抗蚀剂涂布显影装置和抗蚀剂涂布显影方法

专利名称：抗蚀剂涂布显影装置和抗蚀剂涂布显影方法
技术领域：
本发明涉及在基板上涂布抗蚀膜，对曝光的抗蚀膜进行显影而形成抗蚀图案的 抗蚀剂涂布显影装置和抗蚀剂涂布显影方法，特别涉及通过使抗蚀图案平滑化而能够降 低线宽粗糙度的抗蚀剂涂布显影装置和抗蚀剂涂布显影方法。
背景技术：
为了制造具有更高集成度的半导体集成电路，要求进一步微细化。例如，对于 蚀刻掩膜的最小尺寸(CD)而言，降低现有的曝光装置的曝光限度而达到32nm和22nm。 当以该程度的宽度形成场效应晶体管(FET)的槽时，如果抗蚀图案的线宽粗糙度(LWR) 较大，则产生FET的阈值电压波动，作为集成电路的特性恶化，或者无法正常工作的问题。为了应对这样的问题，在专利文献1中记载了通过对抗蚀膜供给溶剂气体而溶 解抗蚀膜表面，从而使抗蚀膜表面的凹凸均勻化的方法。专利文献1 日本特开2005-19969号公报

发明内容
但是，在抗蚀剂涂布显影装置内对抗蚀膜供给溶剂气体时，存在溶剂气体在抗 蚀剂涂布显影装置内扩散、显影前的抗蚀膜暴露于溶剂气体的可能性。此时，例如当抗 蚀膜由化学增幅型的抗蚀剂形成时，溶剂中含有的碱性成分中和抗蚀膜中的酸性成分， 阻碍显影作用，导致无法图案化。并且，溶剂中也存在例如刺激性气味强的溶剂，由这样的溶剂形成的溶剂气体 如果向抗蚀剂涂布显影装置外泄漏，则引起装置操作者的不适感。本发明就是鉴于以上问题而做出的，提供一种能够防止向外部扩散，并且高效 降低抗蚀图案的线宽粗糙度的抗蚀剂涂布显影装置和抗蚀剂涂布显影方法。为了达成上述目的，本发明的第一方式提供一种抗蚀剂涂布显影装置，其具备 在基板上涂布抗蚀剂而形成抗蚀膜的抗蚀膜形成部；对曝光的上述抗蚀膜进行显影的抗 蚀剂显影部；生成包含对抗蚀膜具有溶解性的溶剂的蒸汽或气体的气体的溶剂气体生成 部；调整利用上述气体生成部生成的上述气体的溶剂气体调整部；收纳具有在上述抗蚀 剂显影部显影而图案化的上述抗蚀膜的基板的、能够维持减压的处理室，该处理室包括 向所收纳的上述基板供给利用上述溶剂气体调整部调整的上述气体的供给部；和对上述 处理室进行减压排气的排气部。本发明的第二方式提供一种抗蚀剂涂布显影方法，其包括在基板上涂布抗蚀剂 而形成抗蚀膜的步骤、利用规定的光掩膜对上述抗蚀膜进行曝光的步骤、对曝光的上述 抗蚀膜进行显影而图案化的步骤、在能够维持减压的处理室中收纳具有上述图案化的上 述抗蚀膜的基板的步骤、生成包含对上述抗蚀膜具有溶解性的溶剂的蒸汽或气体的气体 的步骤、调整利用上述气体生成部生成的上述气体的步骤、和对收纳于上述处理室中的上述基板供给调整的上述气体的步骤。发明的效果根据本发明的实施方式，可以提供一种能够避免工艺过程气氛污染并且高效降 低抗蚀图案的线宽粗糙度的抗蚀剂涂布显影装置和抗蚀剂涂布显影方法。


图1是表示本发明的实施方式的抗蚀剂涂布显影装置的结构的概略平面图。 图2是表示本发明的实施方式的抗蚀剂涂布显影装置的概略正面图。图3是表示本发明的实施方式的抗蚀剂涂布显影装置的概略背面图。图4是表示图1至图3所示的抗蚀剂涂布显影装置所包括的抗蚀膜处理装置的概 略平面图。图5是表示图4所示的抗蚀膜处理装置、溶剂气体生成器和溶剂气体调整器的概 略截面图。图6A是表示图5所示的溶剂气体调整器的雾沫除去喷嘴的立体图。图6B是表示图6A的雾沫除去喷嘴的侧面图。图6C是表示图6A的雾沫除去喷嘴的其它侧面图。图7是说明图4所示的抗蚀膜处理装置的效果的图。图8是表示图5所示的溶剂气体生成器的变形例的图。图9是表示图5所示的溶剂气体调整器的变形例的图。符号说明1...抗蚀剂涂布显影装置；2...向盒装卸台；3...处理台；4...界面部；5...曝光装 置；7...晶片搬送体；13...主搬送装置；Gl、G2、G3、G4...处理装置组；60...抗蚀膜处 理装置；62...处理室；64...负载锁定室；65A...溶剂气体调整器；65C...雾沫除去喷嘴； 67A...溶剂气体生成器；UV...紫外线灯
具体实施例方式以下，参照

本发明的实施方式，但本发明不受示例的实施方式的限 定。全部附图中，对相同的或者对应的部件或者部品付与相同的或者对应的参照符号， 省略重复说明。图1是表示本发明的一个实施方式的抗蚀剂涂布显影装置1的结构的概略平面 图，图2是抗蚀剂涂布显影装置1的概略正面图，图3是抗蚀剂涂布显影装置1的概略背 面图。如图1所示，抗蚀剂涂布显影装置1具有向盒装卸台2、处理台3和界面部4。向盒装卸台2具有载置收容有例如25枚晶片W的盒C的载置部6、和从载置于 载置台6的盒C取出晶片W，在盒C和处理台3之间搬入搬出晶片W的晶片搬送体7。 能够在载置台6上沿图中X方向(向盒装卸台2的长度方向)载置多个(例如4个)盒 C。晶片搬送体7配置于向盒装卸台2的载置部6和处理台3之间，能够沿搬送通路8向 X方向移动。另外，晶片搬送体7具有在Y方向、Z方向(上下方向)和θ方向(以Z 轴为中心的旋转方向)自由移动的晶片搬送臂7a。根据各样的构成，晶片搬送体7能够选择性地进接载置于载置 台6的盒C，依次取出在盒C内沿Z方向多级收纳的晶片W， 将取出的晶片W向处理台3的第三处理装置组G3(后述)搬送。另外，晶片搬送体7优 选具有进行晶片W位置校准的校准机能。处理台3在其大致中心位置设有主搬送装置13，在该主搬送装置13的周边配置 有四个处理装置组Gl、G2、G3、G4。这些处理装置组，如后所述，具有多级配置的各 种处理装置。第一处理装置组Gl和第二处理装置组G2配置在相对于主搬送装置13+X 方向侧。另外，第三处理装置组G3和第四处理装置组G4配置在沿主搬送装置13的Y 方向的两侧。具体而言，第三处理装置组G3邻接于向盒装卸台2而配置，第四处理装置 组G4邻接于界面部4而配置。主搬送装置13能够相对于配置在这些处理装置组Gl、G2、G3、G4中的各种处 理装置(后述)和抗蚀膜处理装置60 (后述)搬入搬出晶片W。第一处理装置组Gl和第二处理装置组G2具有例如图2所示的在晶片W上涂布 抗蚀剂液而形成抗蚀膜的抗蚀剂涂布装置17、和配置于抗蚀剂涂布装置17上方的对曝光 的抗蚀膜进行显影的显影处理装置18。第三处理装置组G3，例如如图3所示，自下而上依次具有冷却晶片W的冷却装 置30、进行用于提高抗蚀剂液对晶片W的固定性的附着处理的附着装置31、进行晶片W 的交接的延伸装置32、进行使涂布于晶片W的抗蚀剂液中的溶剂蒸发的烘焙处理的预烘 焙装置33、34、预备烘焙装置35、和进行将显影后的抗蚀膜加热的后烘焙处理的后烘焙 装置36。第四处理装置组G4，例如如图3所示，自下而上依次具有冷却装置40、自然冷 却晶片W的延伸-冷却装置41、在主搬送装置13和晶片搬送体50 (后述)之间进行晶 片W的交接的延伸装置42、冷却装置43、将曝光后的抗蚀膜加热的曝光后烘焙装置44、 45、预备烘焙装置46和后烘焙装置47。其中，处理装置组的数量和配置、配置于各处理装置组的处理装置数量、种类 和配置可以根据该抗蚀剂涂布显影装置1中进行的处理和所制造的设备的种类任意选 择。再参照图1，在界面部4的中央部设有晶片搬送体50。该晶片搬送体50构成为 能够自由地向X方向和Z方向移动、沿Θ方向旋转。晶片搬送体50能够进接属于第四 处理装置组G4的延伸-冷却装置41、延伸装置42、边缘曝光装置51和曝光装置5，分 别相对上述装置搬送晶片W。接着，边参照图4至图6边说明配置于处理台3的抗蚀膜处理装置60。参照图4，抗蚀膜处理装置60具有对抗蚀膜进行处理的处理室62、和对该处理 室62通过闸阀GVl连接的负载锁定室64。在处理室62中配置有载置晶片W的基座 62S。基座62S上设置有三个贯通孔，晶片W载置在基座62S上，为了从基座62S上举 起，设有贯通对应的贯通孔而上下移动的三个升降销62Ρ。另外，在基座62S内藏有例如 由电热线等形成的加热部62Η (图5)。加热部62Η连接有未图示的电源、温度测定部和 温度调整器等，由此能够将基座62S和载置于其上的晶片W加热至规定的温度。另外， 基座62S优选具有静电卡盘。另外，在处理室62的底部形成有多个(图示的例子中为四个)排气口 62Ε，通过连接于排气口 62E的排气系统(未图示)，能够将处理室62内维持于减压。该排气系 统优选具有容易实现高排气速度的涡轮分子泵。另外，连接排气口 62E和排气系统的配 管的途中设有压力调整阀(未图示)。压力调整阀受到设于处理室62内的压力表等和控 制部(均未图示)的控制，能够调整处理室62内的压力。负载锁定室64中设有支持晶片W而进行搬送的搬送臂64A。搬送臂64A以能 够移动的方式通过导轨66支持(图5)，能够通过未图示的驱动装置沿导轨66在图中的Y 方向往返移动。另外，搬送臂64A具有两个切口部，三个升降销64P能够贯通该切口部 上下移动。通过升降销64P的上下移动，将晶片W载置于搬送臂64A上，从搬送臂64A 举起。 本实施方式中，搬送臂64A的内部配置有流通流体的导管，能够从未图示的流体 循环器流通经过温度调整的流体。由此能够冷却载置于搬送臂64A上的晶片W。另外， 搬送臂64A能够在除了允许上述升降销64P的上下移动的切口部以外的广阔范围内接触 晶片W，因此能够高效地冷却晶片W。另外，负载锁定室64具有面对处理台3的主搬送装置13的闸阀GV2。若打开 闸阀GV2，则能够通过主搬送装置13将晶片W向负载锁定室64内搬入，从负载锁定室 64搬出。若关闭闸阀GV2，则能够维持负载锁定室64的气密性。另外，在负载锁定室 64的底部形成有多个(图示的例子中为4个)排气口 64E，通过连接于排气口 64E的排气 系统，能够将负载锁定室64维持于减压。再参照图4和图5，在负载锁定室64中，靠近顶部设有沿闸阀GVl延伸的紫外 线灯UV。紫外线灯UV可以是产生主要为172nm的紫外光的氙准分子灯。利用如图所 示配置的紫外线灯UV，晶片W通过搬送臂64A从负载锁定室64搬入处理室62时(或者 从处理室62向负载锁定室64搬出时)，能够对晶片W照射紫外光。其中，紫外线灯UV 可以设置为靠近负载锁定室64的顶部附近沿闸阀GV2延伸。由此，晶片W通过主搬送 装置13向负载锁定室64搬入时(或者搬出时)，能够对晶片W照射紫外光。另外，不 限于对晶片W照射紫外光，可以在载置于搬送臂64A的晶片W上方配置氙准分子灯，使 用反光镜等，对晶片W的整体照射紫外光。参照图5，抗蚀膜处理装置60具有生成向晶片W上的抗蚀膜供给的溶剂气体的 溶剂气体生成器67A、和调整(conditioning)利用溶剂气体生成器67A生成的溶剂气体 的溶剂气体调整器65A。其中，为了图示方便，溶剂气体生成器67A和溶剂气体调整器 65A图示为在抗蚀膜处理装置60的处理室62的附近，但是不限于该位置。溶剂气体生 成器67A和溶剂气体调整器65A，例如，可以与抗蚀膜处理装置的负载锁定室64邻接而 配置，也可以配置于抗蚀膜处理装置60的上方。另外，图1和图4中省略溶剂气体生成 器67A和溶剂气体调整器65A的图示。本实施方式中，作为溶剂气体生成器67A，使用如图5中模式表示的鼓泡罐。 艮口，在溶剂气体生成器67A的内部收纳溶剂(液体)。另外，溶剂气体生成器67A连接 有吸入对该溶剂进行鼓泡的运载气体的吸气管67B和通过鼓泡向溶剂气体调整器65A提 供包含溶剂蒸汽的运载气体(溶剂气体)的桥式配管65B。运载气体可以是氩(Ar)气、 氦(He)气等惰性气体，或者氮气(N2),从未图示的运载气体供给源对吸气管67B供给。另外，溶剂气体生成器67A，在本实施方式中收纳于恒温槽67T中，由此，溶剂 气体生成器67A、吸气管67B和桥式配管65B维持在几乎同一温度。该温度可以是溶剂不分解或不变质的程度的温度，例如处于80°C至120°C的范围，具体而言可以为约100°C。 如后所述，溶剂气体生成器67A的温度优选进一步高于溶剂气体调整器65A的温度。另 夕卜，在桥式配管65B中恒温槽67T外部的部分，例如卷有带状的加热器65H，由此加热桥 式配管65B，从而防止在桥式配管65B内部的溶剂气体的凝缩。其中，收纳于溶剂气体生成器67A的溶剂优选具有使抗蚀膜溶解的性质。另 夕卜，该溶剂可以具有即使不使抗蚀膜溶解至消失，也被抗蚀膜吸收而使吸收的部分膨润 的性质。这样的性质在本说明书中也称为具有溶解性。具体而言，作为优选的溶剂，能 够列举丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。另外，溶剂气体生成器67A的吸气管67B中设有用于在运载气体供给源(未图 示)和溶剂气体生成器67A之间开始/停止运载气体的供给的开关阀和用于流量控制的流 量控制器(均未图示)，通过未图示的控制部，控制供给的开始/停止以及流量。溶剂气体调整器65A利用例如具有与鼓泡罐同等程度大小的中空罐构成。另 夕卜，溶剂气体调整器65A连接有来自溶剂气体生成器67A的桥式配管65B。由此，能够 向溶剂气体调整器65A的内部吸入在溶剂气体生成部67A生成的溶剂气体。另外，溶剂 气体调整器65A连接有作为送出管的桥式配管62B，由此溶剂气体从溶剂气体调整器65A 向处理室62送出。另外，溶剂气体调整器65A收纳于恒温槽65T中，由此，溶剂气体调 整器65A、桥式配管65B和桥式配管62B维持在基本相等的温度。该温度可以为例如约 70°C至约90°C的范围，例如优选为约80°C。另外，该温度进一步优选比溶剂气体生成器 67A的温度低。另外，溶剂气体调整器65A的内部设有连接于来自溶剂气体生成器67A的桥式 配管65B的雾沫除去喷嘴65C。雾沫除去喷嘴65C，如图6A所示，具有连接于桥式配管 65B的漏斗部65C1和连接于漏斗部65C1的扁平的方形导管部65C2。漏斗部65C1由具有大致三角形形状的两个板部件构成，在该三角形的顶部连接 桥式配管65B，在三角形的底边连接方形导管部65C2。另外，漏斗部65C1的两个板状 部件的侧板被封止，作为整体具有扁平的漏斗状的形状。图6B是从图6A中的箭头ARl方向看雾沫除去喷嘴65C的侧面图。如图所示， 漏斗部65C1的厚度，从桥式配管65B向方形导管部65C2，从与桥式配管65B的外径基 本相等的厚度变小至与扁平的方形导管部65C2的厚度基本相等的厚度。这样，桥式配管 65B内部的具有圆形截面的溶剂气体的流路变换为方形导管部65C2内部的具有扁平的矩 形截面的流路。
方形导管部65C2在与漏斗部65C1的连接端相反侧一端开口，由此，通过桥式 配管65B提供的溶剂气体向溶剂气体调整器65A的内部排出。另外，如图6A和图6C(从 图6A中的箭头AR2方向看雾沫除去喷嘴65C的侧面图)所示，在方形导管部65C2的内 部设有沿漏斗部65C1向方形导管部65C2方向延伸的多个分隔壁65C3。通过这些分隔壁 65C3，方形导管65C2的内壁面的表面积被增大。另外，在方形导管部65C2中设有如图5所示的热电偶TC，由此能够控制方形导 管部65C2 (雾沫除去喷嘴65C)的温度。利用这样构成的溶剂气体调整器65A，即使在从溶剂气体生成器67A向溶剂气 体调整器65A提供的溶剂气体中含有雾沫或微小液滴时，由于以溶剂气体为主的气体碰上方形导管65C2内的内壁面时，雾沫等被吸附于内壁面，因此能够确实地从溶剂气体中 除去雾沫。具有雾沫除去喷嘴65C的溶剂气体调整器65A，特别是作为溶剂气体生成器 67A、例如将溶剂直接喷雾成雾状的喷雾器或利用超声雾化器等时特别合适。另外，溶剂气体调整器65A收纳于恒温槽65T中，并且在方形导管部65C2中设 有热电偶65TC，因此能够维持在低于溶剂气体生成器67A的温度。因此，通过溶剂气体 调整器65A时，能够使溶剂气体的温度低于溶剂气体生成器67A中的温度。因此，溶剂 气体生成器67A中，由于例如运载气体的流速快的原因，即使溶剂气体不充分饱和时， 通过使溶剂气体通过溶剂气体调整器65A，也能够提高(形成过饱和状态)溶剂气体的饱 和度(运载气体中溶剂蒸汽的浓度)。再参照图5，在处理室62的顶部连接有来自溶剂气体调整器65A的桥式配管 62B。连接于处理室62的桥式配管62B的排出口位于基座62S的大致中央的上方，由 此，能够对载置于基座62S的晶片W的整体供给溶剂气体。另外，如图5所示，在处理室62中卷有带状加热器62H1，在桥式配管62B中卷 有带状加热器62H2。由此能够控制处理室62和桥式配管62B的温度。它们的温度可以 为例如约70°C至约90°C的范围，优选为与溶剂气体调整器65A的温度相等的温度。由 此，能够防止溶剂气体在桥式配管62B和处理室62的内壁面凝缩。接着，说明根据本实施方式的具备抗蚀膜处理装置60的抗蚀剂涂布显影装置1 的运转(抗蚀剂涂布显影装置1的处理工艺)。首先，通过晶片搬送体7(图1)，从盒C取出一枚未处理的晶片W，向第三处理 装置组G3的延伸装置32 (图3)搬送。接着，晶片W通过主搬送装置13向第三处理装 置组G3的附着装置31搬入，为了提高抗蚀剂液对晶片W的密合性，在晶片W上涂布例 如HMDS。接着，将晶片W向冷却装置30搬送，冷却至规定的温度后，向抗蚀剂涂布 装置17搬送。在抗蚀剂涂布装置17中，在晶片W上旋转涂布抗蚀剂液，形成抗蚀膜。形成有抗蚀膜的晶片W通过主搬送装置13向预烘焙装置33搬送，对晶片W进 行预烘焙。接着，晶片W通过主搬送装置13向延伸-冷却装置41搬送而被冷却。进 而，晶片W通过晶片搬送体50向边缘曝光装置51、曝光装置5依次搬送，在各装置中进 行规定的处理。在曝光装置5中使用规定的光掩膜对抗蚀膜进行曝光处理之后，将晶片 W通过晶片搬送体50向第四处理装置组G4的延伸装置42搬送。之后，该晶片W通过主搬送装置13向后曝光烘焙装置44搬送而进行后曝光烘 焙，向冷却装置43搬送而被冷却。接着，晶片W通过主搬送装置13向第一处理装置组 Gl或第二处理装置组G2的显影处理装置18搬送，在这里对晶片W进行显影处理。由 此，在晶片W上形成图案化的抗蚀膜(抗蚀掩膜)。 完成了显影处理的晶片W通过主搬送装置13向抗蚀膜处理装置60 (图4和图5) 搬送。具体而言，将抗蚀膜处理装置60的负载锁定室64的内部设定为大气压之后，打 开闸阀GV2(图4)，将晶片W通过主搬送装置13向负载锁定室64内搬入，晶片W保持 在三个升降销64P的上方。接着，升降销64P上升，从主搬送装置13接受晶片W，主 搬送装置13从负载锁定室64退出之后，升降销64P下降而将晶片W载置于搬送臂64A 之上。关闭闸阀GV2之后，负载锁定室64内被排气，维持于规定的压力。负载锁定室 64内的压力可以为例如约7Torr(0.933kPa)至IOTorr(1.33kPa)的范围内。
接着，晶片W从负载锁定室64向处理室62搬入。S卩，打开负载锁定室64和 处理室62之间的闸阀GV1，搬送臂64A沿导轨66移动，向处理室62内搬入晶片W，在 基座62S的上方保持晶片W。优选在此时点亮设于负载锁定室64的紫外线灯UV，对搬 入处理室62内的晶片W照射紫外光。该紫外光的照射，在由对溶剂的溶解度低的ArF 用抗蚀剂形成抗蚀膜时特别适用。认为这是由于ArF用抗蚀剂中含有的内酯通过紫外光 的照射而分解的缘故。
接着，升降销62P上升而从搬送臂64A接受晶片W，搬送臂64A从处理室62退 出之后，升降销62P下降，将晶片W载置于基座62S上。之后，关闭闸阀GV1，利用 排气系统(未图示)通过排气口 62E将处理室62内排气，维持于规定的压力。该压力低 于后述的抗蚀膜处理时的压力，优选为根据排气需要的时间而不降低通气量的程度的压 力’例如约 0.ITorr(13.3Pa)至约 7Torr(0.933kPa)。之后，对晶片W进行用于将图案化的抗蚀膜平滑化的抗蚀膜处理。具体而言， 首先，打开阀67V，从未图示的运载气体供给源向溶剂气体生成器67A的吸气管67B供给 运载气体。由此，运载气体从吸气管67B向收纳于溶剂气体生成器67A的溶剂内排出， 在流通溶剂内的空间中含有溶剂的蒸汽，作为溶剂气体，通过桥式配管65B向溶剂气体 调整器65A供给。溶剂气体调整器65A中，来自桥式配管65B的溶剂气体通过雾沫除去喷嘴65C 而向溶剂气体调整器65A内排出。溶剂气体特别是在通过雾沫除去喷嘴65C时在内壁面 碰撞，由此除去溶剂气体中含有的雾沫等。另外，由于溶剂气体调整器65A的温度低于 溶剂气体生成器67A的温度，因此通过溶剂气体生成器67A生成的温度高的溶剂气体， 通过溶剂气体调整器65A(特别是雾沫除去喷嘴65C)冷却。因此，不含雾沫等的饱和度 高的溶剂气体(含有溶剂的蒸汽或气体的运载气体)通过桥式配管62B而向抗蚀膜处理装 置60的处理室62供给。如果溶剂气体向处理室62供给，则处理室62内由规定压力的溶剂气体充满，晶 片W上的抗蚀膜暴露于溶剂气体中。此时的处理室62内的压力可以低于大气压，例如 优选为处于约ITorr(0.133kPa)至约IOTorr(1.33kPa)的范围内。如果为该程度的压力， 则能够适度地将晶片W上的抗蚀膜暴露于溶剂气体中。将抗蚀膜在溶剂气体中暴露规定的期间之后，关闭阀67V，同时停止运载气体 的供给，结束对该晶片W的抗蚀膜处理。抗蚀膜处理结束后，将晶片W保持载置于基座62S上，通过基座62内的加热部 62H,加热基座62S及其上的晶片W。此时的温度，可以例如处于约70°C至约130°C的 范围。在此，说明通过上述处理使抗蚀膜平滑化的机制。图7 (a)是模式表示具有线和 空间状的图案的抗蚀膜的“线”的截面的图。如图所示，显影后的抗蚀膜R1，特别是 在侧面可以看见凹凸。这样的凹凸认为是由例如曝光中的抗蚀膜内的曝光光的干涉等产 生的。接着，抗蚀膜暴露于溶剂气体中，则溶剂就吸附在抗蚀膜表面(上面和侧面)， 被抗蚀膜所吸收。所吸收的溶剂使抗蚀剂溶解，并且/或者被抗蚀膜吸收，如图7(b)所 示，使抗蚀膜膨润。膨润的抗蚀膜R2的表层部液化，其表面通过表面张力被平滑化。 这样，通过其后的加热，所吸收的溶剂蒸发，则抗蚀膜的膨润部分就发生收缩，从而更加平滑化，如图7(c)所示，能够得到表面被平滑化的抗蚀膜R3。另外，通过加热抗蚀 膜R2，可以防止抗蚀膜蚀刻耐性的降低。这样操作而完成平滑化处理之后，晶片W按照与从负载锁定室64搬入处理室62 的顺序相反的顺序，从处理室62搬出负载锁定室64。此时，晶片W通过负载锁定室64 的搬送臂64A急速冷却。接着，晶片W通过主搬送装置13从负载锁定室64搬出，向第四处理装置组G4 的后烘焙装置47搬送，在这里进行后烘焙。接着，晶片W通过主搬送装置13向第四处 理装置组G4的冷却装置40搬送而被冷却，之后，通过延伸装置32回到原先的盒C，完 成对晶片W进行的一系列包括抗蚀剂涂布/曝光/显影的处理工艺。如上所述，根据本实施方式的抗蚀剂涂布显影装置1，在抗蚀膜处理装置60 中，通过显影而图案化的抗蚀膜在减压下暴露于溶剂气体中，通过吸附于抗蚀膜的溶剂 引起抗蚀膜表面溶解膨润，因此抗蚀膜表面的凹凸被平滑化。由此，抗蚀图案的LWR被 降低，因此，例如即使以32nm和22nm这种的最小尺寸形成FET的栅极时，也能够降低 阈值电压的波动。 另外，由于溶剂气体向维持于减压的处理室62供给，通过排气系统排气，因 此，不向抗蚀剂处理装置60的外部扩散。另外，收纳溶剂的溶剂气体生成器67A被密 封，吸气管67B和桥式配管65B对溶剂气体生成器67A气密连接。因此，溶剂的蒸汽不 会从它们向抗蚀剂涂布显影装置1的内部空间扩散。因此，晶片W在抗蚀剂涂布显影装 置1的内部空间中不会暴露于溶剂中，能够防止溶剂引起的抗蚀膜的显影作用降低。另外，由于溶剂和溶剂气体被关闭在限定的区域中，因此，即使在使用例如可 燃性的溶剂时，也能够避免例如抗蚀剂涂布显影装置1的内部机器和洁净室内的其它装 置形成着着火源而引起溶剂气体着火。并且，本实施方式的抗蚀膜处理装置60具有溶剂气体调整器65A，由此可以进 行除去在溶剂气体生成器67A中生成的溶剂气体中的雾沫等或者提高溶剂气体中的溶剂 的饱和度的溶剂气体的调整。如果将含有雾沫等的溶剂气体向处理室62供给，雾沫等 附着于抗蚀膜，则该部分的抗蚀膜过度溶解而引起图案变形。但是，在本实施方式中， 通过具有雾沫除去喷嘴65C的溶剂气体调整器65A除去溶剂气体中的雾沫等，因此，抗 蚀膜能够均勻膨润而平滑化。另外，如果通过溶剂气体调整器65A使溶剂气体处于过饱 和状态，则能够以高浓度向处理室62供给溶剂的蒸汽或气体，从而能够促进平滑化。另 夕卜，通过形成过饱和而能够提高溶剂浓度的再现性，因此，能够提高工艺的再现性。以上，参照几个实施方式说明了本发明，但是本发明不受上述实施方式的限 制，按照权利要求的范围能够进行各种变更。例如，在抗蚀膜处理装置60的处理室62中，可以将桥式配管62B的前端分支为 多根，也可以在前端安装喷头。由此，能够向晶片W均勻地吹出溶剂气体。另外，可 以使基座62S能够在水平方向移动，在移动基座62S上的晶片W同时供给溶剂气体。另外，作为溶剂气体生成器，不限于图5所示的鼓泡罐和上述喷雾器、超声波 雾化器，也可以是图8所示的蒸汽供给器。参照图8，该例的溶剂气体生成器67A1中， 与鼓泡罐不同，吸气管67B不达到溶剂中。因此，向溶剂气体生成器67A1供给的运载 气体含有充满溶剂上方空间的溶剂蒸汽，从桥式配管65B送出。以该结构也能够生成溶剂气体。另外，作为溶剂气体调整器，例如，如图9所示，可以具有多个挡板65F代替雾 沫除去喷嘴65C。在图示的例子中，溶剂气体调整器65A1的内部从吸气管65B的前端 喷出的溶剂气体，通过最下方的挡板65F的开口 65Q向上方流动。此时，第二级的挡板 65F的开口 65Q与最下方的挡板65F的开口 65Q在垂直方向错开，因此，溶剂气体在第 二级的挡板65F的里面碰撞，改变方向而通过开口 65Q向上方流动。此时，溶剂气体中 含有的雾沫等在第二级的挡板65F的里面碰撞而被吸附，因此能够从溶剂气体中除去雾 沫等。此时，当然不限于三个挡板65F，也可以设有两个或者四个以上的挡板65F。另 夕卜，不言而喻，也可以对多个挡板65F均设有热电偶，进行温度调节。另外，将图案化后的抗蚀膜在溶剂气体中暴露后的烘焙可以在例如第四处理装 置组G4的烘焙装置46或后烘焙装置47中而不是处理室62的基座62S上进行。换言之， 可以不进行处理室62内的烘焙，而仅进行后烘焙。另外，可以在负载锁定室64的顶部 设有加热灯，代替在基座62S内设有加热部62H，由此进行烘焙。溶剂气体生成部67A、溶剂气体调整器65A等的温度不做过多的例示，不言而 喻，可以根据使用的溶剂、溶剂气体中的溶剂的浓度进行适当变更。特别的，可以设定 为低于溶剂因受热而变质或分解的温度、在桥式配管65B、62B的内部不凝结的程度的温 度。

对由ArF用抗蚀剂形成抗蚀膜的紫外光的照射，不限于利用在抗蚀剂处理装置 60的负载锁定室64中设置的紫外线灯UV，例如，也可以在第四处理装置组G4中设有紫 外线光照射用的处理装置，在此进行。另外，作为形成抗蚀膜的基板，例示了半导体晶片，但是，基板也可以是平板 显示器(FPD)用基板，本发明的实施方式的抗蚀剂涂布显影装置和方法也可以用于FPD 的制造。
权利要求
1.一种抗蚀剂涂布显影装置，其特征在于，具备抗蚀膜形成部，其在基板上涂布抗蚀剂而形成抗蚀膜； 抗蚀剂显影部，其对曝光的所述抗蚀膜进行显影；溶剂气体生成部，其生成包含对所述抗蚀膜具有溶解性的溶剂的蒸汽或气体的气体；溶剂气体调整部，其调整利用所述气体生成部生成的所述气体； 能够维持减压的处理室，其收纳具有在所述抗蚀剂显影部显影而图案化的所述抗蚀 膜的基板，该处理室包括向所收纳的所述基板供给利用所述溶剂气体调整部调整的所述 气体的供给部；和排气部，其对所述处理室进行减压排气。
2.如权利要求1所述的抗蚀剂涂布显影装置，其特征在于所述溶剂气体生成部的温度设定为高于所述溶剂气体调整部和所述处理室的温度。
3.如权利要求1或2所述的抗蚀剂涂布显影装置，其特征在于，所述溶剂气体调整部 具备使利用所述气体生成部生成的所述气体流入的流入管， 变换所述流入管的内部截面形状的变换部，连接于所述变换部，用于除去所述气体中含有的雾沫，以使从所述变换部流入的所 述气体在里面多次碰撞的方式构成的导管部。
4.如权利要求1或2所述的抗蚀剂涂布显影装置，其特征在于 还具备对显影而图案化的所述抗蚀膜照射紫外光的紫外光光源。
5.如权利要求1或2所述的抗蚀剂涂布显影装置，其特征在于 所述处理室具有对所述基板进行加热的加热部。
6.如权利要求1或2所述抗蚀剂涂布显影装置，其特征在于所述溶剂为丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中 的任一种或者它们的两种以上的组合。
7.—种抗蚀剂涂布显影方法，其特征在于，包括 在基板上涂布抗蚀剂而形成抗蚀膜的步骤； 利用规定的光掩膜对所述抗蚀膜进行曝光的步骤； 对曝光的所述抗蚀膜进行显影而图案化的步骤；在能够维持减压的处理室中收纳具有所述图案化的所述抗蚀膜的基板的步骤； 生成包含对所述抗蚀膜具有溶解性的溶剂的蒸汽或气体的气体的步骤； 调整利用所述气体生成部生成的所述气体的步骤；和 对收纳于所述处理室中的所述基板供给调整的所述气体的步骤。
8.如权利要求7所述的抗蚀剂涂布显影方法，其特征在于调整所述气体的步骤包括降低生成所述气体的步骤中生成的所述气体的温度的步马聚ο
9.如权利要求7或8所述的抗蚀剂涂布显影方法，其特征在于 还包括对显影而图案化的所述抗蚀膜照射紫外光的步骤。
10.如权利要求7或8所述的抗蚀剂涂布显影方法，其特征在于 还包括对供给所述气体的所述基板进行加热的步骤。
11.如权利要求7或8所述抗蚀剂涂布显影方法，其特征在于 所述溶剂为丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和N-甲基-2-卩比咯烷酮(NMP)中 的任一种或者它们的两种以上的组合。
全文摘要
本发明提供一种能够避免工艺过程气氛污染并且高效降低抗蚀图案的线宽粗糙度的抗蚀剂涂布显影装置和抗蚀剂涂布显影方法。抗蚀涂布显影装置(1)具备在基板(W)上涂布抗蚀剂而形成抗蚀膜的抗蚀膜形成部；对曝光的抗蚀膜进行显影的抗蚀剂显影部(18)；生成包含对抗蚀膜具有溶解性的溶剂的蒸汽或气体的气体的溶剂气体生成部；调整利用气体生成部生成的气体的溶剂气体调整部；收纳具有在抗蚀剂显影部(18)显影而图案化的抗蚀膜的基板的、能够维持减压的处理室(62)，该处理室(62)包括向所收纳的基板(W)供给利用溶剂气体调整部调整的气体的供给部；和对处理室进行减压排气的排气部。
文档编号G03F7/00GK102023498SQ20101028225
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月14日 优先权日2009年9月14日
发明者稻富裕一郎 申请人:东京毅力科创株式会社