TWI603377B - 塗布處理方法、電腦記錄媒體及塗布處理裝置 - Google Patents

塗布處理方法、電腦記錄媒體及塗布處理裝置 Download PDF

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Description

塗布處理方法、電腦記錄媒體及塗布處理裝置
本發明係關於一種對基板塗布塗布液的塗布處理方法、電腦記錄媒體以及塗布處理裝置。
例如半導體裝置的製造程序中的微影步驟，例如會依序進行在作為基板的半導體晶圓（以下稱為「晶圓」）上塗布既定的塗布液以形成反射防止膜或光阻膜等塗布膜的塗布處理、將光阻膜曝光成既定圖案的曝光處理，以及使經過曝光的光阻膜顯影的顯影處理等，而在晶圓上形成既定的光阻圖案。
在上述的塗布處理中，大多使用從噴嘴對旋轉中的晶圓的中心部位供給塗布液，並利用離心力使塗布液在晶圓上擴散以在晶圓上形成塗布膜的所謂旋轉塗布法。在該等塗布處理中，為了塗布膜的面內均勻度以及減少塗布液的使用量，會在供給塗布液之前進行在晶圓上塗布稀釋劑等溶劑以改善晶圓的潤濕性的所謂預濕處理。預濕處理中的溶劑塗布，亦係藉由對晶圓的中心部位供給溶劑並令晶圓旋轉以使溶劑在晶圓上擴散的方式進行。
然而，對晶圓的中心部位供給溶劑的方法，在晶圓的中央部位與外周圍部位潤濕性的改善程度容易有所差異，其結果，欲使塗布膜的面內均勻度落在吾人所期望的範圍內有其困難。因此，有文獻提出一種在預濕處理中一邊令晶圓以低速旋轉一邊對該晶圓的中心部位與外周圍部位之間的位置供給溶劑，使溶劑在晶圓上擴散成環狀，之後對晶圓的中心部位供給塗布液的方法（專利文獻1）。若根據該等方法，便可使塗布液相對於晶圓的潤濕性在晶圓的中心部位與外周圍部位均勻一致，進而在晶圓上形成面內均勻的塗布膜。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2003－136010號公報
[發明所欲解決的問題] 另外，在半導體裝置的製造程序中，在晶圓上形成塗布膜的階段，幾乎在所有的情況下，都會在晶圓上預先形成基底膜。因此，預濕處理所使用之溶劑相對於基底膜的潤濕性（基底膜與溶劑的接觸角度），會因為基底膜的種類而有所差異。然後，當溶劑相對於基底膜的潤濕性較差時（基底膜與溶劑的接觸角度較大時），即使對晶圓的中心部位與外周圍部位之間的位置供給溶劑，仍難以在晶圓上將溶劑維持成環狀。
具體而言，如圖20所示的，對晶圓W的外周圍部位所供給的溶劑Q，會因為表面張力而向晶圓W的中心部位移動，靠近晶圓W的中心部位的溶劑，會因為離心力而向晶圓W的外周圍方向移動，造成偏移。如是，晶圓W上的溶劑的偏移，會導致尤其是在晶圓W的外周圍部位的塗布膜的膜厚分布產生差異此等問題。
有鑑於該等問題，本發明之目的為：在基板上塗布塗布液時，將塗布液的供給量抑制在較少的量，同時在基板面內均勻地塗布塗布液。 [解決問題的手段]
為了達成該目的，本發明提供一種在基板上塗布塗布液的方法，其特徵為包含：溶劑液膜形成步驟，其將該塗布液的溶劑供給到基板上，使該溶劑的液膜在該基板的外周圍部位形成環狀；塗布液供給步驟，其一邊令基板以第1旋轉速度旋轉，一邊將該塗布液供給到基板的中心部位；以及塗布液擴散步驟，其令該基板以比該第1旋轉速度更快的第2旋轉速度旋轉，使該塗布液在基板上擴散；在該溶劑液膜形成步驟或該塗布液擴散步驟，迄於該塗布液與該溶劑的液膜接觸之前，持續地進行該溶劑的供給。
若根據本發明，係使塗布液的溶劑之液膜在基板的外周圍部位形成為環狀，同時一邊令基板以第1旋轉速度旋轉，一邊將塗布液供給到基板的中心部位，接著，令基板以第2旋轉速度旋轉，使塗布液在基板上擴散。然後，到塗布液與溶劑的液膜接觸之前，持續地進行溶劑的供給，換言之，在塗布液與溶劑接觸之前停止供給溶劑。藉此，迄於塗布液與溶劑接觸之前的瞬間，可使該溶劑的液膜形狀維持在良好的圓環狀。結果，便可抑制基板上的溶劑的偏移，使塗布液在基板面內均勻地擴散，進而形成面內均勻的塗布膜。
在該溶劑液膜形成步驟中，亦可在令該基板以超過0rpm且第1旋轉速度以下的旋轉速度旋轉的狀態下，使供給該溶劑的溶劑供給噴嘴位於基板的外周圍部位，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，而將該溶劑的液膜形成為環狀。
在該溶劑液膜形成步驟中，亦可在令該基板靜止或以超過0rpm且第1旋轉速度以下的旋轉速度旋轉的狀態下，使供給該溶劑的溶劑供給噴嘴沿著基板的外周圍部位移動，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，而將該溶劑的液膜形成為環狀。
該溶劑供給噴嘴亦可設置複數個。
亦可在該塗布液擴散步驟開始之前，對在俯視下位於溶劑供給噴嘴與基板中心之間的位置吹送乾燥氣體，以在該溶劑的液膜與該塗布液之間確保間隙。
在該溶劑液膜形成步驟中，亦可在沿半徑方向距離基板中心30mm～100mm的位置，從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑。
該溶劑的供給，亦可持續地進行，直到該塗布液的外周圍端部與該環狀溶劑液膜的內周圍端部的距離為5mm～60mm為止。
在該溶劑液膜形成步驟中，亦可對基板的中心部位供給該溶劑以形成該溶劑的積液，接著，令基板旋轉，使該溶劑在基板上擴散，以在基板的整個表面形成該溶劑的液膜，接著，對基板的中心部位吹送乾燥氣體，以從基板的中心部位將該溶劑的液膜除去，藉此將該溶劑的液膜形成為環狀。
亦可在該溶劑液膜形成步驟之前進行預濕步驟，其在令該基板以超過0rpm且第1旋轉速度以下的旋轉速度旋轉的狀態下，使供給該溶劑的溶劑供給噴嘴位於基板的外周圍部位，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，之後，將該基板的旋轉速度加速到超過第1旋轉速度，使該溶劑在該基板的外周圍部位擴散。
在該預濕步驟中，亦可在使該溶劑在該基板的外周圍部位擴散的期間停止從該溶劑供給噴嘴供給溶劑。
本發明的另一態樣提供一種電腦可讀取的記錄媒體，其儲存了程式，該程式可在控制塗布處理裝置的控制部的電腦上運作，以利用該塗布處理裝置執行該塗布處理方法。
再者，本發明的另一態樣提供一種在基板上塗布塗布液的塗布處理裝置，其特徵為包含：基板保持部，其保持基板，並使該基板旋轉；塗布液供給噴嘴，其將該塗布液供給到基板上；溶劑供給噴嘴，其將該塗布液的溶劑供給到基板上；第1移動機構，其使該塗布液供給噴嘴移動；第2移動機構，其使該溶劑供給噴嘴移動；以及控制部，其控制該基板保持部、該塗布液供給噴嘴、該溶劑供給噴嘴、該第1移動機構以及該第2移動機構，將該塗布液的溶劑供給到基板上，使該溶劑的液膜在該基板的外周圍部位形成為環狀，並一邊令基板以第1旋轉速度旋轉，一邊將該塗布液供給到基板的中心部位，然後令該基板以比該第1旋轉速度更快的第2旋轉速度旋轉，使該塗布液在基板上擴散。
亦可更包含：乾燥氣體噴嘴，其將乾燥氣體吹送到基板上；以及第3移動機構，其使該乾燥氣體噴嘴移動。
亦可更包含：支持部，其構成安裝了該溶劑供給噴嘴，並在該基板上以通過該基板中心的垂直軸為旋轉軸隨意旋轉的構造；以及旋轉驅動機構，其令該支持部旋轉；利用該旋轉驅動機構令該支持部旋轉，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，使該溶劑的液膜在該基板的外周圍部位形成為環狀。 [發明的功效]
若根據本發明，便可於在基板上塗布塗布液時，將塗布液的供給量抑制在較少的量，同時在基板面內均勻地塗布塗布液。
以下，針對本發明的實施態樣進行説明。圖1，係表示具備實施本實施態樣之塗布處理方法的塗布處理裝置的基板處理系統1的概略構造的説明圖。圖2以及圖3，係各自以示意方式表示基板處理系統1的內部概略構造的前視圖與後視圖。另外，本實施態樣，係以塗布液為光阻液，且塗布處理裝置為對基板塗布光阻液的光阻塗布裝置的態樣作為例子進行説明。
基板處理系統1，如圖1所示的，具有將以下構件連接成一體的構造：收納了複數枚晶圓W的匣盒C可移入或移出的匣盒站10、具備對晶圓W實施既定處理的複數種處理裝置的處理站11，以及在處理站11與鄰接的曝光裝置12之間傳遞晶圓W的的介面站13。
於匣盒站10，設置了匣盒載置台20。於匣盒載置台20，設置了複數個在相對於基板處理系統1的外部移入或移出匣盒C時載置匣盒C的匣盒載置板21。
於匣盒站10，如圖1所示的，設置了可在朝X方向延伸的搬運路徑22上隨意移動的晶圓搬運裝置23。晶圓搬運裝置23，亦可朝上下方向以及繞垂直軸（θ方向）隨意移動，並可在各匣盒載置板21上的匣盒C與後述的處理站11的第3區塊G3的傳遞裝置之間搬運晶圓W。
於處理站11，設置了具備各種裝置的複數個（例如4個）區塊G1、G2、G3、G4。例如，在處理站11的正面側（圖1的X方向的負方向側），設置了第1區塊G1，在處理站11的背面側（圖1的X方向的正方向側），設置了第2區塊G2。另外，在處理站11的匣盒站10側（圖1的Y方向的負方向側），設置了第3區塊G3，在處理站11的介面站13側（圖1的Y方向的正方向側），設置了第4區塊G4。
例如，於第1區塊G1，如圖2所示的，複數個液體處理裝置，例如對晶圓W進行顯影處理的顯影處理裝置30、在晶圓W的光阻膜的下層形成反射防止膜（以下稱為「下部反射防止膜」）的下部反射防止膜形成裝置31、對晶圓W塗布光阻液以形成光阻膜的光阻塗布裝置32，以及在晶圓W的光阻膜的上層形成反射防止膜（以下稱為「上部反射防止膜」）的上部反射防止膜形成裝置33，由下往上依照該順序配置。
例如，顯影處理裝置30、下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗布裝置32、上部反射防止膜形成裝置33，各自在水平方向上並排配置3個。另外，該等顯影處理裝置30、下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗布裝置32、上部反射防止膜形成裝置33的數目或配置，可任意選擇。
在該等顯影處理裝置30、下部反射防止膜形成裝置31、光阻塗布裝置32、上部反射防止膜形成裝置33，進行例如在晶圓W上塗布既定塗布液的旋轉塗布。旋轉塗布，例如從塗布噴嘴吐出塗布液到晶圓W上，同時令晶圓W旋轉，使塗布液在晶圓W的表面上擴散。另外，關於光阻塗布裝置32的構造容後詳述。
例如，於第2區塊G2，如圖3所示的，進行晶圓W的加熱或冷卻的熱處理的熱處理裝置40、用來提高光阻液與晶圓W的吸附性的吸附裝置41，以及對晶圓W的外周圍部位進行曝光的周邊曝光裝置42，在上下方向與水平方向上並排設置。關於該等熱處理裝置40、吸附裝置41、周邊曝光裝置42的數目或配置，亦可任意選擇。
例如，於第3區塊G3，由下往上依序設置了複數個傳遞裝置50、51、52、53、54、55、56。另外，於第4區塊G4，由下往上依序設置了複數個傳遞裝置60、61、62。
如圖1所示的，於第1區塊G1～第4區塊G4所包圍的區域，形成了晶圓搬運區域D。於晶圓搬運區域D，例如配置了複數個具有可朝Y方向、X方向、θ方向以及上下方向隨意移動的搬運臂的晶圓搬運裝置70。晶圓搬運裝置70，可在晶圓搬運區域D內移動，而將晶圓W搬運到周圍的第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3以及第4區塊G4內的既定裝置。
另外，如圖3所示的，於晶圓搬運區域D，設置了在第3區塊G3與第4區塊G4之間直線地搬運晶圓W的穿梭搬運裝置80。
穿梭搬運裝置80，例如可朝圖3的Y方向直線地隨意移動。穿梭搬運裝置80，可在支持著晶圓W的狀態下朝Y方向移動，並可在第3區塊G3的傳遞裝置52與第4區塊G4的傳遞裝置62之間搬運晶圓W。
如圖1所示的，在第3區塊G3的X方向的正方向側的旁邊，設置了晶圓搬運裝置100。晶圓搬運裝置100，例如具有可朝X方向、θ方向以及上下方向隨意移動的搬運臂。晶圓搬運裝置100，可在支持著晶圓W的狀態下上下移動，而將晶圓W搬運到第3區塊G3內的各傳遞裝置。
於介面站13，設置了晶圓搬運裝置110與傳遞裝置111。晶圓搬運裝置110，例如具有可朝Y方向、θ方向以及上下方向隨意移動的搬運臂。晶圓搬運裝置110，例如可用搬運臂支持晶圓W，而在第4區塊G4內的各傳遞裝置、傳遞裝置111以及曝光裝置12之間搬運晶圓W。
接著，針對上述的光阻塗布裝置32的構造進行説明。光阻塗布裝置32，如圖4所示的，具有內部可密閉的處理容器130。於處理容器130的側面，形成了晶圓W的移入移出口（圖中未顯示）。
在處理容器130內，設置了作為保持晶圓W並使其旋轉的基板保持部的旋轉夾頭140。旋轉夾頭140，可藉由例如馬達等的夾頭驅動部141以既定的速度旋轉。另外，於夾頭驅動部141，設置了例如汽缸等的升降驅動機構，使旋轉夾頭140可隨意升降。
於旋轉夾頭140的周圍，設置了承接並回收從晶圓W飛濺或滴落的液體的杯具142。於杯具142的底面，連接了將所回收之液體排出的排出管143，以及將杯具142內的氣體環境排出的排氣管144。
如圖5所示的，於杯具142的X方向的負方向（圖5的下方向）側，形成了沿著Y方向（圖5的左右方向）延伸的軌道150。軌道150，例如從杯具142的Y方向的負方向（圖5的左方向）側的外側形成到Y方向的正方向（圖5的右方向）側的外側。於軌道150，安裝了3支臂部151、152、153。
於第1臂部151，支持著：供給光阻液作為塗布液，而作為塗布液供給噴嘴的光阻液供給噴嘴154。第1臂部151，藉由作為第1移動機構的噴嘴驅動部155，在軌道150上隨意移動。藉此，光阻液供給噴嘴154，便可從設置在杯具142的Y方向的正方向側外側的待機部156，通過杯具142內的晶圓W的中心部位上方，移動到設置在杯具142的Y方向的負方向側外側的待機部157。另外，藉由噴嘴驅動部155，第1臂部151可隨意升降，以調節光阻液供給噴嘴154的高度。另外，本實施態樣的光阻液，可使用例如Middle UV光阻、KrF光阻等。
於第2臂部152，支持著：供給光阻液的溶劑的溶劑供給噴嘴158。第2臂部152，藉由「作為第2移動機構的噴嘴驅動部159」而在軌道150上隨意移動。藉此，溶劑供給噴嘴158，便可從設置在杯具142的Y方向的正方向側外側的待機部160，移動到杯具142內的晶圓W的中心部位上方。待機部160，設置在待機部156的Y方向的正方向側。另外，藉由噴嘴驅動部159，第2臂部152可隨意升降，以調節溶劑供給噴嘴158的高度。另外，本實施態樣的光阻液的溶劑，可使用例如環己酮等。
於第3臂部153，支持著：對晶圓W吹送乾燥氣體的乾燥氣體噴嘴161。第3臂部153，藉由「作為第3移動機構的噴嘴驅動部162」而在軌道150上隨意移動。藉此，乾燥氣體噴嘴161，便可從設置在杯具142的Y方向的負方向側外側的待機部163，移動到杯具142內的晶圓W的上方。待機部163，設置在待機部157的Y方向的負方向側。另外，藉由噴嘴驅動部162，第3臂部153可隨意升降，以調節乾燥氣體噴嘴161的高度。另外，乾燥氣體，可使用例如氮氣氣體，或經過除濕裝置（圖中未顯示）除濕的空氣等。
其他的液體處理裝置，亦即顯影處理裝置30、下部反射防止膜形成裝置31、上部反射防止膜形成裝置33的構造，除了噴嘴的形狀、支數，或噴嘴所供給的液體不同以外，其他部分均與上述的光阻塗布裝置32的構造相同，故省略説明。
在以上的基板處理系統1，如圖1所示的，設置了控制部200。控制部200，例如為電腦，具有程式儲存部（圖中未顯示）。於程式儲存部，儲存了控制基板處理系統1對晶圓W進行處理的程式。另外，於程式儲存部，亦儲存了控制上述的各種處理裝置或搬運裝置等的驅動系統的動作，以實現基板處理系統1的後述的基板處理的程式。另外，該程式，記錄於例如電腦可讀取的硬碟（HD）、軟碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）、記憶卡等的電腦可讀取記錄媒體H，亦可從該記錄媒體安裝到控制部200。
接著，針對使用以上述方式構成的基板處理系統1所進行的晶圓處理進行説明。圖6，係表示相關晶圓處理的主要步驟例的流程圖。另外，圖7，係表示在光阻塗布裝置32所進行的光阻塗布中晶圓W的旋轉速度或各裝置的動作的時序圖。
首先，收納了複數枚晶圓W的匣盒C，移入基板處理系統1的匣盒站10，藉由晶圓搬運裝置23，匣盒C內的各晶圓W依序被搬運到處理站11的傳遞裝置53。
接著，晶圓W，被搬運到第2區塊G2的熱處理裝置40進行溫度調節處理。之後，晶圓W，被晶圓搬運裝置70搬運到例如第1區塊G1的下部反射防止膜形成裝置31，在晶圓W上形成下部反射防止膜（圖6的步驟S1）。之後，晶圓W，被搬運到第2區塊G2的熱處理裝置40，進行加熱處理，受到溫度調節。
接著，晶圓W被搬運到吸附裝置41，進行吸附處理。之後，晶圓W，被搬運到第1區塊G1的光阻塗布裝置32，在晶圓W上形成光阻膜（圖6的步驟S2）。
在此，針對光阻塗布裝置32的光阻塗布處理進行詳述。在進行光阻的塗布處理時，首先，在旋轉夾頭140的頂面吸附保持晶圓W。接著，如圖8所示的，將溶劑供給噴嘴158移動到晶圓W的外周圍部位的上方。另外，所謂晶圓W的外周圍部位，係指例如當晶圓W的直徑為300mm時，在半徑方向上距離中心O大概30mm～100mm的位置。
接著，一邊令晶圓W以例如超過0rpm且在後述的第1旋轉速度以下的旋轉速度（在本實施態樣中為與第1旋轉速度相同的60rpm）旋轉，一邊從溶劑供給噴嘴158將溶劑供給到晶圓W上（圖7的時間t0 ）。藉此，如圖8所示的，在晶圓W的外周圍部位，溶劑Q的液膜形成為圓環狀（溶劑液膜形成步驟，圖6的步驟T1）。另外，此時，從溶劑供給噴嘴158的溶劑的供給，係在將溶劑供給噴嘴158的前端與晶圓W之間的高度維持在1.0mm～5.0mm（在本實施態樣中係維持在例如1mm左右）的狀態下進行。光阻液的溶劑Q，亦即環己酮，相對於吸附處理後的晶圓W的接觸角度較大。因此，當使溶劑供給噴嘴158遠離晶圓W頂面並供給溶劑Q時，有時會因為液體噴濺等原因而使溶劑Q的液膜形狀被打亂。因此，例如圖9所示的，藉由使溶劑供給噴嘴158接近到距離晶圓W頂面1mm左右並供給溶劑Q，便可利用溶劑Q的表面張力防止液體噴濺。其結果，便可精密地調整溶劑Q的液膜形狀。另外，本實施態樣的溶劑供給噴嘴158的前端部分，如圖9所示的，具有從晶圓W的中心部位側向晶圓W的外周圍端部側往上方傾斜的傾斜面158a。藉此，便可有助於溶劑供給噴嘴158所供給的溶劑Q向晶圓W的外周圍部位流動，並使溶劑Q形成為更精密的圓環狀。
接著，在持續從溶劑供給噴嘴158供給溶劑Q的狀態下，如圖10所示的，將光阻液供給噴嘴154移動到晶圓W的中心部位上方，從該光阻液供給噴嘴154將光阻液R供給到晶圓W上（塗布液供給步驟，圖7的時間t1 ）。藉此，於晶圓W的中央形成光阻液R的積液（圖6的步驟T2）。此時，晶圓W的旋轉速度為第1旋轉速度，在本實施態樣中，為上述的60rpm。
然後，持續從光阻液供給噴嘴154供給光阻液R以及從溶劑供給噴嘴158供給溶劑Q，在光阻液R的供給量到達例如2cc的時點，令晶圓W的旋轉速度從第1旋轉速度往第2旋轉速度加速（圖7的時間t2 ）。第2旋轉速度，宜為1500rpm～4000rpm，在本實施態樣中，例如為3300rpm。另外，此時的晶圓W的加速度，約為4000rpm／秒。到達第2旋轉速度的晶圓W的旋轉速度，在既定的時間內，（在本實施態樣中例如約為3秒），維持在第2旋轉速度（圖7的時間t4 ～t5 ）。藉由像這樣令晶圓W往第2旋轉速度加速，使供給到晶圓W的中心部位的光阻液R向晶圓W的外周圍部位擴散（塗布液擴散步驟，圖6的步驟T3）。
另外，若在光阻液R擴散時持續從溶劑供給噴嘴158供給溶劑Q，則如圖11所示的，向晶圓W的外周圍方向擴散的光阻液R會與溶劑Q混合，光阻液R會被稀釋。如是，經過稀釋的稀釋光阻液M的大部分，不會吸附在晶圓W上，而會從晶圓W的外周圍部位被甩出，故光阻液R會被浪費掉。
因此，本實施態樣，在光阻液R與溶劑Q的液膜接觸之前，便停止從溶劑供給噴嘴158供給溶劑Q。亦即，如圖12所示的，在光阻液R的外周圍端部RE與環狀的溶劑Q的內周圍端部QE接觸之前，便停止從溶劑供給噴嘴158供給溶劑Q。更具體而言，持續從溶劑供給噴嘴158供給溶劑Q，直到光阻液R的外周圍端部RE與環狀的溶劑Q的內周圍端部QE之間的距離L大約在5～60mm的範圍內為止。像這樣，藉由持續供給溶劑Q直到光阻液R與溶劑Q接觸之前的瞬間為止，便可將溶劑Q的液膜形狀維持在紊亂程度較小的環狀。藉此，便可在令晶圓W以第2旋轉速度旋轉時，使光阻液R均勻地在晶圓W的面內擴散，進而形成面內均勻的光阻膜。
亦即，由於光阻液R等的液體，會積極的流向容易流動的部位，故若例如溶劑Q的液膜形狀形成如圖20所示的紊亂環狀的狀態，則當使光阻液R從晶圓W的中心部位向晶圓W的外周圍方向擴散時，光阻液R會積極的流向溶劑Q較多的部位，且光阻液R不易流向溶劑Q較少的部位。另外，若溶劑Q形成像圖20那樣的狀態，則溶劑Q的內周圍端部QE與光阻液R的外周圍端部RE的距離L會產生差異，故直到光阻液R與溶劑Q接觸為止的時間，會因為部位而有所不同。如是，例如光阻液R會優先流入光阻液R與溶劑Q的液膜接觸的部位。其結果，所形成的光阻膜的膜厚會產生偏差。
相對於此，在本實施態樣中，係藉由持續供給溶劑Q直到光阻液R與溶劑Q接觸之前的瞬間為止，以將溶劑Q的液膜形狀維持在紊亂程度較小的環狀，故可在晶圓W面內使溶劑Q的液膜與光阻液R均勻地接觸。結果，便可使光阻液R在晶圓W的面內均勻地擴散，進而形成面內均勻的光阻膜。另外，在圖7中，係在令晶圓W往第2旋轉速度加速之後的時間t3 停止供給溶劑Q，惟光阻液R與溶劑Q的液膜接觸的時序，會因為晶圓W的旋轉速度、光阻液R的供給量或粘度等各種原因而變化，並非僅限於本實施態樣的內容。例如，吾人認為，在光阻液R的粘度較低且光阻液R的流動性較高等情況下，即使在令晶圓W以第1旋轉速度旋轉的狀態下，光阻液R仍會與溶劑Q接觸，故在該等情況下，會在令其往第2旋轉速度加速之前便停止供給溶劑Q。
另外，為了使溶劑Q的內周圍端部QE與光阻液R的外周圍端部RE的距離L在晶圓W的面內保持一定，亦可如圖13所示的，將乾燥氣體噴嘴161移動到比溶劑供給噴嘴158更靠近晶圓W的中心的位置，換言之，在俯視下位於溶劑供給噴嘴158與晶圓W的中心之間的位置，並從該乾燥氣體噴嘴161對晶圓W的頂面吹送乾燥氣體N。由於可藉由該乾燥氣體N 使溶劑Q的液膜與光阻液R之間的間隙距離L在晶圓W的面內維持一致，故可使溶劑Q與光阻液R更確實而均勻地接觸。乾燥氣體噴嘴161開始供給乾燥氣體N的時序，只要是在光阻液R與溶劑Q接觸之前便可任意決定之，惟宜在例如從溶劑供給噴嘴158開始供給溶劑Q之後，且從光阻液供給噴嘴154開始供給光阻液R之前。
在令晶圓W以第2旋轉速度旋轉並經過既定時間之後，停止從光阻液供給噴嘴154供給光阻液R，在停止供給光阻液R的同時，令晶圓W的旋轉速度，往比第2旋轉速度更慢但比第1旋轉速度更快的第3旋轉速度減速（圖7的時間t5 ）。第3轉速，宜大約為100rpm～800rpm，在本實施態樣中例如為100rpm。另外，所謂在停止供給光阻液R的同時，包含在停止供給光阻液R時（時間t5 ），晶圓W的旋轉速度已開始減速，並到達第3旋轉速度的時點的前後。另外，從第2旋轉速度往第3旋轉速度減速時的加速度，為30000rpm。
之後，在令晶圓W以第3旋轉速度旋轉既定時間（例如0.5秒左右）之後，令晶圓W往比第3旋轉速度更快且比第2旋轉速度更慢的第4旋轉速度加速（圖7的時間t6 ）。第4旋轉速度，宜大約為1000rpm～2000rpm，在本實施態樣中例如為1000rpm。接著，以第4旋轉速度旋轉既定時間（例如約55秒鐘），使光阻膜乾燥（圖6的步驟T4）。
之後，從圖中未顯示的沖洗噴嘴對晶圓W的背面吐出溶劑作為沖洗液，將晶圓W的背面洗淨（圖6的步驟T5）。藉此，光阻塗布裝置32的一連串的塗布處理便結束。
在晶圓W形成光阻膜之後，接著，晶圓W被搬運到第1區塊G1的上部反射防止膜形成裝置33，在晶圓W上形成上部反射防止膜（圖6的步驟S3）。之後，晶圓W被搬運到第2區塊G2的熱處理裝置40，進行加熱處理。之後，晶圓W被搬運到周邊曝光裝置42，受到周邊曝光處理（圖6的步驟S4）。
接著，晶圓W被晶圓搬運裝置100搬運到傳遞裝置52，並被穿梭搬運裝置80搬運到第4區塊G4的傳遞裝置62。之後，晶圓W被介面站13的晶圓搬運裝置110搬運到曝光裝置12，以既定的圖案進行曝光處理（圖6的步驟S5）。
接著，晶圓W被晶圓搬運裝置70搬運到熱處理裝置40，受到曝後烤處理。藉此，利用在光阻膜的曝光部位所產生的酸實現去保護反應。之後，晶圓W被晶圓搬運裝置70搬運到顯影處理裝置30，進行顯影處理（圖6的步驟S6）。
在顯影處理結束後，晶圓W被搬運到熱處理裝置40，受到硬烤處理（圖6的步驟S7）。接著，晶圓W藉由熱處理裝置40調整溫度。之後，晶圓W經由晶圓搬運裝置70、晶圓搬運裝置23搬運到既定的匣盒載置板21的匣盒C，一連串的微影步驟便完成。
若根據以上的實施態樣，係使光阻液R的溶劑Q的液膜在晶圓W的外周圍部位形成為環狀，同時一邊令晶圓W以第1旋轉速度旋轉，一邊將光阻液R供給到晶圓W的中心部位，接著，令晶圓W以第2旋轉速度旋轉，使光阻液R在晶圓W上擴散。然後，令溶劑Q的供給，到光阻液R與溶劑Q的液膜接觸之前持續地進行。藉此，迄於光阻液R與溶劑Q接觸之前的瞬間，可使溶劑的液膜形狀維持在良好的圓環狀，並在晶圓W面內使溶劑Q的液膜與光阻液R均勻地接觸。其結果，即使在晶圓W與溶劑Q的接觸角度較大的情況下，仍可抑制晶圓W上的溶劑Q的偏移，使光阻液R在晶圓W的面內均勻地擴散，藉此形成面內均勻的光阻膜。
以上的實施態樣，係在令晶圓W從第1旋轉速度往第2旋轉速度加速的途中停止供給溶劑Q，惟關於使溶劑Q的供給停止的時序，並非僅限於本實施態樣的內容，而會因為晶圓W的旋轉速度、開始供給光阻液R的時序、光阻液R的供給量或粘度等各種原因而改變，並非僅限於本實施態樣的內容。另外，若在將溶劑Q供給到晶圓W的外周圍部位的狀態下，換言之，在將溶劑Q供給到晶圓W的偏心位置的狀態下，令晶圓W高速旋轉，則有時從晶圓W上甩出的溶劑Q會碰撞到杯具142而發生液體噴濺的情況。因此，溶劑Q的供給，宜在到達第2旋轉速度之前，更宜在開始往第2旋轉速度加速之前停止，並以此為前提設定光阻液R的供給時序或供給量，為較佳的態樣。
另外，以上的實施態樣，係在開始供給溶劑Q之後才開始供給光阻液R，惟關於供給光阻液R的時序亦可任意設定之，例如圖14所示的，亦可在供給溶劑Q之前便供給光阻液R。具體而言，例如亦可在時間t0 ，在令晶圓W以第1旋轉速度旋轉的狀態下，開始供給光阻液R，之後，在時間t1 ，供給光阻液R的溶劑Q。在該等情況下，亦可藉由在光阻液R與溶劑Q的液膜接觸之前停止供給溶劑Q（圖14的時間t3 ），以將溶劑Q的形狀維持在圓環狀，進而使光阻液R在晶圓W面內均勻地擴散。
另外，在以上的實施態樣中，將溶劑Q供給到晶圓W上時的晶圓W的旋轉速度係保持在相同的速度，惟亦可在溶劑供給中令晶圓W的旋轉速度加速或減速。此時，例如，首先一邊令晶圓W以與第1旋轉速度相同的60rpm旋轉，一邊與圖8所示的態樣同樣，開始對晶圓W外周圍部位供給溶劑Q。之後，令晶圓W的旋轉速度加速，例如以與第2旋轉速度相同的3300rpm旋轉，使溶劑Q在晶圓W的外周圍部位擴散。藉此，晶圓W的外周圍部位被溶劑Q預濕（預濕步驟）。之後，令晶圓W的旋轉速度，例如減速到第1旋轉速度，接著進行上述的步驟T1以後的步驟。藉此，便可在步驟T1中，使溶劑Q尤其在晶圓W的外周緣部位的被覆性提高，並在之後的步驟T3中，更均勻地使光阻液R擴散。另外，如上所述的，由於晶圓W的旋轉速度開始加速的時間t2 ，與停止供給溶劑Q的時間t3 ，會因為光阻塗布的各項條件而變動，故有時會在溶劑供給中令晶圓W的旋轉速度加速，惟該等態樣，並未包含於上述的「在溶劑供給中令晶圓W的旋轉速度加速或減速」。換言之，所謂「在溶劑供給中令晶圓W的旋轉速度加速或減速」，係指在步驟T1以前所進行者。另外，在令晶圓W以第2旋轉速度旋轉進而使溶劑Q擴散的期間，為了減少從晶圓W的外周圍部位甩出的溶劑Q的量，亦可停止供給溶劑Q。
在以上的實施態樣中，當欲在晶圓W上形成圓環狀的溶劑Q的液膜時，係一邊令晶圓W以例如第1旋轉速度旋轉，一邊對晶圓W的外周圍部位供給溶劑Q，惟使溶劑Q的液膜形成為環狀的方法並非僅限於本實施態樣的內容。例如，亦可如圖15所示的，藉由可利用旋轉驅動機構210使溶劑供給噴嘴158以「通過晶圓W的中心O的垂直軸為旋轉軸進行旋轉的作為支持部的支持臂部211」支持溶劑供給噴嘴158，並在令晶圓W處於靜止的狀態下，使溶劑供給噴嘴158沿著晶圓W的外周圍部位移動。由於藉由像這樣在令晶圓W停止的狀態下供給溶劑Q，離心力便不會作用於溶劑Q，故可使溶劑Q的形狀保持在良好的圓環狀。像這樣，在令晶圓W停止的狀態下形成溶劑Q的環狀液膜的方法，尤其在像450mm的晶圓那樣，晶圓W的直徑較大，在晶圓W的外周圍部位周速較快的情況下，特別有其效用。
另外，在圖15中，係描繪出於支持臂部211設置2支溶劑供給噴嘴158的態樣，藉由像這樣設置複數支溶劑供給噴嘴158，便可在使溶劑Q的液膜形成環狀時，縮小支持臂部211的旋轉角度，進而提高晶圓處理的產能。亦即，在以互相對向的方式設置2支溶劑供給噴嘴158的情況下，若令支持臂部211旋轉180度便可對晶圓W的整個周圍供給溶劑Q，另外在設置n支（n為3以上的整數）的溶劑供給噴嘴158的情況下，只要因應溶劑供給噴嘴158的設置數目，令支持臂部211旋轉（360／n）度即可。
另外，在利用支持臂部211令溶劑供給噴嘴158旋轉的情況下，亦可令晶圓W往與支持臂部211的旋轉方向相反的方向旋轉。藉此，由於溶劑供給噴嘴158相對於晶圓W的相對旋轉速度提升，故可更迅速地形成溶劑Q的液膜。
另外，在形成圓環狀的溶劑Q的液膜時供給溶劑Q的位置，並非僅限於晶圓W的外周圍部位。例如，亦可如圖16所示的，首先對晶圓W的中心部位供給溶劑Q，接著如圖17所示的，藉由對晶圓W的中心部位從乾燥氣體噴嘴161將乾燥氣體N吹送到溶劑Q上以將溶劑Q吹走，進而形成圓環狀的液膜。
以上的實施態樣，例如在時間t2 ～t4 令晶圓W的旋轉速度從第1旋轉速度往第2旋轉速度加速時，係將晶圓W的加速度保持固定，惟此時的加速度並不一定要保持固定，例如，亦可如圖18所示的，先將晶圓W的旋轉速度暫時維持在600rpm左右，並在之後使其上升到第2旋轉速度。 [實施例]
茲進行光阻液R使用粘度190cp的Middle UV光阻且光阻液R的溶劑Q使用環己酮並利用本實施態樣的塗布處理方法在晶圓W上塗布光阻液的試驗作為實施例。此時，光阻液R的供給量，在3mL～8mL之間，以1mL的刻度變化。
另外，作為比較例，在晶圓W的外周圍部位供給溶劑Q，之後，令晶圓以例如第2旋轉速度高速旋轉，使溶劑Q的液膜形成為圓環狀，之後，停止供給溶劑Q同時將晶圓W的旋轉速度降低到第1旋轉速度，接著，在晶圓W的中心部位供給光阻液R，針對此等態樣亦同樣進行試驗。比較例的晶圓W的旋轉速度，或光阻液R、溶劑Q的吐出的時序等如圖19所示。另外，在比較例中，光阻液R以及溶劑Q亦使用與上述相同者。
試驗的結果，在比較例中，光阻液R的供給量在4mL～8mL的範圍內，晶圓W面內的光阻膜的膜厚均勻度達到吾人所期望的數値，惟在晶圓W的外周圍部位，確認到塗布斑點，吾人認為其係肇因於溶劑Q的形狀惡化。
另一方面，當使用本實施態樣的塗布處理方法時，在光阻液R的供給量為4mL～8mL的情況下，無論為多少，均可確保晶圓W的面內的膜厚均勻度，同時亦並未確認到如在比較例中所發現的晶圓W的外周圍部位的塗布斑。因此，根據該結果，吾人確認，藉由本實施態樣的塗布處理方法，可於晶圓W形成面內均勻的塗布膜。
以上，係一邊參照所附圖式一邊針對本發明的較佳實施態樣進行説明，惟本發明並非僅限於該等實施例。若為本領域從業人員，自可在專利請求範圍所記載的思想範疇內，思及各種變化實施例或修正實施例，並了解該等實施例亦當然屬於本發明的技術範圍。本發明係不限於該等實施例而可採用各種態樣者。本發明，亦可適用於基板為晶圓以外的FPD（平板顯示器）、光遮罩用的初縮遮罩等的其他基板的態樣。 [産業上的可利用性]
本發明，於在基板上塗布塗布液時有其效用。
100‧‧‧晶圓搬運裝置
10‧‧‧匣盒站
110‧‧‧晶圓搬運裝置
111‧‧‧傳遞裝置
11‧‧‧處理站
12‧‧‧曝光裝置
130‧‧‧處理容器
13‧‧‧介面站
140‧‧‧旋轉夾頭
141‧‧‧夾頭驅動部
142‧‧‧杯具
143‧‧‧排出管
144‧‧‧排氣管
150‧‧‧軌道
151‧‧‧臂部
152‧‧‧臂部
153‧‧‧臂部
154‧‧‧光阻液供給噴嘴
155‧‧‧噴嘴驅動部
156‧‧‧待機部
157‧‧‧待機部
158a‧‧‧傾斜面
158‧‧‧溶劑供給噴嘴
159‧‧‧噴嘴驅動部
160‧‧‧待機部
161‧‧‧乾燥氣體噴嘴
162‧‧‧噴嘴驅動部
163‧‧‧待機部
1‧‧‧基板處理系統
200‧‧‧控制部
20‧‧‧匣盒載置台
210‧‧‧旋轉驅動機構
211‧‧‧支持臂部
21‧‧‧匣盒載置板
22‧‧‧搬運路徑
23‧‧‧晶圓搬運裝置
30‧‧‧顯影處理裝置
31‧‧‧下部反射防止膜形成裝置
32‧‧‧光阻塗布裝置
33‧‧‧上部反射防止膜形成裝置
40‧‧‧熱處理裝置
41‧‧‧吸附裝置
42‧‧‧周邊曝光裝置
50‧‧‧傳遞裝置
51‧‧‧傳遞裝置
52‧‧‧傳遞裝置
53‧‧‧傳遞裝置
54‧‧‧傳遞裝置
55‧‧‧傳遞裝置
56‧‧‧傳遞裝置
60‧‧‧傳遞裝置
61‧‧‧傳遞裝置
62‧‧‧傳遞裝置
70‧‧‧晶圓搬運裝置
80‧‧‧穿梭搬運裝置
C‧‧‧匣盒
D‧‧‧晶圓搬運區域
G1‧‧‧第1區塊
G2‧‧‧第2區塊
G3‧‧‧第3區塊
G4‧‧‧第4區塊
L‧‧‧距離
M‧‧‧稀釋光阻液
N‧‧‧乾燥氣體
O‧‧‧中心
QE‧‧‧內周圍端部
Q‧‧‧溶劑
RE‧‧‧外周圍端部
R‧‧‧光阻膜
S1~S7‧‧‧步驟
t0~t6‧‧‧時間
T1~T5‧‧‧步驟
W‧‧‧晶圓
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
θ‧‧‧方向
[圖1] 係表示本實施態樣之基板處理系統的概略構造的俯視圖。 [圖2] 係表示本實施態樣之基板處理系統的概略構造的前視圖。 [圖3] 係表示本實施態樣之基板處理系統的概略構造的後視圖。 [圖4] 係表示光阻處理裝置的概略構造的縱剖面圖。 [圖5] 係表示光阻處理裝置的概略構造的横剖面圖。 [圖6] 係説明晶圓處理的主要步驟的流程圖。 [圖7] 係表示在光阻塗布處理中晶圓的旋轉速度與各裝置的動作的時序圖。 [圖8] 係表示使溶劑的液膜在晶圓的外周圍部位形成環狀的狀態的立體圖。 [圖9] 係表示使溶劑的液膜在晶圓的外周圍部位形成環狀的狀態的縱剖面的説明圖。 [圖10] 係表示對晶圓的中心部位供給光阻液的狀態的立體圖。 [圖11] 係表示在晶圓上溶劑與光阻液接觸的狀態的縱剖面的説明圖。 [圖12] 係表示在晶圓上溶劑與光阻液接觸之前停止供給溶劑的狀態的縱剖面的説明圖。 [圖13] 係表示對光阻液與溶劑之間吹送乾燥氣體的狀態的説明圖。 [圖14] 係表示在另一實施態樣的光阻塗布處理中晶圓的旋轉速度與各裝置的動作的時序圖。 [圖15] 係表示使用另一實施態樣的溶劑供給噴嘴將溶劑供給到晶圓上的情況的立體圖。 [圖16] 係表示對晶圓的中心供給溶劑的情況的立體圖。 [圖17] 係表示對晶圓的中心吹送乾燥氣體以形成圓環狀的溶劑液膜的情況的立體圖。 [圖18] 係表示在另一實施態樣的光阻塗布處理中晶圓的旋轉速度與各裝置的動作的時序圖。 [圖19] 係表示在實施例的光阻塗布處理中晶圓的旋轉速度與各裝置的動作的時序圖。 [圖20] 係表示在將相對於晶圓的潤濕性較差的溶劑供給到晶圓的外周圍部位時的溶劑形狀的俯視圖。
t0~t6‧‧‧時間

Claims (14)

  1. 一種塗布處理方法，其在基板上塗布塗布液，其特徵為包含： 溶劑液膜形成步驟，其將該塗布液的溶劑供給到基板上，並使該溶劑的液膜在該基板的外周圍部位形成環狀； 塗布液供給步驟，其一邊令基板以第1旋轉速度旋轉，一邊將該塗布液供給到基板的中心部位；以及 塗布液擴散步驟，其令該基板以比該第1旋轉速度更快的第2旋轉速度旋轉，以使該塗布液在基板上擴散； 在該溶劑液膜形成步驟或該塗布液擴散步驟，迄於該塗布液與該溶劑的液膜接觸之前，持續地進行該溶劑的供給。
  2. 如申請專利範圍第1項之塗布處理方法，其中， 該溶劑液膜形成步驟，在令該基板以超過0rpm且第1旋轉速度以下的旋轉速度旋轉的狀態下，使供給該溶劑的溶劑供給噴嘴位於基板的外周圍部位，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，而將該溶劑的液膜形成為環狀。
  3. 如申請專利範圍第1項之塗布處理方法，其中， 該溶劑液膜形成步驟，在令該基板靜止或以超過0rpm且第1旋轉速度以下的旋轉速度旋轉的狀態下，使供給該溶劑的溶劑供給噴嘴沿著基板的外周圍部位移動，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，而將該溶劑的液膜形成為環狀。
  4. 如申請專利範圍第3項之塗布處理方法，其中， 該溶劑供給噴嘴設置了複數個。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之塗布處理方法，其中， 在該塗布液擴散步驟開始之前，對在俯視下位於溶劑供給噴嘴與基板中心之間的位置吹送乾燥氣體，以在該溶劑的液膜與該塗布液之間確保間隙。
  6. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之塗布處理方法，其中， 該溶劑液膜形成步驟，在沿半徑方向距離基板中心30mm～100mm的位置，從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之塗布處理方法，其中， 該溶劑的供給持續地進行，直到該塗布液的外周圍端部與該環狀的溶劑的液膜的內周圍端部的距離為5mm～60mm為止。
  8. 如申請專利範圍第1項之塗布處理方法，其中， 該溶劑液膜形成步驟，對基板的中心部位供給該溶劑以形成該溶劑的積液，接著令基板旋轉，使該溶劑在基板上擴散，以在基板的整個表面形成該溶劑的液膜，接著對基板的中心部位吹送乾燥氣體，以從基板的中心部位將該溶劑的液膜除去，藉此將該溶劑的液膜形成為環狀。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之塗布處理方法，其中， 在該溶劑液膜形成步驟之前進行預濕步驟，其在令該基板以超過0rpm且第1旋轉速度以下的旋轉速度旋轉的狀態下，使供給該溶劑的溶劑供給噴嘴位於基板的外周圍部位，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，之後將該基板的旋轉速度加速到超過第1旋轉速度，使該溶劑在該基板的外周圍部位擴散。
  10. 如申請專利範圍第9項之塗布處理方法，其中， 在該預濕步驟中，於使該溶劑在該基板的外周圍部位擴散的期間，停止從該溶劑供給噴嘴供給溶劑。
  11. 一種電腦可讀取的記錄媒體，其特徵為： 儲存了程式，該程式可在控制塗布處理裝置的控制部的電腦上運作，使該塗布處理裝置進行如申請專利範圍第1至4項中任一項的塗布處理方法。
  12. 一種塗布處理裝置，其在基板上塗布塗布液，其特徵為包含： 基板保持部，其保持基板，並使該基板旋轉； 塗布液供給噴嘴，其將該塗布液供給到基板上； 溶劑供給噴嘴，其將該塗布液的溶劑供給到基板上； 第1移動機構，其使該塗布液供給噴嘴移動； 第2移動機構，其使該溶劑供給噴嘴移動；以及 控制部，其控制該基板保持部、該塗布液供給噴嘴、該溶劑供給噴嘴、該第1移動機構以及該第2移動機構，將該塗布液的溶劑供給到基板上，使該溶劑的液膜在該基板的外周圍部位形成為環狀，並一邊令基板以第1旋轉速度旋轉，一邊將該塗布液供給到基板的中心部位，然後令該基板以比該第1旋轉速度更快的第2旋轉速度旋轉，使該塗布液在基板上擴散。
  13. 如申請專利範圍第12項之塗布處理裝置，其中更包含： 乾燥氣體噴嘴，其將乾燥氣體吹送到基板上；以及 第3移動機構，其使該乾燥氣體噴嘴移動。
  14. 如申請專利範圍第12項之塗布處理裝置，其中更包含： 支持部，其構成安裝了該溶劑供給噴嘴，並在該基板上以通過該基板中心的垂直軸為旋轉軸隨意旋轉的構造；以及 旋轉驅動機構，其令該支持部旋轉； 利用該旋轉驅動機構令該支持部旋轉，同時從該溶劑供給噴嘴供給該溶劑，使該溶劑的液膜在該基板的外周圍部位形成為環狀。
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