TWI772526B - 顯影處理裝置、顯影處理方法及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在提供一種顯影處理裝置，其能有效地抑制顯影處理的進行程度，因基板上的位置而有所差異之情形。 顯影處理裝置20包含：旋轉固持部30，固持晶圓W並使其旋轉；顯影液供給部40，具有噴嘴41，該噴嘴41包含與晶圓W之表面Wa相向的液體接觸面43及於該液體接觸面43形成開口之噴吐口42；及控制器100。控制器100執行下述控制：在晶圓W旋轉時，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的外周側往旋轉中心側移動之控制；在其執行後，一邊使液體接觸面43與表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的旋轉中心側往外周側移動之控制；及在其執行中，隨著液體接觸面43的中心接近外周Wb而使晶圓W之旋轉速度逐漸降低之控制。

Description

顯影處理裝置、顯影處理方法及記錄媒體
本發明係關於一種顯影處理裝置、顯影處理方法及記錄媒體。
專利文獻1中，揭露一種顯影方法，包含下述步驟：使用包含與基板表面相向之接觸部的顯影液噴嘴，於基板表面的一部分形成液池的步驟；及在接觸部與液池接觸之狀態下，一邊將顯影液供給至液池，一邊使顯影液噴嘴從旋轉中之基板的中央部及周緣部之一側往另一側移動的步驟。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-58712號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明之目的在於提供一種顯影處理裝置及顯影處理方法，其能有效地抑制顯影處理的進行程度，因基板上的位置而有所差異之情形。 [解決問題之技術手段]
依本發明之一態樣的顯影處理裝置，包含：旋轉固持部，其固持基板並使其旋轉；第一供給部，其具有噴嘴，該噴嘴包含與固持於旋轉固持部之基板表面相向的液體接觸面、及於液體接觸面形成開口之噴吐口；及控制部，該控制部係執行下述控制：掃入控制，係控制第一供給部，在旋轉固持部使基板旋轉時，使顯影液從噴吐口噴吐，並且一邊使液體接觸面與基板表面的顯影液接觸，一邊使噴嘴從基板外周側移動至旋轉中心側；掃出控制，係控制第一供給部，在執行掃入控制後，且旋轉固持部使基板旋轉時，使顯影液從噴吐口噴吐，並且一邊使液體接觸面與基板表面的顯影液接觸，一邊使噴嘴從基板的旋轉中心側往外周側移動；及減速控制，係控制旋轉固持部，在執行掃出控制中，俾隨著液體接觸面的中心接近基板的外周而使基板的旋轉速度逐漸降低。
依此顯影處理裝置，可藉由執行掃入控制及掃出控制，而將顯影液塗佈於基板表面兩次。由於藉由第一次的塗佈，能降低顯影液相對於基板表面的接觸角，故在第二次的塗佈中，顯影液可平順地塗佈擴散。
由於在第一次的塗佈中，噴嘴係從基板的外周側往旋轉中心側移動，故顯影液係先從基板的外周側開始塗佈。另一方面，由於在第二次的塗佈中，噴嘴係從基板的旋轉中心側往外周側移動，故顯影液係先從基板的旋轉中心側開始塗佈。因此，藉由第一次塗佈與第二次塗佈的組合，使起因於顯影液之塗佈時序不同的顯影處理之進行度(進行程度)的差異難以產生。再者，在第二次的塗佈中，藉由噴嘴從基板的旋轉中心側往外周側移動，乃能在將舊的顯影液往外側推出的同時塗佈擴散新的顯影液。
在執行掃出控制中，係執行隨著液體接觸面的中心接近基板的外周而逐漸降低基板的旋轉速度之減速控制。藉由降低旋轉速度，而防止顯影液的過度甩脫，而在基板表面形成適當的液體膜。再者，由於基板的旋轉速度係逐漸降低，故可抑制起因於快速減速的拉回(pull back)現象(原本已擴散至外周側的顯影液又回到旋轉中心側的現象)，而使顯影液能更平順地塗佈擴散。
藉由以上所述，可形成均勻性較高之顯影液的液體膜。因此，此顯影處理裝置，可有效抑制顯影處理的進行程度因基板上的位置而有所差異之情形。
在減速控制中，控制部亦可控制旋轉固持部，俾隨著液體接觸面的中心接近基板的外周使基板之旋轉的減速度逐漸降低。於此情況下，可適當地調節作用於從噴嘴所噴吐之處理液的離心力，而更平順地塗佈擴散處理液。
在減速控制中，控制部亦可控制旋轉固持部，使液體接觸面內之任一點相對於基板表面以固定的速度移動。於此情況下，可更適當地調節作用於從噴嘴所噴吐之處理液的離心力，而更平順地塗佈擴散顯影液。
在掃出控制中，控制部亦可控制旋轉固持部，使從掃入控制結束時到減速控制開始時之間的基板之旋轉速度的變化量，小於減速控制中之基板之旋轉速度的變化量。於此情況下，可藉由將減速控制開始時的基板之旋轉速度，設為接近於掃入控制結束時的基板之旋轉速度的大小，而更平順地塗佈擴散顯影液。
在減速控制中，控制部亦可控制旋轉固持部，使基板之旋轉速度的減速比掃入控制的執行時間持續更長的時間。於此情況下，可藉由使基板之旋轉速度更緩慢地減速，而更平順地塗佈擴散顯影液。
在掃出控制中，控制部亦可控制第一供給部，在液體接觸面的中心從基板的旋轉中心離開而朝向外周側的途中，開始從噴吐口噴吐顯影液。於此情況下，可抑制基板之旋轉中心的顯影處理的進行。
在掃入控制中，控制部亦可控制第一供給部，在液體接觸面的中心到達基板的旋轉中心前，停止從噴吐口噴吐顯影液。於此情況下，可更確實地抑制在基板之旋轉中心的顯影處理的進行。 顯影處理裝置，更包含第二供給部，其將與顯影液不同之預濕液供給至固持於旋轉固持部之基板的表面，控制部亦可進一步執行預濕控制，該預濕控制係控制第二供給部，在執行掃入控制前，且旋轉固持部使基板旋轉時，將預濕液供給至基板的表面。於此情況下，可在掃入控制中，更平順地塗佈擴散顯影液。
依本發明之另一態樣的顯影處理方法，包含下述步驟：固持基板並使其旋轉之步驟；使顯影液從包含液體接觸面及於液體接觸面形成開口之噴吐口的噴嘴之噴吐口噴吐，並且一邊使液體接觸面與旋轉之基板表面的顯影液接觸，一邊使噴嘴從基板之外周側往旋轉中心側移動之步驟；在使噴嘴從基板之外周側移動至旋轉中心側後，使顯影液從噴吐口噴吐，並且一邊使液體接觸面與旋轉之基板表面的顯影液接觸，一邊使噴嘴從基板之旋轉中心側往外周側移動之步驟；及在噴嘴一邊從噴吐口噴吐顯影液，一邊從基板之旋轉中心側往外周側移動時，隨著液體接觸面的中心接近基板的外周使基板的旋轉速度降低之步驟。
依本發明之又一態樣的記錄媒體，係儲存有用於使裝置執行上述顯影處理方法之程式的電腦可讀取之記錄媒體。 [對照先前技術之功效]
依本發明，可提供一種顯影處理裝置及顯影處理方法，其能有效地抑制顯影處理的進行程度，因基板上的位置而有所差異之情形。
以下，參照圖式詳細說明實施態樣。在說明中，對於相同元素或是具有相同功能的元素賦予相同的符號，並省略重複之說明。
[基板處理系統] 基板處理系統1係對基板實施感光性被覆膜之形成、該感光性被覆膜之曝光、及該感光性被覆膜之顯影的系統。處理對象之基板，係例如半導體之晶圓W。感光性被覆膜，係例如光阻膜。基板處理系統1係包含塗佈顯影裝置2及曝光裝置3。曝光裝置3，係進行在晶圓W(基板)上所形成之光阻膜(感光性被覆膜)的曝光處理。具體而言，係藉由浸潤曝光等方法將能量線照射於光阻膜的曝光對象部分。塗佈顯影裝置2，係在藉由曝光裝置3進行曝光處理之前，進行在晶圓W(基板)之表面形成光阻膜的處理，並在曝光處理後，進行光阻膜的顯影處理。
[基板處理裝置] 以下，就基板處理裝置之一例，亦即塗佈顯影裝置2的構成加以說明。如圖1至圖3所示，塗佈顯影裝置2包含：載具區塊4、處理區塊5、介面區塊6及控制器100(控制部)。
載具區塊4，係進行將晶圓W導入至塗佈顯影裝置2內及從塗佈顯影裝置2內導出晶圓W。例如，載具區塊4可支撐晶圓W用之複數載具11，並內建有傳遞臂A1。載具11，係收納例如圓形之複數片晶圓W。傳遞臂A1，係將晶圓W從載具11取出而傳遞至處理區塊5，並從處理區塊5承接晶圓W而回到載具11內。
處理區塊5，係包含複數處理模組14、15、16、17。如圖2及圖3所示，處理模組14、15、16、17，係內建有複數液體處理單元U1、複數熱處理單元U2、及將晶圓W搬運至該等單元的搬運臂A3。處理模組17，更內建有能不經過液體處理單元U1及熱處理單元U2，而搬運晶圓W的直接搬運臂A6。液體處理單元U1，係將處理液供給至晶圓W的表面。熱處理單元U2，係內建有例如熱板及冷卻板，並進行藉由熱板加熱晶圓W，藉由冷卻板冷卻加熱後之晶圓W的熱處理。
處理模組14，係藉由液體處理單元U1及熱處理單元U2而在晶圓W的表面上形成下層膜。處理模組14的液體處理單元U1，係將下層膜形成用的處理液塗佈於晶圓W之上。處理模組14的熱處理單元U2，係進行下層膜之形成所伴隨之各種熱處理。
處理模組15，係藉由液體處理單元U1及熱處理單元U2而在下層膜上形成光阻膜。處理模組15的液體處理單元U1，係將光阻膜形成用的處理液塗佈於下層膜之上。處理模組15的熱處理單元U2，係進行光阻膜之形成所伴隨之各種熱處理。
處理模組16，係藉由液體處理單元U1及熱處理單元U2而在光阻膜上形成上層膜。處理模組16的液體處理單元U1，係將上層膜形成用的液體塗佈於光阻膜之上。處理模組16的熱處理單元U2，係進行上層膜之形成所伴隨之各種熱處理。
處理模組17，係藉由液體處理單元U1及熱處理單元U2，而進行曝光後之光阻膜的顯影處理。處理模組17的液體處理單元U1，係將顯影液塗佈在曝光完成之晶圓W的表面上後，藉由沖洗液將其沖走，以進行光阻膜的顯影處理。處理模組17的熱處理單元U2，係進行顯影處理所伴隨之各種熱處理。作為熱處理之具體例，可列舉：顯影處理前的加熱處理(PEB：Post Exposure Bake，曝後烤)、顯影處理後的加熱處理(PB：Post Bake，後烘烤)等。
在處理區塊5內的載具區塊4側設有棚架單元U10。棚架單元U10係在上下方向上被分隔為並列的複數單元。在棚架單元U10的附近設有升降臂部A7。升降臂部A7，係使晶圓W在棚架單元U10的單元彼此之間升降。
在處理區塊5內中的介面區塊6側設有棚架單元U11。棚架單元U11係在上下方向上被分隔為並列的複數單元。
介面區塊6，係在其與曝光裝置3之間進行晶圓W的傳遞。例如，介面區塊6內建有傳遞臂A8，並與曝光裝置3連接。傳遞臂A8，係將配置於棚架單元U11的晶圓W傳送至曝光裝置3，並從曝光裝置3承接晶圓W而回到棚架單元U11。
控制器100係控制塗佈顯影裝置2，以例如下述步驟執行塗佈顯影處理。首先控制器100係控制傳遞臂A1，將載具11內的晶圓W搬運至棚架單元U10，再控制升降臂部A7，將此晶圓W配置於處理模組14用之單元。
接著，控制器100控制搬運臂A3，將棚架單元U10的晶圓W搬運至處理模組14內的液體處理單元U1及熱處理單元U2，並控制液體處理單元U1及熱處理單元U2，在此晶圓W的表面上形成下層膜。其後，控制器100控制搬運臂A3，將形成有下層膜之晶圓W搬回棚架單元U10，並控制升降臂部A7，將此晶圓W配置於處理模組15用之單元。
接著，控制器100控制搬運臂A3，將棚架單元U10的晶圓W搬運至處理模組15內的液體處理單元U1及熱處理單元U2，並控制液體處理單元U1及熱處理單元U2，在此晶圓W的下層膜上形成光阻膜。其後，控制器100控制搬運臂A3，將晶圓W搬回棚架單元U10，並控制升降臂部A7，將此晶圓W配置於處理模組16用之單元。
接著，控制器100控制搬運臂A3，將棚架單元U10的晶圓W搬運至處理模組16內之各單元，並控制液體處理單元U1及熱處理單元U2，在此晶圓W的光阻膜上形成上層膜。其後，控制器100控制搬運臂A3，將晶圓W搬回棚架單元U10，並控制升降臂部A7，將此晶圓W配置於處理模組17用之單元。
接著，控制器100控制直接搬運臂A6，將棚架單元U10的晶圓W搬運至棚架單元U11，並控制傳遞臂A8，將此晶圓W送出至曝光裝置3。其後，控制器100控制傳遞臂A8，從曝光裝置3承接已施行曝光處理之晶圓W並搬回至棚架單元U11。
接著，控制器100控制搬運臂A3，將棚架單元U11的晶圓W搬運至處理模組17內之各單元，並控制液體處理單元U1及熱處理單元U2，在此晶圓W的光阻膜施行顯影處理。其後，控制器100控制搬運臂A3，將晶圓W搬回至棚架單元U10，並控制升降臂部A7及傳遞臂A1，將此晶圓W搬回載具11內。至此，便完成塗佈顯影處理。
又，基板處理裝置的具體構成，並不限定於以上所例示之塗佈顯影裝置2的構成。基板處理裝置只要包含顯影處理用之液體處理單元U1(處理模組17之液體處理單元U1)、及可控制該單元之控制器100，亦可為任何裝置。
[顯影處理裝置] 接著，說明塗佈顯影裝置2所包含之顯影處理裝置20。如圖4所示，顯影處理裝置20包含：上述處理模組17之液體處理單元U1及控制器100。液體處理單元U1包含：旋轉固持部30、顯影液供給部40(第一供給部)及沖洗液供給部50(第二供給部)。
旋轉固持部30係固持晶圓W並使其旋轉。例如，旋轉固持部30包含固持機構31及旋轉機構32。固持機構31，係支撐水平配置之晶圓W的中心部，並藉由例如真空吸附等固持該晶圓W。旋轉機構32，例如內建電動馬達等作為動力源，並使固持機構31繞著垂直的旋轉中心RC旋轉。藉此，晶圓W繞著旋轉中心RC旋轉。
顯影液供給部40，係將顯影液供給至固持於固持機構31之晶圓W的表面Wa。顯影液，係用於去除曝光後之光阻膜之去除對象部分的處理液。光阻膜的去除對象部分，係在曝光處理後，可溶於顯影液的部分。在顯影液為正型的情況下，曝光處理中曝光之部分可溶於顯影液。而在顯影液為負型的情況下，曝光處理中未曝光之部分可溶於顯影液。作為正型顯影液之具體例，可列舉鹼溶液。而作為負型顯影液之具體例，可列舉有機溶劑。顯影液供給部40包含例如：噴嘴41、槽44、泵46、閥47及噴嘴搬運機構48。
噴嘴41，係向晶圓W之表面Wa噴吐顯影液。如圖5所示，噴嘴41包含：與固持於固持機構31之晶圓W之表面Wa相向的液體接觸面43、及於液體接觸面43形成開口的噴吐口42。例如，噴嘴41係具有圓形的液體接觸面43，並且噴吐口42係於液體接觸面43的中央部形成開口。液體接觸面43的面積小於晶圓W之表面Wa的面積。液體接觸面43的面積與晶圓W之表面Wa的面積相比，例如為1～11%，亦可為1～3%。噴嘴41可藉由例如PTFE(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)等樹脂材料加以構成。又，噴嘴41亦可包含散佈於液體接觸面43的複數噴吐口42。
回到圖4，噴嘴41係透過管路45與槽44連接。槽44係收納顯影液。泵46及閥47係設於管路45。泵46係例如伸縮泵，其將顯影液從槽44泵送至噴嘴41。閥47係例如氣動閥，其調節管路45內之開度。藉由控制閥47，可進行從噴嘴41噴吐顯影液之狀態與不從噴嘴41噴吐顯影液之狀態的切換。又，亦可藉由控制泵46及閥47中的至少一者，而調節從噴嘴41噴吐之顯影液的噴吐量(每單位時間的噴吐量)。
噴嘴搬運機構48係調節噴嘴41的位置。更具體而言，噴嘴搬運機構48，係在液體接觸面43朝向下方的狀態下，以橫切晶圓W之上方的方式搬運噴嘴41，並使噴嘴41升降。例如，噴嘴搬運機構48包含：以電動馬達等作為動力源，而以橫切晶圓W之上方的方式搬運噴嘴41的機構、及以電動馬達等作為動力源，而用於使噴嘴41升降的機構。
噴嘴搬運機構48，可沿著通過晶圓W之旋轉中心RC的路徑搬運噴嘴41，亦可沿著錯開旋轉中心RC的路徑搬運噴嘴41。噴嘴搬運機構48，可沿著直狀的路徑搬運噴嘴41，亦可沿著彎曲的路徑搬運噴嘴41。
沖洗液供給部50，係將與顯影液不同之沖洗液供給至固持於固持機構31之晶圓W的表面Wa。沖洗液係為了沖走顯影液而使用。又，沖洗液，亦作為在顯影液供給前，塗佈於表面Wa的預濕液而使用。沖洗液係例如純水。沖洗液供給部50包含例如：噴嘴51、槽52、泵54、閥55及噴嘴搬運機構56(位置調節部)。
噴嘴51係向晶圓W之表面Wa噴吐沖洗液。噴嘴51係透過管路53與槽52連接。槽52係收納沖洗液。泵54及閥55係設於管路53。泵54係例如伸縮泵，其將沖洗液從槽52泵送至噴嘴51。閥55係例如氣動閥，其調節管路53內的開度。藉由控制閥55，可進行從噴嘴51噴吐沖洗液之狀態與不從噴嘴51噴吐沖洗液之狀態的切換。又，可藉由控制泵54及閥55中之至少一者，而調節從噴嘴51噴吐之沖洗液的噴吐量。
噴嘴搬運機構56，係例如以電動馬達等作為動力源而搬運噴嘴51。具體而言，噴嘴搬運機構56，係在噴嘴51之噴吐口朝向下方的狀態下，以橫切晶圓W之上方的方式搬運噴嘴51。
控制器100係執行下述控制：掃入控制，控制顯影液供給部40，在旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與晶圓W之表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的外周Wb側往旋轉中心RC側移動；掃出控制，係控制顯影液供給部40，在執行掃入控制後，且旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從旋轉中心RC側往外周Wb側移動；減速控制，係控制旋轉固持部30，在執行掃出控制中，隨著液體接觸面43的中心接近外周Wb而使晶圓W的旋轉速度逐漸降低。
例如，控制器100包含：預濕控制部111、掃入控制部112、掃出控制部113、減速控制部114及清洗乾燥控制部115作為功能上之構成(以下，稱為「功能模組」)。
預濕控制部111係執行預濕控制。預濕控制包含：控制旋轉固持部30，使固持晶圓W的固持機構31藉由旋轉機構32而旋轉；及控制沖洗液供給部50，在旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，將沖洗液供給至晶圓W的表面Wa。
掃入控制部112係執行上述掃入控制。掃入控制包含：控制旋轉固持部30，使固持晶圓W的固持機構31藉由旋轉機構32而旋轉；及控制顯影液供給部40，在旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與晶圓W之表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的外周Wb側往旋轉中心RC側移動。掃入控制部112亦可控制顯影液供給部40，在液體接觸面43的中心到達晶圓W之旋轉中心RC前，停止從噴吐口42噴吐顯影液。
掃出控制部113係執行上述掃出控制。掃出控制包含：控制旋轉固持部30，使固持晶圓W的固持機構31藉由旋轉機構32而旋轉；及控制顯影液供給部40，在旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與晶圓W之表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的旋轉中心RC側往外周Wb側移動。掃出控制部113亦可控制旋轉固持部30，使從掃入控制結束時到減速控制開始時之間的晶圓W之旋轉速度的變化量，小於上述減速控制中的晶圓W之旋轉速度的變化量。例如，掃出控制部113係控制旋轉固持部30，將減速控制開始時的晶圓W之旋轉速度，保持與掃入控制結束時的晶圓W之旋轉速度相同。掃出控制部113亦可控制顯影液供給部40，在液體接觸面43的中心從晶圓W的旋轉中心RC離開而朝向外周Wb側的途中，開始從噴吐口42噴吐顯影液。
減速控制部114係在執行掃出控制中，執行上述減速控制。減速控制包含：控制旋轉固持部30，隨著液體接觸面43的中心接近晶圓W的外周Wb，而使晶圓W的旋轉速度逐漸降低。又，所謂使轉速逐漸降低，係包含使轉速分複數階段而階段式地降低。減速控制部114亦可控制旋轉固持部30，俾隨著液體接觸面43的中心接近晶圓W的外周Wb，而使晶圓W之旋轉的減速度逐漸降低。例如，減速控制部114亦可控制旋轉固持部30，使液體接觸面43內之任一點(例如液體接觸面43的中心點)相對於晶圓W之表面Wa，以固定的速度移動(亦即，該一點相對於表面Wa的線速度為固定)。減速控制部114亦可控制旋轉固持部30，使晶圓W之旋轉速度的減速比掃入控制的執行時間持續更長的時間。
清洗乾燥控制部115係在顯影處理後，執行清洗晶圓W之表面Wa，並使其乾燥的清洗乾燥控制。清洗乾燥控制包含：控制旋轉固持部30，使晶圓W旋轉；控制沖洗液供給部50，在旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，將沖洗液供給至晶圓W的表面Wa；及控制旋轉固持部30，在完成沖洗液的供給後，繼續使晶圓W的旋轉。
控制器100，係藉由一個或是複數控制用之電腦所構成。例如，控制器100具有圖6所示之電路120。電路120包含：一個或是複數處理器121、記憶體122、儲存裝置123、輸入輸出埠124及定時器125。輸入輸出埠124，係在旋轉固持部30、顯影液供給部40及沖洗液供給部50等之間，進行電氣信號的輸入輸出。定時器125，係例如藉由計算固定週期的基準脈衝，而測量經過時間。
儲存裝置123係具有例如硬碟等電腦可讀取之記錄媒體。記錄媒體，係記錄用於使顯影處理裝置20執行後述顯影處理步驟之程式。記錄媒體，亦可為非揮發性之半導體記憶體、磁氣碟片及光碟等可取出之媒體。記憶體122，係暫時記錄從儲存裝置123之記錄媒體載入之程式、及處理器121的運算結果。處理器121，係與記憶體122協同而執行上述程式，藉此構成上述各功能模組。
又，控制器100的硬體構成，並不必限定於藉由程式而構成各功能模組者。例如，控制器100之各功能模組，亦可藉由專用的邏輯電路或是整合該邏輯電路之ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定應用積體電路)而構成。
[顯影處理步驟] 接著，就顯影處理方法之一例而言，說明顯影處理裝置20所執行之顯影處理步驟。此顯影處理步驟包含下述步驟：固持晶圓W並使其旋轉之步驟；使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與旋轉之晶圓W表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的外周Wb側往旋轉中心RC側移動之步驟；在使噴嘴41從外周Wb側移動至旋轉中心RC側後，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與旋轉之晶圓W表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從旋轉中心RC側往外周Wb側移動之步驟；及在噴嘴41一邊從噴吐口42噴吐顯影液，一邊從旋轉中心RC側往外周Wb側移動時，俾隨著液體接觸面43的中心接近外周Wb而使晶圓W的旋轉速度降低之步驟。
例如，此顯影處理步驟，係包含圖7所示之步驟S01、S02、S03、S04。在步驟S01中，控制器100執行上述預濕控制。在步驟S02中，控制器100執行上述掃入控制。在步驟S03中，控制器100執行上述掃出控制及減速控制。在步驟S04中，控制器100執行上述清洗乾燥控制。以下，詳細例示各步驟的內容。
(預濕控制) 圖8係例示步驟S01之內容的流程圖。如圖8所示，控制器100首先執行步驟S11。在步驟S11中，預濕控制部111係控制旋轉固持部30，開始晶圓W的旋轉。例如，預濕控制部111控制旋轉固持部30，在固持機構31固持晶圓W的狀態下，藉由旋轉機構32使固持機構31開始旋轉。之後，預濕控制部111係控制旋轉固持部30，在已預先設定之旋轉速度ω1下，繼續晶圓W的旋轉。旋轉速度ω1例如可為1000～2000rpm、1200～1800rpm，亦可為1400～1600rpm。
接著，控制器100依序執行步驟S12、S13、S14。在步驟S12中，預濕控制部111係控制沖洗液供給部50，藉由噴嘴搬運機構56使噴嘴51移動而配置於沖洗液供給用的第一位置。例如，第一位置，係以噴嘴51的中心位於晶圓W之旋轉中心RC的方式進行設定。在步驟S13中，預濕控制部111係控制沖洗液供給部50，開始沖洗液RF的供給(參照圖9)。例如，預濕控制部111係控制沖洗液供給部50，打開閥55而開始從槽52向噴嘴51供給沖洗液RF，並開始從噴嘴51朝表面Wa噴吐沖洗液RF。在步驟S14中，預濕控制部111，等待已預先設定之預濕時間經過。預濕時間，係以沖洗液能遍及晶圓W之整個表面Wa區域的方式進行設定。
接著，控制器100係依序執行步驟S15、S16。在步驟S15中，預濕控制部111係控制沖洗液供給部50，停止沖洗液的供給。例如，預濕控制部111係控制沖洗液供給部50，關閉閥55而停止從槽52向噴嘴51供給沖洗液。在步驟S16中，預濕控制部111係控制沖洗液供給部50，藉由噴嘴搬運機構56使噴嘴51移動而從晶圓W的上方撤離。至此，便完成預濕控制，並在晶圓W的表面Wa上形成沖洗液RF的液體膜。
(掃入控制) 圖10係例示上述步驟S02之內容的流程圖。如圖10所示，控制器100首先執行步驟S21。在步驟S21中，掃入控制部112係控制旋轉固持部30，將晶圓W的旋轉速度調整為已預先設定之旋轉速度ω2。旋轉速度ω2係設定為低於旋轉速度ω1的値。旋轉速度ω2，例如可為400～1200rpm、600～1000rpm，亦可為700～900rpm。
接著，控制器100依序執行步驟S22、S23。在步驟S22中，掃入控制部112係控制顯影液供給部40，藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41移動而配置於掃入開始用之第二位置。第二位置，係以液體接觸面43之中心位於表面Wa之外周部(外周Wb的附近部分)上的方式進行設定。在步驟S23中，掃入控制部112係控制顯影液供給部40，開始顯影液DF的供給(參照圖11之(a))。例如，掃入控制部112係控制顯影液供給部40，打開閥47而開始從槽44向噴嘴41供給顯影液DF，並開始從噴吐口42噴吐顯影液DF。
接著，控制器100依序執行步驟S24、S25、S26。在步驟S24中，掃入控制部112係控制顯影液供給部40，藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41開始朝旋轉中心RC側移動。之後，掃入控制部112係控制顯影液供給部40，在已預先設定之移動速度v1下，繼續噴嘴41的移動(參照圖11之(b))。移動速度v1，例如可為15～100mm/s、20～70mm/s。在步驟S25中，掃入控制部112等待噴嘴41到達掃入完成用之第三位置。第三位置，係以液體接觸面43內之任一點(例如液體接觸面43的中心點)位於旋轉中心RC上的方式進行設定。在步驟S26中，掃入控制部112控制顯影液供給部40，藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41的移動停止。至此，便完成掃入控制，並於表面Wa塗佈顯影液DF(參照圖11之(c))。又，掃入控制部112亦可控制顯影液供給部40，在噴嘴41到達第三位置之前，停止從噴吐口42噴吐顯影液。
(掃出控制及減速控制) 圖12係例示上述步驟S03之內容的流程圖。如圖12所示，控制器100首先執行步驟S31。在步驟S31中，掃出控制部113係控制旋轉固持部30，將晶圓W的旋轉速度調整為已預先設定之旋轉速度ω3(參照圖13之(a))。旋轉速度ω3係設定為：與上述旋轉速度ω2的差，小於之後的減速控制中的晶圓W之旋轉速度的變化量。例如，旋轉速度ω3亦可與旋轉速度ω2相同。
接著，控制器100依序執行步驟S32、S33。在步驟S32中，掃出控制部113係控制顯影液供給部40，藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41開始朝外周Wb側移動。之後，掃出控制部113係控制顯影液供給部40，在已預先設定之移動速度v2下，繼續噴嘴41的移動(參照圖13之(b))。藉此，一邊將掃入控制中所塗佈之顯影液DF1推出至外周側，一邊將新的顯影液DF2塗佈擴散(參照圖13之(b)及(c))。移動速度v2係設定為低於上述移動速度v1的値。藉此，使掃出控制及減速控制的執行時間長於掃入控制的執行時間。亦可設定移動速度v2，而使掃出控制及減速控制的執行時間為掃入控制之執行時間的2～10倍。移動速度v2，例如為5～15mm/s。在步驟S33中，減速控制部114係控制旋轉固持部30，使晶圓W之旋轉速度開始減速。
接著，控制器100執行步驟S34。在步驟S34中，掃出控制部113係確認噴嘴41是否到達掃出完成用之第四位置。第四位置，例如與上述第二位置相同，以液體接觸面43的中心位於表面Wa之外周部上的方式進行設定。在步驟S34中，判斷噴嘴41未到達第四位置的情況下，控制器100係執行步驟S35。在步驟S35中，減速控制部114係控制旋轉固持部30，以既定之落差使晶圓W之旋轉的減速度降低。其後，控制器100使處理回到步驟S34。之後，重複進行一邊使減速度逐漸降低，一邊使晶圓W的旋轉速度逐漸降低，直到噴嘴41到達第四位置。在步驟S35中之減速度的降低落差，例如，係設定成使得液體接觸面43內之任一點(例如液體接觸面43的中心點)相對於表面Wa的線速度實質上為固定。
在步驟S34中，判斷噴嘴41到達第四位置的情況下，控制器100係依序執行步驟S36、S37、S38、S39。在步驟S36中，掃出控制部113係控制顯影液供給部40，藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41之移動停止(參照圖13之(c))。在步驟S37中，掃出控制部113係控制顯影液供給部40，停止顯影液的供給。例如，掃出控制部113係控制顯影液供給部40，關閉閥47而停止從槽44向噴嘴41供給顯影液。在步驟S38中，掃出控制部113係控制顯影液供給部40，藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41移動而從晶圓W的上方撤離。在步驟S39中，掃出控制部113係控制旋轉固持部30，使晶圓W的旋轉停止。至此，便完成掃出控制，並在表面Wa形成顯影液DF2的積液(參照圖13之(d))。又，在掃入控制的完成時間點，亦即停止從噴吐口42噴吐顯影液的情況下，掃出控制部113亦可控制顯影液供給部40，在使噴嘴41從第三位置離開而朝向第四位置的途中，開始從噴吐口42噴吐顯影液。
(清洗乾燥控制) 圖14係例示上述步驟S04之內容的流程圖。如圖14所示，控制器100首先執行步驟S51。在步驟S51中，清洗乾燥控制部115等待顯影時間經過。顯影時間，係以使顯影處理的進行程度最佳化的方式預先進行設定。
接著，控制器100依序執行步驟S52、S53、S54、S55、S56、S57。在步驟S52中，清洗乾燥控制部115係控制沖洗液供給部50，藉由噴嘴搬運機構56使噴嘴51移動而配置於清洗用之第五位置。第五位置，例如與上述第一位置相同，以噴嘴51之中心位於晶圓W之旋轉中心RC的方式進行設定。在步驟S53中，清洗乾燥控制部115係控制旋轉固持部30，開始晶圓W的旋轉。之後，清洗乾燥控制部115係控制旋轉固持部30，在已預先設定之旋轉速度ω4下，繼續晶圓W的旋轉。旋轉速度ω4，例如可為500～2000rpm、1000～1500rpm。在步驟S54中，清洗乾燥控制部115係控制沖洗液供給部50，開始沖洗液RF的供給(參照圖15之(a))。在步驟S55中，清洗乾燥控制部115等待沖洗時間經過。沖洗時間，係以能充分地沖掉顯影液DF2及顯影處理之溶解物的方式進行設定(參照圖15之(b))。在步驟S56中，清洗乾燥控制部115係控制沖洗液供給部50，停止沖洗液RF的供給。在步驟S57中，清洗乾燥控制部115係控制沖洗液供給部50，使噴嘴51從晶圓W的上方撤離。
接著，控制器100依序執行步驟S58、S59、S61。在步驟S58中，清洗乾燥控制部115係控制旋轉固持部30，使晶圓W的旋轉速度從旋轉速度ω4變化為旋轉速度ω5。旋轉速度ω5，係設為大於旋轉速度ω4的値。旋轉速度ω5，例如可為1500～4500rpm、2000～4000rpm。在步驟S59中，清洗乾燥控制部115等待乾燥時間經過。乾燥時間，係以可充分地去除表面Wa上之殘液的方式進行設定(參照圖15之(c))。在步驟S61中，清洗乾燥控制部115係控制旋轉固持部30，使晶圓W的旋轉停止。至此，便完成清洗乾燥控制。
[本實施態樣之效果] 如以上所說明，顯影處理裝置20包含：固持晶圓W並使其旋轉的旋轉固持部30；顯影液供給部40，其具有噴嘴41，該噴嘴41包含與固持於旋轉固持部30之晶圓W表面Wa相向的液體接觸面43及於液體接觸面43形成開口之噴吐口42；及控制器100，控制器100係執行下述控制：掃入控制，係控制顯影液供給部40，在旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與晶圓W之表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的外周Wb側往旋轉中心RC側移動；掃出控制，係控制顯影液供給部40，在執行掃入控制後，且旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，使顯影液從噴吐口42噴吐，並且一邊使液體接觸面43與晶圓W之表面Wa的顯影液接觸，一邊使噴嘴41從晶圓W的旋轉中心RC側往外周Wb側移動；減速控制，係控制旋轉固持部30，在執行掃出控制中，隨著液體接觸面43的中心接近晶圓W的外周Wb，而使晶圓W的旋轉速度逐漸降低。
若依此顯影處理裝置20，則能藉由執行掃入控制及掃出控制，而在晶圓W的表面Wa塗佈顯影液兩次。由於藉由第一次的塗佈，能降低顯影液相對於晶圓W之表面Wa的接觸角，故在第二次的塗佈中，顯影液能平順地塗佈擴散。
由於在第一次的塗佈中，噴嘴41係從晶圓W的外周Wb側往旋轉中心RC側移動，故顯影液係先從晶圓W的外周Wb側開始塗佈。另一方面，由於在第二次的塗佈中，噴嘴41係從晶圓W的旋轉中心RC側往外周Wb側移動，故顯影液係先從晶圓W的旋轉中心RC側開始塗佈。因此，藉由將第一次的塗佈與第二次的塗佈進行組合，使起因於顯影液之塗佈時序不同的顯影處理之進行度(進行程度)的差異難以產生。再者，在第二次的塗佈中，藉由噴嘴41從晶圓W的旋轉中心RC側往外周Wb側移動，在塗佈擴散新的顯影液的同時，將舊的顯影液往外側推出。
在執行掃出控制中，執行減速控制，俾隨著液體接觸面43的中心接近晶圓W的外周Wb，而使晶圓W的旋轉速度逐漸降低。藉由旋轉速度的降低，能防止顯影液的過度甩脫，而在晶圓W的表面Wa形成適當的液體膜。再者，由於晶圓W的旋轉速度係逐漸降低，故可抑制起因於快速減速的拉回(pull back)(擴散至外周Wb側的顯影液回到旋轉中心RC側的現象)，而使顯影液能更平順地塗佈擴散。
藉由以上所述，可形成均勻性較高之顯影液的液體膜。因此，此顯影處理裝置20，係有效地抑制顯影處理之進行程度因晶圓W上的位置而有所差異之情形。
在減速控制中，控制器100亦可控制旋轉固持部30，俾隨著液體接觸面43的中心接近晶圓W的外周Wb，而使晶圓W之旋轉的減速度逐漸降低。於此情況下，可適當地調節作用於從噴嘴41所噴吐之處理液的離心力，而使處理液更平順地塗佈擴散。
在減速控制中，控制器100亦可控制旋轉固持部30，使液體接觸面43內之任一點相對於晶圓W之表面Wa，以固定的速度移動。於此情況下，可更適當地調節作用於從噴嘴41所噴吐之處理液的離心力，而更平順地塗佈擴散處理液。
在掃出控制中，控制器100亦可控制旋轉固持部30，使從掃入控制結束時到減速控制開始時之間的晶圓W之旋轉速度的變化量，小於減速控制中之晶圓W之旋轉速度的變化量。於此情況下，藉由將減速控制開始時的晶圓W之旋轉速度，設為接近於掃入控制結束時的晶圓W之旋轉速度的轉速，而更平順地塗佈擴散處理液。
在減速控制中，控制器100亦可控制旋轉固持部30，使晶圓W之旋轉速度的減速比掃入控制的執行時間持續更長的時間。於此情況下，藉由使晶圓W的旋轉速度更緩慢地減速，而更平順地塗佈擴散處理液。
在掃出控制中，控制器100亦可控制顯影液供給部40，在液體接觸面43的中心從晶圓W的旋轉中心RC離開而朝向外周Wb側的途中，開始從噴吐口42噴吐顯影液。於此情況下，可抑制晶圓W之旋轉中心RC的顯影處理的進行。
在掃入控制中，控制器100亦可控制顯影液供給部40，在液體接觸面43的中心到達晶圓W的旋轉中心RC前，停止從噴吐口42噴吐顯影液。於此情況下，可更確實地抑制晶圓W之旋轉中心RC的顯影處理的進行。
顯影處理裝置20更包含沖洗液供給部50，其將與顯影液不同的沖洗液供給至固持於旋轉固持部30之晶圓W的表面Wa，控制器100亦進一步執行預濕控制，該預濕控制係控制沖洗液供給部50，在執行掃入控制前，且旋轉固持部30使晶圓W旋轉時，將沖洗液供給至晶圓W的表面Wa。於此情況下，可在掃入控制中，更平順地塗佈擴散處理液。
以上，雖說明本發明之實施態樣，但本發明並不必限定於上述實施態樣，在不脫離其主旨的範圍內，可進行各式各樣的變更。處理對象之基板並不限定於半導體晶圓，亦可為例如：玻璃基板、遮罩基板、FPD(Flat Panel Display，平板顯示器)等。
1‧‧‧基板處理系統 2‧‧‧塗佈顯影裝置 3‧‧‧曝光裝置 4‧‧‧載具區塊 5‧‧‧處理區塊 6‧‧‧介面區塊 11‧‧‧載具 14、15、16、17‧‧‧處理模組 20‧‧‧顯影處理裝置 30‧‧‧旋轉固持部 31‧‧‧固持機構 32‧‧‧旋轉機構 40‧‧‧顯影液供給部(第一供給部) 41、51‧‧‧噴嘴 42‧‧‧噴吐口 43‧‧‧液體接觸面 44、52‧‧‧槽 45、53‧‧‧管路 46、54‧‧‧泵 47、55‧‧‧閥 48、56‧‧‧噴嘴搬運機構 50‧‧‧沖洗液供給部(第二供給部) 100‧‧‧控制器(控制部) 111‧‧‧預濕控制部 112‧‧‧掃入控制部 113‧‧‧掃出控制部 114‧‧‧減速控制部 115‧‧‧清洗乾燥控制部 120‧‧‧電路 121‧‧‧處理器 122‧‧‧記憶體 123‧‧‧儲存裝置 124‧‧‧輸入輸出埠 125‧‧‧定時器 A1、A8‧‧‧傳遞臂 A3‧‧‧搬運臂 A6‧‧‧直接搬運臂 A7‧‧‧升降臂部 DF、DF1、DF2‧‧‧顯影液 RC‧‧‧旋轉中心 RF‧‧‧沖洗液(預濕液) S01～S04、S11～S16、S21～S26、S31～S39、S51～S59、S61‧‧‧步驟 U1‧‧‧液體處理單元 U2‧‧‧熱處理單元 U10、U11‧‧‧棚架單元 v1、v2‧‧‧移動速度 W‧‧‧晶圓(基板) Wa‧‧‧表面 Wb‧‧‧外周 ω1、ω2、ω3、ω4、ω5‧‧‧旋轉速度
圖1係顯示基板處理系統之概略構成的立體圖。 圖2係沿著圖1中之II－II線的剖面圖。 圖3係沿著圖2中之III－III線的剖面圖。 圖4係顯示顯影處理裝置之概略構成的示意圖。 圖5係顯示噴嘴之一例的立體圖。 圖6係例示控制部之硬體構成的示意圖。 圖7係顯影處理步驟的流程圖。 圖8係預濕控制步驟的流程圖。 圖9係顯示在執行預濕控制中之晶圓狀態的示意圖。 圖10係掃入控制步驟的流程圖。 圖11(a)、(b)、(c)係顯示在執行掃入控制中之晶圓狀態的示意圖。 圖12係掃出控制及減速控制步驟的流程圖。 圖13(a)、(b)、(c)、(d)係顯示在執行掃出控制中之晶圓狀態的示意圖。 圖14係清洗乾燥控制步驟的流程圖。 圖15(a)、(b)、(c)係顯示在執行清洗乾燥控制中之晶圓狀態的示意圖。
20‧‧‧顯影處理裝置
30‧‧‧旋轉固持部
31‧‧‧固持機構
32‧‧‧旋轉機構
40‧‧‧顯影液供給部(第一供給部)
41、51‧‧‧噴嘴
44、52‧‧‧槽
45、53‧‧‧管路
46、54‧‧‧泵
47、55‧‧‧閥
48、56‧‧‧噴嘴搬運機構
50‧‧‧沖洗液供給部(第二供給部)
100‧‧‧控制器(控制部)
111‧‧‧預濕控制部
112‧‧‧掃入控制部
113‧‧‧掃出控制部
114‧‧‧減速控制部
115‧‧‧清洗乾燥控制部
RC‧‧‧旋轉中心
U1‧‧‧液體處理單元
W‧‧‧晶圓(基板)
Wa‧‧‧表面
Wb‧‧‧外周

Claims (10)

  1. 一種顯影處理裝置，包含：旋轉固持部，將基板固持並使其旋轉；第一供給部，具有噴嘴，該噴嘴包含與固持於該旋轉固持部之該基板之表面相向的液體接觸面、及於該液體接觸面形成開口之噴吐口；及控制部；該控制部執行以下控制：掃入控制，控制該第一供給部，以在該旋轉固持部使該基板旋轉時，從該噴吐口噴吐顯影液，並且一邊使該液體接觸面與該基板之表面的該顯影液接觸，一邊使該噴嘴從該基板的外周側往旋轉中心側移動；掃出控制，控制該第一供給部，以在執行該掃入控制後，且該旋轉固持部使該基板旋轉時，從該噴吐口噴吐該顯影液，並且一邊使該液體接觸面與該基板之表面的該顯影液接觸，一邊使該噴嘴從該基板的旋轉中心側往外周側移動；及減速控制，控制該旋轉固持部，以在執行該掃出控制中，隨著該液體接觸面的中心靠近該基板的外周，使該基板的旋轉速度逐漸降低。
  2. 如請求項1所述之顯影處理裝置，其中，於該減速控制中，該控制部控制該旋轉固持部，俾隨著該液體接觸面的中心靠近該基板的外周，使該基板之旋轉的減速度逐漸降低。
  3. 如請求項2所述之顯影處理裝置，其中， 於該減速控制中，該控制部控制該旋轉固持部，以使該液體接觸面內之任一點相對於該基板的表面，以固定的速度移動。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之顯影處理裝置，其中，於該掃出控制中，該控制部控制該旋轉固持部，以使從該掃入控制結束時到該減速控制開始時之間的該基板之旋轉速度的變化量，小於該減速控制中的該基板之旋轉速度的變化。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之顯影處理裝置，其中，於該減速控制中，該控制部控制該旋轉固持部，以使該基板之旋轉速度的減速比該掃入控制的執行時間持續更長的時間。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之顯影處理裝置，其中，於該掃出控制中，該控制部控制該第一供給部，以在該液體接觸面的中心從該基板的旋轉中心離開而朝向外周側的途中，開始從該噴吐口噴吐該顯影液。
  7. 如請求項6所述之顯影處理裝置，其中，於該掃入控制中，該控制部控制該第一供給部，以在該液體接觸面的中心到達該基板的旋轉中心前，停止從該噴吐口噴吐該顯影液。
  8. 如請求項1至3中任一項所述之顯影處理裝置，更包含：第二供給部，其將與該顯影液不同的預濕液，供給至固持於該旋轉固持部之該基板的表面； 該控制部進一步執行預濕控制，該預濕控制控制該第二供給部，以在執行該掃入控制前，且該旋轉固持部使該基板旋轉時，將該預濕液供給至該基板的表面。
  9. 一種顯影處理方法，包含下述步驟：將基板固持並使其旋轉；使顯影液從包含液體接觸面及於該液體接觸面形成開口之噴吐口的噴嘴之該噴吐口噴吐，並且一邊使該液體接觸面與旋轉之該基板表面的該顯影液接觸，一邊使該噴嘴從該基板的外周側往旋轉中心側移動；在使該噴嘴從該基板的外周側移動至旋轉中心側後，從該噴吐口噴吐該顯影液，並且一邊使該液體接觸面與旋轉之該基板表面的該顯影液接觸，一邊使該噴嘴從該基板的旋轉中心側往外周側移動；及在該噴嘴一邊從該噴吐口噴吐該顯影液一邊從該基板的旋轉中心側往外周側移動時，隨著該液體接觸面的中心靠近該基板的外周，使該基板之旋轉速度降低。
  10. 一種電腦可讀取之記錄媒體，儲存有用於使裝置執行如請求項9所述之顯影處理方法的程式。
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