图形形成方法和图形形成装置的制作方法

专利名称：图形形成方法和图形形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图形形成方法和图形形成装置，例如通过在半导体设 备中使用的液浸曝光，使抗蚀膜曝光成规定的图形，并使曝光图形显 影，从而形成规定的抗蚀图形。
背景技术：
在半导体设备的光刻工序中，在半导体晶片(以下简称"晶片") 上涂布抗蚀剂，根据规定的电路图形使由此形成的抗蚀膜曝光，对该 曝光图形进行显影处理，从而在抗蚀膜上形成电路图形。通过这种光刻工序，能够在最前端的区域形成线宽为90nrn (90nm 节点，node)左右的微细的电路图形。近来，半导体设备电路图形的细微化迅速发展，与此相应，现在 正在进行向比90nm节点更细微的45nm节点的幵发，伴随着这种情况 需要提高曝光的析像性能。因此，进行极端紫外曝光(EUVL， Extreme Ultra Violet Lithography)和氟二聚物(F2)曝光技术的开发，另一方 面，为了改善例如氟化氩(ArF)和氟化氪(KrF)的曝光技术以提高 析像性能，对于在基板表面形成有由透光液体构成的液层的状态下进 行曝光的方法(以下，称"浸液曝光")进行研究(例如，专利文献1)。在上述这种浸液曝光中，为了避免曝光时抗蚀膜与透光的液体(以 下称"浸渍液")直接接触，正在研究在抗蚀膜上形成保护膜(以下称 "外涂层")从该外涂层上进行浸液曝光的方法(专利文献2)。此外，与此相对，出于减少形成保护膜的工序的目的，也正在研 究对未使用上述外涂层的无外涂层即直接对抗蚀膜表面进行浸液曝光 的方法。可是，在上述任何一种方法中，为了提高曝光时对浸渍液的耐水 性以及曝光机的浸液头的扫描速度，必须使外涂层或者抗蚀膜的表面 具有疏水性。
但是，在对这种外涂层或者抗蚀膜的表面为疏水性的晶片进行显 影处理的情况下，如果在晶片上充满显影液，则晶片表面排斥显影液，难以充满液体。因此，无法均匀且稳定地使晶片显影，出现CD (Critical Dimension:临界尺寸)参差不齐、或产生缺陷等显影处理不佳的状况， 无法均匀且稳定地形成规定的抗蚀图形。专利文献1:再公表WO99/049504号专利文献2:日本特开2005-157259号公报发明内容本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种图形形 成方法和该方法所使用的图形形成装置，即便是为了浸液曝光而使基 板表面为疏水性的基板，也能够均匀且稳定地形成规定的抗蚀图形。 另外，其目的还在于提供一种计算机可读取的用于实施这种方法的存 储介质。为了解决上述课题，在本发明的第一观点中提供一种图形形成方 法，其特征在于，在基板表面形成抗蚀膜或者依次形成抗蚀膜和保护 膜，然后， 一边将形成有抗蚀膜或者抗蚀膜和保护膜的基板浸渍在液 体中， 一边进行曝光，通过浸液曝光在上述抗蚀膜上形成规定的曝光 图形，使用显影液使曝光图形显影，形成规定的抗蚀图形。在浸液曝 光之后、使曝光图形显影之前，实施亲水化处理，使构成基板表面的 抗蚀膜表面或者保护膜表面亲水化至显影液润湿整个表面的程度。在上述第一观点中，通过向上述抗蚀膜表面或者上述保护膜表面 供给药液，或者通过照射紫外线，能够实施亲水化处理。通过使用上 述药液，除了亲水化处理之外，还能够对基板表面进行洗净。另外， 在利用上述药液的亲水化处理之前或之后或者前后双方，能够实施利 用洗净液的洗净处理。而且，如上所述，能够在利用上述药液的亲水 化处理之前或者之后照射紫外线。另外，还能够在进行上述紫外线照 射之后，实施利用洗净液的洗净处理，然后进行利用上述药液的亲水 化处理。而且能够在实施利用洗净液的洗净处理之后，进行利用上述 药液的亲水化处理，然后在照射紫外线之后，再次实施利用洗净液的 洗净处理。
优选这种亲水化处理在先于显影处理进行的促进抗蚀膜的酸催化 反应的加热处理之前进行。另外，上述药液可以使用酸性液体，优选 为稀酸。具体而言，优选醋酸、甲酸、盐酸、硫酸、全氟(perfluoroalkylsulfonic acid)烷基磺酸。在本发明的第二观点中，提供一种图形形成装置，其特征在于，包括涂布系处理部，在基板表面形成抗蚀膜或者依次形成抗蚀膜和 保护膜；浸液曝光部， 一边将形成有抗蚀膜或者抗蚀膜和保护膜的基 板浸渍在液体中， 一边进行曝光，在上述抗蚀膜上形成规定的曝光图 形；显影处理部，使用显影液使曝光图形显影，形成规定的抗蚀图形； 和亲水化机构，在利用上述浸液曝光部曝光之后、由上述显影处理部 显影之前，使构成基板表面的抗蚀膜表面或者保护膜表面亲水化至显 影液润湿整个表面的程度。在上述第二观点中，上述亲水化机构构成为，具有药液供给机构， 该药液供给机构向基板表面供给使上述抗蚀膜表面或者上述保护膜表 面亲水化的药液；或者具有紫外线照射机构，该紫外线照射机构向基 板表面照射使上述抗蚀膜表面或者上述保护膜表面亲水化的紫外线。 另外，上述亲水化机构还可以构成为，具有上述药液供给机构和/或上 述紫外线照射机构。另外，可以构成为还具有向曝光处理后的基板供给洗净液并进行 洗净的洗净处理部。并且，上述亲水化机构可以设置在上述洗净处理 部中。而且，还具有加热基板促进抗蚀膜的酸催化反应的加热处理部， 由上述亲水化机构实施的亲水化处理，在先于由上述显影处理部实施 的显影处理进行的由上述加热处理部实施的加热处理之前进行。在本发明的第三观点中，提供一种计算机可读取的存储介质，其 特征在于，存储有在计算机上操作的控制程序，上述控制程序在运行 时，由计算机控制图形形成装置，使得实施上述第一观点的方法。发明效果根据本发明，在基板表面形成抗蚀膜，或者依次形成抗蚀膜和保 护膜，接着，对形成有抗蚀膜或者抗蚀膜和保护膜的基板进行浸液曝 光后，在使曝光图形显影之前，向该基板表面供给药液，从提高浸液
曝光时对浸渍液的耐水性和浸液头的扫描速度的观点出发，通常使疏 水化的抗蚀膜表面或者保护膜表面亲水化至显影液润湿整个表面的程 度，所以，基板表面不会排斥显影液而能够充满液体。因此，能够抑制CD (Critical Dimension:临界尺寸)参差不齐、或产生缺陷等显影 处理不佳的状况，能够均匀并且稳定地形成规定的抗蚀图形。


图1是搭载有后洗净单元(POCLN)的半导体晶片的图形形成装置的整体结构的俯视图。图2是图1所示的图形形成装置的立体示意图。图3是在图1所示的图形形成装置中设置的对接站(interfacestation)的立体示意图。图4是图1所示的图形形成装置的控制系统的框图。图5是后洗净单元(POCLN)的截面图。图6是后洗净单元(POCLN)内部的俯视示意图。图7是用于说明后洗净单元(POCLN)的第一处理方法的流程图。图8是用于说明后洗净单元(POCLN)的第二处理方法的流程图。图9是用于说明后洗净单元(POCLN)的第三处理方法的流程图。图IO是后洗净单元(POCLN)中的药液与纯水的供给系统的一个示例的示意图。图11是后洗净单元(POCLN)中的药液与纯水的供给系统的一个 示例的示意图。图12是后洗净单元(POCLN)中的药液与纯水的供给系统的一个 示例的示意图。图13是用于说明后洗净单元(POCLN)的第四处理方法的流程图。 图14是用于说明后洗净单元(POCLN)的第五处理方法的流程图。 图15是用于说明后洗净单元(POCLN)的第六处理方法的流程图。符号说明50:框体；51:旋转卡盘；52:驱动电动机；61:药液供给喷嘴； 62:纯水供给喷嘴；63:紫外线灯；100:单元控制器；CP:洗净杯；w.-半导体晶片(晶片)。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的基板处理装置一个实施方式的图形形成装置的俯视示意图，图2是其立体示意图。图形形成装置1用于在作为半导体基板的晶片W上形成规定的抗 蚀图形，包括作为晶片W的搬送站(station)的盒站(cassette station) 11、具有多个对晶片W实施规定处理的处理单元的处理站12、对晶片 W实施曝光处理的曝光装置14、和用于在处理站12和曝光装置14之 间交接晶片W的对接站13。盒站11、处理站12、对接站13和曝光装 置14依次沿着图形形成装置1的长度方向(X方向)串联配置。盒站11沿X方向串联地包括盒载置台lla，载置收容有多枚例 如13枚晶片W的晶片盒(CR);和晶片搬送部llc，用于在盒载置台 lla上的晶片盒(CR)与后述的设置在处理站12的第三处理单元组 G3中的过渡(transition)单元之间搬送晶片W。在盒载置台lla上， 沿图形形成装置1的宽度方向(Y方向)设有多个例如5个用于对晶 片盒(CR)进行定位的定位部llb，晶片盒(CR)以其开口与设在晶 片搬送部lie的框体壁面上的开关部lie相对的方式，载置在定位部 lib的位置。晶片搬送部11c具有配置在该框体内的能够保持晶片W 的搬送拾取器lld，利用该搬送拾取器lld，在盒载置台lla上的各晶 片盒(CR)与过渡单元之间搬送晶片W。处理站12配置在框体15内，在其前面侧(图1下方)，从盒站11 一侧向对接站13 —侧依次具有第一处理单元组G,和第二处理单元组 G2;在其背面侧(图1上方)，从盒站11 一侧向对接站13 —侧依次具 有第三处理单元组G3、第四处理单元组G4和第五处理单元组G5。另 外，处理站12在第三处理单元组G3与第四处理单元组G4之间具有第 一主搬送部AP在第四处理单元组G4与第五处理单元组Gs之间具有 第二主搬送部A2。第一处理单元组G,通过叠层在晶片W上形成防止曝光时光的反 射的防反射膜的例如2个底部(bottom)涂布单元(BARC)和在晶片W上形成抗蚀膜的例如3个抗蚀剂涂布单元(COT)而构成。第二处 理单元组G2通过叠层对晶片W实施显影处理的例如3个显影单元 (DEV)和在形成于晶片W上的抗蚀膜的表面形成疏水性保护膜的例 如2个顶部(top)涂布单元(ITC)而构成。第三处理单元组G3、第四处理单元组G4、第五处理单元组Gs例 如通过叠层对晶片W实施疏水化处理的粘附(adhesion)单元和对涂 布抗蚀剂后的晶片W实施加热处理的预烘单元、对显影处理后的晶片 W实施加热处理的后烘单元、对曝光后显影前的晶片W实施加热处理 的后曝光烘焙单元等热处理单元而构成，例如叠层有10层。另外，第 三处理单元组G3具有在盒站11与第一主搬送部A,之间的用作晶片W 的交接部的过渡单元。第五处理单元组Gs具有在第二主搬送部A2与 对接站13的后述第一晶片搬送体21之间的用作晶片W的交接部的过 渡单元。第一主搬送部A,具有能够保持晶片W的第一主晶片搬送臂16， 该第一主晶片搬送臂16能够有选择地进入第一处理单元组G,、第三处理单元组G3和第四处理单元组G4的各单元。第二主搬送部A2具有能够保持晶片W的第二主晶片搬送臂17，该第二主晶片搬送臂17能够 有选择地进入第二处理单元组G2、第四处理单元组G4和第五处理单元 组Gs的各单元。在第一处理单元组G,与盒站11之间以及第二处理单元组G2与对 接站13之间分别设有温度湿度调节单元18，该温度湿度调节单元18 具备向第一和第二处理单元组Gp G2供给的处理液的温度调节装置和 温度湿度调节用的管道等。另外，在第一和第二处理单元组G,、 &的 下侧，分别设有向它们供给药液的化学单元(CHM)。图3是在图形形成装置1中设置的对接站13的立体示意图。对接站13具有配置于框体内的处理站12 —侧的第一对接站13a 和曝光装置14 一侧的第二对接站13b。在第一对接站13a中以与第五 处理单元组G5的开口部相对的方式设有用于搬送晶片W的第一晶片 搬送体21，在第二对接站13b中设有能够沿Y方向移动的用于搬运晶 片W的第二晶片搬送体22。在第一对接站13a的正面一侧配置有第六处理单元组G6，该第六
处理单元组G6通过叠层用于除去晶片周边部多余的抗蚀剂而仅有选择地使晶片W的边缘部曝光的周边曝光装置(WEE)、暂时收容搬送至 曝光装置14的晶片W的内用缓冲盒(INBR)、暂时收容从曝光装置 14搬送的晶片W的外用缓冲盒(OUTBR)、对搬送至曝光装置14之 前的晶片进行洗净的前洗净单元(PRECLN)和对从曝光装置14搬送 的晶片W进行的后洗净单元(POCLN)而构成。在第一对接站13a的 背面侧配置有第七处理单元组G7，该第七处理单元组G7通过例如叠层 2层对晶片W进行高精度调温的高精度调温单元(CPL)而构成。
第一晶片搬送体21具有用于交接晶片W的叉板(fork) 21a。该 叉板21a能够进入第五处理单元组Gs、第六处理单元组G6、第七处理 单元组G7的各单元，这样在各单元之间进行晶片W的搬送。第二晶片搬送体22具有用于交接晶片W的叉板22a。该叉板22a 能够进入第六处理单元组G6的前洗净单元(PRECLN)和后洗净单元 (POCLN)、第七处理单元组G7的各单元、曝光装置14的后述的内台 14a以及外台14b，在这些各个部分之间进行晶片W的搬送。在第一对接站13a的上部设置有气流调整部23，该气流调整部23 对第一对接站13a或对接站13的气流进行调整；在第二对接站13b的 上部设有加湿第二对接站13b或者对接站13的加湿部，使从曝光装置 搬送的晶片W不干燥。处理站12和对接站13构成抗蚀剂涂布、显影部。该处理站12具 有在晶片W上涂布抗蚀剂并形成抗蚀膜的抗蚀剂涂布单元(COT)和 使通过曝光装置14进行曝光后的抗蚀膜显影的显影单元(DEV)等各 单元。对接站13具有对涂布抗蚀剂后曝光前的晶片W进行洗净的前 洗净单元(PRECLN)和对曝光后显影前的晶片W进行洗净的后洗净 单元(POCLN)。曝光装置14包括载置从对接站13搬送的晶片W的内台14a， 载置搬送至对接站13的晶片W的外台14b，在使形成有抗蚀膜的晶片 W浸渍在规定液体(以下称"浸渍液")中的状态下对抗蚀膜进行曝光 的浸液曝光部30，和在内台14a、浸液曝光部30以及外台14b之间搬 送晶片W的晶片搬送机构25。如图2所示，在盒站11的下部设有控制该图形形成装置1整体的
集中控制部19。如图4所示，该集中控制部19包括控制图形形成装置 1的各单元和各搬送机构等各构成部的具备CPU的过程控制器41，该 过程控制器41连接有用户接口 42和存储部43。该用户接口 42由工序 管理者为管理图形形成装置1的各构成部而进行命令输入操作等的键 盘、可视化显示图形形成装置1的各构成部的工作情况的显示器等构 成。存储部43存储记录有用于在过程控制器41的控制下实现在图形 形成装置1中实施的各种处理的控制程序或处理条件数据等的方案。并且，根据需要，通过接受来自用户接口42的指示等，从存储部 43中读取任意方案并使其在过程控制器41中运行，在过程控制器41 的控制下，在图形形成装置1中实施预期的各种处理。方案可以存储 在例如CD-ROM、硬盘、软盘、非易失性存储器等可读取的存储介质 中，还可以例如通过专用线路从适当装置中随时传送从而在线使用。 并且，各处理单元中设有下位的单元控制器，这些控制器根据工序控 制器41的指令控制各单元的操作。在采用上述方式构成的图形形成装置1中，首先，利用晶片搬送 部llc的搬送拾取器lld从晶片盒(CR)中取出1枚晶片W，并将其 搬送至设置于处理站12的第三处理单元组G3中的过渡单元中。接着， 按照方案的顺序，利用第一和第二主搬送部A" A2，将晶片W依次搬 送至第一 第五处理单元组G卜5的规定单元，对晶片W实施一系列的 处理。此处，例如依次进行粘附单元中的粘附处理、抗蚀剂涂布单元(COT)中的抗蚀膜的形成、预烘单元中的预烘处理。另外，根据需 要，利用顶部涂布单元(ITC)在抗蚀膜上形成保护膜。其中，也有时 底部涂布单元(BARC)代替粘附处理在抗蚀膜形成之前形成防反射膜(BARC)。还有时在抗蚀膜上形成防反射膜(TARC)，并在其上形成 保护膜。如果在处理站12中的晶片W的一系列的处理结束，将晶片W搬送至设置于在第五处理单元组G5中的过渡单元中，利用第一晶片搬送体21，将晶片W依次搬送至周边曝光装置(WEE)、内用缓冲盒 (INBR)、前洗净单元(PRECLN)和高精度调温单元(CPL)，对晶 片W实施一系列的处理。接着，利用第二晶片搬送体22将晶片W搬 送至曝光装置14的内台14a上，并利用晶片搬送机构25将其搬送至
浸液曝光部30，在浸液曝光部30中对晶片W实施曝光处理。在浸液曝光部30中进行曝光后，利用晶片搬送机构25将晶片W 搬送至外台14b。然后，利用第二晶片搬送体22将晶片W搬送至后洗 净单元(POCLN)，从而洗净晶片W。接着，如果利用第一晶片搬送 体21将晶片W搬送至设置于第五处理单元组G5中的过渡单元中，则 按照方案的顺序，利用第一和第二主搬送部A,、 A2，将晶片W依次搬 送至第一 第五处理单元组G卜s的规定单元，对晶片W实施一系列的 处理。此处，例如依次进行后曝光烘焙单元中的后曝光烘焙处理、显 影单元(DEV)中的显影处理、后烘单元中的后烘处理。接着，在将 晶片W搬送至设置于第三处理组G3中的过渡单元之后，向盒站11的 晶片盒(CR)进行搬送。在本实施方式中，由于在曝光装置14中进行浸液曝光，因此从提 高对浸渍液的耐水性以及浸液头的扫描速度的观点出发，需要使晶片 表面具有疏水性。因此，使用疏水性膜作为抗蚀膜，或者利用顶部涂 布单元(ITC)在抗蚀膜表面形成疏水性的保护膜。但是，在这种情况 下，在对晶片W上实施显影处理时，由于其表面具有疏水性，因此， 排斥显影液，难以充满液体，于是难以均匀并稳定地形成规定的抗蚀 图形。因此，在本实施方式中，在后洗净单元(POCLN)中配备对晶片 表面进行亲水化的机构，在浸液曝光之后、涂布显影液之前，除了利 用该后洗净单元(POCLN)对晶片W进行洗净之外，还对晶片W表 面(保护膜表面)进行亲水化处理。下面，对具有这种对晶片W表面进行亲水化处理的机构的后洗净 单元(POCLN)进行详细的说明。图5和图6分别是本实施方式的后 洗净单元(POCLN)的整体构造的截面示意图和俯视示意图。后洗净单元(POCLN)具有框体50，在其中央部配置有环状的洗 净杯(CP)，在洗净杯(CP)的内侧配置有旋转卡盘51。旋转卡盘51 在通过真空吸附固定并保持晶片W的状态下由驱动电动机52旋转驱 动。在洗净杯(CP)的底部设有排水管53，由此排出亲水化处理中使 用的药液和洗净处理中使用的纯水液。驱动电动机52以能够升降移动的方式配置在设于框体50的底板50a上的开口 50b中，通过例如铝制的盖状的凸缘部件54与例如由气 缸组成的升降驱动机构55和升降导轨56接合。凸缘部件54以覆盖该 驱动电动机52的上半部的方式安装。当对晶片W进行亲水化处理或者洗净处理时，凸缘部件54的下 端54a在开口 50b的外周附近紧贴在底板50a上，这样，单元内部就 会被密封。在旋转卡盘51与第一晶片搬送体21的叉板21a之间进行 晶片W的交接时，通过升降驱动机构55将驱动电动机52或者旋转卡 盘51向上顶起，凸缘部件54的下端从底板50a露出。在洗净杯(CP)的上方，以可以在晶片W上的供给位置与晶片W 以外的待机位置之间移动的方式设置有药液供给喷嘴61、纯水供给喷 嘴62和紫外线灯63。其中，该药液供给喷嘴61向晶片W的表面供给 用于使晶片W表面亲水化的药液；该纯水供给喷嘴62供给纯水；该 紫外线灯63照射紫外线，具有与晶片W大致相同的宽度。药液供给 喷嘴61通过药液供给配管64与药液供给部65连接，纯水供给喷嘴62 通过纯水供给配管66与纯水供给部67连接。药液供给配管64中设有 开关阀68，纯水供给配管66中设有开关阀69。紫外线灯63从紫外线 灯电源70通电。药液供给喷嘴61安装在第一喷嘴扫描臂71的前端，纯水供给喷 嘴62安装在第二喷嘴扫描臂72的前端，紫外线灯63安装在第三喷嘴 扫描臂73的前端部。这些第一、第二、第三喷嘴扫描臂71、 72、 73 分别从在框体50的底板50a上沿Y方向铺设的导轨74上沿着垂直方 向延伸，安装在能够在导轨74上水平移动的第一垂直支承部件75、第 二垂直支承部件76和第三垂直支承部件77的上端部，药液供给喷嘴 61、纯水供给喷嘴62、紫外线灯63与这些第一、第二、第三垂直支承 部件75、 76、 77—起通过Y轴驱动机构78而沿Y方向移动。并且， 第一、第二、第三垂直支承部件75、 76、 77通过Z轴驱动机构79能 够沿Z方向移动。药液供给喷嘴61能够在喷嘴待机部80中待机。在旋转卡盘51的下方周边位置配置有背部清洗(back rinse)处理 用的清洗喷嘴57，向晶片W的背面喷出纯水等清洗液，能够清洗晶片 W的背面。在后洗净单元(POCLN)中设有用于根据来自图形形成装置1的 过程控制器41的指令控制后洗净单元(POCLN)的单元控制器100。 该单元控制器100控制利用驱动电动机52而驱动旋转卡盘51的驱动 控制，并控制Y轴驱动机构78、 Z轴驱动机构79、药液供给部65、纯 水供给部67、紫外线灯电源70等。此外，前洗净单元(PRECLN)除了不存在药液供给系统和用于照 射紫外线的机构之外，具有与后洗净单元(POCLN)相同的构造。下面，对上述后洗净单元(POCLN)的处理方法进行说明。图7是表示第一处理方法的流程图。在该方法中，搬入通过浸液 曝光而使抗蚀膜曝光成规定图形的晶片W (STEP1)。 g卩，利用第一晶 片搬送体21的叉板21a向后洗净单元(POCLN)内搬送，利用升降驱 动机构55使旋转卡盘51上升，由此使晶片W真空吸附在旋转卡盘51 上。在使晶片W下降至洗净杯(CP)内的规定位置的状态下，使药液 供给喷嘴61移动至旋转卡盘51的中心(晶片的中心)， 一边利用驱动 电动机52使其旋转， 一边向晶片W表面供给用于亲水化的药液，进 行亲水化处理(STEP2)。 g卩，供给到晶片W表面的药液由于离心力从 晶片W中心向其周围全部区域均匀地扩散，对晶片W进行亲水化处 理。作为这种亲水化处理中使用的药液，可以使用酸性液。通过使用 酸性液，发生因酸(H")而使抗蚀膜表面或者保护膜表面的保护基脱 离的脱保护反应，该部分被置换成羟基(0H—)而具有亲水性。由此， 抗蚀膜表面或者保护膜表面可溶于作为显影液主要成分的TMAH中， 显影液能够湿润晶片W整个表面。酸性液可以使用稀酸这样的弱酸性 液体。具体而言，优选为醋酸、甲酸、盐酸、硫酸、全氟垸基磺酸。 当使用全氟烷基磺酸的情况下，更优选烷基链长为n=l 4、浓度为 10'3 10"N。此时晶片W的旋转数例如为100 500rpm。在该第一处 理方法中，STEP2的亲水化处理兼为晶片W的洗净处理。即，通过亲 水化处理中使用的药液同时进行亲水化处理和洗净处理。这样，在进行亲水化处理之后，使旋转卡盘51高速旋转，以甩开 药液干燥(STEP3)。此时优选晶片W的旋转数为1500 2500rpm，旋 转15秒钟左右。这样，经过干燥处理后的晶片W，通过升降驱动机构55使旋转卡 盘51上升，利用第一晶片搬送体21的叉板21a从后洗净单元(P0CLN)
中搬出(STEP4)。
在该第一方法中，通过使用药液进行的亲水化处理，除了能够使 疏水性的晶片W的表面在随后的显影处理中亲水化至显影液湿润整个 表面的程度之外，由于该处理兼为晶片表面的洗净处理，所以能够縮 短方案。但是，这种效果仅限于使用的药液具有洗净效果的情况。
洗净处理单元(POCLN)的处理之后，向后曝光单元搬送晶片W, 进行后曝光烘焙(曝光后烘焙)处理。接着，由第二主晶片搬送装置 17向显影单元(DEV)搬送，在显影单元(DEV)中，晶片W的表面 充满显影液。此时，如上所述，使用后洗净单元(POCLN)，将作为晶 片W表面的抗蚀膜的表面或者保护膜的表面亲水化至整个表面被显影 液润湿的程度，不会排斥显影液而能够充满液体。因此，能够均匀且 稳定地对晶片W进行显影处理，能够均匀且稳定地形成规定的抗蚀图 形。
下面，对第二处理方法进行说明。
在上述第一处理方法中，在搬入晶片W后，进行兼有晶片W的 洗净的亲水化处理，而在第二处理方法中，在亲水化处理之前进行洗 净处理。图8是表示第二处理方法的流程图。
首先，与上述第一处理方法的STEP1同样，搬入晶片W(STEPll)。 即，将通过浸液曝光而使抗蚀膜曝光成规定图形的晶片W向后洗净单 元(POCLN)搬送，使该晶片W吸附在旋转卡盘51上。接着，使纯 净供给喷嘴62移动至旋转卡盘51的中心(晶片W的中心)， 一边利 用驱动电动机52使晶片W旋转， 一边向晶片W的表面供给纯水，对 晶片W进行洗净处理(STEP12)。 gP，供给到晶片W的纯水由于离心 力从晶片W中心向其周围全部区域均匀扩散，对晶片W进行洗净处 理。接着，在保持晶片W旋转的状态下，使纯水供给喷嘴62退避， 使药液供给喷嘴61向旋转卡盘51的中心(晶片W的中心)移动，与 第一处理方法同样，从药液供给喷嘴61喷出用于亲水化的药液，进行 亲水化处理(STEP13 )。亲水化处理之后，与上述第一处理方法的STEP3 同样，甩干干燥晶片W (STEP14)，然后，从后洗净单元(POCLN) 中搬出(STEP15)。
在该第二方法中，由于在亲水化处理之前进行洗净处理，所以，
即便在用于亲水化处理的药液的洗净能力较小的情况下，也能够可靠地除去晶片w表面的颗粒。下面，对第三处理方法进行说明。 在上述第二处理方法中，在亲水化处理之前进行洗净处理，而在 第三处理方法中，除了这一点之外，在亲水化处理之后还进行洗净处理。图9是表示第三处理方法的流程图。首先，与上述第二处理方法的STEP11 13同样，搬入晶片W (STEP21)，在后洗净处理单元(POCLN)中洗净晶片W (STEP22)， 然后，进行亲水化处理(STEP23)。接着，在保持晶片W旋转的状态 下，使药液供给喷嘴61退避，使纯水供给喷嘴62向旋转卡盘51的中 心(晶片W的中心)移动，从纯水供给喷嘴62供给纯水进行洗净处 理(STEP24)。该洗净处理之后，与上述第一处理方法的STEP3同样， 甩干干燥晶片W (STEP25)，然后，从后洗净单元(POCLN)中搬出。由于该第三处理方法在亲水化处理之后进行洗净处理，能够洗掉 亲水化处理时的药液，因此，对于亲水化处理的药液对其后的处理产 生不良影响情况等非常有效。如上述第二处理方法、第三处理方法，在供给用于亲水化的药液 和用于洗净处理的纯水时，例如图IO所示，将药液供给喷嘴61和纯 水供给喷嘴62安装在一个臂81上，能够向晶片W上供给药液和纯水 两者，利用流量调节阀能够使它们的流量比缓慢变化，由此能够提高 洗净效率。例如，在利用药液进行的亲水化处理之后，使从药液供给 喷嘴61喷出的药液流量缓慢降低，使从纯水供给喷嘴62喷出的纯水 流量缓慢增加，这样能够提高药液的除去效率。为了有效地进行如此 改变药液与纯水的流量比的操作，可以如图ll所示，将药液供给管82 和纯水供给管83与一个液体供给喷嘴84连接，操作流量调节阀85、 86以改变从该液体供给喷嘴84喷出的药液与纯水的流量比，也可以如 图12所示，将药液供给管87和纯水供给管88与混合器89连接，将 它们在混合器89中混合，然后从液体供给喷嘴90排出规定流量比的 混合液。下面，对第四处理方法进行说明。在该第四处理方法中，使用紫外线灯63，辅助进行晶片W的亲水
化或者洗净。即，通过从紫外线灯63向晶片W表面(保护膜表面) 照射规定波长的紫外线，能够对晶片W表面进行改性而获得辅助亲水 化的效果以及辅助晶片W表面的洗净的效果。图13是表示第四处理 方法的流程图。在上述第一处理方法中，在搬入晶片W后进行兼有晶片W的洗 净的亲水化处理，而在第四处理方法中，在亲水化处理之前，进行紫 外线照射处理。首先，与上述第一处理方法的STEP1同样，搬入晶片W(STEP31)。 然后，使紫外线灯63移动至旋转卡盘51的中心(晶片W的中心)上， 一边利用驱动电动机52使晶片W旋转， 一边向晶片W的整个表面均 匀地照射规定波长的紫外线(STEP32)，以辅助晶片W表面的亲水化 和洗净处理。此时优选晶片W的旋转数为30 100rpm，旋转30秒钟 左右。接着，在保持晶片W旋转的状态下，使紫外线灯63退避，使 药液供给喷嘴61向旋转卡盘51的中心(晶片W的中心)移动，从药 液供给喷嘴61向晶片W的表面供给药液并进行亲水化处理(STEP33 )。 在亲水化处理之后，与上述第一处理方法的STEP3同样，甩干干燥晶 片W (STEP34),然后，从后洗净单元(POCLN)中搬出(STEP35)。下面，对第五处理方法进行说明。在上述第四处理方法中，在对晶片W进行亲水化处理之前进行紫 外线照射处理，而在第五处理方法中，除了这一点之外，在亲水化处 理之前进行洗净处理。图14是表示第五处理方法的流程图。首先，与上述第四处理方法的STEP31、 32同样，搬入晶片W (STEP41)，进行紫外线照射处理(STEP42)。然后，在保持晶片W 旋转的状态下，使紫外线灯63退避，使纯水供给喷嘴62向旋转卡盘 51的中心(晶片W的中心)移动，从纯水供给喷嘴62供给纯水并进 行洗净处理(STEP43)。该洗净处理之后，与上述第四处理方法的 STEP33 35同样，进行亲水化处理(STEP44)，甩干干燥晶片W (STEP45)，然后，从后洗净单元(POCLN)中搬出(STEP46)。在该第五处理方法中，在紫外线照射处理之后，进行洗净处理以 及利用药液进行的亲水化处理，能够可靠地除去晶片W表面的水滴。下面，对第六处理方法进行说明。
在上述第五处理方法中，在亲水化处理之前进行洗净处理，而在 第六处理方法中，在进行洗净处理、亲水化处理之后，还进行洗净处理。图15是表示第六处理方法的流程图。首先，与上述第二处理方法的STEP11 13同样，搬入晶片W(STEP51)，接着，对晶片W进行洗净处理(STEP52)。然后，使用 药液对晶片W表面进行亲水化处理(STEP53)。在该STEP53中，在 从药液供给喷嘴61供给药液结束之后，使晶片W旋转甩干干燥药液， 在该过程中，使药液供给喷嘴61退避，使紫外线灯63向旋转卡盘51 的中心(晶片W的中心)移动，照射紫外线进行紫外线照射处理(STEP54)。在该紫外线照射处理之后，与上述第三处理方法的 STEP24 26同样，进行洗净处理(STEP55)，然后，甩干干燥晶片W(STEP56)，之后，从后洗净单元(POCLN)中搬出(STEP57)。 在该第六处理方法中，在STEP53的利用药液进行的亲水化处理 中，能够在甩干干燥的过程中进行STEP54的紫外线照射处理，因此， 能够缩短晶片W的处理时间。另外，在亲水化处理之后，通过进行紫 外线照射处理、洗净处理，能够洗去亲水化处理时的药液，所以对于 亲水化处理的药液对其后的处理产生不良影响的情况等非常有效。此外，本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如， 在上述实施方式中，以在后洗净单元(POCLN)中进行亲水化处理为 例，但只要是在浸液曝光后、使曝光图形显影之前，并不局限于此。 另外，在上述实施方式中，以使用酸性液进行亲水化为例，但不局限 于此，也可以使用能够亲水化的其它药液。在上述实施方式中， 一边 使晶片旋转一边供给药液来进行亲水化处理，但并不局限于此，例如， 也可以通过使晶片浸渍在药液中等其它方法来实施晶片的药液处理。 亲水化并不局限于药液，也可以使用其它的亲水化方法，例如，在上 述实施方式中，也可以单独使用用于辅助亲水化的紫外线照射灯等紫 外线照射手段来进行亲水化处理。除了这种紫外线照射方法之外，也 可以使用照射红外线、微波、热线或者电子射线等高能量线的方法。
权利要求
1. 一种图形形成方法，其特征在于，在基板表面形成抗蚀膜或者依 次形成抗蚀膜和保护膜，然后， 一边将形成有抗蚀膜或者抗蚀膜和保 护膜的基板浸渍在液体中， 一边进行曝光，通过浸液曝光在所述抗蚀 膜上形成规定的曝光图形，使用显影液使曝光图形显影，形成规定的 抗蚀图形，在浸液曝光之后、使曝光图形显影之前，实施亲水化处理，使构 成基板表面的抗蚀膜表面或者保护膜表面亲水化至显影液润湿整个表 面的程度。
2. 如权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，通过向所述抗 蚀膜表面或者所述保护膜表面供给药液，实施所述亲水化处理。
3. 如权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，通过向所述抗 蚀膜表面或者所述保护膜表面照射紫外线，实施所述亲水化处理。
4. 如权利要求2所述的图形形成方法，其特征在于，使用所述药液， 除亲水化处理之外，还对基板表面进行洗净。
5. 如权利要求2所述的图形形成方法，其特征在于，在利用所述药 液的亲水化处理之前或者之后或者前后双方实施利用洗净液的洗净处 理。
6. 如权利要求2或3所述的图形形成方法，其特征在于，在利用所 述药液的亲水化处理之前或者之后照射紫外线。
7. 如权利要求6所述的图形形成方法，其特征在于，在进行所述紫 外线照射之后，实施利用洗净液的洗净处理，然后，进行利用所述药 液的亲水化处理。
8. 如权利要求6所述的图形形成方法，其特征在于，在实施利用洗 净液的洗净处理之后，进行利用所述药液的亲水化处理，然后照射紫 外线，之后再次实施利用洗净液的洗净处理。
9. 如权利要求1 8中任一项所述的图形形成方法，其特征在于， 利用所述药液的亲水化处理在先于显影处理所进行的促进抗蚀膜的酸 催化反应的加热处理之前进行。
10. 如权利要求2所述的图形形成方法，其特征在于，所述药液是 酸性液。
11. 如权利要求10所述的图形形成方法，其特征在于，所述酸性液 是稀酸。
12. 如权利要求11所述的图形形成方法，其特征在于，所述稀酸包 括醋酸、甲酸、盐酸、硫酸、全氟烷基磺酸。
13. —种图形形成装置，其特征在于，包括涂布系处理部，在基板表面形成抗蚀膜或者依次形成抗蚀膜和保护膜；浸液曝光部， 一边将形成有抗蚀膜或者抗蚀膜和保护膜的基板浸 渍在液体中， 一边进行曝光，在所述抗蚀膜上形成规定的曝光图形； 显影处理部，使用显影液使曝光图形显影，形成规定的抗蚀图形；和亲水化机构，在利用所述浸液曝光部曝光之后、由所述显影处理 部显影之前，使构成基板表面的抗蚀膜表面或者保护膜表面亲水化至 显影液润湿整个表面的程度。
14. 如权利要求13所述的图形形成装置，其特征在于，所述亲水化 机构具有药液供给机构，该药液供给机构向基板表面供给使所述抗蚀 膜表面或者所述保护膜表面亲水化的药液。
15. 如权利要求13所述的图形形成装置，其特征在于，所述亲水化 机构具有紫外线照射机构，该紫外线照射机构向基板表面照射使所述 抗蚀膜表面或者所述保护膜表面亲水化的紫外线。
16. 如权利要求13 15中任一项所述的图形形成装置，其特征在 于，所述亲水化机构具有所述药液供给机构和/或所述紫外线照射机构。
17. 如权利要求13 16中任一项所述的图形形成装置，其特征在 于，还具有向曝光处理后的基板供给洗净液并进行洗净的洗净处理部。
18. 如权利要求17所述的图形形成装置，其特征在于，所述亲水化 机构设置在所述洗净处理部中。
19. 如权利要求13 18中任一项所述的图形形成装置，其特征在 于，还具有加热基板促进抗蚀膜的酸催化反应的加热处理部，由所述亲水化机构实施的亲水化处理，在先于由所述显影处理部 实施的显影处理进行的由所述加热处理部实施的加热处理之前进行。
20. —种计算机可读取的存储介质，其特征在于，存储有在计算机 上操作的控制程序，所述控制程序在运行时，由计算机控制图形形成装置，使得实施 权利要求1 12中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明提供一种图形形成方法和该方法所使用的图形形成装置，即便是为了浸液曝光而使基板表面为疏水性的基板，也能够均匀且稳定地形成规定的抗蚀图形。在涂布显影液形成抗蚀图形之前，向通过浸液曝光而使抗蚀膜曝光为规定图形的基板表面供给药液，使基板表面亲水化至显影液润湿整个表面的程度。
文档编号G03F7/00GK101123181SQ20071013609
公开日2008年2月13日 申请日期2007年7月17日 优先权日2006年8月8日
发明者小杉仁, 山本太郎, 山田善章, 杂贺康仁 申请人:东京毅力科创株式会社