TWI459147B - 光阻塗佈顯影裝置與光阻塗佈顯影方法、及光阻膜處理裝置與光阻膜處理方法 - Google Patents

光阻塗佈顯影裝置與光阻塗佈顯影方法、及光阻膜處理裝置與光阻膜處理方法 Download PDF

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Description

光阻塗佈顯影裝置與光阻塗佈顯影方法、及光阻膜處理裝置與光阻膜處理方法
本發明係關於在基板上塗佈光阻膜，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，特別是可藉由使光阻圖案平滑化，降低線寬粗糙之光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法，以及光阻膜處理裝置及光阻膜處理方法。
為製造具更高密集度之半導體積體電路，業界主要要求半導體積體電路更細微化。例如蝕刻遮罩之最小尺寸(CD)已逐漸達到小於現有的曝光裝置之曝光極限之32nm或22nm。以約此寬度形成電場效應電晶體(FET)之通道時，光阻圖案之線寬粗糙(LWR)若大，即會導致FET之臨限值電壓不均，產生作為積體電路之特性惡化，或無法正常動作之問題。
為因應如此之問題，有人已研發出一種方法，藉由對光阻膜供給溶劑氣體處理光阻膜表面(專利文獻1)。依如此方法，光阻膜表面會因溶劑氣體溶解，故光阻膜表面之凹凸會平滑化，可降低LWR。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2005-19969號公報
【專利文獻2】日本特開2002-359182號公報
為更改善專利文獻1之方法而不斷檢討時，吾人發現因光阻由溶劑氣體所溶解，光阻膜之圖案形狀可能會變形。具體而言，由溶劑溶解之光阻雖具黏性，但其會膨潤變化而因此垮下，故光阻膜側面傾向於傾斜。換言之，例如光阻圖案線部之剖面形狀有時不為矩形而下擺擴張。其結果導致較所期待之線寬更寬，或一旦部分垮下則造成圖案形狀變形。如此，於基底層無法轉印所期待之形狀，欲製作之半導體元件之特性惡化。
鑑於如此情事，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，以及光阻膜處理裝置及光阻膜處理方法，可更降低光阻圖案之線寬粗糙。
為達成上述目的，本發明之第1態樣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，使已曝光之該光阻膜顯影；溶劑氣相供給部，於氣相蒙氣下，使於該光阻顯影部顯影而圖案化之該光阻膜，暴露於對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑中；及溶劑供給部，將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜。
本發明之第2態樣如第1態樣，提供一種光阻塗佈顯影裝置，其中將該溶劑氣相供給部與該溶劑供給部組裝於一框體內。
本發明之第3態樣如第1態樣，提供一種光阻塗佈顯影裝置，其中，更包含加熱部，以對曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜進行加熱。
本發明之第4態樣如第2態樣，提供一種光阻塗佈顯影裝置，其中，更將對曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜進行加熱之加熱部組裝於該一框體內。
本發明之第5態樣提供一種光阻膜處理裝置，包含：溶劑氣相供給部，在氣相蒙氣下，使經顯影而圖案化之光阻膜，暴露於對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑中；及溶劑供給部，將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜。
本發明之第6態樣如第5態樣，提供一種光阻膜處理裝置，其中，更包含加熱部，以對曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜進行加熱。
本發明之第7態樣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；使該光阻膜曝光；使經曝光之該光阻膜顯影；在氣相蒙氣下，使於該顯影之步驟中經顯影而圖案化之該光阻膜暴露於對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑中；及將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜。
本發明之第8態樣如第7態樣，提供一種光阻塗佈顯影方法，其中，更包含下列步驟：對曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜進行加熱。
本發明之第9態樣如第7或第8態樣，提供一種光阻塗佈顯影方法，其中，該第1溶劑係丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中之任一者或此等之組合。
本發明之第10態樣如第7至9態樣中任一態樣，提供一種光阻塗佈顯影方法，其中該第2溶劑相對於該光阻膜中吸收到該第1溶劑之部分的溶解性高於該第2溶劑之相對於未吸收該第1溶劑之部分的溶解性。
依本發明之實施形態，可提供一種光阻塗佈顯影裝置及光阻塗佈顯影方法，以及光阻膜處理裝置及光阻膜處理方法，可更降低光阻圖案之線寬粗糙。
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。所附之全部圖式中，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之光阻塗佈顯影裝置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，載置收納有例如25片晶圓W之晶圓匣盒C；及晶圓輸送體7，自載置於載置部6上之晶圓匣盒C取出晶圓W，在晶圓匣盒C與處理站3之間送入送出晶圓W。
可沿圖中X方向(晶圓匣盒站2之縱長方向)將複數(例如4個)晶圓匣盒C載置於載置台6上。晶圓輸送體7配置於晶圓匣盒站2之載置部6與處理站3之間，可沿輸送道8順著X方向移動。且晶圓輸送體7包含晶圓輸送臂7a，其可沿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。藉由如此之構成，晶圓輸送體7可選擇性地接近載置於載置部6之晶圓匣盒C，依序將於晶圓匣盒C內沿Z方向以多段之方式被收納之晶圓W加以取出，並可將取出之晶圓W輸送至處理站3之第3處理裝置群組G3(後述)。且晶圓輸送體7宜具對準晶圓W之對準功能。
於處理站3內，其大致中心部設有主輸送裝置13，於此主輸送裝置13之周邊配置有4個處理裝置群組G1、G2、G3、G4。此等處理裝置群組如後述，包含以多段之方式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G1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沿主輸送裝置13之Y方向配置於其兩側。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可相對於配置於此等處理裝置群組G1、G2、G3、G4之各種處理裝置(後述)及光阻膜處理裝置100(後述)進行晶圓W之送入送出。
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，使已曝光之光阻膜顯影。
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，進行使塗佈在晶圓W上的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，進行使已顯影之光阻膜加熱之後烘烤處理。
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，使已曝光之光阻膜加熱；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內所處理或製造之元件種類任意選擇。
接著參照圖4至圖6，並同時說明關於光阻膜處理裝置100。光阻膜處理裝置100中，如後述，可進行下列處理：平滑化處理，對經圖案化(曝光及顯影)之光阻膜供給溶劑氣體，藉此使光阻膜表面(上表面及側面)平滑化；去除處理(細窄化處理)，藉由光阻剝離液等將因溶劑氣體溶解並膨潤之光阻部分加以去除；及水洗處理，對經去除之光阻或剝離液等進行潤洗。
如圖4及圖5所示，光阻膜處理裝置100包含：杯體70，設於框體100a內大致中央部；夾盤60，配置於杯體70內；分注器77，對由夾盤60固持之晶圓W表面供給剝離液等；及溶劑供給噴嘴83，對該晶圓W上的光阻膜供給溶劑氣體。
且參照圖5即知，框體100a中為送入送出晶圓W設有：輸送口100b，允許藉由主輸送裝置13使晶圓W通過；及開合埠蓋100c，使輸送口100b開合。
杯體70如圖4所示，包含外部杯體70a、內部杯體70b及基底部70c。外部杯體70a承接於晶圓W上供給，因晶圓W旋轉而飛散之剝離液等或其霧氣並朝光阻膜處理裝置100外排出。內部杯體70b承接於外部杯體70a中飛濺之剝離液等或自晶圓W流下來的剝離液等。
藉由基底部70c，外部杯體70a與內部杯體70b大致配置呈同心圓狀。於基底部70c之底部設有排放埠75a與排氣埠75b。排放埠75a連接使剝離液等排出之排放管75c，將自外部杯體70a及內部杯體70b流下來的剝離液等朝外部排出。排放埠75a上端相對於基底部70c底部更朝上方延伸，俾不抽吸積存於基底部70c底部之剝離液等，排氣埠75b下端則連接聯繫排氣系統(未經圖示)之排氣管(未圖示)。藉由排氣系統形成氣流，空氣自形成於外部杯體70a與後述之夾盤60之間之環狀吸入口74起，通過外部杯體70a與內部杯體70b之間而流到排氣埠75b，通過排氣管排氣。藉此使自溶劑氣體以及剝離液等中蒸發出來的溶媒及霧氣排氣。
杯體70之中央部內設有固持晶圓W並使其旋轉之夾盤60。夾盤60包含：晶圓固持部60a，固持晶圓W；及支柱60b，支持晶圓固持部60a。
晶圓固持部60a大致呈水平狀支持晶圓W，具有平坦之上表面，具有與晶圓直徑大致相同之直徑。於晶圓固持部60a設有在上表面形成開口之複數抽吸口(未經圖示)，通過此等抽吸口抽吸晶圓W，藉此於晶圓固持部60a之上表面固持晶圓W。且夾盤60之支柱60b結合驅動部61。藉由驅動部61夾盤60可旋轉，並可上下移動。藉由夾盤60之上下動，可在與主輸送裝置13之間傳遞晶圓W。
於夾盤60之晶圓固持部60a內可內建例如帕爾帖元件62。帕爾帖元件62於晶圓固持部60a內以未偏置之方式均等配置。藉由溫度控制部64控制帕爾帖元件62之電源63。藉由此溫度控制部64使對帕爾帖元件62供給之供電量變化以調整帕爾帖元件62之溫度，可設定夾盤60晶圓固持部60a之溫度為既定溫度。又，於本實施形態中，藉由帕爾帖元件62、電源63及溫度控制部64構成溫度調節機構。
參照圖5即知，於光阻膜處理裝置100內杯體70之-X方向側設有沿Y方向延伸之軌條80。軌條80之一端位於杯體70之-Y方向側，另一端則位於杯體70之+Y方向側。於軌條80上以可來回之方式配置有包含例如線性馬達之驅動部82，驅動部82上安裝有臂部81。於臂部81之前端安裝有溶劑供給噴嘴83，以作為對晶圓W噴吐溶劑氣體之噴嘴。藉由如此之構成，溶劑供給噴嘴83可由驅動部82驅動，通過於夾盤60上而移動。且溶劑供給噴嘴83之移動由控制例如驅動部82之動作之驅動控制部84所控制，藉由此驅動控制部84，可使溶劑供給噴嘴83沿Y方向以既定速度移動。且驅動部82包含使例如臂部81上下動之缸筒等，可調整溶劑供給噴嘴83之高度。
溶劑供給噴嘴83沿X方向具細長形，溶劑供給噴嘴83之一端(與臂部81之安裝部)位於夾盤60晶圓固持部60a之-X方向側，另一端則位於晶圓固持部60a之+X方向側。且如圖6所示，於溶劑供給噴嘴83之下表面，自縱長方向之一端橫跨另一端形成有噴吐部85。噴吐部85中，沿溶劑供給噴嘴83之縱長方向形成有在噴吐部85下表面形成開口之複數噴吐口86。此等噴吐口86連通溶劑供給噴嘴83內部之導管，此導管與連接溶劑供給噴嘴83上部之溶劑供給管88連通。溶劑供給管88如圖4所示連接溶劑氣體供給源87。藉由如此之構成，溶劑供給噴嘴83可自溶劑供給管88導入來自溶劑氣體供給源87之溶劑氣體，將導入之溶劑氣體自下表面之噴吐口86朝下方均等噴吐。
如圖4所示，溶劑氣體供給源87包含：儲存槽90，連接例如溶劑供給管88並儲存液體溶劑；及載持氣體供給管91，於儲存槽90內供給載持氣體。
藉由自載持氣體供給管91朝儲存槽90之液體溶劑內供給載持氣體(通氣)可將包含溶劑蒸氣之載持氣體(以下稱溶劑氣體)壓送至溶劑供給管88內。藉此通過溶劑供給管88對溶劑供給噴嘴83供給溶劑氣體。作為儲存於儲存槽90內之溶劑(第1溶劑)，可使用對經顯影並已圖案化之光阻膜具有溶解性之溶劑。具體而言，此溶劑可係例如丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中之任一者，亦可係此等者之混合液。且作為上述載持氣體，可利用氦(He)或氬(Ar)等非活性氣體或氮氣。
且於溶劑供給管88中設有：流量感測器92，偵測溶劑氣體之流量；及閥部93，調節流量。
流量感測器92所偵測之偵測結果由流量控制部94輸出，流量控制部94根據該偵測結果調整閥部93之開合度，藉此可調整對溶劑供給噴嘴83供給之溶劑氣體之流量。
分注器77對晶圓W上經圖案化之光阻膜供給剝離液等(第2溶劑)。分注器77如圖7所示，以下端安裝於驅動部78。分注器77可藉由驅動部78轉動，可配置於圖5中以虛線顯示之待命位置，與以實線顯示之供給位置。且分注器77及驅動部78包含自驅動部78下端起，至分注器77前端止之2條內部導管(未經圖示)，可通過一內部導管噴吐剝離液等，並可通過另一內部導管噴吐清洗用純水或去離子水。藉由如此之構成，分注器77可對晶圓W供給剝離液等與純水等。剝離液等中，係對使用之光阻具有溶解度之液體即可。具體而言，可為膽鹼水溶液(三甲基二羥乙基氯化銨水溶液)或KOH溶液等。且可不使用剝離液而代之以顯影液，亦可係與溶劑氣體用溶劑相同者。
又，作為剝離液等(第2溶劑)，宜選擇對光阻膜表面吸收溶劑氣體溶解而膨潤之部分具有相對較高之溶解性，且對不吸收之部分具有低溶解性者。如此即可選擇性地去除因溶劑氣體溶解而膨潤之部分。
其次說明關於依本實施形態包含光阻膜處理裝置100之光阻塗佈顯影裝置1之動作(於光阻塗佈顯影裝置1中進行之光阻膜處理方法)。
首先藉由晶圓輸送體7(圖1)自晶圓匣盒C取出1片未處理晶圓W，並將其輸送至第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在晶圓W上。其次輸送晶圓W至冷卻裝置30，使其冷卻至既定溫度後，輸送至光阻塗佈裝置17。於光阻塗佈裝置17中，在晶圓W上以旋轉塗佈之方式塗佈光阻液以形成光阻膜。
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以冷卻之。且藉由晶圓輸送體50依序將晶圓W輸送至周邊曝光裝置51、曝光裝置5，於各裝置內進行既定處理。於曝光裝置5中，使用既定光罩進行曝光處理，將具既定圖案之潛影轉印至光阻膜。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。
又，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，接著輸送至冷卻裝置43以冷卻之。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，於晶圓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100(圖4及圖5)。輸送至光阻膜處理裝置100之晶圓W首先由預先維持於既定之設定溫度，例如常溫之23℃之夾盤60之晶圓固持部60a固持。此時，藉由排氣系統進行杯體70內之排氣，藉此吹掃光阻膜處理裝置100內。且於此時點分注器77位於起始位置。
經過既定時間，晶圓W之溫度調節至23℃後，溶劑供給噴嘴83即如圖5之箭頭A所示開始朝-Y方向移動。溶劑供給噴嘴83一旦自杯體70外方到達晶圓固持部60a之一端上方，即暫時停止例如杯體70之排氣，開始自溶劑供給噴嘴83由噴吐口86噴吐一定流量之溶劑氣體。此後，溶劑供給噴嘴83噴吐溶劑氣體，並同時以一定速度移動至晶圓W之另一端側(-Y方向)，藉此，晶圓W上經圖案化之光阻膜暴露於溶劑氣體中。又，溶劑供給噴嘴83一旦移動至晶圓固持部60a之-Y方向側之端部上方，即折返而自晶圓W另一端移動至一端(朝+Y方向)。如此，溶劑供給噴嘴83在晶圓W上來回移動，對晶圓W上之光阻膜表面供給溶劑氣體。
光阻膜一旦暴露於溶劑氣體中，溶劑氣體即進入光阻膜表面(側面、上表面)，使光阻膜表面溶解而膨潤。且因溶解而具流動性之光阻會沿光阻膜側面垮下，導致側面傾斜。又，溶劑供給噴嘴83之移動速度、溶劑氣體之供給量等宜通過初步實驗等決定之，俾光阻膜僅表面溶解。
溶劑供給噴嘴83一旦來回移動完畢，即停止供給溶劑氣體，重新開始使杯體70排氣。
接著，分注器77自起始位置轉動，其前端部位於晶圓W中央上方。又，分注器77於晶圓W上供給既定量之剝離液等，回到起始位置。所供給之剝離液等擴散至晶圓W全面，因剝離液等表面張力晶圓W全面由剝離液等液體層包覆。如此直接經過既定時間(光阻膜表面膨潤之部分溶解所需之時間)後，分注器77轉動，前端部位於晶圓W中央上方，開始對晶圓W供給純水等。且配合純水等之供給，夾盤60開始旋轉。藉由晶圓W之旋轉與所供給之純水等，將包覆晶圓W上之剝離液等所形成之液體層朝外方推送，以將晶圓W上之剝離液等及因剝離液等而溶解出來的光阻洗掉。經既定期間，供給純水等並使晶圓W旋轉後，停止自分注器77供給純水等，使分注器77回到起始位置，並提高晶圓W之轉速以對晶圓W進行旋轉乾燥。藉由以上方法結束光阻膜處理。
其後，自夾盤60之晶圓固持部60a傳遞晶圓W至主輸送裝置13，藉由主輸送裝置13將其輸送至第4處理裝置群組G4之後烘烤裝置47，在此進行後烘烤。藉由此烘烤使殘留於晶圓W微量之剝離液等或純水等蒸發，使經圖案化之光阻膜硬化，且防止光阻膜之抗蝕刻性降低。
接著，藉由主輸送裝置13將晶圓W輸送至第4處理裝置群組G4之冷卻裝置30以冷卻之，其後，經由延伸裝置32使其回到原來的晶圓匣盒C。藉由以上方法結束針對一片晶圓W包含光阻膜處理之一連串光阻塗佈顯影方法。
如以上說明，若按照依本發明實施形態之光阻塗佈顯影方法，即可藉由剝離液等將經圖案化之光阻膜中因溶劑氣體溶解而膨潤之部分加以去除，故可解決溶解而膨潤之部分導致光阻膜側面下擺擴張之問題。因此，若使用此光阻膜對基底層進行蝕刻，即可將所期待之圖案轉印至基底層。
且光阻膜表面因溶劑氣體溶解而膨潤，故藉由於膨潤之部分產生之表面張力，可使經圖案化之光阻膜側面之凹凸平滑化，其結果降低了LWR。
且依本發明實施形態之光阻塗佈顯影裝置可藉由溶劑供給噴嘴83等對晶圓W全面均一供給溶劑氣體，並可藉由分注器77等，以剝離液等將因溶劑氣體溶解而膨潤之部分加以去除，並藉由純水等進行水洗。亦即，可於一裝置內連續進行一連串製程，故可防止處理能力大幅降低。
且作為本發明實施形態之另一特徵，可舉能使經圖案化之光阻膜細窄化為例。細窄化(有時稱收縮或修整)係為實現小於現有曝光裝置曝光極限之線幅，使光阻膜圖案變細之方法，例如藉由使經圖案化之光阻膜暴露於氧氣電漿中，使光阻灰化而得以實現。藉由氧氣電漿施行細窄化時，於光阻塗佈顯影裝置內形成光阻遮罩後，需將晶圓送入蝕刻裝置(灰化器)，送入送出晶圓相當麻煩。且使其細到何種程度(細窄化量)係藉由光阻膜暴露於氧氣電漿中之時間控制，故有光阻膜圖案過細，或去除所有光阻膜之虞。
且專利文獻2中記載有不使用氧氣電漿而代之以臭氧水及異丙醇(IPA)等有機溶劑之細窄化方法。此方法包含在使光阻膜圖案化後，藉由臭氧水或有機溶劑蝕刻光阻膜以使光阻圖案細窄化，並進行清洗、乾燥、後烘烤之步驟。
然而，即使在藉由臭氧水或有機溶劑施行細窄化時，細窄化量基本上亦係藉由細窄化時間控制，故難以防止光阻膜圖案過細，或去除所有光阻膜。
依本發明實施形態，藉由對經圖案化之光阻膜供給溶劑氣體，溶解光阻膜表面，其後藉由剝離液等去除溶解之光阻，故可使光阻圖案變細。且作為剝離液等，若選擇對因光阻膜表面之溶劑氣體溶解而膨潤之部分具相對較高的溶解性，且對不膨潤之部分具低溶解性者，即可選擇性地將因溶劑氣體溶解而膨潤之部分去除，故自限效應可奏效。因此，可防止光阻膜圖案過細，或去除所有光阻膜。
且若按照依本發明實施形態之光阻膜處理裝置100，即可藉由其所包含之光阻塗佈顯影裝置，於一連串光阻塗佈/曝光/顯影製程之過程中施行細窄化步驟，故晶圓不需送入送出例如藉由氧氣電漿施行細窄化時所需之電漿裝置，可實現細窄化之高效率化。
<光阻膜處理裝置之變形例>
其次參照圖8並同時說明關於依本發明實施形態之光阻膜處理裝置之變形例。
如圖8所示，相較於上述光阻膜處理裝置100，依此變形例之光阻膜處理裝置101在設有用以使由夾盤60固持之晶圓W加熱之燈泡加熱部95之點上相異，於其他構成點上相同。
燈泡加熱部95包含：窗部95a，經由密封構件以氣密之方式設於形成於光阻膜處理裝置101之框體100a之夾盤60上方之開口部；複數之燈泡95b，配置於窗部95a上方；及殼體95c，包覆窗部95a及燈泡95b。
窗部95a宜藉由使來自燈泡95b之光線透射之透明材料形成，具體而言，宜藉由石英玻璃形成。燈泡95b可例如藉由於石英管中封入有電熱線之加熱元件構成。電熱線宜藉由Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr合金以及鉬、鎢及鉭等金屬製作。且電熱線可真空封入於石英管中，且可封入於He或Ar等非活性氣體或氮氣蒙氣中。且燈泡95b亦可具有如電熱線插入石英管中，石英管內由He或Ar等非活性氣體或氮氣吹掃之構成。且於殼體95c之內面宜具有反射來自燈泡95b之光線以照射晶圓W之反射體(未經圖示)，為防止殼體95c溫度上昇，於殼體95c內部亦可設有導管並使冷媒流動於其中。且於光阻膜處理裝置101之框體100a之頂棚部宜設有未圖示之觀視口，通過此藉由放射溫度計監視晶圓W之溫度。且若具有溫度調節器(未經圖示)，由放射溫度計輸入信號，根據此控制燈泡95b之電源(未經圖示)，以加熱晶圓W至既定溫度則更佳。
於如此構成之光阻膜處理裝置101中，可例如對晶圓W供給溶劑氣體後，藉由燈泡加熱部95，於既定時間內加熱此晶圓W到例如約70℃至約130℃，其後，如上述，可在晶圓W上由分注器77供給剝離液，並進行水洗及旋轉乾燥。藉由在供給溶劑氣體與供給剝離液等之間加熱晶圓W，使附著於晶圓W之溶劑蒸發，使晶圓W及晶圓W上經圖案化之光阻膜乾燥，並藉由使光阻膜膨潤之部分收縮促進平滑化，且可防止光阻膜之抗蝕刻性降低。且已知藉由此加熱，細窄化量傾向於增大。吾人認為此係因進入光阻膜表面(或附著於表面)之溶劑因加熱而擴散至更深處。
又，於旋轉乾燥後，亦可藉由燈泡加熱部95加熱晶圓W，以確實使其乾燥。
<實驗例>
其次說明為確認依本發明實施形態之光阻塗佈處理方法之效果所進行之實驗及實驗結果。此實驗使用包含上述光阻膜處理裝置100之光阻塗佈顯影裝置1，按照上述光阻膜處理方法形成具有線段和間隔區圖案(line and space pattern)之光阻膜，並藉由以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其剖面進行之。
(實驗1)
實驗1中，比較進行至供給溶劑氣體為止晶圓上之光阻膜，與進行至供給剝離液等為止晶圓上之光阻膜。其結果顯示於圖9。圖9(a)顯示供給溶劑氣體後光阻膜(光阻圖案之線部)之剖面，圖9(b)顯示供給剝離液等後光阻膜(光阻圖案之線部)之剖面。著眼於兩圖中特別是由箭頭所示之剖面形狀即知，藉由供給溶劑氣體，光阻剖面呈吊鐘形，而在供給剝離液等後，上部雖變得渾圓，但大致呈矩形。亦即已知雖因溶劑氣體溶解之部分垮下故呈吊鐘形，但垮下之部分已藉由剝離液等去除而呈矩形。
(實驗2)
實驗2中，準備4片晶圓，對此等者進行至顯影處理為止之程序以形成光阻圖案。在此，作為用以比較之取樣，自光阻塗佈顯影裝置1取出1片晶圓(為求方便稱此晶圓為晶圓a)。接著，輸送剩下的3片晶圓中之1片至光阻膜處理裝置100，使其暴露於溶劑氣體中後，不供給剝離液等而取出之(稱晶圓b)。且輸送剩下的2片晶圓中之1片至光阻膜處理裝置100，使其暴露於溶劑氣體中，供給剝離液等，進行水洗、乾燥再取出(晶圓c)。關於剩下的1片，則在輸送至光阻膜處理裝置100後，使其不暴露於溶劑氣體中而供給剝離液等(晶圓d)。
顯示此等結果於圖10。圖10(a)至圖10(d)分別顯示晶圓a至晶圓d上線段和間隔區圖案上表面之SEM影像。且顯示自此等者求得之平均線寬與平均LWR於以下表中。
已知相對於進行至顯影處理為止之晶圓a中LWR為10.6nm，顯影處理後，暴露於溶劑氣體中之晶圓b內LWR為8.0nm，改善了20%以上。且吾人承認以溶劑氣體進行處理後，藉由剝離液等進行處理之晶圓c中LWR為9.2nm，雖未至晶圓b之程度，但相較於晶圓a已改善超過10%。另一方面，不藉由溶劑氣體進行處理而僅藉由剝離液等進行處理之晶圓d中，LWR為10.0nm，幾乎未見呈現於晶圓a中之改善。依此等結果，可以說LWR之改善效果主要係因溶劑氣體奏效。
且已知在藉由剝離液進行處理即停止之晶圓c中，線寬為104.9nm，相較於進行顯影處理即停止之晶圓a中之線寬(128.5nm)約變細18%。不藉由溶劑氣體進行處理而僅藉由剝離液等進行處理之晶圓d中線寬為120.4nm，故吾人認為細窄化之效果係因藉由剝離液將因溶劑氣體溶解而膨潤之部分去除而奏效。
依以上結果，可理解按照本發明實施形態之效果。
又，實驗1及2中使用之溶劑氣體用溶劑係NMP，剝離液等則使用與曝光後顯影處理所使用之顯影液相同者。且於實驗1及實驗2中雖使用KrF用光阻，但已確認即使使用ArF用光阻亦可得相同效果。
以上雖已參照本發明之較佳實施形態並同時說明本發明，但本發明不由上述實施形態所限定，可參考所附之申請專利範圍進行各種變形。
例如雖已於上述說明中，在光阻膜處理裝置100內，對晶圓W上經圖案化之光阻膜供給溶劑氣體，使用分注器77對晶圓W供給剝離液等，但亦可於供給溶劑氣體後藉由主輸送裝置13輸送晶圓W至顯影處理裝置18，於顯影處理裝置18中去除光阻膜表面膨潤之部分。此時，光阻膜處理裝置100亦可不具有溶劑供給噴嘴83等用以供給溶劑氣體之構成。
且亦可不設置光阻膜處理裝置100於光阻塗佈顯影裝置1中，而代之以下列者：溶劑氣體供給腔室，用以使經顯影而圖案化之光阻膜暴露於溶劑氣體中；及液體處理部，用以藉由剝離液等將因溶劑氣體溶解而膨潤之部分去除。
藉此，可在溶劑氣體供給腔室內，使光阻膜暴露於溶劑氣體中，自溶劑氣體供給腔室朝液體處理部輸送該晶圓，於液體處理部內，對晶圓供給剝離液等。且亦可於自溶劑氣體供給腔室朝液體處理部輸送晶圓之途中，在例如第3處理裝置群組G3之後烘烤裝置36或第4處理裝置群組G4之曝後烤裝置44、45內，烘烤已暴露於氣體溶劑中之光阻膜。
又，可使溶劑氣體供給腔室能在減壓蒙氣下供給溶劑氣體。藉此，溶劑氣體可不流出溶劑氣體供給腔室外，防止光阻塗佈顯影裝置1內之蒙氣因溶劑受到污染。且若在減壓蒙氣下，亦可不使用溶劑氣體(不使用通氣之方式)，而代之以藉由通過插入溶劑氣體供給腔室之噴嘴，或形成於溶劑氣體供給腔室之微小開口而將溶劑導入減壓蒙氣中，以對晶圓噴灑溶劑。
且雖已在光阻膜處理裝置100中，以通氣之方式產生溶劑氣體，由溶劑供給噴嘴83對晶圓W供給溶劑氣體，但亦可例如使用超音波噴霧器產生溶劑(第1溶劑)之霧氣，對晶圓W供給產生之霧氣。
且光阻膜處理裝置100、101亦可不配置於光阻塗佈顯影裝置1內而單獨配置。
且作為形成有光阻膜之基板，不僅可係半導體晶圓，亦可係平面顯示器(FPD)用基板，可將依本發明實施形態之光阻塗佈顯影裝置及方法，以及光阻膜處理裝置使用於製造FPD時。
A．．．箭頭
a~d、W．．．晶圓
C．．．晶圓匣盒
G1~G4．．．處理裝置群組
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．．．晶圓輸送體
7a．．．晶圓輸送臂
8．．．輸送道
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．．．烘烤裝置
36．．．後烘烤裝置
41．．．延伸冷卻裝置
44、45．．．曝後烤裝置
46．．．烘烤裝置
47．．．後烘烤裝置
50．．．晶圓輸送體
51．．．周邊曝光裝置
60．．．夾盤
60a．．．晶圓固持部
60b．．．支柱
61、78、82．．．驅動部
62．．．帕爾帖元件
63．．．電源
64．．．溫度控制部
70．．．杯體
70a．．．外部杯體
70b．．．內部杯體
70c．．．基底部
74．．．吸入口
75a．．．排放埠
75b．．．排氣埠
75c．．．排放管
77．．．分注器
80．．．軌條
81．．．臂部
83．．．溶劑供給噴嘴
84．．．驅動控制部
85．．．噴吐部
86．．．噴吐口
87．．．溶劑氣體供給源
88．．．溶劑供給管
90．．．儲存槽
91．．．載持氣體供給管
92．．．流量感測器
93．．．閥部
94．．．流量控制部
95．．．燈泡加熱部
95a．．．窗部
95b‧‧‧燈泡
95c‧‧‧殼體
100、101‧‧‧光阻膜處理裝置
100a‧‧‧框體
100b‧‧‧輸送口
100c‧‧‧開合埠蓋
圖1係顯示依本發明實施形態之光阻塗佈顯影裝置構成之概略俯視圖。
圖2係圖1之光阻塗佈顯影裝置之概略前視圖。
圖3係圖1之光阻塗佈顯影裝置之概略後視圖。
圖4係示意顯示圖1之光阻塗佈顯影裝置所包含之光阻膜處理裝置之概略側視圖。
圖5係示意顯示圖4之光阻膜處理裝置之概略俯視圖。
圖6係顯示圖4之光阻膜處理裝置所包含之溶劑供給噴嘴之立體圖。
圖7係顯示圖4之光阻膜處理裝置所包含之分注器之立體圖。
圖8係示意顯示圖4光阻膜處理裝置變形例之概略側視圖。
圖9(a)~(b)係顯示按照依本發明實施形態之光阻塗佈顯影方法進行之第1實驗結果圖。
圖10(a)~(d)係顯示按照依本發明實施形態之光阻塗佈顯影方法進行之第2實驗結果圖。
C．．．晶圓匣盒
G1~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．．．晶圓輸送體
8．．．輸送道
13．．．主輸送裝置
18．．．顯影處理裝置
50．．．晶圓輸送體
51．．．周邊曝光裝置
100．．．光阻膜處理裝置

Claims (9)

  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，使已曝光之該光阻膜顯影；溶劑氣相供給部，於氣相蒙氣下，為使於該光阻顯影部顯影而圖案化之該光阻膜的表面平滑化，暴露於對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑中；及溶劑供給部，將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑，供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜，以去除其膨潤部分；且該第2溶劑相對於該光阻膜中吸收到該第1溶劑以溶解於該第1溶劑而膨潤之部分的溶解性，高於該第2溶劑相對於未吸收該第1溶劑之部分的溶解性。
  2. 如申請專利範圍第1項之光阻塗佈顯影裝置，其中，更包含加熱部，以對曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜進行加熱。
  3. 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，使已曝光之該光阻膜顯影；及光阻膜處理部，於氣相蒙氣下，為使於該光阻顯影部顯影而圖案化之該光阻膜的表面平滑化，供給對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑，再將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑，供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜，以去除其膨潤部分；且該第2溶劑相對於該光阻膜中吸收到該第1溶劑以溶解於該第1溶劑而膨潤之部分的溶解性，高於該第2溶劑相對於未吸收該第1溶劑之部分的溶解性。
  4. 一種光阻膜處理裝置，對於經顯影而圖案化之光阻膜之表面進行處理，包含：溶劑氣相供給部，在氣相蒙氣下，為使該光阻膜的表面平滑化，暴露於對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑中；及溶劑供給部，將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜，以去除其膨潤部分； 且該第2溶劑相對於該光阻膜中吸收到該第1溶劑以溶解於該第1溶劑而膨潤之部分的溶解性，高於該第2溶劑相對於未吸收該第1溶劑之部分的溶解性。
  5. 如申請專利範圍第4項之光阻膜處理裝置，其中，更包含用以對曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜進行加熱的加熱部。
  6. 一種光阻膜處理裝置，包含：基板固持部，固持基板並使其水平旋轉，該基板形成有經顯影而圖案化之光阻膜；溶劑氣相供給部，為使於該光阻膜的表面平滑化，將對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑噴吐至該基板；溶劑供給部，將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑，供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜，以去除其膨潤部分；及加熱部，配置在載置於該基板固持部的該基板上方，用以對該光阻膜進行加熱；且該第2溶劑相對於該光阻膜中吸收到該第1溶劑以溶解於該第1溶劑而膨潤之部分的溶解性，高於該第2溶劑相對於未吸收該第1溶劑之部分的溶解性。
  7. 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；使該光阻膜曝光；使經曝光之該光阻膜顯影；在氣相蒙氣下，使於該顯影之步驟中經顯影而圖案化之該光阻膜暴露於對該光阻膜具有溶解性之第1溶劑中，使該光阻膜的表面平滑化；及將對該光阻膜具有溶解性之第2溶劑供給至先前曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜，去除其膨潤部分；且該第2溶劑相對於該光阻膜中吸收到該第1溶劑以溶解於該第1溶劑而膨潤之部分的溶解性，高於該第2溶劑相對於未吸收該第1溶劑之部分的溶解性。
  8. 如申請專利範圍第7項之光阻塗佈顯影方法，其中，更包含下列步驟：對曾暴露於該第1溶劑中之該光阻膜進行加熱。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之光阻塗佈顯影方法，其中，該第1溶劑係丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中之任一者或此等之組合。
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