TWI286801B - Substrate processing method - Google Patents

Description

1286801 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 。 _本赉明係關於將在半導體晶圓等之基板所設置之抗姓劑膜曝 光、且顯影之基板處理方法，以及可電腦讀取之儲存媒體。 【先前技術】 二半V體裝置製程之-的光刻步驟巾，在半導體晶圓表面塗布 ，巧，所形成之抗_膜以既定之圖案曝光，藉由顯影此所曝 光之抗蝕劑膜，在半導體晶圓上形成電路圖案。

近來’半導體裝置之電路職的細線化、微細化、高集 正急速進行中，伴隨此變麵產生提高曝光解析性能之必要性。 因此，以超紫外線蝕刻技術（EUVL ; Extreme Ultra Vi〇let Lithography)或氟二聚物（F2)曝光技術之開發正在進展中，但 一方面，例如亦有人研討以氟化氬（ArF)或氟化氪 I 良f光技術提高解析性能，例如專利文獻丨中，研討在基面 成讓光透射過之液體層的狀態下進行曝光之方法（以$稱^「、、= ^^)^二2曝光係在透鏡與半導體晶圓間以純水^ 液妝，、滿，在其中々光透射過之技術，例如 在純水中會變成134nm的特徵。 用勵m之ArF波長 在如此之浸潰曝光，若在與液體接觸的抗 表面附著微粒等的話，解析性能會降低很多==== 粒之狀態下進行曝光後之供烤或:影=在== 顯影缺陷之虞。 ·，、议粒亦有產生 【專利文獻1】國際公開公報恥99/49504 , 【發明内容】 顯影 本發明之目的在於提供高解析性能之用以崎較少發生 1286801 缺陷之浸潰曝光的基板處理方法。 之另—目的在於提供—可電腦讀取的儲存媒體，其儲 存有用以貫施前述基板處理方法的控制程式。 面可提供具有如下功能之基板處理方法：在基板表 “it/ L用以在該抗侧膜照射曝光光線，在與該抗餘 ΐϊΞί ί予70件和該基板表面間，讓曝光光線透射過而形 mt該光學元件所騎之曝光紐通職_層，照射 旦;?舻r亥膜曝光;具有該曝光終了後將基板顯 &軸遠液體層之液體係清洗該基板表面及該光學元件表面。 冰醢tit發明之基板處理方法中’較佳可使用將表面活性劑 清洗基板表*較佳= 杯生ί二在不光後’顯影前，熱處理曝光終了後之基 板，然後以峋洗液加以清洗基板表面亦可。萨由設 減少微粒數目，防止產生顯影缺陷，‘可得形狀良;之ί 較·;於使用於如此處理的清洗液，以在純水中2表= 依照本發明之另一實施樣態，提一 者 :;=ΐ;ί ;L;貫施-基板處理方法，該基板處 與該基板表面間，形成可讓睬弁亦^ 、 ……二.尤先線透射過的液體層，·以由該光 ^劑膜之 =該麵之㈣财_觸妹面及^^功 依照本發明，可在浸潰曝光中得到高解析性 麵照;目====膜猶該抗韻 ㈣與從_膜面對面之光學元件 學元件所照射之曝光光線通過該液===以

Ζ ί^ί ；ΐ!^1 T 能。又 可抑制 7 1286801 顯影缺陷之產生。在浸潰曝光處理前後，藉由設置基板清洗步驟， 更可形成顯影缺陷少的良好之電路圖案。 【實施方式】 用以f施發明之最佳形熊 以下參照圖面說明有關本發明之實施形態。

圖1係顯示一貫進行抗蝕劑塗布、曝光、顯影處理之處理系 統的概略平面圖，圖2係其正面圖，圖3係其背面圖。此處理系 統100具備進行抗餘劑塗布及顯影處理之抗钕劑塗布、顯影處理 系統1與浸潰曝光裝置13。 ”w 抗儀劑塗布、顯影處理系統1具備：匣盒站1〇，即搬運基地； 處理站11，具有複數處理裝置；以及介面部12，用以交割^與鄰 接處理站11所設浸潰曝光裝置13間之晶圓W。 ° 匣盒站10係用以將被處理體之晶圓W以略水平姿勢向著垂直 方向（Z方向）複數片（例如25片）以既定間隔排列收容之晶圓 匣盒CR，由其他系統搬入抗蝕劑塗布、顯影處理系統丨， 姓^布、顯影處理系統丨向外部搬出，且用以進行在晶圓 CR與處理站η間之晶圓w的搬運。 匣盒，10具備用以載置晶圓匿盒⑶之昆盒載置圖 所不，在此E盒載置台20上，沿圖中X方向形成 = 曰屮定位突起施，在此突起施之位置，晶酿盒 曰曰0出入口向著處理站11側成i列載置。 Ί將各 日1 ’此晶圓搬運機構μ配置於 排列方向（X方向）及其中晶圓w之排列方向了在匣益 圓搬運用手臂21a，藉由此晶圓搬運用手臂？〗移動之晶 =可選擇性地存取。又，晶圓搬運用手臂圓^ 向Θ方向旋轉的構成，屬於後述處理站u之第3處理部 8 1286801 裝置（ALIM)及延伸裝置（EXT)亦可存取。 切處理具備用以實施對晶圓w進行塗布、顯影時一連串的 步驟之複數處理裝置’此等在既定位置多段地配置。在各處 ΐ:ifw可每一片處理。此處理站1卜如圖1所示裳中“ tHi22a ’在其愤有主晶圓搬運機構22，晶圓搬運 配5所有的處理裝置之構成。此等處理裝置分成 ίίίί 處理部複數之處理裝置沿垂直方向（ζ方向） 晶圓22係如®3 _ ’在筒狀支持體49内侧將 ί 49 #由\田-民下*方向—（Ζ方向）升降自如地裝備。筒狀支持 之旋轉，3日旋轉驅動力可旋轉’伴隨筒狀支持體49 具備在“基台47、前後方轉。晶圓搬運裝置46 等保持構㈣在各處爲構件-藉由此 5 «χΐ®〇! G34rGn 22a ^ 土列配置’第3處理部Gs鄰接g盒站1〇 第“月』恤 介面㈣配置。又，第5處理部G5配置處理K鄰接 圖示ί ϋίίί:里:塗f f (尸)内將晶圓w放在旋轉夾頭(無 (cot)及顯影穿1 ri)m 處理裝置的抗_塗布裝置 部仏與第i處理部ei相同U依序重疊2層。而且，第2處理 卻處理的冷卻裝置出入的延伸裝置（EXT)，進行冷 處理後對晶圓ff進行加熱處理工=== 1286801 ^層。而，替代定向裝置⑻M)設置 在冷卻裝置（C0L)執行定向功能亦可。P衣置（C0L) ’令其 在第4處理部&亦有烤箱型之處理裝置多 備冷卻裝置（C0L )、冷卻板之晶圓搬出入置f ° ^即，具 (EXTC0L)、延伸裝置⑽）、冷卻m，裝置 (HP)由下依序重叠8層。 置U0L)及4個熱板裝置 ΐ 5處理部& ’設置有一面令晶圓W旋轉-面在曰鬥w主 面月洗液加以清洗晶圓w之表清 j W表 ^理^置⑽），其構造無圖示，具的備^=== 液之喷嘴，供給晶圓w y W，⑽供給清洗 膜之液體，例如，較二、=中1=二 能向ΐ方3 5部晶圓搬運機構22看去 空間部，龄斟士曰m猎由將第5處理"卩仏沿導軌25滑動可確保 二 +曰曰圓搬運機構22可容易地由背後進行維修工作。 之於^ϊϊ^ΐ511、圖2所示，具有在其正面部配置可攜性 周9^置型之緩舰盒BR的2層，在其背面部配設 搬運4構2^4呈供’曰在其中央部配設晶圓搬運機構24之構造。晶圓 X方Ii7、7 備晶圓搬運用手臂24a，此晶圓搬運用手臂24a向 且，晶圓搬運用移手 、BR及周邊曝光裝置23。更 理站11之第HU平面内（衫向）旋轉，屬於處 氺奘罟Μ AAP <理^G4的延伸裝置（EXT)或更在鄰接之浸潰曝 九裝^3的無圖示晶圓交割台亦可存取。 ^ ^ :说明有關用以進行浸潰曝光之浸潰曝光裝置13。 威二係，不浸潰曝光裝置13曝光部之概略構造的剖面圖。在 二屮L用無圖示之保持機構所保持水平姿勢之晶圓w表面 ί供給^透鏡43。在此透鏡43外側設置：液 謂运出具有讓曝光用之光透射過之特性的液體；液 1286801 體回收口 42，用以吸引回收所饋送出之液體。 晶圓w表面形成抗蝕劑膜44,一面由液體供給口 41 體-面由液體回收口 42回收液體，而在晶圓w表面（亦即，抗姓 ，膜44之表面）與透鏡43下面之間形成液體層45。如此在晶圓 表面與透鏡43下面之間形成液體層45之狀態下，由在透鏡奶 之無圖不光源經過既定光路引導用以曝光之光，此光以透鏡4 =透射過液體層45，照射於晶]u ψ表面。由此，電路圖案可 裂到在晶圓W表面所形成之抗蝕劑膜44。若在既定複製範 射範圍）之圖案複製終了的話，令晶圓w與曝光部4〇相對 動’進行在另外複製範圍相同地圖案複製。 一般來說，曝光處理中，若在抗蝕劑膜44上存在有微粒 ，的話，在其正下方部分會變得不能曝光，即在顯影處理後所得 电路圖案會產生缺陷。又，在透鏡43下面若附著微粒等異物的話， ^用以曝光之光產生強度不均勻，由此就不能制良好的電路圖 案。更且，在抗蝕劑膜上之微粒等由抗蝕劑膜分離後， 於抗蝕劑膜44或透鏡43的話，會產生前述問題。 “=於浸潰曝光係線幅細，形成集成度高之電路圖案的技術， 故設定用以防止產生如此缺陷之處理條件是必要且不可戋缺 因此，以晶圓W表面與透鏡43下面之間所供給之液體，倭用且 清洗抗蝕劑膜44表面及透鏡43表面之功能，例如，可除去^菩 於抗蝕劑膜44表面及透鏡43表面之微粒等異物者。若使用如此 ii„液體的話’可防止由抗蝕劑膜44等所分離之微粒 ίί附者於抗蝕劑膜等。又，晶圓W表面與透鏡43下面之間 狀微粒㈣物，亦可防止域恥附著於抗 蝕A]膑44等。由此，可提高曝光之解析性能。 r㈣具Ϊ的ΐ，以純水中溶絲面活_作為使用於浸潰曝光之 液體較佳。表面活性劑以使用發泡性小者較佳。其原因在於若 液中產生氣泡，因此氣泡用以曝光之光會散亂而降低解析性能， 又，由於氣泡附著於晶圓W表面或透鏡下面，亦會引起解析性能 11 1286801 j低的緣故。又’表面活性劑之濃度，目在純水中 率起大變化，或因光之穿透性降低，可限制在二^ 範圍。表面活性劑以兩性離子表面活性㈡2 I^佳。兩性離子表面活性劑以氧化胺系之兩_+ 劑、烯烴面活性劑以炔屬料表面活性 其次，說明有關處理系統100之控制***。 ‘ 參 5〇而構各構成部係連接於處理控制器 理去;ίτ 構成。在處理控㈣5G，.連接著：鍵盤，製程其 ΪΪί::處理糸統1〇°而以此鍵盤進行指令之輸入操ΪΪ ' 使用者"面51，由將處理系統1〇〇之勞動 y f， 之顯示軸。 ㈣誠予W可視化顯示 用jit處理控制器5〇連接記憶部52,其内儲存有：控制程十 IS J Ϊ:制if之翻來實現在處理系統1 〇〇所執行‘各 ;，處理的程式。處理程式儲以=ί;=ίΐ 之既定位置亦可。此外下置於記憶部52 當傳送處理程式。 了由，、他衣置’例如通過專用電路適 而且，按照需要，以由使用者介面51之 =記憶部52讀出後令處理控· 5()在處㈣°处， 控制下，在處_統⑽可進行職之處理在處理控制益5〇之 說明有_用上述處理系統所做晶圓#之處理。 圖5係顯不第1晶圓處理之概要的流程圖。 (c〇T) ^ f ;布裝置⑽)前’首先，在抗蝕劑i布； 盒以°:上: w心日日圓£旦CR取出—片晶圓w，將該 12 1286801 曰曰圓W抵1運至第3處理部g3的延伸步詈（ργγ)。接益 :主晶圓搬運機構22之晶圓搬運裝i 46，由延伸/置曰曰J W ^ ，第，部G3的定_⑽在卿== 化處理（HMDS ^理、2於在那用以提高抗敍劑之固定性進行疏水 裝置46搬運至冷卻裝置（亂），在那冷卻。而， 搬運塗布裝置_。例如，使用聚醯亞胺系 裝置此ίΐ、’+、晶圓w用晶圓搬運裝置46搬運至抗韻劑塗布 f 3 4 4 #上述形成抗蝕劑膜。塗布處理終了後，晶圓W | 以二ΪΓΓ3?之任一熱板裝置㈣_先上處ί ;、、、'後在任一冷卻裝置（COL)冷卻。 那對ίϊ後運ί第3處理部G3之定向裝置(alim)，在 η。早後處理部&之延躲置（Εχτ)搬運至介面部 劑膜晶=在光裝置23中周邊曝光，由此除去多餘之抗钱 置13。'、在L責 光接於介面部12所設置之浸潰曝光裝 面間开^^古ίί 中’如先前說明，透鏡43與晶圓界表 處理^STEP3)^、魏之紐層的狀態下，在抗侧膜實施曝光 塗布曝ί,晶”，利用晶圓搬運機構24重回抗蝕劑 延伸部12，搬運至屬於第4處理部G4之 輪Ιΐί Ξ)。*且，晶圓W利用晶圓搬運裝置46搬運至任一 =在少那作曝光後之洪烤處理（STEP4)，其次搬運至 P衣置（C0L) ’在那作冷卻處理。 顯搬運至顯影裝置（DEV)，在那進行曝光圖案之 。”、員影終了後，晶圓W搬運至任一熱板裝置（up)， 乍事後烘烤處理，其次搬運至冷卻裝置（⑶L)，切作冷卻 处。如此一連之處理終了後，晶圓w通過第3處理部&之延伸 13 1286801 裝置απ)重回ϋ盒站10，收容於任_晶圓歴盒⑶。 晉rrfpVrl處理係不使用設置於第5處理部G5之清洗處理裝 3 _編人清洗處理 决~圖==第2/日圓處理概要之流程圖。第2晶圓處理係在 主晶圓處理申抗蝕劑膜形成步驟後，浸潰曝光步驟 = 1 清洗處理步驟者。亦即，第2晶圓處理方法 ϋιΐ 面。塗布抗輔後形成抗侧膜（stepi)’預先棋烤 =、（ TEP2)，其次將晶圓W搬運至清洗處理裝置 CCLE) ’在那進行抗_膜上微粒等之除 缺 严光(STEP3)之處理方法。如在浸潰曝光處理乂前： 預先除去Μ麵上讀鱗’可提高在浸潰曝光巾讀析性能。 第3晶®處理概要之流程®。第3晶圓處理係在 弟1晶圓處理方法中浸潰曝光步驟（肅3)後，曝光 ^ m 'w、Ϊ理步驟⑽鹏）前’編人利用清洗處理裝置（CLE) 處理步驟（遞3 一）者。若在抗姓劑膜上微粒等異 合=!!狀訂進打熱處理的話，树將此異物由抗侧膜除去 二難。因此，藉由在熱處理（曝光後之烘烤處理）之前實施 >月洗處理，可得抑制缺陷產生之電路圖案。 、 ，8係顯示第4 處理概要之流程圖。第4晶圓處理係在 =刖說明之第1晶圓處理方法中曝光後之烘烤處理步驟（STEP4) ^ ”肩衫步驟（STEP5 )前，編入晶圓W之清洗處理步驟（step4 / ) 者。藉由在顯影處理之前將晶圓W清洗處理，可抑制 對抗钕劑_之微_著料_魅。 陽&處叫 組，第2〜第4晶圓處理方法更佳。亦即，藉由在抗侧膜 成後員影處理前，設置由STEP2 —、STEP3 -、STEP4 -所選之2 或3 -人…洗處理步驟，更可抑制缺陷產生，即可得高精密度之 路圖案。 山又电 而 ，以上說明之實施形態到底係意圖明確本發明之技術内 14 1286801 “ίϊιΑί在如本發明之實施例所_，在本_之精# 王張所返乾圍内，可在各種變更下實施。 爾” 驟後例洗處理細，編在曝光後之供烤處理步 置（CLeH^裝在第5 1理部G5設置清洗處理裝 作連續谁;r、主、（烈）附加供給晶圓W清洗液之功能，可 功能x或，附加供給晶圓w清洗液之 裝置亦可。處或“處理部&配置晶圓w的清洗處理 ^洗處^置並不限紐—面令晶圓w旋轉—面供給清洗液 ===、，在槽中存積以表面活性劑溶解之純水，在此令晶 面對清洗之構造或配置與晶圓w表面空出一定之間隙 在維持其間隙用清洗液填滿的狀態，可使用在 ^間隙一面供給清洗液一面吸引之構造等。 產業上利n 本U係半導體裝置的製程之―，最適合利用浸潰曝光的光 刻0 【圖式簡單說明】 圖1係顯示處理系統之概略構成的平面圖。 圖2係顯示處理系統之概略構成的正面圖。 圖3係顯示處理系統之概略構成的背面圖。 圖4係顯不在浸潰曝光裝置中曝光部之概略構造的剖面圖。 圖5係顯示第1晶圓處理之流程圖。 圖6係顯示第2晶圓處理之流程圖。 圖7係顯示第3晶圓處理之流程圖。 圖8係顯示第4晶圓處理之流程圖。 15 1286801 【主要元件符號說明】 I 抗蝕劑塗布、顯影處理系統 10 匣盒站 II 處理站 12 介面部 13浸潰曝光裝置 20匣盒載置台 20a突起 21晶圓搬運機構 21a晶圓搬運用手臂 22主晶圓搬運機構 22a 晶圓搬運路徑 23周邊曝光裝置 24晶圓搬運機構 24a晶圓搬運用手臂 25導軌 40 曝光部 41 液體供給口 42 液體回收口 43透鏡 44抗蝕劑膜 45液體層 46晶圓搬運裝置 47搬運基台 48保持構件 49筒狀支持體 50處理控制器 16 1286801 51使用者介面 52記憶部 100處理系統 AD附著裝置 ALIM定向裝置 BR缓衝匣盒 CLE清洗處理裝置 COL冷卻裝置 COT抗蝕劑塗布裝置 CP塗布槽 CR晶圓匣盒 DEV顯影裝置 EXT延伸裝置 EXTO3L延伸、冷卻裝置 Gi處理部 G2處理部 G3處理部 G4處理部 處理部 HP熱板裝置 SP載置台 W晶圓 X方向 Z 方向 β方向 17

Claims (1)

1. I28麵F1〇號專利申請案中文申請專利範圍修正本丽年a㈣日修訂 十、申請專利範圍·· 1. 一種基板處理方法，包含如下步驟·· 在基板表面形成抗蝕劑膜； 面對的，而在與該抗峨 液體層； /、 土板表面間，形成可讓曝光光線透射過的 兮抗二tiif::件:照射之曝光光線通過該液體層，而照射於 抓钱_之方式，令該抗铜«曝f及 狐 將該曝光終了後之基板顯影； 其中： 劑為2氧化如:系 基乙二醇系活性劑。 厌屬辭糸表面活性劑或烯烴 飩t,32口申請專利範圍帛1項之基板處理方法，並中在开 將表^之基板處理方法’其中該清洗液係 *

   5. 士口申請專利範圍第^項之基板 J影前，更具有將曝級了後之基板表_4之'二5後丄 冼，然後將該基板熱處理之步驟。 W先液加以>月 將丰H請專利範圍第5項之基板處理方法，其中科r減 將表面活性劑溶解於純水中而成。 冼液係 7·如申請專利範圍第j項之基板處理 谈，且於賴影前，更具有 ^於该曝光 將該基板絲収定之清編邮洗基板鱗理，然後 8.如申請翻翻第7項之絲處理方法，其中該清洗液係 18 1286801 將表面活性劑溶解於純水中而成。 式之軟體，於該控制程式執儲存有可令電腦執行控制程 實施-基板處理方法，該基板處理裝置，而 在基板表面形成抗餘劑膜；方法包3如下步驟： 基於在該抗蝕劑膜照射曝光 面對面之光學元件與該基板表、的，而在與該抗蝕劑膜 液體層； 麵間’軸可讓曝光讀透射過的 ‘體層，而照射於 以由該光學元件所照射之曝光 該抗·膜之方式，令該抗_膜曝光；^成 將該曝光終了後之基板顯影； 其中： 而成，且 形成該液體層之液體係將表面活性劑 具有清洗職板表面及該光學元件表於純水中 10.如申請專利範圍第9項之可電腦讀ς之 . 该表面活性劑為氧化胺系兩性離子表 堵存媒體，其中 性劑或烯烴基乙二醇系活性劑。 力、块屬醇系表面活

   十一、圖式： 19 1286801

   月了日修正替換頁 圖式

   步驟1 步驟2 步驟3 步驟4 步驟< 步驟5