TW201433366A - 周緣部塗布裝置、周緣部塗布方法及周緣部塗布用記錄媒體 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種周緣部塗布裝置、周緣部塗布方法及周緣部塗布用記錄媒體,可僅在基板的周緣部效率良好地形成膜厚極為均勻的塗布膜。為達成上述之目的,於周緣部塗布單元中,進行掃入控制及掃出控制;該掃入控制,係在使晶圓W旋轉的同時,從光阻液噴嘴27吐出光阻液,並使光阻液噴嘴27從晶圓W之周緣Wb的外側往晶圓W的周緣部Wc上移動;該掃出控制,係在使晶圓W旋轉的同時,從光阻液噴嘴27吐出光阻液,並使光阻液噴嘴27從晶圓W之周緣部Wc上往晶圓W之周緣Wb的外側移動;在進行掃出控制時,以速度v2使光阻液噴嘴27移動,該速度v2低於光阻液往晶圓W之周緣Wb側移動的速度v3。
Description
本發明係關於一種將塗布液塗布於基板之周緣部的裝置、方法及記錄媒體。
以往,半導體製造步驟中,僅在半導體晶圓(以下稱為晶圓)的周緣部形成光阻膜的技術,已為人所知(例如,參照專利文獻1)。專利文獻1中,記載一種處理方法,用以在晶圓的中央部形成矽化物層。其中記載了在進行該處理時,為了防止在晶圓的周緣部形成矽化物層,而以光阻膜被覆周緣部的方法。專利文獻1所記載的方法中,首先,以負型的光阻液塗布於晶圓的整個表面,以形成光阻膜,並使其乾燥。接著,將晶圓之周緣部的光阻膜曝光,並進行顯影處理。藉由顯影處理,使晶圓之中央部的光阻膜溶解,而在晶圓上形成環狀的光阻膜。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2009-295637號公報
上述光阻膜的形成方法,因為經過光阻液的塗布、乾燥、曝光、顯影等的多個步驟,故成為使半導體製造工程之產量降低的主要原因之一。為了解決該問題,有人想到例如,一邊使晶圓旋轉,一邊將正型的光阻液僅塗布於晶圓之周緣部。若採用這樣的方法,可僅進行光阻液的塗布、乾燥,就形成環狀的光阻膜。然而,因為受到晶圓旋轉之離心力等的影響,而具有光阻膜的膜厚不均的情況。而對於光阻膜,亦要求具有強大的保護功能,以及在使用後易於剝離的特性。而為了滿足這種矛盾的要求,光阻膜之膜厚的容許範圍非常小。若光阻膜的膜厚不均,則可能無法將光阻膜的膜厚控制於容許範圍內。
本發明之目的在於提供一種,可僅在基板的周緣部效率良好地形成膜厚極為均勻之塗布膜的裝置、方法及記錄媒體。
本發明之周緣部塗布裝置,係將塗布液塗布於基板之周緣部,包含:旋轉保持部,水平地保持基板並使其旋轉;塗布液供給部,具有位於基板上方並朝向下方吐出塗布液的塗布液噴嘴,以將塗布液供給至基板的表面;水平移動部,使塗布液噴嘴在水平方向上移動;及塗布控制部,控制旋轉保持部、塗布液供給部及水平移動部;塗布控制部,進行掃入控制與掃出控制,該掃入控制,係在控制旋轉保持部以使基板旋轉的同時,控制塗布液供給部以使塗布液從塗布液噴嘴吐出,並控制水平移動部,使塗布液噴嘴從基板周緣外側往基板的周緣部上方移動;而該掃出控制,係在控制旋轉保持部以使基板旋轉的同時,控制塗布液供給部以使塗布液從塗布液噴嘴,並控制水平移動部,使塗布液噴嘴從基板的周緣部上方往基板周緣外側移動;在進行掃出控制時,以比塗布液往基板之周緣側移動的速度更低的速度,使塗布液噴嘴移動。
這樣的周緣部塗布裝置中,若塗布控制部進行掃入控制,則在基板旋轉的狀態下,使塗布液噴嘴吐出塗布液,並使其從基板周緣外側往基板的周緣部上方移動。藉由基板的旋轉,基板的周緣部整體通過塗布液噴嘴的
下方,故可將塗布液塗布於基板的周緣部整體,而形成環狀的塗布膜。若塗布控制部進行掃出控制,則塗布液噴嘴從基板的周緣部上方往基板周緣外側移動,而結束塗布液的塗布。因此,可效率良好地僅在基板的周緣部形成塗布膜。此處,塗布於基板之周緣部的塗布液之剩餘部分,藉由基板旋轉的離心力而往基板的周緣側移動。掃出控制中,塗布液噴嘴係以比塗布液往基板之周緣側移動的速度更低的速度移動。因此,塗布液的剩餘部分,藉由從塗布液噴嘴吐出的塗布液,而被推擠至基板周緣外側。另外,塗布液噴嘴係以低速移動,故可長時間滯留於基板的周緣部上方。因此,塗布液的剩餘部分,在基板的周緣部上開始硬化時,開始硬化的剩餘部分,被從塗布液噴嘴吐出的塗布液溶解,而被推擠至基板周緣外側。藉由這樣的機制,可防止塗布液的剩餘部分偏在基板的周緣側。因此,可形成膜厚極為均勻的塗布膜。
塗布控制部,在進行掃出控制時,亦可以比進行掃入控制時更低的速度,使塗布液噴嘴移動。塗布控制部,在進行掃出控制時,亦可以基板周緣半徑與基板每秒轉數平方之乘積的0.004%以下的秒速,使塗布液噴嘴移動。在塗布控制部,進行掃出控制時,亦可以4mm/s以下的速度,使塗布液噴嘴移動。該等的情況中,可更確實地將塗布液的剩餘部分推擠至基板周緣外側。
塗布控制部在進行掃出控制時,亦可以高於進行掃入控制時之轉數,使基板旋轉。此情況下,掃出控制中,塗布液的剩餘部分往基板周緣側移動的速度提高。因此,使塗布液噴嘴移動的速度相對低於塗布液往基板周緣側移動的速度,可更確實地將塗布液的剩餘部分推擠至基板周緣外側。
塗布液的黏度亦可為3~100cP。塗布液噴嘴的內徑亦可為0.4~0.8mm。此等情況中,可更確實地將塗布液的剩餘部分推壓至基板周緣外側。
亦可在基板的周緣部上方,使塗布液噴嘴吐出塗布液的方向,以偏離基板之旋轉中心的方式傾斜。更進一步,亦可在基板的周緣部上方,使塗
布液噴嘴吐出塗布液的方向,以15~90°的傾斜角相對水平面傾斜。該等情況中,可更確實地將塗布液的剩餘部分推擠至基板周緣外側。
更具備氣體吹附部,其具有朝向下方吐出氣體的氣體噴嘴,係在塗布液噴嘴的基板旋轉中心之一側,與塗布液噴嘴鄰接,並將氣體吹附於基板的表面;水平移動部,使塗布液噴嘴一起與氣體噴嘴在水平方向上移動;而塗布控制部,亦可在進行掃出控制時,控制氣體吹附部,以從氣體噴嘴吐出氣體。於此情況中,氣體吹附於基板上的部分,係相對於從塗布液噴嘴吐出之塗布液到達之部分在基板旋轉中心側鄰接的部分。因此,伴隨著塗布液噴嘴的通過,可促進塗布液的剩餘部分被去除之部分的硬化。因此,可更確實地維持因為塗布液噴嘴的作用而得到的膜厚均勻性。
塗布控制部,在進行掃出控制時,亦可以對應塗布液噴嘴往基板周緣側移動的動作,來提高塗布液之吐出壓力的方式,控制塗布液供給部。塗布液的剩餘部分具有因為基板旋轉之離心力而集中於於基板周緣側的傾向。因此,藉由對應塗布液噴嘴往周緣側移動的動作,來提高塗布液的吐出壓力,可更確實地將塗布液的剩餘部分推擠至基板周緣外側。
塗布控制部,亦可在進行掃出控制時,以對應塗布液噴嘴往基板周緣側移動的動作,來降低塗布液噴嘴的移動速度的方式,控制水平移動部。此情況中,對應塗布液噴嘴往周緣側移動的動作,來降低塗布液噴嘴的移動速度,而使塗布液噴嘴的滯留時間變長,可更確實地將塗布液的剩餘部分推擠至基板周緣外側。
本發明之周緣部塗布方法,係將塗布液塗布於基板之周緣部,包含:掃入步驟,在水平保持基板並使其旋轉的同時,從往下方開口的塗布液噴嘴吐出塗布液,並使塗布液噴嘴從基板周緣外側往基板的周緣部上方移動;及掃出步驟,在水平保持基板並使其旋轉的同時,從塗布液噴嘴吐出塗布液,並使塗布液噴嘴從基板的周緣部上方往基板周緣外側移動;掃出步驟中,以比塗布液往基板周緣側移動之速度更低的速度,使塗布液噴嘴
移動。
這樣的周緣部塗布方法中,若進行掃入步驟,塗布液噴嘴在基板旋轉的狀態下吐出塗布液,且從基板周緣外側往基板的周緣部上方移動。藉由基板的旋轉,基板的周緣部整體通過塗布液噴嘴的下方,故可將塗布液塗布在基板的周緣部整體,而形成環狀的塗布膜。若進行掃出步驟,則塗布液噴嘴從基板的周緣部上方往基板周緣外側移動,而結束塗布液的塗布。因此,可僅在基板的周緣部效率良好地形成塗布膜。此處,塗布於基板周緣部之塗布液的剩餘部分,因為基板旋轉的離心力,而往基板的周緣側移動。掃出步驟中,塗布液噴嘴以比塗布液往基板周緣側移動之速度更低的速度移動。因此,藉由從塗布液噴嘴吐出的塗布液,將塗布液的剩餘部分推擠至基板周緣外側。另外,塗布液噴嘴因為以低速移動,故長時間滯留在基板的周緣部上。因此,即使在塗布液的剩餘部分在基板的周緣部上開始硬化時,開始硬化的剩餘部分被從塗布液噴嘴吐出的塗布液溶解,而被推擠至基板周緣外側。藉由這樣的機制,可防止塗布液的剩餘部分集中於基板的周緣側。因此,可形成膜厚極為均勻的塗布膜。
掃出步驟中,亦可以低於掃入步驟之速度移動噴嘴。此情況中,可更確實地將塗布液的剩餘部分推擠至基板周緣外側。
本發明之周緣部塗布用記錄媒體,係將塗布液塗布於基板之周緣部的周緣部塗布裝置,其中記錄用以進行上述周緣部塗布方法的程式,並可以電腦讀取。
根據本發明之周緣部塗布裝置、周緣部塗布方法及周緣部塗布用記錄媒體,可僅在基板的周緣部,效率良好地形成膜厚極為均勻的塗布膜。
1‧‧‧塗布顯影裝置
2‧‧‧載體
2a‧‧‧側面
3‧‧‧載置台
4‧‧‧搬入/搬出部
4a‧‧‧開閉門板
5‧‧‧BCT區塊
6‧‧‧COT區塊
7‧‧‧TCT區塊
8‧‧‧DEV區塊
11‧‧‧旋轉保持部
12‧‧‧升降部
13‧‧‧光阻液供給部(塗布液供給部)
14‧‧‧水平移動部
15‧‧‧旋轉部
15a‧‧‧旋轉軸
16‧‧‧夾頭
17‧‧‧升降盤
17a‧‧‧升降銷
18‧‧‧升降汽缸
19‧‧‧杯體
20‧‧‧底板
20a‧‧‧液體排出孔部
20b‧‧‧氣體排出孔部
21‧‧‧外壁
21a‧‧‧傾斜壁部
21b、22a‧‧‧上端
22‧‧‧內壁
23‧‧‧蓋板
23a‧‧‧傘狀部
24‧‧‧劃分壁
25‧‧‧排液管
26‧‧‧排氣管
27‧‧‧光阻液噴嘴(塗布液噴嘴)
27a‧‧‧吐出孔
28‧‧‧光阻液供給源
29‧‧‧閥
30‧‧‧導軌
31‧‧‧移動體
32‧‧‧手臂
35‧‧‧控制部(塗布控制部)
36‧‧‧氣體吹附部
37‧‧‧氣體噴嘴
38‧‧‧氣體供給源
39‧‧‧閥
CL‧‧‧旋轉中心
DR‧‧‧吐出方向
U5‧‧‧周緣部塗布單元(周緣部塗布裝置)
W‧‧‧晶圓(基板)
Wa‧‧‧表面
Wb‧‧‧周緣
Wc‧‧‧周緣部
v1、v2、v3‧‧‧移動速度
E1‧‧‧曝光裝置
S1‧‧‧載體區塊
S2‧‧‧處理區塊
S3‧‧‧介面區塊
A1、A8‧‧‧收送手臂
A2~A6‧‧‧搬送手臂
A7‧‧‧升降手臂
U1‧‧‧顯影處理單元
U2‧‧‧加熱/冷卻單元
U3、U4‧‧‧架座單元
U5‧‧‧周緣部塗布單元
C30~C42‧‧‧暫存室
R‧‧‧周緣光阻膜
L1‧‧‧假想線
d‧‧‧內徑
θ1、θ2‧‧‧傾斜角
ω1、ω2‧‧‧轉數
【圖1】應用本發明之周緣部塗布裝置的塗布顯影裝置的立體圖。
【圖2】係沿著圖1之II-II線的剖面圖。
【圖3】係沿著圖2之III-III線的剖面圖。
【圖4】係顯示周緣部塗布單元之概略構成的剖面圖。
【圖5】係顯示周緣部塗布單元之概略構成的平面圖。
【圖6】係圖4中的晶圓的周緣部及塗布液噴嘴的擴大圖。
【圖7】係顯示掃入步驟前之狀態的示意圖。
【圖8】係顯示掃入步驟途中之狀態的示意圖。
【圖9】係顯示掃入步驟後之狀態的示意圖。
【圖10】係顯示掃出步驟途中之狀態的示意圖。
【圖11】係顯示掃出步驟後之狀態的示意圖。
【圖12】(a)、(b)、(c)係顯示在塗布液噴嘴的移動速度高於光阻液之移動速度的情況中,光阻膜之狀態的示意圖。
【圖13】(a)、(b)、(c)係顯示在塗布液噴嘴的移動速度低於光阻液之移動速度的情況中,光阻膜之狀態的示意圖
【圖14】係顯示周緣部塗布單元之變化實施例的平面圖。
【圖15】係顯示周緣部塗布單元之其他變化實施例的剖面圖。
【圖16】係顯示膜厚之測定結果的圖表。
以下,就本發明之周緣部塗布裝置的較佳實施態樣,參照圖式進行詳細說明。說明中,對於同一要件或是具有同一功能的要件,附上同一符號,並省略重複說明。
本實施態樣的周緣部塗布裝置,係在半導體晶圓(以下稱為晶圓)的塗布顯影裝置中,將光阻液塗布於晶圓之周緣部的裝置。首先,就應用該周緣部塗布裝置的塗布顯影裝置的一例進行說明。如圖1~圖3所示,塗布顯影裝置1,具備載體區塊S1、與載體區塊S1鄰接的處理區塊S2、及與處理區塊S2鄰接的介面區塊S3。以下說明中的「前後左右」,係指將介面區塊
S3側作為前側,載體區塊S1側做為後側的方向。
載體區塊S1,具有用以設置複數載體2的載置台3,及插設於載置台3與處理區塊S2之間的搬入/搬出部4。載體2,在密封狀態下收納多片晶圓(基板)W,並以自由卸載的方式,設於載置台3上。載體2的一側面2a側,設有用以使晶圓W取出或搬入的開閉門板(圖中未顯示)。搬入/搬出部4中,設有開閉門板4a,其分別與設於載置台3之複數載體2對應。搬入/搬出部4內,收納搬送手臂A1,其從設於載置台3的載體2取出晶圓W,並將其送至處理區塊S2,再從處理區塊S2接收晶圓W,將其送回至載體2內。
處理區塊S2,具有:下層反射防止膜形成(BCT)區塊5,在晶圓W的表面上形成下層的反射防止膜;光阻膜形成(COT)區塊6,在下層反射防止膜上形成光阻膜;上層反射防止膜形成(TCT)區塊7,在光阻膜上形成上層反射防止膜;及顯影處理(DEV)區塊8,進行顯影處理。該等區塊,從底面側開始,依序以DEV區塊8、BCT區塊5、COT區塊6、TCT區塊7的順序堆疊。
BCT區塊5中,收納有:塗布單元(圖中未顯示),塗布用以形成反射防止膜的藥液;加熱/冷卻單元(圖中未顯示);及搬送手臂A2,將晶圓W搬送至該等單元。TCT區塊7中,亦同樣地收納了塗布單元、加熱/冷卻單元及搬送手臂A4。COT區塊6中,收納有:塗布單元(圖中未顯示),塗布用以形成光阻膜的藥液;加熱/冷卻單元(圖中未顯示);搬送手臂A3,將晶圓W搬送至該等單元。
如圖2及圖3所示,DEV區塊8中,收納有複數顯影處理單元U1、複數周緣部塗布單元(周緣部塗布裝置)U5、複數加熱/冷卻單元U2、將晶圓W搬送至該等單元的搬送手臂A5、及以不經過該等單元的方式在處理區塊S2的前後之間搬送晶圓W的直接搬送手臂A6。周緣部塗布單元U5,將光阻液塗布於以顯影處理單元U1進行顯影處理之後的晶圓W之周緣部。複數顯影處理單元U1及複數周緣部塗布單元U5,在前後方向上並排於DEV區
塊8中的右側,同時堆積為上下兩段。複數的加熱/冷卻單元U2,在前後方向上並排於DEV區塊8中的左側。搬送手臂A5,設於顯影處理單元U1與加熱/冷卻單元U2之間,可在前後方向及上下方向上移動。直接搬送手臂A6,設於DEV區塊8的上部,可在前後方向上移動。
於處理區塊S2的後側,在從底面到TCT區塊7為止的整個範圍之間,設有架座單元U3。架座單元U3,被上下方向並排的複數暫存室C30~C38所劃分。架座單元U3的附近,設有自由升降的升降手臂A7,其在暫存室C30~C38之間搬送晶圓W。處理區塊S2的前側,在從底面到DEV區塊8之上部的整個高度之間,設有架座單元U4。架座單元U4,被上下方向並排複數暫存室C40~C42所劃分。
介面區塊S3,與曝光裝置E1連接。介面區塊S3中,收納收送手臂A8,其將晶圓W從處理區塊S2的架座單元U4送至曝光裝置E1,再從曝光裝置E1接收晶圓W,並將其送回至架座單元U4。
這樣的塗布顯影裝置1中,首先,將收納複數晶圓W的載體2設於載置台3。此時,載體2的一側面2a,朝向搬入搬出部4的開閉門板4a。接著,載體2的開閉門板與搬入搬出部4的開閉門板4a一同開啟,藉由收送手臂A1,取出載體2內的晶圓W,並依序將其搬送至處理區塊S2之架座單元U3的任一暫存室。
以收送手臂A1搬送至架座單元U3之任一暫存室的晶圓W,藉由升降手臂A7,依序被搬送至與BCT區塊5對應的暫存室C33。被搬送至暫存室C33的晶圓W,藉由搬送手臂A2,被搬送至BCT區塊5內的各單元,以在該晶圓W的表面上形成下層反射防止膜。
以搬送手臂A2,將形成有下層反射防止膜的晶圓W,搬送至暫存室C33上的暫存室C34。搬送至暫存室C34的晶圓W,藉由升降手臂A7,被搬送至與COT區塊6對應的暫存室C35。搬送至暫存室C35的晶圓W,藉
由搬送手臂A3,被搬送至COT區塊6內的各單元,以在該晶圓W的下層反射防止膜上形成光阻膜。
形成有光阻膜的晶圓W,藉由搬送手臂A3被搬送至暫存室C35之上的暫存室C36。搬送至暫存室C36的晶圓W,藉由升降手臂A7,被搬送至與TCT區塊7對應的暫存室C37。搬送至暫存室C37的晶圓W,藉由搬送手臂A4被搬送至TCT區塊7內的各單元,以在該晶圓W的光阻膜上形成上層反射防止膜。
藉由搬送手臂A4,將形成有上層反射防止膜的晶圓W,搬送至暫存室C37之上的暫存室C38。搬送至暫存室C38的晶圓W,藉由升降手臂A7被搬送至與直接搬送手臂A6對應的暫存室C32,藉由直接搬送手臂A6,被搬送至架座單元U4的暫存室C42。搬送至暫存室C42的晶圓W,藉由介面區塊S3的收送手臂A8被送至曝光裝置E1,以進行光阻膜的曝光處理。曝光處理後的晶圓W,藉由收送手臂A8被搬送至暫存室C42之下的暫存室C40、C41。
搬送至暫存室C40、C41的晶圓W,藉由搬送手臂A5,被搬送至DEV區塊8內的各單元,以進行顯影處理,而在晶圓W的表面上形成光阻圖案。已形成光阻圖案的晶圓W,藉由搬送手臂A5被搬送至周緣部塗布單元U5,以在晶圓W表面的周緣部上塗布光阻液。以周緣部塗布單元U5在周緣部上塗布光阻液的晶圓W,藉由搬送手臂A5被搬送至加熱/冷卻單元U2,以進行加熱、冷卻。藉此,在晶圓W的周緣部形成光阻膜(以下將該光阻膜稱為周緣光阻膜)。周緣形成有光阻膜的晶圓W,藉由搬送手臂A5,被搬送至架座單元U3中與DEV區塊8對應的暫存室C30、C31。搬送至暫存室C30、C31的晶圓W,藉由升降手臂A7被搬送至可以收送手臂A1存取的暫存室,再藉由收送手臂A1將其送回載體2內。
又,塗布顯影裝置1的構成僅為一例。塗布顯影裝置,只要具備塗布單元、顯影處理單元及周緣部塗布單元等的液體處理單元,以及加熱/冷卻
單元等的前處理/後處理單元即可,該等各單元的數量、種類及配置等可進行適當變更。
接著,就周緣部塗布單元(周緣部塗布裝置)U5,更進一步詳細說明。如圖4及圖5所示,周緣部塗布單元U5,具備:旋轉保持部11,水平保持晶圓W並使其旋轉;升降部12,使晶圓W升降;光阻液供給部(塗布液供給部)13,從光阻液噴嘴(塗布液噴嘴)27供給光阻液;水平移動部14,使光阻液噴嘴27在水平方向上移動;及控制部35。
旋轉保持部11,具有旋轉部15與夾頭16。旋轉部15,包含朝上方突出的旋轉軸15a,係藉由電動馬達等的動力源(圖中未顯示)使旋轉軸15a。夾頭16,支持晶圓W之中心部,並藉由吸引吸附等保持晶圓W;該晶圓W係以使表面Wa朝上的方式水平配置。
升降部12,具備:圓環狀的升降盤17,以圍住旋轉軸15a的方式水平配置;複數的升降銷17a,從升降盤17的周緣部往上突出;及升降汽缸18,使升降盤17升降。複數升降銷17a,係以圍住旋轉軸15a的方式配置。升降部12中,使升降銷17a上升,以從搬送手臂A5將晶圓W接收置升降銷17a的前端部,並使升降銷17a下降,以將晶圓W設於夾頭16上。另外,升降部12中,使升降銷17a上升,以升降銷17a的前端部,將夾頭16上的晶圓W往上推,以使晶圓W上升,而將其傳遞至搬送手臂A5。
旋轉部15的周圍,設有杯體19,其為接收容器,用以接收從晶圓W上甩出至外側而落下的液體。杯體19具備:圓環狀的底板20,以圍住旋轉部15;圓筒狀的外壁21,沿著底板20的外緣往上方突出;及圓筒狀的內壁22,沿著底板20的內緣往上方突出。在俯視之下,外壁21的所有部分,相對於保持在夾頭16的晶圓W之周緣Wb,係位於其外側。外壁21的上端部,形成內徑往上方縮小的傾斜壁部21a。傾斜壁部21a的上端21b,係位於比夾頭16所保持之晶圓W更上方的位置。在俯視之下,內壁22的所有部分,相對於夾頭16所保持的晶圓W之周緣Wb,係位於其內側。內壁
22的上端22a,係位於比夾頭16所保持之晶圓W更下方的位置。
內壁22所圍住的空間之上部,被蓋板23所封蓋,而旋轉軸15a及升降銷17a***並通過蓋板23。蓋板23的周緣部,形成傘狀部23a,其從內壁22往外壁21側凸出。傘狀部23a的外周,設有筒狀的劃分壁24,以將外壁21與內壁22之間區隔的方式,往下方延伸。劃分壁24的下端部與底板20互相隔開。底板20中,形成用以排出液體的液體排出孔部20a,及用以排出氣體的氣體排出孔部20b。液體排出孔部20a,與用以排出液體的排液管25連接。氣體排出孔部20b中,***有用以排出氣體的排氣管26。排氣管26的上端部,位於劃分壁24之下端部附近。從晶圓W上被甩出至外側的液體,藉由外壁21及傘狀部23a,被引導至外壁21與劃分壁24之間,而透過排液管25被排出。由液體產生的氣體會進入劃分壁24與內壁22之間,而該氣體係透過排氣管26被排出。
光阻液供給部13具備往下方吐出光阻液的光阻液噴嘴27,及將光阻液壓送至光阻液噴嘴27光阻液供給源28。光阻液噴嘴27與光阻液供給源28之間,插設有閥29。光阻液供給部13所供給的光阻液的黏度,為例如3~100cP(mPa‧s)。水平移動部14具備:導軌30,在外壁21的外側,於水平方向延伸;移動體31,沿著導軌30移動;及手臂32,從移動體31延伸至夾頭16側。手臂32,係以跨在夾頭16所保持之晶圓W上方的方式延伸。光阻液噴嘴27,固定於手臂32的前端部,位於與導軌30平行且通過晶圓W之中心的假想線L1之上方。
如圖6所示,光阻液噴嘴27,具有朝向下方開口的吐出孔27a,沿著吐出孔27a的中心軸線,朝向下方吐出光阻液。吐出孔27a的內徑d,為例如0.4~0.8mm。吐出孔27a的中心軸線傾斜,光阻液噴嘴27在晶圓W之周緣部Wc上吐出光阻液的吐出方向DR,係以偏離晶圓W之旋轉中心CL的方式傾斜。吐出方向DR相對水平面的傾斜角θ1宜為15~90°,較宜為15~45°,特別宜為30~45°。
控制部(塗布控制部)35,為控制用的電腦,具有:顯示部(圖中未顯示),顯示光阻液塗布條件的設定畫面;輸入部(圖中未顯示),輸入光阻液塗布條件;及讀取部(圖中未顯示),從可由電腦讀取的記錄媒體讀取程式。記錄媒體中,儲存有使控制部35進行周緣部塗布控制的程式,該程式可被控制部35的讀取部所讀取。作為記錄媒體,可舉例如:硬碟、光碟、快閃記憶體、軟碟、記憶卡等。控制部35,對應從輸入部輸入的光阻液塗布條件,及讀取部所讀取的程式,控制旋轉保持部11、升降部12、光阻液供給部13、水平移動部14,以進行周緣部塗布處理。以下,就控制部35所控制的周緣部塗布單元U5之動作順序進行說明。
除了進行周緣部塗布處理時,控制部35控制水平移動部14,使光阻液噴嘴27位於晶圓W的周緣Wb外側。在進行周緣部塗布處理時,控制部35,首先控制升降部12,以使升降銷17a上升。在升降銷17a為上升的狀態下,藉由上述搬送手臂A5,將晶圓W搬入周緣部塗布單元U5內。晶圓W被水平地配置於旋轉保持部11的上方。藉由顯影處理單元U1中的顯影處理,於晶圓W的表面上形成光阻圖案。搬送手臂A5,使晶圓W下降以載置於升降銷17a上,之後退出周緣部塗布單元U5內。在搬送手臂A5退出之後,控制部35,控制升降部12,使升降銷17a下降,藉此將晶圓W設於夾頭16上,並控制旋轉保持部11,使晶圓W保持於夾頭16。
接著,控制部35,如圖7~圖9所示,進行掃入控制(掃入步驟)。亦即,在控制旋轉保持部11使晶圓W以轉數ω1旋轉的同時,控制光阻液供給部13,從光阻液噴嘴27吐出光阻液。在該狀態下,控制水平移動部14,以速度v1,使光阻液噴嘴27從晶圓W的周緣Wb的外側往晶圓W的周緣部Wc上方移動。藉由晶圓W的旋轉,周緣部Wc整體通過光阻液噴嘴27下方,故可在周緣部Wc整體上塗布光阻液,而形成環狀的塗布膜。此處,周緣部Wc,宜為例如,從周緣Wb往內15mm以內的範圍,較宜為10mm以內的範圍,特別宜為5mm以內的範圍。
接著,如圖10及圖11所示,進行掃出控制(掃出步驟)。亦即,控制旋
轉保持部11,使晶圓W以轉數ω2旋轉的同時,控制光阻液供給部13,從光阻液噴嘴27吐出光阻液。該狀態之下,控制水平移動部14,以速度v2使光阻液噴嘴27從晶圓W的周緣部Wc上方往晶圓W之周緣Wb的外側移動。藉此,結束光阻液的塗布。如此,可僅在周緣部Wc的部分,效率良好地形成環狀的周緣光阻膜R。
接著,控制光阻液供給部13,停止光阻液的吐出。並控制旋轉保持部11使晶圓W停止,並解除由以夾頭16保持晶圓W的狀態,且控制升降部12以使升降銷17a上升。晶圓W與升降銷17a同時上升,而搬送手臂A5進入晶圓W的下方。搬送手臂A5上升,以從升降銷17a接收晶圓W,並將其搬出周緣部塗布單元U5內。以上,結束周緣部塗布處理。
此處,就掃出步驟中的光阻液噴嘴27的移動速度v2進行說明。移動速度v2,低於晶圓W之周緣部Wc上的光阻液往晶圓W之周緣側移動的速度。圖12係顯示,在「光阻液噴嘴27的移動速度高於晶圓W之周緣部Wc上的光阻液往晶圓W之周緣Wb側移動之速度」的情況中所產生之現象的示意圖。圖13係顯示,在「光阻液噴嘴27的移動速度低於晶圓W之周緣部Wc上的光阻液往晶圓W的周緣Wb側移動之速度」的情況中所產生之現象的示意圖。圖12(a)及圖13(a),顯示掃出步驟開始時,晶圓W之周緣部Wc的態樣,圖12(b)及圖13(b),顯示掃出步驟的途中,晶圓W之周緣部Wc的態樣,圖12(c)及圖13(c),顯示掃出步驟結束時,晶圓W之周緣部Wc的態樣。
在圖12(a)及圖13(a)的時間點,所塗布之光阻液的剩餘部分,因為晶圓W旋轉的離心力,而以速度v3往晶圓W的周緣Wb側移動。假設,光阻液噴嘴27的移動速度v2,高於光阻液之剩餘部分的移動速度v3,則如圖12(b)及圖12(c)所示,光阻液噴嘴27,在追過往周緣Wb側移動之光阻液的情況下,往周緣Wb的外側移動。光阻液噴嘴27在移動至周緣Wb的外側之後,周緣部Wc上,光阻液的剩餘部分集中於周緣Wb側,周緣光阻膜R的厚度越往周緣Wb側越厚。
相對於此,若光阻液之剩餘部分的移動速度v3低於光阻液噴嘴27之移動速度v2,則如圖13(b)及圖13(c)所示,光阻液噴嘴27一邊追著往周緣Wb側移動的光阻液,一邊移動。因此,光阻液的剩餘部分,藉由從光阻液噴嘴27吐出的光阻液,被推擠至周緣Wb的外側。另外,光阻液噴嘴27以低速移動,藉此長時間地置留在周緣部Wc上。因此,光阻液的剩餘部分在周緣部Wc上開始硬化時,開始硬化的剩餘部分亦被從光阻液噴嘴27吐出的光阻液所溶解,而被推擠至周緣Wb的外側。藉由這樣的機制,可防止光阻液的剩餘部分集中於周緣Wb側。因此,可形成膜厚極為均勻的光阻膜。
又,難以實際測量光阻液之移動速度v3。代替實際量測移動速度v3的方法,可藉由下述方法,來推測須使移動速度v2為何一程度的值,才能低於移動速度v3。準備複數晶圓W,對各晶圓W進行周緣部塗布處理。在每次更換晶圓W時,逐漸減少掃出步驟中光阻液噴嘴27的移動速度v2。對於形成於各晶圓W的周緣光阻膜R,測定周緣Wb側的膜厚與中心CL側的膜厚,並計算出該等的膜厚差。於是,將移動速度v2成為既定值以下的情況作為分界,可確認膜厚差急遽減少,故推論只要在該既定值以下,則低於光阻液的移動速度v3。例如,本案發明人等發現,以1500rpm使直徑300mm的晶圓旋轉,以塗布一般光阻液的情況中,既定值為4mm/s。
而根據該發現,移動速度v2可為4mm/s以下。移動速度v3可能因為離心加速度而改變。於是,只要以相對離心加速度的比例,規定移動速度v2,則可對應離心加速度,設定適當的移動速度v2。以晶圓W之半徑與每秒轉數平方的乘積來計算離心加速度的情況,上述的既定值4mm/s,相對於離心加速度,約為0.004%的秒速。於是,移動速度v2,其秒速亦可為晶圓W之半徑與每秒轉數平方之乘積的0.004%以下。該等情況中,可更確實地將光阻液的剩餘部分推擠至周緣Wb的外側。另外,將移動速度v2,設定為低於掃入步驟中的光阻液噴嘴27的移動速度v1,亦可更確實地將光阻液的剩餘部分推壓至周緣Wb的外側。
更進一步,掃出步驟中的晶圓W的轉數ω2,亦可高於掃入步驟中晶圓W的轉數ω1。此情況下,掃出步驟中,光阻液往周緣Wb側移動的速度變高。因此,使光阻液噴嘴27移動的速度相對低於光阻液往周緣Wb側移動的速度,而可更確實地將光阻液的剩餘部分推擠至周緣Wb的外側。
如以上所說明,藉由周緣部塗布單元U5,可將周緣部Wc上的光阻液的剩餘部分推擠至周緣Wb的外側,而形成膜厚極為均勻的周緣光阻膜。更進一步,如上所述,光阻液藉由光阻液噴嘴27的吐出方向DR,從與鉛直方向垂直且與光阻液噴嘴27之移動方向垂直的方向觀察,係偏離晶圓W之旋轉中心CL。藉此,可更確實地將光阻液的剩餘部分推擠至周緣Wb的外側。
如圖14所示,光阻液噴嘴27的吐出方向DR,亦可以朝向周緣部Wc之移動方向的方式傾斜。圖14係例示在晶圓W於圖式中順時針旋轉的情況中,周緣部Wc係往圖式下方移動。因此,吐出方向DR,係以朝向圖式下方的方式傾斜。此情況中,可更確實地將光阻液的剩餘部分推擠至周緣Wb的外側。吐出方向DR相對於光阻液噴嘴27之移動方向的傾斜角02,在俯視下宜為0~90°,較宜為0~60°,特別宜為5~45°。
控制部35,在進行掃出控制時,亦可對應光阻液噴嘴27往周緣Wb側移動的動作,來提高光阻液的吐出壓力,並以此方式控制光阻液供給部13。光阻液的剩餘部分,具有「因為晶圓W旋轉的離心力,而集中於周緣Wb側」的傾向。因此,藉由對應光阻液噴嘴27往周緣Wb側移動的動作,來提高光阻液的吐出壓力,可更確實地將光阻液的剩餘部分推擠至周緣Wb的外側。
控制部35,在進行掃出控制時,亦可以此方式控制水平移動部14:對應光阻液噴嘴27往周緣Wb側移動的動作,來降低光阻液噴嘴27的移動速度v2。對應光阻液噴嘴27往周緣Wb側移動的動作,來降低移動速度
v2,使光阻液噴嘴27的滯留時間變長,藉此可更確實地將光阻液的剩餘部分推壓至周緣Wb的外側。
周緣部塗布單元U5,如圖15所示,亦可具備用以對晶圓W的表面吹附氣體的氣體吹附部36。氣體吹附部36,具備往下方吐出氣體的氣體噴嘴37;及將氣體壓送至氣體噴嘴37的氣體供給源38。在氣體噴嘴37與氣體供給源38之間,插設有閥39。氣體噴嘴37,在相對於光阻液噴嘴27之晶圓W旋轉中心CL的一側,與光阻液噴嘴27鄰接。水平移動部14,使光阻液噴嘴27與氣體噴嘴37同時在水平方向上移動。控制部35,在進行掃出控制時,控制氣體吹附部36,以從氣體噴嘴37吐出氣體。此時,相對於來自光阻液噴嘴27之光阻液所到達的部分,氣體係吹附於鄰接旋轉中心CL側之部分。因此,可伴隨光阻液噴嘴27的通過,促進光阻液之剩餘部分被去除的部分之硬化。因此,可更確實地維持藉由光阻液噴嘴27之作用所得之膜厚的均勻性。
以上,雖就本發明的較佳實施態樣進行說明,但本發明並非限定於上述實施態樣,只要在不脫離其主旨的範圍內,可進行各種變化。例如,塗布液並不限於光阻液,本發明亦可應用於在基板之周緣部塗布光阻液以外之塗布液的裝置。可舉例如,在基板的周緣部塗布黏著劑的裝置等。
以下雖例示本發明的實施例及比較例,但本發明並不限於此處所示的實施例。
(1)實施例1
作為實施例1,對於從直徑300mm的晶圓W之周緣Wb向內3mm的範圍,實施周緣部塗布處理。掃入步驟中,使晶圓W的轉數ω1為250rpm,使光阻液噴嘴27的移動速度v1為10mm/s。在掃出步驟中,使晶圓W的轉數ω2為1500rpm,並使光阻液噴嘴27的移動速度v2為1mm/s。
(2)比較例1
作為比較例1,對於從直徑300mm的晶圓W之周緣Wb向內3mm的範圍,實施周緣部塗布處理。掃入步驟中,使晶圓W的轉數ω1為250rpm,並使光阻液噴嘴27的移動速度v1為10mm/s。在掃出步驟,使晶圓W的旋轉數ω2為1500rpm,並使光阻液噴嘴27的移動速度v2為10mm/s。
(3)膜厚的評價
對於在實施例1及比較例1中進行周緣部塗布處理的晶圓W,測定從晶圓W的旋轉中心CL至位於146~149mm的周緣光阻膜R的膜厚。測定結果如圖16所示。如圖16中的線L2所示,比較例1中,於進行周緣部塗布處理的晶圓W之中,膜厚從旋轉中心CL側朝向周緣Wb側變厚,周緣Wb側的膜厚與旋轉中心CL側的膜厚之差值,相對於平均膜厚,達到約36%。相對於此,如圖16中的線L3所示,實施例1中,進行周緣部塗布處理的晶圓W之中,周緣光阻膜R的膜厚大至均勻。藉此可確認,根據本發明可形成膜厚極為均勻的塗布膜。
27‧‧‧光阻液噴嘴(塗布液噴嘴)
W‧‧‧晶圓(基板)
Wb‧‧‧周緣
Wc‧‧‧周緣部
v2、v3‧‧‧移動速度
Claims (15)
- 一種周緣部塗布裝置,將塗布液塗布於基板的周緣部,包含:旋轉保持部,水平地保持該基板並使其旋轉;塗布液供給部,具有位於該基板上方並朝下吐出該塗布液的塗布液噴嘴,以將該塗布液供給至該基板的表面;水平移動部,使該塗布液噴嘴在水平方向移動;及塗布控制部,控制該旋轉保持部、該塗布液供給部及該水平移動部;該塗布控制部,進行掃入控制及掃出控制;該掃入控制,係在控制該旋轉保持部以使該基板旋轉的同時,控制該塗布液供給部,以從該塗布液噴嘴吐出該塗布液,並控制該水平移動部,使該塗布液噴嘴從該基板周緣外側往該基板的周緣部上方移動;該掃出控制,係在控制該旋轉保持部以使該基板旋轉的同時,控制該塗布液供給部,以從該塗布液噴嘴吐出該塗布液,並且控制該水平移動部,以使該塗布液噴嘴從該基板的周緣部上往該基板周緣外側移動;進行該掃出控制時,以比該塗布液往該基板之周緣側移動的速度更低的速度,使該塗布液噴嘴移動。
- 如申請專利範圍第1項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布控制部,在進行該掃出控制時,以比進行該掃入控制時更低的速度,使該塗布液噴嘴移動。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布控制部,在進行該掃出控制時,以該基板周緣之半徑與該基板每秒轉數之平方之乘積的0.004%以下的秒速,使該塗布液噴嘴移動。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布控制部,在進行該掃出控制時,以4mm/s以下的速度使該塗布液噴嘴移動。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布控制部,在進行該掃出控制時,以比進行該掃入控制時更高的轉數,使該基板旋轉。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布液的黏度為3~100cP。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布液噴嘴的內徑為0.4~0.8mm。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布液噴嘴在該基板的周緣部上吐出該塗布液的方向,係以偏離該基板之旋轉中心的方式傾斜。
- 如申請專利範圍第8項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布液噴嘴在該基板的周緣部上吐出該塗布液的方向,相對於水平面傾斜15~90°的傾斜角。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中更包含:氣體吹附部,用以對該基板表面吹附氣體,並具有氣體噴嘴,其在相對該塗布液噴嘴的該基板旋轉中心側,與塗布液噴嘴該鄰接,且對下方吐出氣體;該水平移動部,使該塗布液噴嘴與該氣體噴嘴一起在水平方向上移動;該塗布控制部,在進行該掃出控制時,控制該氣體吹附部,以從該氣體噴嘴吐出氣體。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布控制部,在進行該掃出控制時,以下述方式控制該塗布液供給部:與該塗布液噴嘴往基板之周緣側之移動對應地,提高該塗布液的吐出壓力。
- 如申請專利範圍第1或2項之周緣部塗布裝置,其中,該塗布控制部,在進行該掃出控制時,以下述方式控制該水平移動部:與該塗布液噴嘴往基板之周緣側的移動對應地,降低該塗布液噴嘴的移動速度。
- 一種周緣部塗布方法,將塗布液塗布於基板的周緣部,其特徵為包含:掃入步驟,在水平保持該基板並使其旋轉的同時,從往下方開口的塗布液噴嘴吐出該塗布液,並使該塗布液噴嘴從該基板周緣外側往該基板的周緣部上移動;及掃出步驟,在水平保持該基板並使其旋轉的同時,從該塗布液噴嘴吐出該塗布液,並使該塗布液噴嘴從該基板的周緣部上往該基板周緣外側移 動;該掃出步驟中,以比該塗布液往該基板周緣側移動之速度更低的速度,該使塗布液噴嘴移動。
- 如申請專利範圍第13項之周緣部塗布方法,其中,該掃出步驟中,以低於該掃入步驟的速度,使該塗布液噴嘴移動。
- 一種周緣部塗布用記錄媒體,其特徵為:可被電腦所讀取,並儲存有一程式,用以使將塗布液塗布於基板之周緣部的周緣部塗布裝置,進行申請專利範圍第13或14項之周緣部塗布方法。
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