[发明专利]涂布显影装置、涂布显影方法和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂布显影装置、涂布显影方法和存储介质。

背景技术

在作为半导体制造工序之一的光致抗蚀剂的工序中，在半导体晶片(以下称为晶片)的表面涂布抗蚀剂，在以规定的图案将该抗蚀剂曝光后进行显影而形成抗蚀剂图案。这种处理，一般使用将曝光装置连接到进行抗蚀剂的涂布、显影的涂布显影装置的系统来进行。

近年来，为了形成微细的抗蚀剂图案，有在上述曝光装置中进行液浸曝光的情况。下面对这种液浸曝光进行简单地说明，其是这样一种曝光方式，即，如图16(a)所示，在曝光单元10的曝光透镜11与晶片W之间形成例如由纯水组成的液膜12，然后，如图16(b)所示，使曝光单元10横向移动并在与下一个转印区域(拍摄区域)11A对应的位置配置该曝光单元10，反复进行照射光的动作，由此，将规定电路图案转印到抗蚀剂膜14上。图中13A、13B分别是用于形成液膜12的液体供给流路、排液流路。此外，在图16(b)中显示的转印区域11A比实际的大。

晶片W的侧端面和与该侧端面相邻连接的上侧和下侧的倾斜面被称为斜面部，在上述液浸曝光中，构成上述液膜12的纯水有可能附着在该斜面部上，并从斜面部回流到晶片W的背面。这样附着在作为晶片W的侧面部的斜面部上，回流到背面侧周缘部的液体干燥后变为颗粒，从而污染了晶片W。因此，例如，在晶片W上涂布抗蚀剂之前，从晶片W的表面向斜面部供给例如含有HMDS(六甲基二硅氮烷)的气体进行疏水处理(拨水化处理、疏水化处理)，防止上述纯水附着在斜面部上以及从斜面部向晶片W的背面回流。

但是，为了实现抗蚀剂图案的线宽的进一步微细化，研究了使用被称为双图案(double patterning、二次图形曝光)的方法。参照作为表示其一实例的流程图的图17对双图案方法的顺序进行简要的说明，其按如下的顺序进行处理：首先，对上面已经说明的晶片W和斜面部进行疏水处理→第一次抗蚀剂涂布处理→用于除去抗蚀剂的溶剂成分的加热处理(PAB处理)→曝光前的晶片W的清洗处理→第一次的曝光处理→曝光后的用于促进化学反应的加热处理(PEB处理，未图示)→第一次显影处理，如图18(a)所示，形成由凹部15a和凸部15b组成的抗蚀剂图案15，显影后，进行用于除去因显影处理产生的水分的加热处理(后烘焙处理)。

之后，再顺序进行第二次抗蚀剂涂布处理以形成新的抗蚀剂膜17、并进行加热处理和曝光前的清洗处理，以与第一次曝光区域偏离的方式进行曝光晶片W的第二次曝光处理。然后，进行第二次显影处理，如图18(b)所示，形成抗蚀剂图案16，进行加热处理。之后，将晶片W搬送到蚀刻装置，将抗蚀剂图案16作为掩膜进行蚀刻。对于这种双图案而言，进行第二次光刻蚀处理，由此形成比通过一次光刻蚀处理形成的抗蚀剂图案更微细致密的抗蚀剂图案。

在半导体器件中，在其制造工序中要求形成这样的抗蚀剂图案，即，构成抗蚀剂图案16的凹部16a的线宽L1与凸部16b的线宽L2的大小之比，例如如图18(b)所示，为1∶1。如果使用这种双图案，因为在如上所述的第一次显影后形成的图案15的凹部15a内在第二次显影后能够形成凸部16b，因此，作为曝光装置，根据能够形成凹部的线宽与凸部的线宽的大小之比为3∶1的抗蚀剂图案的性能，则能够形成L1∶L2＝1∶1的抗蚀剂图案。由于在不改变曝光装置时，就能够微细化L1∶L2＝1∶1的图案，因此，是用于形成该比例的抗蚀剂图案的特别有利的方法。

但是，如在后述的参考试验中所显示的，考查通过HMDS处理的晶片的显影处理前后的接触角，显影后的接触角比显影前的抵触角小，总之，通过与显影液的接触，由HMDS的疏水处理的效果降低，由此可知，晶片W的疏水性降低。因此，在使用进行液浸曝光的曝光装置进行上述双图案处理的情况下，如图19(a)所示，因为在第一次曝光时提高了斜面部的疏水性，由此能够防止纯水附着在该斜面部上，但是，因为在第二次曝光时，降低了晶片W的斜面部的疏水性，如图19(b)所示，因此，担心发生这样的情况，即，纯水向斜面部附着以及纯水向晶片W的背面回流，产生上述的颗粒。

虽然在例如专利文献1和专利文献2中对晶片W的周缘部进行疏水化的方法有所记载，但是，没有关于进行上述的双图案处理的记载，对解决这种双图案的问题不充分。

专利文献1：日本特开2005-175079

专利文献2：日本特开2007-214279

发明内容