TW201629640A

TW201629640A - 顯影處理方法、電腦記錄媒體及顯影處理裝置

Info

Publication number: TW201629640A
Application number: TW104139812A
Authority: TW
Inventors: 牟田行志; 京田秀治; 久保田稔
Original assignee: 東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-08-16
Also published as: KR102403094B1; CN105652610A; JP6449752B2; JP2016111345A; KR20160065757A; TWI657318B

Abstract

本發明旨在確保顯影處理之面內均勻性的同時，並提升顯影處理之產率。本發明提供一種顯影處理方法，在晶圓之中心部，形成以純水稀釋過之稀釋顯影液的液灘（時間t1 ）；之後，使晶圓加速至第1旋轉速度，以使該稀釋顯影液的液灘擴散至晶圓整面，而在該晶圓表面形成該稀釋顯影液之液膜（時間t2 ）。之後，在具有與晶圓平行之潤濕面的顯影液供給噴嘴、與該晶圓之間確保既定間隔之空隙的狀態下，由該顯影液供給噴嘴對晶圓之中心部供給顯影液，而在晶圓與該顯影液供給噴嘴之潤濕面之間，形成顯影液之液灘（時間t3 ）。一邊持續由顯影液供給噴嘴供給顯影液、一邊使晶圓旋轉，同時使該顯影液供給噴嘴由晶圓之中心部移動至晶圓之外周部。

Description

顯影處理方法、電腦記錄媒體及顯影處理裝置

本發明係關於對形成有光阻膜之基板進行顯影處理以在基板形成既定圖案顯之影處理方法、電腦記錄媒體及顯影處理裝置。

於例如半導體元件之製程中的光學微影步驟，係依序進行在例如作為基板之半導體晶圓（以下稱為「晶圓）上塗佈光阻液以形成光阻膜的光阻塗佈處理、對該光阻膜進行既定圖案之曝光的曝光處理、於曝光後促進光阻膜內之化學反應的加熱處理（曝光後烘烤）、使已曝光之光阻膜顯影之顯影處理等，而在晶圓上形成既定之光阻圖案。

走筆至此，有關於顯影處理之方式，已知有一邊從具有與晶圓直徑大致相同之長度的長形噴嘴供給顯影液，一邊使該噴嘴從晶圓之一端朝向另一端平行移動之方式（專利文獻1）、以及對高速旋轉之晶圓上供給顯影液並使其擴散之方式（專利文獻2）等。 [習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3614769號公報 [專利文獻2]日本專利第4893799號公報

[發明所欲解決的問題] 然而，以如專利文獻1所示之長形噴嘴進行顯影處理的情況下，晶圓之一端與另一端接觸顯影液的時間會產生差異。此外，如專利文獻2所示，對旋轉之晶圓中心供給顯影液的情況下，晶圓中心部與晶圓外周部接觸顯影液之時間也會產生差異。其結果，在晶圓面內會產生顯影處理後之光阻圖案的線寬不均勻；然而隨著近年半導體元件之高度積體化所致之光阻圖案微細化，越來越無法容許肇因於顯影時間差異之線寬不均勻。

有鑑於此，為了在晶圓面內進行均勻之顯影處理，正在探討使用具有與基板例如平行之潤濕面（wetted surface）的顯影液供給噴嘴（以下有時會將該顯影液供給噴嘴稱作「PAD噴嘴」）之手法。具體而言，首先，在顯影液供給噴嘴之潤濕面與晶圓之間保有既定間隔之空隙的狀態下，對靜止之基板上供給顯影液，以在顯影液供給噴嘴與晶圓之間形成顯影液之液膜。此時，係使顯影液供給噴嘴位於基板之中心部。接著，使晶圓以30rpm左右之低速旋轉，同時持續從顯影液供給噴嘴供給顯影液之狀態下，換言之，係維持顯影液供給噴嘴300與基板之間的顯影液膜之狀態下，如圖25所示，使顯影液供給噴嘴300移動至晶圓W之外周部。藉此，對晶圓W全面供給顯影液Q，而可以在晶圓面內實現均勻之顯影處理。

走筆至此，從提升晶圓處理之產率的觀點來看，顯影時間係極力縮短為佳。然而根據本案發明人團隊所見，使用PAD噴嘴之顯影處理若縮短顯影時間，會例如圖26所示，觀察到在晶圓面內螺旋狀地產生光阻圖案之線寬未達所要數値之處。圖26係量測每次拍攝到的晶圓面內複數處之光阻圖案的線寬，而以顏色濃淡表示各拍攝到之線寬不均勻的程度。又，圖26係使顯影時間為例如30秒之情況。但是，使顯影時間為60秒之情況下，如圖27所示，幾乎觀察不到螺旋狀之傾向，確認晶圓面內之線寬係大致均勻。

本發明係有鑑於此點而研發者，其目的在於，在確保顯影處理之面內均勻性之同時，提升顯影處理之產率。 [解決問題之技術手段]

為達成前述目的，本發明提供一種顯影處理方法，供給顯影液至基板上，使已曝光有既定圖案之基板上的光阻膜顯影，其包括以下步驟：液灘形成步驟，於基板之中心部，形成以純水稀釋之稀釋顯影液的液灘；液膜形成步驟，於該液灘形成步驟之後，加速基板之旋轉，使該稀釋顯影液的液灘擴散至基板整面，在該基板表面形成該稀釋顯影液的液膜；顯影液供給步驟，於該液膜形成步驟之後，在具有潤濕面之顯影液供給噴嘴與該基板之間確保既定間隔之空隙的狀態下，一方面由該顯影液供給噴嘴供給顯影液，以在該基板與該顯影液供給噴嘴的潤濕面之間形成顯影液的液灘，一方面使該顯影液供給噴嘴在通過基板中心之徑向上移動，供給顯影液至基板上。

本案發明人團隊針對縮短顯影時間時螺旋狀發生之線寬不均勻的原因，進行了精心之調査。其結果，得知如圖26般之螺旋形狀，係起因於顯影初期階段所產生之溶解生成物。又，之所以如上述般使顯影時間為60秒左右之情況下，就不會產生螺旋狀之傾向的原因，推測係因為藉由確保夠長的顯影時間，則溶解生成物之影響就會相對變小所致。

本發明係基於此見解所為者，根據本發明，係首先在基板之中心部形成稀釋顯影液的液灘，接著旋轉基板以使稀釋顯影液的液灘擴散至基板之整面，而在基板表面形成稀釋顯影液之液面。此時，雖然會因為稀釋顯影液而在基板上產生溶解生成物，但藉由使基板旋轉，而會使溶解生成物與稀釋顯影液一併從基板上排出。接著，在具有潤濕面的顯影液供給噴嘴與基板之間形成液膜，一邊持續由顯影液供給噴嘴供給顯影液、一邊使基板旋轉，同時使顯影液供給噴嘴移動，而供給顯影液至基板上。此時，由於已藉由稀釋顯影液而去除了溶解生成物，因此能在不受溶解生成物之影響的情況下，進行顯影處理。其結果，即便在較習知技術縮短顯影時間之情況下，亦可在面內均勻地進行顯影處理。因此若藉由本發明，可以在確保顯影處理之面內均勻性的同時，提升顯影處理之產率。

該顯影液供給步驟之該顯影液供給噴嘴之開始移動的地點，係該基板之中心部，該顯影液供給噴嘴之結束移動的地點，係該基板之外周部亦可。

該顯影液供給步驟之該顯影液供給噴嘴之開始移動的地點，係該基板之外周部，該顯影液供給噴嘴之結束移動的地點，係該基板之中心部亦可。

於該液灘形成步驟之稀釋顯影液的液灘之形成，係供給純水至靜止的基板之中心部以形成純水的液灘，接著，藉由供給顯影液至該純水的液灘上以進行亦可。

於該液灘形成步驟中，稀釋顯影液的液灘之形成，係對靜止的基板之中心部，供給預先以純水稀釋過的稀釋顯影液來進行亦可。

於該顯影液供給步驟，該顯影液供給噴嘴之移動，係一邊使該顯影液供給噴嘴之底面以與該基板之旋轉方向相反之方向自轉，一邊進行亦可。

該液膜形成步驟，係使基板加速至第1旋轉速度，以使該稀釋顯影液的液灘擴散至基板整面；該顯影液供給步驟，係使基板一邊以比第1旋轉速度慢的第2旋轉速度旋轉，一邊使該顯影液供給噴嘴由基板之中心部移動至基板之外周部亦可。

該第1旋轉速度係1500rpm～2000rpm；該第2旋轉速度係15rpm～30rpm亦可。

於該液膜形成步驟，將靜止的基板加速至比第1旋轉速度慢的第3旋轉速度；之後，將基板的旋轉速度減速至比第3旋轉速度慢的第4旋轉速度；之後，將基板加速至第1旋轉速度亦可。

該第3旋轉速度係200rpm～400rpm亦可。

另一觀點之本發明係提供一種電腦記錄媒體，儲存有程式且可供讀取，該程式係在控制顯影處理裝置之控制部的電腦上動作，以使該顯影處理裝置執行前述顯影處理方法。

再一觀點之本發明係提供一種顯影處理裝置，供給顯影液至基板上，使已曝光有既定圖案之基板上的光阻膜顯影，其包括：基板固持部，固持基板之背面，並使該固持之基板以鉛直軸為中心旋轉；顯影液供給噴嘴，具有潤濕面，並於該潤濕面形成供給顯影液之供給孔；移動機構，使該顯影液供給噴嘴移動；純水供給噴嘴，供給純水至基板上；以及另一移動機構，使該純水供給噴嘴移動。

再另一觀點之本發明係提供一種顯影處理裝置，供給顯影液至基板上，使已曝光有既定圖案之基板上的光阻膜顯影，其包括：基板固持部，固持基板之背面，並使該固持之基板以鉛直軸為中心旋轉；顯影液供給噴嘴，具有潤濕面，並於該潤濕面形成供給顯影液之供給孔；移動機構，使該顯影液供給噴嘴移動；稀釋顯影液供給噴嘴，將稀釋顯影液供給至基板上；以及另一移動機構，使該稀釋顯影液供給噴嘴移動。 [發明之效果]

藉由本發明，可以在確保顯影處理之面內均勻性之同時，提升顯影處理之產率。

以下，將針對本發明之實施形態進行說明。圖1係概略顯示基板處理系統1的結構之說明圖，該基板處理系統1具備實施本實施形態之顯影處理方法的顯影處理裝置。圖2及圖3分別係概略顯示基板處理系統1的內部結構之正面圖與背面圖。

基板處理系統1如圖1所示，具有將卡匣站10、處理站11、以及界面站13一體連接之結構；該卡匣站10係供容納複數枚晶圓W之卡匣C搬入搬出；該處理站11係具備對晶圓W施作既定處理之複數的各種處理裝置；該界面站13係在與處理站11鄰接之曝光裝置12之間進行晶圓W之移交。

於卡匣站10，設有卡匣載置台20。於卡匣載置台20，設有複數的卡匣載置板21，其係在對基板處理系統1之外部搬入搬出卡匣C時，載置卡匣C。

於卡匣站10，設有在如圖1所示之X方向上延伸之搬送路22上移動自如的晶圓搬送裝置23。晶圓搬送裝置23係在上下方向及繞鉛直軸（θ方向）方向也可移動自如，可以在各卡匣載置板21上的卡匣C、與後述之處理站11的第3區塊G3之移交裝置之間搬送晶圓W。

於處理站11，設有具備各種裝置之例如4個的複數區塊G1、G2、G3、G4。例如於處理站11之正面側（圖1之X方向負方向側），設有第1區塊G1，於處理站11之背面側（圖1之X方向正方向側），設有第2區塊G2。又，於處理站11之卡匣站10側（圖1之Y方向負方向側），設有第3區塊G3，於處理站11之界面站13側（圖1之Y方向正方向側），設有第4區塊G4。

例如於第1區塊G1，如圖2所示，由下依序配置著複數之液處理裝置，例如對晶圓W進行顯影處理之顯影處理裝置30、在晶圓W之光阻膜的下層形成反射防止膜（以下稱為「下部反射防止膜」）之下部反射防止膜形成裝置31、對晶圓W塗佈光阻液以形成光阻膜之光阻塗佈裝置32、以及在晶圓W之光阻膜的上層形成反射防止膜（以下稱為「上部反射防止膜」）之上部反射防止膜形成裝置33。

例如顯影處理裝置30、下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗佈裝置32、上部反射防止膜形成裝置33係分別在水平方向配置成各排列3個。又，此等顯影處理裝置30、下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗佈裝置32、上部反射防止膜形成裝置33之數量及配置，可以任意選擇。

於此等下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗佈裝置32、上部反射防止膜形成裝置33，對例如晶圓W上進行塗佈既定塗佈液的旋轉塗佈。於旋轉塗佈，係例如由塗佈噴嘴對晶圓W上釋出塗佈液，並且使晶圓W旋轉，而使塗佈液在晶圓W之表面擴散。又，關於顯影處理裝置30之結構，容待後述。

例如於第2區塊G2，如圖3所示，設有進行晶圓W之加熱及冷却等熱處理之複數的熱處理裝置40～43。

例如於第3區塊G3，由下依序設有複數之移交裝置50、51、52、53、54、55、56。再者，於第4區塊G4，由下依序設有複數之移交裝置60、61、62。

如圖1所示，由第1區塊G1～第4區塊G4所圍成的區域，形成晶圓搬送區域D。於晶圓搬送區域D，配置有複數之晶圓搬送裝置70，其具有可在例如Y方向、X方向、θ方向及上下方向移動自如之搬送臂體。晶圓搬送裝置70可以在晶圓搬送區域D內移動，並對周圍之第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內的既定裝置搬送晶圓W。

再者，於晶圓搬送區域D，設有在第3區塊G3與第4區塊G4之間直線式搬送晶圓W之往返搬送裝置80。

往返搬送裝置80，係在例如圖3之Y方向上直線式地移動自如。往返搬送裝置80，係以支持晶圓W之狀態而在Y方向上移動，可以在第3區塊G3之移交裝置52與第4區塊G4之移交裝置62之間搬送晶圓W。

如圖1所示，於比鄰第3區塊G3之X方向正方向側，設有晶圓搬送裝置100。晶圓搬送裝置100具有可在例如X方向、θ方向及上下方向上移動自如之搬送臂體。晶圓搬送裝置100係以支持著晶圓W之狀態而上下移動，可以對第3區塊G3內之各移交裝置搬送晶圓W。

於界面站13，設有晶圓搬送裝置110與移交裝置111。晶圓搬送裝置110具有可在例如Y方向、θ方向及上下方向上移動自如之搬送臂體。晶圓搬送裝置110係例如以搬送臂體支持晶圓W，而可以在第4區塊G4內之各移交裝置、移交裝置111及曝光裝置12之間搬送晶圓W。

接著，針對上述之顯影處理裝置30的結構，進行說明。顯影處理裝置30如圖4所示，具有可使內部密閉之處理容器130。於處理容器130之側面，形成有晶圓W之搬入搬出口（未圖示）。

於處理容器130內，設有作為基板固持部之旋轉夾頭140，其固持著晶圓W而使其旋轉。旋轉夾頭140可以藉由例如馬達等之夾頭驅動部141，而以既定速度旋轉。再者，於夾頭驅動部141設有例如壓缸等的昇降驅動機構，旋轉夾頭140係昇降自如。

在旋轉夾頭140之周圍，設有承接自晶圓W飛散或落下之液體並加以回收之杯體142。於杯體142之底面，連接有將回收之液體加以排出之排出管143、以及將杯體142內之蒙氣加以排出之排氣管144。

如圖5所示，於杯體142之X方向負方向（圖5之下方向）側，形成有沿著Y方向（圖5之左右方向）延伸之軌道150。軌道150係由例如杯體142之Y方向負方向（圖5之左方向）側的外側，形成至Y方向正方向（圖5之右方向）側的外側。於軌道150，安裝有例如3支之臂體151、152、153。

第1臂體151支撐著供給純水之純水供給噴嘴154。第1臂體151係藉由圖5所示之噴嘴驅動部155，而在軌道150上移動自如。藉此，純水供給噴嘴154可以由設置於杯體142之Y方向正方向側之外側的待機部156，通過杯體142內之晶圓W的中心部上方，而移動至杯體142之Y方向負方向側之外側的待機部157。

第2臂體152支持著在後述之第1液灘形成步驟供給稀釋用顯影液的稀釋用顯影液供給噴嘴158。第2臂體152係藉由圖5所示之噴嘴驅動部159，而在軌道150上移動自如。藉此，稀釋用顯影液供給噴嘴158，可以由設置於杯體142之Y方向正方向側之外側的待機部160，移動至杯體142內之晶圓W的中心部上方。待機部160係設於待機部156之Y方向正方向側。作為稀釋用顯影液，可以使用例如濃度為2.38％之TMAH（四甲基氫氧化銨）。

第3臂體153藉由旋轉驅動機構162，支持著供給顯影液之顯影液供給噴嘴161。顯影液供給噴嘴161係例如圖6所示，整體呈圓筒形狀，其下端面161a係與晶圓W例如成平行。此下端面161a，發揮與顯影液接觸之潤濕面的功能。下端面161a未必要與晶圓W成平行，只要是可以在後述之顯影液的液灘形成步驟中，在顯影液供給噴嘴161之下端面161a與晶圓W之間形成顯影液之液膜的形狀，亦可具有例如朝下凸出之和緩球面形狀或傾斜面。此外，於顯影液供給噴嘴161之下端面161a的例如中心部，形成有供給顯影液之供給孔161b。顯影液供給噴嘴161之直徑L，係構成為小於晶圓W之直徑。由顯影液供給噴嘴161所供給之顯影液，也與由稀釋用顯影液供給噴嘴158所供給之顯影液相同，使用濃度為2.38％的TMAH。又，於本實施形態，晶圓W之直徑係例如300mm，顯影液供給噴嘴161之直徑L係例如50mm。此外，顯影液供給噴嘴161係由具有耐化學腐蝕性（chemical resistance）之材質所構成，例如PTFE等。

旋轉驅動機構162支持著顯影液供給噴嘴161之頂面，可以使該顯影液供給噴嘴161以鉛直軸為中心旋轉。

第3臂體153係藉由圖5所示之作為移動機構的噴嘴驅動部163，而可在軌道150上移動自如。藉此，顯影液供給噴嘴161可以由設於杯體142之Y方向負方向側的外側之待機部164，移動至杯體142內之晶圓W的中心部上方。待機部164設於待機部157之Y方向負方向側。此外，第3臂體153藉由噴嘴驅動部163而可昇降自如，可以調節顯影液供給噴嘴161之高度。

作為其他液處理裝置之下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗佈裝置32、上部反射防止膜形成裝置33之結構，除了噴嘴之形狀、數量、由噴嘴所供給之液體不同以外，皆與上述顯影處理裝置30之結構相同，因此省略說明。

於以上之基板處理系統1，設有圖1所示之控制部200。控制部200係例如電腦，具有程式儲存部（未圖示）。於程式儲存部，儲存有控制在基板處理系統1之晶圓W處理的程式。再者，於程式儲存部亦儲存有用以控制上述各種處理裝置及搬送裝置等之驅動系統的動作，以實現基板處理系統1之後述剝離處理的程式。此外，前述程式，係儲存在例如電腦可讀取之硬碟（HD）、軟碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）、記憶卡等電腦可讀取之記錄媒體者，亦可以係由該記錄媒體而安裝至控制部200者。

接著，針對使用如上構成之基板處理系統1所進行之晶圓處理，加以說明。圖7係顯示該晶圓處理的主要步驟例之流程圖。此外，圖8係顯示以顯影處理裝置30進行之顯影處理步驟中之晶圓W旋轉速度與各機器的動作之時序圖。

首先，容納有複數晶圓W之卡匣C，係搬入基板處理系統1之卡匣站10，並藉由晶圓搬送裝置23而將卡匣C內之各晶圓W依序搬送至處理站11的移交裝置53。

接著晶圓W係藉由晶圓搬送裝置70而搬送至第2區塊G2的熱處理裝置40，進行溫度調節處理。之後，晶圓W就藉由晶圓搬送裝置70，而搬送至例如第1區塊G1之下部反射防止膜形成裝置31，在晶圓W上形成下部反射防止膜（圖7之步驟S1）。之後晶圓W就搬送至第2區塊G2的熱處理裝置41，進行加熱處理。

之後晶圓W藉由晶圓搬送裝置70而搬送至第2區塊G2的熱處理裝置42，進行溫度調節處理。之後，晶圓W就藉由晶圓搬送裝置70而搬送至例如第1區塊G1之光阻塗佈裝置32，在晶圓W上形成光阻膜（圖7之步驟S2）。之後將晶圓W搬送至熱處理裝置43，進行預烤處理。

接著將晶圓W搬送至第1區塊G1的上部反射防止膜形成裝置33，而在晶圓W上形成上部反射防止膜（圖7之步驟S3）。之後，將晶圓W搬送至第2區塊G2之熱處理裝置43，進行加熱處理。之後，晶圓W就藉由晶圓搬送裝置70而搬送至第3區塊G3之移交裝置56。

接著晶圓W就藉由晶圓搬送裝置100而搬送至移交裝置52，再藉由往返搬送裝置80而搬送至第4區塊G4之移交裝置62。之後，晶圓W就藉由界面站13的晶圓搬送裝置110而搬送至曝光裝置12，並以既定圖案進行曝光處理（圖7之步驟S4）。

接著晶圓W就藉由晶圓搬送裝置70而搬送至熱處理裝置40，進行曝光後烘烤處理。藉此，藉由在光阻膜之曝光部所產生之酸而進行去保護反應（Deprotection）。之後晶圓W就藉由晶圓搬送裝置70而搬送至顯影處理裝置30，進行顯影處理（圖7之步驟S5）。

於顯影處理，如圖9所示，首先藉由純水供給噴嘴154，而對形成有光阻膜R之晶圓W的中心部供給既定量的純水P（圖8之時間t₀ ～t₁ ）。此時，會在晶圓W靜止之狀態下供給純水P。藉此會在晶圓W的中心部形成純水P的液灘（圖7之步驟T1）。又，於步驟T1未必需要使晶圓W靜止，只要係可以在晶圓W之中心部形成純水P液灘之程度的低速旋轉，則亦可以在使晶圓W旋轉之狀態下供給純水P。

接著，於停止供給純水P之同時，如圖10所示，使稀釋用顯影液供給噴嘴158移動至晶圓W之中心部上方，而對純水P的液灘上供給既定量之稀釋用顯影液Q（圖8之時間t₁ ）。藉此，藉由晶圓W上的純水P而稀釋顯影液Q，在晶圓W上形成稀釋顯影液M的液灘（液灘形成步驟。圖7之步驟T2）。此時，因為光阻膜R與稀釋顯影液M接觸，而使光阻膜R稍事進行顯影，產生溶解生成物U。此溶解生成物U會隨著稀釋顯影液M之流動，而滯留在液灘之外周方向。又，純水P之供給量與顯影液Q之供給量間的比率，換言之，稀釋顯影液M之濃度，係設定成例如TMAH之濃度大致低於2.38％。

接著，一邊持續由稀釋用顯影液供給噴嘴158供給顯影液，一邊藉由旋轉夾頭140而使基板加速至第1旋轉速度（圖8之時間t₁ ～t₂ ）。藉此，如圖11所示，稀釋顯影液M會由晶圓W之中心朝向外周方向擴散。其結果，會在晶圓W整面形成稀釋顯影液M之液膜（液膜形成步驟。圖7之步驟T3）。又，就第1旋轉速度而言，只要是稀釋顯影液M會朝向晶圓W之外周擴散，而排出至晶圓W外部的速度即可，例如較佳係1500prm～2000rpm；而於本實施形態是1500rpm。再者，使晶圓W加速時的加速度，係例如3000rpm／秒。

一旦在晶圓W上形成稀釋顯影液M之液膜，則光阻膜R之顯影會在晶圓W整面些微地進行，而產生溶解生成物U；然而藉由以較為高速之第1旋轉速度以使稀釋顯影液M擴散，溶解生成物U會與稀釋顯影液M一併由晶圓W之外周部排出。又，於圖8中，在將晶圓W加速至第1旋轉速度的過程，係於例如達到400rpm以後，一度將旋轉速度減速至200rpm；而藉由進行此種減速，則除了離心力以外，還有朝向晶圓W圓周方向之慣性力作用在晶圓W上的稀釋顯影液M，而使稀釋顯影液M可以更加均勻地擴散。又，使晶圓W加速至第1旋轉速度時，未必要進行圖8所示之減速。

當晶圓W之旋轉速度達到第1旋轉速度後，則以第1旋轉速度維持例如0.5秒之旋轉，之後使晶圓W之旋轉速度減速，停止晶圓W。此時，使晶圓W減速時的加速度也是3000rpm／秒（圖8之時間t₂ ～t₃ ）。再者，於時間t₂ ～t₃ 的期間，亦持續由稀釋用顯影液供給噴嘴158供給顯影液。

接著，於停止晶圓W之同時，停止由稀釋用顯影液供給噴嘴158供給顯影液Q，並使稀釋用顯影液供給噴嘴158從晶圓W上退開，並且如圖12所示，使顯影液供給噴嘴161移動至晶圓W中心部之上方。此時，於顯影液供給噴嘴161之下端面161a與晶圓W之頂面之間形成既定間隔的空隙，此空隙之距離大約係0.5mm～2mm。

接著，由顯影液供給噴嘴161供給顯影液Q，如圖13所示，在顯影液供給噴嘴161之下端面161a與晶圓W之間形成顯影液Q的液灘（顯影液的液灘形成步驟。圖7之步驟T4）。與此同時，一邊藉由旋轉驅動機構162以旋轉顯影液供給噴嘴161，一邊如圖14所示，開始由由晶圓W之中心部移動至晶圓W之外周部。此時顯影液供給噴嘴161，會移動而通過晶圓W之中心。又，此時之顯影液供給噴嘴161的旋轉速度，較佳係50rpm～200rpm，而於本實施形態是130rpm。顯影液供給噴嘴161朝向晶圓W外周部移動之速度，較佳係10mm／s～100mm／s，而於本實施形態是15mm／s。再者，顯影液供給噴嘴161之旋轉方向，係設定成與晶圓W之旋轉方向相反之方向。藉此，會在晶圓W上攪拌顯影液Q，而可以在面內進行更為均勻的顯影處理。

此外，由顯影液供給噴嘴161開始供給顯影液Q之同時，就使晶圓W加速至比第1旋轉速度慢的第2旋轉速度（圖8之時間t₃ ～t₄ ）。就第2旋轉速度而言，較佳係例如15prm～30rpm左右，於本實施形態是30rpm。此外，使晶圓W加速時的加速度，係例如3000rpm／秒。藉此，如圖15所示，顯影液Q漸漸地由晶圓W之中心部供給至外周方向。

當顯影液供給噴嘴161靠近晶圓W之外周部附近時，接著就將晶圓W之旋轉速度由第2旋轉速度更進一步地減速，使其為例如15rpm（圖8之時間t₅ ）。此時之加速度，係例如100rpm／秒。如此這般，藉由待顯影液供給噴嘴161到達晶圓W之外周部附近後降低晶圓W之旋轉速度，而可以藉由離心力防止顯影液Q濺灑至晶圓W外部。然後，使晶圓W之旋轉速度維持在15rpm，而使顯影液供給噴嘴161移動至晶圓W之外周端部，並對晶圓W之整面供給顯影液（顯影液供給步驟。圖7之步驟T5）。此時，由於已藉由步驟T3在晶圓W上形成了稀釋顯影液之液膜，而使溶解生成物U從晶圓W上排出，所以即使對晶圓W上供給顯影液Q，溶解生成物U之產生量亦可壓在極少的量。其結果，晶圓W上之光阻膜R的顯影處理，可以在不受溶解生成物U之影響的情況下進行。

之後，待顯影液供給噴嘴161到達晶圓W之外周端部，就停止由顯影液供給噴嘴161供給顯影液Q，並停止顯影液供給噴嘴161之旋轉（圖8之時間t₆ ），再使顯影液供給噴嘴161由晶圓W上退開。於停止顯影液Q之供給後，為了使晶圓W上之顯影液Q均勻，亦可使晶圓W之旋轉再持續一段時間。

之後，一旦完成顯影處理，就使晶圓W之旋轉速度減速，使晶圓W停止。接著，例如由純水供給噴嘴154對晶圓W上供給純水，進行晶圓W之沖洗處理（圖7之步驟T6）。藉此，將已溶解之光阻與顯影液Q一併洗去，即完成一連串之顯影處理。

於完成顯影處理後，晶圓W就藉由晶圓搬送裝置70而搬送至熱處理裝置42，進行後烘烤處理（圖7之步驟S6）。接著，以熱處理裝置43對晶圓W進行溫度調整。之後，晶圓W會經由晶圓搬送裝置70、晶圓搬送裝置23而搬送至既定之卡匣載置板21的卡匣C，完成一連串之光學微影步驟。

根據上述實施形態，係首先在晶圓W之中心部形成稀釋顯影液M的液灘，接著使晶圓W加速至第1旋轉速度以使稀釋顯影液M的液灘擴散至晶圓W整面，而在晶圓W表面形成稀釋顯影液M之液面（步驟T3）。此時，雖然會因為稀釋顯影液M而在晶圓W上產生溶解生成物U，但藉由使晶圓W加速至第1旋轉速度，而會使溶解生成物U與稀釋顯影液M一併從晶圓W上排出。然後，在具有與晶圓W成例如平行之下端面161a（潤濕面）的顯影液供給噴嘴161、與晶圓W之間，形成顯影液Q之液膜，一邊持續由顯影液供給噴嘴161供給顯影液、一邊使晶圓W旋轉，同時使顯影液供給噴嘴161由晶圓W之中心部移動至晶圓W之外周部，而對晶圓W整面塗佈顯影液Q。此時，由於已於步驟T3藉由稀釋顯影液M而去除了溶解生成物U，因此光阻膜R之顯影處理可以在不受溶解生成物U之影響的情況下進行。其結果，如圖16所示，即使在使顯影時間較習知技術縮短的情況下，也可以在面內均勻地進行顯影處理。圖16係以顏色之濃淡，依每次拍攝分別列出使用本實施形態之顯影處理方法進行30秒之顯影處理的情況下之晶圓W面內光阻圖案的線寬不均勻程度。由圖16可知，線寬之不均勻已抑制至與顯影時間為60秒之前述圖27大致同等程度。因此若藉由本發明，則可以一方面確保顯影處理之面內均勻性，一方面提升顯影處理之產率。

此外，由於係使顯影液供給噴嘴161一邊以與晶圓W之旋轉方向相反的方向自轉，一邊朝向晶圓W之外周部移動，因此可以在晶圓W上攪拌顯影液Q，以在面內進行更均勻的顯影處理。又，未必需要進行顯影液供給噴嘴161之自轉，根據本案發明人團隊表示，已確認即使在不進行自轉的情況下，亦能實現所要的顯影精度。

再者，近年所採用之液浸曝光用的光阻，與顯影液之接觸角度大，而不易在光阻膜上均勻地塗佈顯影液；然而藉由如本實施形態般，首先藉著高速旋轉使稀釋顯影液M的液灘擴散在晶圓W上之整面，以進行晶圓W之預濕（prewet）處理，藉此亦可期待降低光阻膜R與顯影液Q間之接觸角度（提升顯影液對光阻膜之濕潤性（wettability））的效果。其結果，可以對晶圓W之內均勻地供給顯影液，而可以進一步地提升晶圓面內之顯影處理的均勻性。此外，藉由使光阻膜R與顯影液Q間的接觸角度縮小，而可以減少顯影液Q之供給量。又，根據本案發明人團隊表示，為使例如300mm之晶圓W顯影，習知需要80cc左右的顯影液Q；但藉由使用本實施形態之顯影方法，已確認可以降低到43cc左右。

此外，對晶圓W進行預濕處理時，由於係使用以純水稀釋過的稀釋顯影液M，因此不會發生只在稀釋顯影液M所滴落之位置——在本實施形態係晶圓W之中心部——進行顯影的情形。因此，基於此點，同樣也使得在晶圓W面內可以均勻地進行顯影處理。

又，在上述實施形態，於步驟T2形成稀釋顯影液M的液灘時，係對純水P的液灘上供給稀釋用顯影液Q，但稀釋顯影液M的液灘之形成方法並不限定於本實施形態之內容。例如亦可對稀釋用顯影液供給噴嘴158供給已預先以純水稀釋過的稀釋顯影液M，例如圖17所示，對光阻膜R上直接供給稀釋顯影液M，以形成該稀釋顯影液M的液灘。由於藉此可以省略形成純水P的液灘之步驟T1，因此可以更進一步地提升顯影處理之產率。在此情況下，稀釋用顯影液供給噴嘴158亦可發揮作為稀釋顯影液供給噴嘴之功能。

再者，在上述實施形態，於步驟T3形成稀釋顯影液M之液膜時，係由稀釋用顯影液供給噴嘴158供給顯影液Q，但亦可藉由顯影液供給噴嘴161供給形成稀釋顯影液M之液膜時的顯影液Q。在此情況下，例如圖18所示，係使顯影液供給噴嘴161與純水P的液灘接觸，在此狀態下供給稀釋用顯影液Q。藉此稀釋純水P與顯影液Q，而藉由在步驟T3使晶圓W以第1旋轉速度旋轉，而在晶圓W上形成稀釋顯影液M之液膜。

此外，藉由顯影液供給噴嘴161形成稀釋顯影液M之液膜時，亦可先設為可由顯影液供給噴嘴161供給稀釋顯影液M，而如圖19所示，直接在晶圓W與顯影液供給噴嘴161之間形成稀釋顯影液M的液灘。在此情況下，亦可藉由在步驟T3使晶圓W以第1旋轉速度旋轉，而在晶圓W上形成稀釋顯影液M之液膜。

又，在由顯影液供給噴嘴161供給顯影液Q及稀釋顯影液M之雙方的情況下，如圖20所示，顯影液供給噴嘴161會連接供給顯影液Q的顯影液管250以及稀釋顯影液管251。又，在顯影液供給噴嘴161不設置旋轉驅動機構162的情況下，如圖21所示，亦可使顯影液管250與稀釋顯影液管251在顯影液供給噴嘴161內部合流。在此情況下，如圖20、圖21所示之顯影液供給噴嘴161，亦會發揮稀釋顯影液供給噴嘴的功能。換言之，顯影液供給噴嘴161與稀釋顯影液供給噴嘴共用供給孔161b。

此外，在上述實施形態，係僅在顯影液供給噴嘴161之中心部形成供給孔161b，但例如圖22所示，亦可在顯影液供給噴嘴161之下端面161a形成複數之供給孔161b。藉由形成複數之供給孔161b，而可以對下端面161a均勻地供給顯影液Q或稀釋顯影液M。

再者，在上述實施形態，純水供給噴嘴154、稀釋用顯影液供給噴嘴158、顯影液供給噴嘴161係分別由不同之臂體151、152、153所支持，但亦可使純水供給噴嘴154、稀釋用顯影液供給噴嘴158、顯影液供給噴嘴161以任一臂體所支持。在此情況下，例如圖23所示，亦可連通設置對顯影液供給噴嘴161供給純水P的純水管252。

又，在上述實施形態，於步驟T4，係自移位至晶圓W中心部之顯影液供給噴嘴161供給顯影液Q，而在晶圓W之中心部形成液灘後，一邊供給顯影液Q、一邊使顯影液供給噴嘴161由晶圓W之中心部移動至外周端部，藉此以對晶圓W整面供給顯影液Q，然而對晶圓W整面供給顯影液Q之方法並不限定於本實施形態的內容。例如亦可於步驟T4，如圖24所示，藉由顯影液供給噴嘴161而在晶圓W之外周端部形成顯影液Q的液灘，之後藉由一邊供給顯影液Q、一邊使顯影液供給噴嘴161移動至晶圓W之中心部，以對晶圓W整面供給顯影液Q。在此情況下，也同樣可以藉由在步驟T3使溶解生成物U與稀釋顯影液M一併由晶圓W上排出，而使光阻膜R之顯影處理可以在不受溶解生成物U之影響的情況下進行。

又，根據本案發明人團隊表示，已確認到於步驟T4，如圖24所示，藉由使顯影液供給噴嘴161由晶圓W之外周端部朝向中心部移動，而可以進一步提升顯影處理之面內均勻性。推斷此係基於以下原因：亦即，由於在步驟T3，對晶圓W之中心部供給稀釋顯影液M，因此晶圓W之中心部與外周部兩相比較，各自接觸稀釋顯影液M之時間，會產生些微差距。然後，由於藉由此稀釋顯影液M，仍會有些微之顯影進行，所以相較於晶圓W之中心部，可觀察到在晶圓W之外周部的線寬，會有稍微較寬的傾向。另一方面，如圖24所示，在晶圓W外周端部形成顯影液Q的液灘後，藉由使顯影液供給噴嘴161朝向晶圓W之中心部移動，而可使在步驟T3所產生之與稀釋顯影液M之接觸時間的差距，相對緩和。推測係因此而使顯影處理之面內均勻性得以進一步提升。

以上，參照隨附圖式說明了本發明之較佳實施形態，但本發明並不限於該例。所屬技術領域中具有通常知識者了解，可以在申請專利範圍所記載之思想的範疇內思及各種變更例或修正例，而該等亦當屬本發明之技術範圍內。本發明並不限於此例，可採各種態樣。即使基板係晶圓以外之FPD（平板顯示器）、光罩用的倍縮光罩等其他基板的情況下，亦可適用本發明。 [産業上之可利用性]

本發明對於基板上之光阻膜所進行之顯影處理，具有可利用性。

1‧‧‧基板處理系統
10‧‧‧卡匣站
11‧‧‧處理站
12‧‧‧曝光裝置
13‧‧‧界面站
20‧‧‧卡匣載置台
21‧‧‧卡匣載置板
22‧‧‧搬送路
23‧‧‧晶圓搬送裝置
30‧‧‧顯影處理裝置
31‧‧‧下部反射防止膜形成裝置
32‧‧‧光阻塗佈裝置
33‧‧‧上部反射防止膜形成裝置
40～43‧‧‧熱處理裝置
50、51、52、53、54、55、56、60、61、62‧‧‧移交裝置
70‧‧‧晶圓搬送裝置
80‧‧‧往返搬送裝置
100‧‧‧晶圓搬送裝置
110‧‧‧晶圓搬送裝置
111‧‧‧移交裝置
130‧‧‧處理容器
140‧‧‧旋轉夾頭
141‧‧‧夾頭驅動部
142‧‧‧杯體
143‧‧‧排出管
144‧‧‧排氣管
150‧‧‧軌道
151‧‧‧第1臂體
152‧‧‧第2臂體
153‧‧‧第3臂體
154‧‧‧純水供給噴嘴
155‧‧‧噴嘴驅動部
156‧‧‧待機部
157‧‧‧待機部
158‧‧‧稀釋用顯影液供給噴嘴
159‧‧‧噴嘴驅動部
160‧‧‧待機部
161‧‧‧顯影液供給噴嘴
161a‧‧‧下端面
161b‧‧‧供給孔
162‧‧‧旋轉驅動機構
163‧‧‧噴嘴驅動部
164‧‧‧待機部
200‧‧‧控制部
250‧‧‧顯影液管
251‧‧‧稀釋顯影液管
252‧‧‧純水管
300‧‧‧顯影液供給噴嘴
C‧‧‧卡匣
D‧‧‧晶圓搬送區域
G1‧‧‧第1區塊
G2‧‧‧第2區塊
G3‧‧‧第3區塊
G4‧‧‧第4區塊
L‧‧‧直徑
M‧‧‧稀釋顯影液
S1～S6‧‧‧步驟
T1～T6‧‧‧步驟
t₀～t₆‧‧‧時間
P‧‧‧純水
R‧‧‧光阻膜
Q‧‧‧顯影液
U‧‧‧溶解生成物
W‧‧‧晶圓
X、Y、θ‧‧‧方向

[圖1]概略顯示本實施形態之基板處理系統的結構之俯視圖。 [圖2]概略顯示本實施形態之基板處理系統的結構之側視圖。 [圖3]概略顯示本實施形態之基板處理系統的結構之側視圖。 [圖4]概略顯示顯影處理裝置的結構之縱剖面圖。 [圖5]概略顯示顯影處理裝置的結構之橫剖面圖。 [圖6]概略顯示顯影液供給噴嘴的結構之立體圖。 [圖7]說明晶圓處理的主要步驟之流程圖。 [圖8]顯示顯影處理步驟中之晶圓旋轉速度與各機器的動作之時序圖。 [圖9]顯示在晶圓上形成了純水的液灘之狀態之縱剖面說明圖。 [圖10]顯示對純水的液灘上供給了稀釋用顯影液的狀態之縱剖面說明圖。 [圖11]顯示旋轉晶圓，而使稀釋顯影液朝晶圓W之外周方向擴散的狀態之縱剖面說明圖。 [圖12]顯示使顯影液供給噴嘴移動至晶圓中心部上方的狀態之縱剖面說明圖。 [圖13]顯示於顯影液供給噴嘴之下端面與晶圓之間形成了顯影液之液膜的狀態之縱剖面說明圖。 [圖14]顯示一邊供給顯影液，一邊使顯影液供給噴嘴朝向晶圓之外周方向移動的狀態之縱剖面說明圖。 [圖15]顯示一邊供給顯影液，一邊使顯影液供給噴嘴朝向晶圓之外周方向移動的狀態之平面說明圖。 [圖16]顯示使用本實施形態之顯影處理方法進行過顯影處理之光阻圖案的線寬不均勻之說明圖。 [圖17]顯示直接對光阻膜上供給稀釋顯影液的狀態之縱剖面說明圖。 [圖18]顯示使用顯影液供給噴嘴以供給稀釋用顯影液的樣態的縱剖面說明圖。 [圖19]顯示使用顯影液供給噴嘴以形成稀釋顯影液的液灘之樣態之剖面說明圖。 [圖20]概略顯示另一實施形態之顯影液供給噴嘴的結構之說明圖。 [圖21]概略顯示另一實施形態之顯影液供給噴嘴的結構之說明圖。 [圖22]概略顯示另一實施形態之顯影液供給噴嘴的結構之說明圖。 [圖23]概略顯示另一實施形態之顯影液供給噴嘴的結構之說明圖。 [圖24]顯示一邊供給顯影液，一邊使顯影液供給噴嘴朝向晶圓之中心部移動的樣態之縱剖面說明圖。 [圖25]顯示使用了PAD噴嘴之顯影處理方法一例之平面說明圖。 [圖26]顯示光阻圖案之線寬不均勻之說明圖。 [圖27]顯示光阻圖案之線寬不均勻之說明圖。

t₀~t₆‧‧‧時間

Claims

一種顯影處理方法，供給顯影液至基板上，使已曝光有既定圖案之基板上的光阻膜顯影，其包括以下步驟：液灘形成步驟，於基板之中心部，形成以純水稀釋之稀釋顯影液的液灘；液膜形成步驟，於該液灘形成步驟之後，加速基板之旋轉，使該稀釋顯影液的液灘擴散至基板整面，在該基板表面形成該稀釋顯影液的液膜；及顯影液供給步驟，於該液膜形成步驟之後，在具有潤濕面之顯影液供給噴嘴與該基板之間確保既定間隔之空隙的狀態下，一方面由該顯影液供給噴嘴供給顯影液，以在該基板與該顯影液供給噴嘴的潤濕面之間形成顯影液的液灘，一方面使該顯影液供給噴嘴在通過基板中心之徑向上移動，供給顯影液至基板上。
如申請專利範圍第1項之顯影處理方法，其中，於該顯影液供給步驟之該顯影液供給噴嘴之開始移動的地點，係該基板之中心部；該顯影液供給噴嘴之結束移動的地點，係該基板之外周部。
如申請專利範圍第1項之顯影處理方法，其中，於該顯影液供給步驟之該顯影液供給噴嘴之開始移動的地點，係該基板之外周部；該顯影液供給噴嘴之結束移動的地點，係該基板之中心部。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之顯影處理方法，其中，於該液灘形成步驟中，稀釋顯影液的液灘之形成，係藉由供給純水至靜止的基板之中心部以形成純水的液灘，接著，供給顯影液至該純水的液灘上以進行。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之顯影處理方法，其中，於該液灘形成步驟中，稀釋顯影液的液灘之形成，係藉由將預先以純水稀釋過的稀釋顯影液供給至靜止的基板之中心部來進行。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之顯影處理方法，其中，於該顯影液供給步驟，該顯影液供給噴嘴之移動，係一邊使該顯影液供給噴嘴之底面以與該基板之旋轉方向相反之方向自轉，一邊進行。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之顯影處理方法，其中，該液膜形成步驟，係使基板加速至第1旋轉速度，以使該稀釋顯影液的液灘擴散至基板整面；該顯影液供給步驟，係使基板一邊以比第1旋轉速度慢的第2旋轉速度旋轉，一邊使該顯影液供給噴嘴由基板之中心部移動至基板之外周部。
如申請專利範圍第7項之顯影處理方法，其中，該第1旋轉速度係1500rpm～2000rpm；該第2旋轉速度係15rpm～30rpm。
如申請專利範圍第7項之顯影處理方法，其中，於該液膜形成步驟，將靜止的基板加速至比第1旋轉速度慢的第3旋轉速度；之後，將基板的旋轉速度減速至比第3旋轉速度慢的第4旋轉速度；之後，將基板加速至第1旋轉速度。
如申請專利範圍第9項之顯影處理方法，其中，該第3旋轉速度係200rpm～400rpm。
一種可讀取之電腦記錄媒體，儲存有程式，該程式係在控制顯影處理裝置之控制部的電腦上動作，以使該顯影處理裝置執行申請專利範圍第1至3項中任一項之顯影處理方法。
一種顯影處理裝置，供給顯影液至基板上，使已曝光有既定圖案之基板上的光阻膜顯影，其包括：基板固持部，固持基板之背面，並使該固持之基板以鉛直軸為中心旋轉；顯影液供給噴嘴，具有潤濕面，並於該潤濕面形成供給顯影液之供給孔；移動機構，使該顯影液供給噴嘴移動；純水供給噴嘴，將純水供給至基板上；以及另一移動機構，使該純水供給噴嘴移動。
一種顯影處理裝置，供給顯影液至基板上，使已曝光有既定圖案之基板上的光阻膜顯影，其包括：基板固持部，固持基板之背面，並使該固持之基板以鉛直軸為中心旋轉；顯影液供給噴嘴，具有潤濕面，並於該潤濕面形成供給顯影液之供給孔；移動機構，使該顯影液供給噴嘴移動；稀釋顯影液供給噴嘴，將稀釋顯影液供給至基板上；以及另一移動機構，使該稀釋顯影液供給噴嘴移動。
如申請專利範圍第13項之顯影處理裝置，其中，該顯影液供給噴嘴與該稀釋顯影液供給噴嘴，共用供給孔。