TWI245313B - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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1245313 、 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明關於基板之處理方法及基板之處理裝置。 (背景技術） 多層配線構造之半導體裝置之製程中，於晶圓上形成 層間絕緣膜之後，進行對該層間絕緣膜處理之工程。所謂 層間絕緣膜，係指多層配線構造內具備電氣絕緣性之絕緣 層，該絕緣材料可用例如M S Q ( methyl silsesquioxane， 砂酸鹽類）、H S Q ( hydrogen silsesquioxane，低介電係 數絕緣材）。 該層間絕緣膜之處理，可用例如S〇D ( Spin on Dielectric)裝置進行。該S〇D裝置可用s ο 1 — g e 1法（溶膠一凝膠法），S I L K法（使用有機聚合 物之S I LK (DOW CHEMI CAL公司之商品名 )之方法），SPEEDF I LM法（使用有機聚合物之 SPEEDF I LM (CORE公司之商品名）之方法） ，及F〇X法（使用無機系材料之F 0 X ( D〇W CORN I NG公司之商品名）之方法）等成膜方法，該 成膜方法，係藉由對晶圓表面塗敷上述M S Q等塗敷液而 形成層間絕緣膜。s ο 1 - g e 1法以外之形狀方法，係 於晶圓上形成層間絕緣膜之後，爲提升蝕刻對象材料之選 擇比而進行硬化處理（退火處理）使層間絕緣膜硬化。 該退火處理，係於層間絕緣膜產生聚合等之高分子化 學反應之處理，習知係令晶圓於高溫加熱而進行。爲能產 生該高分子化學反應需極高之能量，故退火處理係於可對 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) %

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 1245313 ' A7 ___ B7 __ 五、發明説明（2 ) 晶圓高溫加熱之加熱爐進行。又，如上述般使用熱能充分 進行高分子化學反應需長時間，故就效率觀點而言，退火 處理均使用可對多數片晶圓同時加熱之批次（batch )式 大型加熱爐。於該退火處理，藉由加熱產生之熱能而使絕 緣材料之M S Q產生聚合、鍵結等高分子化學反應，使層 間絕緣膜硬化。 雖然該加熱爐之硬化處理，一般於約5 0 0 °C之高溫 進行，但即使在如此高溫下M S Q等之高分子化學反應終 了爲止亦須約3 0分- 6 0分之長時間。硬化處理需長時 間，則晶圓之多品種、多樣少量生產所要求之晶圓處理時 間之短縮化，亦即短T A Τ (短工作週期）化之實現變爲 困難。另外，在高溫處理情況下，無法使用不耐高溫之絕 緣材料亦爲其缺點。 又，加熱爐之硬化處理，係令多數晶圓同時處理，先 形成有絕緣膜之晶圓需等待後來之晶圓（亦即產生等待時 間），絕緣膜形成至硬化止之總處理時間因每一晶圓而異 。因此，例如塗敷後施以加熱處理使溶劑暫時蒸發之情況 下，因晶圓間之熱過程互異導致層間絕緣膜之品質產生誤 差（不均一）。 又，加熱爐之硬化處理，爲能提升效率而於高分子化 學反應終了之最小限時間內進行，因此當層間絕緣膜之膜 厚較厚之情況下，於層間絕緣膜之較深部無法充分進行高 分子化學反應。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) %

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 ' A7 _ B7 五、發明説明（3 ) (發明之揭示） 本發明有鑑於上述問題點，目的在於以更短時間且低 溫進行上述硬化處理，達成晶圓等基板之總處理時間之短 縮化，實現短T A T化。 本發明，係一種基板之處理方法，具備：於基板形成 層間絕緣膜之工程；及於處理室內對上述基板上之層間絕 緣膜照射電子線使該層間絕緣膜硬化之工程。 本發明中，於使上述層間絕緣膜硬化之工程中，基板 被加熱至特定溫度。又，使上述層間絕緣膜硬化之工程， 係至少於氧濃度較大氣低之低氧環境下進行。此情況下， 至少將上述基板周邊之環境替換爲分子量較氧微少之氣體 亦可。 本發明中，照射電子線時，可控制上述處理室內之壓 力。 本發明中，於基板塗敷成爲層間絕緣膜之塗敷液後， 電子線照射之硬化前，進行對基板加熱之預加熱工程亦可 。此情況下，從上述預加熱工程終了至基板被照射電子線 爲止之時間控制爲一定。又，上述預加熱工程，可以較上 述層間絕緣膜硬化工程之基板溫度爲低之溫度進行。 本發明中，照射電子線使層間絕緣膜硬化後，於上述 處理室內產生電漿亦可。 依本發明之另一觀點之基板之處理方法，係具備： 重複進行於基板塗敷成爲層間絕緣膜之塗敷液的塗敷 工程，以及在上述塗敷工程之後對基板加熱之預加熱工程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-6- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 ' A7 B7 五、發明説明（4 ) ;及於最終之塗敷工程之後，於處理室內對上述基板上之 多數層間絕緣膜照射電子線使該多數層間絕緣膜同時硬化 之工程。 本發明中，電子線照射，可對照射對象物有效照射具 極高能量茲電子線。因此，藉由該高能量電子線之照射基 板上之層間絕緣膜，使層間絕緣膜之高分子化學反應於短 時間開始，可提升層間絕緣膜之硬化速度。依此則硬化處 理時間大幅縮短，總處理時間亦縮短。又，不必如習知般 加熱至高溫，硬化處理可於較低溫進行，可使用耐熱性較 弱之絕緣材料。又，電子線照射可以葉片式進行，層間絕 緣膜形成至硬化處理止之總處理時間可維持大略一定。又 ，電子線具較佳透過性，層間絕緣膜之膜厚較厚情況下， 亦可進行均一之硬化處理。 又，電子線照射若於氧濃度較大氣低之低氧環境下進 行，則可抑制放射之電子線衝撞氧分子，電子線散射導致 能量損失之情況。 又’至少將上述基板周邊之環境替換爲分子量較氧爲 小之氣體，據以作成上述低氧環境之情況下，可抑制因氧 分子作成之電場所引起之電子線散射，層間絕緣膜之硬化 處理可適當進行。又，分子量較氧爲小之氣體係指例如氦 、氮等。 又，上述低氧環境，亦可由減壓上述處理室而作成。 藉由對處理室施以減壓，可減少氧分子，抑制放射之電子 線之散射。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 • A7 B7 五、發明説明（5 ) 本發明中，在塗敷工程與硬化上述層間絕緣膜之工程 之間，進行預加熱工程，則可使層間絕緣膜內殘留之溶劑 等蒸發。依此則於後續之硬化處理時可防止溶劑等接受電 子線等高能量而蒸發，硬化處理可適當進行，亦可防止該 溶劑對電子線光源之污染。 本發明中，預加熱工程終了至基板被照射電子線爲止 之時間控制爲一定，則預加熱工程至電子線照射止之基板 之熱過程保持一定。依此則基板間之熱過程之誤差可被抑 制，可對各基板供給特定熱量，形成一定品質之適當之絕 緣膜。 本發明中，於層間絕緣膜硬化處理之後進行後加熱工 程，則可使層間絕緣膜下層區域因電子線照射引起之損傷 復原，提升層間絕緣膜之絕緣性，形成更良質之層間絕緣 膜。 本發明中，電子線照射使層間絕緣膜硬化後，於處理 室內產生電漿，依此則可降低充電之基板之電位。 本發明中，具備：重複進行於基板塗敷成爲層間絕緣 膜之塗敷液的塗敷工程，以及在上述塗敷工程之後對基板 加熱之預加熱工程；及於最終之塗敷工程之後，於處理室 內對上述基板上之多數層間絕緣膜照射電子線使該多數層 間絕緣膜同時硬化之工程，故多數層間絕緣膜之硬化時間 可較習知縮短。 本發明之基板之處理裝置，係具備：第1處理部，具 有對基板塗敷成爲絕緣膜之塗敷液的塗敷單元；第2處理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） $ ? - 8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1245313 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 部’具有對每一片基板逐一照射電子線，使基板上之上述 絕緣膜硬化之硬化處理單元；及搬送機構，用於上述第1 處理部與上述第2處理部之間搬送基板。 本發明之基板之處理裝置中，硬化處理單元，可於載 置基板之載置台與照射電子線之裝置之間具備柵極。 本發明之基板之處理裝置中，硬化處理單元，係具備 載置基板之載置台，上述載置台可對基板施加逆偏壓。 本發明之基板之處理裝置中，硬化處理單元，可對該 硬化處理單元內之壓力進行減壓。 本發明之基板之處理裝置中，上述第1處理部，可具 備對塗敷有上述塗敷液之基板進行加熱處理的加熱處理單 元。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之基板之處理裝置中，上述第1處理部，係具 備：對基板塗敷阻劑液的阻劑塗敷單元，及對基板進行顯 像處理的顯像處理單元；在上述搬送機構可對基板搬送之 區域，設置使基板曝光之曝光處理單元。此情況下，於上 述第2處理部，可設置於減壓環境內對基板施以蝕刻處理 的蝕刻單元。 本發明之基板之處理裝置中，可具備：收容上述搬送 機構並可以氣密式閉鎖之搬送室；及令上述搬送室減壓爲 特定壓力的減壓機構。 本發明之基板之處理裝置中，可對上述第2處理部內 之壓力進行減壓。 本發明之基板之處理裝置中，可具備：收容上述搬送 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 1245313 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 機構及上述第2處理部並可以氣密式閉鎖之減壓室；及令 上述減壓室減壓爲特定壓力的減壓機構。 本發明之基板之處理裝置中，可於上述第2處理部， 設置對基板施以熱處理的熱處理單元。 依本發明之基板之處理裝置，可對形成有絕緣膜之基 板一片片逐一進行硬化處理，硬化處理前後之基板之等待 時間不存在，可達成基板處理之短T A T化。又，電子線 ，和習知熱能量比較具備極高之能量，可於短時間進行絕 緣材料之高分子化學反應，大幅縮短硬化處理時間。依此 則基板之處理時間可短縮，達成短T A T化。又，藉由搬 送機構之設置，可於第1處理部與第2處理部之間圓滑地 進行基板之搬送，對硬化處理單元之搬送亦可適當進行， 可達成基板處理之短T A T化。 上述概極5可控制到達基板之電子線之能量，電子之 數量，載置基板之載置台對基板施加逆偏壓，則可控制到 達基板中之電子線之能量-到達距離。 本發明中，設置對基板塗敷阻劑液之阻劑塗敷單元， 及對基板進行顯像之顯像處理單元，在上述搬送機構可對 基板搬送之區域，設置使基板曝光之曝光處理單元，此情 況下，形成有絕緣膜、被施以硬化處理之基板，再度回至 第Γ處理部塗敷阻劑液，藉由搬送機構搬送至曝光處理單 元進行曝光處理，之後，回至第1處理部進行顯像處理。 因此，形成特定圖型之阻劑膜的微影成像工程可於本發明 之基板之處理裝置中進行，該一連串處理可於線上一貫化 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -5-t» Γ

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 1245313 A7 B7 五、發明説明（8 ) 進行。依此則不必另設其他處理裝置搬送基板’可縮短基 板之處理時間。藉由蝕刻單元之設置，上述微影成像工程 完成之基板可於同一處理裝置內進行蝕刻處理，蝕刻處理 爲止之工程可一貫化，基板之處理時間更能縮短。 本發明中，具備：收容上述搬送機構並可以氣密式閉 鎖之搬送室；及令上述搬送室減壓爲特定壓力的減壓機構 ，則於第1處理部與第2處理部之間搬送基板時之搬送路 徑可設爲減壓環境，形成低氧環境。因此，可抑制搬送中 基板上之塗敷液等被氧化。又例如搬送室可減壓爲大氣壓 和硬化處理單元或蝕刻單元之壓力之中間之壓力，可抑制 硬化處理單元及鈾刻單元之內外之壓力差，達成該單元之 減壓時間之縮短。基板搬入減壓度高之蝕刻單元之時，對 基板進行階段式減壓，則可減少壓力變動對基板之負擔。 又，本發明中，上述第2處理部內之環境設爲可減壓 之情況下，第2處理部內之環境可構成減壓度較低之環境 。依此則可縮短蝕刻單元或硬化處理單元之減壓時間。 本發明之基板之處理裝置，具備：收容上述搬送機構 及上述第2處理部並可以氣密式閉鎖之搬送室；及令上述 減壓室減壓爲特定壓力的減壓機構，則於第1處理部與第 2處理部之間搬送基板時之搬送路徑可設爲減壓環境，形 成低氧環境。因此，可抑制基板上之塗敷液等被氧化。又 ，該減壓室可減壓爲大氣壓和硬化處理單元或蝕刻單元之 壓力之中間之壓力，可抑制硬化處理單元或蝕刻單元之內 外之壓力差，達成該單元之減壓時間之縮短。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 1245313 A 7 B7 五、發明説明（9 ) (發明之實施形態） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

以下依圖面說明本發明較佳實施形態。圖1係本發明 實施形態之晶圓W 之處理方法被實施之絕緣膜形成裝置1之槪略構成之平面 圖。圖2係絕緣膜形成裝置1之正面圖。圖3係絕緣膜形 成裝置1之背面圖。 絕緣膜形成裝置1 ，如圖1所示，例如2 5片晶圓W 以卡匣單位由外部對絕緣膜形成裝置1進行搬出入，係具 備：對卡匣C進行晶圓W之搬出入的卡匣平台2，及具備 於絕緣膜形成工程中以葉片式進行特定處理之各種處理單 元的第1處理平台3，及鄰接第1處理平台3而設，進行 晶圓W之授受的介面部4，及進行層間絕緣膜之硬化處理 之具備後述之硬化處理單元5 5的第2處理平台5以一體 連接而構成。

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於卡匣平台2，多數卡匣C可於X方向（圖1之上下 方向）以一列被自由載置於成爲載置部之卡匣載置台6上 之特定位置。相對於該卡匣配列方向（X方向）及卡匣c 收容之晶圓W之晶圓配列方向（Z方向：垂直方向）可移 送之晶圓搬送體7被沿搬送路8移動自如地設置，相對於 各卡匣C可選擇性存取。 晶圓搬送體7，具備對準機能用於進行晶圓W之定位 。該晶圓搬送體7亦構成可對後述第1處理平台3側之第 3處理單元群G 3所屬授受部4 1存取。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 ___B7____ 五、發明説明（彳〇) 於第1處理平台3，於其中心部設主搬送裝置1 3， 於主搬送裝置13之周邊以多段配置各種處理單元構成處 理單元群。於絕緣膜形成裝置1配置4個處理單元群G 1 、G2、G3、G4。第1及第2處理單元群Gl、G2 配置於絕緣膜形成裝置1之正面側，第3處理單元群G 3 鄰接卡匣平台2而配置，第4處理單元群G 4鄰接介面部 4配置。另外虛線所示第5處理單元群G 5可選擇性配置 於背面側。主搬送裝置1 3，係對配置於該處理單元群 Gl、G2、G3、G4之後述之各種處理單元進行晶圓 W之搬出入。又，處理單元群之數量或配置因施以晶圓W 之處理種類而異，處理單元群之數量可任意選擇。 於第1處理單元群G 1 ，如圖2所示，以2段配置可 對晶圓W塗敷成爲絕緣膜之塗敷液的塗敷單元1 5、1 6 。於第2處理單元群G 2以2段重疊內藏有藥液之緩衝槽 等之化學室1 7及塗敷單元1 8。 於第3處理單元群G 3，如圖3所示由下而上依序例 如以5段重疊冷卻晶圓W之冷卻單元4 0，與卡匣平台2 之間進行晶圓W之授受的授受部4 1 ，以低溫加熱晶圓W 的低溫加熱單元4 2、4 3，及以高溫加熱晶圓W的高溫 加熱單元4 4等。 於第4處理單元群G 4，由下而上依序例如以5段重 疊例如冷卻單元4 5，與介面部4之間進行晶圓W之授受 的授受部4 6，低溫加熱單元4 7，及高溫加熱單元4 8 、4 9等。硬化處理前之預加熱，可以低溫加熱單元4 2 $紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-13- 1245313 A7 B7_ 五、發明説明（11) 、43或47及高溫加熱單元44、48或49之2階段 進行。 於介面部4設晶圓搬送體5 0。晶圓搬送體5 0 ’構 成可自由於X方向（圖1之上下方向），Z方向（垂直方 向）移動，以及於0方向（以Z軸爲中心之旋轉方向）之 旋轉，可對第4處理單元群G 4所屬授受部4 6及後述第 2處理平台5之載置部5 6、5 7存取。 第2處理平台5，鄰接介面部4而設。第2處理平台 ，係具備進行層間絕緣膜之硬化處理的硬化處理單元5 5 ，及暫時載置在介面部4與硬化處理單元5 5之間被搬送 之晶圓W的載置部56、57，及進行載置部56、57 與硬化處理單元5 5之間之晶圓W之搬送的搬送臂5 8。 以下詳述硬化處理單元5 5之構成。圖4係硬化處理 單元5 5之構成之槪略之縱斷面之說明圖。 硬化處理單元5 5具備覆蓋其全體，形成處理室S的 殻體5 5 a ，可將硬化處理單元5 5內之環境維持於特定 環境。殻體5 5 a之中央部設有載置晶圓w之載置台6 0 。載置台6 0形成具厚度之圓盤狀，材質爲熱傳導性佳者 ，例如可用陶瓷之碳化矽或氮化鋁。 於載置台6 0內藏使載置台6 0升溫之加熱裝置例如 加熱器6 1。加熱器6 1，藉由控制器（未圖示）控制其 發熱量，俾維持載置台6 0之溫度於特定溫度。 又，於載置台6 0下部，設置可使載置台6 0旋轉之 旋轉手段例如具馬達之驅動機構6 3。依此則由後述之電 ^氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 B7 五、發明説明（12) 子線管6 6照射電子線時可令載置台6 0做旋轉，可對載 置台6 0上之晶圓W全面照射均一之電子線。於驅動機構 6 3設升降機構以使載置台6 0上下移動，作爲調節與電 子線管6 6之間之距離的距離調節手段。 於載置台6 0設置，自由突出於載置台6 0上，可支 持、升降晶圓W之多數例如3支升降銷6 4。依此則升降 銷6 4上升接受晶圓W，升降銷6 4下降將晶圓W載置於 載置台6 0上。 硬化處理單元5 5，具備照射裝置6 5俾對載置台 6 0上支晶圓W照射電子線。照射裝置6 5，係具備：照 射電子線支多數電子線管6 6，及控制電子線之輸出與照 射時間的照射控制裝置6 7。電子線管6 6，係於殼體 5 5 a之上面，設於與載置台6 0對向之位置，由晶圓W 上方可對層間絕緣膜照射電子線。來自各電子線管6 6之 電子線，越接近晶圓W越擴大，藉由電子線管6 6之照射 可對晶圓W全面照射。 於殼體55a上面，設置供給管68a、68b俾供 給氧以外之氣體例如惰性氣體、氨、氮等氣體。供給管 6 8 a設於後述之搬送口 7 1測，供給管6 8 b設於後述 之搬送口 7 1之相反側。依此則來自供給源之惰性氣體臂 供至殼體5 5 a內，將殼體5 5 a替換爲惰性氣體，可將 硬化處理之環境設爲低氧環境。又，於供給管6 8 a、 6 8 b分別設調節惰性氣體之供給量的閥6 8 c、6 8 d ，俾調節供至殻體5 5 a內之惰性氣體之供給量。另外， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董1 " 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

1245313 A7 _____B7__ 五、發明説明（13) 於殼體55a下面，設置排氣管70a、70b俾連接配 置於硬化處理單元5 5外部之吸引泵6 9，可使殼體5 5 a內排氣。 於排氣管7 0 a、7 0 b分別設置調節排氣量的閥 7 0c、70d。閥 68c、68d 及閥 70c、70d 可藉由控制部G操作其開/關之程度。於殻體5 5 a內設 檢測殻體5 5 a內之氣壓或氧濃度的檢測感知器κ，該檢 測資料可送至控制部G。藉由該構成，檢測感知器κ檢測 出之資料被送至控制部G，依該資料控制部G可操作閥 68c、68d及閥70c、70d。因此，供至殼體 5 5 a內之惰性氣體之供給量及排至殼體5 5 a外之排氣 量可調節，殼體5 5 a內之氣壓或氧濃度可控制於特定値 。又，晶圓W由搬送口 7 1搬出入時，可增大搬送口 7 1 測之供給管6 8 a之供給量。因此，可補充由搬送口 7 1 拽漏之惰性氣體部分’維持殼體5 5 a內於特定環境。 於殼體5 5 a之搬送臂5 8測設置搬送口 7 1俾進行 晶圓W之搬出入。於搬送口 7 1設置自由開關搬送口 7 1 之閘門7 2，依此則可切斷殼體5 5 a內之環境與外部環 境’維持殼體5 5 a內於特定環境。 以下說明上述構成之絕緣膜形成裝置1進行之晶圓W 之處理製程。 首先，晶圓搬送體7由卡匣平台2取出之晶圓W被搬 送至授受部4 2，之後被搬送至由主搬送裝置1 3進行溫 度管理的冷卻單元4 1。之後，藉主搬送裝置1 3搬送至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " ' 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 1245313 A7 _ B7 五、發明説明（14) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 塗敷單元1 5、1 6或1 8，於晶圓w塗敷成爲特定塗敷 液，例如含M S Q之塗敷液。該塗敷處理，係例如以特定 速度旋轉晶圓W，於該旋轉之晶圓W中央部供給塗敷液而 進行，該供給之塗敷液藉由離心力擴及晶圓W全面。 之後，塗敷有塗敷液之晶圓W，被搬送至例如低溫加 熱單元4 2，以例如1 5 0 t進行2分鐘之加熱處理。之 後，晶圓W被搬送至高溫加熱單元4 8進行例如2 0 0 °C 、1分鐘之加熱處理。藉該低溫加熱單元4 2及高溫加熱 單元4 8之預加熱工程使塗敷液中之溶劑蒸發，除去，於 晶圓W上形成層間絕緣膜。 之後，晶圓W由主搬送裝置1 3搬送至授受部4 6。 藉由介面部4之晶圓搬送體5 0搬送至第2處理平台5之 載置部5 7。之後，晶圓W保持於搬送臂5 8，與硬化處 理單元5 5之閘門7 2開放之同時被搬送至硬化處理單元 5 5內。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下說明對晶圓W上之層間絕緣膜施以硬化處理之硬 化處理單元5 5之作用。首先，晶圓W被搬送至硬化處理 單元5 5之前，藉例如控制器（未圖示）控制加熱器6 1 之發熱量，使載置台6 0之溫度維持較高溫加熱單元4 8 之加熱溫度高，例如爲2 5 0 t。 之後，以搬送臂5 8將晶圓W由搬送口 7 1搬入殼體 5 5 a內，則晶圓w移至載置台6 0之中央部上方，由預 先上升、待機之升降銷6 4接受。之後，搬送臂5 8由殻 體5 5 a內退避，閘門7 2被關閉。之後，晶圓W與升降 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 1245313 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（15) 銷6 4之下降同時降下，載置於載置台6 〇。於此晶圓w 開始升溫。此時由供給管6 8 a、6 8 b對殻體5 5 a內 供給例如氦氣，殼體5 5 a內之空氣被由排氣管7 〇 a、 7 0 b排氣。依此則殼體5 5 a內被替換爲氦氣。之後， 藉檢測感知器K檢測殼體5 5 a內之氧濃度，控制部G依 檢測資料操作閥6 8 c、6 8 d及閥7〇c、7 0 d。依 此則殼體5 5 a內之環境維持於低氧濃度，例如氧濃度爲 3 p pm以下之環境。又晶圓W搬出入時，調節閥6 8 c 增大來自供給管6 8之氮氣供給量亦可。 之後，經過特定時間，載置台6 0上之晶圓w之溫度 穩定於2 5 0 °C時，以驅動機構6 3以低速旋轉晶圓w。 之後，如圖4所示，由各電子線管6 6對晶圓W表面之層 間絕緣膜以特定時間，例如2分鐘照射特定輸出例如1〇 k e V之電子線。依此則電子線之能量提供於層間絕緣膜 ，使形成層間絕緣膜之M S Q產生高分子聚合反應，使層 間絕緣膜硬化。又，此時之電子線輸出，照射時間由膜厚 、處理環境等決定。 2分鐘之電子線照射結束後停止載置台6 0之旋轉， 再度藉由升降銷6 4上升。此時，停止氨氣之供給及排氣 。之後，閘門7 2打開，搬送臂5 8進入殼體5 5 a內， 晶圓W由搬送臂5 8受取。 之後，晶圓W由硬化處理單元5 5搬送至載置部5 6 被載置。之後，晶圓W由例如晶圓搬送體5 0及主搬送裝 置1 3搬送至卡匣平台2，回至卡匣C，一連串之晶圓w (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^1^· 、11

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 1245313 A7 __ B7_ 五、發明説明（16) 之處理結束。 上述實施形態中，藉由對晶圓W上之層間絕緣膜照射 高能量之電子線，以進行層間絕緣膜之硬化處理，和習知 比較顯著縮短硬化處理所要時間。又，電子線具備良好透 過性可深入層間絕緣膜內部，可於層間絕緣膜全體進行均 一之硬化處理。 又，因採葉片式進行晶圓W之處理，不會有批次式之 晶圓W之等待時間，和習知比較可縮短一連串之晶圓W處 理之總處理時間。又，沒有等待時間，故預加熱工程至照 射電子線爲止之時間可維持大略一定，晶圓W之熱過程於 晶圓W之間可維持一定。 又，層間絕緣膜之硬化處理，係藉由載置台6 0加熱 晶圓W，故熱能亦供至晶圓W，可促進硬化處理，可以更 短時間進行硬化處理。 又，於硬化處理中，殼體5 5 a內以氨氣維持於低氧 環境，可抑制氧分子引起之電子線散射、能量衰減等，良 好進行電子線之照射。 硬化處理進行之前於低溫加熱單元4 2及高溫加熱單 元4 8進行預加熱工程，故塗敷液中之溶劑充分蒸發。因 此可防止硬化處理時溶劑蒸發污染電子線管6 6等。又， 預加熱之溫度設爲較硬化處理時之加熱溫度低，依此則晶 圓W可慢慢升溫，可防止晶圓W急速升溫產生之裂痕，或 層間絕緣膜之變質等。又，本實施形態中，預加熱分別於 低溫加熱單元4 2及高溫加熱單元4 8以2階段藉形，但 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 1245313 A7 ___ B7 五、發明説明（17) 預加熱亦可令塗敷有塗敷液之晶圓W以特定溫度僅加熱1 次而進行。此時之加熱溫度較好低於加熱處理時之加熱溫 度。 上述實施形態中，硬化處理單元5 5內之低氧環境係 藉供給氦氣而實現，但亦可藉由減壓硬化處理單元5 5之 處理室S而實現。此情況下，例如在確保殼體5 5 a內之 氣密性之情況下，藉吸引泵6 9由排氣管7 0 a、7 0 b 吸進殻體5 5 a內之空氣。依此則硬化處理單元5 5內被 減壓，維持於低氧環境。又，於硬化處理單元5 5之前段 另設真空預備室，使真空預備室之壓力設爲高於硬化處理 單元5 5內之壓力，低於大氣依愛，則可縮短硬化處理單 元5 5減壓時之時間。 又，一邊將殼體5 5 a內替換爲氧氣以外之氣體，一 邊減壓而實現低氧環境亦可。 又，上述實施形態中，預加熱至電子線照射爲止之時 間控制爲一定亦可。此情況下，例如如圖5所示，於高溫 加熱單元4 8設置感知器8 0以檢測晶圓W被由高溫加熱 單元4 8搬出。感知器8 0之檢測信號被輸出至控制搬送 臂5 8之控制裝置8 1。於控制裝置8 1設有計數預先設 定之時間的定時功能。當由感知器8 0對控制裝置8 1輸 出檢測信號時，定時功能之計數開始，於其間晶圓W被搬 送至載置部5 7。在設定時間經過、定時功能〇F F時， 搬送臂5 8保持載置部上之晶圓W，將該晶圓W搬送至硬 化處理單元5 5內。依此則預加熱結束至電子線照射爲止 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 _____ B7 五、發明説明（18) 之時間更能控制於一定，使晶圓W之熱過程保持一定。 又’上述實施形態中，硬化處理結束之晶圓W係直接 回至卡匣平台2，但亦可於硬化處理之後進行後加熱工程 。此情況下，例如令硬化處理後之晶圓w暫時回至授受部 4 6 ’再度藉由主搬送裝置1 3搬送至例如高溫加熱單元 4 4進行加熱處理。該加熱處理，係以較硬化處理時之加 熱溫度高之溫度例如3 0 〇 °C進行。依此則可修復電子線 引起之層間絕緣膜下層之損傷，提升層間絕緣膜之絕緣性 ，形成更良質之層間絕緣膜。 以下說明本發明較佳之另一實施形態。圖6係本實施 形態之晶圓處理裝置1 0 1之槪略平面圖。圖7係晶圓處 理裝置1 0 1之正面圖，圖8係晶圓處理裝置1 〇 1之背 面圖。 晶圓處理裝置1 0 1 ，如圖6所示，係由：例如2 5 片之晶圓W以卡匣單位由外部對晶圓處理裝置1 〇 1進行 搬出入，對卡匣C進行晶圓W之搬出入的卡匣平台1 〇 2 ，及具備於晶圓處理工程中以葉片式施以特定處理的各種 處理單元之作爲第1處理部的第1處理平台1 〇 3，及具 備後述之葉片式硬化處理單元1 6 5之作爲第2處理部的 第2處理平台1 0 4，及配置於第1處理平台1 〇 3與第 2處理平台1 0 4之間，用於搬送晶圓W的搬送室1 0 5 一體構成。於搬送室1 0 5之背面測設使晶圓W曝光之曝 光處理單元1 0 6。 於卡匣平台1 0 2，多數卡匣C可於X方向（圖6之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇'〆297公釐） " 一 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-21 - 1245313 A7 _ _ B7 五、發明説明（19) 上下方向）以一列被自由載置於成爲載置部之卡匣載置台 1 0 7上之特定位置。相對於該卡匣配列方向（X方向） 及卡匣C收容之晶圓W之晶圓配列方向（Z方向：垂直方 向）可移送之晶圓搬送體1 0 8被沿搬送路1 0 9移動自 如地設置，相對於各卡匣C可選擇性存取。 晶圓搬送體1 0 8，具備對準機能用於進行晶圓W之 定位。該晶圓搬送體1 0 8亦構成可對後述第1處理平台 1 0 3測之第3處理單元群G 3所屬授受部1 3 2存取。 於第1處理平台1 0 3，於其中心部設主搬送裝置 1 1 3，於主搬送裝置1 1 3之周邊以多段配置各種處理 單元構成處理單元群。於晶圓處理裝置1配置4個處理單 元群Gl、G2、G3、G4。第1及第2處理單元群 G 1、G 2配置於晶圓處理裝置1 0 1之正面測，第3處 理單元群G 3鄰接卡匣平台1 0 2而配置，第4處理單元 群G 4鄰接搬送室1 0 5配置。另外虛線所示第5處理單 元群G 5可選擇性配置於背面測。主搬送裝置1 1 3，係 對配置於該處理單元群Gl、G2、G3、G4之後述之 各種處理單元可進行晶圓W之搬出入。又，處理單元群之 數量或配置因施以晶圓W之處理種類而異，處理單元群之 數量可任意選擇。

於第1處理單兀群G1 ，如圖7所示，以2段由下而 上依續配置可對晶圓W塗敷成爲絕緣膜之塗敷液的塗敷單 元1 1 5及內藏藥液之緩衝槽等之藥液貯藏室1 1 6。於 第2處理單元群G 2由下而上依序以2段重疊可對晶圓W 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- A7 1245313 B7 五、發明説明（20) 塗敷阻劑液的塗敷單元1 1 7及進行晶圓W之顯像處理的 顯像處理單元1 1 8。 於第3處理單元群G 3，如圖8所示由下而上依序例 如以5段重疊冷卻晶圓W之冷卻單元1 3 0、1 3 1 ，與 卡匣平台1 0 2之間進行晶圓W之授受的授受部1 3 2， 提高阻劑液與晶圓W之間之定影性的定影單元1 3 3，及 進行顯像處理後之加熱處理的後烘乾單元1 3 4。 於第4處理單元群G 4，由下而上依序例如以6段重 疊例如冷卻單元1 3 5、1 3 6，與搬送室1 0 5之間進 行晶圓W之授受的授受部1 3 7，對塗敷有成爲絕緣膜之 塗敷液的晶圓W進行加熱處理的加熱處理單元1 3 8，對 曝光後之晶圓W進行加熱處理的後曝光烘乾單元1 3 9， 及進行阻劑液塗敷後之加熱處理的預烘乾單元1 4 0。 搬送室1 0 5，係具備以氣密式關閉搬送室1 0 5之 殼體1 0 5 a。於搬送室1 0 5內，如圖6所示設置於第 1處理平台1 0 3與第2處理平台1 0 4之間搬送晶圓W 的搬送機構1 5 0。搬送機構1 5 0，構成可自由移動於 X方向（圖6之上下方向）、Z方向（垂直方向），及於 Θ方向（以Z軸爲中心之旋轉方向）之旋轉，可存取第4 處理單元群G4所屬授受部1 3 7，後述之第2處理平台 1〇4內之硬化處理單元1 6 5及曝光處理單元1 0 6。 於搬送室1 0 5設置將搬送室1 0 5內減壓至特定壓 力的減壓機構1 5 1。減壓機構1 5 1，係具備：排除搬 送室1 0 5內之空氣的排氣管1 5 2，及經由排氣管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1? -23- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 ______B7 五、發明説明（21 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 5 2將搬送室1 〇 5內之空氣吸爲特定壓力的吸引泵 1 5 3。依此則可將搬送室1 〇 5內之空氣吸出，將搬送 室1 0 5內減壓爲特定壓力。 於搬送室1 0 5之殻體1 〇 5 a，於分別與各處理單 元對向之位置’設有對授受部1 3 7搬送晶圓W之搬送口 1 5 5 ’及對後述茲硬化處理單元1 6 5搬出入晶圓W的 搬送口 1 5 6，及對曝光處理單元1 〇 6搬出入晶圓W的 搬送口 157。於各搬送口 155、156、157對應 開關各搬送口 155、156、157之閘門158、 1 5 9、1 6 0，以確保搬送室1 〇 5之氣密性。 於第2處理平台1 〇 4，和搬送室1 〇 5同樣具備覆 蓋其全體’可以氣密式關閉第2處理平台1 0 4內之殼體 1 04 a。於殼體1 〇4 a設置減壓第2處理平台1 04 內之壓力的排氣管1 6 1 ，排氣管1 6 1連通可吸成特定 壓力之吸引泵1 6 2。依此則第2處理平台1 0 4內全體 可減壓爲特定壓力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於第2處理平台1 〇 4設有對每一片晶圓W照射電子 線，使晶圓W上之絕緣膜硬化的硬化處理單元1 6 5。以 下詳細說明硬化處理單元1 6 5。 硬化處理單元1 6 5，如圖9所示具備覆蓋其全體， 可以氣密式密閉處理室S內的單元殻體1 6 5 a ，可維持 硬化處理單元1 6 5內之環境於特定環境。於單元殼體 1 6 5 a之中央部設載置晶圓W的載置台1 7 0。載置台 1 7 0形成厚之圓盤狀，其材質可用熱傳導性佳之例如陶 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' ,, -24- 1245313 A7 B7 五、發明説明（22) 瓷之碳化矽或氮化鋁等。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於載置台1 7 0內藏使載置台1 7 0升溫之例如加熱 器1 7 1。加熱器1 7 1 ，藉由控制器（未圖示）控制其 發熱量，俾維持載置台1 7 0之溫度於特定溫度。 又，於載置台1 7 0下部，設置可使載置台1 7 0旋 轉之例如具馬達之驅動機構1 7 3。依此則由後述之電子 線管1 7 6照射電子線時可令載置台1 7 0做旋轉，可對 載置台1 7 0上之晶圓W全面照射均一之電子線。又，於 驅動機構1 7 3設升降機構以使載置台1 7 0上下移動， 作爲調節與電子線管1 7 6之間之距離的距離調節手段亦 可。 於載置台1 7 0設置，自由突出於載置台1 7 0上， 可支持、升降晶圓W之升降銷1 7 4。依此則可將晶圓W 自由載置於載置台170上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 硬化處理單元1 6 5，具備照射裝置1 7 5俾對載置 台1 7 0上之晶圓W照射電子線。照射裝置1 7 5 ，係具 備：照射電子線之多數電子線管1 7 6，及控制電子線之 輸出與照射時間的照射控制裝置1 7 7。電子線管1 7 6 ，係於單元殻體1 6 5 a之上面，設於與載置台1 7 0對 向之位置，依此則可由上方對晶圓W表面之絕緣膜照射電 子線。來自各電子線管1 7 6之電子線，越接近晶圓W越 擴大，藉由電子線管1 7 6之照射可對晶圓W全面照射。 於單元殼體1 6 5 a上面，設置供給管1 7 8 a、 1 7 8 b俾由供給源（未圖示）對硬化處理單元1 6 5內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 1245313 A7 B7 五、發明説明（23) 供給氧以外之氣體例如惰性氣體、氯、氮等氣體。供給管 1 7 8 a設於後述之搬送口 1 8 1測，供給管1 7 8 b設 於後述之搬送口 1 8 1之相反側。又，於供給管1 7 8 a 、1 7 8 b分別設調節惰性氣體之供給量的閥1 7 8 c、 1 7 8 d，俾調節供至單元殼體1 6 5 a內之惰性氣體之 供給量。另外，於單元殼體1 6 5 a下面，設置排氣管 179a、179b俾排出硬化處理單元165內之空氣 ，於排氣管1 7 9 a、1 7 9 b連接吸裝置1 8 0俾將硬 化處理單元1 6 5內之空氣吸成特定壓力。藉由該構成可 將單元殼體1 6 5 a內替換爲惰性氣體之同時，減壓爲特 定壓力，將單元殼體1 6 5 a內設爲低氧環境。 於排氣管1 7 9 a、1 7 9 b分別設置調節排氣量的 閥 179c、179d。閥 178c、178d 及閥 179c、179d可藉由控制部G操作其開/關之程度 。於單元殼體1 6 5 a內設檢測單元殼體1 6 5 a內之氣 壓或氧濃度的檢測感知器K，該檢測資料可送至控制部G 。藉由該構成，檢測感知器K檢測出之資料被送至控制部 G，依該資料控制部G可操作閥1 7 8 c、1 7 8 d及閥 179c、179d。因此，供至單元殼體165 3內之 惰性氣體之供給量及排出單元殼體1 6 5 a外之排氣量可 調節，單元殼體1 6 5 a內之氣壓或氧濃度可控制於特定 値。又，晶圓W由搬送口 1 8 1搬出入時，可增大搬送口 1 8 1測之供給管1 7 8 a之供給量。因此，可補充由搬 送口 1 8 1洩漏之惰性氣體部分，維持單元殼體1 6 5 a 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -26- 1245313 Α7 Β7 五、發明説明（24) 內於特定環境。 於單元殼體1 6 5 a之搬送機構1 5 0側設置搬送口 181俾進行晶圓w之搬出入。於搬送口181設置自由 開關搬送口 1 8 1之閘門1 8 2，依此則除晶圓W之搬出 入以外，閘門1 8 2關閉，可確保單元殼體1 6 5 a內之 氣密性。 以下說明上述構成之晶圓處理裝置1 0 1進行晶圓W 之處理製程。圖1 〇係各處理工程中晶圓w之成膜狀態之 晶圓W之縱斷面之說明圖。 首先，處理開始之前，減壓第2處理平台1 0 4內之 吸引泵1 6 2被起動，第2處理平台1 0 4內全體被減壓 爲較後述之硬化處理時之硬化處理單元1 6 5內之壓力高 之特定壓力，例如IPa - 133Pa。又，搬送室 1 〇 5之吸引泵1 5 3亦被起動，搬送室1 〇 5內之壓力 被減壓爲低於大氣壓高於第2處理平台4之壓力的特定壓 力，例如 133Pa — 1333Pa。 例如表面形成有L 〇 w - k膜（有機氧化矽膜）L之 晶圓W (圖1 〇 ( a ))被設置於卡匣平台χ 〇 2之卡匣 C開始晶圓處理時，首先，藉由晶圓搬送體1 〇 7將該晶 圓W—片片搬送至授受部1 3 2。之後，被搬送至由主搬 送裝置1 1 3進行溫度管理的冷卻單元1 3 0。之後，藉 主搬送裝置1 1 3搬送至塗敷單元1 1 5，於晶圓W塗敷 成爲層間絕緣膜D之特定塗敷液，例如含M S Q之塗敷液 。該塗敷處理，係例如以特定速度旋轉晶圓W，於該旋轉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -27- 1245313 A7 B7 五、發明説明（25) 之晶圓W中央部供給塗敷液而進行，該供給之塗敷液藉由 離心力擴及晶圓W全面，於晶圓W上形成液膜。 之後，塗敷有塗敷液之晶圓W，被搬送至加熱處理單 元1 3 8進行加熱處理使塗敷液中之溶劑蒸發。此時，晶 圓W以例如2 0 0 °C進行2分鐘之加熱處理。依此則塗敷 液中之溶劑蒸發，被除去，於晶圓W上形成具特定厚度之 層間絕緣膜D (圖1 〇 ( b ))。 之後，晶圓W由主搬送裝置1 1 3搬送至授受部 1 3 7。之後，搬送室1 0 5之閘門1 5 8被打開，藉由 搬送機構1 5 0經由搬送口 1 5 5搬入被減壓之搬送室 1 0 5內。之後，搬送室1 0 5之閘門1 5 9及硬化處理 單元1 6 5之閘門1 8 2被打開，晶圓W被搬入維持 1 P a — 1 3 3P a之硬化處理單元1 6 5內。 以下說明硬化處理單元1 6 5之作用。首先，晶圓W 被搬送至硬化處理單元1 6 5之前，藉例如控制器（未圖 示）控制加熱器1 7 1之發熱量，使載置台1 7 0之溫度 維持較上述加熱處理單元1 3 8之加熱溫度高，例如爲 2 5 0 °C。 之後，以搬送機構5 0將晶圓W由搬送口 1 8 1搬入 單元殼體1 6 5 a內，則晶圓W移至載置台1 7 0之中央 部上方，由預先上升、待機之升降銷1 7 4接受。之後， 搬送機構1 5 0由單元殼體1 6 5 a內退避，閘門1 8 2 被關閉。之後，晶圓W與升降銷1 7 4之下降同時降下， 載置於載置台1 7 0。於此晶圓W藉由載置台1 7 0開始 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -28- 1245313 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之後， 度穩定於2 W。之後， 面之層間絕 例如1 0 k 間絕緣膜D 反應，使層 之電子線輸 約2分 轉，再度藉 及單元殼體 搬送機構1 搬送機構1 之後， A7 B7 五、發明説明（26) 升溫。此時由供給管1 7 8 a、1 7 8 b對單元殻體 1 6 5 a內供給例如氨氣，單元殼體丄6 5 a內之空氣被 由排氣管1 7 9 a、；[ 7 9 b排氣。之後，藉檢測感知器 K控制單元威體1 6 5 a內之壓力，控制部G依檢測資料 操作閥 178c、i78d 及閥 179c、17Qd。依 此則單兀殻體1 6 5 a內被替換爲氨氣之同時，單元殼體 1 Θ 5 a內被減壓爲特定壓力之例如低於第2處理平台 104之壓力之lPa — i33Pa之範圍之壓力。依此 則單兀威體1 6 5 a內被維持於低氧濃度，例如氧濃度爲 1一lOppm以下之環境。 經過特定時間，載置台1 7 0上之晶圓W之溫 5 0 t：時’以驅動機構1 7 3以低速旋轉晶圓 如圖9所示，由各電子線管1 7 6對晶圓W表 緣膜D以特定時間，例如2分鐘照射特定輸出 e V之電子線。依此則電子線之能量提供於層 ’使形成層間絕緣膜之M S Q產生高分子聚合 間絕緣膜D硬化（圖1 〇 ( c ))。又，此時 出，照射時間由膜厚、處理環境等決定。 鐘之電子線照射結束後停止載置台1 7 0之旋 由升降銷1 7 4上升。此時，停止氦氣之供給 1 6 5 a內之減壓。之後，閘門1 8 2打開， 5 0再度進入單元殻體1 6 5 a內，晶圓W由 5 0受取，層間絕緣膜D之硬化處理結束。 硬化處理結束之晶圓W由搬送機構1 5 0搬送 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-29- 1245313 A7 B7 五、發明説明（27) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 至授受部1 3 7。之後，藉由搬入第3處理單元群G3所 屬定影單元1 3 3。於定影單元1 3 3，提升與阻劑液之 密接性用的Η M D S等之密接強化劑被塗敷於晶圓W上。 之後，晶圓W由主搬送裝置1 13搬入冷卻單元3 1 ，冷 卻至特定溫度。之後，晶圓W搬入塗敷單元1 1 7，於晶 圓W上塗敷阻劑液，形成阻劑膜（圖1 0 ( d ))。塗敷 有阻劑液之晶圓W依序被搬送至預烘乾單元1 4 0、冷卻 單元1 3 6，於各單元施以特定之熱處理。之後，晶圓W 被搬送至授受部1 3 7。 之後，晶圓W由搬送機構1 5 0搬送至搬送室1 0 5 內，經由搬送室105搬送至曝光處理單元106，於此 對晶圓W施以特定圖型之曝光處理，曝光處理後之晶圓W 再度由搬送機構1 5 0搬送至授受部1 3 7。回至授受部 1 3 7之晶圓W，藉由主搬送裝置1 1 3依序被搬送至後 曝光烘乾單元1 3 9、冷卻單元1 3 5，施以熱處理之後 ，搬送至顯像處理單元1 1 8。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 搬送至顯像處理單元1 1 6之晶圓W被供給顯像液使 特定時間之顯像。依此則晶圓W上之一部分之阻劑膜R被 溶解（圖1 0 ( e ))。顯像處理後之晶圓W由主搬送裝 置1 1 3依序搬送至後烘乾單元1 3 4、冷卻單元1 3 0 施以特定之熱處理。之後，晶圓W介由授受部1 3 2 ’由 晶圓搬送體1 0 8搬回卡匣C，結束於晶圓處理裝置 101之一連串處理。 上述實施形態中，於晶圓處理裝置1 0 1內設置硬化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30- 1245313 A7 ____B7 五、發明説明（28) 處理單元1 6 5用於照射電子線對層間絕緣膜D施以硬化 處理，故該硬化處理可於短時間進行，可達成晶圓處理全 體之短T A T化。又，以葉片式進行，不存在習知批次式 處理之硬化處理前後之等待時間，可達成短T A T化。 硬化處理單元6 5內可減壓，照射之電子線之散射可 抑制，對層間絕緣膜D可有效照射強之電子線。依此則可 縮短照射時間，縮短硬化處理時間。 又，於第1處理平台10 3設加熱處理單元1 3 8用 於對晶圓W進行加熱處理，故於硬化處理單元1 6 5之硬 化處理進行之前可於第1處理平台1 〇 3內適當蒸發成爲 層間絕緣膜D之塗敷液中之溶劑。又，硬化處理時不會有 溶劑蒸發，可防止溶劑對電子線管1 7 6之污染。 於第1處理平台1 0 3設塗敷單元1 1 7及顯像處理 單元1 1 8，鄰接晶圓處理裝置1 〇 1設置曝光處理單元 1 0 6，故於晶圓W上塗敷阻劑液，進行特定圖型之曝光 ，顯像處理之微影成像工程可於同一晶圓處理裝置1 〇 1 連續進行。依此則習知於個別裝置進行之微影成像工程可 一貫化，一連串處理所要之總處理時間可縮短。 藉由減壓機構1 5 1或吸引泵1 6 2可對搬送室 1 〇 5內及第2處理平台1 0 4內減壓，故由蒸發塗敷液 之溶劑的加熱處理單元1 3 8至硬化處理單元1 6 5爲止 之晶圓W之搬送路徑可維持低氧環境。依此則可抑制該區 間搬送中之晶圓W上之層間絕緣膜D被氧化。又，第2處 理平台1 0 4之壓力低於搬送室1 〇 5之壓力，高於硬化 本紙張尺度適财關家縣（CNS ) A4規格（21GX297公釐)~— '" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -31 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 B7 五、發明説明（29) 處理時之硬化處理單元1 6 5內之壓力，減壓程度依搬送 室1 0 5、第2處理平台1 04、硬化處理單元1 6 5之 順序變高，硬化處理單元1 6 5之高減壓容易維持，減壓 時間可縮短。又，搬送之晶圓W可由大氣壓慢慢減壓，壓 力變動對晶圓W之負擔可減小。 於上述實施形態之第2處理平台1 0 4，如圖1 1所 示設置在減壓環境內對晶圓W施以蝕刻處理的鈾刻單元 1 9 0亦可。此情況下，在殻體1 〇 5 a之面對蝕刻單元 190之位置，設置搬送晶圓W之搬送口 19 1 ，及開關 該搬送口 1 9 1之閘門1 9 2。依該構成則依阻劑圖型選 擇性除去層間絕緣膜D之蝕刻處理工程可一貫化，晶圓處 理之總處理時間可縮短。又，蝕刻處理，係於極高之減壓 環境內進行，故如上述例如搬送室1 〇 5、第2處理平台 1 0 4可慢慢減壓，減壓時間可縮短之同時，對壓力變動 對晶圓W造成之負擔可減小。 上述實施形態中，搬送機構1 5 0之搬送區域內及第 2處理平台1 〇 4內係個別施以減壓，但亦可設置包含搬 送機構1 5 0及第2處理平台1 〇 4雙方之減壓室對其施 以減壓。此情況下，例如圖1 2所示，於晶圓處理裝置 2 0 0，設置收容搬送機構1 5 0及第2處理平台1 0 4 之全體，可將雙方置於氣密式閉鎖空間的殼體2 〇 1 ，形 成減壓室2 0 2。於殼體2 0 1連接減壓機構2 0 3俾將 殼體2 0 1內減壓爲特定壓力。依此則搬送機構1 5 〇搬 送晶圓W之區域及第2處理平台1 〇 4內之壓力可以單一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐巧~" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

- 32- 1245313 A7 B7_ 五、發明説明（30) 減壓機構2 0 3控制。又，減壓室2 0 2內可控制爲低於 大氣壓，高於硬化處理時之硬化處理單元1 6 5內或蝕刻 單元1 9 0內之壓力。因此，硬化處理單元1 6 5及鈾刻 單元1 9 0之單元內外之壓力差可減小，硬化處理單元 1 6 5及蝕刻單元1 9 0內之壓力容易維持，減壓時間可 縮短。又，對搬送至高減壓度之鈾刻單元1 9 0等之晶圓 W可施以階段性減壓，壓力變動對晶圓W造成之負擔可減 小0 上述實施形態之第2處理平台1 0 4內設置熱處理單 元俾對晶圓W施以熱處理亦可。此情況下，例如於第2處 理平台1 0 4內，如圖1 3、1 4所示設置可以多段搭載 多數處理單元的第6處理單元群G 6。於該第6處理單元 群G 6，由下而上依序重疊設置作爲熱處理單元之冷卻單 元2 1 0及加熱單元2 1 1，及硬化處理單元1 6 5。於 硬化處理單元1 6 5硬化處理後之晶圓W，藉由搬送機構 1 5 0搬送至加熱單元2 1 1施以加熱處理。此時，例如 以高於硬化處理單元1 6 5內之加熱溫度2 5 0 °C之例如 3 0 0 °C - 4 0 0 °C進行加熱。之後，晶圓W搬送至冷卻 單元2 1 0，例如於常溫之2 3 °C施以冷卻。冷卻後之晶 圓W如上述搬送至例如第1處理平台1 0 3內之各處理單 元，進行特定之微影成像處理。如上述硬化處理後之晶圓 W被施以熱處理，則可提升晶圓W上之層間絕緣膜D之膜 質，形成更好之層間絕緣膜D。 以下說明其他實施形態。1 5係硬化處理單元1 6 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） ' -33- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 B7 五、發明説明（31) 之另一例。此例中於形成處理室s之單元殻體1 6 5 a內 配置柵極2 1 1。柵極2 1 1位於電子線管1 7 6與載置 台1 7 0之間。由電源2 1 2對柵極2 1 1供給特定之電 力。由電源2 1 3對載置台1 7 0施加特定電壓，對載置 台1 7 0上之晶圓W施加逆偏壓。 依該硬化處理單元1 6 5，來自電子線管1 7 6之電 子線通過柵極時，電子線之速度被減弱，通過之電子數減 少，到達晶圓W之電子線之能量可控制。依此則不論晶圓 W上塗敷之絕緣膜厚度如何，均可使特定深度之絕緣膜適 當硬化。例如待硬化處理之絕緣膜較薄時減弱能量，待硬 化處理之絕緣膜較厚實不減弱能量，依此則可進行適當之 硬化處理，該控制對多層絕緣膜之硬化處理有效。 又，藉由對載置台1 7 0上之晶圓W施加逆偏壓亦可 減弱電子線之射入速度。因此，藉由電源2 1 3之調整可 控制到達晶圓W之電子線之能量。 由上述可知藉由柵極211與213雙方之控制可進 行更精密之控制。 又，以電子線進行硬化處理時晶圓W有被充電之可能 ，當晶圓W被充電超過容許範圍時會造成製品不良之原因 。因此必要時在電子線之硬化處理結束之後，於單元殼體 1 6 5 a內產生電漿藉該電漿使充電之晶圓W之電位下降 較好。 產生電漿之來源可直接使用該電子線管1 7 6，或者 爲能容易產生電漿可於單元殻體1 6 5 a內導入A r氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -34- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 B7 _ 五、發明説明（32) 〇 又，以電子線產生電漿時若不願意直接照射晶圓W 可變化電子線之照射角度，或如圖1 6所示於單元殼體 1 6 5 a內，配置藉由高頻電源2 2 1之高頻產生電漿之 電極或天線等電漿產生裝置2 2 2。 一般之硬化處理，即使多層絕緣膜之情況下，習知上 係塗敷成爲絕緣膜材料之塗敷液之後，加熱、硬化處理之 後，再度塗敷成爲絕緣膜材料之塗敷液之後，再度加熱施 以硬化處理。如上述般，習知係於批次式加熱爐內於需要 時搬入待硬化處理之晶圓，進行長時間加熱之硬化處理。 但依本發明，係利用電子線進行硬化處理，故硬化處 理之時間遠較習知爲短。 又，電子線之硬化處理，藉由電子線能量之調整，膜 厚與硬化處理時間不具直接比例關係。因此，例如塗敷第 1塗敷液之後，進行僅使溶劑蒸發之預加熱之所謂前置烘 乾之後，直接塗敷次一塗敷液之後，直接進行電子線之硬 化處理，如此則對於多層絕緣膜之硬化處理更有效率。 又，顯像處理後之晶圓W，藉由照射電子線可強化微 影成像工程所形成之膜。 又，上述實施形態中，於晶圓處理裝置搭載形成層間 絕緣膜之單元，及硬化處理該層間絕緣膜之單元及進行微 影成像工程之單元，但亦可於晶圓處理裝置僅搭載形成層 間絕緣膜之單元及電子線硬化處理之單元。此情況下，和 習知批次式硬化處理比較，可達成短T A T化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ -35- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

1245313 A7 _ B7 五、發明説明（33) 上述實施形態中，係針對S〇D之層間絕緣膜加以說 明，但本發明亦適用其他層間絕緣膜例如S〇G ( spin on glass ) 、L o w - k膜（有機氧化矽膜）、阻劑膜等之 晶圓處理。 又，上述實施形態中，係針對半導體晶圓元件製程之 層間絕緣膜形成工程中之晶圓處理方法說明，但本發明亦 適用半導體晶圓以外之基板例如L C D基板之處理方法。 (產業上之可用性） 於多層配線構造之半導體元件或L C D基板製程等， 於晶圓或L C D玻璃基板上形成層間絕緣膜時有用。 (圖面之簡單說明） 圖1 :本發明實施形態之晶圓處理方法被實施之絕緣 膜形成裝置之槪略構成之橫斷面說明圖。 圖2 :圖1之絕緣膜形成裝置之正面圖。 圖3 ··圖1之絕緣膜形成裝置之背面圖。 圖4 ··硬化處理單元之縱斷面之說明圖。 圖5 :絕緣膜形成裝置之另一構成例之橫斷面說明圖 〇 圖6 :本發明實施形態之晶圓處理裝置之槪略構成之 橫斷面說明圖。 圖7·圖6之晶圓處理裝置之正面圖。 圖8 :圖6之晶圓處理裝置之背面圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公遵：） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -36- 1245313 Μ Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（35) 8 搬送路 13 主搬送裝置 1 5、1 6 塗敷單元 4 0 冷卻單元 4 1 授受部 42、43、47 低溫加熱單元 44、48、49 高溫加熱單元 4 5 冷卻單元 4 6 授受部 5 0 晶圓搬送體 55 硬化處理單元 5 5 a、2 0 1 殼體 5 6、5 7 載置部 5 8 搬送臂 6 0 載置台 6 1 加熱器 6 3 驅動機構 6 4 升降銷 6 5 照射裝置 6 6 電子線管 6 7 照射控制裝置 6 8 ^ a、6 8 b 供給管 6 8《 :、6 8 d 閥 6 9 吸引泵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 、11

-38- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 B7 五、發明説明（36) 7〇a、70b 排氣管 71、191 搬送口 7 2、1 9 2 閘門 10 1 晶圓處理裝置 10 2 卡匣平台 1 0 3 第1處理平台 104 第2處理平台 1〇5 搬送室 1 0 4 a、1 〇 5 a 殼體 10 8 晶圓搬送體 1 0 9 搬送路 113 主搬送裝置 1 1 5、1 1 7 塗敷單元 116 藥液貯藏室 118 顯像處理單元 13 2 授受部 13 3 定影單元 134 後烘乾單元 135、136 冷卻單元 13 7 授受部 13 8 加熱處理單元 139 後曝光烘乾單元 14 0 預烘乾單元 150 搬送機構 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-39- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A7 B7 五、發明説明（37) 151 減壓機構 152、161、179a、179b 排氣管 1 5 3、1 6 2 吸引泵 155、156、157 搬送口 1 5 8、1 5 9、1 6 0、1 8 2、1 9 2 閘門 16 5 硬化處理單元 165a 單元殼體 17 0 載置台 17 1 加熱器 17 3 驅動機構 17 4 升降銷 17 5 照射裝置 17 6 電子線管 177 照射控制裝置 1 7 8 a、1 7 8 b 供給管 178c、178d、179c、179d 閥 19 0 蝕刻單元 2 0 2 減壓室 2 11 柵極 2 12 電源 221 高頻電源 222 電漿產生裝置 G1、G2、G3、G4、G5、G6 處理單元群 W 晶圓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） η - 40 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 第9 1 1 00789號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國料年8月1S’日修正 L . 一i 1 · 一種基板之處理方法，係具備： 於基板形成層間絕緣膜之工程； 於處理室內對上述基板上之層間絕緣膜照射電子線使 該層間絕緣膜硬化之工程；及 照射電子線使層間絕緣膜硬化之後，於上述處理室內 產生電漿之工程。 2 ·如申請專利範圍第1項之基板之處理方法，其中 於使上述層間絕緣膜硬化之工程中，基板被加熱至特 定溫度。 3 ·如申請專利範圍第1項之基板之處理方法，其中 使上述層間絕緣膜硬化之工程，係至少於氧濃度較大 氣低之低氧環境下進行。 4 .如申請專利範圍第1項之基板之處理方法，其中 形成上述層間絕緣膜之工程，係具備於基板塗敷成爲 層間絕緣膜之塗敷液的工程， 於該塗敷工程與上述層間絕緣膜硬化工程之間，進行 對基板加熱之預加熱工程。 5 ·如申請專利範圍第1項之基板之處理方法，其中 於硬化上述層間絕緣膜之工程之後，具備加熱基板之 後加熱工程。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   1245313 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 ·如申g靑專利範圍第2項之基板之處理方法，其中 至少將上述基板周邊之環境替換爲分子量較氧小之氣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 體，據以作成上述低氧環境。 7 ·如申請專利範圍第2項之基板之處理方法，其中 藉由對上述處理室內施以減壓，俾作成上述低氧環境 〇 8 ·如申請專利範圍第4項之基板之處理方法，其中 從上述預加熱工程終了至基板照射電子線爲止之時間 控制爲一定。 · 9 ·如申請專利範圍第4項之基板之處理方法，其中 上述預加熱工程，係在較上述層間絕緣膜硬化工程之 基板溫度低之溫度下進行。 1 0 ·如申請專利範圍第5項之基板之處理方法，其 中 上述後加熱工程，係在較上述層間絕緣膜硬化工程之 基板溫度高之溫度下進行。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之基板之處理方法，其 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 中 上述電漿係藉由電子線照射而產生。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之基板之處理方法，其 中 上述電漿係藉由高頻電力之供給而產生。 1 3 · —種基板之處理方法，係具備： 重複進行於基板塗敷成爲層間絕緣膜之塗敷液的塗敷 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -2 - 1245313 ABCD 六、申請專利範圍 工程，以及在上述塗敷工程之後對基板加熱之預加熱工程 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本X ) 於最終之塗敷工程之後，於處理室內對上述基板上之 多數層間絕緣膜照射電子線使該多數層間絕緣膜同時硬化 之工程；及 使上述層間絕緣膜硬化後，於上述處理室內產生電漿 的工程。 1 4 · 一種基板之處理裝置，係具備： 第1處理部，具有對基板塗敷成爲絕緣膜之塗敷’液的 塗敷單元； 弟2處理邰’具有對每一片基板逐一照射電子線，使 基板上之上述絕緣膜硬化之硬化處理單元； 搬送機構，用於上述第1處理部與上述第2處理部之 間搬送基板；及 電漿產生裝置，俾於上述第2處理部內產生電漿。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置 ，其中 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述電漿產生裝置及照射電子線的電子管。 1 6 ·如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 上述硬化處理單元，係於載置基板之載置台與照射電 子線之裝置之間具備柵極。 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 本1^張尺度適用中國國家標準（上叫八4祕（210父297公釐)~一 ~ -- -3- 1245313 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 上述硬化處理單元，係具備載置基板之載置台，上述 載置台可對基板施加逆偏壓。 1 8 .如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 上述硬化處理單元，可對該硬化處理單元內之壓力進 行減壓。 1 9 .如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 上述第1處理部，係具備對塗敷有上述塗敷液之基板 進行加熱處理的加熱處理單元。 2 0 ·如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 上述第1處理部，另具備：對基板塗敷阻劑液的阻劑 塗敷單元，及對基板進行顯像處理的顯像處理單元； 在上述搬送機構可對基板搬送之區域，設置使基板曝 光之曝光處理單元。 2 1 ·如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 具備：收容上述搬送機構並可以氣密式閉鎖之搬送室 ;及 令上述搬送室減壓爲特定壓力的減壓機構。. 2 2 ·如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 可對上述第2處理部內之壓力進行減壓。 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) ' -4- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245313 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 2 3 ·如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 具備：收容上述搬送機構及上述第2處理部並可以氣 密式閉鎖之減壓室；及 令上述減壓室減壓爲特定壓力的減壓機構。 2 4 •如申請專利範圍第1 4項之基板之處理裝置， 其中 於上述第2處理部，設置對基板施以熱處理的熱處理 口口 —* 單兀。 2 5 .如申請專利範圍第2 0項之基板之處理裝置， 其中 於上述第2處理部，設置在減壓環境內對基板施以蝕 刻處理的蝕刻單元。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公嫠） -5 -