TW202422648A - 基板處理方法、基板處理裝置及電腦記憶媒體 - Google Patents

Abstract

[課題]一邊抑制含金屬光阻之被膜的感度降低，一邊使含金屬光阻之圖案的粗糙度提升。 [解決手段]一種基板處理方法，其特徵在於，包含有：「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程；「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光處理中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。

Description

基板處理方法、基板處理裝置及電腦記憶媒體

本揭示，係關於基板處理方法、基板處理裝置及電腦記憶媒體。

在專利文獻1，係揭示如以下方法：藉由在熱板中支撐基板且加熱的方式來進行熱處理，該基板，係形成有含金屬光阻所致之被膜並對該被膜施予了曝光處理。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2021-19178號公報

[本發明所欲解決之課題]

本揭示之技術，係一邊抑制含金屬光阻之被膜的感度降低，一邊使含金屬光阻之圖案的粗糙度提升。 [用以解決課題之手段]

本揭示之一態樣，係一種基板處理方法，其特徵在於，包含有：「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程；「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。 [發明之效果]

根據本揭示，可一邊抑制含金屬光阻之被膜的感度降低，一邊使含金屬光阻之圖案的粗糙度提升。

在半導體元件等的製造程序中，係為了在半導體晶圓(以下，稱為「晶圓」。)上形成光阻圖案而進行預定處理。上述預定處理，係例如將光阻液供給至晶圓上而形成光阻膜的光阻塗佈處理，或對光阻膜進行曝光的曝光處理、在曝光後進行加熱以促進光阻膜內之化學反應的PEB(Post Exposure Bake)處理、對經曝光之光阻膜進行顯像的顯像處理等。

有時使用含金屬光阻作為光阻以代替化學增幅型光阻。但是，在使用含金屬光阻的情況下，有時無法形成微區域之尺寸均勻性良好的光阻圖案亦即粗糙度小的光阻圖案。又，藉由將PEB處理時之晶圓設為低溫的方式，與設為高溫的情形相比，雖可減小粗糙度，但導致含金屬光阻之被膜的曝光量感度(以下，稱為感度。)降低。

因此，本揭示之技術，係一邊抑制含金屬光阻之被膜的感度降低，一邊使含金屬光阻所致之光阻圖案的粗糙度提升。

以下，參閱圖面，說明本實施形態之基板處理方法及基板處理裝置。另外，在本說明書及圖面中，針對實質上具有相同功能構成之要素，係賦予相同符號而省略重複說明。

＜塗佈顯像處理裝置＞ 圖1，係表示作為本實施形態的基板處理裝置之塗佈顯像處理裝置的內部構成之概略的說明圖。圖2及圖3，係分別表示塗佈顯像處理裝置1之正面側與背面側的內部構成之概略的圖。

塗佈顯像處理裝置1，係使用負型者作為含有金屬之光阻即含金屬光阻，在作為基板的晶圓W形成光阻圖案。更具體而言，使用塗佈顯像處理裝置1之含金屬光阻，係亦含有氧者。另外，含金屬光阻所含有的金屬為任意，例如錫。

塗佈顯像處理裝置1，係如圖1~圖3所示般，具有：匣盒站2，搬入搬出可收容複數個晶圓W的容器即匣盒C；及處理站3，具備有實施光阻塗佈處理等的預定處理之複數個各種處理單元。又，塗佈顯像處理裝置1，係具有：介面站5，在鄰接於該塗佈顯像處理裝置1的曝光裝置4與處理站3之間進行晶圓W的收授。而且，塗佈顯像處理裝置1，係具有將匣盒站2、處理站3及介面站5一體連接的構成。

匣盒站2，係例如被分成匣盒搬入搬出部10與晶圓搬送部11。例如匣盒搬入搬出部10，係被設置於塗佈顯像處理裝置1之Y方向負方向(圖1之左方向)側的端部。在匣盒搬入搬出部10，係設置有匣盒載置台12。在匣盒載置台12上，係設置有複數個例如4個載置板13。載置板13，係在水平方向的X方向(圖1的上下方向)排列成一列而設置。在對塗佈顯像處理裝置1之外部搬入搬出匣盒C時，可將匣盒C載置於該些載置板13。

在晶圓搬送部11，係設置有搬送晶圓W的搬送單元20。搬送單元20，係被構成為在往X方向延伸的搬送路徑21移動自如。搬送單元20，係亦往上下方向及繞垂直軸(θ方向)移動自如，可在各載置板13上的匣盒C與後述的處理站3之第3區塊G3的收授單元之間搬送晶圓W。

在處理站3，係設置有具備了各種單元的複數個例如第1~第4該4個區塊G1、G2、G3、G4。例如在處理站3之正面側(圖1之X方向負方向側)，係設置有第1區塊G1，在處理站3之背面側(圖1之X方向正方向側)，係設置有第2區塊G2。又，在處理站3之匣盒站2側(圖1之Y方向負方向側)，係設置有第3區塊G3，在處理站3之介面站5側(圖1之Y方向正方向側)，係設置有第4區塊G4。

在第1區塊G1，係如圖2所示般，自下方起依序配置有複數個液處理單元，例如作為顯像部的顯像處理單元30、作為光阻塗佈部的光阻塗佈單元32。顯像處理單元30，係對晶圓W實施顯像處理。下部反射防止膜形成單元31，係在晶圓W之含金屬光阻膜的下層形成反射防止膜(以下，稱為「下部反射防止膜」。)。光阻塗佈單元32，係將含金屬光阻塗佈於晶圓W，形成含金屬光阻的被膜亦即含金屬光阻膜。

例如顯像處理單元30、下部反射防止膜形成單元31、光阻塗佈單元32，係分別沿水平方向排列配置有3個。另外，該些顯像處理單元30、下部反射防止膜形成單元31、光阻塗佈單元32之數量或配置，係可任意選擇。

在顯像處理單元30、下部反射防止膜形成單元31、光阻塗佈單元32中，係例如以旋轉塗佈法，將預定處理液塗佈於晶圓W上。在旋轉塗佈法中，係例如將處理液從吐出噴嘴吐出至晶圓W上，並且使晶圓W旋轉而使處理液擴散於晶圓W的表面。 在第1區塊G1，係亦可進一步配置上部反射防止膜形成單元，該上部反射防止膜形成單元，係在晶圓W之含金屬光阻膜的上層形成反射防止膜。

例如在第2區塊G2，係如圖3所示般，沿上下方向與水平方向排列設置有作為加熱部及冷卻部的熱處理單元40、疏水化處理單元41及周邊曝光單元42。熱處理單元40，係對晶圓W實施加熱處理或冷卻處理這樣的熱處理。疏水化處理單元41，係為了提高含金屬光阻與晶圓W的固著性而對晶圓W實施疏水化處理。周邊曝光單元42，係對晶圓W上之光阻膜的周緣部進行曝光。關於該些熱處理單元40、疏水化處理單元41、周邊曝光單元42之數量或配置亦可任意選擇。另外，在熱處理單元40中，係進行對於光阻塗佈處理後之晶圓W的加熱處理即預烘烤處理(以下，稱為「PAB處理」。)、後述的第1加熱處理、作為後述的第2加熱處理之PEB處理、對於顯像處理後之晶圓W的加熱處理即後烘烤處理(以下，稱為「POST處理」。)等。

例如在第3區塊G3，係從下方依序設置有複數個收授單元50、51、52、53、54、55、56。又，在第4區塊G4，係從下方依序設置有複數個收授單元60、61、62。

如圖1所示般，在被第1區塊G1~第4區塊G4所包圍的區域，係形成有晶圓搬送區域D。在晶圓搬送區域D，係例如配置有作為搬送晶圓W之基板搬送單元的搬送單元70。

搬送單元70，係例如具有沿Y方向、θ方向及上下方向移動自如的搬送臂70a。搬送單元70，係可使保持了晶圓W的搬送臂70a在晶圓搬送區域D內移動，並將晶圓W搬送至周圍之第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內的預定裝置。搬送單元70，係例如如圖3所示般，於上下配置有複數台，例如可將晶圓W搬送至各區塊G1~G4之相同程度的高度之預定單元。

又，在晶圓搬送區域D，係設置有穿梭搬送單元80，該穿梭搬送單元80，係在第3區塊G3與第4區塊G4之間直線地搬送晶圓W。

穿梭搬送單元80，係可使所支撐的晶圓W沿Y方向直線地移動，並在相同程度的高度之第3區塊G3的收授單元51與第4區塊G4的收授單元60之間搬送晶圓W。

如圖1所示般，在第3區塊G3之X方向正方向側，係設置有搬送單元90。搬送單元90，係例如具有沿θ方向及上下方向移動自如的搬送臂90a。搬送單元90，係可使保持了晶圓W的搬送臂90a上下移動，並將晶圓W搬送至第3區塊G3內的各收授單元。

在介面站5，係設置有搬送單元100與收授單元101。搬送單元100，係例如具有沿θ方向及上下方向移動自如的搬送臂100a。搬送單元100，係可將晶圓W保持於搬送臂100a，在第4區塊G4內的各收授單元、收授單元101及曝光裝置4之間搬送晶圓W。

在以上的塗佈顯像處理裝置1，係如圖1所示般，設置有控制部200。控制部200，係例如具備有CPU等的處理器或記憶體等之電腦，且具有「儲存包含藉由處理器所執行的指令之程式」的程式儲存部(未圖示)。在程式儲存部，係儲存有程式，該程式，係包含「用於控制上述的各種處理單元或各種搬送單元等的驅動系統之動作且進行後述的晶圓處理」之指令。另外，上述程式，係亦可為被記錄於電腦可讀取之記憶媒體M者，且亦可為從該記憶媒體M安裝於控制部200者。記憶媒體M，係亦可為暫時性記憶媒體且亦可為非暫時性記憶媒體。

＜熱處理單元＞ 其次，說明關於熱處理單元40中被使用於後述的第1加熱處理之熱處理單元40。圖4及圖5，係分別示意地表示被使用於第1加熱處理之熱處理單元40的構成之概略的縱剖面圖及橫剖面圖。

圖4及圖5之熱處理單元40，係加熱部與冷卻部一體化亦即連結而成者，且具有可將內部關閉的殼體300，該加熱部，係對晶圓W實施加熱處理，該冷卻部，係對晶圓W實施冷卻處理。在殼體300之晶圓搬送區域D側亦即後述的冷卻區域311側之側面，係形成有晶圓W的搬入搬出口(未圖示)，在該搬入搬出口，係設置有開關閘門(未圖示)。

在殼體300之內部，係設置有：加熱區域310，對晶圓W實施加熱處理；及冷卻區域311，對晶圓W實施冷卻處理。加熱區域310與冷卻區域311，係沿Y方向排列配置。

在加熱區域310，係設置有腔室320，該腔室320，係覆蓋後述的熱板340上的處理空間S，在熱處理時收容晶圓W。腔室320，係具有：上部腔室(亦稱為蓋體。)321，位於上側且升降自如；及下部腔室322，位於下側且與上部腔室321成為一體而形成處理空間S。

上部腔室321，係具有下面呈開口的大致圓筒形狀。在上部腔室321之上面中央部，係設置有排氣口330。處理空間S內之氛圍，係從排氣部330予以排氣。

下部腔室322，係具有上面呈開口的大致圓筒形狀。在下部腔室322之上面開口部，係設置有：熱板340，支撐並加熱晶圓W；及環狀之保持構件341，收容該熱板340，保持熱板340的外周部。熱板340，係具有存在厚度的大致圓盤形狀。又，在熱板340，係例如內建有加熱器342。熱板340之溫度，係例如藉由控制部200，以成為預定之設定溫度的方式予以控制。

在下部腔室322之內部且熱板340的下方，係例如設置有3根升降銷350，該升降銷350，係從下方支撐晶圓W並使其升降。升降銷350，係藉由具有馬達等的驅動源之升降驅動部351升降自如。在熱板340之中央部附近，係例如於3處形成有貫通孔343，該貫通孔343，係在厚度方向上貫通該熱板340。而且，升降銷350，係通過貫通孔343，可從熱板340的上面突出。

在冷卻區域311，係設置有支撐並冷卻晶圓W的冷卻板360。冷卻板360，係具有大致方形之平板形狀，熱板340側的端面彎曲成圓弧狀。在冷卻板360，係形成有沿著Y方向的2條狹縫361。狹縫361，係從冷卻板360的熱板340側之端面形成至冷卻板360的中央部附近。藉由該狹縫361，可防止冷卻板360與加熱區域310的升降銷350及冷卻區域311之後述的升降銷370干涉。又，在冷卻板360，係例如內建有冷卻水之流路或泊耳帖元件等的溫度調節構件(未圖示)。冷卻板360之溫度，係例如藉由控制部200，以成為預定之設定溫度的方式予以控制。

冷卻板360，係被支撐於支撐臂362。在支撐臂362，係安裝有驅動部363，該驅動部363，係具有馬達等的驅動源。驅動部363，係被安裝於沿Y方向延伸的軌道364。軌道364，係從冷卻區域311延伸至加熱區域310。藉由上述驅動部363，冷卻板360，係可沿著軌道364，在冷卻區域311內的初始位置與加熱區域310內的收授位置之間移動。冷卻板360、支撐臂362及軌道364，係構成搬送晶圓W的搬送機構。亦即，在本實施形態中，冷卻板360，係構成上述搬送機構。

在冷卻板360之下方，係例如設置有3根升降銷370，該升降銷370，係從下方支撐晶圓W並使其升降。升降銷370，係藉由具有馬達等的驅動源之升降驅動部371升降自如。而且，升降銷370，係通過狹縫361，可從冷卻板360的上面突出。

另外，被使用於第1加熱處理之熱處理單元40的構成與被使用於PAB處理或PEB處理、POST處理之熱處理單元40的構成，係亦可為相同。

＜晶圓處理＞ 其次，說明關於使用了塗佈顯像處理裝置1之晶圓處理的一例。圖6，係表示使用了塗佈顯像處理裝置1的晶圓處理之主要工程的流程圖。圖7，係表示後述之步驟S5及步驟S6中的晶圓W之溫度歷程的圖。另外，以下之處理，係在控制部200的控制下予以進行。

首先，晶圓W被搬入至塗佈顯像處理裝置1內(步驟S1)。 具體而言，係例如首先，藉由搬送單元20，從「被搬入至塗佈顯像處理裝置1之匣盒站2而載置於載置板13」的匣盒C取出晶圓W，並被搬送至處理站3之第3區塊G3的收授單元53。

其次，在晶圓W形成有含金屬光阻膜(步驟S2)。

具體而言，係例如晶圓W藉由搬送單元70被搬送至第2區塊G2的熱處理單元40並進行溫度調節處理。其後，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至第1區塊G1的下部反射防止膜形成單元31，並藉由搬送單元70，在晶圓W上形成下部反射防止膜。其後，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至第2區塊G2的熱處理單元40並進行加熱處理。其後，晶圓W，係藉由搬送單元70返回至第3區塊G3的收授單元53。

其次，晶圓W，係藉由搬送單元90被搬送至相同之第3區塊G3的收授單元54。其後，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至第2區塊G2的疏水化處理單元41並進行疏水化處理。 而且，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至光阻塗佈單元32，在晶圓W上形成含金屬光阻膜。

接著，對晶圓W實施PAB處理(步驟S3)。 具體而言，係例如晶圓W藉由搬送單元70被搬送至PAB處理用之熱處理單元40並進行PAB處理。其後，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至第3區塊G3的收授單元55。 其次，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至周邊曝光單元42並進行周邊曝光處理。其後，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至第3區塊G3的收授單元56。

其次，晶圓W，係藉由搬送單元90被搬送至收授單元52，並藉由穿梭搬送單元80被搬送至第4區塊G4的收授單元62。

其次，對晶圓W實施曝光處理(步驟S4)。 具體而言，係例如晶圓W藉由介面站5之搬送單元100被搬送至曝光裝置4，並以使用了EUV光的預定圖案進行曝光。其後，晶圓W，係藉由搬送單元100被搬送至第4區塊G4的收授單元60。

接著，對晶圓W實施「藉由熱，使經曝光之含金屬光阻前驅體化」的前驅體化處理。亦即，對晶圓W實施第1加熱處理，在含金屬光阻膜之曝光區域中，使含金屬光阻前驅體化(步驟S5)。

然而，含金屬光阻，係藉由曝光處理中之EUV，切斷該光阻中之金屬與配位基(有機金屬錯合物)的鍵結而成為主動狀態。該主動狀態之含金屬光阻，係藉由與周圍的氛圍中等之含氧成分(例如水分)反應的方式，含氧基(例如羥基)鍵結於「含金屬光阻中之金屬中與配位基之鍵結被切斷」的部分，成為前驅體。而且，藉由經前驅體化之含金屬光阻彼此縮合(在含氧基為羥基的情況下，係脫水縮合)的方式，含金屬光阻，係變為不溶於顯像液。

在本步驟S5中，係在含金屬光阻膜之曝光區域中，於含金屬光阻的前驅體化與縮合中，僅進行前驅體化而不進行縮合，或主要進行前驅體而稍微進行縮合。藉此，在含金屬光阻膜之曝光區域中，不產生或幾乎不產生上述縮合，充分進行含金屬光阻的前驅體化。關於這樣做的理由，係如後述。

在本步驟S5中，係具體而言，晶圓W例如首先藉由搬送單元70被搬入至第1加熱處理用之熱處理單元40，並經由升降銷370被載置於初始位置的冷卻板360。其後，如圖7所示般，對晶圓W依該順序交替地實施第1加熱處理(亦稱為pre PEB處理。)與冷卻處理。

在第1加熱處理之際，係例如首先，藉由驅動部363，冷卻板360沿著軌道364被移動至熱板340之上方的收授位置。接著，升降銷350上升，晶圓W被收授至升降銷350。其後，冷卻板360返回至初始位置。其次，上部腔室321下降並被抵接於下部腔室322，腔室320的內部被密閉。其後，升降銷350下降，晶圓W被載置於熱板340。而且，對晶圓W實施第1加熱處理，亦即，藉由熱板340加熱晶圓W預定時間。另外，在藉由熱板340加熱晶圓W的期間，處理空間S內經由排氣口330被予以排氣，回收加熱期間產生之含有含金屬昇華物的氣體。

該第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度(亦即熱板340的設定溫度)T1，係例如為容易進行前驅體化的80℃以上，且為進行縮合的PEB處理中之晶圓W的目標到達溫度T2以下，較佳為80℃以上140℃以下且是固定的。 例如為了使晶圓W之溫度到達80℃~140℃的溫度區域，第1加熱處理之處理時間，係設為20秒以上，又，為PEB處理的處理時間以下。

在第1加熱處理後實施冷卻處理時，係例如首先，一直持續經由排氣口330的排氣，升降銷350上升，晶圓W被收授至升降銷350並移動至待機位置，又，上部腔室321上升。其次，藉由驅動部363，冷卻板360沿著軌道364被移動至熱板340之上方的收授位置。接著，升降銷350下降，晶圓W被收授並支撐於冷卻板360。其後，冷卻板360返回至初始位置。而且，對晶圓W實施冷卻處理，亦即，藉由冷卻板360冷卻晶圓W預定時間。如此一來，在本實施形態中，冷卻處理，係在「晶圓W被支撐於構成搬送晶圓W的機構之冷卻板360」的狀態下予以實施。

在該冷卻處理中，係晶圓W被冷卻至例如50℃以下。藉此，可使因第1加熱處理而產生之含金屬光阻的縮合暫時停止。

當第1加熱處理用之熱處理單元40內的處理結束時，則晶圓W經由升降銷370被收授至搬送單元70，並藉由該搬送單元70被搬出。

其次，如圖6所示般，對晶圓W實施作為第2加熱處理的PEB處理，在含金屬光阻之曝光區域中，使經前驅體化的含金屬光阻縮合(步驟S6)。 具體而言，係例如晶圓W藉由搬送單元70被搬送至PEB處理用之熱處理單元40，使用熱板340進行PEB處理。藉此，在「於步驟S5充分進行了前驅體化」之含金屬光阻膜的曝光區域中，不進行或幾乎不進行上述前驅體化而產生縮合。 該PEB處理中之晶圓W的目標到達溫度(亦即熱板340的設定溫度)T2，係例如為容易產生縮合的140℃以上250℃以下且是固定的。另外，設為250℃以下之理由，係原因在於當溫度過高時，則含金屬光阻膜的分解開始。又，PEB處理之處理時間，係例如30秒以上180秒以下。

接著，對晶圓W實施顯像處理(步驟S7)。 具體而言，係例如晶圓W藉由搬送單元70被搬送至顯像處理單元30並實施顯像處理，在晶圓W上形成含金屬光阻所致之圖案。

其後，對晶圓W實施POST處理(步驟S8)。 具體而言，係例如晶圓W藉由搬送單元70被搬送至POST處理用的熱處理單元40並進行POST處理。其後，晶圓W，係藉由搬送單元70被搬送至第3區塊G3的收授單元51。

而且，晶圓W從塗佈顯像處理裝置1被搬出(步驟S13)。 具體而言，係晶圓W以與步驟S1相反的步驟返回到匣盒C。 至此，一連串的晶圓處理結束。

＜本實施形態之主要作用效果＞ 使用圖8~圖10，說明關於本實施形態之主要作用效果。圖8及圖9，係表示含金屬光阻膜的感度與含金屬光阻所致之圖案的粗糙度之關係的圖。圖10，係用以說明「當僅延長加熱處理的時間時，則導致含金屬光阻所致之圖案的粗糙度惡化」之理由的圖。

與本實施形態不同，在不對晶圓W實施第1加熱處理而僅實施第2加熱處理亦即PEB處理的形態(比較的形態)中，係存在有以下課題。亦即，如圖8所示般，當為了減小含金屬光阻所致之圖案的粗糙度(具體而言，係LCDU(Local Critical Dimension Uniformity))而降低PEB處理中之晶圓W的目標到達溫度T2時，則導致含金屬光阻的感度降低(亦即，用以獲得所期望之尺寸的劑量增加)。相同地，當為了減小含金屬光阻所致之圖案的粗糙度而縮短PEB處理的時間時，則導致含金屬光阻的感度降低。另外，以下，「粗糙度」，係意味著含金屬光阻所致之圖案的粗糙度，「感度」，係意味著含金屬光阻的感度。

關於該點，本發明者們，係進行了「基於以下條件P1~P7，對晶圓W實施加熱處理」的實驗。另外，目標到達溫度亦即熱板340之設定溫度，係設為固定。

條件P1：進行一次目標到達溫度160℃、處理時間60秒的加熱處理。 條件P2：進行一次目標到達溫度160℃、處理時間30秒的加熱處理。其後，進行一次目標到達溫度160℃、處理時間60秒的加熱處理。 條件P3：進行兩次目標到達溫度160℃、處理時間60秒的加熱處理。 條件P4：：進行一次目標到達溫度120℃、處理時間60秒的加熱處理。 條件P5：進行兩次目標到達溫度120℃、處理時間60秒的加熱處理。 條件P6：進行三次目標到達溫度120℃、處理時間60秒的加熱處理。 條件P7：進行四次目標到達溫度120℃、處理時間60秒的加熱處理。

又，在條件P2、P3、P5~P7的各個中，在加熱處理與加熱處理之間，對晶圓W實施冷卻處理，將晶圓W冷卻至室溫。 在該實驗中，如圖9所示般，條件P1與處理時間與處理次數相同，在目標到達溫度比條件P1低的條件P4中，係雖粗糙度變得比條件P1小，但感度降低。但是，當重覆實施與條件P4相同的加熱處理時，則從條件P4~P7之結果顯然可知，在仍維持條件P4之粗糙度的情況下，感度會因應於處理次數而提升。相同地，當「以使施加至晶圓W之總熱量變大的方式，重覆實施條件P1與目標到達溫度相同的加熱處理」時，則從條件P1~P3之結果顯然可知，在仍維持條件P1之粗糙度的情況下，感度會因應於晶圓W之總熱量而提升。

從該實驗結果可知，在加熱處理整體中施加至晶圓W之總熱量，係雖對感度造成影響，但對粗糙度造成較大影響的並非上述總熱量而是加熱處理整體中之初始的目標到達溫度。另外，當考慮了初始的目標到達溫度亦即初始之熱板340的設定溫度對應於初始之晶圓W的加熱速度時，則從上述實驗結果可知的點，係上述總熱量雖對感度造成影響，但對粗糙度造成較大影響的是加熱處理整體中之初始的晶圓W之加熱速度。亦即，若基於該實驗結果，則藉由「一邊施加充分的總熱量，一邊考慮上述加熱速度」的方式，可一邊抑制感度之惡化，一邊改善粗糙度。

作為「加熱處理中之初始的晶圓W之目標到達溫度及晶圓W之加熱速度對粗糙度造成較大影響」的理由，係推測如下述(另外，在此，被實施於曝光後之晶圓W的加熱處理之次數，係設為一次)。 亦即，在含金屬光阻膜之曝光區域中，含金屬光阻，係如前述般，在經前驅體化後被予以縮合。又，於加熱處理開始前，在含金屬光阻膜之曝光區域中，若含金屬光阻全部被前驅體化，則因加熱處理而產生的反應僅為縮合。但是，於加熱處理開始前，在含金屬光阻膜之曝光區域中，含金屬光阻並非全部被前驅體化而是僅一部分被前驅體化。

因此，當加熱處理開始時，則在含金屬光阻膜之曝光區域中，產生含金屬光阻的前驅體化。但是，當加熱處理中之初始的晶圓W之目標到達溫度高且晶圓W之加熱速度快時，則在加熱處理中，直至將晶圓W的溫度維持於產生含金屬光阻之縮合的溫度時，未充分產生含金屬光阻的前驅體化，其結果，可產生以下之反應途徑(A)、(B)兩者的反應。

(A)經前驅體化之含金屬光阻的縮合 (B)含金屬光阻的前驅體化→其後，經前驅體化之含金屬光阻的縮合加熱處理

因此，由於(B)之反應途徑，係反應的速度慢(亦即由於反應結束所需的時間長)，故在(B)之反應途徑進行反應的部分，係縮合並不充分，導致在實施了顯像處置時被去除而形成凹處。 又，當「為了使在(B)之反應途徑進行反應的部分之縮合充分而延長加熱處理的時間」時，則如以下般，導致粗糙度惡化。亦即，在(A)之反應途徑進行反應的部分，係形成團簇(亦即粒子)，又，當反應持續時，則團簇直徑持續變大。而且，當「為了使在(B)之反應途徑進行反應的部分之縮合充分而延長加熱處理的時間，並持續(A)之反應途徑中的反應亦即縮合」時，則如圖10所示般，大直徑之團簇CL的一部分會形成從含金屬光阻所致之圖案的表面H大幅突出之凸部H1，其結果，導致粗糙度惡化。

以上為「加熱處理中之初始的晶圓W之目標到達溫度及晶圓W之加熱速度對粗糙度造成較大影響」的理由。

基於上述，在本實施形態中，係如前述般，在步驟S5中，對形成有含金屬光阻膜而施予了曝光處理的晶圓W實施第1加熱處理，在含金屬光阻膜之曝光區域中，使含金屬光阻前驅體化。藉此，在含金屬光阻膜之曝光區域中，不產生或幾乎不產生上述縮合，充分進行含金屬光阻的前驅體化。而且，在接下來的步驟S6中，對晶圓W實施加熱處理，在含金屬光阻膜之曝光區域中，使經前驅體化的含金屬光阻縮合。藉此，在「於步驟S5充分進行了前驅體化」之含金屬光阻膜的曝光區域中，不進行或幾乎不進行上述前驅體化而產生縮合。

亦即，由於在本實施形態中，係在含金屬光阻膜之曝光區域中，在使經前驅體化之含金屬光阻縮合的階段之前，前驅體化被充分進行，因此，在上述縮合的階段中幾乎不存在進行上述(B)之反應途徑中的反應之部分。又，因此，無需為了使在(B)之反應途徑進行反應的部分之縮合充分而延長加熱處理的時間。因此，根據本實施形態，可改善含金屬光阻所致之圖案的粗糙度。又，根據本實施形態，調整實施第1加熱處理之時間或實施第2加熱處理之時間的至少一方，藉由曝光後且顯像前之加熱處理，對晶圓W施加充分的熱量，藉此，可確保含金屬光阻之感度。亦即，根據本實施形態，可一邊抑制含金屬光阻之被膜的感度降低，一邊使含金屬光阻之圖案表面的粗糙度提升。

而且，在本實施形態中，係於「在含金屬光阻膜之曝光區域中，使含金屬光阻前驅體化」的步驟S5，對晶圓W交替地重覆實施第1加熱處理與冷卻處理。因此，即便在因第1加熱處理而產生了縮合的情況下，由於亦藉由冷卻處理暫時停止縮合，故可抑制如使用圖10所說明般之因持續縮合所造成的團簇之肥大化。因此，可使含金屬光阻之圖案的粗糙度更提升。

＜前驅體化處理之其他例＞ 在以上之例子中，係在步驟S5中，於「在含金屬光阻膜之曝光區域中，使含金屬光阻前驅體化」時，對晶圓W交替地重覆實施第1加熱處理與冷卻處理，又，藉由實施第1加熱處理的熱處理單元40來實施了最後的冷卻處理。該最後的冷卻處理，係亦可藉由「實施作為第2加熱處理之PEB處理」的熱處理單元40來予以實施。

又，在「於步驟S5進行前驅體化」時，亦可設為對晶圓W依該順序各實施一次第1加熱處理與冷卻處理來代替對晶圓W交替地重覆實施第1加熱處理與冷卻處理。

而且，在無論實施複數次第1加熱處理的情況下或僅實施一次的情況下，亦可省略冷卻處理。

又，如圖11所示般，在「於步驟S5進行前驅體化」時，亦可使第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度連續地上升。在本例子的情況下，第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度，係被設定為晶圓W之升溫速度比「使第1加熱處理中之晶圓W的目標溫度與作為第2加熱處理的PEB處理中之晶圓W的目標到達溫度相等時」之處理開始時低。具體而言，在本例子的情況下，第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度之平均上升速度，係被設為6℃/s以下。又，在本例子的情況下，第1加熱處理中之晶圓W的最終目標到達溫度，係PEB處理中之晶圓W的目標到達溫度以下。

而且，如圖12所示般，在「於步驟S5進行前驅體化」時，亦可使第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度階段性地上升。在本例子的情況下，第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度，係亦被設定為晶圓W之平均升溫速度比「使第1加熱處理中之晶圓W的目標溫度與作為第2加熱處理的PEB處理中之晶圓W的目標溫度相等且設為固定時」之處理開始時低。具體而言，在本例子的情況下，第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度之平均上升速度，係亦被設為6℃/s以下。又，在本例子的情況下，第1加熱處理中之晶圓W的最終目標到達溫度，係亦為PEB處理中之晶圓W的目標到達溫度以下。

又，在「於步驟S5進行前驅體化」時，在使第1加熱處理中之晶圓W的目標到達溫度連續地上升的情況下及階段性地上升的情況下，實施第1加熱處理之次數，係亦可設為一次而省略冷卻處理，並接續於第1加熱處理實施PEB處理。

在以上之例子中，係雖以不同的熱處理單元40實施第1加熱處理與PEB處理，但亦可使用共用的熱處理單元40及共用的熱板340予以實施。特別是，在「於第1加熱處理與PEB處理中，晶圓W之目標到達溫度亦即熱板340的設定溫度相等且固定」的情況下或「省略冷卻處理，並接續於第1加熱處理實施PEB處理」的情況下等，係亦可於第1加熱處理與第2加熱處理中，使用相同的熱處理單元40。

＜熱處理單元之其他例＞

又，在以上之例子中，係實施第1加熱處理的加熱部與實施冷卻處理的冷卻部雖被一體化，但該些亦可為不同個體。 而且，在以上之例子中，係實施第1加熱處理的加熱部與實施冷卻處理的冷卻部被一體化，相對於此，實施PEB處理的加熱部為不同個體。取而代之，實施第1加熱處理的加熱部與實施冷卻處理的冷卻部與實施PEB處理的加熱部三者亦可被一體化。具體而言，係第1加熱處理用之熱板與PEB處理用之熱板與冷卻處理用之冷卻板亦可被設置於熱處理單元中之共用的殼體內。

在該情況下，實施冷卻處理的冷卻部、實施第1加熱處理的加熱部及實施PEB處理的加熱部亦可沿著晶圓搬送區域D所延伸的X方向依該順序排列。又，實施冷卻處理的冷卻部、實施第1加熱處理的加熱部及實施PEB處理的加熱部亦可在水平面內沿著與上述X方向正交的Y方向，從晶圓搬送區域D側依序排列。

而且，在該情況下，冷卻處理用之冷卻板亦可構成搬送機構，經由冷卻板，進行對第1加熱處理用之熱板及PEB處理用之熱板搬送晶圓W。又，亦可有別於冷卻處理用之冷卻板，在殼體內設置搬送機構，藉由該搬送機構，進行對第1加熱處理用之熱板、PEB處理用之熱板及冷卻處理用之冷卻板搬送晶圓W。

＜實施第1加熱處理之加熱區域的其他例＞ 圖13，係示意地表示實施第1加熱處理的加熱區域之其他例的縱剖面圖。 在圖13之加熱區域310A中，在上部腔室321A之內部且對向於熱板340的位置，係設置有「將促進前驅體化的氣體(以下，前驅體化氣體)吐出至處理空間S」之作為氣體吐出部的噴頭400。具體而言，前驅體化氣體，係促進變化為含有金屬及氧之前驅體的氣體，更具體而言，係包含水分的氣體亦即含水氣體、氧氣體、二氧化碳氣體或該些兩個以上的組合。在使用含水氣體的情況下，使用水分濃度為例如20%~80%者。

具體而言，噴頭400，係設置於熱板340所支撐的晶圓W，吐出前驅體化氣體。又，噴頭400，係被構成為與上部腔室321A同步地升降自如。

在噴頭400之下面，係形成有複數個氣體供給孔401。複數個氣體供給孔401，係在噴頭400的下面，均勻地被配置於後述之中央排氣路徑410以外的部分。在噴頭400，係連接有氣體供給管402。而且，在氣體供給管402，係連接有「將前驅體氣體供給至噴頭400」的氣體供給源403。又，在氣體供給管402，係設置有：供給機器群404，包含控制前驅體化氣體之流通的閥或流量調節閥等；及溫度調整機構405，將前驅體化氣體的溫度調整成預定範圍(例如20℃~50℃)。

而且，在噴頭400，係設置有中央排氣路徑410來作為對處理空間S進行排氣的排氣部。中央排氣路徑410，係被形成為從噴頭400的下面中央部往上面中央部延伸。在中央排氣路徑410，係連接有被設置於上部腔室321A之上面中央部的中央排氣管411。而且，在中央排氣管411，係例如連接有真空泵等的排氣裝置412。又，在中央排氣管411，係設置有排氣機器群413，該排氣機器群413，係具有控制經排氣的氣體之流通的閥等。中央排氣路徑410，係可從被支撐於熱板340的晶圓W之中央的上方，對處理空間S進行排氣。

在採用圖13之加熱區域310A的情況下，亦可在從氣體供給孔401所吐出之前驅體化氣體的氛圍中，對晶圓W實施第1加熱處理。藉此，在第1加熱處理中，可更促進前驅體化。

又，相同地，亦可在實施步驟S5的前驅體化中之冷卻處理的冷卻區域311設置氣體供給孔，在從氣體供給孔所吐出之前驅體化氣體的氛圍中，對晶圓W實施上述冷卻處理。

＜實施PEB處理之加熱部的例子＞ 圖14，係示意地表示實施PEB加熱處理的加熱區域之例子的縱剖面圖。 在圖14之加熱區域310B中，在上部腔室321B之內部且對向於熱板340的位置，係設置有「一邊抑制前驅體化，一邊將促進縮合的氣體(以下，縮合促進氣體)吐出至處理空間S」之作為其他氣體吐出部的噴頭500。具體而言，縮合促進氣體，係不包含或幾乎不包含水分的氣體，更具體而言，係乾空氣、惰性氣體(例如氮氣)或該些混合氣體。

具體而言，噴頭500，係設置於熱板340所支撐的晶圓W，吐出縮合促進氣體。又，噴頭500，係被構成為與上部腔室321B同步地升降自如。

在噴頭500之下面，係形成有複數個氣體供給孔501。複數個氣體供給孔501，係在噴頭500的下面，均勻地被配置於中央排氣路徑410以外的部分。在噴頭500，係連接有氣體供給管502。而且，在氣體供給管502，係連接有「將縮合促進氣體供給至噴頭500」的氣體供給源503。又，在氣體供給管502，係設置有：供給機器群504，包含控制縮合促進氣體之流通的閥或流量調節閥等；及溫度調整機構505，將縮合促進氣體的溫度調整成預定範圍。

在採用圖14之加熱區域310B的情況下，亦可在從氣體供給孔501所吐出之縮合促進氣體的氛圍中，對晶圓W實施PEB處理。藉此，在PEB處理中，可一邊抑制前驅體化，一邊更促進縮合。

本次所揭示之實施形態，係在所有方面皆為例示，吾人應瞭解該等例示並非用以限制本發明。上述實施形態，係亦可在不脫離添附之申請專利範圍及其主旨的情況下，以各種形態進行省略､置換､變更。例如，上述實施形態之構成要件，係可任意組合。從該任意組合，係當然可獲得關於組合之各個構成要件的作用及效果，並且可從本說明書之記載獲得對該領域具有通常知識者而言顯而易見的其他作用及其他效果。

又，本說明書所記載之效果，係僅為說明性質或例示性質者，並非限定性的。亦即，本揭示之技術，係在發揮上述效果的同時，或代替上述效果，可從本說明書之記載發揮對該領域具有通常知識者而言顯而易見的其他效果。

另外，如以下般之構成例亦屬於本揭示的技術範圍。 (1)一種基板處理方法，其特徵係，包含有： 「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程； 「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光處理中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及 「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。 (2)如前述(1)之基板處理方法，其中， 前述第1加熱處理中之前述基板的最終目標到達溫度，係80℃以上。 (3)如前述(1)或(2)之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，在對前述基板實施前述第1加熱處理後，實施冷卻處理。 (4)如前述(3)之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，對前述基板交替地重覆實施前述第1加熱處理與前述冷卻處理。 (5)如前述(3)或(4)之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，在將該基板支撐於搬送該基板之搬送機構的狀態下，實施對於前述基板的前述冷卻處理。 (6)如前述(1)~(5)中任一項之基板處理方法，其中， 使前述第1加熱處理中之前述基板的目標到達溫度連續地上升。 (7)如前述(1)~(5)中任一項之基板處理方法，其中， 使前述第1加熱處理中之前述基板的目標到達溫度階段性地上升。 (8)如前述(6)或(7)之基板處理方法，其中， 前述第1加熱處理中之前述基板的目標到達溫度之平均上升速度，係6℃/s以下。 (9)如前述(1)~(8)中任一項之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，在促進前驅體化之氣體的氛圍中，對前述基板實施處理。 (10)如前述(1)~(9)中任一項之基板處理方法，其中， 在前述縮合的工程中，在一邊抑制前驅體化，一邊促進縮合之氣體的氛圍中，對前述基板實施處理。 (11)一種基板處理裝置，係處理基板，該基板處理裝置，其特徵係，具備有： 加熱部，對前述基板實施加熱處理； 顯像部，對前述基板實施顯像處理；及 控制部， 前述控制部，係以使該基板處理裝置執行如以下工程的方式進行控制： 「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的前述基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程； 「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及 「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。 (12)一種可讀取之電腦記憶媒體，係儲存有程式，該程式，係以藉由基板處理裝置來執行處理基板之基板處理方法的方式，在控制該基板處理裝置之控制部的電腦上動作，該電腦記憶媒體，其特徵係， 前述基板處理方法，係包含有： 「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程； 「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及 「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。

1:塗佈顯像處理裝置 30:顯像處理單元 40:熱處理單元 200:控制部 M:記憶媒體 W:晶圓

[圖1]表示作為本實施形態的基板處理裝置之塗佈顯像處理裝置的內部構成之概略的說明圖。 [圖2]表示塗佈顯像處理裝置的正面側之內部構成之概略的圖。 [圖3]表示塗佈顯像處理裝置的背面側之內部構成之概略的圖。 [圖4]示意地表示被使用於第1加熱處理之熱處理單元的構成之概略的縱剖面圖。 [圖5]示意地表示被使用於第2加熱處理之熱處理單元的構成之概略的橫剖面圖。 [圖6]表示使用了圖1之塗佈顯像處理裝置的晶圓處理之主要工程的流程圖。 [圖7]表示前驅體化工程及縮合工程中的晶圓之溫度歷程的圖。 [圖8]表示含金屬光阻膜的感度與含金屬光阻所致之圖案的粗糙度之關係的圖。 [圖9]表示含金屬光阻膜的感度與含金屬光阻所致之圖案的粗糙度之關係的圖。 [圖10]用以說明「當僅延長加熱處理的時間時，則導致含金屬光阻所致之圖案的粗糙度惡化」之理由的圖。 [圖11]用以說明前驅體化處理之其他例的圖。 [圖12]用以說明前驅體化處理之其他例的圖。 [圖13]示意地表示實施第1加熱處理的加熱區域之其他例的縱剖面圖。 [圖14]示意地表示實施PEB加熱處理的加熱區域之例子的縱剖面圖。

Claims (12)

1. 一種基板處理方法，其特徵在於，包含有： 「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程； 「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光處理中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及 「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。
2. 如請求項1之基板處理方法，其中， 前述第1加熱處理中之前述基板的最終目標到達溫度，係80℃以上。
3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，在對前述基板實施前述第1加熱處理後，實施冷卻處理。
4. 如請求項3之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，對前述基板交替地重覆實施前述第1加熱處理與前述冷卻處理。
5. 如請求項3之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，在將該基板支撐於搬送該基板之搬送機構的狀態下，實施對於前述基板的前述冷卻處理。
6. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 使前述第1加熱處理中之前述基板的目標到達溫度連續地上升。
7. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 使前述第1加熱處理中之前述基板的目標到達溫度階段性地上升。
8. 如請求項6之基板處理方法，其中， 前述第1加熱處理中之前述基板的目標到達溫度之平均上升速度，係6℃/s以下。
9. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 在前述前驅體化的工程中，在促進前驅體化之氣體的氛圍中，對前述基板實施處理。
10. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 在前述縮合的工程中，在一邊抑制前驅體化，一邊促進縮合之氣體的氛圍中，對前述基板實施處理。
11. 一種基板處理裝置，係處理基板，該基板處理裝置，其特徵係，具備有： 加熱部，對前述基板實施加熱處理； 顯像部，對前述基板實施顯像處理；及 控制部， 前述控制部，係以使該基板處理裝置執行如以下工程的方式進行控制： 「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的前述基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程； 「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及 「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。
12. 一種可讀取之電腦記憶媒體，係儲存有程式，該程式，係以藉由基板處理裝置來執行處理基板之基板處理方法的方式，在控制該基板處理裝置之控制部的電腦上動作，該電腦記憶媒體，其特徵係， 前述基板處理方法，係包含有： 「對形成有含金屬光阻之被膜而施予了曝光處理的基板實施第1加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使前述含金屬光阻前驅體化」的工程； 「其後，對前述基板實施第2加熱處理，在前述被膜之曝光區域中，使經前驅體化的前述含金屬光阻縮合」的工程；及 「其後，對前述基板實施顯像處理」的工程。

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