TW202347043A - 基板處理方法、記錄媒體及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供可控制使用含金屬之光阻的光阻圖案之線寬的新基板處理方法及基板處理裝置。 本發明係對基板進行用以形成含金屬之光阻的圖案之處理的基板處理方法，其於一直到該含金屬之光阻的膜之顯像處理為止的期間，使基板處理裝置內之存在有該基板的基板存在空間之酸濃度變化。

Description

基板處理方法、記錄媒體及基板處理裝置
本揭示係有關於基板處理方法、記錄媒體及基板處理裝置。
專利文獻1所揭示之光阻塗佈顯像裝置於曝光後，以潛像線寬測定裝置測定形成於基板表面之潛像圖案的線寬，於該線寬測定值超出預先設定之適當值範圍時，修正後焙溫度，以使顯像後之光阻圖案的線寬適當化。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開公報平10-275755號
[發明欲解決之課題]
本揭示之技術係提供可控制使用含金屬之光阻的光阻圖案之線寬的新基板處理方法及基板處理裝置。 [用以解決課題之手段]
本揭示之一態樣係對基板進行用以形成含金屬之光阻的圖案之處理的基板處理方法，其於一直到該含金屬之光阻的膜之顯像處理為止的期間，使基板處理裝置內之存在有該基板的基板存在空間之酸濃度變化。 [發明之效果]
根據本揭示，可提供可控制使用含金屬之光阻的光阻圖案之線寬的新基板處理方法及基板處理裝置。
[用以實施發明之形態]
在半導體元件等之製造程序，進行既定之處理，以於半導體晶圓(以下稱為「晶圓」。)上形成光阻圖案。上述既定之處理係指例如將光阻供給至晶圓上而形成光阻膜之光阻塗佈處理、將光阻膜曝光之曝光處理、曝光後加熱以促進光阻膜內之化學反應的曝光後加熱處理(PEB(Post Exposure Bake)處理)、將已曝光之光阻膜顯像而形成光阻圖案之顯像處理等。
關於光阻圖案，為獲得所期線寬之光阻圖案，而進行各種提案。再者，近年，有光阻使用含金屬之光阻取代化學增幅型光阻之情形。
是故，本案發明人們使用連接有曝光裝置之塗佈顯像裝置，於形成旋塗式碳(SoC)膜作為基底膜之晶圓上形成負型含金屬(具體而言為錫)之光阻的圖案，對複數處進行了測定線寬之試驗A~D。圖1~圖4分別係顯示晶圓W各部分之線寬測定結果作為試驗A~D之結果的圖。又，在圖1~圖4，以深淺顯示線寬，線寬越細，顯示越深，越粗，則顯示越淺。
在試驗A~D，塗佈顯像裝置使用了除以下點之外，與以往相同之裝置。
•於將乾淨空氣送入塗佈顯像裝置內之FFU(風扇過濾組)設有去除酸性氣體之過濾器(「塗佈顯像處理裝置內」具體係指在處理模組之間或處理模組與曝光裝置之間進行晶圓搬運的搬運區域內及各處理模組內。) •設有局部進行噴吹含有醋酸氣體之處理氣體的酸性環境氣體處理之酸性環境氣體處理模組。
在試驗A，依序進行了以下處理(a)~(e)，未進行前述局部酸性環境氣體處理。 (a)形成含金屬之光阻的膜之處理(光阻塗佈處理) (b)將形成有含金屬之光阻的膜之晶圓加熱的處理(PAB處理) (c)曝光處理 (d)將晶圓加熱，以促進曝光後之含金屬的光阻膜內之化學反應的處理(PEB處理) (e)顯像處理
在試驗B~D，依以下順序進行處理。
•試驗B (a)光阻塗佈處理→局部酸性環境氣體處理→(b)PAB處理→(c)曝光處理→(d)PEB處理→(e)顯像處理 •試驗C (a)光阻塗佈處理→(b)PAB處理→(c)曝光處理→局部酸性環境氣體處理→(d)PEB處理→(e)顯像處理 •試驗D (a)光阻塗佈處理→(b)PAB處理→(c)曝光處理→(d)PEB處理→局部酸性環境氣體處理→(e)顯像處理
又，在試驗A~D，令目標線寬為145nm，在試驗B~D，於晶圓W之相當於圖2~圖4的右下之部分局部進行了酸性環境氣體處理5~6秒鐘。
如圖1所示，試驗A時亦即不進行局部酸性環境氣體處理時，含金屬之光阻的圖案之線寬在晶圓面內，為目標線寬而均一。
相對於此，試驗B時亦即在光阻塗佈處理後且在PAB處理前，進行局部酸性環境氣體處理時，在已進行酸性環境氣體處理之部分亦即被噴吹含有酸性氣體之處理氣體的部分，含金屬之光阻的圖案之線寬細。
又，試驗C時亦即在曝光處理後且在PEB處理前，進行局部酸性環境氣體處理時，在已進行酸性環境氣體處理之部分，含金屬之光阻的圖案之線寬細，細的程度小於試驗B。
再者，試驗D時亦即在PEB處理後且在顯像處理前，進行局部酸性環境氣體處理時，在已進行酸性環境氣體處理之部分，含金屬之光阻的圖案之線寬粗。
即，本案發明人們透過試驗A~D，有以下(X)~(Z)之見解。 (X)藉在光阻塗佈處理後且在PAB處理前，進行酸性環境氣體處理，可使含金屬之光阻的圖案之線寬細。 (Y)藉在曝光處理後且在PEB處理前，進行酸性環境氣體處理，可使含金屬之光阻的圖案之線寬稍細。 (Z)藉在PEB處理後且在顯像處理前，進行酸性環境氣體處理，可使含金屬之光阻的圖案之線寬粗。
依酸性環境氣體處理在PEB處理之前或在PEB處理之後，對含金屬之光阻的圖案的線寬之影響為完全相反之機制可考慮如下。
含金屬之光阻藉金屬錯合物之配位子(ligand)脫離，此狀態之金屬錯合物脫水縮合，而形成為金屬氧化膜。此反應與羧酸跟乙醇脫水縮合之反應亦即酯化相似。又，藉酯化而生成之酯藉加水分解而形成為羧酸與乙醇。關於與酯同樣地藉脫水縮合而生成之金屬氧化膜，亦被認為與酯同樣地可加水分解。
含金屬之光阻同時產生脫水縮合與加水分解，在曝光前，加水分解比脫水縮合占優勢。即，易產生加水分解。 又，在含金屬之光阻曝光的曝光區域雖然因曝光，加水分解之優勢會減弱些許，但加水分解仍占優勢。 再者，含金屬之光阻的曝光區域藉於曝光後，進行PEB處理，脫水縮合遠比加水分解占優勢。
因此，含金屬之光阻的曝光區域基本上，在PEB處理後之顯像時，脫水縮合之比例十足大於加水分解之比例，而於顯像時殘留。 惟，如圖5所示，在含金屬之光阻的曝光區域A1之靠近未曝光區域A2的部分存在雖曝光，但曝光量少於曝光區域A1之中心的中間曝光區域A3。此中間曝光區域A3之曝光量往未曝光區域A2逐漸減少，是故，在中間曝光區域A3存在脫水縮合至顯像時殘留的比例足夠之區域與不足之區域的界限B。
又，酸性氣體將H +作為觸媒而供給予含金屬之光阻，促進加水分解及脫水縮合兩者之反應。因此，若原本加水分解占優勢，加水分解之優勢會因酸性氣體而提高，又，若原本脫水縮合為優勢，脫水縮合之優勢會因酸性氣體而提高。
因而，藉對原本加水分解占優勢之PEB處理前的含金屬之光阻(具體而言為曝光前之含金屬的光阻及曝光後且PEB處理前之含金屬的光阻)進行酸性環境氣體處理，加水分解之優勢會更提高。因此，如圖6所示，猶如中間曝光區域A3及前述界限B往曝光區域A1之中心側移動。其結果，含金屬之光阻的圖案之線寬變細。 再者，藉對原本脫水縮合占優勢之PEB處理後的含金屬之光阻進行酸性環境氣體處理，脫水縮合之優勢可更提高。因此，如圖7所示，猶如在中間曝光區域A3內，前述交界B往未曝光區域A2側移動。其結果，含金屬之光阻的圖案之線寬變粗。
以上可視為依酸性環境氣體處理在PEB處理之前或在PEB處理之後，對含金屬之光阻的圖案之線寬的影響為完全相反之機制。
根據以上，本揭示之技術依據前述見解，提供可控制使用含金屬之光阻的光阻圖案之線寬的新基板處理方法及基板處理裝置。
以下，參照圖式，說明本實施形態之基板處理方法及基板處理裝置。此外，在本說明書及圖式，藉在具有實質上相同之功能結構的要件，附上同一符號而省略重複說明。
＜塗佈顯像處理裝置＞ 圖8係顯示作為本實施形態之基板處理裝置的塗布顯像處理裝置之內部結構概略的說明圖。圖9及圖10分別係顯示塗布顯像處理裝置1的正面側及背面側之內部結構概略的圖。
塗佈顯像處理裝置1使用負型的含金屬之光阻，於作為基板之晶圓W形成光阻圖案。此外，含金屬之光阻所含的金屬為任意，在本實施形態為錫。
如圖8~圖10所示，塗佈顯像處理裝置1具有將可收容複數之晶圓W的容器亦即晶圓匣C搬入搬出之晶圓匣站2、具備複數之施行光阻塗佈處理等既定之處理之各種處理單元的處理站3。又，塗佈顯像處理裝置1具有將晶圓匣站2、處理站3、與處理站3相鄰並與曝光裝置4之間進行晶圓W的交接之介面站5連接成一體之結構。
晶圓匣站2分為例如晶圓匣搬入搬出部10與晶圓搬運部11。舉例而言，晶圓匣搬入搬出部10設於塗佈顯像處理裝置1之Y方向負方向(圖8之左方向)側的端部。於晶圓匣搬入搬出部10設有晶圓匣載置台12。於晶圓匣載置台12上設有複數個、例如四個載置板13。載置板13於水平方向之X方向(圖8之上下方向)排列設成一列。對塗佈顯像處理裝置1之外部搬入搬出晶圓匣C之際，可將晶圓匣C載置於此等載置板13。
於晶圓搬運部11設有搬運晶圓W之搬運單元20。搬運單元20構造成在於X方向延伸之搬運路徑21移動自如。搬運單元20亦於上下方向及繞鉛直軸(θ方向)移動自如，而可在各載置板13上的晶圓匣C與後述處理站3之第3區塊G3的交接裝置之間搬運晶圓W。
於處理站3設有具備各種單元之複數個、例如第1~第4四個區塊G1、G2、G3、G4。例如於處理站3之正面側(圖8之X方向負方向側)設有第1區塊G1，於處理站3之背面側(圖8之X方向正方向側)設有第2區塊G2。又，於處理站3之晶圓匣站2側(圖8之Y方向負方向側)設有第3區塊G3，於處理站3之介面站5側(圖8之Y方向正方向側)設有第4區塊G4。
如圖9所示，於第1區塊G1從下方依序配置有複數之液處理單元、例如顯像處理單元30、光阻塗佈單元31。顯像處理單元30對晶圓W施行顯像處理。具體而言，顯像處理單元30對已施行PEB處理之晶圓W的含金屬之光阻膜施行顯像處理。光阻塗佈單元31將含金屬之光阻塗佈於晶圓W而形成含金屬之光阻的膜亦即含金屬之光阻膜。
例如顯像處理單元30、光阻塗佈單元31分別於水平方向排列配置三個。此外，此等顯像處理單元30、光阻塗佈單元31之數量及配置可任意選擇。
在顯像處理單元30、光阻塗佈單元31，以例如旋轉塗佈法將既定之處理液塗佈於晶圓W上。旋轉塗佈法係從例如噴吐噴嘴將處理液噴吐至晶圓W上，同時使晶圓W旋轉而使處理液擴散至晶圓W之表面。
又，在本實施形態，酸性環境氣體處理單元32設於第1區塊G1作為對晶圓W進行使後述晶圓存在空間(本揭示之基板存在空間的一例)之酸濃度變化的處理(以下為酸濃度變化處理)之酸濃度變化部。酸性環境氣體處理單元32進行使對晶圓W進行酸濃度變化處理等既定之處理之處理空間的酸濃度上升之處理作為酸濃度變化處理。更具體而言，酸性環境氣體處理單元32進行之酸濃度變化處理係對晶圓W局部噴吹含有酸性氣體之處理氣體的酸性環境氣體處理。
酸性環境氣體處理單元32例如於光阻塗佈單元31之上方，在水平方向排列配置三個。酸性環境氣體處理單元32之數量及配置可任意選擇。酸性環境氣體處理單元32之結構後述。
如圖9所示，例如於第2區塊G2，施行晶圓W之加熱或冷卻這樣的熱處理之熱處理單元40於上下方向及水平方向排列設置。熱處理單元40之數量及配置亦可任意選擇。此外，熱處理單元40進行PAB處理、PEB處理、將顯像處理後之晶圓W進行加熱處理的後焙處理(以下稱為「後(POST)處理」。)等。 例如於第3區塊G3從下方依序設有複數之交接單元50、51、52、53、54、55、56。又，於第4區塊G4從下方依序設有複數之交接單元60、61、62。
如圖8所示，於被第1區塊G1~第4區塊G4包圍之區域形成有晶圓搬運區域D。於晶圓搬運區域D配置有例如作為搬運晶圓W之基板搬運單元的搬運單元70。
搬運單元70具有於例如Y方向、θ方向及上下方向移動自如之搬運臂70a。搬運單元70可使保持有晶圓W之搬運臂70a在晶圓搬運區域D內移動，而將晶圓W搬運至周圍之第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內的既定之裝置。如圖10所示，搬運單元70上下配置複數台，而可將晶圓W搬運至例如各區塊G1~G4之同程度高度的既定之單元。
又，於晶圓搬運區域D設有在第3區塊G3與第4區塊G4之間直線搬運晶圓W之梭動搬運單元80。
梭動搬運單元80可使所支持之晶圓W於Y方向直線移動，而在同程度高度之第3區塊G3的交接單元51與第4區塊G4的交接單元60之間搬運晶圓W。
如圖8所示，於第3區塊G3之X方向正方向側設有搬運單元90。搬運單元90具有於例如θ方向及上下方向移動自如之搬運臂90a。搬運單元90可使保持有晶圓W之搬運臂90a上下移動，而將晶圓W搬運至第3區塊G3內之各交接單元。
於介面站5設有搬運單元100與交接單元101。搬運單元100具有於例如θ方向及上下方向移動自如之搬運臂100a。搬運單元100可將晶圓W保持於搬運臂100a，而在與第4區塊G4內之各交接單元、交接單元101及曝光裝置4之間搬運晶圓W。
在此，將塗布顯像處理裝置1內(具體而言為晶圓搬運部11內)之晶圓W存在的空間作為晶圓存在空間。塗佈顯像處理裝置1包含處理空間及搬運空間作為晶圓存在空間。 處理空間如前述，係對晶圓W進行既定之處理之空間，具體而言為光阻塗佈單元31內之空間及酸性環境氣體處理單元32內之空間。 搬運空間係設有對處理空間搬運晶圓W之搬運單元的空間，具體而言為設有搬運單元70、90、100等之空間。
又，在塗佈顯像處理裝置1，如圖10所示，對上述搬運空間設有送入乾淨空氣之FFU201~204。
在塗佈顯像處理裝置1，以藉酸性環境氣體處理單元32所行之處理，將上述搬運空間之酸濃度維持在酸性環境氣體處理單元32之處理空間的最低酸濃度以下，以獲得所期結果。具體而言，於FFU201~204各設去除酸性氣體之過濾器(圖中未示)，並構造成將去除了酸性氣體之乾淨空氣從FFU201、202、203送入搬運空間。
又，亦可也於設在酸性環境氣體處理單元32以外之處理單元(例如顯像處理單元30、光阻塗佈單元31、或熱處理單元40等)的FFU(圖中未示)設去除酸性氣體之過濾器(圖中未示)。
如圖8所示，於以上之塗佈顯像處理裝置1設有控制部U。控制部U係具備例如CPU等處理器及記憶體等之電腦，具有程式儲存部(圖中未示)。於程式儲存部儲存有控制上述各種處理單元及各種搬運單元等之動作而控制後述晶圓處理的程式。此外，上述程式可為記錄於可為電腦讀取之記錄媒體H的程式，亦可為從該記錄媒體H安裝於控制部U之程式。記錄媒體H可為暫時性，亦可為非暫時性。亦可以專用硬碟(電路基板)實現程式之一部分或全部。
＜酸性環境氣體處理單元＞ 接著，就上述酸性環境氣體處理單元32之結構作說明。圖11及圖12分別係顯示酸性環境氣體處理單元32之結構概略的縱截面圖及橫截面圖。
如圖11所示，酸性環境氣體處理單元32具有可封閉內部之處理容器300。處理容器300於其內部形成處理空間K。如圖12所示，於處理容器300之側面形成有晶圓W之搬入搬出口301，於搬入搬出口301設有開關擋門302。
如圖11所示，於處理容器300內之中央部設有保持晶圓W並使其旋轉之旋轉吸盤310。旋轉吸盤310具有水平之上面，於該上面設有吸引例如晶圓W之吸引口(圖中未示)。藉從此吸引口吸引，可將晶圓W吸附保持於旋轉吸盤310上。
旋轉吸盤310連接於吸盤驅動機構311，可藉該吸盤驅動機構311，旋轉成所期速度。吸盤驅動機構311具有產生用以使旋轉吸盤310旋轉之驅動力的馬達等旋轉驅動源(圖中未示)。又，於吸盤驅動機構311設有氣缸等升降驅動源，旋轉吸盤310可上下移動。
於旋轉吸盤310之周圍設有承接並回收從晶圓W飛散或落下之液體的杯312。於杯312之下面連接有排出回收之液體的排出管313、將杯312內部排氣之排氣管314。
如圖12所示，於杯312之X方向負方向(圖12之下方向)側形成有沿著Y方向(圖12之左右方向)延伸之軌道320。軌道320例如從杯312之Y方向負方向(圖12之左方向)側的外側形成至Y方向正方向(圖12之右方向)側的外側。於軌道320安裝有臂321。
如圖11及圖12所示，於臂321支持有噴吐噴嘴322。噴吐噴嘴322朝保持於旋轉吸盤310之晶圓W的一部分噴吐含有醋酸氣體之乾空氣作為含有酸性氣體之處理氣體。臂321藉著圖12所示之噴嘴驅動部323，在軌道320上移動自如。藉此，噴吐噴嘴322可從杯312之Y方向正方向側的外側移動至杯312內之晶圓W的中心部上方。又，臂321沿著噴嘴驅動部323升降自如，而可調節噴吐噴嘴322之高度。
如圖11所示，噴吐噴嘴322藉由供給管330而連接於供給機構331。 供給機構331將含有醋酸氣體之乾空氣供給予噴吐噴嘴322。供給機構331具有例如貯存醋酸之瓶332、將乾空氣供給予瓶332之供給管333、設於供給管333中間的開關閥334。藉將來自乾空氣供給源(圖中未示)之乾空氣經由供給管333供給予瓶332，可將含有醋酸氣體之乾空氣經由供給管330供給予噴吐噴嘴322。以控制部U控制供給機構331。
再者，於杯312之上方設有朝下方送入乾淨空氣之FFU340。FFU340設有去除酸性氣體之過濾器(圖中未示)，並構造成朝保持於旋轉吸盤310之晶圓W送入已去除酸性氣體之乾淨空氣。
＜晶圓處理＞ 接著，說明使用塗佈顯像處理裝置1的晶圓處理之例。以下說明之晶圓處理的例1~4皆為用以對晶圓W形成含金屬之光阻的圖案之處理。又，晶圓處理之例1~4皆於從晶圓搬入至塗佈顯像處理裝置1內(具體而言為晶圓搬運部11內)後至顯像處理為止之期間，進行酸性環境氣體處理作為酸濃度變化處理。惟，晶圓處理1~4之進行酸性環境氣體處理的時間點相互不同。又，於用於晶圓處理之例1~4的晶圓W之表面預先形成有SoC膜作為含金屬之光阻膜的基底膜。此外，晶圓處理之例1~4皆在控制部U之控制下進行。
＜晶圓處理之例1＞ 圖13係顯示晶圓處理之例1的主要製程之流程圖。在晶圓處理之例1，於從光阻塗佈處理至曝光處理為止之期間，進行酸性環境氣體處理。具體而言，在晶圓處理之例1，依據前述見解(X)，在光阻塗佈處理後且在PAB處理前，進行酸性環境氣體處理。
(步驟S1) 在晶圓處理之例1，首先，將晶圓W搬入至塗佈顯像處理裝置1內。 具體而言，將收納有複數之晶圓W的晶圓匣C搬入至塗佈顯像處理裝置1之晶圓匣站2，並將之載置於載置板13。之後，以搬運單元20依序取出晶圓匣C內之各晶圓W，將之搬入至晶圓搬運部11內，然後搬運至處理站3之第3區塊G3的交接單元53。
(步驟S2) 接著，進行光阻塗佈處理，而於晶圓W形成含金屬之光阻膜。 具體而言，以搬運單元70將晶圓W搬運至光阻塗佈單元31，將含金屬之光阻旋轉塗佈於晶圓W之表面，而將含金屬之光阻膜形成為覆蓋作為基底膜之SoC膜。
(步驟S3) 接著，進行酸性環境氣體處理。 具體而言，以搬運單元70將晶圓W搬運至酸性環境氣體處理單元32後，將之保持於旋轉吸盤310。接著，將噴吐噴嘴322移動至保持於旋轉吸盤310之晶圓W的預先訂定之處理對象區域的上方，朝該處理對象區域供給含有醋酸氣體之乾空氣。上述處理對象區域係例如當不對該區域進行酸性環境氣體處理時(即，不供給含有醋酸氣體之乾空氣時)，含金屬之光阻的線寬比其他區域粗的區域。又，含有醋酸氣體之乾空氣的供給時間係例如5~10秒。藉此，將作為觸媒之H +供給予處理對象區域內之含金屬的光阻膜之表面。
供給含有醋酸氣體的乾空氣之際，亦進行從FFU340對保持於旋轉吸盤310之晶圓W的乾淨空氣之供給。藉此，可抑制含有醋酸氣體之乾空氣到達晶圓W之處理對象區域以外的區域，而可抑制將處理對象區域以外之區域進行酸性環境氣體處理。
此外，在此製程供給予晶圓W之含有醋酸氣體的乾空氣之酸濃度(具體而言為醋酸濃度)為例如10μg/m 3以上。又，塗佈顯像處理裝置1內之晶圓存在空間中，酸性環境氣體處理單元32內之處理空間K以外的空間(包含前述搬運空間)例如酸濃度不到10ng/m 3。
(步驟S4) 然後，進行PAB處理。 具體而言，以搬運單元70將晶圓W搬運至PAB處理用熱處理單元40，進行PAB處理。接著，以搬運單元70將晶圓W搬運至第3區塊G3之交接單元56後，以搬運單元90搬運至交接單元52，然後以梭動搬運單元80搬運至第4區塊G4之交接單元62。
(步驟S5) 接著，進行曝光處理。 具體而言，以介面站5之搬運單元100將晶圓W搬運至曝光裝置4，使用EUV光將晶圓W上之光阻膜以既定之圖案曝光。之後，以搬運單元100將晶圓W搬運至第4區塊G4之交接單元60。
(步驟S6) 然後，進行PEB處理。 具體而言，以搬運單元70將晶圓W搬運至PEB處理用熱處理單元40，進行PEB處理。
(步驟S7) 接著，進行顯像處理。 具體而言，將晶圓W搬運至顯像處理單元30，進行顯像處理，而形成線寬與線距之光阻圖案。
(步驟S8) 之後，進行後(POST)處理。 具體而言，將晶圓W搬運至後(POST)處理用熱處理單元40，進行後(POST)處理。
(步驟S9) 然後，從塗佈顯像處理裝置1搬出晶圓W。 具體而言，以與步驟S1相反之次序將晶圓W送回晶圓匣C。
一連串之晶圓處理到此完畢。
如以上，在晶圓處理之例1，由於在光阻塗佈處理後且在PAB處理前，進行酸性環境氣體處理，故可將含金屬之光阻的圖案之線寬控制成該線寬細。特別是在晶圓處理之例1，由於在晶圓W僅對一旦不進行酸性環境氣體處理，線寬便會大於其他區域之處理對象區域局部進行酸性環境氣體處理，故可使該處理對象區域之線寬細，而可使線寬在晶圓面內更均一。
又，在晶圓處理之例1，如圖14所示，藉著酸性環境氣體處理而將作為觸媒之H +供給予晶圓W上之含金屬的光阻膜F之表面(上面)。因此，線寬因酸性環境氣體處理而變細之效果在含金屬之光阻的圖案之上部大。因而，一旦完全不進行酸性環境氣體處理，便會如圖15所示，產生如在含金屬之光阻的圖案P之上部，線寬比下部粗這樣的圖案形狀走樣時，藉如晶圓處理之例1般，進行酸性環境氣體處理，可獲得以下之效果。即，如圖16所示，可使含金屬之光阻的圖案P之線寬不論高度方向之位置為何，皆均一。
又，一旦完全不進行酸性環境氣體處理，便會於晶圓W之一部分產生如上述之上部變粗的圖案形狀走樣時，藉如晶圓處理之例1般，局部進行酸性環境氣體處理且令處理對象區域為產生上述形狀走樣之區域，在晶圓面內可使含金屬之光阻的圖案形狀更均一。
＜晶圓處理之例2＞ 圖17係顯示晶圓處理之例2的主要製程之流程圖。 藉在光阻塗佈處理後且在PAB處理前，進行酸性環境氣體處理，而將作為觸媒之H +供給予晶圓W上的含金屬之光阻膜的表面(即，上面)，有鑑於此，從前述見解(X)，可推測以下之點(X’)。 (X’)於光阻塗佈處理前，進行酸性環境氣體處理，之後，將作為觸媒之H +供給予形成於晶圓W上的含金屬之光阻膜的下面，藉此，可使含金屬之光阻的圖案之線寬細。
在晶圓處理之例2，依據上述推測(X’)，於從晶圓搬入至塗佈顯像處理裝置1內至光阻塗佈處理為止之期間，具體而言為光阻塗佈處理前，進行酸性環境氣體處理。
更具體而言，在晶圓處理之例2，首先，如圖17所示，與晶圓處理之例1同樣地，進行晶圓W至塗佈顯像處理裝置1內之搬入(步驟S1)。
接著，不同於晶圓處理之例1，於光阻塗佈處理(步驟S2)前，進行酸性環境氣體處理(步驟S3A)。
具體而言，與前述步驟S3同樣地，對處理對象區域局部進行酸性環境氣體處理。藉此，將作為觸媒之H +供給予處理對象區域內之基底膜的表面。
之後，依序進行光阻塗佈處理(步驟S2)、PAB處理(步驟S4)、曝光處理(步驟S5)、PEB處理(步驟S6)、顯像處理(步驟S7)、後(POST)處理(步驟S8)、塗佈顯像處理裝置1之晶圓搬出(步驟S9)。 一連串之晶圓處理到此完畢。
如以上，在晶圓處理之例2，由於在光阻塗佈處理前，進行酸性環境氣體處理，故可將含金屬之光阻的圖案之線寬控制成該線寬細。特別是在晶圓處理之例2，由於在晶圓W僅對一旦不進行酸性環境氣體處理，線寬便會比其他區域粗之處理對象區域局部進行酸性環境氣體處理，故可使該處理對象區域之線寬細，而可使線寬在晶圓面內更均一。
又，在晶圓處理之例2，如圖18所示，藉著酸性環境氣體處理而將作為觸媒之H +供給予晶圓W上的含金屬之光阻膜F的下面。因此，線寬因酸性環境氣體處理而變細之效果在含金屬之光阻的圖案之下部大。因而，一旦完全不進行酸性環境氣體處理，便會如圖19所示，產生如在含金屬之光阻的圖案P之下部，線寬比上部粗這樣的圖案形狀走樣時，藉如晶圓處理之例2般，進行酸性環境氣體處理，可獲得以下之效果。即，如圖16所示，可使含金屬之光阻的圖案P之線寬不論高度方向之位置為何皆均一。
又，一旦完全不進行酸性環境氣體處理，便會於晶圓W之一部分產生如上述之下部變粗的圖案形狀走樣時，藉如晶圓處理之例2般，局部進行酸性環境氣體處理且令處理對象區域為產生上述形狀走樣之區域，可獲得以下之效果。即，在晶圓面內可使含金屬之光阻的圖案形狀更均一。
＜晶圓處理之例3＞ 圖20係顯示晶圓處理之例3的主要製程之流程圖。在晶圓處理之例3，依據前述見解(Y)，於從曝光處理至PEB處理為止之期間，具體而言為曝光處理後且在PEB處理前，進行酸性環境氣體處理。
更具體而言，在晶圓處理之例3，首先，如圖20所示，與晶圓處理之例1同樣地依序進行晶圓W至塗佈顯像處理裝置1內的搬入(步驟S1)、光阻塗佈處理(步驟S2)。
接著，不同於晶圓處理之例1，於光阻塗佈處理(步驟S2)後，依序進行PAB處理(步驟S4)、曝光處理(步驟S5)。之後，進行酸性環境氣體處理(步驟S3B)。
具體而言，與前述步驟S3同樣地，對處理對象區域局部進行酸性環境氣體處理。藉此，將作為觸媒之H +供給予處理對象區域內之曝光後的含金屬之光阻膜的表面。
於酸性環境氣體處理後，依序進行PEB處理(步驟S6)、顯像處理(步驟S7)、後(POST)處理(步驟S8)、塗佈顯像處理裝置1之晶圓搬出(步驟S9)。 一連串之晶圓處理到此完畢。
如以上，在晶圓處理之例3，由於在曝光處理後且在PEB處理前，進行酸性環境氣體處理，故可將含金屬之光阻的圖案之線寬控制成該線寬細。特別是在晶圓處理之例3，由於在晶圓W僅對一旦不進行酸性環境氣體處理，線寬便會比其他區域粗之處理對象區域局部進行酸性環境氣體處理，故可使該處理對象區域之線寬細，而可使線寬在晶圓面內更均一。
又，在晶圓處理之例3，與晶圓處理之例1同樣地藉著酸性環境氣體處理而將作為觸媒之H +供給予晶圓W上的含金屬之光阻膜F的表面。然而，由於晶圓處理之例1是在曝光前，加水分解反應量少(即，由於加水分解有進展之餘地)，故依觸媒供給之有無，於反應速度大幅產生差異，相對於此，由於晶圓處理之例3是在曝光後，加水分解大致結束，故不易依觸媒供給之有無，於加水分解之反應速度產生差異。因此，在晶圓處理之例3，線寬因酸性環境氣體處理而變細之效果在含金屬之光阻的圖案之上部與下部大約相同。換言之，根據晶圓處理之例3，可使含金屬之光阻的圖案之線寬不論高度方向之位置為何，皆大約均一地細。
＜晶圓處理之例4＞ 圖21係顯示晶圓處理之例4的主要製程之流程圖。在晶圓處理之例4，依據前述見解(Z)，於從PEB處理至顯像處理為止之期間，具體而言為PEB處理後且在顯像處理前，進行酸性環境氣體處理。
更具體而言，在晶圓處理之例4，首先，如圖21所示，與晶圓處理之例3同樣地依序進行晶圓W至塗佈顯像處理裝置1內的搬入(步驟S1)、光阻塗佈處理(步驟S2)、PAB處理(步驟S4)、曝光處理(步驟S5)。接著，不同於晶圓處理之例3，進行PEB處理(步驟S6)。
之後，進行酸性環境氣體處理(步驟S3C)。
具體而言，與前述步驟S3同樣地對處理對象區域局部進行酸性環境氣體處理。藉此，將作為觸媒之H +供給予處理對象區域內之PEB處理後的含金屬之光阻膜的表面。惟，本例4之酸性環境氣體處理的處理對象區域不同於晶圓處理之例1，為一旦不對該區域進行酸性環境氣體處理，含金屬之光阻的線寬便會比其他區域細之區域。
於酸性環境氣體處理後，依序進行顯像處理(步驟S7)、後(POST)處理(步驟S8)、塗佈顯像處理裝置1之晶圓搬出(步驟S9)。 一連串之晶圓處理到此完畢。
如以上，在晶圓處理之例4，由於在PEB處理後且在顯像處理前，進行酸性環境氣體處理，故可將含金屬之光阻的圖案之線寬控制成該線寬粗。特別是在晶圓處理之例4，由於在晶圓W僅對一旦不進行酸性環境氣體處理，線寬便會比其他區域細之處理對象區域局部進行酸性環境氣體處理，故可使該處理對象區域之線寬粗，而可使線寬在晶圓面內更均一。
又，在晶圓處理之例4，與晶圓處理之例1同樣地藉著酸性環境氣體處理而將作為觸媒之H +供給予晶圓W上的含金屬之光阻膜F的表面。然而，不同於晶圓處理之例1，由於晶圓處理之例4是在PEB處理後，脫水縮合比加水分解占優勢，脫水縮合已進行到某程度，故不易依觸媒供給之有無，於脫水縮合之反應速度產生差異。因此，在晶圓處理之例4，線寬因酸性環境氣體處理而變粗之效果在含金屬之光阻的圖案之上部與下部大約相同。換言之，根據晶圓處理之例4，可使含金屬之光阻的圖案之線寬不論高度方向之位置為何，皆大約均一地粗。
再者，根據晶圓處理之例4，即使曝光量少，亦可獲得線寬粗的含金屬之光阻的圖案。亦即，根據晶圓處理之例4，可抑制用以獲得目標線寬之圖案的曝光量。因此，由於可抑制在需要大電力之EUV用曝光裝置4消耗的電力，故可減低隨著電力生成而來之CO 2的產生量。
如以上，本揭示提供對晶圓W進行用以形成含金屬之光阻的圖案之處理且於一直到顯像處理為止之期間，使晶圓存在空間之酸濃度變化的方法。根據此方法，可適當地控制含金屬之光阻的圖案之線寬。
＜變形例＞ 以上，於從晶圓W搬入至塗佈顯像處理裝置1內後至顯像處理為止之期間，僅在一個期間(即，僅一次)，以酸性環境氣體處理單元32進行酸性環境氣體處理。亦可取而代之地在從晶圓W搬入至塗佈顯像處理裝置1內後至顯像處理為止之期間所包含的複數之期間分別以酸性環境氣體處理單元32進行酸性環境氣體處理。
上述複數之期間係例如PEB處理前、PEB處理後二個期間。又，PEB處理前係指從光阻塗佈處理至曝光處理為止之期間(具體而言為從光阻塗佈處理至PAB處理為止之期間)與從曝光處理至曝光後加熱處理為止的期間至少任一者。 以下，就在PEB處理前與PEB處理後兩者皆以酸性環境氣體處理單元32進行酸性環境氣體處理之理由作說明。
如使用圖5所說明，含金屬之光阻的曝光區域A1之靠近未曝光區域A2的部分存在雖曝光，但曝光量少於曝光區域A1之中心的中間曝光區域A3。在完全不進行酸性環境氣體處理之習知方法，如圖22所示，即使獲得目標線寬T的含金屬之光阻的圖案P，一旦該圖案P包含相當於中間曝光區域A3的部分P1時，該部分P1之緻密度會不足，該圖案P之抗蝕刻性便不夠。
藉於PEB處理後，進行酸性環境氣體處理，在中間曝光區域A3內，脫水縮合進展，含金屬之光阻的圖案之相當於中間曝光區域A3的部分之緻密度提高。然而，如圖23所示，含金屬之光阻的圖案之相當於中間曝光區域A3的部分P1擴大，而有圖案之線寬比目標線寬T粗之虞。
是故，在PEB處理前與PEB處理後兩者皆進行酸性環境氣體處理。 具體而言，藉於PEB處理前，進行酸性環境氣體處理，而如圖24所示，猶如中間曝光區域A3近乎整體移動至成為目標線寬T之區域的內側。然後，也於PEB處理後進行酸性環境氣體處理，而使中間曝光區域A3近乎整體緻密化。之後，藉顯像而得之圖案P如圖25所示，雖包含相當於中間曝光區域A3之部分P1，但包括該部分P1在內，全體緻密度及抗蝕刻性高，且具有目標線寬T。 換言之，可抑制圖案之線寬，並且使圖案之抗蝕刻性提高。
又，在以上之例，對晶圓W局部進行了酸性環境氣體處理，亦可對晶圓W整面進行酸性環境氣體處理。 圖26係顯示酸性環境氣體處理單元之另一例的概略之縱截面圖。 圖26之酸性環境氣體處理單元32A係用以對晶圓W整面進行酸性環境氣體處理之裝置，與圖11之酸性環境氣體處理單元32同樣地具有旋轉吸盤310及杯312。惟，酸性環境氣體處理單元32A不同於圖11之酸性環境氣體處理單元32，不具有噴吐噴嘴322及FFU340，而是具有氣流形成單元350來取代。氣流形成單元350形成作為含有酸性氣體之處理氣體的含有醋酸氣體之乾空氣的下降氣流，而將該乾空氣一次供給予杯312內之晶圓整面。
氣流形成單元350藉由供給管330而連接於供給機構331A。供給機構331A將含有醋酸氣體之乾空氣供給予氣流形成單元350。在供給機構331A，藉將來自乾空氣供給源(圖中未示)之乾空氣經由供給管333而供給予瓶332，可將含有醋酸氣體之乾空氣經由供給管330而供給予氣流形成單元350。
氣流形成單元350亦可構造成可升降。構造成可升降時，亦可使氣流形成單元350加工成於酸性環境氣體處理之際，以氣流形成單元350堵住杯312之上部開口。
與前述晶圓處理之例1同樣地，藉在光阻塗佈處理後且在PAB處理前，對晶圓W整面進行酸性環境氣體處理，可使含金屬之光阻的圖案之線寬及含金屬之光阻的圖案形狀在不同的晶圓W間均一。
又，與前述晶圓處理之例2同樣地，藉在晶圓W搬入至塗佈顯像處理裝置1內後且在光阻塗佈處理前，對晶圓W整面進行酸性環境氣體處理，可使含金屬之光阻的圖案之線寬及含金屬之光阻的圖案形狀在不同的晶圓W間均一。
又，與前述晶圓處理之例3同樣地，藉在曝光處理後且在PEB處理前，對晶圓W整面進行酸性環境氣體處理，可使含金屬之光阻的圖案之線寬在不同的晶圓W間均一。
與前述晶圓處理之例4同樣地，藉在PEB處理後且在顯像處理前，對晶圓W整面進行酸性環境氣體處理，可使含金屬之光阻的圖案之線寬在不同的晶圓W間均一，且可減低CO 2之產生量。
此外，亦可不以圖26之酸性環境氣體處理單元32A，而以圖11之酸性環境氣體處理單元32進行對晶圓W整面之酸性環境氣體處理。
又，在以上之例，於酸性環境氣體處理使用醋酸氣體作為酸性氣體，亦可使用其他有機酸氣體，也可使用有機酸氣體以外之酸性氣體。此外，在PEB處理後且在顯像處理前進行之酸性環境氣體處理適合使用醋酸、檸檬酸、草酸、蟻酸等羧酸之氣體。
在以上之例，含金屬之光阻的基底膜係SoC膜。惟，上述基底膜不限於SoC膜，舉例而言，亦可為SiC膜，也可為用作含矽之反射防止被覆膜的膜。 又，在以上之例，作為含金屬之光阻的基底膜之SoC膜預先形成於晶圓W，亦可以塗佈顯像處理裝置1形成上述基底膜。
再者，在以上之例，酸性環境氣體處理單元與顯像處理單元30等液處理單元分開設置，亦可為一體。 在以上之例中，酸性環境氣體處理單元設於處理站3之俯視下與顯像處理單元30等液處理單元重疊之區域，亦可設於處理站3之其他區域。又，酸性環境氣體處理單元亦可設於塗佈顯像處理裝置1之處理站3以外的區域。舉例而言，在曝光處理後且在PEB處理前進行酸性環境氣體處理時，亦可將該進行酸性環境氣體處理之酸性環境氣體處理單元設於介面站5。藉此，可使進行酸性環境氣體處理時之處理量提高。
在以上之例，酸性環境氣體處理單元併入塗佈顯像處理裝置。即，進行酸性環境氣體處理之裝置與塗佈顯像裝置一體化。惟，進行酸性環境氣體處理之裝置亦可與塗佈顯像處理裝置分開設置。更詳而言之，進行酸性環境氣體處理之裝置與進行光阻塗佈處理、PAB處理、PEB處理、顯像處理至少任一者之裝置亦可為分開設置之裝置。
此次揭示之實施形態應視為所有點係例示，並非限制。上述實施形態亦可在不脫離附加之申請專利範圍及其主旨下，以各種形態省略、置換、變更。
1:塗佈顯像處理裝置 2:晶圓匣站 3:處理站 4:曝光裝置 5:介面站 10:晶圓匣搬入搬出部 11:晶圓搬運部 12:晶圓匣載置台 13:載置板 20:搬運單元 21:搬運路徑 30:顯像處理單元 31:光阻塗佈單元 32:酸性環境氣體處理單元 32A:酸性環境氣體處理單元 40:熱處理單元 50:交接單元 51:交接單元 52:交接單元 53:交接單元 54:交接單元 55:交接單元 56:交接單元 60:交接單元 61:交接單元 62:交接單元 70:搬運單元 70a:搬運臂 80:梭動搬運單元 90:搬運單元 90a:搬運臂 100:搬運單元 100a:搬運臂 101:交接單元 201:FFU 202:FFU 203:FFU 204:FFU 300:處理容器 301:搬入搬出口 302:開關擋門 310:旋轉吸盤 311:吸盤驅動機構 312:杯 313:排出管 314:排氣管 320:軌道 321:臂 322:噴吐噴嘴 323:噴嘴驅動部 330:供給管 331:供給機構 331A:供給機構 332:瓶 333:供給管 334:開關閥 340:FFU 350:氣流形成單元 A1:曝光區域 A2:未曝光區域 A3:中間曝光區域 B:界限 C:晶圓匣 D:晶圓搬運區域 F:含金屬之光阻膜 G1:第1區塊 G2:第2區塊 G3:第3區塊 G4:第4區塊 H:記錄媒體 K:處理空間 P:(含金屬之光阻膜的)圖案 P1:部分 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S3A:步驟 S3B:步驟 S3C:步驟 S4:步驟 S5:步驟 S6:步驟 S7:步驟 S8:步驟 S9:步驟 U:控制部 W:晶圓 X:方向 Y:方向 θ:方向
圖1係顯示試驗A之結果的圖。 圖2係顯示試驗B之結果的圖。 圖3係顯示試驗C之結果的圖。 圖4係顯示試驗D之結果的圖。 圖5係用以說明含金屬之光阻的曝光區域、未曝光區域、中間曝光區域之圖。 圖6係用以說明含金屬之光阻的圖案之線寬因PEB處理前之酸性環境氣體處理而變細的機制之圖。 圖7係用以說明含金屬之光阻的圖案之線寬因PEB處理後之酸性環境氣體處理而變粗的機制之圖。 圖8係顯示作為本實施形態之基板處理裝置的塗佈顯像處理裝置之內部結構概略的說明圖。 圖9係顯示圖8之塗佈顯像處理裝置的正面側之內部結構概略的圖。 圖10係顯示圖8之塗佈顯像處理裝置的背面側之內部結構概略的圖。 圖11係顯示酸性環境氣體處理單元之結構概略的縱截面圖。 圖12係顯示酸性環境氣體處理單元之結構概略的橫截面圖。 圖13係顯示晶圓處理之例1的主要製程之流程圖。 圖14係用以說明線寬因晶圓處理之例1的酸性環境氣體處理而變細之效果的圖。 圖15係用以說明線寬因晶圓處理之例1的酸性環境氣體處理而變細之效果的圖。 圖16係用以說明線寬因晶圓處理之例1的酸性環境氣體處理而變細之效果的圖。 圖17係顯示晶圓處理之例2的主要製程之流程圖。 圖18係用以說明線寬因晶圓處理之例2的酸性環境氣體處理而變細之效果的圖。 圖19係用以說明線寬因晶圓處理之例2的酸性環境氣體處理而變細之效果的圖。 圖20係顯示晶圓處理之例3的主要製程之流程圖。 圖21係顯示晶圓處理之例4的主要製程之流程圖。 圖22係用以說明在PEB處理前與PEB處理後兩者皆進行酸性環境氣體處理之理由的圖。 圖23係用以說明在PEB處理前與PEB處理後兩者皆進行酸性環境氣體處理之理由的圖。 圖24係用以說明在PEB處理前與PEB處理後兩者皆進行酸性環境氣體處理之理由的圖。 圖25係用以說明在PEB處理前與PEB處理後兩者皆進行酸性環境氣體處理之理由的圖。 圖26係顯示酸性環境氣體處理單元之另一例的概略之縱截面圖。
S1:步驟
S2:步驟
S3:步驟
S4:步驟
S5:步驟
S6:步驟
S7:步驟
S8:步驟
S9:步驟

Claims (12)

  1. 一種基板處理方法，對基板進行用以形成含金屬之光阻的圖案之處理， 其於一直到該含金屬之光阻的顯像處理為止之期間，使基板處理裝置內之存在有該基板的基板存在空間之酸濃度變化。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中， 該基板存在空間包含： 處理空間，其對該基板進行既定之處理；及 搬運空間，其設有對該處理空間搬運基板之搬運機構； 於使該基板存在空間的酸濃度變化之際，使該處理空間之酸濃度上升，並將該搬運空間之酸濃度維持在該處理空間之最低酸濃度以下。
  3. 如請求項1之基板處理方法，其中， 於從該含金屬之光阻的膜形成至對該膜之曝光處理為止的期間，使該基板存在空間之酸濃度上升。
  4. 如請求項1之基板處理方法，其中， 於從對該含金屬之光阻的膜之曝光處理至曝光後加熱處理為止之期間，使該基板存在空間之酸濃度上升。
  5. 如請求項1之基板處理方法，其中， 於從曝光後加熱處理至該顯像處理為止之期間，使該基板存在空間之酸濃度上升。
  6. 如請求項1之基板處理方法，其中， 於從該基板搬入至該基板處理裝置內至形成該含金屬之光阻的膜為止之期間，使該基板存在空間之酸濃度上升。
  7. 如請求項1至請求項6中任一項之基板處理方法，其中， 在至該顯像處理為止之期間所包含的複數之期間分別使該基板存在空間之酸濃度上升。
  8. 如請求項7之基板處理方法，其中， 該複數之期間係曝光後加熱處理之前及該曝光後加熱處理之後。
  9. 一種可讀取之電腦記錄媒體，記錄有程式，為了使基板處理裝置執行如請求項1至請求項6中任一項之基板處理方法，而可在控制該基板處理方法的控制裝置之電腦上運作該程式。
  10. 一種基板處理裝置，對基板進行用以形成含金屬之光阻的圖案之處理，並具有： 酸濃度變化部，其於一直到該含金屬之光阻的膜之顯像處理為止的期間，使該基板處理裝置內之存在有該基板的基板存在空間之酸濃度變化。
  11. 如請求項10之基板處理裝置，其中， 該基板存在空間包含： 處理空間，其對該基板進行既定之處理； 搬運空間，其設有對該處理空間搬運基板之搬運機構； 該酸濃度變化部於使該基板存在空間的酸濃度變化之際，使該處理空間之酸濃度上升， 該搬運空間之酸濃度係維持在該處理空間之最低酸濃度以下。
  12. 如請求項10或請求項11之基板處理裝置，其中， 該酸濃度變化部在一直到該顯像處理為止之期間所包含的複數之期間分別使該基板存在空間之酸濃度上升。
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