TWI404121B - 光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法 - Google Patents

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Description

光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法
本發明係關於塗佈光阻膜於基板，使經曝光之光阻膜顯影以形成光阻圖案之光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法，特別是關於可藉由光阻圖案平滑化減低線寬粗糙度之光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法。
為製造密集度更高之半導體積體電路，業界要求更細微化。例如，蝕刻遮罩最小尺寸(CD)逐漸達到低於現有曝光裝置曝光極限的32nm或22nm。以約此寬度形成電場效應電晶體(FET)通道時，若光阻圖案線寬粗糙度(LWR)大，FET臨限值電壓即會產生差異，產生作為積體電路之特性惡化或無法正常動作之問題。
為解決如此之問題，專利文獻1中記載有一方法，藉由對光阻膜供給溶劑氣體以溶解光阻膜表面，使光阻膜表面凹凸均一化。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2005-19969號公報
又，於光阻塗佈顯影裝置內對光阻膜供給溶劑氣體時，溶劑氣體有可能於光阻塗佈顯影裝置內擴散，使顯影前之光阻膜暴露在溶劑氣體中。此時，例如光阻膜係藉由化學增殖型光阻形成時，光阻膜中之酸性成分有時亦會因溶劑所含有之鹼性成分而被中和，陷入顯影作用受到妨礙而無法圖案化之事態中。
且溶劑中亦有例如刺激性臭味強之溶劑，若因如此之溶劑溶劑氣體漏洩至光阻塗佈顯影裝置外，有時亦會對裝置操作人員造成不適感。
鑑於上述問題，本發明之目的在於提供一種光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法，可防止其朝外部擴散，並同時高效率地減低光阻圖案之線寬粗糙度。
為達成上述目的，依本發明第1態樣可提供一種光阻塗佈顯影裝置，包含：光阻膜形成部，在基板上塗佈光阻以形成光阻膜；光阻顯影部，使經曝光之該光阻膜顯影；溶劑氣體產生部，產生含有對該光阻膜具有溶解性之溶劑蒸氣或氣體之氣體；溶劑氣體調整部，調整藉由該氣體產生部產生之該氣體；處理室，收納有具有於該光阻顯影部顯影而圖案化之該光阻膜之基板，並可維持於減壓狀態，其中包含供給部，以對所收納之該基板供給藉由該溶劑氣體調整部調整之該氣體；及排氣部，使該處理室排氣至減壓狀態。
依本發明第2態樣可提供一種光阻塗佈顯影方法，包含下列步驟：在基板上塗佈光阻以形成光阻膜；利用既定光罩使該光阻膜曝光；使經曝光之該光阻膜顯影以使該光阻膜圖案化；將具有該經圖案化之該光阻膜之基板收納在可維持減壓狀態之處理室中；產生包含對該光阻膜具有溶解性之溶劑蒸氣或氣體之氣體；調整藉由該氣體產生部產生之該氣體；及對收納於該處理室之該基板供給經調整之該氣體。
依本發明實施形態可提供一種光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法，可避免製程蒙氣污染，並同時高效率地減低光阻圖案之線寬粗糙度。
以下參照附圖並同時說明關於本發明非限定例示之實施形態。所附全圖式中就同一或對應之構件或零件賦予同一或對應之參照符號，省略重複之說明。
圖1係顯示依本發明一實施形態光阻塗佈顯影裝置1構成之概略俯視圖，圖2係光阻塗佈顯影裝置1之概略前視圖，圖3係光阻塗佈顯影裝置1之概略後視圖。
如圖1所示，光阻塗佈顯影裝置1包含晶圓匣盒站2、處理站3及介面部4。
晶圓匣盒站2包含：載置部6，載置有收納例如25片晶圓W之匣盒C；及晶圓輸送體7，自載置於載置部6之匣盒C取出晶圓W，在匣盒C與處理站3之間送入送出晶圓W。
於載置台6可沿圖中X方向(晶圓匣盒站2之長邊方向)載置複數(例如4個)匣盒C。晶圓輸送體7配置在晶圓匣盒站2載置部6與處理站3之間，可順著輸送路8沿X方向移動。且晶圓輸送體7具有可沿Y方向、Z方向(上下方向)及θ方向(以Z軸為中心之旋轉方向)任意移動之晶圓輸送臂7a。藉由如此構成，晶圓輸送體7可選擇性地接近載置於載置部6之匣盒C，依序取出沿Z方向多段收納於匣盒C內之晶圓W，可朝處理站3第3處理裝置群組G3(後述)輸送取出之晶圓W。且晶圓輸送體7宜具有對準晶圓W之對準功能。
於處理站3中其大致中心部設有主輸送裝置13，於此主輸送裝置13周邊配置有4個處理裝置群組G1、G2、G3、G4。此等處理裝置群組如後述，具有多段配置之各種處理裝置。第1處理裝置群組G1及第2處理裝置群組G2相對於主輸送裝置13配置於+X方向側。且第3處理裝置群組G3及第4處理裝置群組G4配置於主輸送裝置13沿Y方向之兩側。具體而言，第3處理裝置群組G3鄰接晶圓匣盒站2配置，第4處理裝置群組G4鄰接介面部4配置。
主輸送裝置13可相對於配置在此等處理裝置群組G1、G2、G3、G4之各種處理裝置(後述)及光阻膜處理裝置60(後述)送入送出晶圓W。
第1處理裝置群組G1及第2處理裝置群組G2例如圖2所示包含：光阻塗佈裝置17，塗佈光阻液於晶圓W以形成光阻膜；及顯影處理裝置18，配置於光阻塗佈裝置17上方，使經曝光之光阻膜顯影。
第3處理裝置群組G3例如圖3所示，自下而上依序包含：冷卻裝置30，冷卻晶圓W；附著裝置31，進行用以提高光阻液對晶圓W之定著性之附著處理；延伸裝置32，傳遞晶圓W；預烤裝置33、34，進行使塗佈於晶圓W之光阻液中之溶劑蒸發之烘烤處理；備用之烘烤裝置35；及後烘烤裝置36，進行加熱經顯影之光阻膜之後烘烤處理。
第4處理裝置群組G4例如圖3所示，自下而上依序包含：冷卻裝置40；延伸‧冷卻裝置41，使晶圓W自然冷卻；延伸裝置42，在主輸送裝置13與晶圓輸送體50(後述)之間傳遞晶圓W；冷卻裝置43；曝後烤裝置44、45，加熱經曝光之光阻膜；備用之烘烤裝置46；及後烘烤裝置47。
又，處理裝置群組之數量及配置、配置於各處理裝置群組之處理裝置數量、種類及配置可依於該光阻塗佈顯影裝置1所處理或製造之元件種類任意選擇。
再次參照圖1即知，於介面部4中央部設有晶圓輸送體50。此晶圓輸送體50可任意進行X方向及Z方向之移動與θ方向之旋轉。晶圓輸送體50可接近屬於第4處理裝置群組G4之延伸‧冷卻裝置41、延伸裝置42、周邊曝光裝置51及曝光裝置5，分別輸送晶圓W至此等者。
其次參照圖4至圖6並同時說明關於配置於處理站3之光阻膜處理裝置60。
參照圖4即知光阻膜處理裝置60包含：處理室62，對光阻膜進行處理；及真空預備室64，經由閘閥GV1連接此處理室62。
於處理室62配置有載置晶圓W之基座62S。於基座62S設有3個穿通孔，為載置晶圓W於基座62S上，自基座62S舉起晶圓，設有通過對應之穿通孔上下動之3個昇降銷62P。且於基座62S內建有以例如電熱線等形成之加熱部62H(圖5)。加熱部62H連接未圖示之電源、溫度測定部及溫度調整器等，藉由此等者，可以既定溫度加熱基座62S及載置於其上之晶圓W。且基座62S宜包含靜電吸盤。
且於處理室62底部形成有複數(圖示例中係4個)排氣口62E，藉由連接排氣口62E之排氣系統(未圖示)，可維持處理室62內於減壓狀態。此排氣系統宜具有易實現高排氣速度之渦輪分子泵。又，於聯繫排氣口62E與排氣系統之配管途中設有壓力調整閥(未圖示)。設於處理室62之壓力錶等可聯合控制部(皆未圖示)控制壓力調整閥，以調整處理室62內之壓力。
於真空預備室64設有支持並輸送晶圓W之輸送臂64A。可藉由導軌66以可移動之方式支持輸送臂64A(圖5)，以未圖示之驅動裝置使輸送臂順著導軌66沿圖中Y方向來回移動。且輸送臂64A具有2個狹縫部，3個昇降銷64P可通過此等者上下動。藉由昇降銷64P上下動，載置晶圓W於輸送臂64A上，自輸送臂64A舉起晶圓。本實施形態中，於輸送臂64A內部形成有流體流動之導管，經溫度調整之流體可自未圖示之流體循環器流出。藉此，可冷卻載置於輸送臂64A上的晶圓W。且輸送臂64A可以除上述允許昇降銷64P上下動之狹縫部外廣闊之範圍接觸晶圓W，故可高效率地冷卻晶圓W。
且具有真空預備室64面對處理站3主輸送裝置13之閘閥GV2。若開啟閘閥GV2，即可藉由主輸送裝置13將晶圓W送入真空預備室64內，將晶圓自真空預備室64送出。若關閉閘閥GV2，即可氣密性地維持真空預備室64之狀態。且於真空預備室64底部形成有複數(圖示例中係4個)排氣口64E，藉由連接排氣口64E之排氣系統，可維持真空預備室64內於減壓狀態。
且參照圖4及圖5即知於真空預備室64頂棚部附近設有沿閘閥GV1延伸之紫外線燈UV。紫外線燈UV可係主要發射172nm紫外光之氙準分子燈。依如圖示配置之紫外線燈UV，藉由輸送臂64A自真空預備室64朝處理室62送入晶圓W時(或自處理室62朝真空預備室64送出晶圓時)，可對晶圓W照射紫外光。又，紫外線燈UV亦可在真空預備室64頂棚部附近沿閘閥GV2延伸設置。依此，在藉由主輸送裝置13朝真空預備室64送入晶圓W時(或送出時)，可對晶圓W照射紫外光。且只要可對晶圓W照射紫外光，亦可在載置於輸送臂64A之晶圓W上方配置氙準分子燈，使用反射鏡等對晶圓W整體照射紫外光。
參照圖5即知，光阻膜處理裝置60中包含：溶劑氣體產生器67A，產生對晶圓W上的光阻膜供給之溶劑氣體；及溶劑氣體調整器65A，調整(調節)因溶劑氣體產生器67A產生之溶劑氣體。
又，雖為便於圖示溶劑氣體產生器67A及溶劑氣體調整器65A圖示於光阻膜處理裝置60處理室62旁邊，但不限於此位置。溶劑氣體產生器67A及溶劑氣體調整器65A可鄰接例如光阻膜處理裝置之真空預備室64配置，亦可配置於光阻膜處理裝置60上方。且於圖1及圖4中已省略溶劑氣體產生器67A及溶劑氣體調整器65A之圖示。
本實施形態中，作為溶劑氣體產生器67A，如圖5所示意顯示使用起泡器儲存槽。亦即，於溶劑氣體產生器67A內部收納有溶劑(液體)。且溶劑氣體產生器67A連接導入使此溶劑起泡之載持氣體之吸氣管67B，與對溶劑氣體調整器65A提供因起泡含有溶劑蒸氣之載持氣體(溶劑氣體)之橋配管65B。載持氣體可係例如氬(Ar)氣、氦(He)氣等非活性氣體或氮(N2 )氣，由未圖示之載持氣體供給源對吸氣管67B供給之。
且溶劑氣體產生器67A於本實施形態係收納於恒溫槽67T，藉此，溶劑氣體產生器67A、吸氣管67B及橋配管65B大致維持於同一溫度。此溫度可為溶劑大致不分解或變質之溫度，例如在80℃至120℃之範圍內，具體而言可約為100℃。如後述，溶劑氣體產生器67A之溫度更宜高於溶劑氣體調整器65A之溫度。且於橋配管65B中恒溫槽67T之外部部分捲繞有例如帶狀加熱器65H，藉此加熱橋配管65B，可用以防止於橋配管65B內部溶劑氣體凝結。
又，收納於溶劑氣體產生器67A之溶劑宜具有使光阻膜溶解之性質。且此溶劑即使不至於使光阻膜溶解，具有由光阻膜吸收，使經吸收之部分膨潤之性質即可。如此之性質於本說明書中亦稱為具有溶解性。具體而言，作為適當之溶劑，可舉丙酮、丙二醇單甲醚醋酸酯(PGMEA)及N甲基2吡咯酮(NMP)等為例。
且於溶劑氣體產生器67A吸氣管67B載持氣體供給源(未圖示)與溶劑氣體產生器67A之間，設有用以使載持氣體供給開始/停止之開合閥或用以控制流量之流量控制器(皆未圖示)，藉由未圖示之控制部，控制供給開始/停止及流量。
溶劑氣體調整器65A藉由例如與起泡器儲存槽大小大致相同之中空儲存槽構成。且溶劑氣體調整器65A連接來自溶劑氣體產生器67A之橋配管65B。藉此，可將由溶劑氣體產生器67A產生之溶劑氣體導入溶劑氣體調整器65A內部。且溶劑氣體調整器65A連接作為送出管之橋配管62B，藉此，自溶劑氣體調整器65A朝處理室62送出溶劑氣體。且溶劑氣體調整器65A收納於恒溫槽65T，藉此，溶劑氣體調整器65A、橋配管65B及橋配管62B可維持於大致相等之溫度。此溫度可在例如約70℃至約90℃之範圍內，宜為例如約80℃。且此溫度更宜低於溶劑氣體產生器67A之溫度。
且於溶劑氣體調整器65A內部設有連接來自溶劑氣體產生器67A之橋配管65B之霧氣去除噴嘴65C。霧氣去除噴嘴65C如圖6A所示，包含：漏斗部65C1，連接橋配管65B；及扁平之方形導管部65C2，連接漏斗部65C1。
漏斗部65C1藉由形狀大致為三角形之2個板構件構成，於此三角形頂部連接橋配管65B，於三角形底邊連接方形導管部65C2。且漏斗部65C1封裝有2個板狀構件之側壁，整體形狀為扁平之漏斗狀。
圖6B係自圖6A中箭頭AR1方向觀察霧氣去除噴嘴65C之側視圖。如圖示，漏斗部65C1之厚度自橋配管65B朝方形導管部65C2從與橋配管65B外徑大致相等縮小至與扁平之方形導管部65C2之厚度大致相等。如此，橋配管65B內部中剖面為圓形之溶劑氣體流路轉變為方形導管部65C2內部中剖面為扁平矩形之流路。
方形導管部65C2在與漏斗部65C1連接端相反側端形成開口，藉此，通過橋配管65B提供之溶劑氣體朝溶劑氣體調整器65A內部噴吐。且如圖6A及圖6C(自圖6A中箭頭AR2方向觀察霧氣去除噴嘴65C之側視圖)所示，於方形導管部65C2內部設有沿自漏斗部65C1朝方形導管部65C2之方向延伸之複數區隔壁65C3。藉由此等區隔壁65C3，方形導管部65C2內壁面表面積增大。
且於方形導管部65C2如圖5所示設有熱電偶TC，藉此，可控制方形導管部65C2(霧氣去除噴嘴65C)之溫度。
依如此構成之溶劑氣體調整器65A，即使在由溶劑氣體產生器67A提供給溶劑氣體調整器65A之溶劑氣體中含有霧氣或微小液滴時，當溶劑氣體主要於方形導管部65C2內碰撞內壁面之際，霧氣等由內壁面吸附，故可自溶劑氣體中確實去除霧氣。具有霧氣去除噴嘴65C之溶劑氣體調整器65A於特別是作為溶劑氣體產生器67A，利用例如直接使溶劑呈霧狀進行噴霧之噴霧器或超音波霧化器等時特別適當。
且溶劑氣體調整器65A收納於恒溫槽65T，並於方形導管部65C2設有熱電偶TC，故可維持低於溶劑氣體產生器67A之溫度。因此，通過溶劑氣體調整器65A時溶劑氣體溫度可低於溶劑氣體產生器67A內之溫度。因此於溶劑氣體產生器67A中，即使在因例如載持氣體流速快之理由溶劑氣體未充分飽和時，亦可藉由使溶劑氣體通過溶劑氣體調整器65A，提高(使其呈過飽和狀態)溶劑氣體之飽和度(載持氣體中溶劑蒸氣之濃度)。
再次參照圖5即知，於處理室62頂棚部連接有來自溶劑氣體調整器65A之橋配管62B。連接處理室62之橋配管62B噴吐口位於基座62S大致中央上方，藉此，可對載置於基座62S之晶圓W整體供給溶劑氣體。
且如圖5所示，於處理室62繞設有帶狀加熱器62H1，於橋配管62B繞設有帶狀加熱器62H2。藉此，可控制處理室62及橋配管62B之溫度。此等溫度可在例如約70℃至約90℃之範圍內，宜與溶劑氣體調整器65A之溫度相等。如此，可防止溶劑氣體凝結於橋配管62B及處理室62內壁面。
其次說明關於依本實施形態包含光阻膜處理裝置60之光阻塗佈顯影裝置1之動作(光阻塗佈顯影裝置1中之處理步驟)。
首先，藉由晶圓輸送體7(圖1)自匣盒C取出1片未處理之晶圓W，將其輸送至第3處理裝置群組G3之延伸裝置32(圖3)。其次藉由主輸送裝置13將晶圓W送入第3處理裝置群組G3之附著裝置31，為提升光阻液對晶圓W之密接性，塗佈例如HMDS於晶圓W。其次，輸送晶圓W至冷卻裝置30，使其冷卻至既定溫度後，將其輸送至光阻塗佈裝置17。於光阻塗佈裝置17使光阻液旋轉塗佈在晶圓W上，形成光阻膜。
藉由主輸送裝置13將形成有光阻膜之晶圓W輸送至預烤裝置33，對晶圓W進行預烤。接著，藉由主輸送裝置13將晶圓W輸送至延伸‧冷卻裝置41以使其冷卻。且藉由晶圓輸送體50依序輸送晶圓W至周邊曝光裝置51、曝光裝置5，於各裝置進行既定處理。於曝光裝置5中使用既定光罩對光阻膜進行曝光處理後，藉由晶圓輸送體50將晶圓W輸送至第4處理裝置群組G4之延伸裝置42。
其後，藉由主輸送裝置13將該晶圓W輸送至曝後烤裝置44以進行曝後烤，將其輸送至冷卻裝置43以使其冷卻。接著，藉由主輸送裝置13將晶圓W輸送至第1處理裝置群組G1或第2處理裝置群組G2之顯影處理裝置18，在此對晶圓W進行顯影處理。藉此，在晶圓W上形成經圖案化之光阻膜(光阻遮罩)。
藉由主輸送裝置13將顯影處理結束之晶圓W輸送至光阻膜處理裝置60(圖4及圖5)。具體而言，設定光阻膜處理裝置60真空預備室64內部為大氣壓後，開啟閘閥GV2(圖4)，藉由主輸送裝置13將晶圓W送入真空預備室64內，固持晶圓W於3個昇降銷64P上方。其次，昇降銷64P上昇，自主輸送裝置13接收晶圓W，主輸送裝置13自真空預備室64退出後，昇降銷64P下降載置晶圓W於輸送臂64A上。閘閥GV2關閉後，真空預備室64內排氣，維持於既定壓力。真空預備室64內壓力可在例如約7Torr(0.933kPa)至約10Torr(1.33kPa)之範圍內。
其次，自真空預備室64朝處理室62送入晶圓W。亦即，開啟真空預備室64與處理室62之間之閘閥GV1，輸送臂64A沿導軌66移動，將晶圓W送入處理室62內，於基座62S上方固持晶圓W。此時，宜點亮設於真空預備室64之紫外線燈UV，對送入處理室62內之晶圓W照射紫外光。此紫外光之照射於藉由對溶劑溶解度低之ArF用光阻形成光阻膜時特別適當。吾人認為此係因ArF用光阻所含有之內酯因紫外光之照射分解。
接著，昇降銷62P上昇，自輸送臂64A接收晶圓W，輸送臂64A自處理室62退出後昇降銷62P下降，載置晶圓W於基座62S上。此後，關閉閘閥GV1，處理室62內藉由排氣系統(未圖示)通過排氣口62E排氣，維持於既定壓力。此壓力宜低於後述光阻膜處理時之壓力，宜係生產能力大致不因排氣所需時間降低之壓力，例如在約0.1Torr(13.3Pa)至約7Torr(0.933kPa)之範圍內。
此後，對晶圓W進行用以使經圖案化之光阻膜平滑化之光阻膜處理。具體而言，首先開啟閥67V，自未圖示之載持氣體供給源朝溶劑氣體產生器67A之吸氣管67B供給載持氣體。藉此，自吸氣管67B朝收納於溶劑氣體產生器67A之溶劑內噴吐載持氣體，在溶劑內流動之期間內包含溶劑蒸氣作為溶劑氣體通過橋配管65B對溶劑氣體調整器65A供給載持氣體。
於溶劑氣體調整器65A通過霧氣去除噴嘴65C對溶劑氣體調整器65A內噴吐來自橋配管65B之溶劑氣體。藉由溶劑氣體特別是在通過霧氣去除噴嘴65C時衝擊內壁面，去除溶劑氣體所含有之霧氣等。且溶劑氣體調整器65A之溫度低於溶劑氣體產生器67A，故可藉由溶劑氣體調整器65A(特別是霧氣去除噴嘴65C)冷卻因溶劑氣體產生器67A而產生，溫度高的溶劑氣體。因此可通過橋配管62B朝光阻膜處理裝置60之處理室62供給未含有霧氣等，飽和度高的溶劑氣體(含有溶劑蒸氣或氣體之載持氣體)。
一旦對處理室62供給溶劑氣體，處理室62內即由既定壓力之溶劑氣體所充滿，晶圓W上的光阻膜暴露於溶劑氣體中。此時處理室62內之壓力宜低於大氣壓，例如宜在約1Torr(0.133kPa)至約10Torr(1.33kPa)之範圍內。只要係此程度之壓力，即可適當使晶圓W上的光阻膜暴露於溶劑氣體中。
光阻膜暴露於溶劑氣體中既定期間後，關閉閥67V並停止供給載持氣體，結束對該晶圓W之光阻膜處理。
光阻膜處理結束後，載置晶圓W於基座62S上並直接藉由基座62內之加熱部62H加熱基座62S及其上之晶圓W。此時之溫度例如可在約70℃至約130℃之範圍內。
在此說明關於藉由以上處理光阻膜平滑化之機制。圖7(a)係顯示圖案呈線與間距狀之光阻膜「線」剖面之示意圖。如圖示，顯影後光阻膜R1特別是於側面可觀察到凹凸。吾人認為如此之凹凸係因例如於曝光中光阻膜內曝光光線之干擾等產生。接著，光阻膜一旦暴露於溶劑氣體中，溶劑即由光阻膜表面(上表面及側面)吸附，由光阻膜吸收。經吸收之溶劑使光阻溶解，且/或由光阻膜吸收，如圖7(b)所示，使光阻膜膨潤。經膨潤之光阻膜R2表層部液狀化，其表面因表面張力平滑化。又，一旦因此後之加熱，經吸收之溶劑蒸發，光阻膜膨潤之部分即會因收縮而更平滑化，如圖7(c)所示，可獲得表面經平滑化之光阻膜R3。且藉由加熱光阻膜R2，可防止光阻膜耐蝕刻性降低。
如此結束平滑化處理後，依與自真空預備室64朝處理室62送入之程序相反之程序自處理室62朝真空預備室64送出晶圓W。此時，藉由真空預備室64之輸送臂64A迅速冷卻晶圓W。
再接著藉由主輸送裝置13自真空預備室64送出晶圓W，輸送晶圓至第4處理裝置群組G4之後烘烤裝置47，在此進行後烘烤。接著，藉由主輸送裝置13輸送晶圓W至第4處理裝置群組G4之冷卻裝置40以使其冷卻，其後，晶圓經由延伸裝置32回到原來的匣盒C，結束對晶圓W包含一連串光阻塗佈/曝光/顯影之處理步驟。
如以上，按照依本實施形態之光阻塗佈顯影裝置1，於光阻膜處理裝置60，在減壓下使因顯影圖案化之光阻膜暴露於溶劑氣體中，光阻膜表面因由光阻膜吸附之溶劑溶解並膨潤，故光阻膜表面凹凸平滑化。藉此可減低光阻圖案之LWR。因此，即使在例如以最小尺寸32nm或22nm形成FET閘極時，亦可減低臨限值電壓之差異。
且對維持減壓之處理室62內供給溶劑氣體，藉由排氣系統排氣，故溶劑氣體不朝光阻處理裝置60外部擴散。且收納溶劑之溶劑氣體產生器67A密封，吸氣管67B及橋配管65B氣密性地連接溶劑氣體產生器67A。因此，溶劑蒸氣亦不自此等者朝光阻塗佈顯影裝置1內部空間擴散。因此，晶圓W不於光阻塗佈顯影裝置1內部空間暴露在溶劑中，可防止光阻膜之顯影作用因溶劑降低。
且溶劑及溶劑氣體係封閉於受限區域中，故即使在使用例如可燃性溶劑時，亦可避免例如光阻塗佈顯影裝置1內部設備或無塵室內其他裝置成著火源，溶劑氣體起火之事態發生。
且本實施形態之光阻膜處理裝置60具有溶劑氣體調整器65A，藉此，可進行去除於溶劑氣體產生器67A產生之溶劑氣體中之霧氣等，或提高溶劑氣體中溶劑之飽和度之溶劑氣體之調整。一旦對處理室62供給含有霧氣等溶劑氣體，霧氣等附著於光阻膜，光阻膜即可能於該部分過度溶解，陷入圖案變形之事態。然而，於本實施形態，藉由具有霧氣去除噴嘴65C之溶劑氣體調整器65A去除溶劑氣體中之霧氣等，故光阻膜可均一膨潤而平滑化。且若藉由溶劑氣體調整器65A使溶劑氣體呈過飽和狀態，即可以高濃度對處理室62供給溶劑蒸氣或氣體，以促進平滑化。且藉由使其過飽和，可提升溶劑濃度之再現性，故亦可提升步驟再現性。
以上雖已參照數個實施形態並同時說明本發明，但本發明不由上述實施形態限定，可按照所附之申請專利範圍進行各種變更。
例如於光阻膜處理裝置60處理室62內，橋配管62B前端可分支為複數條，亦可於前端安裝蓮蓬頭。依此等者可均一噴附溶劑氣體於晶圓W。且亦可使基座62S可沿水平方向移動，移動基座62S上的晶圓W並同時供給溶劑氣體。
且作為溶劑氣體產生器不限於圖5所示之起泡器儲存槽及上述噴霧器或超音波霧化器，亦可係圖8所示之蒸氣供給器。參照圖8即知此例之溶劑氣體產生器67A1中與起泡器儲存槽不同，吸氣管67B未達到溶劑中。因此，對溶劑氣體產生器67A1供給之載持氣體含有充滿溶劑上方空間之溶劑蒸氣而由橋配管65B送出。依此構成亦可產生溶劑氣體。
且作為溶劑氣體調整器，例如圖9所示，亦可不具有霧氣去除噴嘴65C而代之以複數檔板65F。圖示例中，於溶劑氣體調整器65A1內部自橋配管65B前端噴出之溶劑氣體通過最下方之檔板65F之開口65Q朝上方流動。此時，第2段檔板65F開口65Q與最下方之檔板65F之開口65Q沿鉛直方向錯開，故溶劑氣體衝擊第2段檔板65F背面，方向變更再通過開口65Q朝上方流動。此時，溶劑氣體中所含有之霧氣等衝擊第2段檔板65F背面而吸附於其背面，故可自溶劑氣體中去除霧氣等。此時當然不限於3個檔板65F，可設置2個或4個以上檔板65F。且當然可於複數檔板65F其中任一者設置熱電偶，以調節溫度。
且使經圖案化之光阻膜暴露於溶劑氣體中後之烘烤亦可不在處理室62內基座62S進行，而在例如第4處理裝置群組G4之烘烤裝置46或後烘烤裝置47進行。換言之，亦可不在處理室62內進行烘烤而僅進行後烘烤。且亦可不在基座62S內設置加熱部62H而代之以於真空預備室64之頂棚部設置加熱燈，藉此進行烘烤。
溶劑氣體產生部67A、溶劑氣體調整器65A等溫度當然僅係例示，可藉由使用之溶劑、溶劑氣體中溶劑之濃度等適當變更。特別是可設定低於溶劑因熱變質或分解之溫度，於橋配管65B、62B等內部大致不凝結之溫度。
亦可不藉由配置於光阻處理裝置60真空預備室64之紫外線燈UV對以ArF用光阻形成之光阻膜照射紫外光，而例如於第4處理裝置群組G4設置紫外光照射用處理裝置，在此進行之。
且雖已作為形成有光阻膜之基板例示以半導體晶圓，但基板亦可係平面顯示器(FPD)用基板，可為製造FPD使用依本發明實施形態之光阻塗佈顯影裝置及方法。
AR1、AR2．．．箭頭
C．．．匣盒
G1、G2、G3、G4．．．處理裝置群組
GV1、GV2．．．閘閥
R1、R2、R3．．．光阻膜
TC．．．熱電偶
UV．．．紫外線燈
W．．．晶圓
1．．．光阻塗佈顯影裝置
2．．．晶圓匣盒站
3．．．處理站
4．．．介面部
5．．．曝光裝置
6．．．載置部
7、50．．．晶圓輸送體
7a．．．晶圓輸送臂
8．．．輸送路
13．．．主輸送裝置
17．．．光阻塗佈裝置
18．．．顯影處理裝置
30、40、43．．．冷卻裝置
31．．．附著裝置
32、42．．．延伸裝置
33、34．．．預烤裝置
35．．．備用之烘烤裝置
36、47．．．後烘烤裝置
41．．．延伸‧冷卻裝置
44、45．．．曝後烤裝置
46．．．備用之烘烤裝置
51．．．周邊曝光裝置
60．．．光阻膜處理裝置
62．．．處理室
62E、64E．．．排氣口
62S．．．基座
62P、64P．．．昇降銷
62H．．．加熱部
62B、65B．．．橋配管
62H1、62H2、65H．．．加熱器
64．．．真空預備室
64A．．．輸送臂
65A．．．溶劑氣體調整器
65T、67T．．．恒溫槽
65C．．．霧氣去除噴嘴
65C1．．．漏斗部
65C2．．．方形導管部
65C3．．．區隔壁
65F．．．檔板
65A1．．．溶劑氣體調整器
65Q．．．開口
66．．．導軌
67A、67A1．．．溶劑氣體產生器
67B．．．吸氣管
67V．．．閥
圖1係顯示依本發明實施形態光阻塗佈顯影裝置構成之概略俯視圖。
圖2係依本發明實施形態光阻塗佈顯影裝置之概略前視圖。
圖3係依本發明實施形態光阻塗佈顯影裝置之概略後視圖。
圖4係圖1至圖3所示之光阻塗佈顯影裝置所包含之光阻膜處理裝置之概略俯視圖。
圖5係顯示圖4所示之光阻膜處理裝置、溶劑氣體產生器及溶劑氣體調整器之概略剖面圖。
圖6A係顯示圖5所示之溶劑氣體調整器霧氣去除噴嘴之立體圖。
圖6B係顯示圖6A霧氣去除噴嘴之側視圖。
圖6C係顯示圖6A霧氣去除噴嘴之另一側視圖。
圖7(a)~(c)係圖4所示光阻膜處理裝置效果之說明圖。
圖8係顯示圖5所示溶劑氣體產生器之變形例圖。
圖9係顯示圖5所示溶劑氣體調整器之變形例圖。
C．．．匣盒
G1、G2、G3、G4．．．處理裝置群組
W．．．晶圓
1．．．光阻塗佈顯影裝置
2．．．晶圓匣盒站
3．．．處理站
4．．．介面部
5．．．曝光裝置
6．．．載置部
7、50．．．晶圓輸送體
8．．．輸送路
13．．．主輸送裝置
18．．．顯影處理裝置
51．．．周邊曝光裝置
62．．．處理室
64．．．真空預備室

Claims (7)

  1. 一種光阻塗佈顯影裝置，包含：光阻膜形成部，在基板上塗佈光阻以形成光阻膜；光阻顯影部，使經曝光之該光阻膜顯影；溶劑氣體產生部，設定至既定溫度，用以產生含有對該光阻膜具有溶解性之溶劑蒸氣或氣體的氣體；溶劑氣體調整部，設定至低於該既定溫度，用以調整藉由該溶劑氣體產生部產生之該氣體；處理室，設定至低於該既定溫度，收納著具有於該光阻顯影部顯影而圖案化之該光阻膜的基板，並可維持於減壓狀態；加熱部，設於該處理室內，以載置並加熱收納的基板；供給部，以朝向該加熱部上之該基板供給藉由該溶劑氣體調整部所調整之該氣體；排氣部，使該處理室排氣至減壓狀態；及溫度控制部，於從該供給部朝向該基板供給該氣體之後，使加熱部升溫。
  2. 如申請專利範圍第1項之光阻塗佈顯影裝置，其中，該溶劑氣體調整部包含：流入管，使藉由該氣體產生部產生之該氣體流入；轉變部，轉變該流入管的內部剖面形狀；及導管部，連接於該轉變部，為去除該氣體中所含有之霧氣，使自該轉變部流入之該氣體衝擊內面複數次。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光阻塗佈顯影裝置，其中，更包含紫外光光源，以於朝向該基板供給該氣體之步驟前對經顯影而圖案化之該光阻膜照射紫外光。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之光阻塗佈顯影裝置，其中，該溶劑係丙酮、丙二醇單甲醚醋酸酯(PGMEA)及N甲基2吡咯酮(NMP)其中任一者或此等者二者以上之組合。
  5. 一種光阻塗佈顯影方法，包含下列步驟：在基板上塗佈光阻以形成光阻膜； 利用既定光罩使該光阻膜曝光；使經曝光之該光阻膜顯影以令其圖案化；將具有該經圖案化之該光阻膜之基板，載置在可維持減壓狀態之處理室內設以載置並加熱基板的加熱部；藉由設定至既定溫度的溶劑氣體產生部，產生包含對該光阻膜具有溶解性之溶劑蒸氣或氣體之氣體；藉由設定至低於該既定溫度的溶劑氣體調整部，調整藉由該溶劑氣體產生部產生之該氣體；朝向載置在設定至低於該既定溫度之該處理室內的加熱部之該基板供給經該調整步驟所調整之該氣體；使該處理室內排氣至減壓狀態；及於朝向該基板進行供給之步驟後，使加熱部升溫。
  6. 如申請專利範圍第5項之光阻塗佈顯影方法，其中，更包含：於朝向該基板供給該氣體之步驟前對經顯影而圖案化之該光阻膜照射紫外光之步驟。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之光阻塗佈顯影方法，其中，該溶劑係丙酮、丙二醇單甲醚醋酸酯(PGMEA)及N甲基2吡咯酮(NMP)其中任一者或此等者二者以上之組合。
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