TW561511B

TW561511B - Heat treatment device and heat treatment method

Info

Publication number: TW561511B
Application number: TW091123975A
Authority: TW
Inventors: Hiroshi Shinya; Yasutaka Souma; Takahiro Kitano
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2003-11-11
Also published as: JP2003133197A; US20040245237A1; CN1319122C; KR100919069B1; CN1608309A; JP3989221B2; KR20040045839A; WO2003036694A1; US7050710B2

Description

561511 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） I：發明戶斤屬之技術領域3 發明領域本發明係有關於一種對形成有抗蝕膜等塗佈膜之半導 5 體晶圓等基板進行加熱處理之熱處理裝置及熱處理方法。 I：先前技術3 技術背景於半導體裝置之製程中，係使用所謂光刻技術而於半導體晶圓表面形成預定圖案。該光刻程序並進行一連串之 ίο 處理，譬如於經洗淨處理之半導體晶圓上塗佈抗蝕液而形成抗蝕膜，再以預定圖案曝光抗蝕膜並對其進行顯像處理抗蝕膜則藉由進行譬如下述之程序而形成。首先，將半導體晶圓固定於旋轉夾頭，其次，使用譬如抗餘液吐出 15喷嘴而於晶圓表面塗佈預定量之抗餘液，該抗餘液吐出噴嘴係於前端設有抗蝕液可流通之流路口徑為一定之管體。且於此狀態下旋轉該旋轉夾頭，藉此使抗蝕液擴及整個晶圓且調整成預定之膜厚。之後再對晶圓施以預定之熱處理 ’即進行所謂預烤（pre-bake)處理。 20 歷來，抗蝕膜之預烤處理均係使用第10圖所示之加熱單元101來進行。加熱單元1〇1包含處理室1〇2、設於處理室102内之熱板103、將一定量之空氣導入於處理室ι〇2 内之給氣口 104、及將處理室1〇2内之空氣排出一定量之排氣口 105。此加熱單元ι〇1係將晶圓載置於保持在預定 6 561511 玖、發明說明溫度之熱板103上並將之加熱，同時並一邊由給氣口 104 將一定量之空氣導入於處理室102内，一邊由排氣口 105 排出等量空氣，藉此進行抗蝕膜之預烤處理。近年來，於光刻程序中，隨著圖案之細微化及細線化 5 ，漸發嚴格要求圖案線寬於晶圓面内之均等性（以下記載為「CD(臨界尺寸Critical Dimension)」均等性）。又，現今之抗蝕液材料有一以往未曾出現的問題，即，因用以進行抗蝕液塗佈後之預烤處理的加熱單元内之氣流而使線寬產生明顯變動。然而，由於使用加熱單元101讓空氣邊於處理 10 室102内流動邊進行處理之習知之熱處理方法會因氣流而使抗蝕膜之表面溫度發生變化，致使含於抗蝕液内之聚合物密度及溶媒殘留濃度產生不一致之現象，故無法針對前述問題加以處理。又，隨著圖案越發細微化及細線化，控制圖案側面之 15 變化（以下載為「LER(線緣粗縫度Line Edge Roughness)」）即日益重要。雖嘗試調整抗蝕液之組成等來作為解決LER 問題之方法，但由於需兼顧抗蝕液感度及CD均等性等其他抗#液特性，故無法達到十分優越之成效。另一方面，卻未試著由加熱單元側來著手解決LER之問題。 20 【發明内容】發明揭示本發明之目的係在於提供一種可使CD均等性提高之熱處理的熱處理裝置及熱處理方法。又，本發明之另一目的係在於提供一種可得良好LER特性之熱處理裝置及熱處 7 561511 玖、發明說明理方法。用以達成刖述目的之本發明之熱處理裝置，於其一態樣中，係用以對表面上形成有塗佈膜之基板（w)進行熱處理者，該熱處理裝置包含有：一保持構件，係用以將基板 5保持呈略水平狀態者；一處理室，係用以收容保持於保持構件上之基板者；一熱板，係於處理室内配置在保持構件所保持之基板上方，俾可直接對形成於基板上之塗佈膜進行加熱；一間隙部，係設於熱板之端面與處理室之内壁面之間且具有預定寬度者；及，一排氣口，係設於處理室之 10上面，用以進行處理室内部之排氣者。於此一熱處理裝置中，藉由排氣口進行處理室内之排氣可使處理室内保持於預定之減壓環境，且藉熱板加熱塗佈膜時，由塗佈膜產生之氣體於通過間隙部後朝處理室外排出。本發明之熱處理裝置於另一態樣中，係用以對表面上 15形成有塗佈膜之基板（W)進行熱處理者，該熱處理裝置包 b有· 一保持構件，係用以將基板保持呈略水平狀態者；一處理室，係用以收容保持於保持構件上之基板者；一熱板，係具有透氣性，且於處理室内配置在保持構件所保持之基板上方，俾可直接對形成於基板上之塗佈膜進行加熱 20 :及，一排氣口，係設於處理室之上面，用以進行處理室内部之排氣者。於此一熱處理裝置中，藉熱板加熱塗佈膜時’由塗佈膜產生之氣體於通過熱板後朝處理室外排出。本發明之熱處理裝置可應用於前述任一態樣中，尤其適用於下述態樣，即，針對基板上塗佈有抗蝕液而形成抗 8 561511 玖、發明說明餘膜時之抗餘膜進行加熱處理。又，前述任一態樣之熱處理裝置亦可更具有一用以將空氣供給於處理室内之空氣供給配管。此係由於為防止因 ‘ 處理室内過剩之減壓而難以將晶gj w加熱，因此需供給$ · 5 氣之故。塗佈膜係將抗蝕液塗佈於基板（w)上而形成之抗蝕膜時，藉由而使由空氣供給配管供給之空氣中含有具略飽和蒸氣壓抗餘液溶劑之蒸氣，便可抑制預烤處理中之抗餘膜 · 所引起之溶劑蒸發，而以較慢之速度進行蒸發。由該結果 10 ，可進一步提高抗蝕膜膜質之均等性。本發明之熱處理方法於其一態樣中，包含有：第1程序’係於基板上塗佈抗姓液而形成抗蚀膜；第2程序，係將形成有抗蝕膜之基板保持於呈密閉狀態之處理室内；及 ’第3程序’係於形成有抗蝕膜之基板上方之預定位置上 15配置一具透氣性之熱板而一邊對抗蝕膜進行加熱處理，一邊使由抗餘膜蒸發之氣體穿透熱板而排氣來進行前述處理 · 室内之排氣。本發明之熱處理方法於另一態樣中，包含有：第1程序，係於基板上塗佈抗蝕液而形成抗蝕膜；第2程序，係， 2〇將形成有抗蝕膜之基板保持於呈密閉狀態之處理室内；及，第3程序，係於形成有抗蝕膜之基板上方之預定位置上配置一熱板，一邊對抗蝕膜進行加熱處理並一邊進行處理室内之排氣，以令處理室内保持於預定之減壓環境，藉此將抗蝕膜蒸發之氣體由處理室排出。 9 561511 玖、發明說明依前述本發明之熱處理裝置及熱處理方法，可由上部直接加熱形成於基板上之塗佈膜，並可使含於塗佈膜内之氣體等均勻地由塗佈膜蒸發排氣。藉此，可提高塗佈膜膜質之均等性，並提升CD均等性。又，藉由提高塗佈膜膜質之均等性，可改善LER特性並得具平滑側面之圖案侧面圖式簡單說明第1圖係一概略平面圖，用以例示作為本發明熱處理鲁裝置之一實施態樣之抗蝕塗佈及顯像處理系統。 10 第2圖係一概略正面圖，用以例示第丨圖所示之抗姓液塗佈及顯像處理系統。第3圖一概略背面圖，用以係例示第i圖所示之抗餘液塗佈及顯像處理系統。第4圖係一概略截面圖，用以例示應用於第工圖〜第3 15 圖所示之抗蝕液塗佈及顯像處理系統之預烤單元的_實施態樣。 _ 第5圖係一概略截面圖，用以例示預烤單元之其他實施態樣。第6A、6B圖係一截面圖，用以例示排氣調整板32之 20 孔部32a的2個配置態樣。第7A、7B圖係一截面圖，用以例示預烤單元之其他實施態樣。第8 A、8B圖係一截面圖，用以例示顯示於第4圖及第7A、7B圖之預烤單元之變形例。 10 561511 玖、發明說明 ’ 第9A〜9C圖係一概略截面圖，用以例示預烤單元之其 · 他實施態樣。第10圖係一截面圖’用以例示習知之預烤單元之概略 - 構造。 · 5 【實方式】較佳實施例之詳細說明以下，參照圖式詳細說明本發明之實施態樣。此處係以一進行抗蝕液塗佈及顯像處理之系統為例而作說明，該 · 系統具有對已塗佈抗蝕液之半導體晶圓（以下稱為「晶圓」 10 )進行預烤處理之熱板單元，且一貫地進行抗蝕液塗佈至顯像處理之動作。如第1〜3圖所示，本發明一實施態樣之抗蝕液塗佈及顯像處理系統1包含有··搬送站之匣站1 〇、具有多數處理單元之處理站11、及介面部12，該介面部12係用以於一 15 與處理站11相鄰設置之曝光裝置（未圖示）間進行交付及承接（收授）晶圓W之動作者。 · E站10係用以將作為被處理體之晶圓w，以多數片、譬如以25片為單位而搭載於晶圓匣cr之狀態，由其他 - 系統搬送至本抗蝕液塗佈及顯像處理系統丨、或由本抗蝕 · 2〇液塗佈及顯像處理系統1搬出至其他系統等，於晶圓匣CR 與處理站1之間進行晶圓W之搬送。如第1圖所示，E站10巾，於£載置台2〇上、沿圖中X方向形成有多數（圖中為4個）個定位突起構件2〇a，且於刚述疋位突起構件2〇a之位置上，晶圓臣cr可載 11 561511 玖、發明說明置呈每個晶圓出入口朝向處理站11側而成1列。於晶圓昆 CR中，晶圓W係配列於垂直方向（Z方向）。又，E站1〇包含有一位於S載置台20與處理站η間之晶圓搬送機構 2卜 5 晶圓搬送機構21具有一可於匣配列方向（χ方向）及置於該匣中之晶圓W的配列方向（Ζ方向）上移動之晶圓搬送用臂21a，藉該晶圓搬送用臂21a，可選擇地拾取任一晶圓匣CR。又，晶圓搬送用臂21a係構造成可於第1圖中所示之0方向上旋轉，且，亦可拾取屬於後述處理站u側之第 10 3處理部G3的對準單元（ALIM)及延伸單元（EXT)。另一方面’處理站Π具有多數處理單元，而該等處理單元係用以實施對晶圓W進行塗佈及顯像時之一連串程序者，將前述處理單元多段配置於預定位置，藉該等單元可對晶圓W —片片地進行處理。如第丨圖所示，該處理站 15 11係構造成於中心部具有一晶圓搬送路22a，其中設有一主晶圓搬送機構22，並將所有的處理單元配置於晶圓搬送路22a之周圍。前述多數處理單元係分成多數處理部，且各處理部中多數處理單元係沿垂直方向（z方向）而多段配置〇 20 如第3圖所示，主晶圓搬送機構22係裝設成晶圓搬送裝置46可於筒狀支撐體49内側、於上下方向方向）自由升降。筒狀支撐體49可藉未圖示之馬達旋轉驅動力而轉動 ’伴隨此動作’晶圓搬送裝置46亦可一體地旋轉。晶圓搬送裝置46具有多數可於搬送基台47的前後方向上自由移 12 561511 玖、發明說明動之保持臂48，鞋兮你，積Θ 4保持臂48，可實現各處理單元間之晶圓W收授之動作。如第1圖所- 不’抗蝕液塗佈及顯像處理系統丨中，5 個處理部、g 2、G3、G4、實際上係配置於晶圓搬送 5 路22a之周圍。農 f，第1及第2處理部Gi、02係並列配置；/夜塗佈及顯像處理系統1之正面侧（第1圖中靠前方側）、第3處理邱p a %主# A係與匣站ι〇相鄰配置、第4處理 P 4則〃 ”面部12相鄰配置。又，第5處理部G5係配置參於背面側。 10 如第2圖所示，s 1處理部Gl中，於塗敷機（CP)内，用以將曰曰圓W乘載於未圖示之旋轉夾頭並進行預定處理之 2台塗佈機型處理單元，即-抗#液塗佈處理單元（COT)及一用以使抗蝕液之圖案顯像之顯像單元（DEV),係由下而上段重叠第2處理部G2亦同樣地，以2台塗佈機型處 15理單兀，即抗蝕液塗佈處理單元（COT)及顯像單元（DEV)由下依序兩段重疊。修如第3圖所示，第3處理部G3中，多段重疊有用以將晶圓W載置於載置台sp並進行預定處理之開放型處理單 . 元。也就是由下依序八段重疊有以下構件，即，一用以進 20 行所明長1鬲抗餘液固定性之排水化處理的黏著力處理單元 (AD)、一用以進行定位之對準單元（ALIM)、一用以進行晶圓W之搬入及搬出之延伸單元（EXT)、一用以進行冷卻處理之冷卻單元（C0L)、及一用以於曝光處理前及曝光處理後，甚而顯像處理後再對晶圓W進行加熱處理之4個熱板 13 561511 玖、發明說明單凡（HP)。此外，可取代對準單元（ALIM)而設置冷卻單元 (COL)、或令冷卻單元（c〇L)具有對準機能。第4處理部中亦多段重疊有開放型之處理單元。也就是由下依序8段重疊有以下構件，即，一冷卻單元 5 (C〇L)、一具有冷卻板之晶圓搬入及搬出部，亦即延伸冷部單7G (EXTCOL)、一延伸單元（EXT)、一冷卻單元（c〇L)

、2個熱板（HP)、及2個已塗佈抗蝕液之晶圓w之預烤處理專用的預烤單元(PB)。如第2圖所示，於主晶圓搬送機構22之背部側設置第 10 5處理部G5時，第5處理部Gs可沿導軌25而移動至由主曰曰圓搬送機構22視之的其中一側。因此，即使設置第$處理部Gs，由於仍可藉由令該處理部沿導軌25滑動而確保空間部，故可輕易地由背後對主晶圓搬送機構22進行維修作業。 15 就深度方向（X方向）而言，介面部12具有和處理站u

相同之長度。如第1及第2圖所示，該介面部12之正面部上，2段配置有可搬性之拾取匣CR及固定型之緩衝器匣 BR、背面部配設有周邊曝光裝置23、而中央部則配置有晶圓搬送機構24。該晶圓搬送機構24具有晶圓搬送用臂2乜 20 ’該晶圓搬送用臂24a則可於X方向、2方向上移動而對兩匣CR、BR及周邊曝光裝置23進行拾取。此外，晶圓搬送用臂24a可於θ方向上旋轉，亦可對屬於處理站11之第4處理部&的延伸單位(Εχτ)、甚而對位於相鄰接之曝光裝置侧未圖示之晶圓收授台進行拾取。 14 561511 玖、發明說明前述之抗蝕液塗佈及顯像處理系統1中，首先，於匣站10中，晶圓搬送機構21之晶圓搬送用臂體21a對收容有匣載置台20上未處理之晶圓W之晶圓匣CR進行拾取而取出1片晶圓，並將之搬送至第3處理部G3之延伸單元 5 (EXT)。藉主晶圓搬送機構22之晶圓搬送裝置46而將晶圓W 由前述延伸單元（EXT)搬入處理站11。且，藉第3處理部 G3之對準單元（ALIM)進行校準後便將之搬送至黏著力處理單元（AD)，並於該處施行用以提高抗蝕液黏著性之排水化 10 處理（HMDS處理）。由於該處理有加熱動作，因此之後藉晶圓搬送裝置46將晶圓W搬送至冷卻單元（COL)加以冷卻〇結束黏著力處理單元（AD)之處理且已藉冷卻單元 (COL)冷卻之晶圓W、或未進行黏著力處理單元（AD)之處 15 理的晶圓W，接著均藉晶圓搬送裝置46而搬送至抗蝕液塗佈處理單元（COT)，並於該處塗佈抗蝕液而形成塗佈膜。塗佈處理結束後，晶圓W便於第4處理部G4之預烤單元（PB)内進行預烤處理，之後再以任一之冷卻單元（COL)加以冷卻。此外，有關預烤單元（PB)中之晶圓W之處理態樣 20 ，將於後再詳細敘述。經冷卻之晶圓W將被搬送至第3處理部G3之對準單元（ALIM)，並於該處進行校對後，透過第4處理G4之延伸單元（EXT)而搬送至介面部12。晶圓W於介面部12中以周邊曝光裝置23進行周邊曝 15 561511 玖、發明說明光並除去多餘之抗蝕液後，搬送至與介面部12相鄰設置、未圖示之曝光裝置，並於該處依預定之圖案而在晶圓W之抗蝕膜上施行曝光處理。曝光後之晶圓W再次送回至介面部12，並藉晶圓搬 5 送機構24搬送至屬於第4處理部G4之延伸單元（EXT)。且，藉晶圓搬送裝置46將晶圓W搬送至任一之熱板單元 (HP)並施行曝光後之烘烤處理，爾後再以冷卻單元（COL) 加以冷卻。隨後，將晶圓W搬送至顯像單元（DEV)並於該處進行 10 曝光圖案之顯像。顯像結束後，將晶圓W搬送至任一之熱板單元（HP)並施行曝光後之烘烤處理，接著再以冷卻單元 (COL)加以冷卻。如此一連串之處理結束後，透過第3處理部G3之延伸單元（EXT)而送回匣站10，收容於任一之晶圓匣CR中。 15 其次，詳細說明有關本發明預烤單元之實施態樣。第 4圖所示之截面圖係本發明一實施態樣之預烤單元PB1。該預烤單元PB1具有一用以載置晶圓W之載置板34、一由上部容器30a與下部容器30b構成之處理室30、及一用以使晶圓升降之升降銷36。上部容器30a設有一用以對已 20 形成於晶圓W上之抗蝕膜進行加熱且由多孔質元件形成之熱板31、及一用以調整所排出氣體之流量，俾可由熱板31 均等排氣之排氣調整板32。下部容器30b呈固定狀態，且載置板34係固定於下部容器30b。又，上部容器30a可藉未圖示之升降機構而自 16 56151! 玖、發明說明由升降。若上部容器30a為降下狀態，可藉密封構件37使上部容器30a與下部容器30b呈密著狀態而形成一處理室 40。若以將晶圓W載置於載置板34上之狀態而形成處理室40，可將熱板31配置在距晶圓w表面一預定高度之位 5置。如此，即可以熱板31直接對抗蝕膜進行加熱處理。作為熱板31，可使用譬如内藏有加熱器之多孔質陶瓷製且具透氣性者。上部容器30a之上面中央處設有一排氣口 33，進行經由排氣口 33之排氣動作時，上部容器3〇a 之内部將減壓，進而，由於熱板31具透氣性，故處理室 1〇 40亦將減壓。因排氣口 33係設於上部容器30a之上面中央部’故排氣調整板32具有可抑制易由熱板31中央部排出多量氣體之效果。譬如’雖排氣調整板32上設有多數孔部32a，但第 6A圖所示’可於排氣調整板之中央部較少地形成前述 15孔部32a而周緣部較多地形成，如此氣體便可均勻地穿透整個熱板31。又，譬如第6B圖所示，可令位於中央部之則述孔部32a的直徑較短而周緣部之直徑則較長，如此亦可得相同之效果。升降銷36可藉未圖示之升降機構而自由升降，載置板 2〇 34上則設有可供升降銷36貫通之孔部。升降銷36係於上部容器30a呈上升且下部容器3〇b之上面呈開啟之狀態下，於其與保持臂48間進行晶圓w之收授。具此種構造之預烤單元PB1中，首先，於上部容器 30a退至上方且下部容器之上面呈開口之狀態時，令 17 561511 玖、發明說明用以俅得晶目w之保持臂48進入載置才反34之上方，⑹ 使升降銷36上升，晶圓w便由保持臂48交付至升降: 36。若晶圓W由保持臂銘離開後便令保持臂牦退出，卷著再使升降们6降下時，晶圓w便㈣持在設於載置相 34表面上之接近式銷35的狀態而由升降銷％交付至載置板34 〇跟著，令上部容器3〇a降下而形成處理室4(^如此，使熱板31配置於距晶圓w表面一預定高度之位置，便可以熱板31直接對抗姓膜進行加熱處理。習知係如第ι〇圖 1〇所示，由於其係將晶圓W載置於熱板103上，並藉由對晶圓w進行加熱而加熱形成於晶圓w上之抗蝕膜，因此有一晶圓w之溫度分佈將轉印於抗蝕膜而使CD均等性降低之問題，但由於預烤單元PB1可直接對抗蝕膜進行加熱，故可提高抗蝕膜之溫度均等性，因而可提高CD均等性。 15 開始以熱板31加熱抗蝕膜之同時，開始經排氣口 33

之排氣動作。一旦開始經排氣口 33之排氣，上部容器3〇a 之内部即為減壓狀態，進而因熱板31本身具透氣性，故處理室40亦呈減壓狀態。另一方面，以熱板31加熱之抗蝕膜’溶劑將蒸發或昇華並產生氣體。因此，若處理室4〇為 20減壓環境’由抗蝕膜蒸發之氣體即可透過熱板31而由排氣口 33排氣。若呈現可使氣體均勻地穿透整個熱板31之狀態時，由抗餘膜蒸發之氣體於處理室40内便不會於水平方向上產生大流動之氣流，且產生由抗蝕膜吸往正上方之氣流。藉此 18 561511 玖、發明說明，可抑制因氣流產生而發生之抗蝕膜膜厚之變化，且，由於可均勻地使由抗蝕膜產生之氣體蒸發，故可令抗蝕膜膜質均等化。依此，可提高CD均等性並促進圖案侧面之平滑化。 5 此外，雖然藉排氣口 33進行排氣而使處理室40保持減壓環境，但由於由抗蝕膜產生之氣體主要係因對抗蝕膜進行加熱才產生之故，因此宜令前述減壓程度較弱，也就是不因令處理室40呈減壓狀態且蒸氣壓降低而使產生之氣體增多之程度。又，經排氣口 33之排氣於排氣開始時，宜 10 緩和地進行。此係由於若強勁地進行經排氣口 33之排氣而使處理室40保持於較高之減壓環境，即會因排氣初期階段之氣流混亂而產生抗蝕膜膜厚分布不均之疑慮之故。此外，為防止由抗蝕膜蒸發之氣體，譬如昇華物由排氣口 33排氣後便於配管内冷卻並固化，且其附著於配管内 15 ，亦可於排氣口 33附近設置用以冷卻昇華化並使其固化之機構。若晶圓W之預定時間之處理結束，便於停止經排氣口 33之排氣動作後使上部容器30a上升，並以一與先前由保持臂48將晶圓W搬送至預烤單元PB1之程序相反的順序 20 ，將晶圓W由預烤單元PB1搬出。之後，晶圓W經對準單元（ALIM)等而搬送至曝光裝置。其次，說明有關本發明預烤單元之其他實施態樣。第 5圖係其他實施態樣之預烤單元PB2的概略剖面圖。預烤單元PB2與第4圖所示之預烤單元PB1之差異點僅在於熱 19 561511 玖、發明說明板38之構造，以下便針對熱板38進行說明。熱板38上形成有多數於上下方向貫通熱板38之貫通孔38a，該等貫通孔38a係由抗#膜蒸發之氣體的通路。設置排氣調整板32時，貫通孔38a可設置成譬如鄰接 5 之貫通孔38a群等之距離皆相同。此係由於通過各貫通孔 38a之氣體量可藉排氣調整板32加以調整之故。另一方面，由於貫通孔38a於熱板38之中央部較少地形成而較多地形成於周緣部，故即使不設置排氣調整板32仍可使氣體由處理室4 0均勻地穿透整個熱板38而朝向排氣口 33。 10 第7A、7B圖係例示預烤單元其他實施態樣（稱為「預烤單元PB3」）之概略截面圖，第7A圖係例示進行預烤單元PB3之晶圓W搬入及搬出時之狀態，第7B圖則例示進行抗蝕膜之加熱處理時之狀態。預烤單元PB3具有一由呈固定狀態之上部容器51a及可升降之下部容器51b構成之 15 處理室51、一固定於上部容器51a之熱板53、一固定於下部容器51b之支撐銷55、及一固設於保持台57，俾可貫通下部容器51b之底壁的晶圓交付銷56。下部容器51b係與保持構件60相連結，而保持構件 60除與一延伸於鉛直方向之導引構件59相咬合外，並安 20 裝於一内藏有氣缸等之升降裝置61上。如第7A圖所示，於下部容器51b降下並加以保持之狀態中，使一保持有晶圓W之保持臂48(第7A、7B圖未圖示）進入處理室51内，即可將晶圓W交付至由下部容器51b突出之晶圓交付銷 56。藉此構造，作為動力源可僅設置用以使下部容器51b 20 玖、發明說明升降之升降裝置61，不需晶圓交付銷56及支撐銷55之動力源。如第7B所示，令升降裝置61動作而使下部容器51b 上升時，下部容器51b與上部容器51a係隔密封構件58而 5 密封，形成一處理室70。又，於下部容器5 lb上升之中途，將保持於晶圓交付銷56之晶圓W交付至支撐銷55，並與熱板53隔一預定距離而加以保持。此外，熱板53下面設有一用以使熱板53與晶圓W之距離為定值之接近式銷 55，且，宜將下部容器51b保持於晶圓W與該接近式銷 10 54相接觸之位置上。此時，密封構件58宜使用於可變形之長度範圍内具有彈性者。又，為減輕接近式銷54與晶圓 W相接觸時對晶圓W造成之衝擊，可於支撐銷55設置可自由伸縮之機構，譬如於支撐銷55之下部設置彈簧。上部容器51a之上壁設有排氣口 52，可進行處理室70 15 内之排氣。又，熱板53與上部容器51a之側壁内面間形成有間隙部53a。藉熱板53而直接加熱之抗蝕膜所蒸發之氣體，係由熱板53與晶圓W之間隙經間隙部53a而由排氣口 52排出。與參照第4圖說明之預烤單元PB1相同地，經排氣口 20 52之排氣強度，該程度等同於排出對抗蝕膜進行加熱而蒸發等氣體之程度。藉此，可抑制於熱板53與晶圓W間之空間產生水平方向之強烈氣流且防止於抗蝕膜產生厚斑，並可使抗蝕膜之膜質均等化。

其次，參照第8A、8B圖說明依據第4及第7A、7B 21 561511 玖、發明說明圖而加以說明之各個實施態樣的變形例。分別例示於第8A、8B圖之預烤單元pB4、pB5與第4 圖所示之預烤單元PB1之差異點，係在於下部容器5ib之底部左右兩端附近配設有空氣供給配管43、幻之點。配設 5該等空氣供給配管43、63係由於有時為防止因處理室川、51内過剩之減壓而使晶圓W難以加熱而需供給空氣之故。又’藉由令由前述空氣供給配管43、63供給之空氣中含有具略飽和蒸氣壓之抗蝕液溶劑的蒸氣，可得如下之效 10 果。即，於業已形成抗餘膜之基板的預烤處理中，抗餘液溶劑之蒸發若急遽進行，基板之主表面内將易產生因抗蝕膜之熱度而發生之膜厚不一致等膜質不均。相對於此，藉由於處理室内含有具略飽和蒸氣壓之抗蝕液溶劑的蒸氣， 15故可抑制來自預烤處理中之抗蝕膜溶劑的蒸發，而以較慢之速度進行蒸發。由該結果，可進一步提高抗蝕膜膜質之均等性。接者’參照第9A、9B圖說明本發明其他實施態樣之預烤單元PB6。 20 第9A圖所示之預烤單元PB6與第4圖所示之預烤單元PB1之差異點，係在於代替第4圖中之熱板31而以多孔質陶瓷等多孔質元件構成、以及設置具有多數可貫通上下之縱孔80c之熱板80，並於上部容器30a之侧部，配設玎透過熱板80而將空氣供給於處理室30内之基板w之空 22 561511 玖、發明說明氣供給管81等點。熱板80係形成呈圓板狀，而直線狀之縱孔80c係與其軸線（連接上面與下面之轴線）平行地形成。前述縱孔80c 係多數地形成於熱板80之徑方向及周方向上。 5 又，形成於熱板80之上面及縱孔80c之内壁的氣體障壁層80d，係以耐熱性及耐污性之氟系樹脂、譬如鐵氟隆（登錄商標）而構成，其厚度係形成為ΙΟμιη以上。藉該氣體障壁層80d而於熱板80形成2個氣體流通路。即，形成進行供給之連通孔以及進行排氣之縱孔等2個 10 氣體流通路。又，由於氣體障壁層80d係以氟系樹脂形成，因此可確保良好之氣體障壁性，亦不會造成晶圓等物件有所污染。首先，於開始基板處理前先開始經供給管81之氣體供給，與此同時並開始經排氣口 33之排氣。藉此，處理室 15 30内開始排氣。又，藉熱板80開始基板W之加熱，並以預定之加熱溫度加熱晶圓W —預定時間。此時，由空氣供給管81供給之空氣係由熱板80之側壁導入，該空氣經形成於熱板80之連通孔而流向晶圓W 之中央部方向，並由熱板80之下面放出。因形成有氣體障 20 壁層80d，故流經該連通孔之空氣不會由熱板80之上面及縱孔80c之内壁漏出。又，由熱板80之下面放出之空氣將供給於晶圓W之處理面。另一方面，排氣係於流經縱孔80c、整流板32、及排氣口 33後朝外部排出。 23 561511 玖、發明說明 . 如前述，可針對晶圓w之處理面而於每一微小領域進行空氣之替換，使各領域之抗蝕液中的溶劑均勻蒸發。如此，便可藉由抑制乾燥時之氣流而得均等之抗蝕液膜厚。 · 於此實施態樣中，藉由令抗蝕液溶劑氣化而使由空氣 ▲ 5供給管81供給之空氣中含有具略飽和蒸氣壓，即可藉由如上所述之作用得到提高抗蝕膜膜質之均等性的效果。此外，於前述實施態樣中，雖構造成於熱板80之側壁由空氣供給管81導入空氣並由縱孔80c排氣，但亦可如第 · 9C圖所示，透過設於上部容器3〇a之上部的氣體供給口 10 39而由熱板80之上面側導入空氣。此時，通過縱孔8〇c 之空氣將由熱板80之下面進入熱板80内，並由設於上部容器30a之側壁的排氣管82排出。又，前述實施態樣中，雖例示縱孔80c為直線狀之孔 ’但宜如第9B圖所示，令熱板80之上面80a及下面80 b 15 之開口部的直徑大於縱孔80c之直徑，且開口部與縱孔 8〇c之間形成有錐形面80cl。春以上，雖針對本發明之實施態樣加以說明，但本發明並不限於前述實施態樣。譬如，第7 A、7B圖所示之預烤單元PB3可不設置間隙部53a，並取代熱板53，使用由第 2〇 4圖所示之具透氣性的多孔質元件構成之熱板31、或形成第5圖所示之貫通孔38a之熱板38。用以構成處理室之上部容器之上面中央部形成有排氣口時’使用由多孔質元件構成之熱板之場合中，可使用中央部之氣孔率小於周緣部之氣孔率的熱板，即，若使用中 24 561511 玖、發明說明央部之氣體穿透力小於周緣部之氣體穿透力者，則即使不設置排氣調整板32 ’仍可使氣體均勻地穿透整個熱板。第 4圖及第5圖所示之預烤單元PB1、PB2中，雖將晶圓W 保持於載置板34上，但亦可如第7A、7B圖所示之預烤單 5 元PB3，藉支撐銷55來保持晶圓w。進而，前述實施態樣中，雖以將本發明之熱處理裝置及熱處理方法應用於一用以進行抗蝕膜之預烤處理的預烤單元為例而作說明，但本發明亦可應用於一用以進行曝光處理後的曝光後之烘烤處理以及顯像處理後的曝光後之烘 10 烤處理的熱板（HP)。又，塗佈膜之種類並不限定於抗蝕膜，本發明亦可應用於形成層間絕緣膜及保護膜之裝置及方法上。前述實施態樣中雖以半導體晶圓作為基板之例，但本發明之熱處理裝置及熱處理方法亦可應用於液晶顯示 (LCD)基板等其他基板之光刻程序中。 15 產業上之可利用性如前述，依本發明即可由上部直接加熱形成於基板上之塗佈膜，並可使塗佈膜所含之氣體等均勻地由塗佈膜蒸發並排氣。又，與藉由加熱基板而間接地加熱塗佈膜之方法相較，基板之溫度不一更不易轉印於塗佈膜。藉此，可 20得提高塗佈膜膜質之均等性、並提高CD均等性之顯著效果。又，因提高塗佈膜膜質之均等性，故亦可得改善LER 特性而獲具平滑側面之圖案側面的效果。式簡單說明】第1圖係一概略平面圖，用以例示作為本發明熱處理 25 561511 玖、發明說明装置之一實施態樣之抗蝕液塗佈及顯像處理系統。第2圖係一概略正面圖，用以例示第丨圖所示之抗蝕液塗佈及顯像處理系統。第3圖一概略背面圖，用以係例示第i圖所示之抗姓 5 液塗佈及顯像處理系統。第4圖係一概略截面圖，用以例示應用於第ι圖〜第3 圖所示之抗蝕液塗佈及顯像處理系統之預烤單元的一實施態樣。第5圖係一概略截面圖，用以例示預烤單元之其他實 10施態樣。第6A、6B圖係一截面圖，用以例示排氣調整板32之孔部32a的2個配置態樣。第7A、7B圖係一截面圖，用以例示預烤單元之其他實施態樣。 15 第8A、8B圖係一截面圖，用以例示顯示於第4圖及第7 A、7B圖之預烤單元之變形例。第9A〜9C圖係一概略戴面圖，用以例示預烤單元之其他實施態樣。第10圖係一截面圖，用以例示習知之預烤單元之概略 2〇構造。 26 561511 玫、發明說明【圓式之主要元件代表符號表】 AD···黏著力處理單元 ALIX·..對準單元 BR…緩衝器匣 COL…冷卻單元 COT…抗餘液塗佈處理單元 CP...塗敷機 CR...晶圓匣、拾取匣 DEV···顯像單元 EXT…延伸單元 EXTCOL…延伸冷卻單元 Gr〇5··.第1〜第5處理部 HP··.熱板單元 PB··.預烤單元 PB1〜PB6…預烤單元1〜預烤單元 SP...載置台 W…基板、晶圓 1…抗姓液塗佈及顯像處理系統 10.. .匣站 11···處理站 12···介面部 20…匣載置台 20a".定位突起構件 21.. .晶圓搬送機構 21a...晶圓搬送用臂 22…主晶圓搬送機構 22a···晶圓拍^送^路" 23.. .週邊曝光裝置 24…晶圓搬送機構 24a...晶圓搬送用臂 25···導軌 30.. .處理室 30a…上部容器 30b…下部容器 31…熱板 32·.·排氣調節(整)板、整流板 32a···孔部 33·· J卜氣口 34…保持構件 35…接近式銷 36···升降銷 37…密封構件 38…熱板 38a···貫通孔 39…氣體供給口 40.··處理室 43.. .空氣供給配管

27 561511 玖、發明說明 46···晶圓搬送裝置 80c."縱孔 47…搬送基台 80cl···錐形面 48...保持臂 80d...氣體障壁層 49…筒狀支樓體 81…空氣供給管 51·.·處理室 82...排氣管 51a··.上部容器 101.··加熱單元 51b…下部容器 102...處理室 52...排氣口 103···熱板 53…熱板 104··.給氣口 53a...間隙部 105·.·排氣口 54...接近式銷 55…保持構件、支撐銷 56…晶圓交付銷 57...保持台 58···密封構件 59…導引構件 60…保持構件 61...升降裝置 63···空氣供給配管 70·.·處理室 1熱板 80a...上面 80b...下面

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Claims

561511 拾、申請專利範圍 l 一種熱處理裝置’係用以對表面上形成有塗佈膜之基板（w)進行熱處理者，該熱處理裝置包含·· 一保持構件（55)，係用以將前述基板保持呈略水平狀態者；一處理室（51),係用以收容保持於前述保持構件上之基板者；一熱板（53)，係於前述處理室内配置在前述保持構件所保持之基板的上方，俾可直接對形成於前述基板上之塗佈膜進行加熱；及，一排氣口（52)，係設於前述處理室之上面，用以進行前述處理室内部之排氣者；前述熱板之端面與前述處理室之内壁面之間，設有一具預定寬度之間隙部（53a); 且’藉由前述排氣口進行前述處理室内之排氣，以將則述處理室内保持於預定之減壓環境，而藉前述熱板加熱前述塗佈膜時，由前述塗佈膜產生之氣體於通過前述間隙部後朝前述處理室外排出〇 2·如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中前述塗佈膜係將抗蝕液塗佈於基板上而形成之抗蝕膜。 3· 一種熱處理裝置，係用以對表面上形成有塗佈膜之基板（W)進行熱處理者，該熱處理裝置包含：一保持構件（34)，係用以將前述基板保持呈略水平狀態者； 29 561511 拾、申請專利範圍一處理室（30)，係用以收容保持於前述保持構件上之基板者；一熱板（31)，係具有透氣性，且於前述處理室内配置在前述保持構件所保持之基板的上方，俾可直接對形成於前述基板上之塗佈膜進行加熱；及，一排氣口（33)，係設於前述處理室之上面，用以進行前述處理室内部之排氣者；且’藉前述熱板加熱前述塗佈膜時，由前述塗佈膜產生之氣體於穿透前述熱板後朝前述處理室外排出〇 •如申研專利範圍第3項之熱處理裝置，其中前述塗佈膜係將抗蝕液塗佈於基板（W)上而形成之抗蝕膜。 5·如申請專利範圍第3或4項之熱處理裝置，其係於前述熱板（31)設有多數於上下方向貫通前述熱板之貫通孔（3 8a) 〇 6·如申請專利範圍第3或4項之熱處理裝置，其中前述熱板（31)係由具有透氣性之多孔質元件構成者。 7·如申請專利範圍第3或4項之熱處理裝置，其係於前述熱板與前述處理室（30)之上面之間設有一排氣調節板（32) ’使前述氣體可均勻地穿透整個前述熱板（31)，而前述排氣調節板（32)係於預定位置設有孔部（32&)者〇 8·如申請專利範圍第1或3項之熱處理裝置，其中前述處理室（30,51)係具有一呈固定狀態之上部容器 30 561511 拾、申請專利範圍 (3〇&，51&)以及一可自由升降之下部容器（3〇1)，511^,· 前述保持構件（34,55)係固定於前述下部容器，且前述排氣口（33,52)係設於前述上部容器；且，該熱處理裝置更具有一可支撐前述基板（w) 且貫通前述下部容器之底壁的基板收授構件，俾可於令前述下部容器上升時將所支撐之基板交付至前述保持構件，而於令前述下部容器降下時由前述保持構件承接基板。 9.如申請專利範圍第15戈3項之熱處理裝置，其更具有一用以將空氣供給至前述處理室（3〇,51)内之機構。 10·如申請專利範圍第9項之熱處理裝置，其中前述塗佈膜係將抗姓液塗佈於基板（w)上而形成之抗敍膜且刖述用以將空氣供給至前述處理室（3〇,51)内之機構，具有-使空氣含有具略飽和蒸氣愿之抗姓液溶劑之蒸氣的構件。 U· —種熱處理方法，包含有：第1程序，係於基板（w)上塗佈抗姓液而形成抗蝕膜；第2程序，係將形成有抗朗之前述基板保持於呈密閉狀態之處理室（30)内；及，第3程序’係於形成有抗_之前述基板上方的預定位置上配置-具透氣性之熱板（31)，並且一邊藉該熱板對前述抗姓膜進行加熱處理，一邊使由前述抗蚀膜蒸發之氣趙穿透前述熱板而排氣來進行前述處理室 31 拾、申請專利範圍内之排氣。 12. 一種熱處理方法，包含有：第1程序，係將抗蝕液塗佈於基板（W)上而形成抗蝕膜；第2程序，係將形成有抗蝕膜之前述基板保持於呈密閉狀態之處理室（51)内；及，第3程序，係於形成有抗蝕膜之前述基板上方的預定位置上配置一熱板（53)，一邊藉該熱板對前述抗蝕膜進行加熱處理並一邊進行前述處理室内之排氣，以令前述處理室内保持於預定之減壓環境，藉此將由前述抗蝕膜蒸發之氣體由前述處理室排出。 13. 如申請專利範圍帛η或12項之熱處理方*，更具有將空氣供給至前述處理室（30,51)内之程序。申明專利範圍第11或項丨2之熱處理方法，更具有斤將空氣供給至前述處理室（3〇,51)内之程序，而該空氣含有具略飽和蒸氣壓之抗餘液溶劑的蒸氣者。