TW201826372A - 基板處理裝置、基板處理方法及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

控制器,進行如下控制:於晶圓的表面上形成沖洗液之液滴後,使顯影液供給部的噴嘴之液體接觸面與該液滴接觸,從噴嘴噴吐顯影液而形成稀釋顯影液之液滴;使晶圓以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較液體接觸面的外周更為內側之稀釋顯影液停留在液體接觸面與表面之間,位於較液體接觸面的外周更為外側之稀釋顯影液往晶圓的外周側擴展;以及在晶圓以較第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉之狀態下,噴吐顯影液並使噴嘴往晶圓的外周側移動。

Description

基板處理裝置、基板處理方法及記錄媒體
本發明係關於一種基板處理裝置、基板處理方法及記錄媒體。
於專利文獻1揭露一種基板處理方法,包含如下步驟:液滴形成步驟,於基板之中心部,形成以純水稀釋的稀釋顯影液之液滴;液膜形成步驟,接著,以第1旋轉速度旋轉基板而使稀釋顯影液之液滴在基板的全表面擴散,形成稀釋顯影液之液膜;以及顯影液供給步驟,接著,在以較第1旋轉速度更慢的第2旋轉速度使基板旋轉之狀態下,從具有液體接觸面的噴嘴供給顯影液而在基板與液體接觸面之間形成顯影液的液滴,並使噴嘴於通過基板中心之徑方向移動,供給顯影液至基板上。[習知技術文獻][專利文獻]
專利文獻1:日本特開2016-11345號
[本發明所欲解決的問題]
本發明之目的在於提供一種基板處理裝置、基板處理方法及記錄媒體,其有效抑制處理的進行程度因基板上之位置而有所差異的現象。[解決問題之技術手段]
本發明之基板處理裝置,包含:旋轉保持部,保持基板而使其旋轉;第一供給部,供給稀釋液至基板的表面;第二供給部,供給處理液至基板的表面;以及控制部;第二供給部,包含:噴嘴,其具備與基板的表面相對向之液體接觸面、及在液體接觸面開口而噴吐處理液之噴吐口;以及位置調節部,調節噴嘴之位置;控制部,構成為進行如下步驟:控制第一供給部,俾以供給稀釋液至基板的表面,形成稀釋液之液滴;控制第二供給部,俾以藉由位置調節部移動噴嘴以使液體接觸面與稀釋液之液滴接觸,從噴吐口噴吐處理液,形成稀釋液與處理液的混合液之液滴;控制旋轉保持部,俾以使基板以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較液體接觸面的外周更為內側之混合液停留在液體接觸面與基板的表面之間,位於較液體接觸面的外周更為外側之混合液往基板的外周側擴展;控制旋轉保持部,俾以在基板以第一旋轉速度旋轉後,使基板以較第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及控制第二供給部,俾以在基板以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口噴吐處理液,並藉由位置調節部使噴嘴往基板的外周側移動。
基板的表面中,處理液最先到達的部分,相較於其他部分,有處理液之處理的進行變快之傾向。相對於此,依本基板處理裝置,則在供給處理液之前,進行:形成混合液之液滴;以及在液體接觸面與混合液之液滴接觸的狀態下,使基板以第一旋轉速度旋轉。藉此,在位於較液體接觸面的外周更為內側(下稱「內側區域」)之混合液停留在液體接觸面與基板的表面之間的狀態下,位於較液體接觸面的外周更為外側(下稱「外側區域」)之混合液往基板的外周側擴展。此一結果,形成內側區域之厚度,較外側區域之厚度更厚的混合液層。混合液層隨著時間經過而劣化。劣化之混合液層,妨礙其後供給的處理液之處理的進行。如同上述,內側區域中,存在較外側區域更厚的混合液層。因此,在混合液層之形成後最先供給處理液的部分(下稱「初期到達部分」)之處理的進行變得緩和。藉此,使初期到達部分之處理的進行程度,與其他部分之處理的進行程度之差縮小。因此,有效抑制處理的進行程度(下稱「處理進行度」)因基板上之位置而有所差異的現象。
控制第二供給部,俾以藉由位置調節部移動噴嘴以使液體接觸面與稀釋液之液滴接觸,可包含:控制第二供給部,俾以在以處理液填滿噴吐口之狀態下,藉由位置調節部使噴嘴接近基板的表面。此一情況,抑制氣泡混入混合液之液滴,可抑制起因於該氣泡之處理進行度的差異。
控制第二供給部,俾以在以處理液填滿噴吐口之狀態下使噴嘴接近基板的表面,可包含:控制第二供給部,俾以從噴吐口噴吐處理液,並藉由位置調節部使噴嘴接近基板的表面。此一情況,在液體接觸面接觸稀釋液後,處理液隨即與稀釋液混合。藉此,可加快混合液之液滴的形成,縮短處理時間。
控制第二供給部,俾以從噴吐口噴吐處理液並使噴嘴接近基板的表面,可包含:控制第二供給部,俾以在液體接觸面與基板的表面之距離為5~7mm的狀態下開始來自噴吐口之處理液的噴吐後,使噴嘴接近基板的表面直至液體接觸面與基板的表面之距離成為0.5~2mm為止。此一情況,在開始來自噴吐口之處理液的噴吐後,至液體接觸面接觸到稀釋液之液滴為止之間,可防止處理液滴下。藉此,可抑制滴下的處理液之處理的進行,抑制起因於該滴下之處理進行度的差異。
第一旋轉速度可為300~1500rpm。
第二旋轉速度可為10~100rpm。在從噴吐口噴吐處理液並使噴嘴移動之過程,有處理液與混合液從基板的旋轉中心側往外周側交互排列而分布為螺旋狀之情況。此一情況,在與處理液接觸處、和與混合液接觸處,處理進行度的差別變大。相對於此,藉由使第二旋轉速度為10rpm以上而加快混合液的擴展,可抑制螺旋狀分布的形成。此外,藉由使第二旋轉速度為100rpm以下,而可抑制基板的旋轉中心側之處理進行度變得過快。
控制部,亦可構成為進一步進行如下步驟:控制旋轉保持部,俾以在第二供給部藉由位置調節部移動噴嘴以使液體接觸面與稀釋液之液滴接觸,從噴吐口噴吐處理液時,使基板以較第一旋轉速度更慢的第三旋轉速度旋轉。
控制第二供給部,俾以藉由位置調節部移動噴嘴以使液體接觸面與稀釋液之液滴接觸,可包含:控制第二供給部,俾以在液體接觸面的中心從基板的旋轉中心偏移之位置,使液體接觸面與稀釋液之液滴接觸;而控制第二供給部,俾以從噴吐口噴吐處理液,形成稀釋液與處理液的混合液之液滴,可包含:控制第二供給部,俾以從噴吐口噴吐處理液,並藉由位置調節部移動噴嘴以使液體接觸面的中心接近基板的旋轉中心。此一情況,在緊接著來自噴吐口的噴吐開始後,處理液往基板的旋轉方向擴展。藉由使噴嘴往基板的旋轉中心側移動,處理液亦往徑方向(通過旋轉中心之方向)擴展。藉此,迅速形成處理液的濃度均一性高之液滴,可抑制起因於處理液的濃度差異之處理進行度的差異。
第三旋轉速度可為100rpm以下。
控制第二供給部,俾以在基板以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口噴吐處理液,並藉由位置調節部使噴嘴往基板的外周側移動,可包含:控制第二供給部,俾以使第二旋轉速度與噴嘴之移動速度滿足下式:3≦RF/V≦5V:噴嘴之移動速度[mm/s]RF:第二旋轉速度[rpm]藉由使上述RF/V為3以上,而可抑制上述螺旋狀分布的形成。藉由使上述RF/V為5以下,而可抑制基板的旋轉中心側之處理進行度變得過快。因此,可進一步抑制處理進行度的差異。
控制第二供給部,俾以在基板以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口噴吐處理液,並藉由位置調節部使噴嘴往基板的外周側移動,可包含:控制第二供給部,俾以在使噴嘴往基板之外周側移動的途中,增加來自噴吐口之處理液的噴吐量。此一情況,藉由使基板的旋轉中心側之處理進行度相對減慢,而可進一步抑制處理進行度的差異。
本發明之基板處理方法,包含如下步驟:供給稀釋液至基板的表面,形成稀釋液之液滴;使噴嘴移動,該噴嘴具備與基板的表面相對向之液體接觸面、及在液體接觸面開口而噴吐處理液之噴吐口,使液體接觸面與稀釋液之液滴接觸,從噴吐口噴吐處理液,形成稀釋液與處理液的混合液之液滴;使基板以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較液體接觸面的外周更為內側之混合液停留在液體接觸面與基板的表面之間,位於較液體接觸面的外周更為外側之混合液往基板的外周側擴展;在基板以第一旋轉速度旋轉後,使基板以較第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及在基板以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口噴吐處理液,並使噴嘴往基板的外周側移動。
本發明之電腦可讀取記錄媒體,儲存有程式,該程式用於使裝置進行上述基板處理方法。[本發明之效果]
依本發明,可提供一種有效抑制處理的進行程度因基板上之位置而有所差異的現象之基板處理裝置、基板處理方法及記錄媒體。
以下,參考附圖並對實施形態詳細地予以說明。在說明中,對於具有相同要素或相同功能之要素給予相同符號,並省略重複的說明。
〔基板處理系統〕基板處理系統1,係對基板,進行感光性被覆膜的形成、該感光性被覆膜的曝光、及該感光性被覆膜的顯影之系統。處理對象之基板,例如為半導體之晶圓W。感光性被覆膜,例如為光阻膜。基板處理系統1,具備塗布/顯影裝置2、及曝光裝置3。曝光裝置3,進行形成在晶圓W(基板)上之光阻膜(感光性被覆膜)的曝光處理。具體而言,藉由液浸曝光等方法對光阻膜之曝光對象部分照射能量線。塗布/顯影裝置2,於曝光裝置3所進行的曝光處理之前,進行在晶圓W(基板)的表面形成光阻膜之處理,於曝光處理後進行光阻膜的顯影處理。
〔基板處理裝置〕以下,作為基板處理裝置之一例,說明塗布/顯影裝置2之構成。如圖1~圖3所示,塗布/顯影裝置2,具備載具區塊4、處理區塊5、介面區塊6、及控制器100(控制部)。
載具區塊4,將晶圓W導入塗布/顯影裝置2內,及由塗布/顯影裝置2內導出晶圓W。例如載具區塊4,可支持晶圓W用的複數個載具11,內建傳遞臂A1。載具11,例如收納圓形的複數片晶圓W。傳遞臂A1,從載具11取出晶圓W而傳遞至處理區塊5,從處理區塊5接收晶圓W而返回載具11內。
處理區塊5,具有複數個處理模組14、15、16、17。如圖2及圖3所示,處理模組14、15、16、17,內建有複數個液處理單元U1、複數個熱處理單元U2、及將晶圓W搬運至此等單元之搬運臂A3。處理模組17,進一步內建有直接搬運臂A6,以不經由液處理單元U1及熱處理單元U2的方式搬運晶圓W。液處理單元U1,供給處理液至晶圓W的表面。熱處理單元U2,例如內建有熱板及冷卻板,藉由熱板將晶圓W加熱,將加熱後之晶圓W藉由冷卻板冷卻以進行熱處理。
處理模組14,藉由液處理單元U1及熱處理單元U2在晶圓W的表面上形成下層膜。處理模組14之液處理單元U1,於晶圓W上塗布下層膜形成用的處理液。處理模組14之熱處理單元U2,進行伴隨下層膜的形成之各種熱處理。
處理模組15,藉由液處理單元U1及熱處理單元U2在下層膜上形成光阻膜。處理模組15之液處理單元U1,於下層膜上塗布光阻膜形成用的處理液。處理模組15之熱處理單元U2,進行伴隨光阻膜的形成之各種熱處理。
處理模組16,藉由液處理單元U1及熱處理單元U2在光阻膜上形成上層膜。處理模組16之液處理單元U1,於光阻膜上塗布上層膜形成用的液體。處理模組16之熱處理單元U2,進行伴隨上層膜的形成之各種熱處理。
處理模組17,藉由液處理單元U1及熱處理單元U2,進行曝光後之光阻膜的顯影處理。處理模組17之液處理單元U1,於曝光完畢之晶圓W的表面上塗布顯影液後,將其以沖洗液洗去,藉以進行光阻膜的顯影處理。處理模組17之熱處理單元U2,進行伴隨顯影處理之各種熱處理。作為熱處理的具體例,列舉:顯影處理前之加熱處理(PEB:Post Exposure Bake)、顯影處理後之加熱處理(PB:Post Bake)等。
於處理區塊5內之載具區塊4側,設置棚架單元U10。棚架單元U10,區隔為在上下方向排列之複數個小單元。於棚架單元U10附近,設置升降臂A7。升降臂A7,在棚架單元U10的小單元彼此之間使晶圓W升降。
於處理區塊5內的介面區塊6側,設置棚架單元U11。棚架單元U11,區隔為在上下方向排列之複數個小單元。
介面區塊6,在與曝光裝置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,與曝光裝置3相連接。傳遞臂A8,將配置於棚架單元U11之晶圓W傳遞至曝光裝置3,從曝光裝置3接收晶圓W而返回棚架單元U11。
控制器100,例如控制塗布/顯影裝置2,而以下述程序進行塗布/顯影處理。首先,控制器100,控制傳遞臂A1,俾以將載具11內之晶圓W搬運至棚架單元U10;控制升降臂A7,俾以將此晶圓W配置於處理模組14用的小單元。
接著,控制器100,控制搬運臂A3,俾以將棚架單元U10之晶圓W搬運至處理模組14內的液處理單元U1及熱處理單元U2;控制液處理單元U1及熱處理單元U2,俾以於此晶圓W的表面上形成下層膜。而後控制器100,控制搬運臂A3,俾以使形成有下層膜之晶圓W返回棚架單元U10;控制升降臂A7,俾以將此晶圓W配置於處理模組15用的小單元。
接著,控制器100,控制搬運臂A3,俾以將棚架單元U10之晶圓W搬運至處理模組15內的液處理單元U1及熱處理單元U2;控制液處理單元U1及熱處理單元U2,俾以於此晶圓W的下層膜上形成光阻膜。而後控制器100,控制搬運臂A3,俾以使晶圓W返回棚架單元U10;控制升降臂A7,俾以將此晶圓W配置於處理模組16用的小單元。
接著,控制器100,控制搬運臂A3,俾以將棚架單元U10之晶圓W搬運至處理模組16內的各單元;控制液處理單元U1及熱處理單元U2,俾以於此晶圓W的光阻膜上形成上層膜。而後控制器100,控制搬運臂A3,俾以使晶圓W返回棚架單元U10;控制升降臂A7,俾以將此晶圓W配置於處理模組17用的小單元。
接著,控制器100,控制直接搬運臂A6,俾以將棚架單元U10之晶圓W搬運至棚架單元U11;控制傳遞臂A8,俾以將此晶圓W送出至曝光裝置3。而後控制器100,控制傳遞臂A8,從曝光裝置3接受進行過曝光處理之晶圓W而返回棚架單元U11。
接著,控制器100,控制搬運臂A3,俾以將棚架單元U11之晶圓W搬運至處理模組17內的各單元;控制液處理單元U1及熱處理單元U2,俾以對此晶圓W的光阻膜進行顯影處理。而後控制器100,控制搬運臂A3,俾以使晶圓W返回棚架單元U10;控制升降臂A7及傳遞臂A1,俾以使此晶圓W返回載具11內。藉由上述方式完成塗布/顯影處理。
另,基板處理裝置之具體的構成,不限於以上所例示之塗布/顯影裝置2的構成。基板處理裝置,任何具備顯影處理用之液處理單元U1(處理模組17之液處理單元U1)及可控制其之控制器100之裝置皆可。
〔顯影單元〕接著,茲就處理模組17之液處理單元U1詳細地予以說明。處理模組17,具備顯影單元20以作為液處理單元U1。如圖4所示,顯影單元20,具備旋轉保持部30、顯影液供給部40(第二供給部)、及沖洗液供給部50(第一供給部)。
旋轉保持部30,保持基板而使其旋轉。例如旋轉保持部30,具備保持機構31與旋轉機構32。保持機構31,支持水平地配置的晶圓W之中心部,例如藉由真空吸附等保持該晶圓W。旋轉機構32,例如內建電動馬達等作為動力源,使保持機構31繞鉛直的旋轉中心RC旋轉。藉此,使晶圓W繞旋轉中心RC旋轉。
顯影液供給部40,供給顯影液(處理液)至晶圓W的表面Wa。顯影液,係用於將曝光後之光阻膜的去除對象部分去除之處理液。光阻膜的去除對象部分,係在曝光處理後對於顯影液可溶的部分。顯影液為正型之情況,在曝光處理中曝光的部分對於顯影液為可溶。顯影液為負型之情況,在曝光處理中並未曝光的部分對於顯影液為可溶。作為正型顯影液的具體例,列舉鹼溶液。作為負型顯影液的具體例,列舉有機溶劑。
顯影液供給部40,例如具備噴嘴41、儲存槽44、泵46、閥47、及噴嘴搬運機構48(位置調節部)。
噴嘴41,朝向晶圓W的表面Wa噴吐顯影液。如圖5所示,噴嘴41,包含:與晶圓W的表面Wa相對向之液體接觸面43、及在液體接觸面43開口而噴吐顯影液之噴吐口42。例如噴嘴41,具有圓形的液體接觸面43,噴吐口42在液體接觸面43之中央部開口。液體接觸面43之面積,較晶圓W的表面Wa之面積更小。液體接觸面43之面積,相較於晶圓W的表面Wa之面積例如為1~11%,亦可為1~3%。噴嘴41,例如可由PTFE等樹脂材料構成。另,噴嘴41,亦可包含散置液體接觸面43的複數個噴吐口42。
噴嘴41,可構成為在使顯影液的噴吐量為90ml/min之條件下,通過液體接觸面43的顯影液之平均流速成為1.2~5.5m/min,亦可構成為該平均流速成為1.2~3.5m/min。
例如,噴嘴41,可構成為噴吐口42的液體接觸面43之開口面積(噴嘴41包含複數個噴吐口42的情況為複數個噴吐口42之開口面積的總和)成為16.4~75mm2 ,亦可構成為該開口面積成為25~75mm2
如圖6所示,噴吐口42之開口面積,可隨著接近液體接觸面43而緩緩變大。
如圖7及圖8所示,噴嘴41,可具有複數個噴吐口42,沿著繞液體接觸面43的中心之圓周方向排列,分別往該圓周方向中的同一方向傾斜。更具體而言,圖7及圖8之噴嘴41,具備:第一群組之噴吐口42,沿著上述圓周方向排列;第二群組之噴吐口42,在較第一群組之噴吐口42更靠近噴嘴41的外周側中沿著上述圓周方向排列;第三群組之噴吐口42,在較第二群組之噴吐口42更靠近噴嘴41的外周側中沿著上述圓周方向排列;以及第四群組之噴吐口42,在較第三群組之噴吐口42更靠近噴嘴41的外周側中沿著上述圓周方向排列。上述圓周方向中的噴吐口42之位置,於上述群組間一致。任一噴吐口42皆往上述圓周方向中的同一方向傾斜。依此等噴嘴41,則於液體接觸面43與晶圓W之間形成顯影液的迴旋流,可改善液體接觸面43與晶圓W之間的顯影液之均一性。
回到圖4,噴嘴41,經由管路45而與儲存槽44相連接。儲存槽44收納顯影液。泵46及閥47設置於管路45。泵46,例如為伸縮囊泵,從儲存槽44壓送顯影液至噴嘴41。閥47,例如為氣動閥,調節管路45內的開度。藉由控制閥47,而可切換從噴嘴41噴吐顯影液之狀態、未從噴嘴41噴吐顯影液之狀態。此外,亦可藉由控制泵46及閥47的至少一方,而調節來自噴嘴41之顯影液的噴吐量(每單位時間的噴吐量)。
噴嘴搬運機構48,調節噴嘴41之位置。更具體而言,噴嘴搬運機構48,以液體接觸面43朝向下方的狀態,穿越晶圓W的上方而搬運噴嘴41,使噴嘴41升降。例如噴嘴搬運機構48,具備:以電動馬達等為動力源,穿越晶圓W的上方而搬運噴嘴41之機構;以及以電動馬達等為動力源,用於使噴嘴41升降之機構。
噴嘴搬運機構48,可沿著通過晶圓W的旋轉中心RC之路徑搬運噴嘴41,亦可沿著對旋轉中心RC偏移之路徑搬運噴嘴41。噴嘴搬運機構48,可沿著直線狀之路徑搬運噴嘴41,亦可沿著彎曲之路徑搬運噴嘴41。
沖洗液供給部50,供給沖洗液(稀釋液)至晶圓W的表面Wa。沖洗液,例如為純水。
沖洗液供給部50,例如具備噴嘴51、儲存槽52、泵54、閥55、及噴嘴搬運機構56(位置調節部)。
噴嘴51,朝向晶圓W的表面Wa噴吐沖洗液。噴嘴51,經油管路53而與儲存槽52相連接。儲存槽52收納沖洗液。泵54及閥55設置於管路53。泵54,例如為伸縮囊泵,從儲存槽52壓送沖洗液至噴嘴51。閥55,例如為氣動閥,調節管路53內的開度。藉由控制閥55,而可切換從噴嘴51噴吐沖洗液之狀態、未從噴嘴51噴吐沖洗液之狀態。此外,亦可藉由控制泵54及閥55的至少一方,而調節來自噴嘴51之沖洗液的噴吐量。
噴嘴搬運機構56,例如以電動馬達等為動力源而搬運噴嘴51。具體而言,噴嘴搬運機構56,以噴嘴51之噴吐口朝向下方的狀態,穿越晶圓W的上方而搬運噴嘴51。
如此地構成之顯影單元20,係藉由上述控制器100而控制。控制器100,構成為進行如下步驟:控制沖洗液供給部50,俾以供給沖洗液至表面Wa,形成沖洗液之液滴;控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,從噴吐口42噴吐顯影液,形成稀釋顯影液之液滴;控制旋轉保持部30,俾以使晶圓W以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較液體接觸面43的外周更為內側之稀釋顯影液停留在液體接觸面43與表面Wa之間,位於較液體接觸面43的外周更為外側之稀釋顯影液往晶圓W的外周側擴展;控制旋轉保持部30,俾以在晶圓W以第一旋轉速度旋轉後,使晶圓W以較第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及控制顯影液供給部40,俾以在晶圓W以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往晶圓W的外周側移動。
例如控制器100,作為功能上之構成(下稱「功能區塊」),具備:液滴形成控制部111、預濕控制部112、塗布控制部113、及清洗/乾燥控制部114。
液滴形成控制部111,進行用於在晶圓W的表面Wa形成沖洗液之液滴的控制。該控制,包含控制沖洗液供給部50,俾以供給沖洗液至表面Wa,形成沖洗液之液滴。
預濕控制部112,進行用於在晶圓W之表面Wa塗布沖洗液與顯影液的混合液(下稱「稀釋顯影液」)的控制。該控制,包含:控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,從噴吐口42噴吐顯影液,形成稀釋顯影液之液滴;以及控制旋轉保持部30,俾以使晶圓W以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較液體接觸面43的外周更為內側之稀釋顯影液停留在液體接觸面43與表面Wa之間,位於較液體接觸面43的外周更為外側之稀釋顯影液往晶圓W的外周側擴展。
塗布控制部113,進行用於在晶圓W的表面Wa塗布顯影液之控制。該控制,包含:控制旋轉保持部30,俾以在晶圓W以第一旋轉速度旋轉後,使晶圓W以較第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及控制顯影液供給部40,俾以在晶圓W以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴吐口42往晶圓W的外周Wb側移動。
清洗/乾燥控制部114,進行用於在顯影處理後清洗、乾燥晶圓W的表面Wa之控制。該控制,包含:控制旋轉保持部30,俾以使晶圓W以較第二旋轉速度更快的第四旋轉速度旋轉;控制沖洗液供給部50,俾以在晶圓W以第四旋轉速度旋轉之狀態下,供給沖洗液至晶圓W的表面Wa;以及控制旋轉保持部30,俾以在完成沖洗液的供給後,使晶圓W以較第四旋轉速度更快的第五旋轉速度旋轉。
控制器100,由一個或複數個控制用電腦構成。例如控制器100,具有圖9所示之電路120。電路120,具備:一個或複數個處理器121、記憶體122、儲存器123、輸入/輸出埠124、及計時器125。輸入/輸出埠124,在與旋轉保持部30、顯影液供給部40、及沖洗液供給部50等之間進行電氣訊號的輸出入。計時器125,例如藉由計算一定周期之基準脈波而量測經過時間。
儲存器123,具備例如硬碟等可由電腦讀取之記錄媒體。記錄媒體,儲存有用於使處理區塊5進行後述基板處理程序的程式。記錄媒體,可為非揮發性半導體記憶體、磁碟、及光碟等可取出之媒體。記憶體122,暫時儲存從儲存器123之記錄媒體載入的程式及處理器121所產生的演算結果。處理器121,與記憶體122協同合作而執行上述程式,藉以構成上述各功能模組。
另,控制器100之硬體構成,不必非得限於以程式構成各功能模組者。例如控制器100之各功能模組,亦可由專用的邏輯電路或將其整合之ASIC(Application Specific Integrated Circuit, 特殊應用積體電路)構成。
〔顯影處理程序〕接著,作為基板處理方法之一例,說明顯影單元20因應控制器100的控制而進行之顯影處理程序。如圖10所示,控制器100,依序進行步驟S01、S02、S03、S04。步驟S01中,液滴形成控制部111,進行用於在晶圓W的表面Wa形成沖洗液之液滴的控制。步驟S02中,預濕控制部112,進行用於在晶圓W的表面Wa塗布稀釋顯影液的控制。步驟S03中,塗布控制部113,進行用於在晶圓W的表面Wa塗布顯影液的控制。步驟S04中,清洗/乾燥控制部114,進行用於在顯影處理後清洗、乾燥晶圓W的表面Wa的控制。以下,詳細地說明各步驟之內容。
(液滴之形成程序)上述步驟S01中,液滴形成控制部111,控制沖洗液供給部50,俾以供給沖洗液至晶圓W的表面Wa,在包含晶圓W的旋轉中心RC之區域上形成沖洗液的液滴。
如同圖11所例示,液滴形成控制部111,依序進行步驟S11、S12、S13、S14、S15。
步驟S11中,液滴形成控制部111,控制沖洗液供給部50,俾以藉由噴嘴搬運機構56移動噴嘴51而將其配置在第一位置。第一位置,例如為晶圓W的旋轉中心RC之上方。
步驟S12中,液滴形成控制部111,控制沖洗液供給部50,俾以開始沖洗液CF的供給(參考圖12的(a))。例如液滴形成控制部111,控制沖洗液供給部50,俾以開啟閥55而開始從儲存槽52供給沖洗液CF至噴嘴51,開始從噴嘴51噴吐沖洗液CF至表面Wa。
步驟S13中,液滴形成控制部111,待機經過第一處理時間。第一處理時間,藉由事先提出之條件等預先設定,俾以在表面Wa上形成既定大小之液滴。
步驟S14中,液滴形成控制部111,控制沖洗液供給部50,俾以停止沖洗液的供給。例如液滴形成控制部111,控制沖洗液供給部50,俾以關閉閥55而停止從儲存槽52供給沖洗液至噴嘴51。
步驟S15中,液滴形成控制部111,控制沖洗液供給部50,俾以藉由噴嘴搬運機構56移動噴嘴51而使其從晶圓W的上方退避。藉由上述方式,在包含旋轉中心RC的區域上形成沖洗液CF之液滴PD1(參考圖12的(b))。
另,液滴形成控制部111,亦可控制沖洗液供給部50,俾以使晶圓W以沖洗液CF不擴展之程度的低速旋轉,並供給沖洗液CF至晶圓W的表面Wa。
(預濕程序)步驟S02中,預濕控制部112,進行:控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,從噴吐口42噴吐顯影液,形成稀釋顯影液之液滴;以及控制旋轉保持部30,俾以使晶圓W以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較液體接觸面43的外周更為內側之稀釋顯影液停留在液體接觸面43與表面Wa之間,位於較液體接觸面43的外周更為外側之稀釋顯影液往晶圓W的外周側擴展。
控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,可包含:控制顯影液供給部40,俾以在以顯影液填滿噴吐口42之狀態下,藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41接近表面Wa。
控制顯影液供給部40,俾以在以顯影液填滿噴吐口42之狀態下使噴嘴41接近表面Wa,可包含:控制顯影液供給部40,俾以從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41接近表面Wa。
預濕控制部112,亦可進一步控制旋轉保持部30,俾以在顯影液供給部40藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,從噴吐口42噴吐顯影液時,使晶圓W以較第一旋轉速度更慢的第三旋轉速度旋轉。
控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,可包含:控制顯影液供給部40,俾以在液體接觸面43的中心從旋轉中心RC偏移之位置,使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸;而控制顯影液供給部40,俾以從噴吐口42噴吐顯影液,形成稀釋顯影液之液滴,可包含:控制顯影液供給部40,俾以從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43的中心接近旋轉中心RC。
如同圖13所例示,預濕控制部112,依序進行步驟S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28。
步驟S21中,預濕控制部112,控制旋轉保持部30,俾以以旋轉速度ω1(第三旋轉速度)開始晶圓W的旋轉。旋轉速度ω1,例如為100rpm以下,亦可為50rpm以下。
步驟S22中,預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41而將其在第二位置。第二位置,在沖洗液之液滴PD1形成的區域內,為從晶圓W的旋轉中心RC偏移之位置的上方(參考圖14的(a))。第二位置,可設定為液體接觸面43的中心與旋轉中心RC之距離D1成為10~50mm,可設定為液體接觸面43與表面Wa之距離D2成為5~12mm。
步驟S23中,預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以開始來自噴吐口42之顯影液DF的噴吐(參考圖14的(b))。例如預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以開啟閥47而開始從儲存槽44供給顯影液DF至噴嘴41。藉此,使噴吐口42內成為以顯影液DF填滿之狀態。
步驟S24中,預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41接近表面Wa而使液體接觸面43與沖洗液CF之液滴PD1接觸。例如預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41至下降第三位置。第三位置,設定為液體接觸面43與液滴PD1接觸。第三位置,亦可設定為液體接觸面43與表面Wa之距離D3成為0.3~2.5mm。藉由使噴嘴41接近表面Wa,而將從噴吐口42噴吐出之顯影液DF混入液滴PD1。
步驟S25中,預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43的中心接近旋轉中心RC(參考圖14的(c))。藉由晶圓W的旋轉及噴嘴41的移動,噴吐口42與液滴PD1之相對位置改變,故從噴吐口42噴吐出之顯影液DF分散混入液滴PD1內的寬廣範圍。藉此,提高稀釋顯影液的濃度之均一性。液體接觸面43的中心一到達旋轉中心RC,則預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以停止噴嘴搬運機構48所進行之噴嘴41的移動。
步驟S26中,預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以停止來自噴吐口42之顯影液DF的噴吐。例如預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以關閉閥47而停止從儲存槽44供給顯影液至噴嘴41。藉由至此之程序,於晶圓W的表面Wa上形成稀釋顯影液MF之液滴PD2(參考圖14的(c))。
步驟S27中,預濕控制部112,控制旋轉保持部30,俾以將晶圓W的旋轉速度從旋轉速度ω1變更為旋轉速度ω2(第一旋轉速度)。旋轉速度ω2,設定為使位於較液體接觸面43的外周更為內側之稀釋顯影液MF停留在液體接觸面43與表面Wa之間,位於較液體接觸面43的外周更為外側之稀釋顯影液MF往外周Wb側擴展(參考圖14的(d))。旋轉速度ω2,例如為300~1500rpm,亦可為800~1200rpm。
步驟S28中,預濕控制部112,待機經過第二處理時間。第二處理時間,係藉由事先提出之條件等預先設定,俾以使位於較液體接觸面43的外周更為內側之稀釋顯影液MF停留在液體接觸面43與表面Wa之間,且位於較液體接觸面43的外周更為外側之稀釋顯影液MF充分地塗布擴展。
藉由上述方式,在晶圓W的表面Wa塗布稀釋顯影液MF。另,第二位置,亦可為旋轉中心RC之上方。此一情況,可省略步驟S25。預濕控制部112,亦可在步驟S23進行後,控制顯影液供給部40,俾以在以顯影液DF填滿噴吐口42內的時間點,先停止從儲存槽44供給顯影液DF至噴嘴41,在液體接觸面43與液滴PD1接觸後再度開始從儲存槽44供給顯影液DF至噴嘴41。此外,預濕控制部112,亦可在液體接觸面43接觸液滴PD1後,進行步驟S23。旋轉速度ω1亦可為零。
(顯影液塗布程序)步驟S03中,塗布控制部113,進行:控制旋轉保持部30,俾以在晶圓W以第一旋轉速度旋轉後,使晶圓W以較第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及控制顯影液供給部40,俾以在晶圓W以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往晶圓W的外周Wb側移動。
控制顯影液供給部40,俾以在晶圓W以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往晶圓W的外周Wb側移動,可包含:控制顯影液供給部40,俾以在使噴嘴41往外周Wb側移動的途中,增加來自噴吐口42之顯影液的噴吐量。
如同圖15所例示,塗布控制部113,依序進行步驟S31、S32、S33、S34、S35、S36、S37、S38、S39。
步驟S31中,塗布控制部113,控制旋轉保持部30,俾以將晶圓W的旋轉速度從旋轉速度ω2變更為旋轉速度ω3(第二旋轉速度)。旋轉速度ω3,較旋轉速度ω2更慢。旋轉速度ω3,可為與旋轉速度ω1相等或以上。旋轉速度ω3,例如為30~100rpm。
步驟S32中,塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以開始來自噴吐口42之顯影液DF的噴吐(參考圖16的(a))。例如塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以開啟閥47而開始從儲存槽44供給顯影液DF至噴嘴41。從噴吐口42噴吐出的顯影液DF,混入停留在液體接觸面43與表面Wa之間的稀釋顯影液MF。藉由使稀釋顯影液MF介於顯影液DF與表面Wa之間,而抑制旋轉中心RC附近之顯影處理的進行。
此時,塗布控制部113,可控制顯影液供給部40,俾以使噴吐口42的顯影液DF之平均流速成為1.2~5.5m/min,亦可控制顯影液供給部40,俾以使該平均流速成為1.2~3.5m/min。
步驟S33中,塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以開始藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往外周Wb側移動(參考圖16的(b))。而後,塗布控制部113,可控制顯影液供給部40,俾以使旋轉速度ω3[rpm]與噴嘴41之移動速度V[mm/s]滿足下式:3≦ω3/V≦5;塗布控制部113,亦可控制顯影液供給部40,俾以使旋轉速度ω3[rpm]與噴嘴41之移動速度V[mm/s]滿足下式的方式:3.5≦ω3/V≦4.5。
步驟S34中,使塗布控制部113待機至噴嘴41到達流量切換位置。流量切換位置,係藉由事先提出之條件等預先設定,俾以更為適當地抑制晶圓W之中心側的顯影處理之進行。流量切換位置,例如,係液體接觸面43的中心與旋轉中心RC之距離成為10~50mm的位置,亦可為液體接觸面43的中心與旋轉中心RC之距離成為20~40mm的位置。
步驟S35中,塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以增加來自噴吐口42之顯影液的噴吐量。例如塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以增大閥47的開度。步驟S35進行後之顯影液的噴吐量,例如,相對於步驟S35進行前之顯影液的噴吐量設定為2~7倍,亦可設定為2.5~4倍。
步驟S36中,使塗布控制部113待機至噴嘴41到達噴吐完成位置。噴吐完成位置,係藉由事先提出之條件等預先設定,俾以從旋轉中心RC充分供給顯影液DF至外周Wb(參考圖16的(c))。
步驟S37中,塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以停止來自噴吐口42之顯影液的噴吐。例如塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以關閉閥47而停止從儲存槽44供給顯影液至噴嘴41。
步驟S38中,塗布控制部113,控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41而使其從晶圓W的上方退避。
步驟S39中,塗布控制部113,控制旋轉保持部30,俾以停止晶圓W的旋轉。
藉由上述方式,於表面Wa上形成顯影液DF的液膜PD3(參考圖16的(d))。塗布控制部113,亦可不變更來自噴吐口42之顯影液的噴吐量。亦即,亦可省略步驟S34、S35。
(顯影/清洗/乾燥程序)步驟S04中,在待機顯影液DF的液膜PD3之顯影處理進行後,清洗/乾燥控制部114,進行:控制旋轉保持部30,使晶圓W以較第二旋轉速度更快的第四旋轉速度旋轉;控制沖洗液供給部50,俾以在晶圓W以第四旋轉速度旋轉之狀態下,供給沖洗液至晶圓W的表面Wa;以及控制旋轉保持部30,俾以在完成沖洗液的供給後,使晶圓W以較第四旋轉速度更快的第五旋轉速度旋轉。
如同圖17所例示,清洗/乾燥控制部114,依序進行步驟S41、S42、S43、S44、S45、S46、S47、S48、S49、S50。
步驟S41中,清洗/乾燥控制部114,待機經過第三處理時間。第三處理時間,係藉由事先提出之條件等預先設定,俾以使顯影處理之進行程度最佳化。
步驟S42中,清洗/乾燥控制部114,控制沖洗液供給部50,俾以藉由噴嘴搬運機構56移動噴嘴51而將其配置在第四位置。第四位置,例如為晶圓W的旋轉中心RC之上方。
步驟S43中,清洗/乾燥控制部114,控制旋轉保持部30,俾以以旋轉速度ω4(第四旋轉速度)開始晶圓W的旋轉。旋轉速度ω4,例如為500~1500rpm。
步驟S44中,清洗/乾燥控制部114,控制沖洗液供給部50,俾以開始沖洗液CF的供給(參考圖18的(a)及(b))。例如清洗/乾燥控制部114,控制沖洗液供給部50,俾以開啟閥55而開始從儲存槽52供給沖洗液CF至噴嘴51,開始從噴嘴51噴吐沖洗液CF至表面Wa。
步驟S45中,清洗/乾燥控制部114,待機經過第四處理時間。第四處理時間,係藉由事先提出之條件等預先設定,俾以充分洗去顯影液DF及顯影處理所產生的溶解物。
步驟S46中,清洗/乾燥控制部114,控制沖洗液供給部50,俾以停止沖洗液的供給。例如清洗/乾燥控制部114,控制沖洗液供給部50,俾以關閉閥55而停止從儲存槽52供給沖洗液至噴嘴51(參考圖18的(c))。
步驟S47中,清洗/乾燥控制部114,控制沖洗液供給部50,俾以藉由噴嘴搬運機構56移動噴嘴51而使其從晶圓W的上方退避。
步驟S48中,清洗/乾燥控制部114,控制旋轉保持部30,俾以將晶圓W的旋轉速度從旋轉速度ω4變更為旋轉速度ω5(第五旋轉速度)。旋轉速度ω5,例如為1500~2500rpm。
步驟S49中,清洗/乾燥控制部114,待機經過第五處理時間。第五處理時間,係藉由事先提出之條件等預先設定,俾以可充分去除表面Wa上之殘留液。
步驟S50中,清洗/乾燥控制部114,控制旋轉保持部30,俾以停止晶圓W的旋轉。藉由上述方式顯影,完成清洗及乾燥處理。
〔本實施形態之效果〕塗布/顯影裝置2,具備:旋轉保持部30,保持晶圓W而使其旋轉;沖洗液供給部50,供給沖洗液至晶圓W的表面Wa;顯影液供給部40,供給顯影液至表面Wa;以及控制器100。顯影液供給部40,包含:噴嘴41,其具備與表面Wa相對向之液體接觸面43、及在液體接觸面43開口而噴吐顯影液之噴吐口42;以及噴嘴搬運機構48,調節噴嘴41之位置。控制器100,構成為進行如下步驟:控制沖洗液供給部50,俾以供給沖洗液至表面Wa,形成沖洗液之液滴;控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,從噴吐口42噴吐顯影液,形成稀釋顯影液之液滴;控制旋轉保持部30,俾以使晶圓W以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較液體接觸面43的外周更為內側之稀釋顯影液停留在液體接觸面43與表面Wa之間,位於較液體接觸面43的外周更為外側之稀釋顯影液往晶圓W的外周側擴展;控制旋轉保持部30,俾以在晶圓W以第一旋轉速度旋轉後,使晶圓W以較第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及控制顯影液供給部40,俾以在晶圓W以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往晶圓W的外周側移動。
表面Wa中,顯影液最先到達的部分,相較於其他部分,有顯影液之處理的進行變快之傾向。相對於此,依塗布/顯影裝置2,則在供給顯影液之前,進行:形成稀釋顯影液之液滴;以及在液體接觸面43與稀釋顯影液之液滴接觸的狀態下,使晶圓W以第一旋轉速度旋轉。藉此,在位於較液體接觸面43的外周更為內側(下稱「內側區域」)之稀釋顯影液停留在液體接觸面43與表面Wa之間的狀態下,位於較液體接觸面43的外周更為外側(下稱「外側區域」)之稀釋顯影液往晶圓W的外周側擴展。此一結果,形成內側區域之厚度,較外側區域之厚度更厚的稀釋顯影液層。稀釋顯影液層隨著時間經過而劣化。例如,因顯影液之成分而使表面Wa上的被覆膜溶解,因而稀釋顯影液層成為包含溶解產物(溶解之物質)的狀態。劣化之稀釋顯影液層,妨礙其後供給的顯影液之處理的進行。如同上述,內側區域中,存在較外側區域更厚的稀釋顯影液層。因此,在稀釋顯影液層之形成後最先供給顯影液的部分(下稱「初期到達部分」)之處理的進行變得緩和。藉此,使初期到達部分之處理的進行程度,與其他部分之處理的進行程度之差縮小。因此,有效抑制處理的進行程度(下稱「處理進行度」)因晶圓W上之位置而有所差異的現象。
控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,可包含:控制顯影液供給部40,俾以在以顯影液填滿噴吐口42之狀態下,藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41接近表面Wa。此一情況,抑制氣泡混入稀釋顯影液之液滴,可抑制起因於該氣泡之處理進行度的差異。
控制顯影液供給部40,俾以在以顯影液填滿噴吐口42之狀態下使噴嘴41接近表面Wa,可包含:控制顯影液供給部40,俾以從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41接近表面Wa。此一情況,在液體接觸面43接觸沖洗液後,顯影液隨即與沖洗液混合。藉此,可加快稀釋顯影液之液滴的形成,縮短處理時間。
控制顯影液供給部40,俾以從噴吐口42噴吐顯影液並使噴嘴41接近晶圓W的表面Wa,可包含:控制顯影液供給部40,俾以在液體接觸面43與晶圓W的表面Wa之距離為5~7mm的狀態下開始來自噴吐口42之顯影液的噴吐後,使噴嘴41接近表面Wa,直至液體接觸面43與晶圓W的表面Wa之距離成為0.5~2mm為止。此一情況,在開始來自噴吐口42之顯影液的噴吐後,至液體接觸面43接觸到沖洗液之液滴為止之間,可防止顯影液滴下。藉此,可抑制滴下的顯影液之處理的進行,抑制起因於該滴下之處理進行度的差異。
第二旋轉速度可為10~100rpm。在從噴吐口42噴吐顯影液並使噴嘴41移動之過程,有顯影液與稀釋顯影液從晶圓W的旋轉中心RC側往外周側交互排列而分布為螺旋狀之情況。此一情況,在與顯影液接觸處、和與稀釋顯影液接觸處,處理進行度的差別變大。相對於此,藉由使第二旋轉速度為10rpm以上而加快稀釋顯影液的擴展,可抑制螺旋狀分布的形成。此外,藉由使第二旋轉速度為100rpm以下,而可抑制晶圓W的旋轉中心RC側之處理進行度變得過快。
控制器100,可構成為進一步進行:控制旋轉保持部30,俾以在顯影液供給部40藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,從噴吐口42噴吐顯影液時,使晶圓W以較第一旋轉速度更慢的第三旋轉速度旋轉。
控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸,可包含:控制顯影液供給部40,俾以在液體接觸面43的中心從晶圓W的旋轉中心偏移之位置,使液體接觸面43與沖洗液之液滴接觸;而控制顯影液供給部40,俾以從噴吐口42噴吐顯影液,形成沖洗液與顯影液的稀釋顯影液之液滴,可包含:控制顯影液供給部40,俾以從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43的中心接近晶圓W的旋轉中心。此一情況,在緊接著來自噴吐口42的噴吐開始後,顯影液往晶圓W的旋轉方向擴展。藉由使噴嘴41往晶圓W的旋轉中心RC側移動,顯影液亦往徑方向(通過旋轉中心RC之方向)擴展。藉此,迅速形成顯影液的濃度均一性高之液滴,可抑制起因於顯影液的濃度差異之處理進行度的差異。
控制顯影液供給部40,俾以在晶圓W以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往晶圓W的外周側移動,可包含:控制顯影液供給部40,俾以使第二旋轉速度與噴嘴41之移動速度滿足下式:3≦ω3/V≦5V:噴嘴41之移動速度[mm/s]ω3:第二旋轉速度[rpm]。藉由使上述ω3/V為3以上,而可抑制上述螺旋狀分布的形成。藉由使上述ω3/V為5以下,而可抑制晶圓W的旋轉中心RC側之處理進行度變得過快。因此,可進一步抑制處理進行度的差異。
控制顯影液供給部40,俾以在晶圓W以第二旋轉速度旋轉之狀態下,從噴吐口42噴吐顯影液,並藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往晶圓W的外周側移動,可包含:控制顯影液供給部40,俾以在使噴嘴41往晶圓W之外周側移動的途中增加來自噴吐口42之顯影液的噴吐量。此一情況,藉由使晶圓W的旋轉中心RC側之處理進行度相對減慢,而可進一步抑制處理進行度的差異。
〔顯影處理程序之變形例〕接著,顯示顯影處理程序之變形例。本變形例,係改變上述顯影處理程序之預濕程序及顯影液塗布程序的例子。以下,說明本變形例之預濕程序及顯影液塗布程序。
(預濕程序)本變形例之預濕程序,在下述點與上述預濕程序不同:控制顯影液供給部40,俾以於從噴吐口42噴吐顯影液後,在停止來自噴吐口42之顯影液的噴吐之狀態下,藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41移動而使液體接觸面43的中心接近旋轉中心RC。
例如如圖19所示,預濕控制部112,進行與步驟S21、S22、S23、S24同樣的步驟S61、S62、S63、S64。步驟S61,包含控制旋轉保持部30,俾以以旋轉速度ω1(第三旋轉速度)開始晶圓W的旋轉。旋轉速度ω1,例如為30~60rpm。步驟S62,包含控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41而將其配置在第二位置。第二位置,設定為液體接觸面43的中心與旋轉中心RC之距離D1成為例如10~40mm。步驟S63,包含控制顯影液供給部40,俾以開始來自噴吐口42之顯影液的噴吐。噴吐開始後之顯影液的噴吐量,例如為30~120ml/min。步驟S64,包含控制顯影液供給部40,俾以使噴嘴41下降至上述第三位置。
接著,預濕控制部112,依序進行步驟S65、S66、S67。步驟S65,包含待機經過既定的混入時間。混入時間,例如,設定為晶圓W轉一圈之時間以上。步驟S66,包含控制顯影液供給部40,俾以停止來自噴吐口42之顯影液DF的噴吐。例如預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以關閉閥47而停止從儲存槽44供給顯影液至噴嘴41。步驟S67,包含控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41以使液體接觸面43的中心接近旋轉中心RC。液體接觸面43的中心一到達旋轉中心RC,則預濕控制部112,控制顯影液供給部40,俾以停止噴嘴搬運機構48所進行之噴嘴41的移動。
另,步驟S65、S66、S67中,雖例示在停止顯影液DF的噴吐後開始噴嘴41的移動之程序,但預濕控制部112,只要可控制顯影液供給部40,俾以至少在液體接觸面43的中心到達旋轉中心RC之前停止顯影液DF的噴吐即可。例如預濕控制部112,亦可控制顯影液供給部40,俾以在停止顯影液DF的噴吐之前開始噴嘴41的移動,並控制顯影液供給部40,俾以在液體接觸面43的中心往旋轉中心RC移動之途中,停止噴吐顯影液DF。
接著,預濕控制部112,進行與步驟S27、S28同樣的步驟S68、S69。步驟S68,包含控制旋轉保持部30,俾以將晶圓W的旋轉速度從旋轉速度ω1變更為旋轉速度ω2(第一旋轉速度)。步驟S69,包含待機經過第二處理時間。藉由上述方式,將稀釋顯影液MF塗布於晶圓W的表面Wa。
(顯影液塗布程序)本變形例之顯影液塗布程序,在下述點與上述顯影液塗布程序不同:控制顯影液供給部40,俾以在液體接觸面43的中心離開旋轉中心RC而往晶圓W的外周Wb側移動之途中,開始噴吐來自噴吐口42之顯影液。
例如如圖20所示,塗布控制部113,首先進行與步驟S31同樣的步驟S81。步驟S81,包含控制旋轉保持部30,俾以將晶圓W的旋轉速度從旋轉速度ω2變更為旋轉速度ω3(第二旋轉速度)。旋轉速度ω3,例如為30~60rpm。
接著,塗布控制部113,依序進行步驟S82、S83、S84。步驟S82,與步驟S33同樣地,包含控制顯影液供給部40,俾以開始藉由噴嘴搬運機構48使噴嘴41往外周Wb側移動。步驟S83,包含待機至噴嘴41到達既定的噴吐開始位置。噴吐開始位置,設定為液體接觸面43的中心與旋轉中心RC之距離成為例如10~40mm。步驟S84,與步驟S32同樣地,包含控制顯影液供給部40,俾以開始來自噴吐口42之顯影液DF的噴吐。噴吐開始後之顯影液DF的噴吐量,例如為70~150ml/min。
接著,塗布控制部113,依序進行與步驟S34、S35、S36、S37、S38、S39同樣的步驟S85、S86、S87、S88、S89、S90。步驟S85,包含待機至噴嘴41到達流量切換位置。步驟S86,包含控制顯影液供給部40,俾以增加來自噴吐口42之顯影液的噴吐量。步驟S87,包含待機至噴嘴41到達噴吐完成位置。步驟S88,包含控制顯影液供給部40,俾以停止來自噴吐口42之顯影液DF的噴吐。步驟S89,包含控制顯影液供給部40,俾以藉由噴嘴搬運機構48移動噴嘴41而使其從晶圓W的上方退避。步驟S90,包含控制旋轉保持部30,俾以停止晶圓W的旋轉。藉由上述方式,於表面Wa上形成顯影液DF之液膜PD3。塗布控制部113,亦可不變更來自噴吐口42之顯影液的噴吐量。亦即,亦可省略步驟S85、S86。
在光阻圖案之溝槽間隔較大的情況等,顯影處理所產生之溶解產物變少的條件下,上述稀釋顯影液層之劣化變慢。因此,使處理的進行變緩和之稀釋顯影液層的作用變小,故尤其在晶圓W的旋轉中心RC附近中有處理的進行變得過快之情況。相對於此,依本變形例,則在旋轉中心RC上並未噴吐顯影液,故可抑制旋轉中心RC附近之處理的進行。
以上,雖對實施形態進行說明,但本發明不必非得限定於上述實施形態,可在未脫離其要旨之範圍進行各式各樣的變更。處理對象之基板不限於半導體晶圓,例如亦可為玻璃基板、遮罩基板、FPD(Flat Panel Display, 平板顯示器)等。[實施例]
接著,顯示顯影處理程序之實施例及比較例,但本發明並未限定於此處所示的例子。
〔實施例1〕準備直徑300mm之晶圓W,於其表面Wa上形成正型光阻膜,對該光阻膜藉由逐次重複方式進行曝光處理。各照射之曝光條件,設定為將寬度約150nm之線狀圖案以等間隔形成。而後,將各參數如同下述地設定,使用正型顯影液,進行在上述實施形態中例示之顯影處理。沖洗液係使用純水。第一處理時間:10s純水噴吐量:40ml旋轉速度ω1:40rpm第二位置:從旋轉中心RC算起15mm,液體接觸面43與表面Wa之距離10mm第三位置:從旋轉中心RC算起15mm,液體接觸面43與表面Wa之距離1mm旋轉速度ω2:1000rpm第二處理時間:1s第二旋轉速度:40rpm步驟S32後、步驟S35前之顯影液的噴吐量:30ml/min步驟S33後之噴嘴41的移動速度:10mm/s流量切換位置:從旋轉中心RC算起30mm步驟S35後之顯影液的噴吐量:90ml/min第三處理時間:3s旋轉速度ω4:1000rpm第四處理時間:15s旋轉速度ω5:2000rpm第五處理時間:15s
〔比較例〕準備直徑300mm之晶圓W,於其表面Wa上形成正型光阻膜,以線寬150nm為目標進行曝光處理。而後,對於實施例1以改變下述點之條件進行顯影處理。在使液體接觸面43離開稀釋顯影液之液滴的狀態下,進行將稀釋顯影液塗布擴展之處理(步驟S27、S28),而後使液體接觸面43與表面Wa之間隔回到1mm,進行之後的程序。〔實施例2〕除了下述點以外,以與實施例1相同之條件進行顯影處理。i)噴嘴41,具有複數個噴吐口42,沿著繞液體接觸面43的中心之圓周方向排列,分別往該圓周方向中的同一方向傾斜。ii)在使顯影液DF的噴吐量為90ml/min之條件下,通過液體接觸面43的顯影液DF之平均流速成為21.7m/min。iii)步驟S32之後、步驟S35之前的顯影液之噴吐量為90ml/min。〔實施例3〕除了下述點以外,以與實施例2相同之條件進行顯影處理。ii)在使顯影液DF的噴吐量為90ml/min之條件下,通過液體接觸面43的顯影液DF之平均流速成為3.5m/min。〔實施例4〕除了下述點以外,以與實施例2相同之條件進行顯影處理。i)噴嘴41,具有通過液體接觸面43的中心之一個噴吐口42。ii)在使顯影液DF的噴吐量為90ml/min之條件下,通過液體接觸面43的顯影液DF之平均流速成為2.3m/min。
〔照射間之線寬差異的評估〕對於由實施例及比較例製作出的光阻圖案,於每次照射設置9處的測定點,在各測定點中測定線寬。對9處的每個測定點,算出全部照射之線寬測定值(線寬測定結果)的平均值。以下,將在9處的每個測定點獲得之平均值稱作「基準值」。對每次照射,分別算出9處的線寬測定值與9處的基準值之差分。以下,將線寬測定值與基準值之差分稱作「偏離值」。以對每次照射算出9處的偏離值之平均值而獲得的資料群作為母群,算出標準差,使其三倍的值為第一差異評估值。
〔在照射內之線寬差異的評估〕對於由實施例及比較例製作出的光阻圖案,於每次照射設定9處的測定點,在各測定點中測定線寬。對9處的每個測定點算出上述基準值,對每次照射算出9處的上述偏離值。對每次照射,算出9處的偏離值之標準差,使其三倍的值為第二差異評估值。
〔差異評估值之比較結果〕實施例1之晶圓W,相較於比較例之晶圓W,第一差異評估值約小28%,第二差異評估值約小22%。從此一結果來看,確認藉由在顯影液的供給之前,在液體接觸面43與稀釋顯影液之液滴接觸的狀態下,進行將稀釋顯影液塗布擴展之步驟,而減少處理進行度的差異。
實施例3之晶圓W,相較於實施例2之晶圓W,第一差異評估值約小30%,第二差異評估值並無大幅差別。從此一結果來看,確認藉由改變噴嘴41以使通過液體接觸面43之顯影液DF的平均流速從21.7m/min成為3.5m/min,而減少處理進行度的差異。
實施例4之晶圓W,相較於實施例3之晶圓W,第一差異評估值約小10%。從此一結果來看,確認藉由將通過液體接觸面43之顯影液DF的平均流速更為減小,使其從3.5m/min成為2.3m/min,而進一步減少在照射間之線寬的差異。
另一方面,實施例4之晶圓W,相較於實施例3之晶圓W,第二差異評估值約大10%。從此一結果來看,確認實施例2及3中之噴嘴41的形態(具有複數個噴吐口42,其等沿著繞液體接觸面43的中心之圓周方向排列,分別往該圓周方向中的同一方向傾斜之形態),有利於減少在照射內之線寬的差異。
1‧‧‧基板處理系統
2‧‧‧塗布/顯影裝置(基板處理裝置)
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‧‧‧顯影單元
30‧‧‧旋轉保持部
31‧‧‧保持機構
32‧‧‧旋轉機構
40‧‧‧顯影液供給部(第二供給部)
41、51‧‧‧噴嘴
42‧‧‧噴吐口
43‧‧‧液體接觸面
44、52‧‧‧儲存槽
45、53‧‧‧管路
46、54‧‧‧泵
47、55‧‧‧閥
48、56‧‧‧噴嘴搬運機構(位置調節部)
50‧‧‧沖洗液供給部(第一供給部)
100‧‧‧控制器(控制部)。
111‧‧‧液滴形成控制部
112‧‧‧預濕控制部
113‧‧‧塗布控制部
114‧‧‧清洗/乾燥控制部
120‧‧‧電路
121‧‧‧處理器
122‧‧‧記憶體
123‧‧‧儲存器
124‧‧‧輸入/輸出埠
125‧‧‧計時器
A1、A8‧‧‧傳遞臂
A3、A6‧‧‧搬運臂
A7‧‧‧升降臂
CF‧‧‧沖洗液
D1、D2、D3‧‧‧距離
DF‧‧‧顯影液
MF‧‧‧稀釋顯影液
PD1、PD2‧‧‧液滴
PD3‧‧‧液膜
RC‧‧‧旋轉中心
U1‧‧‧液處理單元
U2‧‧‧熱處理單元
U10、U11‧‧‧棚架單元
W‧‧‧晶圓(基板)
Wa‧‧‧表面
Wb‧‧‧外周
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係示意顯影單元之概略構成的圖。圖5係顯示噴嘴之一例的立體圖。圖6係顯示噴嘴之變形例的剖面圖。圖7係顯示噴嘴之另一變形例的俯視圖。圖8係沿著圖7中之VIII-VIII線的剖面圖。圖9係例示控制部之硬體構成的示意圖。圖10係顯影處理程序的流程圖。圖11係形成沖洗液之液滴的程序之流程圖。圖12(a)(b)係示意沖洗液之液滴的形成中之基板狀態的圖。圖13係預濕程序的流程圖。圖14(a)~(d)係示意預濕的進行中之基板狀態的圖。圖15係塗布程序的流程圖。圖16(a)~(d)係示意顯影液的塗布中之基板狀態的圖。圖17係顯影/清洗/乾燥程序的流程圖。圖18(a)~(c)係示意清洗/乾燥中之基板狀態的圖。圖19係顯示預濕程序之變形例的流程圖。圖20係顯示塗布程序之變形例的流程圖。

Claims (19)

  1. 一種基板處理裝置,包含:旋轉保持部,保持基板而使其旋轉;第一供給部,供給稀釋液至該基板的表面;第二供給部,供給處理液至該基板的表面;以及控制部;該第二供給部,包含:噴嘴,其具備與該基板的表面相對向之液體接觸面、及在該液體接觸面開口而噴吐該處理液之噴吐口;以及位置調節部,調節該噴嘴之位置;該控制部,構成為進行如下步驟:控制該第一供給部,俾以供給該稀釋液至該基板的表面,形成該稀釋液之液滴;控制該第二供給部,俾以藉由該位置調節部移動該噴嘴以使該液體接觸面與該稀釋液之液滴接觸,從該噴吐口噴吐該處理液,形成該稀釋液與該處理液的混合液之液滴;控制該旋轉保持部,俾以使該基板以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較該液體接觸面的外周更為內側之該混合液停留在該液體接觸面與基板的表面之間,位於較該液體接觸面的外周更為外側之該混合液往該基板的外周側擴展;控制該旋轉保持部,俾以在該基板以該第一旋轉速度旋轉後,使該基板以較該第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及控制該第二供給部,俾以在該基板以該第二旋轉速度旋轉之狀態下,從該噴吐口噴吐該處理液,並藉由該位置調節部使該噴嘴往該基板的外周側移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以藉由該位置調節部移動該噴嘴以使該液體接觸面與該稀釋液之液滴接觸,包含:控制該第二供給部,俾以在以該處理液填滿該噴吐口之狀態下,藉由該位置調節部使該噴嘴接近該基板的表面。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以在以該處理液填滿該噴吐口之狀態下使該噴嘴接近該基板的表面,包含:控制該第二供給部,俾以從該噴吐口噴吐該處理液,並藉由該位置調節部使該噴嘴接近該基板的表面。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以從該噴吐口噴吐該處理液並使該噴嘴接近該基板的表面,包含:控制該第二供給部,俾以在該液體接觸面與該基板的表面之距離為5~7mm的狀態下開始來自該噴吐口之該處理液的噴吐後,使該噴嘴接近該基板的表面直至該液體接觸面與該基板的表面之距離成為0.5~2mm為止。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置,其中,該第一旋轉速度為300~1500rpm。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置,其中,該第二旋轉速度為10~100rpm。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置,其中,該控制部,構成為進一步進行如下步驟:控制該旋轉保持部,在該第二供給部藉由該位置調節部移動該噴嘴以使該液體接觸面與該稀釋液之液滴接觸,從該噴吐口噴吐該處理液時,使該基板以較該第一旋轉速度更慢的第三旋轉速度旋轉。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以藉由該位置調節部移動該噴嘴以使該液體接觸面與該稀釋液之液滴接觸,包含:控制該第二供給部,俾以在該液體接觸面的中心從該基板的旋轉中心偏移之位置,使該液體接觸面與該稀釋液之液滴接觸;控制該第二供給部,俾以從該噴吐口噴吐該處理液,形成該稀釋液與該處理液的混合液之液滴,包含:控制該第二供給部,俾以從該噴吐口噴吐該處理液,並藉由該位置調節部移動該噴嘴以使該液體接觸面的中心接近該基板的旋轉中心。
  9. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置,其中,該第三旋轉速度為100rpm以下。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以在該基板以該第二旋轉速度旋轉之狀態下,從該噴吐口噴吐該處理液,並藉由該位置調節部使該噴嘴往該基板的外周側移動,包含:控制該第二供給部,俾以使該第二旋轉速度與該噴嘴之移動速度滿足下式:3≦RF/V≦5V:噴嘴之移動速度[mm/s]RF:第二旋轉速度[rpm]。
  11. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以在該基板以該第二旋轉速度旋轉之狀態下,從該噴吐口噴吐該處理液,並藉由該位置調節部使該噴嘴往該基板的外周側移動,包含:控制該第二供給部,俾以在使該噴嘴往該基板之外周側移動的途中,增加來自該噴吐口之處理液的噴吐量。
  12. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置,其中,該噴嘴,構成為在使該處理液的噴吐量為90ml/min之條件下,通過該液體接觸面的該處理液之平均流速成為1.2~5.5m/min。
  13. 如申請專利範圍第12項之基板處理裝置,其中,該噴嘴具備複數個噴吐口,沿著繞該液體接觸面的中心之圓周方向排列,分別往該圓周方向中的同一方向傾斜。
  14. 如申請專利範圍第12項之基板處理裝置,其中,該噴吐口之開口面積,隨著接近該液體接觸面而緩緩變大。
  15. 如申請專利範圍第12項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以在該基板以該第二旋轉速度旋轉之狀態下,從該噴吐口噴吐該處理液,並藉由該位置調節部使該噴嘴往該基板的外周側移動,包含:控制該第二供給部,俾以在開始來自該噴吐口之該處理液的噴吐時,使通過該液體接觸面之該處理液的平均流速成為1.2~5.5m/min。
  16. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以從該噴吐口噴吐該處理液,形成該稀釋液與該處理液的混合液之液滴,包含:控制該第二供給部,俾以於從該噴吐口噴吐該處理液後,在停止來自該噴吐口之該處理液的噴吐之狀態下,藉由該位置調節部移動該噴嘴以使該液體接觸面的中心接近該基板的旋轉中心。
  17. 如申請專利範圍第16項之基板處理裝置,其中,控制該第二供給部,俾以在該基板以該第二旋轉速度旋轉之狀態下,從該噴吐口噴吐該處理液,並藉由該位置調節部使該噴嘴往該基板的外周側移動,包含:控制該第二供給部,俾以在該液體接觸面的中心離開該基板的旋轉中心而往外周側移動之途中,開始噴吐來自該噴吐口之處理液。
  18. 一種基板處理方法,包含如下步驟:供給稀釋液至基板的表面,形成該稀釋液之液滴;使噴嘴移動,該噴嘴包含與該基板的表面相對向之液體接觸面、及在該液體接觸面開口而噴吐處理液之噴吐口,使該液體接觸面與該稀釋液之液滴接觸,從該噴吐口噴吐該處理液,形成該稀釋液與該處理液的混合液之液滴;使該基板以第一旋轉速度旋轉,該第一旋轉速度使位於較該液體接觸面的外周更為內側之該混合液停留在該液體接觸面與基板的表面之間,位於較該液體接觸面的外周更為外側之該混合液往該基板的外周側擴展;在該基板以該第一旋轉速度旋轉後,使該基板以較該第一旋轉速度更慢的第二旋轉速度旋轉;以及在該基板以該第二旋轉速度旋轉之狀態下,從該噴吐口噴吐該處理液,並使該噴嘴往該基板的外周側移動。
  19. 一種電腦可讀取記錄媒體,儲存有程式,該程式用於使裝置進行如申請專利範圍第18項之基板處理方法。
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