[发明专利]涂敷处理方法及涂敷处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及例如半导体晶圆、液晶玻璃基板(FPD基板) 等的涂敷处理方法及涂敷处理装置。

背景技术

通常来说，在半导体器件的制造中，为了通过在例如半导 体晶圆、FPD基板等(以下称作晶圆等)上涂敷抗蚀剂液、对 掩模图案进行曝光处理而形成电路图案，利用了光刻技术。在 该光刻技术中，利用旋涂法在晶圆等上涂敷抗蚀剂液，根据规 定的电路图案对由此形成的抗蚀剂膜进行曝光，对该曝光图案 进行显影处理而在抗蚀剂膜上形成电路图案。

在这样的光刻工序中，随着近年来的器件图案的微细化、 薄膜化，越来越要求提高曝光的析像度。作为提高曝光的析像 度的方法之一，公知有这样的方法：为了通过改进利用已有的 光源例如氟化氩(ArF)或氟化氪(KrF)进行曝光的曝光技 术来提高析像度，在晶圆的表面上形成了透过光的浸液层的状 态下进行曝光的浸液曝光方法。该浸液曝光利用这样的特征： 在使光透过例如纯水等水中的技术中，波长在水中变短，因此， 193nm的ArF的波长在水中实际上变为134nm。

即，该浸液曝光技术是这样的技术：在透镜和晶圆的表面 之间形成了浸液层(液膜)的状态下，使由光源发出的光通过 透镜、透过液膜而照射到晶圆上，由此将规定的抗蚀剂图案(电 路图案)复制到抗蚀剂上。并且，在透镜和晶圆之间形成了液 膜的状态下，使曝光部件和晶圆沿水平方向相对地滑动移动， 将该曝光部件配置在与下一个复制区域(照射区域)相对应的 位置，通过反复照射光的动作来将电路图案依次复制到晶圆表 面上。

在该浸液曝光中，由于在透镜和晶圆表面之间形成液膜(浸 液膜)，因此存在如下问题：抗蚀剂所含有的成分的一部分从抗 蚀剂层的表面部渗出一些，且渗出的成分附着在透镜表面上而 使复制的电路图案的线宽精度降低。另外，也存在如下问题： 即使渗出的成分不附着在透镜的表面上，在水膜内含有渗出的 成分时，会影响光的折射率而产生析像度降低及线宽精度在面 内不均匀。

另外，随着器件图案的微细化，也存在因抗蚀剂层中的干 涉效应而导致析像度降低及线宽精度在面内不均匀这样的问 题。

作为解决上述问题的方法，使用这样的技术：对形成有抗 蚀剂层的晶圆等的表面供给(涂敷)具有水溶性的涂敷液例如 TARC(Top Anti-Reflective Coating；顶部抗反射涂层)药液 而形成抗反射膜，从而能够抑制在浸液曝光时抗蚀剂的渗出或 能够防止抗蚀剂层中的干涉。另外，TARC药液含有表面活性 剂，该表面活性剂具有利用分子内的亲水基和疏水基的平衡而 使表面的自由能量(表面张力)降低的作用。

另外，通常来说，在对晶圆等的表面供给涂敷液而形成涂 敷膜的涂敷处理方法中，多使用所谓的旋涂法，即从喷嘴向旋 转中的晶圆的中心部供给涂敷液、利用离心力使涂敷液在晶圆 上扩散而将涂敷液涂敷在晶圆上的方法。另外，在该旋涂法中， 作为少量且均匀地涂敷涂敷液的方法，例如公知有这样的方法： 在将涂敷液的溶剂供给到晶圆上而进行预湿(pre-wet)之后， 接着使晶圆的旋转加速到第1转速并对该旋转中的晶圆供给涂 敷液，接着使晶圆的转速暂时减速到第2转速来调整晶圆上的 涂敷液的膜厚，然后使晶圆的旋转再加速到第3转速而甩干晶 圆上的涂敷液(例如参照专利文献1)。

使用上述旋涂法，在将例如水溶性的涂敷液(TARC药液) 涂敷在晶圆上的情况下，在预湿时，将作为涂敷液的溶剂例如 纯水供给到晶圆上。

专利文献1：日本特许3330324号公报(权利要求书)

但是，由于TARC药液含有加压溶解的气体、表面活性剂 而具有非常容易发泡的性质，因此，在将TARC药液向晶圆上 涂敷时容易产生微细的气泡。因此，在旋涂TARC药液时，存 在由于该气泡而产生涂敷膜(TARC膜)的涂敷不良(涂敷不 均匀)而使器件的成品率降低这样的问题。

另外，在将作为涂敷液的溶剂的纯水供给到晶圆上而进行 预湿后，接着使晶圆的旋转加速到第1转速，然后使晶圆的转 速减速到第2转速，此时由于晶圆的表面张力值非常大，因此 纯水在具有疏水性的晶圆上扩散后立即变成水滴，预湿的效果 变小。因此，在旋涂TARC药液时，也存在由于该水滴而产生 涂敷膜(TARC膜)的涂敷不良(涂敷不均匀)这样的问题。

发明内容