TWI413159B - 顯影裝置、顯影處理方法、及記憶媒體 - Google Patents

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Description

顯影裝置、顯影處理方法、及記憶媒體
本發明係關於對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理的顯影裝置、顯影處理方法、及儲存有該顯影處理方法的記憶媒體。
半導體裝置的製程中，進行如下之光微影步驟：於基板例如半導體晶圓(以下稱晶圓)之表面形成光阻劑膜，依序對該光阻劑膜進行曝光處理及顯影處理，藉此在光阻劑膜形成電路圖案。該光微影步驟一般使用：用以進行光阻劑之塗佈處理及顯影處理之塗佈‧顯影裝置連接有用以進行曝光處理之曝光裝置的系統。
就習知的顯影裝置而言，如下的裝置為已知：令水平固持例如晶圓的晶圓固持部繞著鉛直軸旋轉，並且顯影液噴嘴從上方側對該晶圓之表面噴出顯影液，而例如藉由沿晶圓之半徑方向掃描該顯影液噴嘴，以在晶圓表面形成顯影液之液膜以進行顯影處理。
此種顯影裝置中，為了涵蓋晶圓面內而均一地進行顯影處理，必須在例如晶圓之表面均一地形成顯影液之液膜，或者涵蓋面內而使顯影液與晶圓均一地接觸。因此，如專利文獻1、2所記載，例如對進行顯影處理前之晶圓的表面進行用以提高與顯影液之可潤濕性的處理，或者迅速排出晶圓上已使用(已溶解光阻劑膜)之顯影液的方法為已知。
又，對晶圓表面噴出顯影液時，例如於顯影液在晶圓之表面飛濺而顯影液附著到例如顯影液噴嘴的情形，該顯影液其後在例如顯影液噴嘴表面乾燥，顯影液中之固形成分向下方之晶圓脫落而有成為微粒的原因之虞。因此，該顯影裝置中，為抑制晶圓表面之顯影液的飛濺，有人進行例如顯影液之噴吐方法等各種檢討。
另一方面，近年來，晶圓(光阻劑膜)之表面有逐漸疏水(斥水)化的傾向。就其原因之一而言，有人檢討如下之浸液曝光方法：為使例如電路圖案細微化，於照射曝光用光源例如氟化氬(ArF)雷射光的照射部(透鏡)與晶圓表面(光阻劑膜)之間介在液體例如純水，以使從光源所照射之雷射光的波長縮短而進行曝光處理。因此該浸液曝光方法有時使用例如疏水性高的光阻劑膜，或者在光阻劑膜表面堆疊疏水性膜，俾於晶圓上之純水不會對曝光處理後續的後處理例如熱處理或顯影處理等造成不良影響，亦即於浸液曝光處理後晶圓表面不殘留純水，晶圓表面對例如純水之疏水性變高。因此於此種情形，例如晶圓之表面上純水的接觸角有時更變大到90°左右。
因此，對表面呈疏水性的晶圓進行顯影處理時，有時例如因著晶圓之表面因表面張力發生顯影液的推斥，而晶圓與顯影液無法均一地接觸，且上述專利文獻1、2之方法難以因應此種疏水性的晶圓。又，若是該疏水性高的晶圓，上述液體飛濺將變得特別容易產生。而且，如專利文獻1、2所記載，一面從顯影液噴嘴與沖洗噴嘴分別同時噴出顯影液與沖洗液，一面進行顯影處理時，於晶圓之表面該等顯影液與沖洗液碰撞而變得容易產生液體飛濺。
【專利文獻1】日本特開2005-210059號公報(0004、0059及圖18)
【專利文獻2】日本特開2001-284206號公報(0024及圖1)
本發明係於此種情形之下所設計，其目的為：提供顯影裝置、顯影處理方法、及儲存有該顯影處理方法的記憶媒體，對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理時，即便是表面之疏水性高的基板，也可抑制基板表面之顯影液的飛濺及推斥，使基板與顯影液涵蓋面內而均一地接觸。
本發明之顯影裝置對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理，其特徵係包含：基板固持部，用以水平固持基板；旋轉機構，透過該基板固持部，令基板繞著鉛直軸旋轉；第1噴嘴，用以對該基板固持部上之基板供給顯影液；第2噴嘴，以於該第1噴嘴設在該基板固持部上之基板的中央部時比起該第1噴嘴脫離而位在基板之外周側的方式設置，且對基板表面供給用以限制所供給至該基板上的顯影液之液流的液流限制用液體；噴嘴固持機構，以第1噴嘴之噴吐口與第2噴嘴之噴吐口的分離尺寸為13mm～33mm的方式固持該第1噴嘴與該第2噴嘴，並使該等噴嘴於基板之中央部與周緣部之間移動；及控制部，輸出控制信號以實行下列步驟：於令該基板繞著鉛直軸旋轉的狀態下，一面從該第1噴嘴對基板之中央部噴出顯影液，一面從該第2噴嘴對基板供給液流限制用液體，藉此進行預濕；接著一面令基板旋轉，一面從該第1噴嘴對基板上供給顯影液以進行顯影。
就上述顯影裝置之具體態樣而言，可採用以下之構成。該進行顯影的步驟係於令基板旋轉的狀態下，一面以第1噴嘴噴出顯影液，一面以其噴吐位置從基板之周緣部移動至中央部的方式使第1噴嘴移動。該液流限制用液體為純水。
本發明之顯影處理方法對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理，其特徵係包含：第1步驟，於基板固持部上水平固持基板；第2步驟，以用以對該基板供給顯影液之第1噴嘴之噴吐口與用以供給限制所供給至該基板上的顯影液之液流的液流限制用液體的第2噴嘴之噴吐口的分離尺寸為13mm～33mm的方式，並且以於該第1噴嘴設在該基板固持部上之基板的中央部時該第2噴嘴比起該第1噴嘴脫離而位在基板之外周側的方式固持該第1噴嘴與該第2噴嘴；第3步驟，接著於令基板繞著鉛直軸旋轉的狀態下，一面從該第1噴嘴對基板之中央部噴出顯影液，一面從該第2噴嘴對基板供給液流限制用液體，藉此進行預濕；及第4步驟，接著一面令基板繞著鉛直軸旋轉，一面從該第1噴嘴對基板上供給顯影液以進行顯影。
該進行顯影的步驟可於令基板旋轉的狀態下，一面以第1噴嘴噴出顯影液，一面以其噴吐位置從基板之周緣部移動至中央部的方式使第1噴嘴移動。
本發明之記憶媒體儲存有對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理的顯影裝置所使用的電腦程式，其特徵為：該電腦程式組合有步驟以實施上述記載之顯影處理方法。
本發明將已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板水平固持，且使其繞著鉛直軸旋轉，並且於對該基板表面供給顯影液以進行顯影處理時，從第1噴嘴對繞著鉛直軸旋轉的基板之表面供給顯影液，並從比起該第1噴嘴脫離至基板之外周側所設第2噴嘴對基板上供給液流限制用液體，於基板上限制顯影液之液流而往基板之旋轉方向推開，以在基板上形成由該等顯影液及液流限制用液體構成的液膜。此時，使第1噴嘴與第2噴嘴分離，俾於抑制因所供給至基板上之顯影液與液流限制用液體碰撞所產生的液體飛濺。於是，由於可抑制基板上之顯影液及液流限制用液體的飛濺及推斥，因此其後藉由對基板供給顯影液，即便是例如表面之疏水性高的基板，也可使基板與顯影液涵蓋面內而均一地接觸，並且可抑制介由第1噴嘴及第2噴嘴所產生微粒。
 (實施發明之最佳形態)
參照圖1～圖3，說明本發明之顯影裝置的實施形態之一例。該顯影裝置如圖1及圖2所示，包含：旋轉夾盤12，係基板固持部，用以將基板例如半導體晶圓(以下稱「晶圓」)W從背面側吸附以水平固持；顯影液噴嘴21，係第1噴嘴，對該旋轉夾盤12上所固持之晶圓W的表面供給顯影液；及純水噴嘴22，係第2噴嘴，介由固持機構30連接於該顯影液噴嘴21，用以對晶圓W上供給液流限制用液體例如純水。該等旋轉夾盤12、顯影液噴嘴21及純水噴嘴22如圖2所示，設於側面形成有送入送出晶圓W之輸送口31a的框體31內。該圖2中，32係用以開閉輸送口31a的閘門。
旋轉夾盤12之底面側的中央連接著旋轉軸13之一端側，且該旋轉軸13之另一端側連接於將旋轉夾盤12以可繞著鉛直軸任意旋轉方式固持的旋轉機構，即驅動部14。又，該旋轉夾盤12以可任意升降方式設有用以介由形成於該旋轉夾盤12之貫通孔將晶圓W從底面側往上頂而使其升降的例如3支的支持銷(均未圖示)，且旋轉夾盤12上所固持的晶圓W藉著該支持銷，可於下列位置之間升降：與顯影裝置之外部的輸送機構(後述主輸送機構65)之間傳遞晶圓W的上位置，與對晶圓W進行後述顯影處理的下位置。
該旋轉夾盤12之外側如圖1所示，頂、底面形成開口之大致圓筒狀的杯體15以涵蓋周方向從側面側環繞該旋轉夾盤12上之晶圓W的方式設置。該杯體15由下列部分構成：外杯體16，呈大致圓筒狀，內周壁之下端位置於周方向突出至內側而形成卡合部16a；及內杯體17，呈大致圓筒狀，配置於該外杯體16之內側，下端往下方伸長俾卡合於卡合部16a，並且上方側往內周側彎曲俾接近晶圓W之外緣。該外杯體16之底面連接著用以使該外杯體16升降的升降軸18之一端側，且該內杯體17以該外杯體16上升而下端卡合於卡合部16a，藉此與外杯體16一同升降的方式構成。該圖1中，18a係連接於升降軸18之另一端側的升降機構。
旋轉夾盤12上之晶圓W的下方側設有圓板33，該圓板33於中央部形成有貫通孔33a俾旋轉軸13以可繞著鉛直軸任意旋轉方式貫通；且為將從旋轉夾盤12上之晶圓W的周緣部所排出的顯影液等液體回收並排出，該圓板33之外周側設有涵蓋周方向而頂面側呈凹狀形成開口之大致環狀的液體收納部34。另外，該液體收納部34之內部收納著上述杯體15之下端側，且從晶圓W之周緣部所甩下或者灑落的顯影液等液體於該杯體15之內周壁被擋住，而順著該杯體15之內周壁掉落到下側，並介由液體收納部34之底面所連接的排放液排出部35被排出至設於顯影裝置外部之未圖示的液體排出部。該圖1中，36係圓板33與晶圓W之間所設縱剖面形狀呈大致山形的環構件。
旋轉夾盤12之上方以與該旋轉夾盤12上之晶圓W對向方式設有：顯影液噴嘴21，係用以供給顯影液的第1噴嘴；及純水噴嘴22，係用以供給液流限制用液體例如純水的第2噴嘴。該等噴嘴21、22以例如板狀的噴嘴固持機構即固持機構30連接各側面間，俾可一體沿水平方向移動及升降，並且俾於從旋轉夾盤12上之晶圓W觀察時純水噴嘴22比起顯影液噴嘴21脫離至外周側。
該等顯影液噴嘴21及純水噴嘴22之底面側如圖3(a)所示，分別形成用以向下方側之晶圓W分別噴出顯影液及純水的第1噴吐口23及第2噴吐口24。如圖3(b)所示，該等第1噴吐口23與第2噴吐口24之間的分離距離L由於如後述，若太寬則以純水將顯影液往旋轉方向推開的效果變小，反之，若太窄則顯影液在晶圓表面與純水碰撞而產生液體飛濺之虞，因此設定於例如13mm～33mm，且較佳為13mm。第1噴吐口23如該圖3(b)所示，呈矩形狹縫狀形成開口，且長邊方向之開口尺寸D及短邊方向之開口尺寸t各為例如10mm及2mm。該顯影液噴嘴21以第1噴吐口23之長邊方向與晶圓W之徑方向大致平行方式配置，俾可沿晶圓W之徑方向呈帶狀噴出顯影液。第2噴吐口24以開口尺寸R為例如3mm的方式形成圓狀。該等噴嘴21、22由上述固持機構30所固持，俾噴吐口23、24之高度位置成為大致相同高度。
如圖2及圖3(a)所示，噴嘴21、22間之固持機構30的側面連接著水平伸長之第1噴嘴臂41a的一端側，且該第1噴嘴臂41a的另一端側於水平方向上遠離旋轉夾盤12的位置連接至移動基座43a。該移動基座43a以可沿靠在與第1噴嘴臂41a之長邊方向垂直的方向(圖2中之X方向)水平伸長的導引構件42a任意移動方式構成，並且以可利用未圖示之升降機構使噴嘴21、22一體升降方式構成。如上述圖1所示，對晶圓W供給顯影液或純水時，噴吐口23、24與晶圓W表面之間的高度尺寸h設定於例如10mm。圖2中，44a係設於旋轉夾盤12之側方的待機部，於該待機部44a中噴嘴21、22待機，並進行例如噴嘴21、22前端部的清洗。
顯影液噴嘴21連接著用以供給顯影液至該顯影液噴嘴21的顯影液供給管45a之一端側，且該顯影液供給管45a之另一端側隔著進行顯影液之流量控制及供給與否的流量控制部46a而連接著儲存有顯影液的顯影液儲存部47a。又，純水噴嘴22連接著用以供給純水至該純水噴嘴22的純水供給管45b之一端側，且該純水供給管45b之另一端側隔著進行純水之流量控制及供給與否的流量控制部46b而連接著儲存有純水的純水儲存部47b。
又，以與旋轉夾盤12上之晶圓W對向方式設有用以對晶圓W之表面供給沖洗液(純水)的沖洗噴嘴25，且該沖洗噴嘴25透過水平伸長的第2噴嘴臂41b而連接於移動基座43b，該移動基座43b以可沿靠在與第2噴嘴臂41b垂直之方向所水平設置的導引構件42b任意水平移動方式設置。又，為了從該沖洗噴嘴25之底面所形成未圖示的噴吐口對晶圓W供給沖洗液(純水)，該沖洗噴嘴25隔著插設有進行沖洗液之流量控制及供給與否的流量控制部46c的沖洗液供給管45c而連接著上述純水儲存部47b。圖2中，44b係沖洗噴嘴25的待機部，於該待機部44b中進行例如沖洗噴嘴25前端部的清洗等。
該顯影裝置如圖1及圖2所示，設有控制部10，且該控制部10包含組合有各步驟的電腦程式、記憶體及CPU(中央處理器)等，俾藉由對顯影裝置之各部輸出控制信號以進行後述預濕處理及顯影處理。就該電腦程式簡單說明，係調整例如旋轉夾盤12之轉速或旋轉計畫、噴嘴21、22之顯影液及純水的開始噴吐位置與顯影液及純水的各個噴吐流量等，俾後述液膜55涵蓋面內不發生推斥而均一地形成於晶圓W之表面，且俾於抑制顯影液或純水在晶圓W表面飛濺，而進行程式化俾於進行後述預濕處理及顯影處理。該電腦程式儲存於例如硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡等之記憶部，即記憶媒體8，並從該記憶媒體8安裝到控制部10。
其次，參照圖4～圖6，說明上述顯影裝置的作用。首先，說明進行顯影處理的晶圓W，該晶圓W於表面形成光阻劑膜，進一步進行曝光處理。該曝光處理如後述，係於例如曝光用光源的透鏡(均未圖示)與晶圓W表面之間介在液體例如純水而進行曝光處理的液浸曝光處理。從而，由於光阻劑膜由例如疏水性(斥水性)的化合物構成，或者在光阻劑膜之頂面堆疊有透射雷射光的疏水性膜，俾於例如液浸曝光處理後晶圓W上不殘留純水，因此晶圓W之表面係純水的接觸角為例如70°～110°，此例中形成90°左右。
接著，說明對該晶圓W所進行顯影處理。首先，使杯體15下降至下位置，並使噴嘴臂41a、41b移動以使噴嘴21、22及噴嘴25分別於待機部44a、44b待機。然後，以未圖示的輸送機構(後述主輸送機構65)將上述晶圓W經由輸送口31a送入至顯影裝置的框體31內，並利用該輸送機構與未圖示之升降銷的協同作用將晶圓W載置於旋轉夾盤12上而吸附固持。再來，以顯影液噴嘴21之中心位置位於晶圓W之中心位置的上方位置方式，並且晶圓W之表面與噴吐口23、24之間的高度尺寸h為10mm的方式令第1噴嘴臂41a移動，且使旋轉夾盤12以既定轉速例如100rpm～2500rpm較佳為1500rpm繞著鉛直軸往例如順時針方向旋轉，並使杯體15上升至上位置。
然後，如圖4(a)所示，從顯影液噴嘴21及純水噴嘴22分別以既定流量例如300ml/min、1l/min向著晶圓W之表面噴出顯影液及純水。從該等噴嘴21、22所噴出的顯影液及純水如圖5(a)所示，彼此隔著例如13mm～33mm本例中為13mm之間隙50而噴出至晶圓W表面，並因離心力分別向晶圓W之外周側流動。該等顯影液及純水由於隨著往晶圓W之外周側移動而擴大，因此於從噴吐位置離開至外周側的位置進行接觸(碰撞)。此時，如上所述，由於將噴吐口23、24間的分離距離L，亦即晶圓W上之顯影液的噴吐位置與純水的噴吐位置之間的尺寸較大地形成，因此即使該等顯影液及純水接觸，也可抑制激烈的碰撞，而不會發生液體飛濺，或者可將液體飛濺抑制成極小。因此，所供給至晶圓W上的顯影液或純水無法飛濺至噴嘴21、22，因此不會附著於噴嘴21、22。又，上述圖5(a)係示意顯示顯影液與純水已接觸(碰撞)時的樣子。
然後，所供給至晶圓W之表面的顯影液由於隨著往外周側移動而液膜變薄，因此如上述，由於晶圓W之表面呈較大的斥水性，而如圖5(b)所示，因表面張力以呈放射狀細微分支方式分歧流動。此時，由於從顯影液觀察則純水流動於晶圓W之旋轉方向後方側，因此顯影液因著該純水而後方側流動受到限制，以致在與純水的分界附近涵蓋晶圓W之半徑方向而液膜變厚，於是往旋轉方向前方側被推出去。又如上述，亦由於將純水之流量設定於比顯影液之流量多，因此顯影液往晶圓W之旋轉方向前方側被推出去。於是，由於持續進行晶圓W旋轉與顯影液及純水的供給，因此顯影液的液面和傾向於令顯影液維持細分支狀態的表面張力相對抗，而往晶圓W之旋轉方向前方側擴展過去，並如圖4(b)及圖5(c)所示，其後涵蓋面內而形成由顯影液及純水所構成的液膜55。如此進行預濕處理。
其後，停止從例如純水噴嘴22供給純水，或者停止供給純水後，進一步也停止從顯影液噴嘴21供給顯影液，而一面使晶圓W旋轉，一面令顯影液噴嘴21移動至例如晶圓W周緣部的上方位置。然後，如圖6(a)所示，使晶圓W以既定轉速旋轉，並從顯影液噴嘴21以既定流量向晶圓W供給顯影液，而以既定速度向晶圓W之中心部掃描顯影液噴嘴21。此時，如上所述，由於晶圓W之表面因液膜55而充分地濕潤，因此所謂晶圓W之表面張力變小，而形成疏水性變弱(接觸角已變小)的狀態。因此，當對晶圓W之表面供給顯影液時，如圖6(b)所示，於不發生推斥而晶圓W濕潤的狀態下由顯影液及純水構成的混合液體由顯影液所置換，且該顯影液所推出去的混合液體從晶圓W之周緣被甩下。此時，由於晶圓W之表面形成有上述液膜55，因此已從顯影液噴嘴21噴出顯影液時，同樣由於該液膜55外觀上成為緩衝材料，因此可抑制往上方的液體飛濺。
然後，光阻劑膜之溶解成分溶解於顯影液，且光阻劑膜之不溶解成分所構成的電路圖案形成於晶圓W之表面，而進行顯影處理。又，已進行上述預濕處理時，同樣對晶圓表面供給顯影液，但由於此時顯影液之濃度低，因此光阻劑膜的溶解反應小，或者受抑制於不影響上述顯影處理的程度。
其後，令杯體15下降，而使噴嘴21、22從晶圓W之上方位置退避，並使沖洗噴嘴25位於晶圓W之上方，而令杯體15上升。之後，使晶圓W旋轉，而從沖洗噴嘴25對晶圓W供給沖洗液例如純水以將晶圓W上之顯影液及光阻劑膜之溶解成分往外周側甩下，藉此結束顯影處理。然後，使例如晶圓W以高速旋轉乾燥後，從顯影裝置送出以進行後續處理。
依上述實施形態，從顯影液噴嘴21對繞著鉛直軸旋轉的晶圓W之表面供給顯影液，並從比起該顯影液噴嘴21脫離至晶圓W之外周側所設純水噴嘴22對晶圓W上供給純水，於晶圓W上限制顯影液之液流，而將顯影液之液流往晶圓W之旋轉方向前方側推開，以在晶圓W上形成由該等顯影液及純水構成的液膜55。此時，令顯影液噴嘴21與純水噴嘴22分離，俾於抑制因所供給至晶圓W上之顯影液與純水碰撞所產生的液體飛濺。於是，由於可抑制晶圓W上之顯影液的飛濺及推斥，因此其後藉由停止供給純水，並對晶圓W供給顯影液，即便是例如表面之疏水性高的晶圓W，也可使晶圓W與顯影液涵蓋面內而均一地接觸，並且可抑制顯影液介由顯影液噴嘴21所產生之微粒。
如上述進行預濕處理時，已令噴嘴21、22停止於晶圓W之上方以供給顯影液及純水，但也可從例如晶圓W之周緣側與中央部側的一邊往另一邊掃描。又，就用以進行該預濕處理之顯影液及液流限制用液體而言，也可分別為純水及顯影液的任一項。亦即，也可從晶圓W之中央部側的第1噴嘴21供給純水，並從周緣部側的第2噴嘴22供給顯影液，或者從噴嘴21、22二者供給顯影液或顯影液與純水的混合液。此種情形下，顯影液及液流限制用液體之各個流量及各噴嘴的噴吐口之形狀、尺寸等可適當設定。又，由於顯影液價格昂貴，因此為抑制顯影液之使用量，如上述實施形態中所說明，較佳係從第1噴嘴21供給顯影液，並從第2噴嘴22供給純水。又，也可不用該純水，而使用例如界面活性劑溶液等。
而且，已利用固持機構30固持噴嘴21、22，但該固持機構30也可組合使用例如水平伸長的彈簧等伸縮構件，俾可調整例如噴嘴21、22間之距離(分離距離L)，藉此可因應例如晶圓W之表面的接觸角(光阻劑膜或該光阻劑膜上之斥水膜的種類)或顯影液的種類等配方，而調整分離距離L。如此調整分離距離L時，操作者可因應配方以手動作業進行，也可因應例如控制部10之記憶體所讀出的配方，以控制部10之指示而自動進行。此時，例如接觸角在90°以下時，可固定上述分離距離L，而調整顯影液之流量與純水之流量的平衡(各個流量及流量比)，也可不調整顯影液及純水之流量，而將分離距離L調整於13mm～20mm之間。又，接觸角在90°以上時，可將分離距離L調整於20mm～33mm之間，進而也可進行該分離距離L之調整，並調整成增加顯影液或純水之流量。又，作為固持機構30，除用以連接噴嘴21、22間的構件以外，也可個別地將噴嘴臂連接至例如各個噴嘴21、22，並一面保持分離距離L，一面使噴嘴21、22移動。此時，連接於噴嘴21、22的2支噴嘴臂形成固持機構。
接著，參照圖7及圖8，說明組裝有上述顯影裝置的塗佈‧顯影裝置。該塗佈‧顯影裝置中，作為用以送入送出載具C內所收納例如25片之晶圓W的基板匣盒載置部S1，設有：載置台61，可載置複數個載具C；開閉部62，設於該載置台61之裏側(圖中之X方向)的壁面；及傳遞機構63，用以經由開閉部62而與載具C之間傳遞晶圓W。
又，基板匣盒載置部S1之裏側連接著以框體64環繞周圍的處理部S2，且該處理部S2從前面側依序交錯設有：棚架單元U1、U2、U3，將加熱‧冷卻系之單元多段化形成；及主輸送機構65A、65B，於包含後述液體處理單元U4、U5的各單元U1～U5間傳遞晶圓W。亦即，棚架單元U1、U2、U3及主輸送機構65A、65B從基板匣盒載置部S1側沿X方向交錯配置成前後一列，且各個連接部位形成未圖示之晶圓輸送用的開口部，而以晶圓W可於處理部S2內從一端側的棚架單元U1自由移動到另一端側的棚架單元U3方式構成。與棚架單元U1、U2、U3及主輸送機構65A、65B同一側的右側(Y軸正方向)從前面側依序配置有液體處理單元U4、U5，且上述主輸送機構65A、65B配置於以兩側所配置棚架單元U1、U2、U3側之一面部、液體處理單元U4、U5側之一面部、及框體64之背面部所環繞的空間內。
液體處理單元U4、U5之前面側及裏側設有具備處理液之溫度調節裝置或溫溼度調節用之導管等的溫溼度調整單元67、68。液體處理單元U4、U5係於形成例如塗佈液(光阻劑液)或顯影液之化學藥液供給用空間的收納部69上複數段例如5段堆疊有：塗佈例如抗反射膜的底部抗反射膜塗佈單元BCT；塗佈例如塗佈膜(光阻劑膜)的塗佈單元COT；及上述顯影裝置，即顯影單元DEV等。又，上述棚架單元U1、U2、U3複數段例如10段堆疊著用以進行液體處理單元U4、U5所進行處理之前處理及後處理的各種單元，例如加熱(烘烤)晶圓W的加熱單元HP、冷卻晶圓W的冷卻單元CPL等。
處理部S2之棚架單元U3的裏側隔著例如由第1輸送室71及第2輸送室72構成的介面部S3而連接著曝光部S4。該曝光部S4雖省略內部圖示，係於照射例如曝光用光源例如氟化氬(ArF)雷射光的照射部(透鏡)與晶圓表面(光阻劑膜)之間介在液體例如純水，以使從光源所照射之雷射光的波長縮短而進行曝光處理的液浸曝光裝置。
介面部S3之內部除了用以與處理部S2與曝光部S4之間傳遞晶圓W的2個傳遞機構73、74之外，也設有棚架單元U6及緩衝基板匣盒C0。
揭示一例說明該塗佈‧顯影裝置中之晶圓的移動過程，首先，從外部將收納有晶圓W的載具C載置於載置台61，並與開閉部62一同拆卸載具C之蓋體，以利用傳遞機構63取出晶圓W。然後，晶圓W透過形成棚架單元U1之一段的未圖示的傳遞單元，被遞交到主輸送機構65A，並於例如液體處理單元U4之抗反射膜塗佈單元BCT形成底部抗反射膜(BARC)。接著，晶圓W利用主輸送機構65A，於棚架單元U1、U2之任一個棚架的加熱單元HP接受預烤(CLHP)，進一步於冷卻單元CPL接受冷卻後，於塗佈單元COT塗佈用以形成具有疏水性之膜的光阻劑膜例如無頂層保護膜式光阻劑膜的塗佈液。再來，晶圓W同樣地接受預烤及冷卻，並形成疏水性的光阻劑膜後，透過介面部S3而送入至曝光部S4。於該曝光部S4中，如上所述地於晶圓W(光阻劑膜)與曝光用光源例如氟化氬(ArF)雷射光的透鏡之間介在液體例如純水的狀態下，隔著形成有既定電路圖案的遮罩(初縮遮罩)而對晶圓W照射雷射光，以進行液浸曝光處理。其後，將晶圓W以與送入至曝光部S4之順序相反的順序輸送至液體處理單元U5的顯影單元DEV，以進行上述顯影處理。然後，將已結束該顯影處理的晶圓W送回例如原來的載具C。
8．．．記憶媒體
10．．．控制部
12．．．旋轉夾盤
13．．．旋轉軸
14．．．驅動部
15．．．杯體
16．．．外杯體
16a．．．卡合部
17．．．內杯體
18．．．升降軸
18a．．．升降機構
21．．．顯影液噴嘴(第1噴嘴)
22．．．純水噴嘴(第2噴嘴)
23、24．．．噴吐口
25．．．沖洗噴嘴
30．．．固持機構
31．．．框體
31a．．．輸送口
32．．．閘門
33．．．圓板
33a．．．貫通孔
34．．．液體收納部
35．．．排放液排出部
36．．．環構件
41a、41b．．．噴嘴臂
42a、42b．．．導引構件
43a、43b．．．移動基座
44a、44b．．．待機部
45a．．．顯影液供給管
45b‧‧‧純水供給管
45c‧‧‧沖洗液供給管
46a、46b、46c‧‧‧流量控制部
47a‧‧‧顯影液儲存部
47b‧‧‧純水儲存部
50‧‧‧間隙
55‧‧‧液膜
61‧‧‧載置台
62‧‧‧開閉部
63、73、74‧‧‧傳遞機構
64‧‧‧框體
65A、65B‧‧‧主輸送機構
67、68‧‧‧溫溼度調整單元
69‧‧‧收納部
71、72‧‧‧輸送室
C‧‧‧載具
C0‧‧‧緩衝基板匣盒
D‧‧‧第1噴吐口之長邊方向之開口尺寸
h‧‧‧晶圓之表面與噴吐口之間的高度尺寸
L‧‧‧第1噴吐口與第2噴吐口之間的分離距離
R‧‧‧第2噴吐口之開口尺寸
S1‧‧‧基板匣盒載置部
S2‧‧‧處理部
S3‧‧‧介面部
S4‧‧‧曝光部
t‧‧‧第1噴吐口之短邊方向之開口尺寸
U1、U2、U3、U6‧‧‧棚架單元
U4、U5‧‧‧液體處理單元
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係顯示本發明之顯影裝置之一例的縱剖面圖。
圖2係顯示上述顯影裝置的水平剖面圖。
圖3(a)、3(b)係顯示上述顯影裝置所使用噴嘴之一例的概略圖。
圖4(a)、4(b)係顯示上述顯影裝置之作用的示意圖。
圖5(a)～5(c)係顯示上述顯影裝置之作用的示意圖。
圖6(a)、6(b)係顯示上述顯影裝置之作用的示意圖。
圖7係顯示安裝有上述顯影裝置之塗佈‧顯影裝置之一例的立體圖。
圖8係顯示上述塗佈、顯影裝置的俯視圖。
8．．．記憶媒體
10．．．控制部
12．．．旋轉夾盤
13．．．旋轉軸
14．．．驅動部
15．．．杯體
16．．．外杯體
16a．．．卡合部
17．．．內杯體
18．．．升降軸
18a．．．升降機構
21．．．顯影液噴嘴
22．．．純水噴嘴
25．．．沖洗噴嘴
30．．．固持機構
33．．．圓板
33a．．．貫通孔
34．．．液體收納部
35．．．排放液排出部
36．．．環構件
45a．．．顯影液供給管
45b．．．純水供給管
45c．．．沖洗液供給管
46a、46b、46c．．．流量控制部
47a．．．顯影液儲存部
47b．．．純水儲存部
h．．．晶圓之表面與噴吐口之間的高度尺寸
W．．．半導體晶圓

Claims (7)

  1. 一種顯影裝置，對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理，其特徵係包含：基板固待部，用以水平固持基板；旋轉機構，透過該基板固持部，令基板繞著鉛直軸旋轉；第1噴嘴，用以對該基板固持部上之基板供給顯影液；第2噴嘴，當將該第1噴嘴設在該基板固持部上之基板的中央部時，該第2噴嘴係與該第1噴嘴分離設置而比該第1噴嘴位在基板之更外周側，且對基板表面供給用以限制供給至該基板上的顯影液之液流的液流限制用液體；噴嘴固持機構，用以固持該第1噴嘴與該第2噴嘴，而令第1噴嘴之噴吐口與第2噴嘴之噴吐口的分離尺寸為13mm~33mm，並使該等噴嘴在基板之中央部與周緣部之間移動；及控制部，輸出控制信號以實行下列步驟：於令該基板繞著鉛直軸旋轉的狀態下，一面從該第1噴嘴對基板之中央部噴出顯影液，為了抵抗該顯影液之表面張力而使該顯影液的液面向基板的旋轉方向前方側擴散，一面從該第2噴嘴以比顯影液的流量更多的流量對基板供給液流限制用液體，以藉由該液體限制顯影液向旋轉方向後方側流動，並藉此進行預濕；接著一面令基板旋轉，一面從該第1噴嘴對基板上供給顯影液以進行顯影。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯影裝置，其中，該進行顯影的步驟係於令基板旋轉的狀態下，一面以第1噴嘴噴出顯影液，一面移動第1噴嘴使其噴吐位置從基板之周緣部向中央部移動。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之顯影裝置，其中，該液流限制用液體為純水。
  4. 一種顯影處理方法，對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理，其特徵係包含：第1步驟，於基板固持部上水平固持基板；第2步驟，固持著該第1噴嘴與該第2噴嘴，而令用以對該基板供給顯影液之第1噴嘴之噴吐口與用以供給限制所供給至該 基板上的顯影液之液流的液流限制用液體的第2噴嘴之噴吐口的分離尺寸為13mm~33mm，且當該第1噴嘴設在該基板固持部上之基板的中央部時，令該第2噴嘴與該第1噴嘴分離設置而比該第1噴嘴位在基板之更外周側；第3步驟，接著於令基板繞著鉛直軸旋轉的狀態下，一面從該第1噴嘴對基板之中央部噴出顯影液，為了抵抗該顯影液之表面張力而使該顯影液的液面向基板的旋轉方向前方側擴散，一面從該第2噴嘴以比顯影液的流量更多的流量對基板供給液流限制用液體，以藉由該液體限制顯影液向旋轉方向後方側流動，並藉此進行預濕；及第4步驟，接著一面令基板繞著鉛直軸旋轉，一面從該第1噴嘴對基板上供給顯影液以進行顯影。
  5. 如申請專利範圍第4項之顯影處理方法，其中，該進行顯影的步驟係於令基板旋轉的狀態下，一面以第1噴嘴噴出顯影液，一面使其噴吐位置從基板之周緣部向中央部移動。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之顯影處理方法，其中，該液流限制用液體為純水。
  7. 一種記憶媒體，儲存有對已形成光阻劑膜且進行曝光處理後之基板供給顯影液以進行顯影處理的顯影裝置所使用的電腦程式，其特徵在於：該電腦程式包含有用以實施申請專利範圍第4或5項之顯影處理方法的步驟。
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