TWI512786B

TWI512786B - 基板處理方法

Info

Publication number: TWI512786B
Application number: TW101106983A
Authority: TW
Inventors: Shinji Kobayashi
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2015-12-11
Also published as: KR20120100801A; JP2012185222A; JP5287907B2; TW201243908A; US20120225389A1; US8852857B2

Description

基板處理方法

本發明是有關改善圖案遮罩的粗糙之基板處理方法。

基於曝光處理時照射於晶圓的阻劑膜的光的波動的性質，在顯像後所形成的阻劑圖案有被稱為LWR(Line Width Roughness)的測定尺寸的偏差發生。一旦以如此圖案粗糙的阻劑膜作為遮罩來蝕刻底層膜，則蝕刻形狀會受此粗糙影響，其結果藉由蝕刻所形成的電路圖案的形狀也會粗糙，恐有無法製造所望的品質的半導體裝置。

於是，檢討將阻劑圖案暴露於溶劑環境中，使其表面膨潤而令溶解，藉此使該阻劑圖案的表面平滑化。例如在專利文獻1是揭示有關具備：吸附晶圓的吸盤、及自晶圓上供給氣化後的溶劑的噴嘴、及使此噴嘴沿著前述晶圓的徑方向移動的移動機構、及包圍晶圓的側周且將內部排氣的杯體之基板處理裝置作為進行如此的處理之裝置。但，由於前述基板處理裝置設置前述杯體及噴嘴的移動機構，台面面積(footprint)變大，製造成本也比較高。

為此，檢討利用具備：儲存晶圓的處理容器、及設於此處理容器的吐出口、及從前述吐出口供給氣化後的溶劑的供給機構之基板處理裝置來改善阻劑圖案的粗糙。但，此基板處理裝置會有難以在晶圓的面內進行均一性高的處理之問題。

具體說明，前述氣化後的溶劑是一邊附著於晶圓，一邊流動於晶圓表面，因此在前述吐出口的附近溶劑的供給量要比離開吐出口的位置更多。並且，依前述吐出口及設於處理容器的排氣口的配置，在晶圓的面內氣化後的溶劑的流速會產生偏差，有濃度分布不同，溶劑的分子衝突於晶圓的比例變高之處。藉此，該阻劑圖案會有過大膨潤而傾倒、或溶解之虞。特別是為了在底層膜形成微細的電路圖案，若縮小阻劑圖案的線寬，則相對於圖案的厚度，溶劑滲入的厚度領域的比率會變大，因此可想像如此的圖案的傾倒或溶解容易產生。另一方面，因為離開晶圓的前述吐出口的位置或流速的偏差，在前述衝突的比例小的位置所被供給的溶劑少，所以恐有無法充分地解消阻劑圖案的粗糙之虞。

在專利文獻1是未記載有關解決上述問題的手法。並且，在專利文獻2雖記載有關從噴嘴供給氣化後的溶劑之基板處理裝置，但有關解決此問題的手法也未被記載。

〔先行技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕特許第4343018(段落0039、圖4等)

〔專利文獻2〕特許第4328667(圖4等)

本發明是基於如此的情事而研發者，其目的是在於提供一種可防止被形成於基板的圖案遮罩的溶解，且在基板的面內使該圖案遮罩的表面均一地平滑化之技術。

本發明的基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台而加熱基板的工程；其次為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將溶劑氣體供給至前述基板的表面的中央部，一邊從基板的周圍排氣的工程；及一邊進行此工程，一邊以能夠經由前述平台來使基板的中央部的溫度比基板的周緣部的溫度更高的方式在基板形成溫度梯度的工程。

本發明的其他的基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台而加熱基板的工程；其次為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將溶劑氣體供給至前述基板的表面的周緣部，一邊從基板的中央部的上方排氣的工程；及一過進行此工程，一邊以能夠經由前述平台來使基板的中央部的溫度比基板的周緣部的溫度更高的方式在基板形成溫度梯度的工程。

在該等的方法中，在前述基板形成溫度梯度的工程係例如藉由調整平台的溫度、及使用表面的周緣部比中央部更高的平台之至少一方來進行。

本發明的另外其他的基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台而加熱基板的工程；其次為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將溶劑氣體供給至前述基板的表面的一端側，一邊從基板的另一端側排氣的工程；及一邊進行此工程，一邊以能夠經由前述平台來使基板的一端部的溫度比基板的另一端部的溫度更高的方式在基板形成溫度梯度的工程。

本發明的另外其他的基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台的工程；為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將被加熱至比前述基板的溫度更高溫度的溶劑氣體供給至前述基板的表面的中央部，一邊從基板的周圍排氣的工程。

本發明的另外其他的基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台的工程；為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將被加熱至比前述基板的溫度更高溫度的溶劑氣體供給至前述基板的表面的一端側，一邊從基板的另一端側排氣的工程。

上述各基板處理方法的具體的態樣是例如下記般。

(a)取代一邊將前述溶劑氣體供給至基板的表面的中央部，一邊從基板的周圍排氣的工程，而進行重複複數次下列步驟的工程，一邊對基板的中央部供給溶劑氣體，一邊從基板的周圍排氣的步驟；及其次一邊對該基板的中央部供給用以使溶劑氣體乾燥的乾燥用的氣體，一邊從基板的周圍排氣的步驟。

(b)取代一邊將前述溶劑氣體供給至基板的表面的周緣部，一邊從基板的中央部的上方排氣的工程，而進行重複複數次下列步驟的工程，一邊對基板的周圍供給溶劑氣體，一邊從基板的中央部排氣的步驟；及其次一邊對該基板的周圍供給用以使溶劑氣體乾燥的乾燥用的氣體，一邊從基板的中央部排氣的步驟。

(c)取代一邊將前述溶劑氣體供給至前述基板的表面的一端側，一邊從基板的另一端側排氣的工程，而進行重複複數次下列步驟的工程，一邊對基板的一端側供給溶劑氣體，一邊從基板的另一端側排氣的步驟；及其次一邊對該基板的一端側供給用以使溶劑氣體乾燥的乾燥用的氣體，一邊從基板的另一端側排氣的步驟。

若根據本發明，則在基板的表面供給溶劑氣體時，加熱基板，以使該溶劑氣體的濃度高，溶劑的分子容易衝突於遮罩圖案之處的溫度能夠形成比溶劑氣體的濃度低，溶劑的分子不易衝突於遮罩圖案之處的溫度更高的方式在基板形成溫度梯度。藉由如此形成溫度梯度，前述溶劑的分子容易衝突於遮罩圖案之處相較於不易衝突之處更多量的溶劑揮發。因此，可防止圖案遮罩的溶解，使其表面均一性高地平滑化，所以可抑制良品率的降低。並且，從基板的中央部往基板的周圍、或從基板的一側部往另一端側供給被加熱至比基板的溫度更高的溫度之溶劑氣體。溶劑氣體的供給側相較於排氣側，由於該溶劑氣體的溫度高，因此往圖案遮罩之溶劑的吸附會被抑制，其結果，同樣可防止圖案遮罩的溶解，使其表面均一性高地平滑化。

(第1實施形態)

一邊參照縱斷側面圖及橫斷平面圖的圖1及圖2來一邊說明有關本發明的實施形態的溶劑供給裝置1。溶劑供給裝置1是具備：用以處理晶圓W的處理容器2、及在處理容器2與溶劑供給裝置1的外部之間搬送基板的晶圓W的搬送機構6。在被搬送至此處理容器2的晶圓W表面形成阻劑膜。阻劑膜接受曝光、顯像處理，形成圖案遮罩的阻劑圖案。

處理容器2是形成扁平的圓形狀，具備容器本體21及蓋體41。容器本體21是具備：成為其周緣部的側壁部22、及從側壁部22的下端突出至內側方向的底壁部23，且在底壁部23上設有平台24。平台24的表面是藉由水平載置晶圓W的熱板31所構成。如圖3所示，在熱板31的背面側的中央部設有成為平台24的調溫機構的環狀的加熱器32。加熱器32是藉由電熱線所構成，但圖基於方便起見顯示為板狀的構件。加熱器32是被連接至獨立控制供給至該加熱器32的電力之電力控制器35。

若回到圖1、2來繼續說明，則在平台24所設的3個的各孔26插通有銷27。該等銷27是藉由昇降機構28來突沒於平台24上，在與搬送機構6之間交接晶圓W。

在側壁部22的表面沿著其周方向開口有多數的淨化氣體吐出口29。在側壁部22的下方形成有連通至淨化氣體吐出口29的環狀的空間36，在該空間36的下方，於周方向取間隔連接複數的淨化氣體供給管37的一端。各淨化氣體供給管37的另一端是被連接至壓送N₂ 氣體作為淨化氣體之未圖示的供給機構，從供給機構供給至空間36的淨化氣體是擴散於該空間36來從各淨化氣體吐出口29吐出。

蓋體41是藉由昇降機構11來構成昇降自如。蓋體41是具備：成為其周緣部的側壁部42、及被其側壁部42包圍的上壁部43，側壁部42的下端是比上壁部43的下端更位於下方。對晶圓W進行處理時，蓋體41會移動至圖1所示的處理位置，上壁部43的下端與容器本體21的側壁部22的上端會隔著間隙12來彼此接近。

上壁部43的背面側中央部是突出至下方，形成氣體供給部4。如圖4所示般，在此氣體供給部4的側周，沿著周方向而開口有多數的氣體吐出口44，可從被載置於平台24的晶圓W的中央部往周緣部吐出氣體，對晶圓W全體供給氣體。在圖2中是以點線的箭號來表示從氣體吐出口44吐出的氣體的流動。

在蓋體41的上部連接氣體供給管45的下游端，氣體供給管45的上游側是分岐而構成氣體供給管45A、45B。氣體供給管45A的上游側是經由流量控制機構47A來連接至溶劑供給源48A。溶劑供給源48A是成為儲存有可使阻劑膨潤的溶劑之槽，且被連接至對所儲存的溶劑的液相供給N₂ 氣體的N₂ 氣體供給部49。

若從N₂ 氣體供給部49供給N₂ 氣體至前述槽內，則該槽內會被加壓且溶劑會氣化，由氣化的溶劑及前述N₂ 氣體所構成的處理氣體會以流量控制機構47A來控制其流量，從氣體吐出口44供給至晶圓W。並且，氣體供給管45B的上游側是經由氣體流量控制機構47B來連接至壓送乾燥用氣體的N₂ 氣體至下游側的N₂ 氣體供給源48B。被壓送的乾燥用氣體是以氣體流量控制機構47B來控制其流量而從氣體吐出口44供給至晶圓W。

在蓋體41的側壁部42的下端，重疊於淨化氣體吐出口29的位置形成有環狀的凹部51。經由複數的排氣路52來開放至蓋體41的上部，各排氣路52是在前述周方向設置複數個。並且，在側壁部42的下端，在凹部51的內側，多數的排氣口53會被配列於晶圓W的周方向。此排氣口53是被連接至排氣機構54。

在圖5中是分別以實線的箭號來表示晶圓W處理中的處理容器2的處理氣體的流動，以點線的箭號來表示淨化氣體的流動。從淨化氣體吐出口29吐出的淨化氣體是其一部分會流入凹部51而往處理容器2的外部流通且其一部分會藉由排氣口53來吸引而往處理容器2的內側，流入該排氣口53而被排氣。在如此形成淨化氣體的流動之狀態下，處理氣體會從氣體吐出口44吐出，從晶圓W的中央部往周緣部擴展於橫方向，往排氣口53。在排氣口53的外側，如上述般形成有從淨化氣體的外側往內側的流動，因此處理氣體不會有被此流動阻擋而往排氣口53的外側出去的情形，藉由該排氣口53來除去。雖針對處理氣體的流動進行說明，但在對晶圓W供給乾燥用氣體時，也是淨化氣體會同樣地被供給至處理容器2，該乾燥用氣體是與處理氣體同樣地流動於處理容器2而被排氣。

回到圖1、圖2來進行說明。在處理容器2的外部設有基台61，在此基台61設有前述搬送機構6。搬送機構6是藉由水平的移動板62、及在基台61上支撐移動板62的支撐部63、及移動機構64所構成。支撐部63是從移動板62延伸至基台61的下方，連接至移動機構64。若將圖1及圖2所示的移動板62的位置設為待機位置，則移動板62可藉由該移動機構64來水平移動於待機位置與處理容器2的平台24上之間。圖中65是以不會妨礙此移動的方式設於基台61的縫隙。

說明有關移動板62。在移動板62的內部設有加熱器66，將載置於表面的晶圓W加熱至預先設定的溫度。圖中67是縫隙，為了在與平台24之間交接晶圓W而使銷27通過。圖中68是缺口，為了在與搬送晶圓W至溶劑供給裝置1的搬送臂13之間交接晶圓W而設。

圖2所示的搬送臂13是具備：包圍晶圓W的側周之扁平的叉子14、及從該叉子14突出至內側而來支撐晶圓W的背面之支撐部15。搬送臂13是構成對移動板62前後(圖2中上下)移動、昇降移動自如，組合該等的動作在與移動板62之間交接晶圓W。

溶劑供給裝置1是具備由電腦所構成的控制部10。控制部10會將控制訊號傳送至溶劑供給1的各部，控制各種氣體的給斷及各氣體的供給量、在移動板62及平台24的晶圓W的溫度、在移動板62與平台24之間的晶圓W 的交接、處理容器2內的排氣、經由電力控制器35來往加熱器32的供給電力等的動作，如後述般使在溶劑供給裝置1的處理能夠進行的方式編入命令(各步驟)。此程式是被儲存於電腦記憶媒體例如軟碟、光碟、硬碟、MO(光磁碟)等的記憶媒體來安裝於控制部10。

為了說明上述的溶劑供給裝置1的處理的概要，一邊參照圖6的圖表，一邊說明藉由溶劑供給裝置1來對晶圓W供給已述的處理氣體時的晶圓W表面的阻劑圖案中的溶劑的濃度與構成阻劑的聚合物的動作容易度的關係。圖表的縱軸、橫軸分別為表示阻劑聚合物動作容易度、阻劑圖案中的溶劑濃度。

在阻劑圖案供給處理氣體時，溶劑的分子是按照處理氣體所持有的溫度能量來運動，但若該溶劑的分子衝突於阻劑圖案，則其瞬間此分子與阻劑圖案之間發生熱的授受。藉此，溶劑氣體會迅速地形成晶圓W的溫度，分子附著於阻劑圖案的表面。亦即，一旦對阻劑圖案供給處理氣體，則溶劑會浸透於阻劑圖案的表面。但，若為處理氣體的供給量少，阻劑圖案中的溶劑濃度為預定的臨界值以下的範圍(圖表中範圍L1)，則前述聚合物是幾乎不流動。例如圖表中的點A的狀態的阻劑圖案是溶劑濃度位於前述臨界值，那麼聚合物處於幾乎不流動的狀態。若阻劑圖案中的溶劑濃度比前述臨界值更高，則前述聚合物的流動性會變高，阻劑圖案的表面會膨潤，前述粗糙會被改善。例如圖表中的點B是表示可取得最適的聚合物的流動性的狀態。

若持續處理氣體的供給，溶劑濃度過高，則溶劑會朝阻劑圖案的內部浸透，阻劑圖案的膨潤量形成過大。如此過大膨潤的阻劑圖案無法保持其形狀而彎曲，如先前技術的項目所說明那樣溶解。在圖表中的點C是圖案的形狀會被保持著，但若溶劑濃度變高，則會發生如此的圖案的溶解。在圖表中分別以L2來表示圖案被改善之溶劑濃度的範圍，以L3來表示發生圖案的溶解之溶劑濃度的範圍。

因此，為了在晶圓W的面內均一性高地改善阻劑圖案的粗糙，而被要求以使阻劑圖案中的溶劑濃度一致於圖表中以L2所示的範圍內的預定的濃度之方式進行處理。在此，溶劑供給裝置1是一旦從氣體吐出口44連續吐出處理氣體，則在該氣體吐出口44附近，亦即晶圓W的中央部是處理氣體所被供給的量要比晶圓W的周緣部量，因此該中央部的溶劑的濃度會比周緣部的溶劑的濃度更高。

更具體說明，則在接近氣體吐出口44的晶圓W中央部是處理氣體的流速較高，處理氣體的濃度會變高，因此如上述般溶劑的分子往阻劑圖案衝突、附著的比例(確率)會變高，其結果在晶圓W的中央部是阻劑圖案的膨潤會進展。但，因為處理氣體往周緣部擴散，所以在周緣部是處理氣體的流速會降低，其濃度會變低。因此，溶劑的分子往阻劑圖案衝突、附著的比例低，相較於中央部，阻劑圖案難膨潤。

於是，溶劑供給裝置1是在處理氣體供給時，藉由加熱器32來控制成晶圓W的中央部的溫度比周緣部的溫度更高。使用圖7~圖9的模式圖說明如此溫度控制時的晶圓W表面的情況。如圖7所示般一旦處理氣體的供給開始，則處理氣體是被供給至晶圓W的中央部的量多，因此如圖8所示般，溶劑的分子70是在該中央部要比周緣部更容易附著。但，由於晶圓W的中央部溫度高，所以來自該中央部的揮發量多。

更詳細說明，如上述般對阻劑圖案衝突、附著的溶劑的分子離開阻劑圖案的量，亦即作為溶劑氣體從阻劑圖案揮發的量是影響晶圓W正上方的氣層的溶劑濃度與阻劑圖案中的溶劑濃度的平衡。所謂平衡是阻劑圖案中的液體的溶劑與前述氣層中的氣體的溶劑的氣液平衡。藉由使晶圓W的溫度上昇，晶圓W正上方的環境的溶劑濃度會變低，藉由前述氣液平衡，溶劑的揮發會自阻劑圖案進展。

亦即，如圖9所示般，多數的分子70會離開晶圓W的表面，搭乘氣流而被排氣。對於此，由於晶圓W的周緣部相較於中央部溫度低，所以處理氣體容易結露。亦即，附著的分子70的揮發量少。因此，在晶圓W的中央部與周緣部之間可使溶劑的濃度一致。並且，藉由處理氣體的供給時間變長，溶劑會浸透於阻劑圖案的內部，但由予以防止的目的、及充分地確保阻劑圖案的表面的溶劑濃度收於前述圖表中的範圍L2的時間的目的，重複進行利用處理氣體的供給之阻劑圖案的膨潤、及利用前述乾燥用氣體的供給及移動板62的加熱所構成的乾燥處理。從氣體吐出口44供給的乾燥用氣體是與溶劑氣體同樣接近氣體吐出口44的晶圓W的中央部側的流速會變高，因此晶圓W的中央部正上方的氣層的溶劑濃度會比晶圓W的周緣部正上方的溶劑濃度更低，藉此溶劑的揮發會藉由前述氣液平衡來從晶圓W的中央部促進。前述乾燥用氣體在本實施形態是使用N₂ 氣體，但並非限於此，例如亦可為乾空氣。

以下，一邊參照表示各工程的溶劑供給裝置1的動作的圖10~圖16、及處理的各段階的阻劑圖案的模式圖的圖17，一邊具體說明有關溶劑供給裝置1的作用。又，圖18也一邊適當參照一邊進行說明。圖18是表示使在溶劑供給裝置1處理晶圓W的區間、平台24的銷27昇降的時機、供給處理氣體的區間、供給N₂ 氣體的區間、移動板62的位置及移動方向有所對應而顯示的時間圖。此時間圖中，有關移動板62的位置及移動方向是將位於平台24上時及朝平台24移動時顯示為「IN」，將位於前述待機位置時及從平台24上移動至該待機位置時顯示為「OUT」。

首先，藉由搬送臂13來將晶圓W交接至處於待機位置的移動板62(圖18中時刻t1)。如在圖13作為狀態1所示般，晶圓W的阻劑圖案71的表面72為粗糙，形成有凹凸。如圖10所示，移動板62會往平台24上移動(圖18中時刻t2)(步驟S1)。藉由加熱器32，平台24 的熱板31的溫度會上昇，熱板31的中央部的溫度會比周緣部的溫度更高。然後，一旦銷27上昇而接受晶圓W(圖18中時刻t3)，則移動板62會回到待機位置，如圖11所示般，前述銷27會下降而使晶圓W載置於平台24(圖18中時刻t4)。藉由熱板31來調溫晶圓W，晶圓W的中央部的溫度會比周緣部更高(步驟S2)。前述中央部的溫度是例如30度~50度，前述周緣部的溫度是例如23度~45度。

與晶圓W的調溫同時進行蓋體41的下降、來自淨化氣體吐出口29的淨化氣體的吐出及來自排氣口53的排氣。晶圓W被載置於平台24後，例如10秒經過，如圖12所示般，從氣體供給部4的氣體吐出口44供給處理氣體至晶圓W的中央部(圖18中時刻t5)(步驟S3)，如已述般往晶圓W的周緣部流動而與淨化氣體一起排氣。另外，在此圖12等的作用圖中，為了防止圖繁雜化，而僅晶圓W的周圍的氣流以箭號來表示，但實際上在處理容器2內是如圖5所示般形成氣流。

阻劑圖案71的表面72會暴露於處理氣體而如圖17的狀態2所示般膨潤。如在圖7~圖9所說明那樣，處理氣體的供給量是晶圓W的中央部要比晶圓W的周緣部多，但該中央部的表面相較於周緣部，溶劑的揮發量多。反過來說，在晶圓W的周緣部雖處理氣體的供給量比晶圓W的中央部少，但相較於中央部不揮發附著的溶劑的量多。因此，在晶圓W的中央部及周緣部附著浸透於阻劑圖案 71的表面72的溶劑的量會一致，在該等中央部與周緣部之間均一性高地使表面72膨潤，表面72溶解。

處理氣體供給開始後，例如經過5~10秒，則停止從氣體吐出口44供給處理氣體，如圖13所示般從氣體供給部4的氣體吐出口44吐出乾燥用氣體至晶圓W的中央部，往周緣部流動而與淨化氣體一起排氣(圖18中時刻t6)(步驟S4)。如在圖17作為狀態3所示般，藉由暴露於此乾燥用氣體，浸透於阻劑圖案71的表面72之溶劑會揮發、乾燥。藉由此乾燥用氣體從氣體吐出口44供給，往晶圓W的中央部的供給量會比周緣部更多，因此晶圓W的中央部相較於周緣部，乾燥速度快，更確實地在晶圓W的面內使阻劑圖案71的表面72的膨潤量一致。

乾燥用氣體供給開始後，例如經過5~10秒，則停止從氣體吐出口44供給乾燥用氣體及停止從淨化氣體吐出口29供給淨化氣體，蓋體41上昇，如圖14所示般，銷27會使晶圓W上昇，移動板62會移動至平台24上(圖18中時刻t7)(步驟S5)。移動板62會藉由加熱器66來控制成比平台24更高的溫度，銷27會下降而如圖15所示般一旦晶圓W被載置於移動板62(圖18中時刻t8)，則晶圓W全體會被加熱至例如60度。藉此，如圖17的狀態4所示般，晶圓W的中央部及周緣部的阻劑圖案71的表面72會更乾燥，且晶圓W的溫度會上昇，構成阻劑圖案的聚合物的流動性會變高，凹凸的改善會進展。然後，一旦溶劑揮發，表面72的乾燥進展，則前述聚合物的流動性會降低，往阻劑圖案71內之溶劑的浸透會被抑制(步驟S6)。

晶圓W被載置於移動板62之後，例如經過10~60秒，則銷27會上昇而從移動板62舉起晶圓W(圖18中時刻t9)，移動板62會往待機位置移動。銷27下降而使晶圓W載置於平台24(圖18中時刻t10)，且處理容器2的蓋體41會下降，如圖16所示般，藉由平台24來調溫晶圓W(步驟S7)。亦即，再度進行上述步驟S2。

以後，如圖18的時間圖所示般，步驟S3之處理氣體的供給(圖18中時刻t11)、步驟S4之乾燥用氣體的供給(圖18中時刻t12)、步驟S5之往移動板62之晶圓W的交接(圖18中時刻t13)、步驟S6之晶圓W的加熱會被進行，前述步驟S6終了後，再重複進行步驟S2~S6的處理。藉此，在晶圓W的中央部及周緣部，阻劑圖案71是被反覆成圖17的狀態2~狀態4的各狀態，隨即阻劑圖案的凹凸會被弄平，如狀態5那樣表面72會被平滑化。例如若進行第3次的步驟S2~S6，則移動板62會原封不動載置晶圓W回到待機位置(圖18中時刻t14)，搬送臂13接受晶圓W，將該晶圓W往溶劑供給裝置1的外部搬送(圖18中時刻t15)。然後，為了完全除去溶劑，晶圓W例如被搬送至加熱裝置，以比移動板62的加熱溫度更高的溫度加熱。

若根據此溶劑供給裝置1，則從晶圓W中央部的氣體吐出口44供給處理氣體時，將晶圓W的中央部加熱成其溫度比周緣部更高，在晶圓W形成溫度梯度。藉此，在晶圓W的中央部是溶劑的揮發量會比周緣部多，所以在晶圓W的面內可使圖案的膨潤量一致。因此，在晶圓W的面內可抑制阻劑圖案的溶解，可均一性高地改善阻劑圖案的表面的粗糙。

並且，在此溶劑供給裝置1是對1片的晶圓W重複進行此處理氣體及乾燥用氣體的供給。藉此，可抑制往阻劑圖案的內部之溶劑的浸透，可更確實地在晶圓W的面內抑制阻劑圖案的溶解，且可改善阻劑圖案的表面的粗糙。

並且，此溶劑供給裝置1是在乾燥用氣體的供給後，藉由移動板62來進行晶圓W的加熱，藉此溶劑的乾燥速度會變快，所以處理能力會提升。雖亦可提高設定平台24的溫度，取代藉由移動板62來進行加熱，但為了防止在處理氣體供給時來自晶圓W的溶劑的揮發量過多，如此使晶圓W移動至比平台24更高溫度調整後的移動板62進行乾燥為有效。但，亦可不使晶圓W移動於此移動板62，藉由繼續乾燥用氣體的供給來使阻劑圖案乾燥。

(第1實施形態的變形例)

以下，說明有關第1實施形態的各變形例。圖19是表示藉由LED群81來構成加熱熱板31的熱源之第1變形例。LED群81是由設於熱板31的下方全體的多數個LED82所構成，各LED82是將紅外線照射至熱板31，加熱熱板31。LED群81之中，加熱圖中以點線83所包圍的熱板31的中央部之LED82是設定成比其他的LED82更輸出高，藉此晶圓W的中央部會被加熱成比周緣部高溫。

在圖20是顯示第2變形例。圖20中的熱板84的表面是彎曲，中央部的表面比周緣部的表面更高。藉此，構成晶圓W的周緣部至熱板84的距離要比晶圓W的中央部至熱板84的距離更大。而且，在熱板84的背面是以能夠包圍加熱器32的方式彼此直徑不同的環狀的加熱器85、86會對於加熱器32配置成同心圓狀。藉由該等加熱器32、85、86來將熱板84的表面控制成均一的溫度，但因為上述的距離大小的不同所造成往晶圓W之傳熱量的差，晶圓W的中央部的溫度會比周緣部的溫度高。藉此，可比晶圓W的周緣部更擴大中央部的溶劑的乾燥量。

在圖21是顯示第3變形例。在圖21的熱板31是設有已述的加熱器32、85、86，藉由該等加熱器32、85、86來使熱板31的表面加熱至均一的溫度。並且，在被連接至已述的處理容器2的氣體供給管45設有加熱器80，加熱流通於該氣體供給管45的處理氣體。在處理晶圓W時，藉由加熱器80被供給至處理容器2內的處理氣體的溫度會被控制成比藉由熱板31所調溫的晶圓W的溫度更高。

然後，被供給至晶圓W的中央部的處理氣體是在流通於晶圓W表面的期間被冷卻，因此處理氣體中的溶劑是越往晶圓W的周緣部，越容易結露附著於晶圓W。因此，在晶圓W的面內可使膨潤量一致。此第3變形例可與第1實施形態或第1實施形態的其他變形例所示之藉由熱板31來對晶圓W形成溫度分布的手法組合。亦可在此第1實施形態或後述的各實施形態及該等的變形例中，以能夠進行適當的處理之方式，例如設置如此的加熱器80來將處理氣體的溫度調整至適當的溫度。

又，圖22是第4變形例，在平台24設有對熱板31的下面中央部吐出N₂ 氣體的噴嘴87、及在噴嘴87附近包圍該噴嘴87的複數個排氣口88。在連接N₂ 氣體的供給源89及噴嘴87的流路設有前述加熱器80。藉由加熱器80來加熱而被供給至噴嘴87的N₂ 氣體是如圖中以箭號所示那樣從排氣口88排氣。藉此，晶圓W的中央部會被加熱成比周緣部更高的溫度。並且，為了加熱熱板31的中央部，亦可在熱板31的下面中央部形成液體的流路，使被調溫的液體流通於該流路。

第5變形例是說明不僅處理氣體供給時，連利用移動板62的加熱時也形成溫度梯度的例子。圖23是移動板62的橫斷平面圖。如該圖所示般，在移動板62的中央部設有環狀的加熱器90A，在周緣部設有複數的加熱器90B。各加熱器90B是形成環被分割於周方向，包圍加熱器90A。加熱器90A的輸出是設定成比加熱器90B的輸出更高，晶圓W的中央部被加熱成比周緣部更高的溫度。藉由如此構成移動板62，在被載置於移動板62時晶圓W的中央部是溶劑的揮發會比周緣部還被促進，因此可更確實地使阻劑圖案的膨潤量一致。

(第2實施形態)

以下，以和第1實施形態的差異點為中心來說明有關其他的實施形態。在溶劑供給裝置1中，亦可將處理容器構成如圖24所示般。此圖24是表示將處理氣體供給至與處理容器2不同的方向的處理容器91的縱斷側面圖。構成此處理容器91的蓋體92是在晶圓W的外方，以能夠包圍該晶圓W的方式設有環狀的氣體吐出口93。並且，在晶圓W的中央部的上方開口有排氣口94，從氣體吐出口93吐出的處理氣體及乾燥用氣體是如圖中箭號所示般，往晶圓W的中央部，從排氣口94排氣。圖中95是密封構件。

從氣體吐出口93吐出的處理氣體是被排氣而匯集於晶圓W的中央部。因此，晶圓W的中央部是處理氣體的流速會比周緣部更高，藉此該處理氣體的濃度會變大，所以處理氣體的分子衝突於阻劑圖案的比例會變大，膨潤量容易變大。於是，如圖24、圖25所示般將加熱器32與第1實施形態同樣地配置於晶圓W的中央部下方，構成晶圓W的中央部比周緣部更高溫度。

藉由如此的構成，在晶圓W中央部要比周緣部更促進溶劑的揮發，與第1實施形態同樣可在晶圓W的面內使阻劑圖案的膨潤量一致。並且，在此第2實施形態中亦例如與第1實施形態同樣地交替重複進行處理氣體的供給及利用乾燥用氣體及移動板的乾燥處理。由於乾燥用氣體是在與處理氣體同方向供給，因此在接近排氣口94的晶圓W的中央部是乾燥用氣體的流速及濃度會變高。亦即，利用該乾燥氣體的乾燥速度是晶圓W的中央部要比周緣部更大，因此在晶圓W的面內可使阻劑圖案的膨潤量更確實地一致。而且，藉由交替重複供給各氣體，與第1實施形態同樣地可抑制溶劑往阻劑圖案的內部浸透，且可更確實地改善阻劑圖案的粗糙。在此第2實施形態中也適用在第1實施形態所示的各變形例，可藉由熱板31、84來將晶圓W的中央部加熱至比周緣部更高的溫度。

(第3實施形態)

在圖26、圖27分別顯示處理容器101的縱斷側面圖、橫斷平面圖。圖中102是設於平台24的一端側的氣體供給部，在其上面形成有氣體吐出口103。圖中104是設於平台24的另一端側的排氣部，具有排氣口105。從氣體吐出口103吐出的處理氣體及乾燥用氣體是在平台24與處理容器101的蓋體106的頂板之間從晶圓W的一端側往另一端側排氣。

在如此將處理氣體流動於一方向的處理容器101是相較於使處理氣體從周緣部側流往中央部側或從中央部側流往周緣部側的處理容器，晶圓W表面的流速的分布可被抑制，因此在晶圓W的面內不易形成阻劑圖案的溶劑濃度的梯度，但從氣體吐出口103吐出的處理氣體是所含的溶劑分子會一邊被晶圓W吸收，一邊往排氣口105而去。因此，在晶圓W的表面上越往處理氣體的下游側，溶劑的濃度越會逐漸變低。亦即，在接近氣體吐出口103的晶圓W的一端部是溶劑分子的衝突的比例(確率)相較於接近排氣口105的晶圓W的另一端部的溶劑分子的衝突的比例(確率)會變高。於是，此例是在熱板31的下面的前述一端側設置加熱器107。

此加熱器107是延伸於與處理氣體的流通方向正交的方向。藉由此加熱器107，處理氣體供給時，晶圓W的一端部的溫度會比另一端部的溫度更高，在該一端部是溶劑的揮發比另一端部更被促進，與第1實施形態同樣在晶圓W的面內可使阻劑圖案的膨潤量一致。並且，在此第3實施形態中也是例如與第1實施形態同樣交替重複進行處理氣體的供給與利用乾燥用氣體及移動板的乾燥處理。乾燥用氣體是被供給於與處理氣體同方向，一邊取入溶劑環境，一邊往排氣口105而去，其濃度是前述一端部會比另一端部高。因此，晶圓W的一端部的乾燥力會比另一端部更高。晶圓W的面內可使阻劑圖案的膨潤量更確實地一致。並且，藉由交替重複進行處理氣體的供給及乾燥處理，與第1實施形態同樣可抑制往阻劑圖案的內部之溶劑的浸透，且可更確實地改善阻劑圖案的粗糙。

在此第3實施形態也是與第2實施形態同樣適用第1實施形態所示的各變形例，可將晶圓W的前述一端部的溫度形成比另一端部的溫度更高，來取代將晶圓W的中央部的溫度形成比周緣部的溫度高，或從氣體吐出口103供給被調整成比晶圓W的溫度更高溫度的處理氣體的同時從排氣口105排氣。如此進行處理氣體的溫度控制的手法和第1實施形態同樣可與在熱板形成溫度分布的手法組合。又，若具體說明適用第5變形例的情況，則是使圖23所示的加熱器90B之中位於晶圓W的一端部的下方的加熱器90B升溫至比其他的加熱器90B更高的溫度。

在上述的各例是處理氣體的吐出口及乾燥用氣體的吐出口被共用，但只要處理氣體的流通方向與乾燥用氣體的流通方向相同，可取得已述的效果，該等吐出口亦可各別地形成。又，亦可將各處理容器排氣而成為真空環境，對該真空環境供給各氣體。並且，從晶圓W的中央部往周緣部來供給處理氣體及乾燥用氣體時，並非限於第1及第2實施形態那樣在晶圓W的全周設置排氣口，亦可在晶圓W的一端側、另一端側設置排氣口，從該等一端側及另一端側進行排氣。

〔參考試驗〕

接著，說明有關與本發明關聯進行的參考試驗。在沿著形成有阻劑圖案的晶圓W(設為晶圓A1)的徑方向的複數處，測定該阻劑圖案的測定尺寸的偏差(LWR)。LWR是以偏差的標準偏差的3倍(3Sigma)來表示。並且，準備與晶圓A1同樣形成有阻劑圖案的晶圓A2、A3。有關晶圓A2是載置於使溫度形成均一的熱板31，按照第1實施形態來進行各氣體的供給處理，與晶圓A1同樣進行測定，算出各部的阻劑圖案的粗度的3Sigma。又，有關晶圓A3是不進行處理氣體及乾燥氣體的重複供給，連續以預定的時間對晶圓W供給處理氣體後，進行加熱處理，與晶圓A1、A2同樣算出各部的3Sigma。

圖28的圖表是表示此評價試驗的結果。橫軸是表示晶圓W的測定位置。橫軸中的-150、+150分別為晶圓W的一端、另一端，0為晶圓W的中心。縱軸是表示所被算出的3Sigma，單位是nm。如該圖表所示，晶圓A2相較於晶圓A1，各測定處的3Sigma小。亦即在晶圓W的面內阻劑圖案的粗度的偏差小。又，晶圓A3是晶圓W的中央部的3Sigma會比晶圓A1的值更大。這是因為在晶圓A3的中央部發生阻劑圖案的溶解。由此評價試驗的結果顯示，藉由重複進行處理氣體的供給及乾燥氣體的供給，可在晶圓W的面內均一性高地改善阻劑圖案的粗度。

W‧‧‧晶圓

1‧‧‧溶劑供給裝置

10‧‧‧控制部

2‧‧‧處理容器

24‧‧‧平台

25‧‧‧加熱器

4‧‧‧氣體供給部

44‧‧‧氣體吐出口

6‧‧‧搬送機構

62‧‧‧移動板

66‧‧‧加熱器

71‧‧‧阻劑圖案

圖1是本發明的溶劑供給裝置的縱斷側面圖。

圖2是前述溶劑供給裝置的平面圖。

圖3是表示設於前述溶劑供給裝置的熱板的背面的平面圖。

圖4是前述溶劑供給裝置的氣體供給部的縱斷側面圖。

圖5是表示前述溶劑供給裝置的處理容器的氣體的流動的說明圖。

圖6是表示阻劑的動作容易度與溶劑濃度的關係的圖表。

圖7是晶圓表面的溶劑分子的動作的說明圖。

圖8是表示晶圓表面的溶劑分子的動作的說明圖。

圖9是表示晶圓表面的溶劑分子的動作的說明圖。

圖10是表示利用前述溶劑供給裝置的處理的工程圖。

圖11是表示利用前述溶劑供給裝置的處理的工程圖。

圖12是表示利用前述溶劑供給裝置的處理的工程圖。

圖13是表示利用前述溶劑供給裝置的處理的工程圖。

圖14是表示利用前述溶劑供給裝置的處理的工程圖。

圖15是表示利用前述溶劑供給裝置的處理的工程圖。

圖16是表示利用前述溶劑供給裝置的處理的工程圖。

圖17是表示阻劑圖案的狀態的模式圖。

圖18是表示利用前述溶劑供給裝置的氣體供給及動作的時間圖。

圖19是表示熱板的其他的構成的縱斷側面圖。

圖20是表示熱板的其他的構成的縱斷側面圖。

圖21是表示熱板的其他的構成的縱斷側面圖。

圖22是表示平台的其他的構成的縱斷側面圖。

圖23是移動板的橫斷平面圖。

圖24是表示構成前述溶劑供給裝置的處理容器的其他的構成的縱斷側面圖。

圖25是被載置於前述處理容器的平台的晶圓的平面圖。

圖26是表示構成前述溶劑供給裝置的處理容器的另外其他構成的縱斷側面圖。

圖27是前述處理容器的橫斷平面圖。

圖28是表示評價試驗的結果的圖表。

70‧‧‧分子

W‧‧‧晶圓

Claims

一種基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台而加熱基板的工程；其次為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將溶劑氣體供給至前述基板的表面的中央部，一邊從基板的周圍排氣的工程；及一邊進行此工程，一邊以能夠經由前述平台來使基板的中央部的溫度比基板的周緣部的溫度更高的方式在基板形成溫度梯度的工程。
一種基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台而加熱基板的工程；其次為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將溶劑氣體供給至前述基板的表面的周緣部，一邊從基板的中央部的上方排氣的工程；及一邊進行此工程，一邊以能夠經由前述平台來使基板的中央部的溫度比基板的周緣部的溫度更高的方式在基板形成溫度梯度的工程。
如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，在前述基板形成溫度梯度的工程係藉由調整平台的溫度、及使用表面的周緣部比中央部更高的平台之至少一方來進行。
一種基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台而加熱基板的工程；其次為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將溶劑氣體供給至前述基板的表面的一端側，一邊從基板的另一端側排氣的工程；及一邊進行此工程，一邊以能夠經由前述平台來使基板的一端部的溫度比基板的另一端部的溫度更高的方式在基板形成溫度梯度的工程。
一種基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台的工程；為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將被加熱至比前述基板的溫度更高溫度的溶劑氣體供給至前述基板的表面的中央部，一邊從基板的周圍排氣的工程。
一種基板處理方法，係為了對於被曝光、顯像處理而形成有圖案遮罩的基板改善前述圖案遮罩的粗糙而進行處理的方法，其特徵為包括：將前述基板載置於處理容器內的平台的工程；為了使前述圖案遮罩膨潤，而一邊將被加熱至比前述基板的溫度更高溫度的溶劑氣體供給至前述基板的表面的一端側，一邊從基板的另一端側排氣的工程。
如申請專利範圍第1或5項之基板處理方法，其中，取代一邊將前述溶劑氣體供給至基板的表面的中央部，一邊從基板的周圍排氣的工程，而進行重複複數次下列步驟的工程，一邊對基板的中央部供給溶劑氣體，一邊從基板的周圍排氣的步驟；及其次一邊對該基板的中央部供給用以使溶劑氣體乾燥的乾燥用的氣體，一邊從基板的周圍排氣的步驟。
如申請專利範圍第2項之基板處理方法，其中，取代一邊將前述溶劑氣體供給至基板的表面的周緣部，一邊從基板的中央部的上方排氣的工程，而進行重複複數次下列步驟的工程，一邊對基板的周圍供給溶劑氣體，一邊從基板的中央部排氣的步驟；及其次一邊對該基板的周圍供給用以使溶劑氣體乾燥的乾燥用的氣體，一邊從基板的中央部排氣的步驟。
如申請專利範圍第4或6項之基板處理方法，其中，取代一邊將前述溶劑氣體供給至前述基板的表面的一端側，一邊從基板的另一端側排氣的工程，而進行重複複數次下列步驟的工程，一邊對基板的一端側供給溶劑氣體，一邊從基板的另一端側排氣的步驟；及其次一邊對該基板的一端側供給用以使溶劑氣體乾燥的乾燥用的氣體，一邊從基板的另一端側排氣的步驟。