TWI492281B - 塗佈、顯像裝置、顯像方法及記憶媒體 - Google Patents

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Description

塗佈、顯像裝置、顯像方法及記憶媒體
本發明係關於在基板上形成光阻膜，並顯像被曝光之基板的塗佈、顯像裝置及顯像方法以及記憶媒體。
在半導體製造工程之一的光阻工程中，在半導體晶圓(以下稱為晶圓)之表面塗佈光阻，以特定圖案使該光阻曝光之後予以顯像而形成光阻圖案。在如此之處理，一般使用執行光阻之塗佈、顯像之塗佈顯像裝置連接有曝光裝置之系統來執行。在被設置在上述塗佈、顯像裝置之顯像模組中的以往之光阻層(以下稱為光阻)之顯像處理中，塗佈光阻，從噴嘴對沿著特定之圖案而曝光之晶圓表面供給顯像液。為了取得晶圓面內之處理之均勻性，上述顯像液被供給成在晶圓表面全體均勻地形成液膜，藉由該液膜溶解光阻。
如此一來，就以形成顯像液之液膜之手法而言，一面使具備有長條形之吐出口之噴嘴移動一面將顯像液吐出至處於靜止狀態之晶圓，而對晶圓表面全體進行塗液之手法(槳式顯像)，或一面使晶圓繞垂直軸旋轉一面沿著例如該晶圓之直徑方向而供給顯像液，藉由離心力而使顯像液擴展塗佈的手法(無槳式顯像)。
從構成光阻之材料之組成來看，顯像液和光阻之反應在比較短時間下進行。但是，在上述之各手法為了形成均 勻之液膜，使用多量之顯像液，並且需花時間對晶圓供給該顯像液。如此因在供給顯像液之工程中花費較多時間，故從開始供給顯像液至與光阻之反應結束之程度的時間則需要大約例如30秒~60秒。
然而，作為晶圓之曝光處理有進行浸潤式曝光處理之時，為了抑制該浸潤式曝光所使用之液體對晶圓造成影響，有使光阻之撥水性變高之傾向。但是，於使用撥水性高之光阻之時，當以上述之各手法進行顯像之時，則容易產生不被顯像液浸潤之部位。再者，晶圓之直徑有變大之傾向，晶圓之直徑越大，在高撥水性之光阻表面中出現不會被顯像液浸溼之位置的傾向變為顯著。因此，為了對如此高撥水性之光阻均勻地形成顯像液之液膜，必須要有更多之顯像液，導致成本高及供給顯像液之時間更長，且也需擔心會妨礙塗佈、顯像裝置之高生產率。
在此，本發明者研究將顯像液霧化而供給至晶圓，且在晶圓表面形成液膜。然而，在以往之顯像裝置中，設置有自噴嘴供給顯像液至相同裝置內之機構，和洗淨晶圓之洗淨機構。該洗淨機構係對形成有上述顯像液之液膜之晶圓供給洗淨液而進行洗淨處理之機構。
即使在上述顯像液之霧氣供給至晶圓之顯像裝置中，也可考慮與以往之顯像裝置同樣地供給顯像液之霧氣之顯像機構，和上述洗淨機構設置在相同裝置內。但是，如此一來在對晶圓供給顯像液之霧氣之期間及使所形成之顯像液之液膜和光阻反應之期間，洗淨機構無法對晶圓進行處 理，必須停止處理而待機。相反的，於藉由洗淨機構進行洗淨處理之期間，供給顯像液之霧氣的機構無法對晶圓進行處理，必須停止處理而待機。就以如此之結果，則有無法謀求充分提升生產率之虞。
在專利文獻1，記載有將成為霧狀之顯像液供給至收納有基板之腔室內。但是，因基板藉由利用熱板被加熱而調溫，故處理中之顯像液之蒸發量多，需擔心處理成本變高。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-2777268(段落0139、141、178)
本發明係鑑於如此之情形下而研究出，其目的係在提供在基板表面全體均勻性高地形成顯像液之液膜，並且取得高生產率之塗佈、顯像裝置、顯像方法及具備實施該顯像方法之電腦程式的記憶媒體。
本發明之塗佈、顯像裝置係用以在基板上形成光阻膜，且顯像被曝光之基板，其特徵為：具備顯像模組、洗淨模組和將藉由上述顯像模組被顯像之 基板搬運至上述洗淨模組之搬運機構，上述顯像模組具備：氣密之處理容器，其係用以形成處理氛圍；調溫板，其係被設置在該處理容器內，用以載置基板，並予以冷卻；氛圍氣體供給部，其係用以藉由對上述處理容器內之基板表面供給顯像液之霧氣而形成液膜，來進行顯像處理；及乾燥部，其係為了停止藉由上述顯像液之液膜所進行之顯像，使上述基板乾燥，上述乾燥部為了使上述液膜乾燥來停止藉由該液膜所進行之顯像，藉由將處理容器內之處理氛圍開放成外部氛圍的容器開關機構而構成，上述搬運機構係將藉由上述乾燥部被乾燥之基板從上述處理容器搬出而搬運至上述洗淨模組，上述洗淨模組具備：載置部，其係用以載置基板；和洗淨液供給部，其係用以對被載置在該載置部之基板供給洗淨液，而進行用以對上述光阻膜解像圖案之洗淨處理。
例如具備：加熱模組，其係以對曝光後顯像前之基板進行加熱處理；和主搬運機構，其係用以將在該加熱模組被加熱處理之基板收授於上述顯像模組，將基板從上述顯像模組搬運至洗淨模組之搬運機構，即使與上述主搬運機構個別設置，並且與上述顯像模組和洗淨模組同時被收納在共同之框體內而構成顯像單元亦可。上述顯像模組即使被疊層多段亦可。
上述氛圍氣體供給部即使係為了使基板之表面凝結顯像液而形成液膜對該處理容器內供給包含顯像液之蒸氣的 氣體，以取代為了在基板之表面形成顯像液之液膜而供給顯像液之霧氣亦可，上述調溫板即使控制基板之溫度使基板表面凝結上述蒸氣亦可。上述氛圍氣體供給部具備有例如加熱氛圍氣體之加熱手段。此時，氛圍氣體被加熱成例如較加熱氛圍中之顯像液之飽和溫度高之溫度。
本發明之顯像方法係用以顯像形成有光阻膜且被曝光之基板，其特徵為：包含將基板搬入至形成處理氛圍之氣密之處理容器內的工程；將基板載置在被設置在該處理容器內之調溫板的工程；以調溫板冷卻基板之工程；藉由對被搬入至處理容器內之基板之表面供給含有顯像液之霧氣的氛圍氣體而形成該顯像液之液膜來進行顯像處理之工程；接著，為了停止藉由上述顯像液之液膜所進行的顯像，使該基板乾燥的乾燥工程；及之後，將被乾燥之上述基板從處理容器搬出而搬入至洗淨模組內，且藉由洗淨液洗淨該基板而對上述光阻膜解像圖案之工程，上述乾燥工程包含將上述處理容器內之處理氛圍開放成外部氛圍之工程。
即使包含對基板之表面供給包含顯像液之蒸氣之氣體，以取代對基板之表面供給顯像液之霧氣的工程，上述 調溫板即使包含控制基板的溫度以使上述蒸氣凝結於基板表面之工程亦可。例如，包含藉由加熱手段加熱上述氛圍氣體之工程，此時氛圍氣體係被加熱成較加熱氛圍中之顯像液之飽和溫度高之溫度。
本發明之記憶媒體記憶有塗佈、顯像裝置所使用之電腦程式，其特徵為：上述電腦程式為用以實施上述塗佈顯像方法。
若藉由本發明，具備有對載置在冷卻基板之調溫板之基板供給顯像液之霧氣的顯像模組，和對基板供給洗淨液之洗淨模組，和將藉由上述顯像模組所顯像之基板搬運至上述洗淨模組的搬運機構。因此，因可以在顯像模組和洗淨模組各處理基板，故可以抑制降低生產率。
 (第1實施型態)
首先，針對適用本發明之顯像系統之塗佈、顯像裝置1予以說明。第1圖為顯像裝置1連接曝光裝置C4之光阻圖案形成系統之俯視圖，第2圖為同系統之斜視圖。再者，第3圖為同系統之縱剖面圖。在該塗佈、顯像裝置1設置有載體區塊C1，構成收授臂12從載置於其載置台11上之密閉型之載體C取出晶圓W而收授至處理區塊C2，並且收授臂12從處理區塊C2接收處理完之晶圓W而返 回至載體C。
上述處理區塊C2係如第2圖所示般，在該例中，從下依照用以進行顯像處理之第1區塊(DEV層)B1、用以進行被形成在光阻膜之下層之反射防止膜之形成處理的第2區塊(BCT層)B2、用以進行光阻膜之形成的第3區塊(COT層)B3而構成。
處理區塊C2之各層被構成俯視觀看相同。當舉第3區塊(COT層)B3為例說明時，COT層B3係藉由用以形成當作塗佈膜的例如撥水性光阻膜的光阻膜形成模組，和構成用以執行在光阻膜形成模組中執行之處理之前處理及後處理的加熱、冷卻系之處理模組群的棚架單元，和被設置在前述光阻膜形成模組與加熱‧冷卻系之處理模組之間，在該些之間執行晶圓W之收授的搬運臂A3所構成。例如在該光阻膜形成模組中，塗佈撥水性之正片型光阻。但是，本發明之塗佈、顯像裝置及塗佈、顯像手法即使有機顯像液亦可以適用，與正片型光阻相同即使針對負片型光阻亦可以適用。有機顯像為使用有機物為主要之顯像液的顯像。
上述棚架單元係沿著搬運臂A3移動之搬運區域R1而被配列，藉由各疊層上述加熱模組、冷卻模組而構成。加熱模組具備有用以加熱被載置之晶圓的熱板，冷卻模組具備有用以冷卻載置之晶圓的冷卻板。
針對第2區塊(BCT層)B2，設置有相當於上述光阻膜形成模組之反射防止膜形成模組，除在該模組中以對晶 圓W供給當作塗佈液之反射防止膜形成用之藥液以取代光阻之外，其他之構成與COT層B3相同。
針對第1區塊(DEV)B1在一個DEV層B1內疊層兩段對應於光阻膜形成模組之顯像單元20。該顯像單元20在共通之框體21內具備有對晶圓W供給顯像液之蒸氣的顯像模組2，和洗淨顯像後之晶圓W之洗淨模組7。針對顯像單元20之構成於後詳述。以與該顯像單元20相向之方式設置有由多數層疊之模組所構成之棚架單元U1~U5。該些棚架單元U1~U5係藉由在顯像處理前及顯像處理後進行加熱處理之加熱模組13構成。
然後，在該DEV層B1內，設置有用以將晶圓W搬運至兩段之顯像單元20所含之各模組，和各加熱模組13之主搬運機構的搬運臂A1。即是，成為搬運臂A1相對於兩段顯像模組被共通化之構成。
並且，在處理區塊C2如第1圖及第3圖所示般設置有棚架單元U6，來自載體區塊C1之晶圓W自依序被搬運至上述棚架單元U6之一個收授模組，例如對應於第2區塊(BCT層)B2之收授模組CPL2。第2區塊(BCT層)B2內之搬運臂A2係從該收授模組CPL2接取晶圓W而搬運至各單元(反射防止膜形成模組及加熱、冷卻系統之處理單元群)，並以該些單元在晶圓W形成反射防止膜。
之後，晶圓W被搬運至棚架單元U6之收授模組BF2、收授臂D1、棚架單元U6之收授模組CPL3，在此被 調整成溫度例如23℃之後，經搬運臂A3而被搬入至第3區塊(COT層)B3，以光阻膜形成模組而形成光阻膜。並且，晶圓W係經搬運臂A3→棚架單元U6之收授模組BF3→收授臂D1而被收授至棚架單元U6中之收授單元BF3。
另外，在DEV層B1內之上部，設置有屬於專用之搬運手段的穿梭臂18，用以將晶圓W從被設置在棚架單元U6之收授部16直接搬運至被設置在棚架單元U7之收授部17。形成有光阻膜之晶圓W係經收授臂D1而從收授模組BF3被搬運至收授部16，以該收授部16被收授至穿梭臂18，直接被搬運至棚架U7之收授部17，而被接取至被設置在介面區塊C3之介面臂19。並且，第3圖中標記CPL之收授臂兼作調溫用之冷卻模組，標示BF之模組兼作可載置多數片之晶圓W。
接著，晶圓W係藉由介面臂19而被搬運至曝光裝置C4，在此進行依浸潤式曝光之曝光處理。之後，晶圓W被載置在棚架單元U7之收授模組TRS6而返回至處理區塊C2。被返回的晶圓W係藉由第1區塊(DEV層)B1之搬運臂A1而搬運DEV層B1之各模組間。以棚架單元U3~U5之加熱模組接受加熱(後曝光烘烤：PEB處理)之後，以顯像模組2如後述般形成顯像液膜50，以洗淨模組7接受洗淨處理。之後，以棚架單元U3~U5之加熱模組，晶圓W被實施加熱處理(後烘烤：POST)。然後，藉由搬運臂A1，晶圓W被收授至棚架單元U6之收授模組TRS1，之後經收授臂12而返回至載體C。
在該塗佈、顯像裝置1中，藉由控制部100，控制各部之動作。該控制部100係由例如電腦所構成，具備有無圖示之程式存儲部。在該程式儲存部，儲存有組成命令之例如軟體所構成之程式，以執行在後述之作用中所說明之顯像處理及洗淨處理。藉由該程度被讀出至控制部100，控制部100則將控制訊號發送至裝置之各部。依此，控制各模組之動作及模組間的收授等。該程式係以被收納於例如硬碟、CD、光磁性碟或記憶卡等之記憶媒體之狀態，被儲存於程式儲存部。
接著，一面參照第4圖一面針對顯像單元20予以說明。顯像單元2係在框體21內之基台23上具備有3基之顯像模組2，和3基之洗淨模組7。顯像模組2互相被疊層，洗淨模組7和顯像模組2係沿著搬運區域R1之形成方向而被設置。在框體21設置有用以在各模組和搬運臂A1之間進行晶圓W之收授的搬運口22。框體21之內部被保持特定濕度。
接著，一面參照第5圖及第6圖，針對顯像模組2予以說明。第5圖、第6圖各為顯像模組2之縱斷側面圖、俯視圖。顯像模組2具備支撐台24，在支撐台24上設置有圓形之調溫板3，在調溫板3之內部形成有被調溫之流體，例如水之流路31。在調溫板3連接有調溫水供給管32、調溫水回收管33之各個之一端，調溫水供給管32、調溫水回收管33之各個另一端連接於泵34。在調溫水供給管32介設有調溫部35，具備有用以加熱被供給至該調 溫部35之水的加熱器，和藉由熱交換冷卻上述水之冷媒之流路。藉由控制上述加熱器之輸出及上述冷媒之流通量，上述水被調溫至使用者設定之溫度。
調溫水供給管32、調溫水回收管33及流路31係構成調溫水之循環路，藉由泵34被供給至調溫水供給管32之水係以上述調溫部35進行調溫被供給至流路31。然後，藉由泵34從流路31經調溫水回收管33被回收，重複被供給至調溫水供給管32而被調溫。如此調溫水流通，依此調溫板3之表面全體之溫度被控制成均勻且與在調溫部35被調溫之水的溫度相同之溫度。然後，被載置在調溫板3之晶圓W係被調溫成與該調溫板3表面相同之溫度。如後述般晶圓W係藉由被載置在該調溫板3而被冷卻。
在調溫板3之表面之中央部開口有吸引口36，在調溫板3之表面之周緣部沿著調溫板3之周方向而開口多數之吸引口37。在該些吸引口36、37各連接有排氣管38之一端。各排氣管38之另一端合流，經流量控制部39而連接於藉由真空泵等而構成之排氣手段40。流量控制部39具備閥或質量流量控制器，控制排氣量。
在調溫板3之表面，於該調溫板3之周方向配列有三個孔41，在該孔41於調溫板3之厚度方向插通有3根之升降銷42(在第1圖中為了方便僅圖示兩根)。升降銷42係藉由升降機構43在調溫板3之表面伸縮，且在搬運臂A1和調溫板3之間進行晶圓W之收授。在調溫板3內於升降銷42之周圍設置有用以防止先前所述調溫水滲漏 之密封構件44。例如升降機構43之下方側藉由框體24被包圍。
在支撐台24中，以包圍調溫板3之方式開口多數排氣口45，在排氣口45連接有排氣管46之一端。排氣管46之另一端合流，且經流量控制部47而連接於排氣手段40。流量控制部47係被構成與流量控制部39相同。再者，在支撐板24上以包圍排氣口45之方式設置有O型環48。再者，在例如排氣管46，流量控制部39之上游側係在3基之顯像模組2共有。
在調溫板3上設置有處理容器5，該處理容器5係以下方開口之扁平的圓形狀之容器來構成。處理容器5係經支撐部51而連接於升降機構52，藉由該升降機構52而構成升降自如。如第1圖所示般，於處理容器5之下降時，該處理容器5之下端密接於O型環48，且在處理容器5內形成氣密之處理空間(處理氛圍)S。在處理容器5之壁部設置有調溫處理容器5之內壁的加熱器59。在處理容器5之頂棚部之中央下面，設置有用以將霧狀的顯像液之蒸氣供給至處理空間S之噴嘴53。噴嘴53係經被設置在處理容器5之頂棚中央部之開口部54而連接於氛圍氣體供給管55之一端。
顯像氛圍氣體供給管55之另一端係依照顯像氛圍氣體加熱部56、流量控制部57之順序而連接於貯留顯像液之顯像液供給源58。顯像液供給源58具備無圖示之加壓手段，將顯像液供給至顯像氛圍氣體供給管55之下游 側。流量控制部57係與流量控制部39、47相同具備閥或質量流量控制器，控制顯像液供給至下游側之供給流量。顯像氛圍氣體加熱部56係混合從顯像氛圍氣體供給管55所供給之顯像液，和從後述之惰性氣體供給管61所供給之N2 氣體混合，生成包含顯像液之霧氣(以下，稱為顯像霧)之顯像氛圍氣體。
所生成之顯像氛圍氣體係經顯像氛圍氣體供給管55而被供給至處理空間S。並且，顯像氛圍氣體加熱部56具備例如加熱器等之加熱手段，加熱該顯像氛圍氣體，並調整成特定之溫度。例如於顯像處理時藉由流量控制部57被供給至顯像氛圍氣體加熱部56之顯像液之供給流量及顯像氛圍氣體之溫度被控制成每晶圓W處理成為一定。再者，對處理空間S供給顯像氛圍氣體之供給時間係被控制成每晶圓W成為一定，從排氣口45及吸引口36、37之排氣量也被控制成例如每晶圓W之處理成為一定。依此，在各晶圓W附著一定量之顯像霧，形成特定厚度之顯像液膜50。顯像氛圍氣體供給管55及顯像氛圍氣體加熱部56構成顯像氛圍氣體供給部。
在顯像氛圍氣體加熱部56連接有惰性氣體供給管61之一端。惰性氣體供給管61之另一端係經流量控制部63而連接於貯留惰性氣體例如N2 氣體之N2 氣體供給源64。N2 氣體係如上述般在包含於顯像氛圍氣體之狀態下，也可以供給至處理空間S，亦可以當作沖洗氣體經顯像氛圍氣體供給管55單獨地供給至處理空間S。再者，即使N2 氣 體如此地單獨被供給至處理空間S之時，亦以顯像氛圍氣體加熱部56，被加熱至例如特定溫度而被供給。
然後，從形成如此顯像液膜50，經過事先設定之時間之時，除去構成顯像液膜50之液分，晶圓W表面成為乾燥之狀態，停止顯像液和光阻之反應。之後，晶圓W被搬運至洗淨模組7，接受洗淨處理，而解像光阻圖案。
接著，針對洗淨模組7，一面參照其縱斷側面圖之第9圖一面予以說明。洗淨模組7具備吸附晶圓W之背面中央部而水平保持之載置部的旋轉夾具71，旋轉夾具71係在經旋轉驅動機構72而保持晶圓W之狀態下構成繞垂直軸旋轉自如。再者，以包圍旋轉夾具71上之晶圓W之方式，在上方側設置有具備有開口部73之罩杯74。在罩杯74之底部側設置有構成凹部狀之液體承接部75，液體承接部75係藉由隔壁76在晶圓W之周緣下方側涵蓋全周區隔成外側區域和內側區域。在外側區域之底部設置排液口77，在內側區域之底部設置有用以排氣處理氛圍之排氣口78。
圖中81為升降銷，在罩杯74內設置有3根(在第9圖為了方便僅表示兩根)。升降機構82係使升降銷81，藉由該升降銷81，在搬運臂A1和旋轉夾具71之間收授晶圓W。再者，如第4圖所示般，在基台23設置有驅動機構83。驅動機構83係沿著導件84而沿著洗淨模組7之配列方向而移動，並且使連接於該驅動機構83之機械臂85升降。在上述機械臂85設置有在各洗淨模組7共用之 洗淨液供給部之洗淨液供給噴嘴86。在洗淨模組7之側方設置有用以待機洗淨液供給噴嘴86之待機部87。
接著，針對依據顯像模組2及洗淨模組7的處理程序，一面參照表示說明各裝置之動作的第8圖~第10圖及晶圓W之表面狀態的第11圖一面予以說明。被調溫板3之流路31供給調溫水，例如調溫板3表面被調溫成是先設定之溫度例如20℃。再者，從排氣口45及吸引口36、37以特定排氣量進行排氣，並且藉由加熱器59處理容器5之內壁之溫度被調溫成與例如被供給至晶圓W之顯像氛圍氣體之溫度相同之溫度。接著，在搬運臂A1保持被PEB處理之晶圓W之狀態下，進入至顯像單元20之框體21內，並將晶圓W朝調溫板3上搬運。第11圖(a)係表示此時之晶圓W，其表面之光阻膜91係由曝光部92和非曝光部93。
升降銷42上升，保持晶圓W(第8圖(a))。搬運臂A1後退，升降銷42下降，晶圓W被載置在調溫板3，晶圓W之中央部、周緣部各被吸引至吸引口36、37，晶圓W之背面全體而密接於調溫板3之表面，晶圓W全體被冷卻成與調溫板3之表面溫度相同溫度，並且處理容器5下降而形成處理空間S(第8圖(b))。
藉由顯像氛圍氣體加熱部56生成包含顯像霧之顯像氛圍氣體，並被供給至處理空間S，上述顯像霧附著於晶圓W，而形成特定之膜厚之顯像液膜50時(第8圖(c))，停止上述顯像氛圍氣體之供給，和來自排氣口45 之排氣，且進行顯像液膜50和光阻之反應(第9圖(a)、第11圖(b))。之後，從進行顯像液50之除去及顯像液之省液化的觀點來看，控制顯像霧之附著量，使顯像液膜50之膜厚H1成為例如1μm~100μm。
當開始對處理空間S供給上述顯像氛圍氣體後經過事先所設定之時間時，則成為再次開始自排氣口45之排氣，並且對處理空間S供給被加熱至所設定溫度之N2 氣體(第9圖(b))，處理空間S之顯像氛圍氣體被沖洗而被除去，並且晶圓W之表面藉由N2 氣體而被乾燥之狀態(第9圖(c)，第11圖(c))。之後，停止N2 氣體之供給，升降銷42使晶圓W從調溫板3浮起，並且處理容器5上升而處理空間S則開放成外部氛圍。然後，搬運臂A1接取晶圓W(第10圖(a))，搬運至洗淨模組7，藉由升降銷81晶圓W被收授至旋轉夾具71。
旋轉夾具71係在保持晶圓W之狀態下旋轉，並且從洗淨液供給噴嘴86從待機部85在晶圓W之中心上移動而對該晶圓W之中心供給洗淨液70。藉由離心力洗淨液70係在晶圓W表面朝向周緣部擴展(第10圖(b))。如第11圖(d)所示般曝光部92係被該洗淨液70沖洗而自晶圓W表面除去，解像光阻圖案。於停止洗淨液之供給之後，藉由晶圓W之旋轉甩掉洗淨液使晶圓W乾燥(第11圖(e))，晶圓W係藉由搬運臂A1自洗淨模組7搬出。
在該塗佈、顯像裝置1中，設置有進行顯像液之形成 及晶圓W之乾燥處理之顯像模組2，和洗淨顯像模組2之處理後之晶圓W的洗淨模組7。因此，因可以使顯像模組2之顯像處理，洗淨模組7之洗淨處理各並行執行，故可以謀求提升生產率。再者，顯像模組2因為供給呈霧狀之顯像液之裝置，故不需要用以供給顯像液之噴嘴之移動機構，或在保持晶圓W之狀態下旋轉之旋轉機構等，因此可以抑制該顯像模組2之大型化。因此，如該實施形態般，即使分成供給顯像液之模組和供給洗淨液之模組，亦可以抑制塗佈、顯像裝置1之大型化。
再者，在使用從以往噴嘴供給顯像液而進行顯像之顯像模組之塗佈、顯像處理工程中，有於PEB處理後，將晶圓W搬運至冷卻模組，並冷卻至特定之溫度後搬運至上述顯像模組之情形。如此進行冷卻係因使晶圓W之面內之各部間及晶圓W間之溫度一致，以降低光阻圖案線寬之差之故。但是，在該顯像模組2中，因與上述冷卻模組相同地以調溫板3冷卻晶圓W，故不需要將以加熱模組加熱及粗冷卻之晶圓W搬運至上述冷卻模組而予以冷卻，可以於PEB處理後直接搬運至顯像模組2而進行處理。因此，可以謀求提升更高之生產率。再者，如此一來，藉由以調溫板3冷卻晶圓W，比起藉由加熱晶圓W而予以調溫之時，可以抑制顯像處理中顯像液揮發。因此，可以謀求顯像液之使用量之降低。
(第2實施型態)
接著，第12圖表示第1區塊(DEV層)B1之其他的構成例。在該例中，棚架單元U1之模組係以顯像模組101來構成。再者，相當於第1顯像單元20之單元係以洗淨處理單元2A來構成。洗淨處理單元2A除洗淨模組7以4基配列在橫方向及不設置顯像模組2之外，構成與顯像單元20相同。
針對顯像模組101，一面各參照其縱斷側面圖、橫斷平面圖之第13圖、第14圖，一面針對顯像模組2之差異點而予以說明。該顯像模組101係框體102內藉由分隔板103而被分隔成上下，在分隔板103之上側區域設置有冷卻板105。冷卻板105係被形成大概圓形，當在上述搬運臂A1之間進行晶圓W之收授之時，則以不干涉該搬運臂A1之方式設置有從側周朝向中央之缺口106。冷卻板105具備有用以在其背面側流通例如調整溫度之水的無圖示之流路，當以加熱模組13被加熱處理之晶圓W被載置在冷卻板105時，則冷卻該晶圓W。
再者，在分隔板103之下側之下方區域設置有驅動部107。圖中108為晶圓W之搬運口，驅動部107係使冷卻板105在搬運口108側和調溫板3側之間移動而搬運晶圓W。在冷卻板105設置縫隙109、110，後述之升降銷42經該縫隙109、110而突出於冷卻板105之表面上。
在該第2實施形態中，保持晶圓W之搬運臂A1係位於冷卻板105上之後，下降，晶圓W被收授於冷卻板105。之後，冷卻板105係一面將晶圓W冷卻至特定溫 度，一面在調溫板3上移動，而與第1實施形態相同晶圓W被收授於升降銷42。之後，晶圓W接受與第1實施形態相同之顯像處理之後，從升降銷42被收授於冷卻板105。然後，搬運臂A1係以與於將晶圓W收授於冷卻板105之時的相反動作，從該冷卻板105接取晶圓W。之後，藉由搬運臂A1，晶圓W被搬運至洗淨模組7，接受洗淨處理。如該第2實施形態般，即使構成第1區塊B1，亦可以各在顯像模組101、洗淨模組7各並行進行顯像液之供給處理、洗淨處理。因此，可以與第1實施形態相同抑制生產率之下降。
(第3實施型態)
接著，針對第15圖所示之第1區塊B1之又一其他構成例，以與第1實施形態之差異點為中心予以說明。第15圖之第1區塊B1，設置有顯像單元20A以取代顯像單元20，在顯像單元20A設置有從顯像模組2進行將晶圓W搬運至洗淨模組7之搬運手段111。在第16圖表示顯像單元20A之框體21內之斜視圖。基台23上，形成有沿著洗淨模組7及顯像模組之配列方向而延伸之導件112。構成搬運手段111之水平移動部113係沿著該導件112之伸長方向而水平移動。在水平移動部113連接有構成升降自如的升降部114，在該升降部114設置有搬運臂115。搬運臂115係對各模組構成進退自如，可以在顯像模組2之升降銷42及洗淨模組7之升降銷81之間進行晶圓W之收 授。
說明具備有該顯像單元20A之第1區塊B1中之晶圓W之搬運路徑。在加熱模組13接受PEB處理之晶圓W係藉由搬運臂A1而被收授至顯像模組2，與第1實施形態相同接受處理之後，藉由搬運臂115而被搬運至洗淨模組7。洗淨處理後，晶圓W係藉由搬運臂A1而被搬運至加熱模組13，接受POST處理。如此一來，即使構成第1區塊B1，亦可以各在顯像模組101、洗淨模組7各並行進行顯像液之供給處理、洗淨處理。因此，可以與第1實施形態相同抑制生產率之下降。再者，若藉由該第3實施形態時，從顯像模組對洗淨模組之搬運藉由與搬運臂A1不同體之搬運臂115進行。因此，抑制搬運臂A1之負荷，可以更確實抑制生產率之下降。
(第3實施型態之變形例)
如先前所述般，顯像單元在DEV層B1疊層兩段。在上述第3實施形態中，搬運手段111例如被設置於每各層，使該些各層之搬運手段共通化，在上層之模組和下層之模組之間搬運晶圓W亦可。在第17圖(a)、(b)各表示構成可以如此搬運晶圓W之顯像單元20B之正面圖、俯視圖。框體21之深側(搬運口22之相反側)係上下連通，水平移動部113係從下層朝向上層延伸，搬運臂115係可以存取於上層側及下層側之各顯像模組2及洗淨模組7。
再者，顯像單元20及20A中之顯像模組2之位置及數量並不限定於上述例，例如如第18圖所示般，即使在處理單元2之長度方向之兩端配至顯像模組2亦可。
在上述之各實施形態中，顯像霧之最大粒子徑為例如50μm以下，平均粒子徑例如為10μm以下。如此一來，控制粒子徑，且藉由將顯像霧設為所謂之乾霧，可以抑制於進行顯像處理之時晶圓W以外之部位被顯像液浸潤之情形。依此，可以抑制顯像缺陷或微粒之產生。再者，就以上述之顯像氛圍氣體之形成方法而言，不限於加熱顯像液，即使對顯像液施加超音波亦可。
然而，就以顯像液膜50之形成方法，並不限定於上述例。例如，在顯像氛圍氣體加熱部56中，將顯像氛圍氣體加熱成比顯像液之飽和溫度高之溫度，例如50℃，生成顯像液之蒸氣(以下，記載成顯像蒸氣)。如此一來，即使將溫度控制之顯像氛圍氣體供給至處理空間S，並且藉由調溫板3冷卻晶圓W，使上述顯像蒸氣凝結於晶圓W表面亦可。針對此時之顯像模組121之處理工程予以說明。
首先，加熱器59係將處理容器5之內壁維持成顯像氛圍氣體難以凝結之溫度。顯像氛圍氣體難凝結之溫度也包含顯像氛圍氣體不凝結之溫度，指高於被供給至處理空間S之顯像氛圍氣體所含之顯像液之蒸氣之露點高的溫度。然後，晶圓W被載置於調溫板3，被調溫成顯像氛圍氣體所含之顯像蒸氣之露點以下之溫度，並且形成處理空 間S(第19圖(a))。顯像氛圍氣體被供給至處理空間S，上述顯像蒸氣被凝結至晶圓W表面(第19圖(b))，當形成特定膜厚之顯像液膜50時，則停止顯像蒸氣之供給及排氣口45之排氣。之後，與上述之第1實施形態相同，供給N2 氣體，除去處理空間S之顯像氛圍氣體，並且乾燥晶圓W。
即使將如此顯像氛圍氣體供給至晶圓W之時，亦可以取得與先前所述之各實施形態相同之效果。於如此供給顯像蒸氣之時，即使於形成處理空間S之時，升降銷42在浮起狀態下保持晶圓W，於對處理空間S供給顯像氛圍氣體之後，將晶圓W載置在調溫板3而形成顯像液膜50亦可。於處理中，凝結於調溫板3之顯像液從吸引口36、37被吸引。再者，顯像氛圍氣體即使包含顯像霧及顯像蒸氣之雙方亦可，此時藉由顯像霧之附著量和顯像蒸氣之凝結量，形成顯像液膜50。
再者，即使如上述般使顯像液凝結而形成顯像液膜50之時，晶圓W之乾燥係可以適用其他實施形態之乾燥手段，即使藉由開放處理空間S亦可。其他例如即使經升降銷42而使晶圓W自調溫板3浮起，藉由殘留在處理空間S之顯像蒸氣之熱而使晶圓W乾燥亦可。就以開始各乾燥工程之時序而言，為例如顯像液和光阻之反應結束之時點，即是於進行洗淨處理之時可以除去不需要光阻之時點。
再者，在各實施形態中，即使以例如在顯像氛圍氣體 加熱器56所加熱之N2 氣體單獨供給至處理空間S，且加熱處理容器5之內壁，來取代藉由處理容器5之加熱器59加熱處理容器5之內壁亦可。依此，即使令上述內壁之溫度高於上述顯像蒸氣凝結之溫度，之後供給上述顯像氛圍氣體，而抑制顯像氛圍氣體中之顯像蒸氣在該內壁凝結亦可。
再者，使晶圓W成為乾燥狀態之手法，並不限定於供給上述N2 氣體之手法。例如，在上述之處理工程中，即使在晶圓W形成顯像液膜50之後，將晶圓W載置在調溫板3之後經過事先所設定之時間時，在該晶圓W位於調溫板3上之狀態下使處理容器5上升，而將處理空間S開放成外部氛圍亦可。藉由處理空間S被開放，處理容器5之外部之空氣則流至晶圓W之周圍，因晶圓W之周圍之顯像蒸氣之分壓下降，故顯像液膜50之蒸氣壓下降。其結果，顯像液膜50之液分蒸發，而成為晶圓W表面乾燥之狀態。再者，如此之晶圓W乾燥之狀態係構成顯像液之液分被除去之狀態，構成顯像液之其他成分附著於晶圓W即可。在後述之評估試驗確認出若除去上述液分時則停止顯像液和光阻之反應。
(評估試驗) 評估試驗1
塗佈光阻，各藉由噴嘴將顯像液供給至沿著特定圖案而被曝光之晶圓W1~晶圓W3。針對晶圓W1攝影顯像液 供給後之光阻之剖面。針對晶圓W2於顯像液供給後供給2秒洗淨液之後，攝影光阻之剖面。針對晶圓W3於顯像液供給後供給13秒洗淨液之後，攝影光阻之剖面。再者，變更塗佈於各晶圓W1~W3之光阻的種類，進行同樣之實驗。
第20圖表示該評估試驗1之結果。第20圖(a)~(c)為使用互相相同光阻之晶圓W1~W3之攝影結果，第20圖(d)~(f)為使用互相相同之光阻之晶圓W1~W3之攝影結果。即使為使用任何光阻之時，針對不供給洗淨液之晶圓W1也不會進行圖案之解像。對此，針對供給洗淨液之晶圓W2、W3圖案被解像。從該實驗之結果被曝光之光阻並非供給顯像液之階段，而係在供給洗淨液之階段開始溶出。即是，可知並非掏出藉由顯像液而被溶解之殘渣。因此，當進行顯像處理，可考慮供給至光阻之顯像液即使為少量亦可。藉由該實驗，本發明者係如上述各實施形態般，思及藉由對晶圓W表面供給顯像霧而形成顯像液之薄膜。
評估試驗2
準備與評估試驗1相同曝光之晶圓W1、W2。針對晶圓W1係載置在旋轉夾具，並一面藉由其旋轉夾具繞著垂直軸旋轉，一面藉由噴嘴供給顯像液。一面供給顯像液一面將該顯像液之供給位置，從晶圓W1之周緣部朝向中心部而在直徑方向移動，之後朝向中心部持續供給特定時間 顯像液。於供給顯像液之後，對晶圓W1供給洗淨液而除去顯像液，並攝影光阻之剖面。
再者，針對晶圓W2搬運至由容器本體和上蓋所構成之處理容器內。關閉上蓋，在處理容器內形成氣密之處理空間之後，一面將該處理空間予以排氣，一面與第4實施形態相同將顯像霧供給至處理空間，而形成處理氛圍。於供給顯像霧之後，對晶圓W1供給洗淨液而除去顯像液，並攝影光阻之剖面。
第21圖(a)、(b)表示晶圓W1之攝影結果，第21圖(c)、(d)表示晶圓W2之攝影結果。如此一來，幾乎看不出在晶圓W1和W2所形成之圖案形狀之差。從該實驗，表示即使使用成為霧狀之顯像液亦可以與從噴嘴供給顯像液之情形相同地進行顯像。
評估試驗3
準備多片與評估試驗1、2相同曝光之晶圓W。依序將晶圓W搬運至由容器本體和上蓋所構成之處理容器，關閉上蓋而形成氣密處理空間之後，一面排氣處空間，一面將上述顯像霧供給至該處理空間而形成處理氛圍。顯像霧之供給時間係對每晶圓各變更成45秒、60秒、90秒。顯像霧供給後打開上蓋而將處理空間開放成外部氛圍之後，取出晶圓W，並對該晶圓W進行洗淨處理。然後，算出各晶圓W面內之各處中之光阻圖案之CD之平均，並且針對CD，算出為偏差指標的3 σ。將顯像霧之供給時間 為45秒、60秒、90秒之實驗各設為評估試驗3-1、3-2、3-3。
評估試驗4
即使針對與評估試驗2相同從噴嘴供給顯像液，進行洗淨處理之晶圓W，亦與評估試驗4相同算出CD之平均及3 σ。從噴嘴供給顯像液之供給時間係對每晶圓W進行變更。該供給時間以短順序各設為評估試驗4-1、4-2、4-3。
評估試驗5
將具備有延伸於晶圓W之直徑方向之吐出口的噴嘴從晶圓W之一端側朝另一端側，一面吐出顯像液，一面予以移動而在晶圓W進行塗液之後，進行洗淨處理。顯像液之供給時間係對每晶圓W變更，將該供給時間為30秒、60秒各設為評估試驗5-1、5-2。
第22圖表示該評估試驗3~5之結果。圖中之柱表示各評估試驗之CD平均，圖中之點表示各評估試驗之3 σ。由該結果，可知於供給當作顯像霧之顯像液之時，則與藉由噴嘴供給顯像液之時相同，當顯像液之供給時間變長時CD平均變小。再者，針對3 σ，供給當作顯像霧之顯像液之時，和藉由噴嘴供給顯像液之時之間不會有太大差別。由該些評估試驗之結果表示藉由顯像霧之顯像比起藉由噴嘴供給顯像液之顯像不會對圖案形狀造成太大影 響。
評估試驗6
與評估試驗3相同，一面將被搬入曝光之晶圓W的處理空間予以排氣，一面對該處理空間供給顯像霧。將顯像霧之供給時間設為30秒。於顯像霧之供給停止後，將處理空間開放成外部氛圍而使晶圓W表面乾燥，之後進行晶圓W之洗淨處理。然後，與評估試驗3相同，算出光阻圖案之CD平均和CD之3 σ。從顯像霧之供給停止至處理空間之開放為止之時間係對每晶圓W設定，各設為30秒、180秒。將至該開放之時間設為30秒者當作評估試驗6-1，將180秒當作6-2。
再者，將顯像霧之供給時間設為60秒而進行與評估試驗6-1、6-2相同之實驗。從顯像霧之供給停止至上述處理空間之開放為止之時間係每晶圓W變更，各設為0秒、30秒、180秒。將至該開放之時間為0秒、30秒、180秒各設為6-3、6-4、6-5。
第23圖表示該評估試驗6之結果。圖中之柱表示CD之平均，圖中之點表示CD之3 σ。在評估試驗6-5中，3 σ比評估試驗6-1~6-4稍微大。即是，在評估試驗6-5中，圖案之CD之偏差稍微變大。再者，隨著至開放處理空間之時間變長，CD之平均變小。該係應即使停止顯像霧之供給，也藉由殘留在處理空間之顯像霧不使晶圓W表面乾燥而持續進行顯像之故。由該評估試驗6之結果， 可知圖案形狀隨著至晶圓表面W表面乾燥之時間而被影響。
評估試驗7
與評估試驗3相同，一面將被搬入曝光之晶圓W的處理空間予以排氣，一面對該處理空間供給顯像霧。將顯像霧之供給時間設為60秒。於顯像霧之供給停止後，開放處理空間而使晶圓W表面乾燥，之後進行晶圓W之洗淨處理。從開放處理空間至進行洗淨處理為止之時間，係對每晶圓W設定，各設為10秒、45秒、90秒、180秒、600秒。洗淨處理後，與評估試驗3相同，算出光阻圖案之CD平均和CD之3 σ。將至洗淨處理為止之時間為10秒、45秒、90秒、180秒、600秒者各設為評估試驗7-1、7-2、7-3、7-4、7-5。
第24圖表示該評估試驗7之結果。圖中之柱表示CD之平均，圖中之點表示CD之3 σ。在各評估試驗間，CD之平均及3 σ之變動不大。因此，可知從進行晶圓W之乾燥至進行洗淨處理為止之時間對圖案之形狀的影響不大。因此，確認出如上述般使晶圓W表面乾燥後，可將晶圓W搬運至洗淨模組而進行洗淨處理。
W‧‧‧晶圓
S‧‧‧處理空間
1‧‧‧塗佈、顯像裝置
2‧‧‧顯像模組
20‧‧‧顯像單元
3‧‧‧調溫板
35‧‧‧調溫部
36、37‧‧‧吸引口
42‧‧‧升降銷
43‧‧‧升降機構
45‧‧‧排氣口
5‧‧‧處理容器
56‧‧‧顯像蒸氣供給部
7‧‧‧洗淨模組
100‧‧‧控制部
第1圖為本發明之塗佈、顯像裝置之俯視圖。
第2圖為上述塗佈、顯像裝置之斜視圖。
第3圖為上述塗佈、顯像裝置之縱斷側面圖。
第4圖為上述塗佈、顯像裝置所含之顯像單元之斜視圖。
第5圖為構成上述顯像單元之顯像模組之縱斷側面圖。
第6圖為上述顯像模組之俯視圖。
第7圖為顯像單元所含之洗淨模組之縱斷側面圖。
第8圖為表示藉由上述顯像單元進行處理之程序的工程圖。
第9圖為表示藉由上述顯像單元進行處理之程序的工程圖。
第10圖為表示藉由上述顯像單元進行處理之程序的工程圖。
第11圖為表示晶圓表面之變化的說明圖。
第12圖為表示塗佈、顯像裝置之第1區塊之其他構成例的俯視圖。
第13圖為其他構成之顯像模組之縱斷側面圖。
第14圖為上述顯像模組之橫斷俯視圖。
第15圖為表示塗佈、顯像裝置之第1區塊之其他構成例的俯視圖。
第16圖為上述第1區塊所含之顯像單元之斜視圖。
第17圖為又一其他顯像單元之縱斷側面圖及橫斷俯視圖。
第18圖為又一其他顯像單元之縱斷側面圖。
第19圖為表示藉由上述顯像模組進行處理之程序的工程圖。
第20圖為藉由評估試驗所取得之晶圓之縱斷面圖。
第21圖為藉由評估試驗所取得之晶圓之縱斷面圖。
第22圖為表示評估試驗所取得之圖案之CD之平均和3 σ之曲線圖。
第23圖為表示評估試驗所取得之圖案之CD之平均和3 σ之曲線圖。
第24圖為表示評估試驗所取得之圖案之CD之平均和3 σ之曲線圖。
C‧‧‧載體
C1‧‧‧載體區塊
C2‧‧‧處理區塊
C3‧‧‧介面區塊
C4‧‧‧曝光裝置
A1‧‧‧搬運臂
B1‧‧‧DEV層
D1‧‧‧收授臂
U1~U7‧‧‧棚架單元
1‧‧‧塗佈、顯像裝置
2‧‧‧顯像模組
R1‧‧‧搬運區域
7‧‧‧洗淨模組
11‧‧‧載置台
12‧‧‧收授臂
13‧‧‧加熱模組
19‧‧‧介面臂
20‧‧‧顯像單元
21‧‧‧框體
22‧‧‧搬運口
23‧‧‧基台
71‧‧‧旋轉夾具
83‧‧‧驅動機構
84‧‧‧導件
85‧‧‧機械臂
86‧‧‧洗淨液供給噴嘴
87‧‧‧待機部
100‧‧‧控制部

Claims (11)

  1. 顯像裝置，用以在基板上形成光阻膜，且顯像被曝光之基板，其特徵為：具備顯像模組、洗淨模組和將藉由上述顯像模組被顯像之基板搬運至上述洗淨模組之搬運機構，上述顯像模組具備：氣密之處理容器，其係用以形成處理氛圍；調溫板，其係被設置在該處理容器內，用以載置基板，並予以冷卻；氛圍氣體供給部，其係用以藉由對上述處理容器內之基板表面供給顯像液之霧氣而形成液膜，來進行顯像處理；及乾燥部，其係為了停止藉由上述顯像液之液膜所進行之顯像，使上述基板乾燥，上述乾燥部係為了使上述液膜乾燥來停止藉由該液膜所進行之顯像，藉由將處理容器內之處理氛圍開放成外部氛圍的容器開關機構而構成，上述搬運機構係將藉由上述乾燥部被乾燥之基板從上述處理容器搬出而搬運至上述洗淨模組，上述洗淨模組具備：載置部，其係用以載置基板；和洗淨液供給部，其係用以對被載置在該載置部之基板供給洗淨液，而進行用以對上述光阻膜解像圖案之洗淨處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之塗佈、顯像裝置，其中具備：加熱模組，其係用以對曝光後顯像前之基板進行加熱處理；和主搬運機構，其係用以將在該加熱模組被加熱處理之基板收授於上述顯像模組， 將基板從上述顯像模組搬運至洗淨模組之搬運機構，係與上述主搬運機構個別設置，並且與上述顯像模組和洗淨模組同時被收納在共同之框體內而構成顯像單元。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之塗佈、顯像裝置，其中上述顯像模組係被疊層多段。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之塗佈、顯像裝置，其中上述氛圍氣體供給部係為了使基板之表面凝結顯像液而形成液膜對該處理容器內供給包含顯像液之蒸氣的氣體，以取代為了在基板之表面形成顯像液之液膜而供給顯像液之霧氣，上述調溫板係控制基板之溫度使基板表面凝結上述蒸氣。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所記載之塗佈、顯像裝置，其中上述氛圍氣體供給部具備加熱氛圍氣體之加熱手段。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之塗佈、顯像裝置，其中上述氛圍氣體係被加熱成較加熱氛圍中之顯像液之飽和溫度高的溫度。
  7. 一種顯像方法，係用以顯像形成有光阻膜且被曝光之基板，其特徵為：包含將基板搬入至形成處理氛圍之氣密之處理容器內的工程； 將基板載置在被設置在該處理容器內之調溫板的工程；以調溫板冷卻基板之工程；藉由對被搬入至處理容器內之基板之表面供給含有顯像液之霧氣的氛圍氣體而形成該顯像液之液膜來進行顯像處理之工程；接著，為了停止藉由上述顯像液之液膜所進行的顯像，使該基板乾燥的乾燥工程；及之後，將被乾燥之上述基板從處理容器搬出而搬入至洗淨模組內，且藉由洗淨液洗淨該基板而對上述光阻膜解像圖案之工程，上述乾燥工程包含將上述處理容器內之處理氛圍開放成外部氛圍之工程。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之顯像方法，其中包含對基板之表面供給包含顯像液之蒸氣之氣體，以取代對基板之表面供給顯像液之霧氣的工程，且包含上述調溫板控制基板之溫度使基板表面凝結上述蒸氣之工程。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所記載之顯像方法，其中包含藉由加熱手段加熱上述氛圍氣體之工程。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之顯像方法，其中上述氛圍氣體係被加熱成較加熱氛圍中之顯像液之飽和溫度高的溫度。
  11. 一種記憶媒體，記憶有塗佈、顯像裝置所使用之電腦程式，其特徵為：上述電腦程式係用以實施如申請專利範圍第7至10項中之任一項所記載之塗佈顯像方法。
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