TWI418955B - 基板處理裝置、基板處理方法、塗佈顯影裝置、塗佈顯影方法及記憶媒體 - Google Patents

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Description

基板處理裝置、基板處理方法、塗佈顯影裝置、塗佈顯影方法及記憶媒體
本發明係關於將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後之基板加熱處理的基板處理裝置、基板處理方法、包含該基板處理裝置的塗佈顯影裝置、包含該基板處理方法的塗佈顯影方法及記憶媒體。
半導體製程之一即光微影步驟中，在半導體晶圓(以下稱晶圓)之表面塗佈抗蝕劑，並以既定圖案使該抗蝕劑曝光後進行顯影以形成抗蝕劑圖案。此種處理一般使用進行抗蝕劑之塗佈顯影的塗佈顯影裝置連接有曝光裝置的系統而進行。
該塗佈顯影裝置設有將曝光後之晶圓加熱處理(PEB處理)的加熱模組(PEB模組)。當於該加熱模組將晶圓加熱時，因著曝光從抗蝕劑所產生的酸進行熱擴散，所曝光之區域變質，而對於顯影液的溶解性產生變化。
又，該塗佈顯影裝置設有於該加熱處理後對晶圓供給顯影液以進行顯影的顯影模組。顯影模組進行對例如晶圓W之表面供給用以使該顯影液之潤濕性提高的表面處理液的預濕處理。於該預濕處理後，對晶圓W表面供給顯影液，形成液膜，而使該液膜維持既定時間以溶解抗蝕劑。然後，對晶圓W供給沖洗液以洗掉顯影液。該表面處理液有時使用純水或顯影液，此時，使用顯影液的目的不在於顯影，而在於提高形成該液膜時所供給顯影液於晶圓表面的潤濕性。
然而，以曝光裝置進行的曝光變得廣泛進行液浸曝光，並隨著此傾向，抗蝕劑日益高斥水性化以抑制液浸曝光時所使用之液體的影響。但是，將具有如此高斥水性的抗蝕劑顯影之際，於該預濕處理或形成該液膜時，顯影液或純水因其表面張力而往潤濕性稍佳的部分集中。
使用晶圓W的示意圖即圖15具體說明該問題。於開始該預濕，而純水於晶圓W表面上從中心部向周緣部擴展時，圖中附加斜線所示之該純水濡濕的區域200係潤濕性提高，但是未受供給純水的區域201則潤濕性仍低。如此當晶圓W形成潤濕性高之區域200時，即使繼續供給純水也因其表面張力而該純水往區域200集中，並通過該區域200而從晶圓W之周緣部流下去。其結果，於區域201未被純水濡濕的狀態下結束預濕。然後，即使在結束預濕後供給顯影液，顯影液也雖於潤濕性高之區域200擴展，但與預濕之純水同樣地因其表面張力而不遍佈於區域201，區域201未接受顯影而結束處理。
為達到處理量之提高，晶圓有大型化的傾向，目前有人研究使用例如直徑450mm的晶圓，但是使用如此大型的晶圓時，如上述未被顯影液濡濕之處也多處產生，有變得更容易發生顯影缺陷之虞。
不如上述地一面使晶圓旋轉，一面供給顯影液，也有如下之顯影方法：將晶圓放置成靜止狀態，一面令涵蓋晶圓直徑之具備狹縫狀噴吐口的顯影液噴嘴從晶圓之一端往另一端移動，一面供給顯影液，以形成該顯影液的液膜，然後使晶圓W保持在靜止狀態。但是，當抗蝕劑的斥水性變高時，即便使用該方法也因上述原因而有變得難以形成均一的液膜之虞。
因著此種情形，也可考慮增加對晶圓所供給之顯影液的量以形成均一的液膜。但是，此時顯影處理所需的時間變長，處理量降低，且成本提高。
另外，顯影模組由於將用以分別供給上述表面處理液、顯影液、清洗液的噴嘴配置於既定位置以供給各液體，因此用以使該等各噴嘴移動的驅動機構係負載大，而有妨礙塗佈顯影裝置的處理量提高之虞。
專利文獻1記載著對基板供給霧氣化之顯影液以進行顯影並將基板加熱的基板處理裝置。但是，該基板處理裝置並不具備將加熱後之基板冷卻的機構。該進行PEB處理的裝置由於必須嚴格管理加熱基板的時間以控制抗蝕劑中的酸進行擴散，因此需要加熱後之冷卻機構。於是，該專利文獻1之基板處理裝置如該文獻中所記載，係用以進行顯影後的加熱，而非進行PEB處理者，亦即，並無法解決上述問題。
【專利文獻1】日本特開2005-2777268號公報(段落0129等)
本發明係於此種情形下所設計，其目的為：提供基板處理裝置、基板處理方法、塗佈顯影裝置、塗佈顯影方法及記憶媒體，用以將曝光後之基板加熱，可抑制顯影缺陷以抑制處理量下降，而且可減輕後段之裝置的處理勞力。
本發明之基板處理裝置的特徵係包含：加熱板，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；表面處理液霧化機構，將用來使供給至該抗蝕劑的顯影液對該基板之潤濕性提高的表面處理液加以霧化；冷卻機構，用以冷卻由該加熱板所加熱的基板；及表面處理液供給機構，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該表面處理液。又，也可包含控制信號輸出機構，俾於該加熱板將基板加熱時對該基板供給霧化之表面處理液。
本發明之塗佈顯影裝置的特徵為：包括：載具區塊，送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；顯影處理部，對受加熱之該基板供給顯影液以進行顯影；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，於該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；且作為該加熱處理部係設有上述基板處理裝置，並設有對於在該顯影處理部受供給顯影液之基板供給清洗液以去除所供給至該基板之該顯影液的清洗處理部。
本發明之另一基板處理裝置的特徵係包含：加熱板，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；顯影液霧化機構，用以將顯影液加以霧化；冷卻機構，用以冷卻由該加熱板所加熱的基板；及顯影液供給機構，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該顯影液。又，也可包含控制信號輸出機構，俾於該加熱板將基板加熱時對該基板供給霧化之顯影液。
又，各基板處理裝置中，該加熱板兼作為其上載置基板的載置台，該冷卻機構可為能在加熱板的上方區域，與從該上方區域退避的區域之間任意移動的冷卻板，並且包含基板固持機構，該基板固持機構固持該基板，使基板位於加熱板的上方區域以加熱基板，並於該上方區域，與由此退避的區域之間移動基板；且該基板固持機構也可具備作為藉由使加熱後之基板從加熱板的上方區域退避以冷卻基板的冷卻機構的功能。
本發明之另一塗佈顯影裝置的特徵為：包括：載具區塊，送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；清洗處理部，對受供給有顯影液的基板供給清洗液以去除該顯影液；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，於該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；且作為該加熱處理部係設有上述基板處理裝置。而且於該塗佈顯影裝置也可設有控制信號輸出機構，俾於反覆進行：在該加熱處理部對基板供給霧化之顯影液的步驟，與接著在清洗處理部對基板供給清洗液的步驟。
本發明之基板處理方法的特徵係包含：基板加熱步驟，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；表面處理液霧化步驟，將用來使供給至該抗蝕劑的顯影液對該基板之潤濕性提高的表面處理液加以霧化；基板冷卻步驟，以冷卻機構冷卻受加熱的該基板；及表面處理液供給步驟，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該表面處理液。又，也可於進行該基板加熱步驟時，進行對基板供給霧化之表面處理液的步驟。
本發明之塗佈顯影方法的特徵為：使用包括下列部分的顯影塗佈裝置：載具區塊，送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；顯影處理部，對受加熱之該基板供給顯影液以進行顯影；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，於該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；且包含：上述基板處理方法；及一步驟，對於在該顯影處理部受供給顯影液之基板供給清洗液，以去除所供給至該基板的該顯影液。
本發明之另一基板處理方法的特徵係包含：基板加熱步驟，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；顯影液霧化步驟；基板冷卻步驟，以冷卻機構冷卻受加熱的該基板；及顯影液供給步驟，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該顯影液。又，也可於進行該基板加熱步驟時，進行對基板供給霧化之顯影液的步驟。
本發明之另一塗佈顯影方法的特徵為：使用包括下列部分的顯影塗佈裝置：載具區塊，送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；清洗處理部，對受供給有顯影液的基板供給清洗液以去除該顯影液；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，於該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；且包含上述基板處理方法。又，反複進行：對例如基板供給霧化之顯影液的步驟；及接著對該基板供給清洗液的步驟。
本發明之記憶媒體儲存有將基板加熱之基板處理裝置所使用的電腦程式，其特徵為：該電腦程式用以實施上述基板處理方法。
本發明之基板處理裝置包含：表面處理液霧化機構，將用以使顯影液對基板之潤濕性提高的表面處理液加以霧化；及表面處理液供給機構，從開始以加熱板進行加熱起，到結束以冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之表面處理液。霧化之表面處理液比起液體狀態的表面處理液，由於對基板之表面張力低，而能可抑制在基板上凝聚的情形，因此可輕易地供給到基板整體，能提高該潤濕性。其結果，可於後段裝置高均一性地對基板供給顯影液，能抑制顯影缺陷，並抑制產量下降。
本發明之另一基板處理裝置包含：顯影液霧化機構，將顯影液加以霧化；及顯影液供給機構，從開始以加熱板進行加熱起，到結束以冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給該霧化之顯影液。霧化之顯影液由於與上述霧化之表面處理液同樣原因，而可輕易地供給到基板整體，因此能抑制顯影缺陷，並抑制產量下降。
 <實施發明之最佳形態>
針對本發明之基板處理裝置的實施形態即加熱裝置1，一面分別參照其縱剖面側視圖、橫剖面俯視圖即圖1、圖2，一面作說明。該加熱裝置1對塗佈有抗蝕劑且曝光後之晶圓W進行先前技術欄所述的PEB處理，並且對該晶圓W供給霧化之顯影液，以於該加熱裝置1之後段所設顯影裝置對晶圓W供給顯影液時，進行用以提高該顯影液之潤濕性的預濕，或者以該霧化之顯影液進行顯影處理。該抗蝕劑具有斥水性，且沿著既定圖案接受曝光處理，該曝光部對顯影液形成溶解性。該抗蝕劑對水的靜態接觸角在例如80°以上。又，晶圓W之直徑為例如300mm～450mm。
該加熱裝置1具備框體11，框體11之側壁有晶圓W之運送口12形成開口。未圖示的運送機構經由該運送口12將晶圓W輸送至框體11內。框體11內設有將該框體11內分隔成上下的分隔板13。分隔板13之上側作為將晶圓W送入至加熱板31的送入區14a而構成。若以向著運送口12之側為前面側，該送入區14a之前面側設有水平的冷卻板15。
冷卻板15之背面側具備用以流出例如溫度調節水之未圖示的冷卻流道，且於加熱板31所加熱之晶圓W被載置於該冷卻板15之表面即載置面15a時，冷卻該晶圓W。圖2中之16a、16b為設於冷卻板15的狹縫。
冷卻板15除了冷卻所載置的晶圓W之外，也具有作為將晶圓W輸送至加熱板31之運送機構的功能，且介由支持部17而連接於分隔板13之下側的下方區14b所設驅動部18。另外，利用該驅動部18，冷卻板15以可於框體11內從前面側往裏側沿水平方向移動的方式構成。驅動部18具備例如未圖示的速度調整器，可按照從控制部100所輸出的控制信號而使冷卻板15以任意之速度移動。圖2中之19係供支持部17通過而形成於分隔板13的狹縫。
圖中，21為3支升降銷，利用升降機構22於框體11內所移動至前方側的冷卻板15經由該狹縫16a、16b伸出沒入，並於經由運送口12進入框體11內的該運送機構與冷卻板15之間傳遞晶圓W。
框體11之裏側設有載置晶圓並將該所載置晶圓W加熱之圓形的加熱板31，加熱板31之內部設有加熱器32，加熱器32接收從控制部100所輸出的控制信號以控制加熱板31之表面即載置面30的溫度，並以任意之溫度將該載置面30所載置晶圓W加熱。圖中，32a、32b係將加熱板31水平支持的支持構件。圖中，23為3支升降銷，利用升降機構24於所移動至加熱板31上的冷卻板15經由該狹縫16a、16b伸出沒入，並於該冷卻板15與加熱板31之間傳遞晶圓W。
加熱板31之周圍設有環狀的排氣部41，排氣部41之內部具備排氣空間42。排氣空間42以在周方向分隔該空間42的方式設有分隔構件43，且所分隔各空間介由該分隔構件43所設連通口44而互相連通。又，排氣部41之表面沿著該排氣部41之周方向設有連通於排氣空間42的複數個排氣口45。
排氣部41連接著排氣管46之一端，排氣管46之另一端連接於真空泵等所構成的排氣機構47。以排氣機構47介由排氣管46、連通口44及排氣空間42從排氣口45進行排氣。排氣機構47包含未圖示的壓力調整機構，接收從控制部100所輸出的控制信號，並依該控制信號控制其排氣量。
加熱板31上介由支持構件52設有可利用升降機構53任意升降之圓形的蓋體51，該蓋體51係周緣部51a往下方突出而形成杯體狀。如圖3所示，於蓋體51已下降時，於蓋體51已下降時其周緣部51a介由環狀的密接構件48密接於排氣部41之周緣部，而加熱板31所載置之晶圓W的周圍構成密閉空間即處理空間S。
如圖3所示，蓋體51以由該周緣部51a圍住方式設有水平的整流板54，整流板54與蓋體51的頂板51b之間形成通氣室55。整流板54於其厚度方向設有多數個噴吐口54a俾於對晶圓W高均一性地供給霧化之顯影液。蓋體51之中央部設有開口部56，開口部56連接著氣體供給管61之一端。
另外，如圖1所示，氣體供給管61之上游側分支成氣體供給管62、63，且氣體供給管62之另一端依序介由閥V1、霧化部60、流量控制部64連接於儲存有顯影液的供給源65。氣體供給管63之另一端介由流量控制部66連接於儲存有惰性氣體例如N2 氣體的N2 氣體供給源67。蓋體51之中央上部設有具備加熱器57a的加熱部57，且氣體供給管62於霧化部60的下游側及氣體供給管61捲繞安裝有捲帶式加熱器58。於對處理空間S供給霧化之顯影液時，加熱部57、捲帶式加熱器58分別將蓋體51及氣體供給管61、62加熱到既定溫度，防止該顯影液再液化。
又，霧化部60連接著氣體供給管68之一端，氣體供給管68之另一端介由流量控制部69在流量控制部66之上游側連接於氣體供給管63。各流量控制部64、66、69由閥或質量流量控制器等所構成，並按照從控制部100所輸出的控制信號(c、e、d)而控制顯影液及N2 氣體流往下游側的流量。閥V1按照從控制部100所輸出的控制信號(a)而控制其開閉。
霧化部60包含：儲存槽，儲存從顯影液供給源65所供給的顯影液；及振盪器，按照從控制部100所輸出的控制信號(b)而對該儲存槽所儲存顯影液施加超音波以產生霧化之顯影液(以下記載為顯影霧氣)。該顯影霧氣的粒子徑在例如3μm以下，且該霧化部60所產生的顯影霧氣藉著所供給至該霧化部60的載持氣體即該N2 氣體而於氣體供給管62、61流通至下游側，並與該N2 氣體一同供給到晶圓W。
接著，說明控制部100。控制部100具備由例如電腦構成之未圖示的程式存放部。該程式存放部存放著由組合有命令之例如軟體所構成的程式俾於進行後述作用所說明的顯影處理，且該程式由控制部100所讀取，藉此控制部100控制加熱板31之溫度、冷卻板15之移動、蓋體51之升降、N2 氣體及顯影霧氣之供給等。該程式在收納於例如硬碟、光碟、磁光碟或記憶卡等之記憶媒體的狀態下存放在程式存放部。
再來，一面參照圖4及圖5，一面說明以加熱裝置1對晶圓W進行上述PEB處理後，進行預濕的順序。
(步驟S1：送入晶圓W)
首先，當以未圖示的基板運送機構將上述晶圓W輸送，至加熱裝置1時，利用該基板運送機構與升降銷21的協同作用將晶圓W載置到冷卻板15之載置面15a。此時，蓋體51位於圖1所示的上升位置。又，框體11內利用排氣機構47以既定排氣量進行排氣，框體11內之微粒附著於該排氣所形成排氣流而被去除。
載置有晶圓W的冷卻板15移動到加熱板31上，升降銷23突出於冷卻板15以支持晶圓W之背面(圖4(a))，當冷卻板15從加熱板31上向運送口12退避時，升降銷23下降而晶圓W被傳遞至加熱板31，並且蓋體51下降，而形成氣密性的處理空間S。
(步驟S2：加熱晶圓W)
加熱板31之溫度上升到例如100℃～120℃而以該溫度加熱晶圓W，並且介由氣體供給管63、61對處理空間S供給N2 氣體，且該N2 氣體經由排氣部41之排氣口45從處理空間S被去除，而如圖中之箭頭所示地形成N2 氣體流(圖4(b))。然後，晶圓W一面暴露於該N2 氣體流，一面加熱處理既定時間，而因加熱從晶圓W所產生的昇華物附著於該N2 氣體流而從處理空間S被去除。
(步驟S3：預濕)
當加熱晶圓W既定時間後，加熱板31之溫度下降到例如20℃～40℃，且排氣機構47所進行處理空間S的排氣量下降。霧化部60產生顯影霧氣，停止供給N2 氣體至氣體供給管63，並且供給N2 氣體至該霧化部60，而該N2 氣體將霧化部60之顯影霧氣往下游側推移。接著，打開閥V1，對處理空間S供給N2 氣體與顯影霧氣(圖4(c))。對晶圓W所供給的顯影霧氣由於為霧狀，亦即為較小的粒子狀，因此其對抗蝕劑之表面張力比起液體狀態的顯影液低。於是，該顯影霧氣由於可抑制晶圓W之面內的抗蝕劑凝聚到潤濕性高之處，因此具有高均一性而供給至晶圓W表面整體，晶圓W表面整體的潤濕性提高。
(步驟S4：冷卻晶圓W與送出晶圓W)
開始供給顯影霧氣起經過既定時間後，關閉閥V1，並且停止對霧化部60供給N2 氣體，停止對晶圓W供給顯影霧氣。又，排氣機構47所進行的排氣量上升，且回到實行例如步驟S1、S2時的排氣量。其後，蓋體51上升，並且升降銷23上升而使晶圓W從加熱板31浮升方式支持。然後，冷卻板15以於加熱板31上潛入至晶圓W下方的方式移動，而升降銷23下降以將晶圓W傳遞至冷卻板15，並冷卻晶圓W(圖5(d))。然後，冷卻板15向運送口12移動，以升降銷21將晶圓W傳遞至基板運送機構，並送出至框體11外。其後將晶圓W輸送至顯影裝置，並對其經預濕的表面供給顯影液。然後，洗掉該顯影液以形成抗蝕劑圖案。
該加熱裝置1為提高顯影液對晶圓W的潤濕性，具備使預濕所使用顯影液霧化以產生顯影霧氣的霧化部60。霧化之顯影液比起液體狀態的顯影液，由於對晶圓W之表面張力低，而能抑制於晶圓W上凝聚的情形，因此可輕易地對其表面整體供給，而提高該潤濕性。其結果，由於可對晶圓W高均一性地供給顯影液，因此抑制產生未正常顯影之處，可抑制處理量下降。又，由於變得無須在該加熱裝置1之後段的顯影裝置進行預濕，因此省下噴嘴之移動動作的勞力，可減輕該顯影裝置之處理的負載，結果可達到處理量之提高。
又，加熱裝置1也可不設置整流板54，也可從開口部56直接對晶圓W供給顯影霧氣。又此例中，霧化之表面處理液使用顯影液以進行預濕，但不限於顯影液，表面處理液也可使用純水或純水與顯影液的混合液，並對晶圓W供給使其等霧化而成者。
又，上述步驟S3係使用顯影霧氣對晶圓W進行預濕，但也可不進行該預濕，而對晶圓W供給充足量的顯影霧氣，在晶圓W表面形成顯影液的液膜以進行顯影處理。此時，於該加熱裝置1的處理後將晶圓W輸送至清洗裝置，於該清洗裝置供給清洗液以從晶圓W表面去除顯影液。此時也由於使加熱裝置1之後段的裝置之處理簡潔化，因此可得到與上述實施形態同樣的效果。又，如此於加熱裝置1進行顯影處理時，為使例如顯影霧氣與抗蝕劑有效率地產生化學反應以進行顯影，於供給顯影霧氣時將晶圓W加熱到例如30℃～60℃。
上述處理順序中，於PEB處理後供給顯影霧氣，但也可與PEB處理同時供給顯影霧氣，而同時進行PEB處理及預濕處理，或者同時進行PEB處理及顯影處理。
又，也可不對例如蓋體51所構成的處理空間S供給顯影霧氣，而如圖6(a)、(b)所示地在冷卻板15之移動路徑上設置顯影霧氣的噴霧噴嘴71，並於已結束加熱處理的晶圓W以冷卻板15冷卻當中移往運送口12時，從該噴霧噴嘴71對晶圓W表面整體供給顯影霧氣。圖中之72為下方形成開口之噴霧噴嘴的噴吐口，其形成狹縫狀俾於可對晶圓W整體供給顯影霧氣。
以上已就具備於加熱板31之上方區域與從加熱板31所退避位置之間移動的冷卻板15的加熱裝置之例子作說明，但加熱裝置也可如圖7而構成。圖7(a)、(b)分別為加熱裝置的俯視圖、側視圖，但該等圖式由於顯影霧氣之供給機構及排氣機構與加熱裝置1相同，因此省略其圖示。圖中之73為冷卻板，與冷卻板15同樣於背面具備用以流出溫度調節水之未圖示的冷卻機構，將所載置的晶圓W粗冷卻。冷卻板73以可任意升降方式構成，為利用其升降動作與基板運送機構70之間傳遞晶圓W，具備對應於該基板運送機構70之形狀的缺口73a。
74、74為導引軌道，從冷卻板73之左右向加熱板31延伸。75為沿靠導引軌道74而移動的移動機構，移動機構75、75之間拉上金屬線76，而該等移動機構75及金屬線76構成晶圓W的固持機構。
當該基板運送機構70將晶圓W輸送至該加熱裝置，並在固持著該晶圓W的狀態下位於冷卻板73上時，金屬線76居於冷卻板73所設的溝槽77內。其後，冷卻板73上升，並從基板運送機構70承接晶圓W後下降以將晶圓W傳遞至金屬線76。然後，該金屬線76將晶圓W送往加熱板31，並於該加熱板31上加熱而進一步供給顯影霧氣。供給顯影霧氣後，晶圓W向冷卻板73移動，並於其移動當中進行自然冷卻。然後，於晶圓W位於冷卻板73上時，該冷卻板73上升以將晶圓W傳遞至冷卻板73，並進一步冷卻晶圓W。
接著，就將上述加熱裝置1模組化而組裝的塗佈顯影裝置8作說明。圖8顯示塗佈顯影裝置8連接有進行例如液浸曝光之曝光裝置C4的抗蝕劑圖案形成系統的俯視圖，圖9為同系統的立體圖。又，圖10為塗佈顯影裝置8的縱剖面圖。
塗佈顯影裝置8具備與控制部100同樣構成之由例如電腦所構成的控制部90，該控制部90之程式存放部如後述為進行塗佈顯影處理存放著組合有命令的程式。按照該程式而從控制部90輸出控制信號，控制晶圓W之運送或各模組之動作等。該程式同樣在收納於上述記憶媒體的狀態下存放於該程式存放部。
該塗佈顯影裝置8設有載具區塊C1，而傳遞臂82從其載置台81上所載置之密閉型的載具80取出晶圓W以傳遞至處理區塊C2，並且傳遞臂82從處理區塊C2取出處理完畢的晶圓W以送回載具80。載具80包含多數片晶圓W，各晶圓W依序被送往處理區塊C2。
該處理區塊C2如圖9所示，此例中由下依序堆疊有下列部分而構成：第1區塊(DEV層) B1，用以進行顯影處理；第2區塊(BCT層) B2，用以進行抗蝕劑膜之下層所形成抗反射膜的形成處理；第3區塊(COT層) B3，用以進行抗蝕劑膜之塗佈；第4區塊(ITC層) B4，用以進行抗蝕劑膜之上層側所形成保護膜的形成。
處理區塊C2之各層以平面看來相同的方式構成。以第3區塊(COT層) B3為例作說明，COT層B3由下列部分所構成：抗蝕劑膜形成模組，用以形成抗蝕劑膜以作為塗佈膜；棚架單元U1～U4，構成用以進行該抗蝕劑膜形成模組所進行處理之前處理及後處理的加熱、冷卻系統之處理模組群；及運送臂A3設於該抗蝕劑膜形成模組與加熱、冷卻系統之處理模組群之間，並於其間傳遞晶圓W。
該棚架單元U1～U4沿靠運送臂A3所移動的運送區域R1而配置，並藉由分別堆疊上述加熱模組、冷卻模組而構成。加熱模組具備用以加熱所載置晶圓的加熱板，而冷卻模組具備用以冷卻所載置晶圓的冷卻板。
第2區塊(BCT層) B2、第4區塊(ITC層) B4分別設有相當於該抗蝕劑形成模組的抗反射膜形成模組、保護膜形成模組，且該等模組除了不供給抗蝕劑而分別對晶圓W供給抗反射膜形成用之化學藥液、保護膜形成用之化學藥液作為處理液之外，與COT層B3形成同樣的構成。
第1區塊(DEV層) B1於一個DEV層B1內呈2段堆疊有對應於該抗蝕劑形成模組的顯影模組83，各顯影模組83包含：3座顯影處理部91，及包含該等顯影處理部91的框體。又，DEV層B1設有棚架單元U1～U4，該等棚架單元U1～U4構成用以進行該顯影模組83之前處理及後處理的加熱、冷卻系統之處理模組群。圖11係顯示該DEV層B1之下段側的顯影模組83及構成與其對向之位置所設棚架單元U1～U4之模組的立體圖，其中棚架單元U3、U4由對應於上述加熱裝置1的加熱模組9所構成。
另外，如圖11所示，DBV層B1內設有運送臂A1，該運送臂A1於2段之顯影模組、與該加熱、冷卻系統的處理模組之間輸送晶圓W。亦即，形成運送臂A1對於2段之顯影模組共通化的構成，且該運送臂A1相當於上述基板運送機構。
針對顯影模組83，一面參照顯示其概略的圖12，一面作說明。各顯影處理部91包含：旋轉夾盤92，係基板固持部，用以吸附晶圓W之背面中央部以水平固持；旋轉驅動機構93，介由該旋轉夾盤92而使晶圓W繞著鉛直軸旋轉；及杯體94，以環繞旋轉夾盤92所固持晶圓W的方式設置。
杯體94之底部側設有形成凹部狀的液體收納部94a。液體收納部94a以未圖示的分隔壁於晶圓W之周緣下方側涵蓋全周而區隔成外側區與內側區，且分別於外側區之底部設有用以排出所儲存顯影液等之排放液的未圖示的廢液口，於內側區之底部設有用以排出處理環境氣氛的排氣口95。排氣口95介由用以控制杯體94內之排氣量的排氣阻尼器96連接於工廠之排氣路徑。又，杯體94內設有用以在運送臂A1與旋轉夾盤92之間傳遞晶圓W的未圖示的升降銷。
每個顯影處理部91設有供給用以清洗受供給有顯影液之晶圓W的清洗液例如純水的純水噴吐噴嘴97，又設有各顯影處理部91所共用的顯影液噴吐噴嘴98。各噴嘴97、98藉著分別連接於該噴嘴97、98的驅動機構，可沿顯影處理部91之排列方向互相獨立而移動，並且互相獨立而升降。圖中之103、104分別為噴嘴97、98不對晶圓W進行處理時分別令該噴嘴97、98待機的待機部。
回來說明塗佈顯影裝置8，處理區塊C2如圖8及圖10所示設有棚架單元U5，來自載具區塊C1的晶圓W依序被輸送至該棚架單元U5的一個傳遞單元，例如第2區塊(BCT層) B2所對應的傳遞單元CPL2。第2區塊(BCT層) B2內之運送臂A2從該傳遞單元CPL2承接晶圓W以輸送至各單元(抗反射膜形成模組及加熱、冷卻系統的處理單元群)，並於該等單元在晶圓W形成抗反射膜。
其後，晶圓W被輸送至棚架單元U5的傳遞單元BF2、傳遞臂D1、棚架單元U5的傳遞單元CPL3，於此調溫到例如23℃後，介由運送臂A3送入至第3區塊(COT層) B3，並在抗蝕劑膜形成模組形成抗蝕劑膜。進而，晶圓W從運送臂A3傳遞至棚架單元U5的傳遞單元BF3。又，形成有抗蝕劑膜的晶圓W有時進一步於第4區塊(ITC層) B4形成保護膜。此時，晶圓W介由傳遞單元CPL4傳遞至運送臂A4，並形成保護膜之後，由運送臂A4傳遞至傳遞單元TRS4。
另一方面，DEV層B1內之上部設有專用的運送機構即穿梭臂85，該穿梭臂85用以將晶圓W從棚架單元U5所設傳遞單元CPL11直接輸送到棚架單元U6所設傳遞單元CPL12。形成有抗蝕劑膜或進一步形成有保護膜的晶圓W介由傳遞臂D1從傳遞單元BF3、TRS4傳遞至傳遞單元CPL11，並由此以穿梭臂85直接輸送到棚架單元U6的傳遞單元CPL12，導入於介面區塊C3。又，圖10中之標註有CPL的傳遞單元兼作為調溫用的冷卻單元，標註有BF的傳遞單元兼作為可載置複數片晶圓W的緩衝單元。
以下，一面也參照圖13(a)，一面說明塗佈顯影裝置8之曝光後的處理順序。所輸送至傳遞單元CPL12的晶圓W由介面臂86輸送到曝光裝置C4，並於此進行既定之曝光處理後(步驟E1)，載置到棚架單元U6的傳遞單元TRS6而送回處理區塊C2。所送回的晶圓W於加熱模組9如上述地接受PEB處理即加熱處理(步驟E2)，及利用顯影霧氣所進行預濕處理(步驟E3)後，由運送臂A1輸送至一個顯影處理部91，傳遞到旋轉夾盤92。步驟E2、E3分別對應於加熱裝置1之說明中所述的步驟S2、S3。
顯影液噴吐噴嘴98對於旋轉夾盤92所旋轉的晶圓W，一面從該晶圓W之周緣部向中心部供給顯影液，一面移動，而在晶圓W表面形成顯影液的液膜(步驟E4)。然後，從純水噴吐噴嘴97對晶圓W之中心部噴出純水，而利用離心力往晶圓W之周緣部擴展，並洗掉顯影液後，停止供給純水。然後，藉由旋轉晶圓W以甩乾純水，而該晶圓W乾燥(步驟E5)。已乾燥的晶圓W由運送臂A1傳遞至棚架單元U5之傳遞單元TRS1，並介由傳遞臂82送回載具80。
該塗佈顯影裝置8由於可不在顯影模組83對晶圓W進行預濕處理，因此比起在顯影模組83進行預濕處理的情形，該顯影模組83的處理簡潔化，可省略移動各噴嘴97、98的勞力，並減輕移動各噴嘴之驅動機構的負載。藉此，可達到顯影模組83中從送入晶圓W到結束清洗之處理的高速化，其結果可抑制處理量的下降。
再者，於加熱模組9不進行預濕而進行顯影處理時，DEV層B1中不設置顯影模組83而設置清洗模組。該清洗模組之構成除了不設有例如顯影液噴吐噴嘴98之外，與顯影模組83相同。針對此時的處理步驟，一面參照圖13(b)之流程，一面以與進行預濕之處理步驟的差異點為中心進行說明。
與該步驟E1、E2同樣地依序進行曝光處理(步驟F1)、加熱處理(步驟F2)之後，於加熱模組9對晶圓W供給顯影霧氣，以於其表面整體形成顯影液的液膜，進行顯影處理(步驟F3)。然後，運送臂A1將晶圓W輸送至清洗模組，進行與顯影模組83之步驟E5同樣的清洗、乾燥處理(步驟F4)。若能如此進行處理，如上述由於加熱模組9之後段模組的處理更簡潔化，因此可更確實抑制處理量的下降。
然而，本發明之發明人已驗證出下述傾向：抗蝕劑對於顯影液的溶解部分若僅接觸到該顯影液並不會溶解於液體中，而仍然留在抗蝕劑膜的表面，且於供給顯影液後，如上述對晶圓W加入清洗液例如水時則溶解於液體中，並進行顯影。有時實際所需顯影時間比起根據抗蝕劑之材料組成所設顯影時間長，此情形係受該傾向影響，直到顯影液向抗蝕劑之深度方向浸透為止花費大量時間，並且若圖案變得細微，則明顯出現該傾向。針對因應此種傾向，為抑制顯影液之消耗量及顯影處理所需時間變長的情形，而於包含上述清洗模組之塗佈顯影裝置8對晶圓W交替重覆供給顯影液與水的方法，一面參照圖13(c)之流程，及示意顯示晶圓W之縱剖視側面之變化的圖14，一面以與上述塗佈顯影方法的差異點為中心說明如下。
與該步驟E1、E2同樣地於曝光處理(步驟G1)後，於加熱模組9進行加熱處理(步驟G2)。圖14(a)顯示該步驟G1之曝光處理後的晶圓W之表面，圖中之111表示抗蝕劑膜，112表示對於顯影液的不溶解性部位，113表示對於顯影液的溶解性部位。然後，與步驟F3同樣地對晶圓W供給顯影霧氣，以於其表面整體形成顯影液的液膜，進行顯影處理(步驟G3)。
然後，運送臂A1將晶圓W輸送至清洗模組，從純水噴吐噴嘴97對旋轉之晶圓W的中心噴出純水F，從抗蝕劑膜111洗掉所接觸至顯影液之溶解性部位113的表面而加以去除。圖14(b)顯示此時之晶圓W的表面狀態，圖中之114為所溶解的抗蝕劑成分。
清洗後，甩乾純水而晶圓W乾燥(步驟G4)，由運送臂A1將晶圓W再度輸送至加熱模組9，於此供給顯影霧氣，於其表面再度形成顯影液的液膜(步驟G5)。然後，運送臂A1將晶圓W再度輸送至清洗模組，於該清洗模組對旋轉的晶圓W供給純水F，以如圖14(c)所示地所接觸至顯影液之溶解性部位113溶解於液體中，形成抗蝕劑圖案115，並且溶解成分114由純水F從抗蝕劑膜111洗掉而去除。其後，藉由旋轉晶圓W以甩乾純水，使晶圓W乾燥(步驟G6)。
依此種顯影方法，除上述實施形態的效果之外，同時由於將所接觸至顯影液之溶解性部分的表面去除後，重新供給顯影液以將所接觸至顯影液之溶解性部分的表面去除，於是可使顯影液有效率地接觸到該溶解性部分。因此，可如上述達到顯影液之使用量減少，也可抑制顯影處理所需時間。又，可以高解析度進行顯影。另外，亦可比本實施形態所示次數更多而重覆供給顯影液與純水。
1．．．加熱裝置
8．．．塗佈顯影裝置
9．．．加熱模組
11．．．框體
12．．．運送口
13．．．分隔板
14a．．．送入區
14b．．．下方區
15．．．冷卻板
15a．．．載置面
16a、16b．．．狹縫
17．．．支持部
18．．．驅動部
19．．．狹縫
21、23．．．升降銷
22、24．．．升降機構
30．．．載置面
31．．．加熱板
32．．．加熱器
32a、32b．．．支持構件
41．．．排氣部
42．．．排氣空間
43．．．分隔構件
44．．．連通口
45．．．排氣口
46．．．排氣管
47．．．排氣機構
48．．．密接構件
51．．．蓋體
51a．．．周緣部
51b．．．頂板
52．．．支持構件
53．．．升降機構
54．．．整流板
54a．．．噴吐口
55．．．通氣室
56．．．開口部
57．．．加熱部
57a．．．加熱器
58．．．捲帶式加熱器
60．．．霧化部
61、62、63、68．．．氣體供給管
64、66、69．．．流量控制部
65．．．顯影液供給源
67．．．N2 氣體供給源
70．．．基板運送機構
71．．．噴霧噴嘴
72．．．噴吐口
73．．．冷卻板
73a．．．缺口
74．．．導引軌道
75．．．移動機構
76．．．金屬線
77．．．溝槽
80．．．載具
81．．．載置台
82．．．傳遞臂
83．．．顯影模組
85．．．穿梭臂
86．．．介面臂
90．．．控制部
91．．．顯影處理部
92．．．旋轉夾盤
93．．．旋轉驅動機構
94．．．杯體
94a．．．液體收納部
95．．．排氣口
96．．．排氣阻尼器
97．．．純水噴吐噴嘴
98．．．顯影液噴吐噴嘴
100．．．控制部
103、104．．．待機部
111．．．抗蝕劑膜
112．．．對於顯影液的不溶解性部位
113．．．對於顯影液的溶解性部位
114．．．抗蝕劑成分(溶解成分)
115．．．抗蝕劑圖案
200．．．純水濡濕的區域
201．．．未受供給純水的區域
A1─A4．．．運送臂
B1．．．第1區塊(DEV層)
B2．．．第2區塊(BCT層)
B3．．．第3區塊(COT層)
B4．．．第4區塊(ITC層)
BF2、BF3．．．傳遞單元
C1．．．載具區塊
C2．．．處理區塊
C3．．．介面區塊
C4．．．曝光裝置
CPL2─CPL4、CPL11、CPL12．．．傳遞單元
D1．．．傳遞臂
F．．．純水
R1．．．運送區域
S．．．處理空間
TRS1、TRS4、TRS6．．．傳遞單元
U1─U6．．．棚架單元
V1．．．閥
W．．．晶圓
a─e．．．控制信號
圖1係依本發明之實施形態的加熱裝置的縱剖面側視圖。
圖2係該加熱裝置的俯視圖。
圖3係顯示該加熱裝置之處理容器內的構成的縱剖面側視圖。
圖4(a)～4(c)係顯示該加熱裝置所進行處理之順序的步驟圖。
圖5(d)係顯示該加熱裝置所進行處理之順序的步驟圖。
圖6(a)、6(b)係顯示該加熱裝置之另一構成例的縱剖面側視圖及橫剖面俯視圖。
圖7(a)、7(b)係顯示該加熱裝置之又另一構成之概略的俯視圖及側視圖。
圖8係顯示組裝有該加熱裝置之塗佈顯影裝置的俯視圖。
圖9係顯示組裝有該加熱裝置之塗佈顯影裝置的立體圖。
圖10係該塗佈顯影裝置的縱剖面側視圖。
圖11係該塗佈顯影裝置之運送區域的立體圖。
圖12係該塗佈顯影裝置所設顯影模組的概略圖。
圖13(a)～13(c)係顯示該塗佈顯影裝置之處理流程的步驟圖。
圖14(a)～14(c)係顯示晶圓表面之變化的示意圖。
圖15係顯示接受顯影之晶圓表面的示意圖。
1．．．加熱裝置
11．．．框體
12．．．運送口
13．．．分隔板
14a．．．送入區
14b．．．下方區
15．．．冷卻板
15a．．．載置面
17．．．支持部
18．．．驅動部
21、23．．．升降銷
22、24．．．升降機構
30．．．載置面
31．．．加熱板
32．．．加熱器
32a、32b．．．支持構件
42．．．排氣空間
43．．．分隔構件
44．．．連通口
45．．．排氣口
46．．．排氣管
47．．．排氣機構
48．．．密接構件
51．．．蓋體
51a．．．周緣部
51b．．．頂板
52．．．支持構件
53．．．升降機構
57．．．加熱部
58．．．捲帶式加熱器
60．．．霧化部
61、62、63、68．．．氣體供給管
64、66、69．．．流量控制部
65．．．顯影液的供給源
67．．．N2 氣體供給源
100．．．控制部
V1．．．閥
W．．．晶圓
a─e．．．控制信號

Claims (17)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵係包含：加熱板，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；表面處理液霧化機構，將用來使供給至該抗蝕劑的顯影液對該基板之潤濕性提高的表面處理液加以霧化；冷卻機構，用以冷卻由該加熱板所加熱的基板；及表面處理液供給機構，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該表面處理液。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，包含一控制信號輸出機構，輸出控制信號，俾於該加熱板將基板加熱時，將霧化之表面處理液供給至該基板。
  3. 一種基板處理裝置，其特徵係包含：加熱板，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；顯影液霧化機構，用以將顯影液加以霧化；冷卻機構，用以冷卻由該加熱板所加熱的基板；及顯影液供給機構，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該顯影液。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，包含一控制信號輸出機構，輸出控制信號，俾於該加熱板將基板加熱時對該基板供給霧化之顯影液。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置，其中，該加熱板兼作為其上載置基板的載置台；該冷卻機構為能在加熱板的上方區域，與從該上方區域退避的區域之間任意移動的冷卻板。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置，其中，包含基板固持機構，該基板固持機構固持該基板，使基板位於加熱板的上方區域以加熱基板，並在該上方區域與自此上方區域退避的區域之間移動基板；且該基板固持機構亦具備冷卻機構的功能，藉由使加熱後之基板從加熱板的上方區域退避而冷卻基板。
  7. 一種基板處理方法，其特徵係包含：基板加熱步驟，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；表面處理液霧化步驟，將用來使供給至該抗蝕劑的顯影液對該基板之潤濕性提高的表面處理液加以霧化；基板冷卻步驟，以冷卻機構冷卻受加熱的該基板；及表面處理液供給步驟，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該表面處理液。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理方法，其中，於進行該基板加熱步驟時，進行將霧化之表面處理液供給至基板的步驟。
  9. 一種基板處理方法，其特徵係包含：基板加熱步驟，將表面塗佈有抗蝕劑且曝光後的基板加熱；顯影液霧化步驟；基板冷卻步驟，以冷卻機構冷卻受加熱的該基板；及顯影液供給步驟，從開始以該加熱板進行加熱起，到結束以該冷卻機構進行冷卻為止，對基板供給霧化之該顯影液。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理方法，其中，於進行該基板加熱步驟時，進行對基板供給霧化之顯影液的步驟。
  11. 一種塗佈顯影裝置，包括：載具區塊，用以送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；顯影處理部，對受加熱之該基板供給顯影液以進行顯影；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，在該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；其特徵為：設有申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，以作為該加熱處理部；並設有清洗處理部，用來對於在該顯影處理部受供給顯影液之基板供給清洗液，以去除供給至該基板之該顯影液。
  12. 一種塗佈顯影裝置，包括：載具區塊，用以送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；清洗處理部，對受供給有顯影液的基板供給清洗液以去除該顯影液；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，在該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；其特徵為：設有申請專利範圍第3或4項之基板處理裝置，以作為該加熱處理部。
  13. 如申請專利範圍第12項之塗佈顯影裝置，其中，包含控制信號輸出機構，其輸出控制信號俾反覆進行：在該加熱處理部對基板供給霧化之顯影液的步驟，與接著在清洗處理部對基板供給清洗液的步驟。
  14. 一種塗佈顯影方法，使用包括下列各部分的顯影塗佈裝置：載具區塊，用以送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；顯影處理部，對受加熱之該基板供給顯影液以進行顯影；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，於該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；該塗佈顯影方法的特徵係包含：申請專利範圍第7或8項之基板處理方法；及顯影液去除步驟，對於在該顯影處理部受供給有顯影液之基板供給清洗液，以去除所供給至該基板的該顯影液。
  15. 一種塗佈顯影方法，使用包括下列各部分的顯影塗佈裝置：載具區塊，用以送入送出收納有複數片基板的載具；處理區塊，包含：塗佈處理部，在從該載具所取出基板的表面塗佈抗蝕劑；加熱處理部，將已曝光之該塗佈有抗蝕劑的基板加熱；清洗處理部，對受供給有顯影液的基板供給清洗液，以去除該顯影液；及基板運送機構，於各該處理部之間輸送基板；與介面區塊，在該處理區塊與對該抗蝕劑進行曝光的曝光裝置之間傳遞基板；該塗佈顯影方法的特徵係包含：申請專利範圍第9或10項之基板處理方法。
  16. 如申請專利範圍第15項之塗佈顯影方法，其中，反複進行：對基板供給霧化之顯影液的步驟；及接著對該基板供給清洗液的步驟。
  17. 一種記憶媒體，儲存有用來將基板加熱之基板處理裝置的電腦程式，其特徵為：該電腦程式用以實施申請專利範圍第7至10項中任一項之基板處理方法。
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