基片处理方法、存储介质和基片处理装置与流程

1.本发明涉及基片处理方法、存储介质和基片处理装置。


背景技术：

2.专利文献1公开的抗蚀剂涂敷显影装置，在曝光后，利用潜像线宽测量装置测量在基片表面形成的潜像图案的线宽，在其线宽测量值在预先设定的适当值的范围以外的情况下，为了使显影后的抗蚀剂图案的线宽适当化，对后烘烤温度进行修正。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开平10-275755号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术问题
7.本发明的技术能够提供能够对使用含金属抗蚀剂形成的抗蚀剂图案的线宽进行控制的新的基片处理方法和基片处理装置。
8.用于解决技术问题的手段
9.本发明的一个方式是一种基片处理方法，其为对基片进行用于形成含金属抗蚀剂的图案的处理的基片处理方法，其特征在于：在到所述含金属抗蚀剂的膜的显影处理之前的期间，使基片处理装置内的存在所述基片的基片存在空间的酸浓度变化。
10.发明效果
11.采用本发明，能够提供能够对使用含金属抗蚀剂形成的抗蚀剂图案的线宽进行控制的新的基片处理方法和基片处理装置。
附图说明
12.图1是表示试验a的结果的图。
13.图2是表示试验b的结果的图。
14.图3是表示试验c的结果的图。
15.图4是表示试验d的结果的图。
16.图5是用于对含金属抗蚀剂的曝光区域、未曝光区域、中间曝光区域进行说明的图。
17.图6是用于对含金属抗蚀剂的图案的线宽因peb处理前的酸性气氛处理而变细的机理进行说明的图。
18.图7是用于对含金属抗蚀剂的图案的线宽因peb处理后的酸性气氛处理而变粗的机理进行说明的图。
19.图8是表示作为本实施方式的基片处理装置的涂敷显影处理装置的内部结构的概要的说明图。
20.图9是表示图8的涂敷显影处理装置的正面侧的内部结构的概要的图。
21.图10是表示图8的涂敷显影处理装置的背面侧的内部结构的概要的图。
22.图11是表示酸性气氛处理单元的结构的概要的纵截面图。
23.图12是表示酸性气氛处理单元的结构的概要的横截面图。
24.图13是表示晶片处理的例1的主要步骤的流程图。
25.图14是用于对晶片处理的例1的因酸性气氛处理而线宽变细的效果进行说明的图。
26.图15是用于对晶片处理的例1的因酸性气氛处理而线宽变细的效果进行说明的图。
27.图16是用于对晶片处理的例1的因酸性气氛处理而线宽变细的效果进行说明的图。
28.图17是表示晶片处理的例2的主要步骤的流程图。
29.图18是用于晶片处理的例2的因酸性气氛处理而线宽变细的效果对进行说明的图。
30.图19是用于对晶片处理的例2的因酸性气氛处理而线宽变细的效果进行说明的图。
31.图20是表示晶片处理的例3的主要步骤的流程图。
32.图21是表示晶片处理的例4的主要步骤的流程图。
33.图22是用于说明在peb处理前和peb处理后这两者进行酸性气氛处理的理由的图。
34.图23是用于说明在peb处理前和peb处理后这两者进行酸性气氛处理的理由的图。
35.图24是用于说明在peb处理前和peb处理后这两者进行酸性气氛处理的理由的图。
36.图25是用于说明在peb处理前和peb处理后这两者进行酸性气氛处理的理由的图。
37.图26是表示酸性气氛处理单元的另一个例子的概要的纵截面图。
38.附图标记说明
39.1涂敷显影处理装置，32酸性气氛处理单元，32a酸性气氛处理单元，k处理空间，p(含金属抗蚀剂膜的)图案，w晶片。
具体实施方式
40.在半导体器件等的制造工艺中，为了在半导体晶片(下面，称为“晶片”)上形成抗蚀剂图案，要进行规定的处理。上述规定的处理例如是向晶片上供给抗蚀剂而在晶片上形成抗蚀剂膜的抗蚀剂涂敷处理、对抗蚀剂膜进行曝光的曝光处理、在曝光后进行加热使得促进抗蚀剂膜内的化学反应的曝光后加热处理(peb(post exposure bake)处理)、对曝光后的抗蚀剂膜进行显影而形成抗蚀剂图案的显影处理等。
41.关于抗蚀剂图案，为了获得期望的线宽的抗蚀剂图案，提出了各种方案。而且，近年来，作为抗蚀剂，有使用含金属抗蚀剂来代替化学放大型抗蚀剂的情况。
42.因此，本发明人使用连接有曝光装置的涂敷显影装置，在形成有作为基底膜的旋涂碳(soc)膜的晶片上形成负型的含金属(具体而言是锡)抗蚀剂的图案，对多个部位进行测量线宽的试验a～d。图1～图4分别是表示作为试验a～d的结果的晶片w的各部分的线宽的测量结果的图。另外，在图1～图4中，用浓淡表示线宽，线宽越细，表示得越浓，线宽越粗，
表示得越淡。
43.在试验a～d中，作为涂敷显影装置，除了下述方面以外，使用与以往同样的装置。
44.·
在用于向涂敷显影装置内送入清洁的空气的ffu(风机过滤单元(fan filter unit))设置有用于除去酸性气体的过滤器(“涂敷显影处理装置内”具体而言是指处理模块间以及处理模块与曝光装置之间的进行晶片输送的输送区域内和各处理模块内)。
45.·
设置有酸性气氛处理模块，该酸性气氛处理模块能够局部地进行吹送包含醋酸气体的处理气体的酸性气氛处理。
46.在试验a中，依次进行下述的处理(a)～(e)，不进行上述的局部的酸性气氛处理。
47.(a)形成含金属抗蚀剂的膜的处理(抗蚀剂涂敷处理)
48.(b)对形成有含金属抗蚀剂的膜的晶片进行加热的处理(pab处理)
49.(c)曝光处理
50.(d)对晶片进行加热使得促进曝光后的含金属抗蚀剂膜内的化学反应的处理(peb处理)
51.(e)显影处理
52.在试验b～d中，按照下述的顺序进行处理。
53.·
试验b
54.(a)抗蚀剂涂敷处理
→
局部的酸性气氛处理
→
(b)pab处理
→
(c)曝光处理
→
(d)peb处理
→
(e)显影处理
55.·
试验c
56.(a)抗蚀剂涂敷处理
→
(b)pab处理
→
(c)曝光处理
→
局部的酸性气氛处理
→
(d)peb处理
→
(e)显影处理
57.·
试验d
58.(a)抗蚀剂涂敷处理
→
(b)pab处理
→
(c)曝光处理
→
(d)peb处理
→
局部的酸性气氛处理
→
(e)显影处理
59.另外，在试验a～d中，将目标线宽设为145nm，在试验b～d中，在晶片w的相当于图2～图4的右下的部分，局部地进行5～6秒的酸性气氛处理。
60.如图1所示，在试验a的情况下，即不进行局部的酸性气氛处理的情况下，含金属抗蚀剂的图案的线宽在晶片面内为目标线宽且均匀。
61.而在试验b的情况下，即在抗蚀剂涂敷处理后且pab处理前进行了局部的酸性气氛处理的情况下，在进行了酸性气氛处理的部分即被吹送了包含酸性气体的处理气体的部分，含金属抗蚀剂的图案的线宽变细。
62.另外，在试验c的情况下，即在曝光处理后且peb处理前进行了局部的酸性气氛处理的情况下，在进行了酸性气氛处理的部分，含金属抗蚀剂的图案的线宽变细，但是变细的程度比试验b小。
63.另外，在试验d的情况下，即在peb处理后且显影处理前进行了局部的酸性气氛处理的情况下，在进行了酸性气氛处理的部分，含金属抗蚀剂的图案的线宽变粗。
64.即，本发明人通过试验a～d发现了下述的(x)～(z)的见解。
65.(x)通过在抗蚀剂涂敷处理后且pab处理前进行酸性气氛处理，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽变细。
66.(y)通过在曝光处理后且peb处理前进行酸性气氛处理，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽稍微变细。
67.(z)通过在peb处理后且显影处理前进行酸性气氛处理，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽变粗。
68.作为因在peb处理之前或peb处理之后，酸性气氛处理对含金属抗蚀剂的图案的线宽的影响完全相反的机理，可以考虑下述内容。
69.含金属抗蚀剂中，金属配位化合物的配体(ligand)脱落，通过该状态的金属配位化合物进行脱水缩合，成为金属氧化膜。该反应与作为羧酸和醇进行脱水缩合的反应的酯化相似。另外，通过酯化生成的酯，能够通过水解而成为羧酸和醇。与酯同样地通过脱水缩合生成的金属氧化膜，也与酯同样地能够水解。
70.在含金属抗蚀剂中，脱水缩合和水解同时发生，在曝光前，与脱水缩合相比水解占优势。即，容易发生水解。
71.另外，在含金属抗蚀剂中被曝光后的曝光区域，虽然会因曝光而导致水解的优势地位稍微变弱，但是水解占优势。
72.另外，含金属抗蚀剂的曝光区域，通过在曝光后进行peb处理，与水解相比脱水缩合大幅占优势。
73.因此，含金属抗蚀剂的曝光区域，基本上，在peb处理后的显影时与水解的比例相比脱水缩合的比例充分大，在显影时会残留。
74.但是，如图5所示，在含金属抗蚀剂的曝光区域a1中的接近未曝光区域a2的部分，存在虽然被曝光但是曝光量比曝光区域a1的中心的曝光量少的中间曝光区域a3。该中间曝光区域a3的曝光量随着向未曝光区域a2去逐渐变少，因此，在中间曝光区域a3中，存在像显影时残留的程度那样脱水缩合的比例充分的区域与脱水缩合的比例不充分的区域的边界b。
75.另外，酸性气体能够向含金属抗蚀剂供给h
+
作为催化剂，促进水解和脱水缩合这两者的反应。因此，如果原来水解占优势，那么水解的优势地位会因酸性气体而提高，另外，如果原来脱水缩合占优势，那么脱水缩合的优势地位会因酸性气体而提高。
76.因此，通过对原来水解占优势的peb处理前的含金属抗蚀剂(具体而言为曝光前的含金属抗蚀剂和曝光后且peb处理前的含金属抗蚀剂)进行酸性气氛处理，水解的优势地位进一步提高。因此，如图6所示，犹如中间曝光区域a3和上述的边界b向曝光区域a1的中心侧移动了一样。其结果是，含金属抗蚀剂的图案的线宽变细。
77.另外，通过对原来脱水缩合占优势的peb处理后的含金属抗蚀剂进行酸性气氛处理，脱水缩合的优势地位进一步提高。因此，如图7所示，犹如在中间曝光区域a3内，上述的边界b向未曝光区域a2侧移动了一样。其结果是，含金属抗蚀剂的图案的线宽变粗。
78.上述内容可认为是，因在peb处理之前或peb处理之后，酸性气氛处理对含金属抗蚀剂的图案的线宽的影响完全相反的机理。
79.根据上述内容，本发明的技术基于上述的见解，提供能够对使用含金属抗蚀剂形成的抗蚀剂图案的线宽进行控制的新的基片处理方法和基片处理装置。
80.下面，参照附图对本实施方式的基片处理方法和基片处理装置进行说明。在本说明书和附图中，对于具有实质上相同的功能构成的要素，通过标注相同的附图标记来省略
重复说明。
81.＜涂敷显影处理装置＞
82.图8是表示作为本实施方式的基片处理装置的涂敷显影处理装置的内部结构的概要的说明图。图9和图10分别是表示涂敷显影处理装置1的正面侧和背面侧的内部结构的概要的图。
83.涂敷显影处理装置1能够使用负型的含金属抗蚀剂，在作为基片的晶片w上形成抗蚀剂图案。另外，含金属抗蚀剂中包含的金属是任意的，在本实施方式中是锡。
84.如图8～图10所示，涂敷显影处理装置1具有：盒站(cassette station)2，其能够送入送出作为能够收纳多个晶片w的容器的盒c；和处理站3，其包括多个用于实施抗蚀剂涂敷处理等规定的处理的各种处理单元。涂敷显影处理装置1具有将盒站2、处理站3和在与处理站3相邻的曝光装置4之间进行晶片w的交接的接口站5一体地连接的结构。
85.盒站2例如分为盒送入送出部10和晶片输送部11。例如，盒送入送出部10设置在涂敷显影处理装置1的y方向负方向(图8中的左方向)侧的端部。在盒送入送出部10设置有盒载置台12。在盒载置台12上设置有多个例如4个载置板13。载置板13在水平方向的x方向(图8中的上下方向)上排成一列地设置。在相对于涂敷显影处理装置1的外部送入送出盒c时，能够将盒c载置在这些载置板13上。
86.在晶片输送部11设置有用于输送晶片w的输送单元20。输送单元20能够在沿着x方向延伸的输送路径21上移动。输送单元20也能够在上下方向和绕铅垂轴(θ方向)移动，能够在各载置板13上的盒c与后述的处理站3的第三区块g3的交接装置之间输送晶片w。
87.在处理站3设置有包括各种单元的多个区块，例如第一～第四的4个区块g1、g2、g3、g4。例如在处理站3的正面侧(图8中的x方向负方向侧)设置有第一区块g1，在处理站3的背面侧(图8中的x方向正方向侧)设置有第二区块g2。另外，在处理站3的盒站2侧(图8中的y方向负方向侧)设置有第三区块g3，在处理站3的接口站5侧(图8中的y方向正方向侧)设置有第四区块g4。
88.如图9所示，在第一区块g1中从下方起依次配置有多个液处理单元，例如显影处理单元30、抗蚀剂涂敷单元31。显影处理单元30用于对晶片w实施显影处理。具体而言，显影处理单元30用于对实施了peb处理的晶片w的含金属抗蚀剂膜实施显影处理。抗蚀剂涂敷单元31用于在晶片w上涂敷含金属抗蚀剂以形成含金属抗蚀剂的膜即含金属抗蚀剂膜。
89.例如，显影处理单元30、抗蚀剂涂敷单元31分别在水平方向上排列配置有3个。另外，这些显影处理单元30、抗蚀剂涂敷单元31的数量和配置可以任意地选择。
90.在显影处理单元30、抗蚀剂涂敷单元31中，能够通过例如旋涂法在晶片w上涂敷规定的处理液。在旋涂法中，例如从释放喷嘴向晶片w上释放处理液，并且使晶片w旋转以使处理液在晶片w的表面扩散。
91.另外，在本实施方式中，作为对晶片w进行使后述的晶片存在空间(本发明中的基片存在空间的一个例子)的酸浓度变化的处理(下面，称为酸浓度变化处理)的酸浓度变化部，在第一区块g1设置有酸性气氛处理单元32。酸性气氛处理单元32能够进行使对晶片w进行酸浓度变化处理等规定的处理的处理空间的酸浓度上升的处理作为酸浓度变化处理。更具体而言，酸性气氛处理单元32进行的酸浓度变化处理是对晶片w局部地吹送包含酸性气体的处理气体的酸性气氛处理。
92.酸性气氛处理单元32例如在抗蚀剂涂敷单元31的上方沿水平方向排列配置有3个。酸性气氛处理单元32的数量和配置可以任意地选择。关于酸性气氛处理单元32的结构将在后面进行说明。
93.例如在第二区块g2中，如图9所示，在上下方向和水平方向上排列设置有用于对晶片w实施加热、冷却等热处理的热处理单元40。热处理单元40的数量和配置，也可以任意地选择。另外，在热处理单元40中，能够进行pab处理、peb处理、对显影处理后的晶片w进行加热处理的后烘烤处理(下面，称为“post处理”)等。
94.例如在第三区块g3中，从下方起依次设置有多个交接单元50、51、52、53、54、55、56。另外，在第四区块g4中，从下方起依次设置有多个交接单元60、61、62。
95.如图9所示，在被第一区块g1～第四区块g4包围的区域形成有晶片输送区域d。在晶片输送区域d配置有作为输送例如晶片w的基片输送单元的输送单元70。
96.输送单元70具有例如能够在y方向、θ方向和上下方向上移动的输送臂70a。输送单元70能够使保持有晶片w的输送臂70a在晶片输送区域d内移动，将晶片w输送至周围的第一区块g1、第二区块g2、第三区块g3和第四区块g4内的规定的装置。输送单元70例如可以如图10所示的那样在上下配置多台，例如能够将晶片w输送到各区块g1～g4的相同程度的高度的规定的单元。
97.另外，在晶片输送区域d设置有用于在第三区块g3与第四区块g4之间直线地输送晶片w的往复输送单元80。
98.往复输送单元80能够使所支承的晶片w在y方向上直线地移动，在相同程度的高度的第三区块g3的交接单元51与第四区块g4的交接单元60之间输送晶片w。
99.如图8所示，在第三区块g3的x方向正方向侧设置有输送单元90。输送单元90具有例如能够在θ方向和上下方向上移动的输送臂90a。输送单元90能够使保持有晶片w的输送臂90a上下移动，将晶片w输送到第三区块g3内的各交接单元。
100.在接口站5设置有输送单元100和交接单元101。输送单元100具有例如能够在θ方向和上下方向上移动的输送臂100a。输送单元100能够将晶片w保持在输送臂100a，在与第四区块g4内的各交接单元、交接单元101和曝光装置4之间输送晶片w。
101.在此，将涂敷显影处理装置1内(具体而言是晶片输送部11内)的存在晶片w的空间设为晶片存在空间。涂敷显影处理装置1包括处理空间和输送空间作为晶片存在空间。
102.处理空间是如上所述用于对晶片w进行规定的处理的空间，具体而言，是抗蚀剂涂敷单元31内的空间、酸性气氛处理单元32内的空间。输送空间是设置有对处理空间输送晶片w的输送单元的空间，具体而言，是设置有输送单元70、90、100等的空间。
103.另外，在涂敷显影处理装置1中，如图10所示，对上述的输送空间设置有用于送入清洁的空气的ffu 201～204。
104.在涂敷显影处理装置1中，将上述的输送空间的酸浓度维持在酸性气氛处理单元32的处理空间的最低酸浓度以下，以使得能够通过酸性气氛处理单元32的处理得到期望的结果。具体而言，在ffu 201～204各自中设置有用于除去酸性气体的过滤器(未图示)，使得能够从ffu 201、202、203向输送空间送入酸性气体被除去的清洁的空气。
105.另外，可以是，在设置在酸性气氛处理单元32以外的处理单元(例如显影处理单元30、抗蚀剂涂敷单元31、热处理单元40等)的ffu(未图示)中，也设置用于除去酸性气体的过
滤器(未图示)。
106.在上述的涂敷显影处理装置1中，如图8所示设置有控制部u。控制部u例如是包括cpu等处理器和存储器等的计算机，具有程序存储部(未图示)。在程序存储部中存储有能够对上述的各种处理单元、各种输送单元等的动作进行控制从而对后述的晶片处理进行控制的程序。此外，上述程序也可以是被记录在计算机可读取的存储介质h中，从该存储介质h被安装到控制部u。存储介质h可以是暂时性的存储介质，也可以是非暂时性的存储介质。程序的一部分或全部可以由专用硬件(电路板)来实现。
107.＜酸性气氛处理单元＞
108.接着，对上述的酸性气氛处理单元32的结构进行说明。图11和图12分别是表示酸性气氛处理单元32的结构的概要的纵截面图和横截面图。
109.如图11所示，酸性气氛处理单元32具有能够将内部封闭的处理容器300。处理容器300在其内部形成处理空间k。如图12所示，在处理容器300的侧面形成有晶片w的送入送出口301，在送入送出口301设置有开闭闸门302。
110.如图11所示，在处理容器300内的中央部设置有能够保持晶片w并使其旋转的旋转卡盘310。旋转卡盘310具有水平的上表面，在该上表面设置有例如用于吸引晶片w的吸引口(未图示)。通过从该吸引口的吸引，能够将晶片w吸附保持在旋转卡盘310上。
111.旋转卡盘310与卡盘驱动机构311连接，能够由该卡盘驱动机构311以期望的速度旋转。卡盘驱动机构311具有能够产生用于旋转卡盘310的旋转的驱动力的电动机等旋转驱动源(未图示)。另外，在卡盘驱动机构311设置有气缸等升降驱动源，旋转卡盘310能够上下移动。
112.在旋转卡盘310的周围设置有用于承接并回收从晶片w飞散或落下的液体的罩体(杯形部)312。在罩体312的下表面连接有用于将所回收的液体排出的排出管313和用于对罩体312内进行排气的排气管314。
113.如图12所示，在罩体312的x方向负方向(图12中的下方向)侧形成有沿着y方向(图12中的左右方向)延伸的轨道320。轨道320例如从罩体312的y方向负方向(图12中的左方向)侧的外侧形成至y方向正方向(图12中的右方向)侧的外侧。在轨道320上安装有臂321。
114.如图11和图12所示，在臂321上支承有排出喷嘴322。排出喷嘴322能够将包含醋酸气体的干燥空气作为包含酸性气体的处理气体向被保持在旋转卡盘310上的晶片w的一部分排出。臂321能够通过图12所示的喷嘴驱动部323在轨道320上移动。从而，排出喷嘴322能够从罩体312的y方向正方向侧的外侧移动至罩体312内的晶片w的中心部上方。另外，臂321能够通过喷嘴驱动部323升降，能够调节排出喷嘴322的高度。
115.如图11所示，排出喷嘴322经由供给管330与供给机构331连接。
116.供给机构331能够将包含醋酸气体的干燥空气供给至排出喷嘴322。供给机构331例如具有用于贮存醋酸的瓶332、用于向瓶332供给干燥空气的供给管333、和设置在供给管333上的开闭阀334。通过将来自干燥空气的供给源(未图示)的干燥空气经由供给管333供给至瓶332，能够将包含醋酸气体的干燥空气经由供给管330供给至排出喷嘴322。供给机构331由控制部u控制。
117.而且，在罩体312的上方设置有用于向下方送入清洁的空气的ffu340。ffu 340设置有用于除去酸性气体的过滤器(未图示)，使得能够向被保持在旋转卡盘310上的晶片w送
入酸性气体被除去的清洁的空气。
118.＜晶片处理＞
119.接下来，对使用涂敷显影处理装置1的晶片处理的例子进行说明。下面说明的晶片处理的例1～4均为用于对晶片w形成含金属抗蚀剂的图案的处理。另外，晶片处理的例1～4均是从将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内(具体而言是晶片输送部11内)之后到显影处理之前的期间，进行酸性气氛处理作为酸浓度变化处理。但是，在晶片处理的例1～4中，进行酸性气氛处理的时机彼此不同。另外，在晶片处理的例1～4中使用的晶片w的表面，预先形成有soc膜作为含金属抗蚀剂膜的基底膜。另外，晶片处理的例1～4均在控制部u的控制下进行。
120.＜晶片处理的例1＞
121.图13是表示晶片处理的例1的主要步骤的流程图。在晶片处理的例1中，在从抗蚀剂涂敷处理到曝光处理之间的期间进行酸性气氛处理。具体而言，在晶片处理的例1中，基于上述的见解(x)，在抗蚀剂涂敷处理后且pab处理前进行酸性气氛处理。
122.(步骤s1)
123.在晶片处理的例1中，首先，将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内。
124.具体而言，将收纳有多个晶片w的盒c送入到涂敷显影处理装置1的盒站2，并载置在载置板13上。之后，利用输送单元20依次取出盒c内的各晶片w，并将其送入到晶片输送部11内，输送到处理站3的第三区块g3的交接单元53。
125.(步骤s2)
126.接着，进行抗蚀剂涂敷处理，在晶片w上形成含金属抗蚀剂膜。
127.具体而言，利用输送单元70将晶片w输送到抗蚀剂涂敷单元31，在晶片w的表面旋转涂敷含金属抗蚀剂，以覆盖作为基底膜的soc膜的方式形成含金属抗蚀剂膜。
128.(步骤s3)
129.接着，进行酸性气氛处理。
130.具体而言，利用输送单元70将晶片w输送至酸性气氛处理单元32，并保持在旋转卡盘310上。接着，将排出喷嘴322移动至被保持在旋转卡盘310上的晶片w的、预先确定的处理对象区域的上方，向该处理对象区域供给包含醋酸气体的干燥空气。上述处理对象区域例如是如果不对该区域进行酸性气氛处理时(即不对该区域供给包含醋酸气体的干燥空气)，那么含金属抗蚀剂的线宽会比其它区域粗的区域。另外，包含醋酸气体的干燥空气的供给时间例如为5～10秒。由此，能够向处理对象区域内的含金属抗蚀剂膜的表面供给作为催化剂的h
+
。
131.在供给包含醋酸气体的干燥空气时，也从ffu 340向被保持在旋转卡盘310上的晶片w供给清洁的空气。由此，能够抑制包含醋酸气体的干燥空气到达晶片w的处理对象区域以外的区域，能够抑制处理对象区域以外的区域被进行酸性气氛处理。
132.另外，在该步骤中向晶片w供给的包含醋酸气体的干燥空气的酸浓度(具体而言是醋酸浓度)例如为10μg/m3以上。另外，涂敷显影处理装置1内的晶片存在空间中的、酸性气氛处理单元32内的处理空间k以外的空间(包括上述的输送空间)例如酸浓度小于10ng/m3。
133.(步骤s4)
134.接着，进行pab处理。
135.具体而言，利用输送单元70将晶片w输送到pab处理用的热处理单元40，进行pab处理。接着，在利用输送单元70将晶片w输送到第三区块g3的交接单元56之后，利用输送单元90将晶片w输送至交接单元52，并利用往复输送单元80将晶片w输送至第四区块g4的交接单元62。
136.(步骤s5)
137.接着，进行曝光处理。
138.具体而言，利用接口站5的输送单元100将晶片w输送到曝光装置4，使用euv光以规定的图案对晶片w上的抗蚀剂膜进行曝光。之后，利用输送单元100将晶片w输送至第四区块g4的交接单元60。
139.(步骤s6)
140.接着，进行peb处理。
141.具体而言，利用输送单元70将晶片w输送到peb处理用的热处理单元40，进行peb处理。
142.(步骤s7)
143.接着，进行显影处理。
144.具体而言，将晶片w输送到显影处理单元30，进行显影处理，形成线和空间的抗蚀剂图案。
145.(步骤s8)
146.之后，进行post处理。
147.具体而言，将晶片w输送到post处理用的热处理单元40，进行post处理。
148.(步骤s9)
149.然后，将晶片w从涂敷显影处理装置1送出。
150.具体而言，将晶片w以与步骤s1相反的顺序返回到盒c。
151.通过上述步骤，一系列的晶片处理完成。
152.如上所述，在晶片处理的例1中，在抗蚀剂涂敷处理后且pab处理前进行酸性气氛处理，因此，能够对含金属抗蚀剂的图案的线宽进行控制使得该线宽变细。特别是，在晶片处理的例1中，仅对晶片w中的如果不进行酸性气氛处理则线宽会比其它区域粗的处理对象区域局部地进行酸性气氛处理，因此，能够使该处理对象区域的线宽变细，能够使线宽在晶片面内变得更均匀。
153.另外，在晶片处理的例1中，如图14所示，通过酸性气氛处理，能够对晶片w上的含金属抗蚀剂膜f的表面(上表面)供给作为催化剂的h
+
。因此，通过酸性气氛处理使线宽变细的效果，在含金属抗蚀剂的图案的上部较大。因此，当如果完全不进行酸性气氛处理则会发生如图15所示的那样线宽在含金属抗蚀剂的图案p的上部比下部粗的图案形状变形的情况下，通过像晶片处理的例1那样进行酸性气氛处理，能够得到下述的效果。即，能够如图16所示的那样使含金属抗蚀剂的图案p的线宽与高度方向的位置无关地均匀。
154.另外，当如果完全不进行酸性气氛处理则会在晶片w的一部分发生上述那样的上部变粗的图案形状变形的情况下，通过像晶片处理的例1那样局部地进行酸性气氛处理并且使处理对象区域为发生上述形状变形的区域，能够使含金属抗蚀剂的图案形状在晶片面内变得更均匀。
155.＜晶片处理的例2＞
156.图17是表示晶片处理的例2的主要步骤的流程图。
157.鉴于通过在抗蚀剂涂敷处理后且pab处理前进行酸性气氛处理，能够对晶片w上的含金属抗蚀剂膜的表面(即上表面)供给作为催化剂的h
+
这一事实，根据上述的见解(x)可推测出下述的见解(x
′
)。
158.(x
′
)通过在抗蚀剂涂敷处理前进行酸性气氛处理，对之后形成在晶片w上的含金属抗蚀剂膜的下表面供给作为催化剂的h
+
，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽变细。
159.在晶片处理的例2中，基于上述推测(x')，在从将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内到抗蚀剂涂敷处理之间的期间，具体而言在抗蚀剂涂敷处理前进行酸性气氛处理。
160.更具体而言，在晶片处理的例2中，首先，如图17所示，与晶片处理的例1同样地，将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内(步骤s1)。
161.接着，与晶片处理的例1不同，在抗蚀剂涂敷处理(步骤s2)之前，进行酸性气氛处理(步骤s3a)。
162.具体而言，与上述的步骤s3同样地，对处理对象区域局部地进行酸性气氛处理。由此，能够向处理对象区域内的基底膜的表面供给作为催化剂的h
+
。
163.然后，依次进行抗蚀剂涂敷处理(步骤s2)、pab处理(步骤s4)、曝光处理(步骤s5)、peb处理(步骤s6)、显影处理(步骤s7)、post处理(步骤s8)、将晶片w从涂敷显影处理装置1送出(步骤s9)。
164.通过上述步骤，一系列的晶片处理完成。
165.如上所述，在晶片处理的例2中，在抗蚀剂涂敷处理前进行酸性气氛处理，因此，能够对含金属抗蚀剂的图案的线宽进行控制使得该线宽变细。特别是，在晶片处理的例2中，仅对晶片w中的如果不进行酸性气氛处理则线宽会比其它区域粗的处理对象区域局部地进行酸性气氛处理，因此，能够使该处理对象区域的线宽变细，能够使线宽在晶片面内变得更均匀。
166.另外，在晶片处理的例2中，如图18所示，通过酸性气氛处理，能够对晶片w上的含金属抗蚀剂膜f的下表面供给作为催化剂的h
+
。因此，通过酸性气氛处理使线宽变细的效果，在含金属抗蚀剂的图案的下部较大。因此，当如果完全不进行酸性气氛处理则会发生如图19所示的那样线宽在含金属抗蚀剂的图案p的下部比上部粗的图案形状变形的情况下，通过像晶片处理的例2那样进行酸性气氛处理，能够得到下述的效果。即，能够如图16所示的那样使含金属抗蚀剂的图案p的线宽与高度方向的位置无关地均匀。
167.另外，当如果完全不进行酸性气氛处理则会在晶片w的一部分发生上述那样的下部变粗的图案形状变形的情况下，通过像晶片处理的例2那样局部地进行酸性气氛处理并且使处理对象区域为发生上述形状变形的区域，能够得到下述的效果。即，能够使含金属抗蚀剂的图案形状在晶片面内变得更均匀。
168.＜晶片处理的例3＞
169.图20是表示晶片处理的例3的主要步骤的流程图。在晶片处理的例3中，基于上述的见解(y)，在从曝光处理到peb处理之间的期间，具体而言，在曝光处理后且peb处理前进行酸性气氛处理。
170.更具体而言，在晶片处理的例3中，首先，如图20所示，与晶片处理的例1同样，依次
进行将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内(步骤s1)、抗蚀剂涂敷处理(步骤s2)。
171.接着，与晶片处理的例1不同，在抗蚀剂涂敷处理(步骤s2)之后，依次进行pab处理(步骤s4)、曝光处理(步骤s5)。之后，进行酸性气氛处理(步骤s3b)。
172.具体而言，与上述的步骤s3同样地，对处理对象区域局部地进行酸性气氛处理。由此，能够向处理对象区域内的曝光后的含金属抗蚀剂膜的表面供给作为催化剂的h
+
。
173.在酸性气氛处理后，依次进行peb处理(步骤s6)、显影处理(步骤s7)、post处理(步骤s8)、将晶片w从涂敷显影处理装置1送出(步骤s9)。
174.通过上述步骤，一系列的晶片处理完成。
175.如上所述，在晶片处理的例3中，在曝光处理后且peb处理前进行酸性气氛处理，因此，能够对含金属抗蚀剂的图案的线宽进行控制使得该线宽变细。特别是，在晶片处理的例3中，仅对晶片w中的如果不进行酸性气氛处理则线宽会比其它区域粗的处理对象区域局部地进行酸性气氛处理，因此，能够使该处理对象区域的线宽变细，能够使线宽在晶片面内变得更均匀。
176.另外，在晶片处理的例3中，与晶片处理的例1同样地，通过酸性气氛处理，能够对晶片w上的含金属抗蚀剂膜f的表面供给作为催化剂的h
+
。但是，在晶片处理的例1中，是在曝光前，水解反应量少(即有水解进一步发生的余地)，因此，会因有无催化剂供给而使反应速度产生大的差异，而在晶片处理的例3中，是在曝光后，水解几乎已结束，因此，难以因有无催化剂供给而使水解的反应速度产生差异。因此，在晶片处理的例3中，通过酸性气氛处理使线宽变细的效果，在含金属抗蚀剂的图案的上部和下部大致相同。换言之，根据晶片处理的例3，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽与高度方向的位置无关地大致均匀地变细。
177.＜晶片处理的例4＞
178.图21是表示晶片处理的例4的主要步骤的流程图。在晶片处理的例4中，基于上述的见解(z)，在从peb处理到显影处理之间的期间，具体而言，在peb处理后且显影处理前进行酸性气氛处理。
179.更具体而言，在晶片处理的例4中，首先，如图21所示，与晶片处理的例3同样，依次进行将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内(步骤s1)、抗蚀剂涂敷处理(步骤s2)、pab处理(步骤s4)、曝光处理(步骤s5)。接着，与晶片处理的例3不同，进行peb处理(步骤s6)。
180.之后，进行酸性气氛处理(步骤s3c)。
181.具体而言，与上述的步骤s3同样地，对处理对象区域局部地进行酸性气氛处理。由此，能够向处理对象区域内的peb处理后的含金属抗蚀剂膜的表面供给作为催化剂的h
+
。但是，本例4的酸性气氛处理的处理对象区域与晶片处理的例1不同，是如果不对该区域进行酸性气氛处理则含金属抗蚀剂的线宽会比其它区域细的区域。
182.在酸性气氛处理后，依次进行显影处理(步骤s7)、post处理(步骤s8)、将晶片w从涂敷显影处理装置1送出(步骤s9)。
183.通过上述步骤，一系列的晶片处理完成。
184.如上所述，在晶片处理的例4中，在peb处理后且显影处理前进行酸性气氛处理，因此，能够对含金属抗蚀剂的图案的线宽进行控制使得该线宽变粗。特别是，在晶片处理的例4中，仅对晶片w中的如果不进行酸性气氛处理则线宽会比其它区域细的处理对象区域局部地进行酸性气氛处理，因此，能够使该处理对象区域的线宽变粗，能够使线宽在晶片面内变
得更均匀。
185.另外，在晶片处理的例4中，与晶片处理的例1同样地，通过酸性气氛处理，能够对晶片w上的含金属抗蚀剂膜f的表面供给作为催化剂的h
+
。但是，与晶片处理的例1不同，晶片处理的例4是在peb处理后，与水解相比脱水缩合占优势，但是脱水缩合已进行了某种程度，因此，难以因有无催化剂供给而使脱水缩合的反应速度产生差异。因此，在晶片处理的例4中，通过酸性气氛处理而使线宽变粗的效果，在含金属抗蚀剂的图案的上部和下部大致相同。换言之，根据晶片处理的例4，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽与高度方向的位置无关地大致均匀地变粗。
186.而且，根据晶片处理的例4，即使曝光量少，也能够得到较粗的线宽的含金属抗蚀剂的图案。即，根据晶片处理的例4，能够抑制用于得到目标线宽的图案的曝光量。因此，能够抑制在需要大的电功率的euv用的曝光装置4中消耗的电功率，因此能够减少与电功率生成相伴的co2的产生量。
187.如上所述，本发明提供一种方法，其为对晶片w进行用于形成含金属抗蚀剂的图案的处理的方法，其特征在于：在到显影处理之前的期间，使晶片存在空间的酸浓度变化。采用该方法，能够适当地控制含金属抗蚀剂的图案的线宽。
188.＜变形例＞
189.上面，是在从将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内之后到显影处理之前的期间，仅在1个期间(即，仅1次)，进行由酸性气氛处理单元32进行的酸性气氛处理。也可以是取而代之，在从将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内之后到显影处理之前的期间中包含的多个期间，分别进行由酸性气氛处理单元32进行的酸性气氛处理。
190.上述多个期间例如是peb处理之前和peb处理之后这2个期间。另外，peb处理之前是指从抗蚀剂涂敷处理到曝光处理之间的期间(具体而言，是从抗蚀剂涂敷处理到pab处理之间的期间)和从曝光处理到曝光后加热处理之间的期间中的至少任一者。
191.下面，对在peb处理之前和peb处理之后这两者进行由酸性气氛处理单元32进行的酸性气氛处理的理由进行说明。
192.如使用图5所说明的那样，在含金属抗蚀剂的曝光区域a1中的接近未曝光区域a2的部分，存在虽然被曝光但是曝光量比曝光区域a1的中心的曝光量少的中间曝光区域a3。在完全不进行酸性气氛处理的以往的方法中，即使如图22所示的那样得到了目标线宽t的含金属抗蚀剂的图案p，当在该图案p中包含相当于中间曝光区域a3的部分p1时，该部分p1的致密度不足，该图案p的耐蚀刻性不充分。
193.通过在peb处理之后进行酸性气氛处理，在中间曝光区域a3内，脱水缩合进一步进行，含金属抗蚀剂的图案中的相当于中间曝光区域a3的部分的致密度提高。但是，有可能会如图23所示的那样，导致含金属抗蚀剂的图案中的与中间曝光区域a3相当的部分p1变宽，从而导致图案的线宽比目标线宽t粗。
194.因此，在peb处理之前和peb处理之后这两者进行酸性气氛处理。
195.具体而言，通过在peb处理之前进行酸性气氛处理，能够使得如图24所示的那样，犹如中间曝光区域a3的大致整体向目标线宽t的区域的内侧移动。然后，在peb处理之后也进行酸性气氛处理，使中间曝光区域a3的大致整体致密化。通过之后进行显影而得到的图案p，如图25所示，虽然包括相当于中间曝光区域a3的部分p1，但是包括该部分p1在内整体
上致密度和耐蚀刻性高，并且具有目标线宽t。
196.换言之，能够在抑制图案的线宽的同时提高图案的耐蚀刻性。
197.另外，在上面的例子中，是对晶片w局部地进行酸性气氛处理，但也可以是对晶片w的整个面进行酸性气氛处理。
198.图26是表示酸性气氛处理单元的另一个例子的概要的纵截面图。
199.图26的酸性气氛处理单元32a是用于对晶片w的整个面进行酸性气氛处理的装置，与图11的酸性气氛处理单元32同样地具有旋转卡盘310和罩体312。但是，酸性气氛处理单元32a与图11的酸性气氛处理单元32不同，不具有排出喷嘴322和ffu 340，取而代之，具有气流形成单元350。气流形成单元350能够形成作为包含酸性气体的处理气体的、包含醋酸气体的干燥空气的下降气流，并将该干燥空气一次供给至罩体312内的晶片w的整个面。
200.气流形成单元350经由供给管330与供给机构331a连接。供给机构331a能够将包含醋酸气体的干燥空气供给到气流形成单元350。在供给机构331a中，能够通过将来自干燥空气的供给源(未图示)的干燥空气经由供给管333供给至瓶332，将包含醋酸气体的干燥空气经由供给管330供给至气流形成单元350。
201.可以是气流形成单元350构成为能够升降。在构成为能够升降的情况下，在酸性气氛处理时，可以使气流形成单元350升降，以使得罩体312的上部开口被气流形成单元350封闭。
202.通过与上述的晶片处理的例1同样地，在抗蚀剂涂敷处理后且在pab处理前对晶片w的整个面进行酸性气氛处理，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽和含金属抗蚀剂的图案形状在不同的晶片w间均匀。
203.另外，通过与上述的晶片处理的例2同样地，在将晶片w送入到涂敷显影处理装置1内之后且在抗蚀剂涂敷处理前，对晶片w的整个面进行酸性气氛处理，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽和含金属抗蚀剂的图案形状在不同的晶片w间均匀。
204.通过与上述的晶片处理的例3同样地，在曝光处理后且在peb处理前，对晶片w的整个面进行酸性气氛处理，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽在不同的晶片w间均匀。
205.通过与上述的晶片处理的例4同样地，在peb处理后且在显影处理前，对晶片w的整个面进行酸性气氛处理，能够使含金属抗蚀剂的图案的线宽在不同的晶片w间均匀，而且，能够减少co2的产生量。
206.此外，也可以是不在图26的酸性气氛处理单元32a中，而在图11的酸性气氛处理单元32中进行对晶片w的整个面的酸性气氛处理。
207.另外，在上面的例子中，在酸性气氛处理中使用醋酸气体作为酸性气体，但是也可以使用其它的有机酸气体，也可以是有机酸气体以外的酸性气体。另外，在peb处理后且在显影处理前进行的酸性气氛处理中，优选使用醋酸、柠檬酸、草酸、甲酸等羧酸的气体。
208.在上面的例子中，含金属抗蚀剂的基底膜为soc膜。但是，上述基底膜并不限于soc膜，例如也可以是sic膜，也可以是作为含硅的防反射涂膜使用的膜。
209.另外，在上面的例子中，作为含金属抗蚀剂的基底膜的soc膜是预先形成在晶片w上的，但是上述基底膜也可以是由涂敷显影处理装置1形成。
210.另外，在上面的例子中，酸性气氛处理单元与显影处理单元30等液体处理单元是分体的，但也可以是一体的。
211.在上面的例子中，酸性气氛处理单元是设置在处理站3中的与显影处理单元30等液体处理单元在俯视时重叠的区域中，但也可以是设置在处理站3中的其它区域中。另外，酸性气氛处理单元也可以是设置在涂敷显影处理装置1中的处理站3以外的区域中。例如，当在曝光处理后且在peb处理前进行酸性气氛处理的情况下，可以将进行该酸性气氛处理的酸性气氛处理单元设置在接口站5中。由此，能够提高进行酸性气氛处理时的生产率。
212.在上面的例子中，酸性气氛处理单元是组装在涂敷显影处理装置中。即，进行酸性气氛处理的装置与涂敷显影处理装置一体化。但是，也可以是进行酸性气氛处理的装置与涂敷显影处理装置是分体的。更详细而言，可以是进行酸性气氛处理的装置与进行抗蚀剂涂敷处理、pab处理、peb处理、显影处理中的至少任一者的装置是分体的装置。
213.本次公开的实施方式在所有方面均应认为是例示性的而不是限制性的。上述的实施方式可以在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下，以各种方式进行省略、替换、改变。

技术特征：
1.一种基片处理方法，其为对基片进行用于形成含金属抗蚀剂的图案的处理的基片处理方法，其特征在于：在到所述含金属抗蚀剂的膜的显影处理之前的期间，使基片处理装置内的存在所述基片的基片存在空间的酸浓度变化。2.如权利要求1所述的基片处理方法，其特征在于：所述基片存在空间包括：用于对所述基片进行规定的处理的处理空间；和设置有用于对所述处理空间输送基片的输送机构的输送空间，在使所述基片存在空间的酸浓度变化时，使所述处理空间的酸浓度上升，所述输送空间的酸浓度被维持在所述处理空间的最低酸浓度以下。3.如权利要求1所述的基片处理方法，其特征在于：在从形成所述含金属抗蚀剂的膜到对该膜的曝光处理之间的期间，使所述基片存在空间的酸浓度上升。4.如权利要求1所述的基片处理方法，其特征在于：在从对所述含金属抗蚀剂的膜的曝光处理到曝光后加热处理之间的期间，使所述基片存在空间的酸浓度上升。5.如权利要求1所述的基片处理方法，其特征在于：在从曝光后加热处理到所述显影处理之间的期间，使所述基片存在空间的酸浓度上升。6.如权利要求1所述的基片处理方法，其特征在于：在从将所述基片送入到所述基片处理装置内到形成所述含金属抗蚀剂的膜之间的期间，使所述基片存在空间的酸浓度上升。7.如权利要求1～6中任一项所述的基片处理方法，其特征在于：在到所述显影处理之前的期间中包含的多个期间分别使所述基片存在空间的酸浓度上升。8.如权利要求7所述的基片处理方法，其特征在于：所述多个期间为曝光后加热处理之前和所述曝光后加热处理之后。9.一种计算机可读取的存储介质，其特征在于：存储有程序，该程序能够在对基片处理装置进行控制的控制装置的计算机上运行，以使所述基片处理装置执行权利要求1～8中任一项所述的基片处理方法。10.一种基片处理装置，其为对基片进行用于形成含金属抗蚀剂的图案的处理的基片处理装置，其特征在于，包括：酸浓度变化部，其能够在到所述含金属抗蚀剂的膜的显影处理之前的期间，使所述基片处理装置内的存在所述基片的基片存在空间的酸浓度变化。11.如权利要求10所述的基片处理装置，其特征在于：所述基片存在空间包括：用于对所述基片进行规定的处理的处理空间；和设置有用于对所述处理空间输送基片的输送机构的输送空间，所述酸浓度变化部在使所述基片存在空间的酸浓度变化时，使所述处理空间的酸浓度
上升，所述输送空间的酸浓度被维持在所述处理空间的最低酸浓度以下。12.如权利要求10或11所述的基片处理装置，其特征在于：所述酸浓度变化部能够在到所述显影处理之前的期间中包含的多个期间分别使所述基片存在空间的酸浓度上升。

技术总结
本发明提供能够对使用含金属抗蚀剂形成的抗蚀剂图案的线宽进行控制的新的基片处理方法、存储介质和基片处理装置。本发明的基片处理方法为对基片进行用于形成含金属抗蚀剂的图案的处理的基片处理方法，其特征在于：在到所述含金属抗蚀剂的膜的显影处理之前的期间，使基片处理装置内的存在所述基片的基片存在空间的酸浓度变化。在空间的酸浓度变化。在空间的酸浓度变化。


技术研发人员：山内刚
受保护的技术使用者：东京毅力科创株式会社
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/9/26