CN110739203A - 用于处理基板的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基板处理方法包括:通过将显影流体涂覆到经过曝光工艺和后烘工艺的基板而对所述基板执行显影工艺;将冲洗流体涂覆到经过所述显影工艺的所述基板;以及将涂覆有所述冲洗流体的所述基板移动到高压腔室且通过使用超临界流体处理所述基板。
Description
技术领域
本文中所描述的发明构思的实施例涉及一种用于处理基板的方法。
背景技术
对基板执行各种工艺(诸如光刻、蚀刻、灰化、离子注入、薄膜沉积、清洁等)以制造半导体装置或液晶显示器。在这些工艺当中,用于在基板上形成所期望的电路图案的光刻工艺包括以串行次序执行的涂覆工艺、曝光工艺、以及显影工艺。在涂覆工艺中,将光敏液体(诸如光致抗蚀剂)涂覆到基板。在曝光工艺中,使形成在基板上的光致抗蚀剂膜曝光于强光的图案。在显影工艺中,使光致抗蚀剂膜的曝光于光的区域选择性地显影。然后,从基板去除用于显影工艺的显影流体,且使基板干燥。
发明内容
发明构思的实施例提供一种用于抑制颗粒或污染物的生成以及提高基板处理效率的基板处理方法。
根据示范性实施例,一种基板处理方法包括:通过将显影流体涂覆到经过曝光工艺和后烘(post-bake)工艺的基板而对所述基板执行显影工艺;将冲洗流体涂覆到经过显影工艺的基板;以及将涂覆有冲洗流体的基板移动到高压腔室且通过使用超临界流体处理基板。
根据实施例,冲洗流体可以是氢氟醚(HFE)。
根据实施例,冲洗流体可以是n-乙酸丁酯。
根据实施例,冲洗流体可以是2-庚酮。
根据实施例,冲洗流体可以是异丙醇(IPA)。
根据实施例,显影流体可用于使负性光致抗蚀剂显影。
根据实施例,显影流体可以是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA)。
根据实施例,超临界流体可以是二氧化碳。
根据示范性实施例,一种基板处理方法包括:将经过曝光工艺和后烘工艺的基板传送到第一腔室;通过将显影流体涂覆到第一腔室中的基板而对基板执行显影工艺;将经过显影工艺的基板传送到第二腔室;将冲洗流体涂覆到第二腔室中的基板;将涂覆有冲洗流体的基板移动到高压腔室;以及通过使用高压腔室中的超临界流体处理基板。
根据实施例,冲洗流体可选自由氢氟醚(HFE)、n-乙酸丁酯、2-庚酮、以及异丙醇(IPA)组成的组。
根据实施例,显影流体可以是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA)。
附图说明
根据以下参考以下图的描述,上述和其它目的和特征将变得显而易见,其中除非另有说明,否则相同的附图标记在各个图中是指相同的部分,且其中:
图1是示出根据发明构思的实施例的基板处理设备的平面视图;
图2是示出图1的第一液体处理腔室的截面视图;
图3是示出图1的第二液体处理腔室的实施例的截面视图;
图4是示出图1的液体处理腔室3000的另一实施例的截面视图;
图5是示出图1的高压腔室的实施例的截面视图;
图6是示出根据实施例的处理基板的工艺的视图;且
图7是示出根据另一实施例的处理基板的工艺的视图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图更详细地描述发明构思的实施例。然而,发明构思可以不同形式实施,且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。相反,提供这些实施例以使得发明构思将彻底且完整,且将发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。在附图中,为了清楚说明,夸大组件的尺寸。
图1是示出根据发明构思的实施例的基板处理设备的平面视图。以下将参考图1描述根据发明构思的基板处理设备100。这里,基板S具有综合概念,其包含用于制造半导体装置、平板显示器(FPD)、以及使电路图案形成在其薄膜上的其它物体的所有基板。基板S的实例包括硅晶片、玻璃基板、有机基板等。从外部装载到基板处理设备100中的基板S是已经经过光致抗蚀剂涂覆工艺、曝光工艺、以及后烘工艺的基板。
基板处理设备100包括索引模块1000和工艺模块2000。
索引模块1000从外部接收基板S且将基板S传送到工艺模块2000。工艺模块2000对基板S执行清洁和干燥工艺。
索引模块1000(其为设备前段模块(EFEM))包括装载端口1100和传送框架1200。
其中接收有基板S的载体C置于装载端口1100上。前开式统集盒(FOUP)可用作载体C。载体C可通过高架传送(OHT)从外部运送到装载端口1100,或从装载端口1100运送到外部。
传送框架1200在置于装载端口1100上的载体C与工艺模块2000之间传送基板S。传送框架1200包括索引机械手1210和索引轨道1220。索引机械手1210可在索引轨道1220上移动且可传送基板S。
工艺模块2000包括缓冲腔室2100、传送腔室2200、液体处理腔室3000、以及高压腔室4000。
缓冲腔室2100提供空间,在索引模块1000与工艺模块2000之间传送的基板S临时搁置在所述空间中。缓冲腔室2100可以在其中具有缓冲槽。基板S置于缓冲槽上。例如,索引机械手1210可从载体C抽出基板S且可将基板S置于缓冲槽上。传送腔室2200的传送机械手2210可抽出置于缓冲槽上的基板S且可将基板S传送到液体处理腔室3000或高压腔室4000。缓冲腔室2100可包括多个缓冲槽,且多个基板S可置于多个缓冲槽上。
传送腔室2200在缓冲腔室2100、液体处理腔室3000、以及布置在传送腔室2200周围的高压腔室4000之间传送基板S。传送腔室2200包括传送机械手2210和传送轨道2220。传送机械手2210可在传送轨道2220上移动且可传送基板S。
液体处理腔室3000和高压腔室4000处理基板S。液体处理腔室3000和高压腔室4000布置在传送腔室2200的侧上。例如,液体处理腔室3000和高压腔室4000可布置在传送腔室2200的相对侧上以面向彼此。
液体处理腔室3000包括第一液体处理腔室3010和第二液体处理腔室3020。第一液体处理腔室3010将显影流体涂覆到基板S。第二液体处理腔室3020将冲洗流体涂覆到基板S。第一液体处理腔室3010和第二液体处理腔室3020的布置不限于上述实施例且可以考虑基板处理设备100的占据面积和工艺效率而进行修改。
工艺模块2000可包括多个液体处理腔室3000和多个高压腔室4000。液体处理腔室3000和高压腔室4000的布置不限于上述实施例且可以考虑基板处理器设备100的占据面积和工艺效率而进行修改。例如,在传送腔室2200的侧上,多个工艺腔室3000和4000可布置成一行,可竖直地一个堆叠在另一个之上,或可通过其组合布置。
基板处理设备100可由控制器5000控制(参考图2)。
图2是示出图1的第一液体处理腔室的截面视图。第一液体处理腔室3010包括支撑构件3100、喷嘴构件3200、以及恢复构件3300。
第一液体处理腔室3010通过将显影流体涂覆到已经经过曝光处理和后烘处理的基板S而对基板S执行显影工艺。
支撑构件3100支撑基板S。支撑构件3100可使其上支撑的基板S旋转。支撑构件3100包括支撑板3110、支撑销3111、卡盘销3112、旋转轴3120、以及旋转致动器3130。
支撑板3110具有与基板S形状上相同或类似的上表面。支撑销3111和卡盘销3112设置在支撑板3110的上表面上。支撑销3111支撑基板S的背侧。卡盘销3112可固定所支撑基板S。
旋转轴3120连接到支撑板3110的下部部分。旋转轴3120接收来自旋转致动器3130的旋转力且使支撑板3110旋转。因此,置于支撑板3110上的基板S可被旋转。卡盘销3112防止基板S从正确的位置脱出。
喷嘴构件3200将工艺流体分配到基板S上。喷嘴构件3200包括喷嘴3210、喷嘴杆3220、喷嘴轴3230、以及喷嘴轴致动器3240。
喷嘴3210将显影流体分配到置于支撑板3110上的基板S上。喷嘴3210形成在喷嘴杆3220的一端的底部上。喷嘴杆3220与喷嘴轴3230组合。喷嘴3230被实施以向上或向下移动或旋转。喷嘴轴致动器3240可使喷嘴轴3230升高/降低或旋转以调节喷嘴3210的位置。喷嘴3210与显影流体供应管线3011连接。显影流体供应管线3011连接到显影流体源3012。阀3013安装在显影流体供应管线3011中。所供应的显影流体是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA)。
恢复构件3300恢复分配到基板S上的工艺流体。当工艺流体通过喷嘴构件3200分配到基板S上时,支撑构件3100可使基板S旋转以允许工艺流体在基板S的整个区域上扩散。当基板S旋转时工艺流体从基板S分散。所分散的工艺流体可由恢复构件3300恢复。
恢复构件3300包括恢复碗3310、恢复管线3320、提升杆3330、以及提升致动器3340。
恢复碗3310具有包围支撑板3110的环形圈形状。可提供多个恢复碗3310。多个恢复碗3310可以以环形形状实现,当从上方观察时,该环形形状以连续顺序远离支撑板3110而间隔开。恢复碗3310的高度可随与支撑板3110的距离增大而依序增大。恢复碗3310在其间可具有恢复开口3311,从基板S分散的基板清洁组合物通过该恢复开口3311被引入。恢复管线3320可形成在恢复碗3310中的每一个的底部处。
提升杆3330连接到恢复碗3310。提升杆3330从提升致动器3340接收电力且使恢复碗3310向上和向下移动。在提供多个恢复碗3310的情况下,提升杆3330可连接到最外面的恢复碗3310。提升致动器3340可通过提升杆3330使恢复碗3310升高/降低以调节恢复开口3311中的哪一个恢复开口3311用于引入所分散的工艺流体。
图3是示出图1的第二液体处理腔室的实施例的截面视图。
第二液体处理腔室3020的与第一液体处理腔室3010的组件相同的组件由相同附图标号指代,且关于其的描述由图2的描述替代。
第二液体处理腔室3020将冲洗流体涂覆到用显影流体处理的基板S。喷嘴3210将冲洗流体分配到置于支撑板3110上的基板S上。第二液体处理腔室3020的喷嘴3210与冲洗流体供应管线3021连接。冲洗流体供应管线3021连接到冲洗流体源3022。阀3023安装在冲洗流体供应管线3021中。所供应的冲洗流体选自由氢氟醚(HFE)、n-乙酸丁酯、2-庚酮、以及异丙醇(IPA)组成的组。
图4是示出图1的液体处理腔室3000的另一实施例的截面视图。
参考图4,图2的第一液体处理腔室3010和图3的第二液体处理腔室3020的功能可彼此整合且可由单个液体处理腔室提供。
所整合的液体处理腔室3000的与第一液体处理腔室3010的组件相同的组件由相同附图标号指代,且关于其的描述由图2的描述替代。
所整合的液体处理腔室3000将显影流体涂覆到已经经过曝光工艺和后烘工艺的基板S以对基板S执行显影工艺,然后将冲洗流体涂覆到基板S。
所整合的液体处理腔室3000的喷嘴3210与液体供应管线3001连接。液体供应管线3001与显影流体供应管线3011和冲洗流体供应管线3021连接。显影流体供应管线3011和冲洗流体供应管线3021在一个点处与液体供应管线3001连接。显影流体供应管线3011连接到显影流体源3012。冲洗流体供应管线3021连接到冲洗流体源3022。阀3013安装在显影流体供应管线3011中,且阀3023安装在冲洗流体供应管线3021中。
所供应的显影流体可以是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA),且所供应的冲洗流体可选自由氢氟醚(HFE)、n-乙酸丁酯、2-庚酮、以及异丙醇(IPA)组成的组。
图5是示出图1的高压腔室的实施例的截面视图。
参考图5,高压腔室4000包括腔室4100、提升单元4200、支撑单元(未示出)、加热构件4400、流体供应单元4500、阻挡构件(未示出)、以及排放构件4700。高压腔室4000执行通过使用超临界流体处理基板S的工艺。
腔室4100在内部具有处理空间,在所述处理空间中执行超临界清洁或干燥工艺。腔室4100由能够抵抗高于临界压力的高压的材料制成。
腔室4100包括上部主体4110和下部主体4120。上部主体4110与下部主体4120组合以在内部形成处理空间。上部主体4110位于下部主体4120上方。上部主体4110可具有矩形板形,且下部主体4120可具有在顶部打开的矩形杯形。
在上部主体4110的中心轴线与下部主体4120的中心轴线对准的位置中,上部主体4110可被设置成使得上部主体4110的下端面向下部主体4120的上端。根据实施例,上部主体4110和下部主体4120可由金属制成。
上部主体4110固定到外部结构。下部主体4120可相对于上部主体4110向上和向下移动。高压腔室4000的处理空间在下部主体4120向下移动且与上部主体4110间隔开时打开。基板S可置于打开的高压腔室4000的处理空间中或从所述处理空间抽出。这里,置于高压腔室4000中的基板S的上面具有冲洗流体。
高压腔室4000的处理空间在下部主体4120向上移动且与上部主体4110紧密接触时关闭。在关闭的处理空间中,基板S可由超临界流体处理。与上述实施例相比,腔室4100可具有下部主体4120被固定并且上部主体4110升高或降低的结构。
提升单元4200使下部主体4120升高或降低。提升单元4200包括提升气缸4210和提升杆4220。提升气缸4210与下部主体4120组合且在竖直方向上生成驱动力。提升气缸4210生成足以耐受高于高压腔室4000中的临界压力的高压的驱动力,且使下部主体4120与上部主体4110紧密接触以关闭高压腔室4000,同时基板S通过使用超临界流体被处理。提升杆4220在竖直方向上延伸并且具有插入提升气缸4210中的一端和与上部主体4110组合的相对端。当提升气缸4210生成驱动力时,提升气缸4210和提升杆4220可相对升高,且因此与提升气缸4210组合的下部主体4120可升高。在下部主体4120由提升气缸4210升高的同时,提升杆4220可防止上部主体4110和下部主体4120的水平移动且可引导提升方向以防止上部主体4110和下部主体4120从正确的位置脱出。
同时,尽管在附图中未示出,但支撑基板S的基板支撑单元(未示出)可设置在处理空间中。基板支撑单元(未示出)支撑基板S,使得基板S的有待处理的表面面向上。
基板支撑单元(未示出)位于腔室4100的处理空间中且支撑基板S。基板支撑单元(未示出)可与上部主体4110组合。因为基板支撑单元(未示出)与上部主体4110组合,所以基板支撑单元(未示出)可在下部主体4120升高或降低的同时稳定地支撑基板S。
基板支撑单元(未示出)可支撑与基板S的边缘区域接触的基板S,且因此可对基板S的整个上表面和基板S的大多数下表面执行使用超临界流体的基板处理。这里,基板S的上表面可以是图案化表面,且基板S的下表面可以是未图案化表面。
加热构件4400对高压腔室4000的内部进行加热。加热构件4400将供应到高压腔室4000中的超临界流体加热到临界温度或更高以使超临界流体维持在超临界流体相中。当超临界流体被液化时,加热构件4400可对超临界流体进行加热以允许超临界流体返回到超临界流体相。加热构件4400埋入上部主体4110和下部主体4120中的至少一个的壁中。加热构件4400从外部接收电力且生成热量。例如,加热构件4400可与加热器一起实施。
流体供应单元4500将流体供应到高压腔室4000中。所供应的流体可以是超临界流体。例如,超临界流体可以是二氧化碳。
流体供应单元4500包括供应端口4510、流体供应管线4550、以及阀4551。
供应端口4510充当一通道,超临界流体通过所述通道供应到处理空间中。例如,供应端口4510可形成在上部主体4110中。另外,供应端口4510可位于上部主体4110的中心中。
或者,供应端口4510可包括形成在上部主体4110中的上部供应端口4510以及形成在下部主体4120中的下部供应端口(未示出)。流体供应管线4450(其将在下文描述)可分成连接到上部供应端口4510和下部供应端口(未示出)的两个分支管线。与上部供应端口4510连接的分支管线和与下部供应端口(未示出)连接的分支管线可具有分别安装在其中的阀4551。
通过供应端口4510注入的超临界流体到达基板S的中心区域且朝向基板S的边缘区域扩散以均匀地覆盖基板S的整个区域。
流体供应管线4550与供应端口4510连接。超临界流体通过流体供应管线4550从单独的外部超临界流体储器4560供应到供应端口4510。
阀4551安装在流体供应管线4550中。多个阀4551可设置在流体供应管线4550中。阀4551中的每一个调节供应到供应端口4510的超临界流体的量。控制器5000可控制阀4551以调节供应到腔室4100中的超临界流体的量。
排放构件4700使超临界流体从高压腔室4000释放。通过排放构件4700释放的超临界流体可被排出到空气中或可被供应到超临界流体再生系统(未示出)。排放构件4700可与下部主体4120组合。排放构件4700包括排放端口(未示出),处理空间中的超临界流体通过所述排放端口释放。例如,排放端口(未示出)可形成在下部主体4120中。另外,排放端口(未示出)可位于下部主体4120的中心中。
在下部供应端口(未示出)形成在下部主体4120中的情况下,下部供应端口(未示出)可定位成以便不会干扰排放构件4700。例如,在排放构件4700设置在下部主体4120的中心处的情况下,下部供应端口(未示出)可与下部主体4120的中心间隔开预定距离。
在使用超临界流体的基板处理工艺的后一阶段中,超临界流体从高压腔室4000释放,从而使得高压腔室4000中的压力降低到临界压力或更小且超临界流体可被液化。所液化超临界流体可通过排放构件4700释放,所述排放构件4700由于重力作用而形成在下部主体4120中。
图6是示出根据实施例的处理基板的工艺的视图。
参考图6,基板处理设备100根据设定的工艺处理已经经过光致抗蚀剂涂覆工艺、曝光工艺、以及后烘工艺(S110和S120)的基板S。涂覆基板S的光致抗蚀剂可以是负性光致抗蚀剂。
显影流体被分配到基板S上(S130)。显影流体可用于对基板S执行显影工艺。显影流体可以是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA)。
冲洗流体被分配到经过显影工艺的基板S上(S140)。冲洗流体去除显影的光致抗蚀剂副产物和剩余的显影流体。冲洗流体是可与显影流体混合、可在超临界流体中溶解或萃取(这将在下文描述)的有机溶剂且不会影响在显影工艺中形成的光致抗蚀剂图案。冲洗流体选自由氢氟醚(HFE)、n-乙酸丁酯、2-庚酮、以及异丙醇(IPA)组成的组。通过以下方式从基板S去除冲洗流体:通过将超临界流体分配到上面具有冲洗流体的基板S上来溶解和萃取冲洗流体(S150)。
图7是示出根据另一实施例的处理基板的工艺的视图。
在用负性光致抗蚀剂涂覆和曝光之后的后烘状态下,基板S被传送到图4的液体处理腔室3000(S210)。
显影流体被分配到液体处理腔室3000中的基板S上(S220)。所供应的显影流体可以是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA)。
在完整地执行显影工艺之后,圈形流体被分配到基板S上(S230)。冲洗流体选自由氢氟醚(HFE)、n-乙酸丁酯、2-庚酮、以及异丙醇(IPA)组成的组。
上面具有冲洗流体的基板S被传送到高压腔室4000(S240)。通过以下方式从基板S去除冲洗流体:通过将超临界流体分配到被传送到高压腔室4000中的基板S上来溶解和萃取冲洗流体(S250)。
根据实施例,发明构思可抑制颗粒或污染物的生成且可提高基板处理效率。
以上描述例示发明构思。此外,以上提及的内容描述发明构思的示范性实施例,且发明构思可用于各种其它组合、改变以及环境。也就是说,可在不脱离说明书中所公开的发明构思的范围、书面公开的等效范围和/或本领域的技术人员的技术或知识范围的情况下对发明构思进行变化或修改。书面实施例描述用于实施发明构思的技术精神的最佳状态,且可作出发明构思的具体应用和目的所需的各种改变。因此,发明构思的详细描述并不意图限制所公开的实施例状态中的发明构思。另外,应理解,所附权利要求书包括其它实施例。
虽然已经参考示范性实施例描述了发明构思,但是对于本领域技术人员将显而易见的是,在不脱离发明构思的精神和范围的情况下,可进行各种改变和修改。因此,应理解,上述实施例不是限制性的,而是示例性的。
Claims (11)
1.一种基板处理方法,其包括:
通过将显影流体涂覆到经过曝光工艺和后烘工艺的基板而对所述基板执行显影工艺;
将冲洗流体涂覆到经过所述显影工艺的所述基板上;以及
将涂覆有所述冲洗流体的所述基板移动到高压腔室且通过超临界流体处理所述基板。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法,其中所述冲洗流体是氢氟醚(HFE)。
3.根据权利要求1所述的基板处理方法,其中所述冲洗流体是n-乙酸丁酯。
4.根据权利要求1所述的基板处理方法,其中所述冲洗流体是2-庚酮。
5.根据权利要求1所述的基板处理方法,其中所述冲洗流体是异丙醇(IPA)。
6.根据权利要求1所述的基板处理方法,其中所述显影流体用于使负性光致抗蚀剂显影。
7.根据权利要求1所述的基板处理方法,其中所述显影流体是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA)。
8.根据权利要求1所述的基板处理方法,其中所述超临界流体是二氧化碳。
9.一种基板处理方法,其包括:
将经过曝光工艺和后烘工艺的基板传送到第一腔室;
通过将显影流体涂覆到所述第一腔室中的所述基板而对所述基板执行显影工艺;
将经过所述显影工艺的所述基板传送到第二腔室;
将冲洗流体涂覆到所述第二腔室中的所述基板;
将涂覆有所述冲洗流体的所述基板移动到高压腔室;以及
通过所述高压腔室中的超临界流体处理所述基板。
10.根据权利要求9所述的基板处理方法,其中所述冲洗流体选自由氢氟醚(HFE)、n-乙酸丁酯、2-庚酮、以及异丙醇(IPA)组成的组。
11.根据权利要求9所述的基板处理方法,其中所述显影流体是n-乙酸丁酯或异丙醇(IPA)。
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