220a;及一邊將補強材220a維持為固體狀態,一邊對晶圓W施予使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少的低分子化處理。
基板處理系統1,係具備有:置換處理部,將在表面Wa形成有凹凸圖案的晶圓W之凹部202內的液體置換成固體狀態之補強材220a;及低分子化處理部,一邊將補強材220a維持為固體狀態,一邊對晶圓W施予使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少的低分子化處理。
在該基板處理方法及基板處理系統1中,凹凸圖案之凹部202內的液體被置換成固體狀態之補強材220a,並對其補強材220a施予低分子化處理。藉由將補強材220a加以低分子化的方式,形成可殘留著凹凸圖案而去除補強材220a(補強材220b)的晶圓W。藉由去除補強材220b的方式,由於物質從凹部202內被去除,因此,沖洗液210等的液體從凹部202被去除。
在從凹部內去除(乾燥)沖洗液210等的液體之際,進行使晶圓W以預定旋轉數旋轉而藉由離心力將液體甩掉並去除。在該情況下,凹部202內,係從裝入液體(沖洗液)之狀態轉變成裝入氣體(大氣)之狀態。在該轉變的過程中,液體會殘留於複數個凹部202中之一部分的凹部,藉此,圖案(凸部201)恐有因表面張力而倒塌之虞。在本實施形態之基板處理方法及基板處理系統1中,係由於在凹部202內並未進行從裝入液體之狀態向裝入氣體之狀態的轉變,因此,難以產生因液體殘留於凹凸圖案之一部分的凹部而引起的圖案倒塌。亦即,該基板處理方法及基板處理系統1,係對於圖案倒毀的抑制有效。
在以上的實施形態中,係在施予低分子化處理之際,使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少至「補強材220b比凹凸圖案更容易昇華」的程度。在該情況下,形成可殘留著凹凸圖案而更確實地去除補強材220b的晶圓W。
以上的實施形態之基板處理方法,係更包含有使施予了低分子化處理的補強材(補強材220b)昇華並去除。由於補強材220b,係施予低分子化處理,因此,比凹凸圖案更容易昇華。因此,可殘留凹凸圖案而使補強材220b昇華並去除。在該方法中,係由於在去除凹部202內的液體(使其乾燥)之際,凹部202內依液體、固體及氣體該順序轉變,因此,可抑制因在凹部202內從裝入液體之狀態轉變成裝入氣體之狀態而引起的圖案倒毀。
在以上的實施形態中,使補強材220b昇華並去除,係包含有對補強材220b施序使用了電漿的蝕刻處理。在該情況下,由於補強材220b,係施予低分子化處理,因此,可在殘留著凹凸圖案的狀態下,藉由使用了電漿的蝕刻處理,使固體狀態之補強材220b昇華。藉由電漿處理裝置10,對補強材220b進行使用了電漿的蝕刻處理。因此,由於不僅在對將光阻圖案200作為遮罩之晶圓W的蝕刻處理中可利用電漿處理裝置10,且在對補強材220b的蝕刻處理中亦可利用電漿處理裝置10,因此,可實現基板處理系統1之構成的簡單化。
在以上的實施形態中,置換成補強材220a,係包含有:藉由將處理液L3供給至晶圓W之表面Wa的方式,將凹部202內的液體置換成該處理液L3;及使處理液L3乾燥,在凹部202內形成補強材220a。在該情況下,容易使凹部202內的狀態從裝入液體之狀態轉變成裝入固體之狀態。
在以上的實施形態中,凹凸圖案,係包含有複數個凹部202。將處理液L3供給至晶圓W之表面Wa,係包含有:在液體分別殘留於複數個凹部202內的狀態下,開始對晶圓W之表面Wa供給處理液L3。在該情況下,液體殘留於複數個凹部202之一部分的可能性降低,且因「從凹部202內之液體(例如,沖洗液210)置換成處理液L3」而引起的圖案倒毀得到抑制。
在以上的實施形態中,補強材220a(處理液L3),係包含「含有聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇、紫外線硬化樹脂及聚甲基丙烯酸甲酯中之至少一者」的聚合物。在該情況下,補強材220b所包含的聚合物之聚合度比補強材220a所包含的聚合物之聚合度更減少。由於物質因聚合度減少而成為容易反應的狀態,因此,能以凹凸圖案不發生反應的條件,使補強材220a反應(昇華)並去除。
雖亦考慮供給包含聚合度小且容易反應之聚合物的處理液,但像這樣的處理液,係不穩定的狀態且包含供給前及供給後,從而難以進行該處理液之處理。在上述實施形態中,係從聚合度大之聚合物(例如聚合度為數千~數萬)分解成聚合度小之聚合物(例如聚合度為數十~數百),藉此,供給時的處理液之處理變得容易。又,在使處理液乾燥之際,由於聚合度大之聚合物彼此糾纏而形成固體狀態的補強材220a,因此,容易使凹部202內的物質從液體轉變成固體。另外,根據處理液所含有的物質之種類,係亦有在凸部201的表面形成薄膜而可降低光阻圖案200之粗糙度的可能性。
以上,雖說明了關於一實施形態,但本揭示並不一定限定於上述的實施形態,在不脫離其要旨的範圍下可進行各種變更。
(變形例1)
在低分子化處理中,除了能量線以外,亦可對晶圓W賦予熱能。控制裝置100,係在步驟S06之處理中,除了照射能量線以外,亦可藉由對補強材220a賦予熱能的方式,對補強材220a施予低分子化處理。例如,低分子化控制部103,係在照射單元U5中,亦可藉由使晶圓W載置於後述之熱板43上且加熱該晶圓W的方式,對補強材220a施予熱能。在該情況下,照射單元U5,係亦可更具備有加熱部41(低分子化處理部)(參閱圖4)。
加熱部41,係加熱被形成於光阻圖案200之凹部202內的補強材220a。伴隨著補強材220a的加熱,光阻圖案200(凸部201)亦被加熱。例如加熱部41,係具有熱板43與升降機構44。熱板43,係用以支撐水平配置的晶圓W並加熱該晶圓W之板狀的加熱元件。例如熱板43,係內建有作為熱源的複數個加熱器。作為加熱器之具體例,係可列舉出電熱線式的加熱器等。
升降機構44,係使晶圓W在熱板43上升降。例如升降機構44,係具有複數個(例如3根)升降銷45與升降驅動部46。複數個升降銷45,係以貫通熱板43的方式,向上方突出。升降驅動部46,係使複數個升降銷45升降,並使其前端部在熱板43的上部出沒。藉此,可使晶圓W在熱板43上升降。
低分子化控制部103,係亦可在藉由升降驅動部46使升降銷45下降的狀態下,以藉由熱板43加熱晶圓W的方式,控制加熱部41。又,低分子化控制部103,係亦可在藉由驅動升降驅動部46而使晶圓W上升的狀態下(接近照射部42的狀態下),以對表面Wa照射能量線的方式,控制照射部42。另外,加熱部41及照射部42,係亦可未必被構成為一個單元,且亦可被構成為相互獨立的單元。
(變形例2)
在低分子化處理中,亦可對晶圓W賦予熱能以代替能量線。控制裝置100(低分子化控制部103),係亦可藉由對晶圓W進行熱能之賦予以代替能量線之照射的方式,對補強材220a施予低分子化處理。在該情況下,在照射單元U5中,亦可省略照射部42。抑或,控制裝置100,係亦可藉由在熱處理單元U4中對補強材220a賦予熱能以代替上述照射單元U5的方式,進行低分子化處理。另外,控制裝置100,係亦可以並行地進行顯像後之熱處理與低分子化處理的方式,控制熱處理單元U4。
當對包含含有聚甲基丙烯酸甲酯之聚合物的補強材220a賦予熱能時,則與照射了能量線的情形相同地,分子間之鍵結數會因「C-CH2」鍵結的一部分被切斷而減少(參閱圖10)。如此一來,藉由賦予熱能形成分子間之鍵結數減少的複數個化合物,藉此,物質從穩定之狀態變化成更容易昇華的性質。
在以上的變形例1、變形例2及上述實施形態中,凹凸圖案,係指藉由對進行了曝光處理之光阻膜R施予顯像處理而形成的光阻圖案200。低分子化處理,係包含有:對光阻圖案200及補強材220a賦予熱能及能量線的至少一者。在該情況下,在以沖洗液L2沖洗用以進行顯像的顯像液L1之際,因去除該沖洗液L2而引起的圖案倒毀得到抑制。
(變形例3)
為了使補強材昇華,亦可將晶圓W置放於經減壓之空間以代替使用了電漿的處理,或除了使用了電漿的處理以外再加上將晶圓W置放於經減壓之空間。控制裝置100,係在步驟S08的處理中,亦可藉由將形成有補強材220b的晶圓W置放於電漿處理裝置10之處理容器68內以代替使用了電漿的蝕刻處理之方式,使該補強材220b昇華(蒸發)。亦即,控制裝置100,係亦可進行藉由將晶圓W置放於經減壓之空間的方式,使補強材220b昇華的處理。抑或,控制裝置100,係亦可除了「藉由將晶圓W置放於電漿處理裝置10之經減壓的空間(處理容器68內)而使補強材220b之一部分昇華」以外,再加上藉由使用了電漿的蝕刻處理,使補強材220b之殘留的部分昇華。在該些情況下,亦由於不僅在將光阻圖案200作為遮罩之晶圓W的蝕刻處理中可利用電漿處理裝置10,且在對補強材220b的蝕刻處理中亦可利用電漿處理裝置10,因此,可實現基板處理系統1之構成的簡單化。
基板處理系統1,係亦可具備有能形成經減壓之空間(實際上為真空狀態之空間)的減壓單元(去除部)來代替電漿處理裝置10,且亦可藉由該減壓單元進行補強材220b之去除。該減壓單元亦可被設置於塗佈/顯像裝置2內。在該情況下,亦可在塗佈/顯像裝置2中進行所有的上述顯像處理程序。在使補強材220b於減壓空間昇華的情況下,控制裝置100,係亦可在低分子化處理後,將晶圓W置放於減壓空間之際,以成為補強材220b比光阻圖案200更加昇華之狀態的方式,在步驟S06的低分子化處理中,使分子間之鍵結數(例如聚合物聚合度)減少。
在變形例3之基板處理方法中,使補強材220b昇華並去除,係包含有:藉由將晶圓W置放於經減壓之空間的方式,使補強材220b昇華。由於補強材220b,係施予低分子化處理,因此,藉由將晶圓W置放於經減壓之空間的方式,可在保留著凹凸圖案的狀態下,使固體狀態的補強材220b不經過液體狀態而蒸發。
(變形例4)
亦可使用「包含有因應低分子化處理中之能量線的照射或加熱以促進交聯之交聯劑」的光阻膜R。在該情況下,在步驟S06中,當能量線照射至晶圓W之表面Wa整面時或當加熱晶圓W整體時,則對補強材220a施加低分子化處理,並且在從光阻膜R所形成的凸部201內促進交聯反應而使該凸部201硬化。
在該變形例4之基板處理方法中,光阻圖案200,係包含有:交聯劑,因應低分子化處理中之熱能及能量線的至少一者之賦予而促進交聯。在該情況下,凸部201伴隨著用以施予低分子化處理之能量線或熱能的賦予而硬化。因此,補強材220b與光阻圖案200之間的選擇比(對比度)提高,從而容易一邊使光阻圖案200殘留,一邊去除凹部202內的補強材220b。又,亦可有效利用低分子化處理用之能量的賦予,以硬化凸部201。
(變形例5)
在使用負型光阻圖案的情況下,除了減少補強材內的分子間之鍵結數以外,也將提高光阻圖案之蝕刻耐受性作為目的而亦可進行低分子化處理。該「蝕刻耐受性」,係表示光阻圖案200(凸部201)的磨耗困難度及侵蝕困難度。藉由在低分子化處理中提高蝕刻耐受性,與未執行其低分子化處理的情形相比,在低分子化處理後之蝕刻處理中,凸部201的磨耗及侵蝕之進行會得到抑制(例如,被蝕刻的量減少)。作為低分子化處理後之上述蝕刻處理的一例,係可列舉出用以使補強材昇華的蝕刻處理及將光阻圖案200作為遮罩之晶圓W的蝕刻處理等。又,吾人亦認為,在顯像處理時,即便在有機溶劑即顯像液侵入至光阻圖案200之表層部分而軟化的情況下,於其表層經軟化之部分亦會因低分子化處理中所賦予的能量而硬化。
在以下中,係參閱圖11(a)~圖13,詳細地說明變形例5之基板處理程序的一例。在變形例5之基板處理程序中,控制裝置100,係亦以執行與包含上述顯像處理程序(參閱圖8)的基板處理相同之處理的方式,控制塗佈/顯像裝置2。
在圖11(a),係表示曝光處理的態樣。在該曝光處理中,係從曝光用之光源221對被形成於晶圓W的表面Wa上之光阻膜R進行能量線的照射(曝光)。在曝光處理中,在光源221與晶圓W之間,係配置有用以遮蔽能量線之照射的遮罩222。在遮罩222,係設置有開口222a,該開口222a,係與光阻膜R中之待去除的預定部分對應。在該情況下,對光阻膜R中之開口222a的正下方之區域Ra(在從正交於表面Wa的方向觀看表面Wa之際,與開口222a重疊的區域)照射能量線。又,起因於光的擴散性或遮罩222的尺寸誤差等,導致在區域Ra之周邊的區域Rb亦照射有微量的能量線。在該情況下,在區域Rb,係照射有顯像處理中該區域未被去除的程度之量的能量線。
在進行曝光處理後,控制裝置100,係與上述步驟S02相同地,以對施予了曝光處理之光阻膜R供給顯像液L1的方式,控制顯像單元U3。藉由對光阻膜R供給顯像液L1的方式,去除曝光處理中照射了曝光用之能量線的區域Ra(被充分曝光的區域)。藉此,與上述顯像處理程序相同地,在表面Wa形成具有複數個凸部201A與複數個凹部202A的光阻圖案200A。雖照射曝光用之能量線,但其照射量不充分的區域Rb,係未被顯像液L1去除而殘留,形成凸部201的表面(包含表面的部分)。例如,如圖11(b)所示般,區域Rb,係在凸部201形成側面與被連接於該側面之上面的一部分。
在形成光阻圖案200A後,控制裝置100,係與上述步驟S03、S04相同地,對晶圓W之表面Wa依序執行沖洗液L2的供給與處理液L3的供給。如圖12(a)所示般,藉由沖洗液L2的供給,在凹部202內的顯像液L1被置換成沖洗液L2之際,表面Wa上之沖洗液L2的高度亦可為凸部201A的高度以上。亦即,沖洗液L2的上面與表面Wa之間的距離亦可為凸部201A的上面與晶圓W之間的距離以上。又,藉由處理液L3的供給,在凹部202A內的沖洗液L2被置換成處理液L3且處理液L3成為固體狀態之前,表面Wa上之處理液L3的高度亦可為凸部201A的高度以上。藉由沖洗液L2或處理液L3之高度被設成為凸部201A之高度以上的方式,成為「在晶圓W之表面Wa整體,液體被填滿於各凹部202A之所有空間」的狀態。因此,可抑制因相鄰的凹部202A間之液體的填充量之偏差(表面張力之差)而引起的圖案倒毀。
在凹部202A內被置換成處理液L3後,控制裝置100,係與步驟S05相同地,以在凹部202A內形成補強材220a的方式,控制顯像單元U3。此時,形成於凹部202A之補強材220a的高度亦可比凸部201A高。補強材220a之上面的高度位置(補強材220a形成前的處理液L3之上面的高度位置),係亦可被設定為接下來的處理中所照射之能量線可到達凸部201A的程度。
在補強材220a被形成於凹部202A內後,控制裝置100,係亦可與步驟S06相同地,以對光阻圖案200(凸部201A)及補強材220a賦予能量線的方式,控制照射單元U5。藉由該能量線之賦予,亦可使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少,並且使包含光阻圖案200A(凸部201A)的表面之區域Rb的蝕刻耐受性提高。
圖12(b)所示般的照射部42,係被構成為可對凸部201A的區域Rb及補強材220a兩者照射能量線。從照射部42所照射之能量線的種類,係被預先設定為可使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少及使區域Rb的蝕刻耐受性提高。例如,以在光阻膜R(凸部201A)內發生與由曝光用的能量線之照射所進行的化學反應不同之化學反應的方式,設定從照射部42所照射之能量線的種類。藉由對補強材220a賦予能量線,形成施予了低分子化處理的補強材(補強材220b),且藉由對區域Rb賦予能量線,提高區域Rb的蝕刻耐受性。圖12(b)所示的照射部42,係亦可以使從光源所照射之能量線亦到達凸部201A的側面(區域Rb中之構成側面的部分)之下部的方式,對相對於與表面Wa正交之方向傾斜的方向也照射能量線。
另外,控制裝置100,係亦可以「對被形成於凹部202A內之補強材220a及光阻圖案200A(凸部201A)賦予熱能來代替能量線的照射,或除了能量線的照射以外再加上對被形成於凹部202A內之補強材220a及光阻圖案200A(凸部201A)賦予熱能」的方式,控制照射單元U5等。藉由該熱能的賦予,亦可減少補強材220a內的分子間之鍵結數,並且提高區域Rb的蝕刻耐受性。
在補強材220b被形成於凹部202內後,控制裝置100,係與步驟S08相同地,以去除補強材220b的方式,控制電漿處理裝置10等。藉此,如圖13所示般,在表面Wa上形成有從凹部202A內去除了液體及固體之狀態的光阻圖案200A。由於區域Rb的蝕刻耐受性提高,因此,在該步驟群S08之處理或顯像處理程序後所進行的晶圓W之蝕刻處理中,區域Rb的磨耗及侵蝕之進行會得到抑制。
在以上的變形例5之基板處理方法中,顯像處理,係包含有:將光阻膜R中之在曝光處理所曝光的區域Ra去除,藉此,形成光阻圖案200A。該基板處理方法,係在低分子化處理中,使補強材220a所包含的分子間之鍵結數減少,並且使包含光阻圖案200A的表面之區域Rb的蝕刻耐受性提高。在蝕刻處理中,凸部中之僅照射了曝光用的能量線之部分恐有磨耗或侵蝕而導致使用了光阻圖案之蝕刻的精度降低之虞。對此,由於在上述方法中,係區域Rb的蝕刻耐受性提高,因此,可防止因凸部201的僅被曝光之部分而引起的蝕刻之精度的降低。
(變形例6)
亦可使用「包含有藉由能量線或熱能的賦予而發生脫水縮合反應之材料」的光阻圖案。為了使蝕刻耐受性提高,包含有發生該脫水縮合反應之材料的光阻圖案(以下,稱為「光阻圖案200B」。),係亦可含有金屬。光阻圖案200B,係與變形例5的光阻圖案200A相同地,亦可為負型。
在圖14,係表示「形成有包含複數個凸部201B與複數個凹部202B之光阻圖案200B,其後,在凹部202B形成了補強材220a」的狀態之表面Wa的態樣。形成於凹部202B內之補強材220a的高度,係亦可與凸部201B的高度相同程度,且凸部201B之上面亦可露出。控制裝置100,係亦可以對光阻圖案200B(凸部201B)及補強材220a照射能量線的方式,控制包含照射部42的照射單元U5。藉由凸部201B之上面露出的方式,容易對凸部201B照射能量線。
另外,控制裝置100,係亦可以「對光阻圖案200B(凸部201B)及補強材220a賦予熱能來代替能量線,或除了能量線以外再加上對光阻圖案200B(凸部201B)及補強材220a賦予熱能」的方式,控制照射單元U5等。藉由對光阻圖案200B(凸部201B)賦予能量線或熱能的方式,在光阻圖案200B(凸部201B)內促進由脫水縮合所進行的交聯,其結果,使凸部201B硬化。
在以上的變形例6之基板處理方法中,光阻圖案200B,係包含有「在低分子化處理中賦予熱能及能量線之至少一者而促進由脫水縮合所進行的交聯」之材料。在該情況下,凸部201B伴隨著用以施予低分子化處理之能量線或熱能的賦予而硬化。因此,補強材220b與光阻圖案200B之間的選擇比(對比度)提高,從而容易一邊使光阻圖案200B殘留,一邊去除凹部202內的補強材220b。又,亦可有效利用低分子化處理用之能量的賦予,以硬化凸部201B。
(其他變形例)
顯像單元U3,係在將凹部202內之沖洗液置換成固體狀態的補強材之際,只要不使凹部202內的沖洗液乾燥(不使凹部202內變空)而將沖洗液置換成補強材即可。例如,顯像單元U3,係亦可將包含有聚合物之粉末狀的物質供給至表面Wa上之沖洗液,並在使固形物沈澱後,將沖洗液去除。抑或,顯像單元U3,係亦可將包含有聚合物之粉末狀的物質溶解於表面Wa上之沖洗液且使溶解該物質的沖洗液乾燥,藉此,使沖洗液固化。
形成於凹部202內之補強材220a、220b的高度,係亦可與光阻圖案200(凸部201)相同程度,且亦可比凸部201低。補強材220a、220b之高度,係亦可比凸部201高。在該情況下,位於凹部202內之補強材220a(補強材220b)彼此,係亦可在比凸部201更上方,藉由膜狀的補強材相互連接。補強材220a、220b只要填埋凹部202內的至少一部分即可。
基板處理系統1,係只要具備有將凹部202內的液體置換成固體狀態之補強材的置換處理部、對補強材施予低分子化處理的低分子化處理部及可控制該些的控制裝置,則亦可為任一種基板處理系統。在基板處理系統1中,電漿處理裝置10,係亦可被設置於塗佈/顯像裝置2內。
處理對象之基板,係不限於半導體晶圓,例如亦可為玻璃基板、遮罩基板、FPD(Flat Panel Display)等。
1:基板處理系統
2:塗佈・顯像裝置
U3:顯像單元
U5:照射單元
10:電漿處理裝置
200,200A,200B:光阻圖案
201,201A,201B:凸部
202,202A,202B:凹部
220a,220b:補強材
W:晶圓
Wa:表面
[圖1]圖1,係例示基板處理系統之概略構成的示意圖。
[圖2]圖2,係例示塗佈顯像裝置之內部構成的示意圖。
[圖3]圖3,係例示顯像單元之構成的示意圖。
[圖4]圖4,係例示照射單元之構成的示意圖。
[圖5]圖5,係例示電漿處理裝置之構成的示意圖。
[圖6]圖6,係例示控制裝置之功能構成的方塊圖。
[圖7]圖7,係例示控制裝置之硬體構成的方塊圖。
[圖8]圖8,係表示顯像處理程序之一例的流程圖。
[圖9]圖9(a)~圖9(d),係用以說明顯像處理程序之一例中的凹部內之態樣的示意圖。
[圖10]圖10,係表示補強材所包含之聚合物的化學式之一例的圖。
[圖11]圖11(a),係用以說明顯像處理之一例中的曝光之態樣的示意圖。圖11(b),係用以說明變形例的顯像處理程序之一例的示意圖。
[圖12]圖12(a)及圖12(b),係用以說明顯像處理程序之一例的示意圖。
[圖13]圖13,係用以說明顯像處理程序之一例的示意圖。
[圖14]圖14,係用以說明變形例的顯像處理程序之其他例的示意圖。
Claims (13)
- 一種基板處理方法,其特徵係,包含有: 將在表面形成有凹凸圖案的基板之凹部內的液體置換成固體狀態之補強材;及 一邊將前述補強材維持為固體狀態,一邊對前述基板施予使前述補強材所包含的分子間之鍵結數減少的低分子化處理。
- 如請求項1之基板處理方法,其中, 在施予前述低分子化處理之際,係使前述補強材所包含的分子間之鍵結數減少至「前述補強材比前述光阻圖案更容易昇華」的程度。
- 如請求項1或2之基板處理方法,其中,更包含有: 使施予了前述低分子化處理的前述補強材昇華並去除。
- 如請求項3之基板處理方法,其中, 使前述補強材昇華並去除,係包含有:藉由將前述基板置放於經減壓之空間的方式,使前述補強材昇華。
- 如請求項3或4之基板處理方法,其中, 使前述補強材昇華並去除,係包含有:對前述補強材施予使用了電漿的蝕刻處理。
- 如請求項1~5中任一項之基板處理方法,其中, 置換成前述補強材,係包含有: 藉由將處理液供給至前述基板之表面的方式,將前述凹部內的液體置換成該處理液;及 使前述處理液乾燥,在前述凹部內形成前述補強材。
- 如請求項6之基板處理方法,其中, 前述凹凸圖案,係包含複數個前述凹部, 將前述處理液供給至前述基板之表面,係包含有:在液體分別殘留於複數個前述凹部內的狀態下,開始對前述基板之表面供給前述處理液。
- 如請求項1~5中任一項之基板處理方法,其中, 前述凹凸圖案,係指藉由對進行了曝光處理之光阻膜施予顯像處理而形成的光阻圖案, 前述低分子化處理,係包含有:對前述光阻圖案及前述補強材賦予熱能及能量線的至少一者。
- 如請求項8之基板處理方法,其中, 前述光阻圖案,係包含有「在前述低分子化處理中賦予熱能及能量線之至少一者而促進由脫水縮合所進行的交聯」之材料。
- 如請求項8之基板處理方法,其中, 前述顯像處理,係包含有:將前述光阻膜中之在前述曝光處理所曝光的區域去除,藉此,形成前述光阻圖案, 在前述低分子化處理中,使前述補強材所包含的分子間之鍵結數減少,並且使包含前述光阻圖案的表面之區域的蝕刻耐受性提高。
- 如請求項8之基板處理方法,其中, 前述光阻圖案,係包含有:交聯劑,因應前述低分子化處理中之熱能及能量線的至少一者之賦予而促進交聯。
- 如請求項1~5中任一項之基板處理方法,其中, 前述補強材,係包含「含有聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇、紫外線硬化樹脂及聚甲基丙烯酸甲酯中之至少一者」的聚合物。
- 一種基板處理裝置,其特徵係,包含有: 置換處理部,將在表面形成有凹凸圖案的基板之凹部內的液體置換成固體狀態之補強材;及 低分子化處理部,一邊將前述補強材維持為固體狀態,一邊對前述基板施予使前述補強材所包含的分子間之鍵結數減少的低分子化處理。
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