TWI833688B - 顯像處理方法、電腦記憶媒體及顯像處理裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]在使用撥水性高的光阻之情況下，抑制圖案倒塌之產生，取得更細微的光阻圖案。 　　[解決手段]本發明之顯像處理方法包含：圖案形成工程(步驟S2)，其係對基板供給顯像液而使基板上之光阻膜予以顯像；塗佈工程(步驟S4)，其係在被顯像之基板塗佈水溶性聚合物之水溶液且形成水溶性聚合物之液膜；沖洗工程(步驟S5)，其係對被塗佈有水溶性聚合物之水溶液的基板，供給沖洗液而洗淨基板。

Description

顯像處理方法、電腦記憶媒體及顯像處理裝置
本發明係關於對形成有光阻膜之基板，進行顯像處理而在基板形成特定圖案之顯像處理方法、電腦記憶媒體及顯像處理裝置。
在例如在半導體裝置之製程的光微影工程中，依序進行例如在作為基板之半導體晶圓(以下，稱為「晶圓」。)上塗佈光阻液，形成光阻膜之光阻塗佈處理、在該光阻膜曝光特定圖案之曝光處理、於曝光後促進光阻膜內之化學反應的加熱處理(後曝光烘烤)、以顯像液顯像被曝光之光阻膜的顯像處理等，而在晶圓上形成特定光阻圖案。
在上述顯像處理中，通常以顯像處理裝置進行，在該顯像處理裝置中，從顯像液供給噴嘴對被保持於例如旋轉夾具之晶圓上供給顯像液，在晶圓表面上形成顯像液之液膜，晶圓被顯像。之後，藉由洗淨液供給噴嘴，對晶圓上供給純水等之洗淨液，晶圓被高速旋轉而被洗淨。藉由該洗淨，除去顯像時在晶圓上之顯像液中所生成的顯像生成物。
然而，近年來，藉由曝光技術等之進步，更朝向半導體裝置之微細化，出現微細且高縱橫比之光阻圖案。在微細之光阻圖案或縱橫比高的光阻圖案中，於上述顯像時，在晶圓上殘留洗淨液，具體而言，殘留洗淨液在圖案間，而有因為該殘留的洗淨液，產生圖案倒塌之問題。
在專利文獻1中，為了防止圖案倒塌之產生，在光阻圖案之顯像時之洗淨工程中，使用2種以上之洗淨液，受到顯像液之處理的光阻表面曝露於前半工程中使用的洗淨液而促進光阻表面之改質，增大在後半工程中使用的洗淨液和該光阻表面之接觸角，設為60~120°。
另外，產生於殘留於圖案間之洗淨液之應力σ、即是與藉由殘留在其間的洗淨液產生在圖案之基板呈平行方向之力，和光阻對洗淨液的接觸角θ及洗淨液之表面張力γ具有以下關係。
Figure 106143920-A0305-02-0004-2
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平5-299336號公報
然而，有使用撥水性高之材料作為光阻之材 料。
但是，專利文獻1之技術係關於與作為洗淨液之水的接觸角為0°的光阻亦即撥水性低之光阻的技術。
再者，即使使用撥水性高之光阻，當朝向微細化時，於顯像之時，洗淨液殘留在圖案間之時，產生圖案倒塌。
並且，當洗淨液殘留在圖案間即是晶圓上時，洗淨液所含之顯像生成物也殘留在晶圓上。殘留在晶圓上之顯像生成物成為缺陷之原因。
本發明係鑒於如此之問題點而創作出，其目的在於抑制使用撥水高之光阻的情況下產生圖案倒塌，並且防止取得更微細之光阻圖案的同時產生缺陷之情形。
為了達成上述目的，本發明係對基板上之光阻膜進行顯像處理的顯像處理方法，其特徵在於，包含：對基板供給顯像液而顯像基板上之光阻膜而形成光阻圖案之圖案形成工程，和在被顯像之基板塗佈水溶性聚合物之水溶液的塗佈工程，和對被塗佈上述水溶性聚合物之水溶液的基板，供給沖洗液而洗淨基板之沖洗工程。
以在上述圖案形成工程之後，在上述塗佈工程之前，對被顯像之基板供給水系洗淨液而洗淨基板之洗淨工程為佳。
以上述水溶性聚合物為包含親水性基之單體之均聚物或共聚物或是具有親水性基之縮聚物為佳。
以上述水溶性聚合物之水溶液被添加界面活性劑為佳。
以上述水溶性聚合物之水溶液之pH為3~6為佳。並且，依上述沖洗液之種類不同，上述沖洗液之pH也成為決定上述水溶性聚合物之水溶液之pH最佳值的原因之一。
以上述沖洗液含有界面活性劑為佳。
以在上述洗淨工程之後，上述塗佈工程之前，包含使基板乾燥的乾燥工程為佳。
以上述乾燥工程包含在10秒未滿之期間，使基板旋轉的工程為佳。
以在上述塗佈工程之後，上述沖洗工程之前，包含加熱基板的工程為佳。
若藉由另外之觀點的本發明，則提供一種電腦可讀取之記憶媒體，該電腦可讀取之記憶媒體為了藉由顯像處理裝置實行上述顯像處理方法，儲存有在控制該顯像處理裝置之控制部之電腦上動作的程式。
並且，藉由另外之觀點的本發明係對基板上之光阻膜進行顯像處理之顯像處理裝置，其特徵為，具備：基板保持部，其係保持基板；顯像液供給噴嘴，其係對基板供給顯像液；和水溶液供給噴嘴，其係對基板供給水溶性聚合物之水溶液；和沖洗液供給噴嘴，其係對基板供給沖洗液；控制部，其係控制上述顯像液供給噴嘴、上述水溶液供給噴嘴及上述沖洗液供給噴嘴，以使實行對基 板供給顯像液，使基板上之光阻膜予以顯像而形成光阻圖案之圖案形成工程，和在被顯像之基板，塗佈水溶性聚合物之水溶液之塗佈工程，和對被塗佈上述水溶性聚合物之水溶液的基板，供給沖洗液而洗淨基板的沖洗工程。
以具備對基板供給水系洗淨液之水系洗淨液供給噴嘴，上述控制部控制上述水系洗淨液供給噴嘴，以使在上述圖案形成工程之後，上述塗佈工程之前，實行對被顯像之基板供給水系洗淨液而洗淨基板之洗淨工程為佳。
以上述水溶性聚合物為包含親水性基之單體之均聚物或共聚物或是具有親水性基之縮聚物為佳。
以上述水溶性聚合物之水溶液被添加界面活性劑為佳。
以上述水溶性聚合物之水溶液之pH為3~6為佳。
以上述沖洗液被添加界面活性劑為佳。
以上述基板保持部具有使基板旋轉之旋轉機構，上述控制部控制上述旋轉機構，以使在上述洗淨工程之後，上述塗佈工程之前，實行使基板旋轉並予以乾燥之乾燥工程為佳。
以上述乾燥工程在10秒未滿之期間進行為佳。
以具備加熱基板之加熱裝置，上述控制部控制上述加熱裝置，以使在上述塗佈工程之後，上述沖洗工 程之前，實行加熱基板的工程為佳。
若藉由本發明時，在使用撥水性高之光阻之情況下，因洗淨液不會殘留在圖案間即是晶圓上，故可以抑制圖案倒塌之產生，取得更微細之光阻圖案，再者，亦可以防止缺陷之產生。
1:基板處理系統
30:顯像處理裝置
130:處理容器
140:旋轉夾具
141:夾具驅動部
150:杯體
165:顯像液供給噴嘴
168:水系洗淨液供給噴嘴
171:水溶液供給噴嘴
174:沖洗液供給噴嘴
180:燈加熱裝置
300:控制部
圖1為表示搭載與本實施型態有關之顯像處理裝置之基板處理系統之構成概略的俯視圖。
圖2為示意性表示圖1之基板處理系統之構成之概略的前視圖。
圖3為示意性表示圖1之基板處理系統之構成之概略的後視圖。
圖4為示意性表示與本發明之第1實施型態有關之顯像處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。
圖5為示意性表示與本發明之第1實施型態有關之顯像處理裝置之構成之概略的橫剖面圖。
圖6為表示與本發明之第1實施型態有關的顯像處理之一例的的流程圖。
圖7為表示實施與顯像處理有關之工程之後的晶圓樣子的剖面圖。
圖8為說明光阻之接觸角藉由本實施型態之顯像處理而減少之理由的圖示。
圖9為示意性表示與本發明之第2實施型態有關之顯像處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。
圖10為表示與本發明之第2實施型態有關的顯像處理之一例的流程圖。
圖11為表示與本發明之第2實施型態有關的顯像處理之其他例的流程圖。
圖12為表示與本發明之第3實施型態有關的顯像處理之一例的流程圖。
以下，針對本發明之實施型態而予以說明。另外，在本說明書及圖面中，針對實質上具有相同功能構成之要素，藉由賦予相同符號，省略重複說明。
圖1為示意性表示具備本發明之實施型態所涉及之顯像處理裝置之基板處理系統1之構成之概略的俯視說明圖。圖2及圖3分別為示意性地表示基板處理系統1之內部構成之概略的前視圖和後視圖。
基板處理系統1如圖1所示般具有一體連接收容複數片晶圓之卡匣C被搬入搬出的卡匣站10，和具備對晶圓施予特定處理之複數各種處理裝置的處理站11，和在與處理站11鄰接之曝光裝置12之間進行晶圓之收授的介面站13的構成。
在卡匣站10設置有卡匣載置台20。在卡匣載置台20，設置有複數於對基板處理系統1之外部搬入搬出卡匣C之時，載置卡匣C之卡匣載置板21。
在卡匣站10如圖1所示般設置有在X方向延伸之搬運路22上移動自如之晶圓搬運裝置23。晶圓搬運裝置23在上下方向及垂直軸周圍(θ方向)也移動自如，可以在各卡匣載置板21上之卡匣C，和後述處理站11之第3區塊G3之收授裝置之間，搬運晶圓W。
在處理站11設置有具備有各種裝置之複數例如4個區塊，即是第1區塊G1~第4區塊G4。例如在處理站11之正面側(圖1之X方向負方向側)設置第1區塊G1，在處理站11之背面側(圖1之X方向正方向側，圖式之上側)設置有第2區塊G2。再者，在處理站11之卡匣站10側(圖1之Y方向負方向側)設置既述的第3區塊G3，在處理站11之介面站13側(圖1之Y方向正方向側)設置有第4區塊G4。
例如在第1區塊G1，如圖2所示般，從下方依序配置複數液處理裝置，例如對晶圓W進行顯像處理之顯像處理裝置30、在晶圓W之光阻膜之下層形成反射防止膜(以下，稱為「下部反射防止膜」)之下部反射防止膜形成裝置31、在晶圓W塗佈光阻液而形成光阻膜之光阻塗佈裝置32、在晶圓W之光阻膜之上層形成反射防止膜(以下，稱為「上部反射防止膜」)之上部反射防止膜形成裝置33。
例如，顯像處理裝置30、下部反射防止膜形 成裝置31、光阻塗佈裝置32、上部反射防止膜形成裝置33分別在水平方向排列配置3個。另外，該些顯像處理裝置30、下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗佈裝置32、上部反射防止膜形成裝置33之數量或配置可以任意選擇。
在該些下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗佈裝置32、上部反射防止膜形成裝置33進行例如在晶圓W上塗佈特定塗佈液的旋轉塗佈。在旋轉塗佈中，從例如塗佈噴嘴對晶圓W上吐出塗佈液，同時使晶圓W旋轉，而使塗佈液擴散在晶圓W之表面。另外，針對顯像處理裝置30之構成於後述。
例如在第2區塊G2，如第3圖所示般，設置有進行像晶圓W之加熱及冷卻這樣的熱處理的複數之熱處理裝置40~43。
例如，在第3區塊G3，如圖2、圖3所示般從下方依序設置有複數之收授裝置50、51、52、53、54、55、56。再者，在第4區塊G4，如圖3所示般從下方依序設置有複數收授裝置60、61、62。
如圖1所示般，在被第1區塊G1~第4區塊G4包圍之區域上形成有晶圓搬運區域D。在晶圓搬運區域D配置複數具有例如在Y方向、X方向、θ方向及上下方向移動自如之搬運臂的晶圓搬運裝置70。晶圓搬運裝置70在晶圓搬運區域D內移動，可以在位於周圍之第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內之特定裝置之間，搬運晶圓W。
再者，在晶圓搬運區域D，如圖3所示般，設置有在第3區塊G3和第4區塊G4之間直線性地搬運晶圓W之穿梭搬運裝置80。
穿梭搬運裝置80係在例如圖3之Y方向直線性地移動自如。穿梭搬運裝置80係在支撐晶圓W之狀態下在Y方向移動，可以在第3區塊G3之收授裝置52和第4區塊G4之收授裝置62之間搬運晶圓W。
如圖1所示般，在第3區塊G3之X方向正方向側之旁，設置有晶圓搬運裝置100。晶圓搬運裝置100具有例如在X方向、θ方向及上下方向移動自如之搬運臂。晶圓搬運裝置100係在支撐晶圓W之狀態上下移動，而可以將晶圓W搬運至第3區塊G3內之各收授裝置。
在介面站13設置有晶圓搬運裝置110和收授裝置111。晶圓搬運裝置110具有例如在Y方向、θ方向及上下方向移動自如之搬運臂。晶圓搬運裝置110係在例如搬運臂支撐晶圓W，可以在第4區塊G4內之各收授裝置、收授裝置111及曝光裝置12之間搬運晶圓W。
在以上之基板處理系統1，如圖1所示般設置有控制部300。控制部300係例如電腦，具有程式儲存部(無圖示)。在程式儲存部儲存有控制基板處理系統1中處理晶圓W之程式。再者，於程式儲存部也儲存有用以控制上述各種處理裝置或搬運裝置等之驅動系統之動作，還有控制後述噴嘴驅動部166、169、172、175等而實現基板處理系統1中之後述的顯像處理之程式。並且，上述程式即 使為被記錄於例如電腦可讀取之硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、光磁碟(MO)、記憶卡等之電腦可讀取之記憶媒體者，即使為自其記憶媒體被安裝於控制部300者亦可。
接著，針對使用如上述般構成之基板處理系統1而執行之晶圓處理之概略予以說明。首先，收納複數晶圓W之卡匣C，被搬入至基板處理系統1之卡匣站10，卡匣C內之各晶圓W藉由晶圓搬運裝置23依序被搬運至處理站11之收授裝置53。
接著，晶圓W係藉由晶圓搬運裝置70而被搬運至第2區塊G2之熱處理裝置40，且被溫度調節處理。之後，晶圓W係藉由晶圓搬運裝置70而被搬運至例如第1區塊G1之下部反射防止膜形成裝置31，在晶圓W上形成下部反射防止膜。之後，晶圓W係被搬運至第2區塊G2之熱處理裝置41，進行加熱處理。
接著，晶圓W係藉由晶圓搬運裝置70而被搬運至第2區塊G2之熱處理裝置42，且被溫度調節處理。之後，晶圓W係藉由晶圓搬運裝置70而被搬運至第1區塊G1之光阻塗佈裝置32，在晶圓W上形成光阻膜。之後，晶圓W被搬運至熱處理裝置43，被預烘烤處理。
之後，晶圓W被搬運至第1區塊G1之上部反射防止膜形成裝置33，在晶圓W上形成上部反射防止膜。之後，晶圓W係被搬運至第2區塊G2之熱處理裝置43，進行加熱處理。之後，晶圓W藉由晶圓搬運裝置70被搬運至第3區塊G3之收授裝置56。
接著，晶圓W係藉由晶圓搬運裝置100而被搬運至收授裝置52，依據穿梭搬運裝置80而被搬運至第4區塊G4之收授裝置62。之後，晶圓W藉由介面站13之晶圓搬運裝置110被搬運至曝光裝置12，被以特定圖案被曝光處理。
之後，晶圓W藉由晶圓搬運裝置70被搬運至熱處理裝置40，被進行曝光後烘烤處理。依此，藉由在光阻膜之曝光部產生的酸，使產生脫保護反應。之後，晶圓W藉由晶圓搬運裝置70被搬運至顯像處理裝置30，被進行顯像處理。
(第1實施型態)
接著，針對與本發明之第1實施型態有關之顯像處理裝置30之構成，使用圖4及圖5予以說明。顯像處理裝置30係如圖4所示般，具有能夠密閉內部之處理容器130。在處理容器130之側面形成晶圓W之搬入搬出口(無圖示)。
在處理容器130內，設置有保持晶圓W並使在垂直軸周圍旋轉之旋轉夾具140。旋轉夾具140係可以藉由例如馬達等之夾具驅動部141以規定之速度旋轉。再者，在夾具驅動部141設置有無圖示之汽缸等之升降驅動機構，旋轉夾具140藉由升降驅動機構能夠進行晶圓之升降動作。
以包圍被保持於旋轉夾具140之晶圓W之周圍之方式，設置有杯體150。杯體150係接住並回收從晶圓 W飛散或落下之液體的構件。
如圖5所示般，在杯體150之X方向負方向(圖5之下方向)側，形成有沿著Y方向(圖5之左右方向)延伸的軌道160A~160D。軌道160A~160D係從例如杯體150之Y方向負方向(圖5之左方向)側之外方被形成至Y方向正方向(圖5之右方向)側之外方。在軌道160A、160B、160C、160D分別安裝有機械臂161、163、164、162。
在第1機械臂161，支撐供給顯像液的顯像液供給噴嘴165。第1機械臂161藉由噴嘴驅動部166而在軌道160A上移動自如。依此，顯像液供給噴嘴165可以從被設置在杯體150之Y方向負方向側之外側的待機部167，移動至杯體150內之晶圓W之中央部上方。再者，第1機械臂161係藉由噴嘴驅動部166升降自如，可以調節顯像液供給噴嘴165之高度。作為顯像液，使用例如四甲基氫氧化銨(TMAH)。
在第2機械臂162支撐供給「水系洗淨液」之一例亦即DIW(Deionized Water)之水系洗淨液供給噴嘴168。
第2機械臂162藉由噴嘴驅動部169而在軌道160D上移動自如。依此，水系洗淨液供給噴嘴168可以從被設置在杯體150之Y方向正方向側之外側的待機部170，移動至杯體150內之晶圓W之中央部上方。再者，第2機械臂162係藉由噴嘴驅動部169升降自如，可以調節水系洗淨液供給噴嘴168之高度。
在第3機械臂163支撐供給水溶性聚合物之水溶液的水溶液供給噴嘴171。水溶性聚合物之水溶液係用來減少藉由顯像液使光阻膜予以顯像而形成之光阻圖案對水之接觸角。第3機械臂163藉由噴嘴驅動部172而在軌道160B上移動自如。依此，水溶液供給噴嘴171可以從被設置在杯體150之Y方向負方向側亦即待機部167和杯體150之間的位置的待機部173，移動至杯體150內之晶圓W之中央部上方。再者，第3機械臂163係藉由噴嘴驅動部172升降自如，可以調節水溶液供給噴嘴171之高度。
水溶性聚合物之水溶液所含的水溶性聚合物，例如為包含親水性基之單體之單獨均聚物或共聚物或者具有親水性基之縮聚物等。水溶性聚合物之具體例，可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、氟丙烯酸、全氟烷基酸、乙烯醇、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇(包含部分皂化產物)、聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇縮醛(包含部分縮醛化物)、聚乙烯亞胺、聚環氧乙烷、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、聚乙烯胺、聚丙烯胺、含噁唑啉基水溶性樹脂、水溶性三聚氰胺樹脂、水溶性尿素樹脂、醇酸樹脂或磺醯胺，以及該些所製成的鹽。再者，作為水溶性聚合物，即使使用聚甘油亦可。該些水溶性聚合物即使單獨使用亦可，即使組合2種以上使用亦可。上述水溶液中之水溶性聚合物之濃度以10%未滿為佳，以5%未滿為更佳。
即使在上述水溶液添加界面活性劑亦可。界面活性劑之具體例可舉出去水山梨醇單油酸酯、甘油α-單油酸酯、聚乙二醇去水山梨醣脂肪酯酸、聚乙二醇直鏈烷基醚、聚乙二醇苯基醚直鏈烷基加成型、支鏈烷基加成型、乙炔二醇、陰離子系月桂酸鈉、硬脂酸鈉、油酸鈉、十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉等。該些界面活性劑即使單獨使用亦可，即使組合2種以上使用亦可。上述水溶液中之界面活性劑之濃度以5%未滿為佳。
並且，上述水溶液以酸性為佳，具體而言，以上述水溶液之pH為3~6為佳。
在第4機械臂164，支撐供給沖洗液的沖洗液供給噴嘴174。第4機械臂164藉由噴嘴驅動部175而在軌道160C上移動自如。依此，沖洗液供給噴嘴174可以從被設置在杯體150之Y方向正方向側亦即待機部170和杯體150之間的位置的待機部176，移動至杯體150內之晶圓W之中央部上方。再者，第4機械臂164係藉由噴嘴驅動部175升降自如，可以調節沖洗液供給噴嘴174之高度。作為沖洗液，使用例如混合界面活性劑溶液和純水的添加有界面活性劑的沖洗液。
另外，也有將顯像液供給噴嘴165、水系洗淨液供給噴嘴168、水溶液供給噴嘴171及沖洗液供給噴嘴174中，在製程動作上不需要分離的複數噴嘴，安裝在一根機械臂，以減少機械臂和軌道的條數之情況。
在此，針對在顯像處理裝置30中之顯像處理 之一例使用圖6及圖7進行說明。圖6為表示顯像處理之一例的流程圖。圖7為表示實行與顯像處理有關之工程之後的晶圓W之樣子的剖面圖。另外，在以下之說明中，在晶圓W之表面形成SiARC(Silicon-containing Anti-Reflective Coating)等之下層膜，在該下層膜之上，形成光阻膜，該光阻膜曝光完成。
於對被保持於旋轉夾具140之晶圓W進行顯像處理之時，首先，如圖6所示般，使顯像液供給噴嘴165朝晶圓W之中央部上移動，一面使顯像液從該顯像液供給噴嘴165帶狀地吐出，一面使晶圓W例如1旋轉，依此在晶圓W全面形成顯像液槳輪(paddle)(步驟S1)。
顯像液槳輪之形成後，停止顯像液之供給，例如進行使晶圓W靜止特定時間之靜止顯像，使進行晶圓W上之光阻膜的顯像(步驟S2)。此時，使顯像液供給噴嘴165退避至杯體150外，取而代之，使水系洗淨液供給噴嘴168朝晶圓W之中央部移動。
經過用以進行顯像之特定時間，如圖7(A)所示般，在晶圓W之下層膜U上形成光阻圖案R時，從水系洗淨液供給噴嘴168對晶圓W供給DIW，而洗淨晶圓W(步驟S3)。此時之晶圓W之旋轉速度為例如100~1500rpm。依此，顯像液及溶解生成物被除去，如圖7(B)所示般，成為至少在光阻圖案R間形成DIW之膜E。
之後，使水系洗淨液供給噴嘴168退避至杯體150外，同時使水溶液供給噴嘴171朝晶圓W之中央部移 動。
顯像液等之除去後，從水溶液供給噴嘴171對晶圓W供給水溶性聚合物之水溶液，在晶圓W塗佈上述水溶液，依此，如圖7(C)所示般，至少在光阻圖案R間形成水溶性聚合物之水溶液所致的液膜F(步驟S4)。此時之晶圓W之旋轉速度為例如100~1500rpm。
之後，使水溶液供給噴嘴171退避至杯體150外，同時使沖洗液供給噴嘴174朝晶圓W之中央部移動。
水溶性聚合物之水溶液之塗佈後，以添加有界面活性劑之沖洗液洗淨晶圓W(步驟S5)。具體而言，一面使晶圓W以例如100~500rpm旋轉，一面對晶圓W供給添加有界面活性劑之沖洗液，將晶圓W上之水溶性聚合物之水溶液置換成上述沖洗液，之後，使晶圓W之旋轉數上升，使上述沖洗液擴散，同時甩掉該沖洗液，使晶圓W乾燥。此時，晶圓W一開始以300~1000rpm旋轉5~15秒期間，接著以1000~3000rpm旋轉10~20秒期間。
依此，如圖7(D)所示般，在晶圓W上形成光阻圖案R。
另外，亦可以省略DIW所致的洗淨工程。
於顯像處理之時，與本實施型態不同，不進行水溶性聚合物之水溶液的塗佈工程、添加有界面活性劑的沖洗液所致的洗淨(沖洗)工程，比起於顯像工程後，僅進行DIW所致的洗淨工程之情況下，藉由進行本實施型態之顯像處理，可以取得精密的光阻圖案。具體而言，在進 行僅包含上述DIW所致的洗淨工程之顯像處理之情況下，圖案之倒塌界限雖然為37nm程度，但是，在進行本實施型態之顯像處理之情況，圖案之倒塌界限提升至33nm程度。另外，圖案之倒塌界限係指以形成線與間隙之光阻圖案之方式一面在相同晶圓內使摻雜量變化，一面進行掃描曝光，之後進行顯像處理，藉由SEM(Scanning Electron Microscope)觀察該晶圓之時，未被觀察到圖案倒塌之光阻圖案中寬度最窄之圖案的寬度。另外，上述結果係使用持有90nm之間距之線與間隙的光阻圖案之晶圓的驗證結果。
再者，即使進行本實施型態之顯像處理，亦不會減少圖案之高度。即是，藉由圖案之高度減少，不僅提升倒塌界限，若藉由本實施型態之顯像處理，不會減少圖案高度，可以取得精密的光阻圖案。
作為提升圖案之倒塌界限之理由，認為有下述。即是，在顯像工程後，進行包含DIW所致的洗淨工程之顯像處理的情況，顯像處理後之晶圓W和光阻分別對水的接觸角為75°、70°程度，但是在進行本實施型態之顯像處理之情況下，該些接觸角減少至63°、65°。當顯像處理後之下層膜和光阻分別對水的接觸角大時，於甩乾時，容易產生沖洗液之碎液，藉由上述接觸角減少，難以產生碎液，即是，認為因成為圖案倒塌之原因的沖洗液不殘留在晶圓W上，故提升圖案之倒塌界限。
圖8為說明藉由本實施型態之顯像處理使得 上述接觸角減少之理由的圖示。另外，在本例中，將水溶性之樹脂具有的親水基設為羥基(OH基)。
如圖8(A)所示般，藉由在顯像後形成具有OH基之水溶性聚合物之水溶液所致的液膜F，光阻圖案R之表面和液膜F內具有OH基的水溶性聚合物產生交聯反應。因此，例如即使在液膜F被除去之狀態下，如圖8(B)所示般，以具有OH基之水溶性聚合物F1，塗佈光阻圖案R。依此，認為光阻圖案R對水之接觸角減少。再者，雖然省略OH基之圖示，但是下層膜U也以具有OH基之水溶性聚合物F1被塗佈。因此，認為下層膜U對水之接觸角也減少。
在以下中，針對本實施型態之顯像處理之效果進一步進行說明。
若藉由本實施型態之顯像處理時，因如上述般難以產生碎液，沖洗液不會殘留在晶圓W上，故該沖洗液所含的顯像生成物也不會殘留在晶圓上。
再者，若藉由本實施型態之顯像處理時，因於步驟S3之DIW所致之晶圓W之洗淨後，塗佈水溶性聚合物之水溶液，故於步驟S3之晶圓洗淨後，在晶圓W上不殘留DIW而殘留有顯像生成物之情況下，可以有效率地除去該顯像生成物。
因此，若藉由本實施液體之顯像處理時，可以防止產生因顯像生成物所引起的缺陷。
另外，作為藉由塗佈水溶性聚合物之水溶液可以有效率地除去殘留在晶圓W上之顯像生成物的理由， 認為有以下(1)、(2)之兩個。
(1)因為在殘留在晶圓W上之顯像生成物為親水性之情況下，由於藉由塗佈上述水溶液，顯像生成物被水溶性聚合物覆蓋，且被疏水化，故晶圓W之沖洗工程中，在沖洗液中容易分散顯像生成物，可以在晶圓W之沖洗工程中除去該顯像生成物之故。
(2)因為在殘留在晶圓W上之顯像生成物為疏水性之情況下，由於藉由塗佈上述水溶液，以添加劑使親水化，顯像生成物從晶圓W被剝離的剝離效果變高，故在晶圓W之沖洗工程中可以除去該顯像生成物之故。
在本實施型態之顯像處理中，如上述般，使用水溶性聚合物之水溶液。因此，在形成有對水的接觸角大的光阻膜之晶圓，即是，對撥水性基板之覆蓋性中，上述水溶性聚合物之水溶液比添加有表面活性劑之沖洗液的水系洗淨液優良。因此，藉由使用該水溶液，可以在面內均勻處理晶圓。
再者，在本實施型態之顯像處理中，藉由將水溶性聚合物之水溶液的pH，與添加有表面活性劑之沖洗液的pH相同設為3~6，可以防止光阻圖案因為上述水溶液而受損之情形。
並且，在本實施型態之顯像處理中，以添加有界面活性劑之沖洗液洗淨晶圓W。添加有界面活性劑之沖洗液因表面張力小，故即使殘留在圖案間，產生在殘留的沖洗液內的應力亦小(參照上述式(1))。因此，藉由如此 地使用添加有界面活性劑之沖洗液，可以抑制圖案倒塌。
另外，在以上之說明中，作為沖洗液，雖然使用添加有界面活性劑之沖洗液，但是即使使用DIW作為沖洗液亦可。即使在此情況下，倒塌界限成為35nm程度，提升2nm程度。
再者，當使用DIW作為沖洗液之情況下，不僅將沖洗液塗佈在晶圓W之中心而進行甩乾，即使如下述般亦可。即是，將沖洗液吐出至晶圓W之中心而藉由離心力擴散在晶圓全面，接著，維持晶圓W之旋轉的狀態下，開始朝晶圓W之中心部噴出氣體，在該中心部形成乾燥區域(乾燥核心)，同時將沖洗液之吐出位置變更成偏心位置即是上述乾燥區域之外側。而且，即使使沖洗液之吐出位置朝向晶圓W之周緣移動，同時也使氣體之噴出位置朝向晶圓W之周緣移動而擴散乾燥區域亦可。依此，即是藉由進行沖洗液所致之洗淨及沖洗液之乾燥亦可。
如此一來，在本實施型態之顯像處理中，不論使用沖洗液之種類或使用沖洗液之洗淨方法如何，可以取得精細的圖案。因此，為了提升缺陷性能，即使選擇任何種類之沖洗液或任何洗淨方法，亦可以在本實施型態之顯像處理中取得精細的圖案。即是，亦可以在本實施型態之顯像處理中，提升缺陷性能。
另外，在本實施型態中，雖然例示DIW作為水系洗淨液，但是可使用純水，再者，使用純水多少添加有其他物質者亦可，若為以水為主成分者(例如，水之含 有率為50質量%以上)即可。
(第2實施型態)
接著，針對與本發明之第2實施型態有關之顯像處理裝置30之構成，使用圖9及圖10予以說明。
如圖9所示般，與第2實施型態有關之顯像處理裝置30在顯像處理裝置30之天壁部之內側具有燈加熱裝置180以作為加熱裝置。
而且，在本實施型態之顯像處理裝置30中之顯像處理之一例中，如圖10所示般，於水溶性聚合物之水溶液之塗佈後，於沖洗液所致的洗淨前，藉由燈加熱裝置180加熱晶圓W(步驟S10)。
依此，認為光阻圖案之表面的交聯被促進，光阻圖案對水的接觸角更減少。因此，本實施型態之顯像處理係在圖案倒塌之抑制和缺陷之產生的抑制中，以圖案倒塌為優先之情況下，即是需要更精密之光阻圖案之情況下有效果。
圖11為表示與本發明之第2實施型態有關的顯像處理之其他例的流程圖。
顯像處理裝置30與圖9不同，也有不具有燈加熱裝置180等之加熱裝置之情況。
此情況係如圖11所示般，塗佈水溶性聚合物之水溶液(步驟S4)，之後，將晶圓W從顯像處理裝置30搬運至熱處理裝置40~43(參照圖2)中之任一者。而且，即使以該熱 處理裝置40~43進行加熱處理(步驟S20)，之後，返回至顯像處理裝置30，以添加有界面活性劑之沖洗液洗淨晶圓W亦可(步驟S5)。
另外，顯像處理裝置30具有加熱裝置之情況或不具有之情況下，亦可以省略DIW所致的洗淨工程。
(第3實施型態)
接著，針對與第3實施型態有關之顯像處理，使用圖12予以說明。本實施型態中之顯像處理裝置30之構成與第1實施型態相同。另外，在本實施型態中亦可以省略DIW所致的洗淨工程。
在與本實施型態有關之顯像處理中，如圖12所示般，於水系洗淨液所致的洗淨之後，於水溶性聚合物之水溶液之塗佈前，進行停止水系洗淨液之供給，以例如1000~4000rpm使晶圓W旋轉之乾燥工程(步驟S30)。進行該乾燥工程之時間以10秒以下為佳。因當超過10秒時，有藉由該乾燥工程產生圖案倒塌之虞之故。
因藉由如此地進行乾燥工程，可以將在顯像時產生之溶解生成物暫時排出至晶圓W之外，故可以提升缺陷性能。
另外，也存在如第1實施型態般顯像處理不含乾燥工程之優點。因在第1實施型態之顯像處理中，成為包含光阻圖案的晶圓W之表面藉由DIW被預濕的狀態，故有像水溶性聚合物之水溶液之塗佈性優良這樣的優點。
如本實施型態般包含乾燥工程，或如第1實施型態般不包含乾燥工程，即使因應水溶性聚合物之水溶液的黏度而決定亦可。
即使在本實施型態之顯像處理中，亦與第2實施型態相同，在顯像處理裝置設置加熱裝置，在水溶性聚合物之水溶液之塗佈後，亦即沖洗液所致之洗淨前，加熱晶圓W亦可。
[產業上之利用可行性]
本發明可有效利用於顯像基板，之後進行洗淨之時。

Claims (9)

  1. 一種顯像處理方法，其係對基板上之光阻膜進行顯像處理之顯像處理方法，其特徵在於，包含：圖案形成工程，其係對基板供給顯像液使基板上之光阻膜予以顯像而形成光阻圖案；塗佈工程，其係藉由在被顯像的基板，以形成超過上述圖案之高度的液膜之方式，塗佈具有OH基的水溶性聚合物之水溶液，形成具有OH基的聚合物之塗佈膜，該聚合物之塗佈膜係密接於包含上述光阻圖案及露出於上述光阻圖案間的下層部表面之整體性的表面，藉由上述水溶性聚合物之水溶液和上述表面的交聯反應而被生成；和沖洗工程，其係對被塗佈上述水溶性聚合物之水溶液的基板，供給沖洗液而洗淨基板，在上述圖案形成工程之後，藉由水系洗淨液洗淨上述基板表面之後且上述塗佈工程之前，因應在上述塗佈工程供給的上述水溶性聚合物之水溶液的黏度，決定是否進行使上述基板旋轉而從上述基板表面排除水系洗淨液的乾燥工程。
  2. 如請求項1所記載之顯像處理方法，其中形成上述聚合物之塗佈膜的塗佈工程包含：將上述光阻圖案對水的接觸角從超過70°的值減少至60°以上且低於70°之步驟；和使已進行之後的上述沖洗工程後之狀態的 基板上的光阻圖案之倒塌界限成為33nm之步驟。
  3. 如請求項1所記載之顯像處理方法，其中上述乾燥工程包含在10秒未滿之期間，使基板旋轉的工程。
  4. 如請求項1或2所記載之顯像處理方法，其中於上述塗佈工程之後，上述沖洗工程之前，包含加熱基板的工程。
  5. 一種電腦可讀取之記憶媒體，其係為了藉由顯像處理裝置實行對基板上之光阻膜進行顯像處理的顯像處理方法，儲存有在控制該顯像處理裝置之控制部之電腦上動作之程式，上述顯像顯像處理方法包含：圖案形成工程，其係對基板供給顯像液使基板上之光阻膜予以顯像而形成光阻圖案；塗佈工程，其係藉由在被顯像的基板，以形成超過上述圖案之高度的液膜之方式，塗佈具有OH基的水溶性聚合物之水溶液，形成具有OH基的聚合物之塗佈膜，該聚合物之塗佈膜係密接於包含上述光阻圖案及露出於上述光阻圖案間的下層部表面之整體性的表面，藉由上述水溶性聚合物之水溶液和上述表面的交聯反應而被生成；和沖洗工程，其係對被塗佈上述水溶性聚合物之水溶液的基板，供給沖洗液而洗淨基板， 在上述圖案形成工程之後，藉由水系洗淨液洗淨上述基板表面之後且上述塗佈工程之前，因應在上述塗佈工程供給的上述水溶性聚合物之水溶液的黏度，決定是否進行使上述基板旋轉而從上述基板表面排除水系洗淨液的乾燥工程。
  6. 一種顯像處理裝置，其係對基板上之光阻膜進行顯像處理之顯像處理裝置，其特徵在於，具備：基板保持部，其係用以保持基板；顯像液供給噴嘴，其係對基板供給顯像液；水溶液供給噴嘴，其係對基板供給水溶性聚合物之水溶液；沖洗液供給噴嘴，其係對基板供給沖洗液；控制部，其係控制上述顯像液供給噴嘴、上述水溶液供給噴嘴及上述沖洗液供給噴嘴，以使實行對基板供給顯像液，使基板上之光阻膜予以顯像而形成光阻圖案之圖案形成工程；和藉由在被顯像之基板，以形成超過上述圖案之高度的液膜之方式，塗佈具有OH基的水溶性聚合物之水溶液，形成具有OH基的聚合物之塗佈膜之塗佈工程該聚合物之塗佈膜係密接於包含上述光阻圖案及露出於上述光阻圖案間的下層部表面之整體性的表面，藉由上述水溶性聚合物之水溶液和上述表面的交聯反應而被生成；和對被塗佈上述水溶性聚合物之水溶液的基板，供給沖洗液而洗淨基板的沖洗工程， 上述控制器係在上述圖案形成工程之後，藉由水系洗淨液洗淨上述基板表面之後且上述塗佈工程之前，因應在上述塗佈工程供給的上述水溶性聚合物之水溶液的黏度，決定是否進行使上述基板旋轉而從上述基板表面排除水系洗淨液的乾燥工程。
  7. 如請求項6所記載之顯像處理裝置，其中形成上述聚合物之塗佈膜的塗佈工程包含：將上述光阻圖案對水的接觸角從超過70°的值減少至60°以上且低於70°之步驟；和使已進行之後的上述沖洗工程後之狀態的基板上的光阻圖案之倒塌界限成為33nm之步驟。
  8. 如請求項6或7所記載之顯像處理裝置，其中上述乾燥工程係在10秒未滿之期間進行。
  9. 如請求項6或7所記載之顯像處理裝置，其中具備加熱基板的加熱裝置，上述控制部控制上述加熱裝置，以使於上述塗佈工程之後，上述沖洗工程之前，實行加熱基板的工程。
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