TWI390363B - 顯像裝置、顯像方法及記憶媒體 - Google Patents

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Description

顯像裝置、顯像方法及記憶媒體
本發明係有關將在其表面塗佈、曝光光阻後之基板加以顯像的顯像裝置、顯像方法及記憶媒體。
半導體製造過程之一的光阻處理中，於半導體晶圓(以下稱「晶圓」)之表面塗佈光阻，將該光阻以既定之圖案曝光後，進行顯像而形成光阻圖案。此種處理一般使用一種在進行光阻之塗佈、顯像的塗佈、顯像處理連接有曝光處理的系統，而進行。
就習知的顯像處理而言，例如，首先，於基板固持部上將晶圓水平固持，在從該晶圓之表面略微上揚的位置，配置具有孔隙之流出孔的顯像液噴嘴。其後，一邊使晶圓繞垂直軸旋轉，並將顯像液從該顯像液噴嘴流出；一邊使該顯像液噴嘴沿晶圓之旋轉半徑方向而移動。藉此，將顯像液呈螺旋狀盛裝到晶圓之表面。之後，於如上述盛裝顯像液的狀態下，將晶圓保持於靜止狀態，直到經過既定之顯像時間。然後，將沖洗液供應到晶圓W，洗掉顯像液。此方法為人們所知悉，該顯像處理稱為槳葉式顯像。
然而，於該槳葉式顯像有使用之顯像液的量較多之缺點。因此，有人提出如專利文獻1中，進行一邊使基板旋轉，一邊將顯像液流出該基板而顯像處理的方法，以取代該槳葉式方法。參照圖15(a)、15(b)，簡單說明該顯像處理。首先，隔著基板固持部之旋轉夾盤22，使晶圓W繞垂直軸旋轉；並如圖中之箭頭所示，一邊使包含一種自晶圓W之周緣部側伸長至中央部側之狹縫狀流出口12的顯像液噴嘴13從晶圓W之周緣部側往中央部側移動，一邊使顯像液14從流出口12呈帶狀流出；且將顯像液14呈螺旋狀供應到晶圓W之表面，以顯像液14之液膜15被覆其表面整體。顯像液噴嘴13移動到晶圓W之中心部上，以顯像液14覆蓋晶圓W整體以後，為防止該液膜15之乾燥，顯像液噴嘴13仍持續供應顯像液14到其晶圓W之中心部。經過不久，當晶圓W表面之光阻的光阻圖案被顯像時，藉由以未圖示之沖洗液噴嘴流出沖洗液，洗掉晶圓W表面之顯像液14，而結束顯像處理。
一邊使上述之基板旋轉，一邊從噴嘴將顯像液流出該基板而顯像處理的方法中，在晶圓W形成顯像液14之液膜15時，比起於上述之槳葉式顯像進行盛裝，藉由將顯像液噴嘴13之移動速度設定成較大，可達到顯像處理的縮短化。又，比起於槳葉式方法進行盛裝時，由於晶圓W表面之顯像液14的膜厚變小，因此可達到顯像液14之省液化。然而，由於因著光阻材料，而欲抑制顯像缺陷之產生，並欲得到良好之臨界尺寸(光阻圖案之線寬)(CD，Critical Dimension)的均勻性時，製程範圍將變窄；其結果，有時會使顯像時間及使用之顯像液量充分降低，而無法進行處理。因此，形成如何依然使該等顯像時間及顯像液量降低而進行顯像處理的研討事項。
又，上述之顯像方式中，為使顯像後所形成的光阻圖案之形狀穩定，將晶圓W整體用液膜15覆蓋以來，到以該沖洗液去除其液膜15為止，需要10秒～20秒的時間。其間，若以既形成之液膜15不會乾燥的程度之較少流量而供應顯像液即可；以相同於如上述形成液膜15時之流量，持續供應顯像液14時，將無法充分達到顯像液14之省液化。
因此，對於自顯像液供應管16往顯像液噴嘴13之顯像液供應量，以可任意變化之方式而構成，在晶圓表面整體形成液膜15後，可使出自該流出口12之流出量降低。但因顯像液噴嘴13供應既定流量之顯像液，於流出口12之長度方向的各部所流出之顯像液的流速及供應壓二者成為一定；且由於如上述所流出之形狀呈穩定的帶狀，因此往顯像液噴嘴13之顯像液的供應量比其既定之流量為低時，顯像液14從流出口12流出時將變得不穩定。其結果，有不進行正常之現象，產生現象缺陷；或者光阻圖案不均勻之虞。
現今，有人研討在一個顯像裝置設置複數之顯像處理部，於各顯像處理部將顯像液噴嘴13當作共用噴嘴，抑制顯像處理之不均勻，或者將各配管共用化而簡潔化；以取代在一個顯像裝置設置一個包含該旋轉夾盤的顯像處理部，並將該顯像裝置複數設置在塗佈、顯像裝置。即使於此種包含複數之顯像處理部的顯像裝置中，如上述抑制顯像液的使用量仍為課題。又，專利文獻1記載：對基板進行複數次顯像液之供應，但並不能解決上述的問題。
【專利文獻1】日本特開2005-210059號公報(段落0044及圖5等)
本發明係為解決此種問題所構成，其目的為：提供顯像裝置、顯像方法與記憶媒體，將固持於複數之顯像處理部的基板固持部，且塗佈有光阻並曝光後之基板加以顯像時，可穩定而供應顯像液到各基板。
本發明之顯像裝置的特徵係包含：複數之顯像處理部，各具備將塗佈有光阻並曝光後之基板保持水平，使其繞垂直軸旋轉的基板固持部，且沿橫向排列；第1顯像液噴嘴，共通設於該等複數之顯像處理部，用以將顯像液呈帶狀供應到固持於該基板固持部的基板之表面；驅動機構，於各顯像處理部間輸送該第1顯像液噴嘴，並於各顯像處理部，在該第1顯像液噴嘴流出之顯像液的帶狀區域之一端側面向基板中央的狀態下，為於基板之表面整體形成顯像液的液膜，使第1顯像液噴嘴移動，俾於將顯像液之供應位置從基板表面的中央部及周緣部之其中一邊，移動到另一邊；第2顯像液噴嘴，將顯像液呈圓形或長度比該帶狀區域短的帶狀，而供應到以第1顯像液噴嘴形成顯像液之液膜的基板之中心部，防止該顯像液之液膜的乾燥。
第2顯像液噴嘴可對應於各基板固持部而複數設置，彼此獨立而將顯像液供應到各基板固持部；第1顯像液噴嘴可包含呈扁平形成開口的第1流出口。第2顯像液噴嘴可包含呈略圓形形成開口的第2流出口。例如，設有一控制部，對於基板固持部之旋轉、第1顯像液噴嘴之移動、出自第1顯像液噴嘴及第2顯像液噴嘴的顯像液之供應加以控制；此時該控制部具有下列功能：例如於一個顯像處理部從第1顯像液噴嘴供應顯像液到基板後，使第1顯像液噴嘴移動到其他顯像處理部，並使其於其顯像處理部待機後，將顯像液供應到其顯像處理部之基板。
本發明之顯像方法的特徵係包含：基板固持步驟，將塗佈有光阻並曝光後之複數基板加以固持在各設於橫向各別排列之顯像處理部的複數之基板固持部；顯像液供應步驟，一邊透過一個基板固持部，使基板繞垂直軸旋轉，一邊將顯像液從該第1顯像液噴嘴呈帶狀且其帶狀區域之一端側面向固持於一個基板固持部之基板的中央，而供應到基板表面的中央部及周緣部之其中一邊；液膜形成步驟，接著於該顯像液之帶狀區域的一端側面向該基板之中央的狀態下，藉由使該顯像液之供應位置從基板之表面的中央部及周緣部之其中一邊，移動到另一邊，以在該基板之表面形成顯像液的液膜；乾燥防止步驟，然後為防止該顯像液之液膜的乾燥，從第2顯像液噴嘴將顯像液呈圓形或長度比第1顯像液噴嘴所供應之顯像液短的帶狀，而供應到該基板之中心部，並透過該基板固持部，使基板繞垂直軸旋轉，使其顯像液因離心力伸展到基板之周緣部；噴嘴輸送步驟，於各顯像處理部間輸送第1顯像液噴嘴；對固持於其他基板固持部之基板，進行該顯像液供應步驟、液膜形成步驟及乾燥防止步驟的處理。
亦可包含下列步驟：第2顯像液噴嘴對應於各基板固持部而複數設置，各第2顯像液噴嘴可彼此獨立，供應顯像液到各基板固持部之基板；又第1顯像液噴嘴供應顯像液到一個顯像處理部之基板後，移動到其他顯像處理部，於供應顯像液到其顯像處理部之基板前，在該顯像處理部待機。
又，本發明之記憶媒體係一種儲存著用於進行對塗佈有光阻並曝光後之基板之顯像的顯像裝置之電腦程式的記憶媒體；其特徵為：該電腦程式用以實施上述之顯像方法。
本發明之顯像裝置包含：第1顯像液噴嘴，以驅動機構輸送於各顯像處理部間，為在各顯像處理部之基板形成顯像液之液膜，將顯像液呈帶狀且其帶狀區域之一端側面向基板之中央而供應到基板表面；第2顯像液噴嘴，為供應用以防止顯像液之液膜乾燥的顯像液，將顯像液呈圓形或長度比第1顯像液噴嘴所供應之顯像液短的帶狀，而供應到基板。藉由如上述因應處理，區別使用顯像液噴嘴，例如僅使用第1顯像液噴嘴，比起使出自其噴嘴的流出量變化而供應顯像液到基板時，可抑制顯像液往其基板的供應不穩定之情況。又，由於配合各噴嘴其所流出之顯像液的形狀，可調整顯像液往基板之供應量，因此可達到供應往基板之顯像液的省液化。
 實施發明之最佳形態
針對實施本發明之顯像方法的顯像裝置2，參照顯像裝置2之概略結構圖的圖1，加以說明。顯像裝置2包含：三個顯像處理部21a、21b、21c；複合噴嘴部4a～4c；主顯像液噴嘴6。各顯像處理部21a～21c包含：各別將晶圓W之背面中央部吸附而保持水平之基板固持部的旋轉夾盤22a、22b、22c。
顯像處理部21a～21c各別同樣而構成，在此舉顯像處理部21a為例，加以說明。旋轉夾盤22a隔著旋轉軸23與旋轉驅動機構之驅動機構24連接。旋轉夾盤22a於透過驅動機構24固持晶圓W之狀態下，可繞著垂直軸旋轉及升降而構成；且晶圓W之中心位於旋轉夾盤22a的旋轉軸上而設定。驅動機構24接收來自後述之控制部100的控制信號a1～a3，控制旋轉夾盤22a的旋轉速度。
於旋轉夾盤22a之周圍，設有一上方側環繞旋轉夾盤22a上之晶圓W而形成開口的杯狀容器體25，杯狀容器體25之側周面上端側係形成傾斜到內側的傾斜部26。杯狀容器體25之底部側則如圖1所示，例如設有形成凹部狀之液體收納部31。液體收納部31係由未圖示之分隔壁於晶圓W之周緣下方側橫亙至全周，被分割成外側區及內側區二者。外側區之底部設有用以排出所儲存的顯像液等之排放液的未圖示之廢液口；內側區之底部設有用以排出處理氣體的排氣口32、33。排氣口32、33連接排氣管34的一端。排氣管34的另一端經由排氣阻尼器35，與顯像處理部21b及21c的排氣管34合流；例如連接到設有顯像裝置2之工廠的排氣通道。排氣阻尼器35接收來自控制部100之控制信號b1～b3，控制杯狀容器體25內的排氣量。
圖2、圖3係各別顯示將圖1之顯像裝置2實際構成時的示意立體圖、俯視圖。圖中之28為水平設於各杯狀容器體25內的圓形板，且設有朝上方貫通該圓形板而以可任意升降之方式所構成的3根升降銷29。升降銷29以未圖示之驅動部，對應於輸送晶圓W至顯像裝置2之未圖示的晶圓輸送裝置之動作，而進行升降；且因晶圓輸送裝置及該升降銷的協同作用，被輸送到顯像處理部21a之晶圓W被傳遞至旋轉夾盤22a。使該升降銷29升降之該驅動部，將因應其升降銷29之升降狀態的信號輸入控制部100；控制部100藉由檢測該信號，以判斷晶圓W是否被送入各顯像處理部21a～21c之杯狀容器體25內，因應其判斷結果，如後述地使各噴嘴往晶圓W被送入之顯像處理部21a～21c移動，進行處理。
接著，說明複合噴嘴部4a、4b、4c。該等噴嘴部4a、4b、4c各別將顯像液、純水及N2 (氮)氣體供應到顯像處理部21a、21b、21c之晶圓W而構成；各複合噴嘴部4a～4c係同樣而構成。在此，首先舉複合噴嘴部4a為例；也一邊參照圖4，一邊說明。
複合噴嘴部4a包含次顯像液噴嘴41a、純水噴嘴42a及N2 氣體噴嘴43a，該等各噴嘴41a～43a沿晶圓W之直徑方向相互連接，各噴嘴41a、42a、43a各別包含例如在各垂直下方形成開口之圓形孔隙的流出口44a、45a、46a。次顯像液噴嘴41a之流出口44a的口徑L1係例如0.1mm～10mm。
如圖1所示，次顯像液噴嘴41a經由供應通道51連接到儲存有顯像液的顯像液供應源5A；純水噴嘴42a經由供應通道52連接到儲存有純水的純水供應源5B；N2 氣體噴嘴43a經由供應通道53連接到儲存有非活性氣體之N2 氣體的N2 氣體供應源5C。純水係於供應顯像液到晶圓W前，為提高其可潤濕性所供應的用以進行預濕(prewet)處理之表面處理液；且純水亦為顯像後，用以將不必要之顯像液洗掉的沖洗液。於供應通道51插設有流量控制部54；於供應通道52插設有流量控制部55；於供應通道53插設有流量控制部56。各流量控制部54～56包含閥與質量流量控制器等，依據來自控制部100的控制信號c1～c3、d1～d3、e1～e3，以控制各處理液及氣體從各噴嘴41a～43a往晶圓W的供應或停止。
如圖2、圖4所示，複合噴嘴部4a設於臂體57的一端，臂體57的另一端連接於面向顯像處理部21a～21c之排列方向所形成的設在基座36上之驅動機構58。驅動機構58沿著形成於其基座36且沿顯像處理部21a～21c之排列方向伸長的導軌59，沿橫向移動。圖6(a)中之47a～49a係噴嘴41a～43a的流出口44a～46a往旋轉夾盤22a所載置之晶圓W的投影區域；藉由以驅動機構58移動複合噴嘴部4a，該等投影區域47a～49a可從晶圓W之周緣部移動到晶圓W之中心P上。又，驅動機構58可透過臂體57使複合噴嘴部4a沿垂直方向升降而構成。該驅動機構58所為之臂體57的升降動作以及驅動機構58往橫向的移動，依據控制部100發送之控制信號所控制；流出口44a～46a將顯像液、純水及N2 氣體供應到晶圓W時，該等流出口44a～46a被配置於距離晶圓W例如5mm～20mm之高度位置。
複合噴嘴部4b包含各具有流出口44b、45b、46b的噴嘴41b、42b、43b；複合噴嘴部4c包含各具有流出口44c、45c、46c的噴嘴41c、42c、43c。與複合噴嘴部4a之各流出口同樣地，各該等流出口41b、42b、43b與41c、42c、43c往對應之晶圓W的投影區域47b、48b、49b與47c、48c、49c，可從其晶圓W之周緣部往中心部移動。
接著，針對主顯像液噴嘴6，也一邊參照圖5，一邊說明。主顯像液噴嘴6於其下端面例如在垂直下方包含一流出口62，該流出口沿主顯像液噴嘴6之移動方向而呈狹縫狀形成開口。此流出口62之長度方向並行於晶圓W的直徑，將顯像液呈帶狀流出晶圓W。流出口62之長度方向的大小L2係例如5mm～15mm；寬度方向的大小L3係例如0.1mm～1mm。
如圖1所示，於主顯像液噴嘴6連接有顯像液供應管64之一端。顯像液供應管64之另一端經由包含閥與質量流量控制器等之流量控制部65，連接到顯像液供應源5A；流量控制部65依據來自控制部100的控制信號f1，以控制顯像液從主顯像液噴嘴6往晶圓W的供應或停止。
如圖2、圖5所示，主顯像液噴嘴6設於臂體66的一端，臂體66的另一端連接於設在基座36上之驅動機構67。驅動機構67係沿著於基座36沿顯像處理部21a～21c之排列方向伸長而設置的導軌68，可沿橫向移動而構成。又，驅動機構67可透過臂體66使主顯像液噴嘴6沿垂直方向升降。因該驅動機構67之橫向移動與臂體66之升降動作，主顯像液噴嘴6並不會干擾到複合噴嘴部4a～4c及其等所連接的臂體57，而能移動於各旋轉夾盤22a～22c所固持的晶圓W上。另外，如圖6(b)所示，於主顯像液噴嘴6之流出口62的投影區域63之一端移動至晶圓W的中心P之狀態下，該投影區域63通過各旋轉夾盤22a～22c所固持的晶圓W之直徑上，可從各晶圓W之周緣部往中心P移動。驅動機構67之橫向移動與臂體66之升降動作係接收來自控制部100的控制信號所控制；流出口62將顯像液供應到晶圓W時，流出口62被配置於距離晶圓W表面例如15mm～20mm之高度位置。
如圖2所示，顯像裝置2設有三個複合噴嘴部用之待機部37a～37c，該等待機部呈上側形成開口之杯狀容器狀。待機部37a、37b、37c各對應於複合噴嘴部4a、4b、4c，各複合噴嘴部4a～4c收納於該等待機部37a～37c內，於不對晶圓W進行處理時，可進行待機。又，顯像裝置2設有主顯像液噴嘴用之待機部38，該待機部呈上側形成開口之杯狀容器狀，且對應於主顯像液噴嘴6。主顯像液噴嘴6收納於待機部38內(原點)，可進行待機。但如於顯像裝置2之作用所說明，主顯像液噴嘴6在顯像裝置2所為處理開始後，例如對一個批次等既定之複數晶圓W結束處理為止，則不回到待機部38，而於各顯像處理部21a～21c的各杯狀容器體25之周邊進行待機。
待機部37a～37c及顯像處理部21a～21c係交互配列成一列，待機部37a之側方設有待機部38。
接著，說明控制部100。控制部100例如由電腦所構成，具有未圖示之程式收納部。該程式收納部收納著組合有命令的例如軟體所構成之程式，俾進行於後述之作用所說明的顯像處理。藉著由控制部100讀取該程式，控制部100控制晶圓之旋轉速度、各噴嘴之移動、往晶圓之顯像液、純水及N2 氣體的供應等。該程式於例如收納在硬碟、光碟、磁光碟(Magnet Optical Disk)或記憶卡等記憶媒體之狀態下，收納於程式收納部。
接著，一邊參照圖7(a)-(e)～圖9(a)-(e)，一邊說明以該顯像裝置2在晶圓W進行一連串之顯像處理的順序。晶圓W例如由未圖示之晶圓輸送裝置，依序並反覆地送入顯像處理部21a、21b、21c。又，在各晶圓W之表面塗佈光阻，其光阻已接受既定之曝光處理。又，為方便說明起見，送入顯像處理部21a、21b、21c之晶圓W各作為晶圓W1、W2、W3。
首先，各杯狀容器體25內之排氣量形成既定之排氣量；該基板輸送裝置將晶圓W1送入顯像處理部21a，且因與其顯像處理部21a之升降銷29的協同作用，其晶圓W1被傳遞至旋轉夾盤22a上，進入杯狀容器體25內。複合噴嘴部4a、主顯像液噴嘴6接收來自控制部100的控制信號，從各別之待機部37a、38移動到晶圓W1上(圖7(a))。
接著，旋轉夾盤22a將晶圓W1例如以1500rpm旋轉；複合噴嘴部4a之各噴嘴41a～43a移動到從晶圓W1之表面至該等噴嘴之各流出口44a～46a的高度為15mm～20mm的高度位置，並且複合噴嘴部4a往晶圓W1之中心部移動，俾於純水噴嘴42a位在晶圓W1之中心部上。然後，純水F從純水噴嘴42a流出。所流出之純水F以從晶圓W1中心部因離心力之作用往周緣部伸展的所謂旋轉塗佈法，將晶圓W1被覆(圖7(b))。
從流出純水F，經過既定之時間，將停止流出純水F；複合噴嘴部4a於晶圓W1上往周緣部移動，並且主顯像液噴嘴6移動到晶圓W1之中心部上，而從晶圓W1表面至其流出口62的高度為例如15mm～20mm的位置。然後，顯像液D從主顯像液噴嘴6以流速100ml/分～1000ml/分例如以600ml/分被供應至晶圓W1的中心部。所供應至晶圓W1中心部之顯像液D於純水F的液膜上，以旋轉塗佈法往晶圓W1之周緣部側擴展，將未充分由純水F被覆之處也加以被覆，而成膜於晶圓W1表面整體(圖7(c))。
顯像液D開始從主顯像液噴嘴6流出後，經過既定之時間，晶圓W1之旋轉速度例如成為700rpm。主顯像液噴嘴6一邊流出顯像液，一邊沿晶圓W1之外側方向移動(圖7(d))；例如顯像液往晶圓W1之供應位置與晶圓W1中心二者之距離成為晶圓W1之半徑的1/3左右時，主顯像液噴嘴6之顯像液D的供應將停止。於顯像液D之供應停止後，主顯像液噴嘴6仍往晶圓W1之外側方向繼續移動，例如在距離晶圓W1之外緣上些微外側的區域而停止(圖7(e))。
接著，晶圓W1之旋轉速度例如成為1200rpm，主顯像液噴嘴6一邊將顯像液D以流速100ml/分～1000ml/分例如以600ml/分流出，一邊從晶圓W1之外側往中心部側移動；顯像液D從晶圓W1之周緣部側呈螺旋狀被供應到中心部側。所供應到晶圓W1之顯像液D，因進行旋轉之晶圓W1的離心力作用，於已成膜於晶圓W1表面之顯像液D的膜表面濡濕並擴展至外側；而形成在中央具有凹部之顯像液D的膜，其凹部的直徑隨著主顯像液噴嘴6往晶圓W1之中心部側移動，逐漸變窄(圖8(a))。
主顯像液噴嘴6持續移動，晶圓W1之中心納入其流出口62往晶圓W1的投影區域內；當顯像液D被供應至晶圓W1中心而該凹部消失時，主顯像液噴嘴6則停止流出顯像液D(圖8(b))。然後，主顯像液噴嘴6往顯像處理部21b移動，例如於其顯像處理部21b之杯狀容器體25的外側附近待機；並且複合噴嘴部4a往晶圓W1之中心部移動俾於次顯像液噴嘴41a位在晶圓W1之中心部上。之後，自顯像液D停止從主顯像液噴嘴6流出而到顯像液之液膜乾燥為止的例如2秒鐘內，將顯像液D從其次顯像液噴嘴41a以流速100ml/分～1000ml/分例如以250ml/分供應到晶圓W1之中心部(圖8(c)、8(d))。從次顯像液噴嘴41a被供應至晶圓W1之中心部的顯像液D，於已形成之顯像液D的液膜之表面，因離心力而擴展到周緣部側，防止其液膜的乾燥。
例如，次顯像液噴嘴41a流出顯像液D後，經過既定之時間例如10～20秒鐘時，停止流出顯像液D；而純水噴嘴42a移動到晶圓W1之中心，將純水F流出晶圓W1之中心部。所流出之純水F，因進行旋轉之晶圓W1的離心力作用，沿表面擴展至外側，將晶圓W1表面之含有光阻溶解成分的顯像液D洗掉，沖洗晶圓W1之表面。
又，例如此時，當未圖示之輸送機構將晶圓W2送入顯像處理部21b的旋轉夾盤22b上，升降銷29升降，晶圓W2被送入杯狀容器體25時，於其杯狀容器體25之外側待機的主顯像液噴嘴6移動到晶圓W2上，以與被輸送至顯像處理部21a之晶圓W1同樣的順序，開始進行顯像處理(圖8(e))。又，主顯像液噴嘴6移動到顯像處理部21b時，晶圓W2已被送入其顯像處理部21b之杯狀容器體25內的情況下，則主顯像液噴嘴6並不待機而移動到晶圓W2上，並且複合噴嘴部4b從待機部37b移動到晶圓W2上，開始進行顯像處理。
另一方面，於顯像處理部21a中，從開始流出純水F，經過既定之時間，將停止純水F的供應，晶圓W1之旋轉速度例如成為2000rpm；並且N2 氣體噴嘴43a移動到晶圓W1的中心部上，供應N2 氣體到晶圓W1的中心部。因該N2 氣體之供應及杯狀容器體25內之排氣，從晶圓W1之中心朝向周緣側形成氣流；因該氣流與離心力的作用，附著在晶圓W1之液體從晶圓W1被去除，而將晶圓W1乾燥(圖9(a))。
當晶圓W1之乾燥結束時，停止從N2 氣體噴嘴43a供應N2 氣體，複合噴嘴部4a移動到待機部37a而成為待機狀態；且旋轉夾盤21a之旋轉將停止，因未圖示之輸送機構及升降銷29的協同作用，晶圓W1從杯狀容器體25內被送出顯像裝置2之外部(圖9(b))。第2顯像處理部21b中，接著與第1顯像處理部21a之處理同樣地進行晶圓W2的處理；對晶圓W2，純水噴嘴42b供應純水→主顯像液噴嘴6往晶圓W2中心供應顯像液→使主顯像液噴嘴6一邊往晶圓W2周緣移動，一邊供應顯像液→使主顯像液噴嘴6一邊從晶圓W2外緣往中心移動而一邊進行之顯像液供應結束時，主顯像液噴嘴6往顯像處理部21c移動，例如於其顯像處理部21c之杯狀容器體25的外側附近待機(圖9(c)、9(d))。
於第2顯像處理部21b之晶圓W2，繼續藉由供應純水而去除顯像液→進行乾燥，乾燥處理結束時，複合噴嘴部4b回到待機部37b。又，晶圓W3被送入第3顯像處理部21c時，主顯像液噴嘴6從上述之待機部38移動到晶圓W3上，並且複合噴嘴部4c從待機部37c移動到晶圓W3上，與第1顯像處理部21a之晶圓W1同樣地進行一連串的顯像處理(圖9(e))。
其後，依各顯像處理部21a→21b→21c之順序，送入晶圓W，將主顯像液噴嘴6於該等顯像處理部21a～21c間依序移動；並且對應於其主顯像液噴嘴6已移動之顯像處理部21的複合噴嘴部4，從待機部37移動到晶圓W上，在晶圓W上進行顯像處理。然後，針對事先設定的既定片數之晶圓W，主顯像液噴嘴6所為之顯像液供應結束時，主顯像液噴嘴6回到待機部38，繼續由對應於其最後之晶圓W的複合噴嘴部4進行一連串處理。處理結束後，其複合噴嘴部4回到所對應之待機部37，最後的晶圓W被輸送至顯像裝置2之外部，顯像裝置2所為之處理結束。
依該顯像裝置2，各顯像處理部21a～21c中，各顯像處理部21a～21c所共用之主顯像液噴嘴6，將顯像液呈帶狀供應到各顯像處理部21a～21c之晶圓W；形成顯像液膜後，將顯像液供應到比其帶狀區域窄之圓形區域的次顯像液噴嘴41a～41c，以比形成其膜之流量較少的流量而供應顯像液，俾於其顯像液膜不會乾燥。如上述，藉由因應所供應至晶圓W的顯像液之流量，區別使用流出顯像液的噴嘴，以將出自主顯像液噴嘴6之顯像液的供應流量縮小；比起為防止該顯像液膜之乾燥而供應顯像液的情況，係使顯像液之流出穩定，並可抑制顯像缺陷之產生。另外，藉由使出自次顯像液噴嘴41a～41c的流量小於出自主顯像液噴嘴6的流量，可達到顯像液往晶圓W供應之量的降低，因此可抑制顯像處理的成本提高。
又，顯像裝置2中，由於在各顯像處理部21a～21c間共用主顯像液噴嘴6，比起在顯像處理部21a～21c各設置主顯像液噴嘴6時，可達到製造成本之降低。又，由於用以供應顯像液至主顯像液噴嘴的顯像液供應通道也能簡潔化，因此可達到製造之工時與成本的降低。又，藉由將顯像液供應通道共通化，比起針對各顯像處理部各設置顯像液供應通道時，係因應供應通道之狀態，可抑制顯像液的流出狀態於各顯像處理部21a～21c不均勻之情況。
上述之實施形態中，在晶圓W形成純水之液膜後，更於晶圓W中心將顯像液供應到晶圓W而形成液膜。之後，以主顯像液噴嘴6將顯像液從晶圓W之周緣部側供應到中心部側時，由於其顯像液變得易於將晶圓W表面濡濕，因此在晶圓W均勻擴展。因此，由於可抑制顯像缺陷之產生或光阻圖案的大小(CD，Critical Dimension)之不均勻等，故係屬較佳。又，形成顯像液膜時，主顯像液噴嘴6一邊供應顯像液，一邊從晶圓W之周緣部側移動到中心部側；不僅如此，亦可從晶圓W之中心部側移動到周緣部側。
甚且，上述實施形態中，供應純水後，於以主顯像液噴嘴6將顯像液供應到晶圓W中心部後，一邊使主顯像液噴嘴6移動到周緣部側，一邊流出顯像液。藉此，顯像液更確實也遍及偏離晶圓W中心部之晶圓W的周緣部側；如上述，以主顯像液噴嘴6從周緣部側向中心部側供應了顯像液時，由於其顯像液之晶圓周緣側的可濡濕性提高，因此更能抑制其周緣側的顯像缺陷與CD之不均勻。亦即，在此之顯像液的供應並非以顯像為目的，係作為改善晶圓W表面之可濡濕性的預濕而進行。如上述，以主顯像液噴嘴6將顯像液從周緣部側供應到中心部側以前，先將純水與顯像液供應到晶圓W；此對於例如將用於液浸曝光之斥水性的高阻抗性光阻塗佈於晶圓，顯像液不易濡濕其光阻表面的情況，特別有效益。所謂液浸曝光，係於曝光裝置進行曝光的透鏡與晶圓之間供應液體，並藉由使從透鏡供應到晶圓之曝光光束折射以進行曝光俾能得到高解析度的曝光處理。再者，於供應純水後，往晶圓W中心部供應顯像液以及從中心部向周緣部供應顯像液時，由於若如上述晶圓W表面以顯像液濡濕即可，因此亦能以次顯像液噴嘴41a～41c進行。
又，上述實施形態中，於顯像液前，先將純水供應到晶圓W，進行預濕。藉此，提高顯像液之可濡濕性，且由於即使減少顯像液之液量，仍可使顯像液更確實遍及晶圓W之表面，故係屬較佳。
由於若能將出自主顯像液噴嘴6之顯像液呈帶狀供應到晶圓W即可，因此流出口62就扁平開口部而言，例如若為扁平圓、扁平四角形即可。又，亦可不設置例如複數圓形孔沿主顯像液噴嘴6之移動方向成列的形狀之流出口；可形成於長徑沿噴嘴之長度方向伸展的橢圓上，也可形成於對角線沿噴嘴之長度方向伸展的菱形。又，若從次顯像液噴嘴41a～41c之流出口44a～44c將顯像液穩定而供應到晶圓W，即使未如上述將流出口44a～44c呈略圓形形成，仍包含於本發明之申請專利範圍；例如流出口44a～44c可形成其長度方向之大小係小於流出口62之長度方向之大小的狹縫狀，將顯像液呈帶狀供應到晶圓W；也可為正圓形。又，流出口44a～44c往晶圓W之投影區域也可不形成圓形或矩形。又，次顯像液噴嘴41a～41c亦可為包含複數之流出口的構成。
又，主顯像液噴嘴6並不限於如上述實施形態使其待機。一邊參照圖10(a)～10(d)，一邊說明其他待機方法。與上述實施形態同樣地，進行顯像處理。顯像處理部21a中，主顯像液噴嘴6一邊流出顯像液D，一邊從晶圓W1之周緣部側移動到中心部側；顯像液D的供應停止後，顯像液D從次顯像液噴嘴41a被供應到晶圓W1之中心部，並且主顯像液噴嘴6回到待機部38(圖10(a)、10(b))。然後，當接下來之晶圓W2進入顯像處理部21b的杯狀容器體25內時，主顯像液噴嘴6從待機部38移動到顯像處理部21b之晶圓W2上，並且複合噴嘴部4b從待機部37b移動到晶圓W2上，開始顯像處理(圖10(c)、10(d))。關於顯像處理部21b、21c之晶圓W2、W3亦相同，各進行顯像液的液膜形成處理。當其處理結束，主顯像液噴嘴6回到待機部38，然後接下來之晶圓W進入顯像處理部21a～21c中任何一個的杯狀容器體25內時，主顯像液噴嘴6移動到其杯狀容器體25。如上述，即使令主顯像液噴嘴6移動，也能得到與上述實施形態同樣之效果；但由於上述實施形態中，主顯像液噴嘴6可更迅速移動到所輸送晶圓W之顯像處理部21，因此可達到處理量的提高而屬更佳。
上述實施形態中，由於主顯像液噴嘴6將顯像液供應到晶圓W中心P，因此即使不移動到如圖6(b)所示，晶圓W之中心P納入其流出口62之投影區域63的位置，仍可如圖11(a)所示，使其移動到其投影區域63相接晶圓W之中心P的位置。又，如圖11(b)所示，於投影區域63之端部與中心P不相接的狀態下，將顯像液供應到晶圓W；可利用顯像液於晶圓W上的濡濕擴展，將顯像液供應到晶圓W之中心P上，此時亦包含於申請專利範圍所謂之「供應顯像液到基板之中心部」，且此時之投影區域63的端部及中心P之距離L4為10mm以下。若形成如該等結構，由於在晶圓W之中心部可抑制將顯像液重複塗的情況，並能抑制所使用的顯像液，故係屬較佳。又，關於次顯像液噴嘴41a～41c，若也藉由顯像液之濡濕擴展，將其顯像液供應到晶圓W之中心，亦可於晶圓W之中心P不包含在其投影區域47a～47c中的狀態下，供應顯像液。
又，上述實施形態中，一邊將主顯像液噴嘴6從周緣部移動到中心部，一邊將顯像液呈螺旋狀供應到晶圓W時，即使相鄰之帶狀的顯像液相重疊，無間隙地鋪滿；或者即使些微有間隙，若所供應至基板的顯像液擴展於晶圓W上，在晶圓W整體形成顯像液之液膜即可。
又，複合噴嘴部4亦可與主顯像液噴嘴6同樣地，只設置1個而於各顯像處理部21a～21c間共用。然而，如上述之實施形態所示，由於藉由在各顯像處理部21a～21c各設置1基，以能於顯像處理部21a～21c間並行而進行顯像處理，因此處理量提高，係屬較佳。
接著，針對在塗佈、顯像裝置適用上述之顯像裝置2的一例，簡單加以說明。圖12係在塗佈、顯像裝置連接有曝光裝置之系統的俯視圖；圖13係與圖12的系統相同系統之立體圖。又，圖14係與圖12的系統相同系統之縱剖面圖。於該裝置設有載持區S1，傳遞臂C從載置於其載置台101上的密閉型之輸送工具H取出晶圓W，傳遞到處理區S2；並且傳遞臂從處理區S2將處理好之晶圓W接收，送回輸送工具H而構成。
該處理區S2如圖13所示，於本例係下列四層由下而上依序堆疊而構成：第1區塊(DEV層)B1，用以進行顯像處理；第2區塊(BCT層)B2，用以進行形成於光阻膜之下層側的反射防止膜之形成處理；第3區塊(COT層)B3，用以進行光阻液的塗佈；第4區塊(TCT層)B4，用以進行形成於光阻膜之上層側的反射防止膜之形成處理。
第2區塊(BCT層)B2及第4區塊(TCT層)B4由下列部分所構成：塗佈單元，以旋轉塗佈法塗佈用以各別形成反射防止膜的藥劑；加熱‧冷卻系之處理單元群，用以進行該塗佈單元所進行之處理的前處理與後處理；輸送臂A2、A4，設於該塗佈單元及處理單元群之間，於該等單元間進行晶圓W之傳遞。第3區塊(COT層)B3中，除該藥劑為光阻液以外，亦為同樣之結構。
另一方面，關於第1區塊(DEV層)B1，係在一個DEV層B1內堆疊有2段顯像單元DU。該顯像單元DU相當於上述之顯像裝置2。另外，於該DEV層B1內，在該等2段之顯像單元DU設有用以輸送晶圓W的輸送臂A1。亦即，輸送臂A1係對2段之顯像單元DU形成共通化的結構。
而且，處理區S2如圖12及圖14所示，設有棚架單元U5。來自載持區S1之晶圓W被傳遞到該棚架單元U5的一個傳遞單元，例如第2區塊(BCT層)B2所對應之傳遞單元CPL2；接著由設於該棚架單元U5附近之可任意升降式的第1傳遞臂D1，依序輸送。第2區塊(BCT層)B2內之輸送臂A2從該傳遞單元CPL2接收晶圓W，輸送到各單元(反射防止膜單元及加熱‧冷卻系之處理單元群)，於該等單元，晶圓W形成反射防止膜。
其後，晶圓W經由棚架單元U5之傳遞單元BF2、傳遞臂D1、棚架單元U5之傳遞單元CPL3及輸送臂A3，被送入第3區塊(COT層)B3，形成光阻膜。進而，晶圓W經由輸送臂A3→棚架單元U5之傳遞單元BF3→傳遞臂D1，被傳遞到棚架單元U5之傳遞單元CPL11。又，形成有光阻膜之晶圓W，有時也於第4區塊(TCT層)B4更形成反射防止膜。此時，晶圓W經由傳遞單元CPL4，被傳遞到輸送臂A4，形成反射防止膜後，由輸送臂A4傳遞到傳遞單元TRS4。
另一方面，於DEV層B1內之上部設有穿梭臂(shuttle arm)E，係一種用以將晶圓W從設於棚架單元U5的傳遞單元CPL11直接輸送至設於棚架單元U6的傳遞單元CPL12所專用的輸送裝置。形成有光阻膜甚至反射防止膜的晶圓W，由傳遞臂D1從傳遞單元BF3、TRS4接收，而傳遞到傳遞單元CPL11，且自此由穿梭臂E直接輸送到棚架單元U6的傳遞單元CPL12，導入介面區S3。又，圖14中之標記CPL的傳遞單元兼為調溫用的冷卻單元；標記BF的傳遞單元兼為可載置複數之晶圓W的緩衝單元。
接著，晶圓W由介面臂B輸送到例如進行上述液浸曝光之曝光裝置S4，在此進行既定之曝光處理後，被載置到棚架單元U6的傳遞單元TRS6而送回處理區S2。所送回之晶圓W於第1區塊(DEV層)B1進行顯像處理，並由輸送臂A1傳遞到棚架單元U5的傳遞平台TRS1。然後，經由傳遞臂C被送回輸送工具H。又，圖12中，U1～U4係各堆疊有加熱部及冷卻部二者之熱單元群。
2．．．顯像裝置
4a、4b、4c．．．複合噴嘴部
5A．．．顯像液供應源
5B．．．純水供應源
5C～N2 ．．．氣體供應源
6．．．主顯像液噴嘴
12．．．流出口
13．．．顯像液噴嘴
14．．．顯像液
15．．．液膜
16．．．顯像液供應管
21a、21b、21c．．．顯像處理部
22、22a、22b、22c．．．旋轉夾盤
23．．．旋轉軸
24．．．驅動機構
25．．．杯狀容器體
26．．．傾斜部
28．．．圓形板
29．．．升降銷
31．．．液體收納部
32、33．．．排氣口
34．．．排氣管
35．．．排氣阻尼器
36．．．基座
37a、37b、37c、38．．．待機部
41a、41b、41c．．．次顯像液噴嘴
42a、42b、42c．．．純水噴嘴
43a、43b、43c．．．N2 氣體噴嘴
44a、44b、44c、45a、45b、45c、46a、46b、46c．．．流出口
47a、47b、47c、48a、48b、48c、49a、49b、49c．．．投影區域
51、52、53．．．供應通道
54、55、56．．．流量控制部
57．．．臂體
58．．．驅動機構
59．．．導軌
62．．．流出口
63．．．投影區域
64．．．顯像液供應管
65．．．流量控制部
66．．．臂體
67．．．驅動機構
68．．．導軌
100．．．控制部
101．．．載置台
a1-a3-e1-e3、f1．．．控制信號
A1、A2、A3、A4．．．輸送臂
B．．．介面臂
B1．．．第1區塊(DEV層)
B2．．．第2區塊(BCT層)
B3．．．第3區塊(COT層)
B4．．．第4區塊(TCT層)
BF2、BF3．．．傳遞單元
C．．．傳遞臂
CPL2、CPL3、CPL4、CPL11、CPL12．．．傳遞單元
D．．．顯像液
D1．．．傳遞臂
DU．．．顯像單元
E．．．穿梭臂
F．．．純水
H．．．輸送工具
L1．．．次顯像液噴嘴41a之流出口44a的口徑
L2．．．流出口62之長度方向的大小
L3．．．流出口62之寬度方向的大小
L4．．．投影區域63的端部及中心P之距離
P．．．晶圓之中心
S1．．．載持區
S2．．．處理區
S3．．．介面區
S4．．．曝光裝置
TRS1、TRS4、TRS6．．．傳遞單元
U1～U4．．．熱單元群
U5、U6．．．棚架單元
W．．．半導體晶圓
W1．．．送入顯像處理部21a之晶圓
W2．．．送入顯像處理部21b之晶圓
W3．．．送入顯像處理部21c之晶圓
圖1係依本發明之實施形態的顯像裝置之概略圖。
圖2係圖1的顯像裝置之立體圖。
圖3係圖1的顯像裝置之俯視圖。
圖4係設於圖1的顯像裝置之複合噴嘴部的立體圖。
圖5係設於圖1的顯像裝置之主顯像液噴嘴的立體圖。
圖6(a)、6(b)係顯示該主顯像液噴嘴及複合噴嘴部之各噴嘴的投影區域移動的情況之說明圖。
圖7(a)～7(e)係顯示圖1的顯像裝置所為顯像步驟之作用圖。
圖8(a)～8(e)係顯示圖1的顯像裝置所為顯像步驟之作用圖。
圖9(a)～9(e)係顯示圖1的顯像裝置所為顯像步驟之作用圖。
圖10(a)～10(d)係顯示圖1的顯像裝置之其他顯像步驟之作用圖。
圖11(a)、11(b)係顯示該主顯像液噴嘴的投影區域移動的情況之說明圖。
圖12係適用圖1之顯像裝置的塗佈、顯像裝置之俯視圖。
圖13係該塗佈、顯像裝置之立體圖。
圖14係該塗佈、顯像裝置之縱剖面圖。
圖15係顯示習知的顯像方法之說明圖。
2．．．顯像裝置
4a、4b、4c．．．複合噴嘴部
5A．．．顯像液供應源
5B．．．純水供應源
5C．．．N2 氣體供應源
6．．．主顯像液噴嘴
21a、21b、21c．．．顯像處理部
22a、22b、22c．．．旋轉夾盤
23．．．旋轉軸
24．．．驅動機構
25．．．杯狀容器體
26．．．傾斜部
31．．．液體收納部
32、33．．．排氣口
34．．．排氣管
35．．．排氣阻尼器
41a、41b、41c．．．次顯像液噴嘴
42a、42b、42c．．．純水噴嘴
43a、43b、43c．．．N2 氣體噴嘴
51、52、53．．．供應通道
54、55、56．．．流量控制部
64．．．顯像液供應管
65．．．流量控制部
100．．．控制部
a1-a3-e1-e3、f1．．．控制信號
W．．．半導體晶圓

Claims (11)

  1. 一種顯像裝置，其特徵係包含：複數之顯像處理部，各具備將塗佈有光阻並經曝光後之基板保持水平，使其繞垂直軸旋轉的基板固持部，且該複數之顯像處理部沿橫向排列；第1顯像液噴嘴，共通設於該等複數之顯像處理部，用以將顯像液呈帶狀供應到保持於該基板固持部的基板之表面；驅動機構，於各顯像處理部間輸送該第1顯像液噴嘴；並於各顯像處理部，在該第1顯像液噴嘴流出之顯像液的帶狀區域之一端側面向基板中央的狀態下，為了在基板之表面整體形成顯像液的液膜，而使第1顯像液噴嘴移動，以將顯像液之供應位置從基板表面的中央部及周緣部之其中一方移動到另一方；及第2顯像液噴嘴，將顯像液呈圓形或長度比該帶狀區域短的帶狀，而供應到以第1顯像液噴嘴形成顯像液之液膜的基板之中心部，以防止該顯像液之液膜的乾燥。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯像裝置，其中，該第2顯像液噴嘴對應於各基板固持部設置複數個，其以彼此獨立方式將顯像液供應到各基板固持部
  3. 如申請專利範圍第1或2項之顯像裝置，其中，該第1顯像液噴嘴包含呈扁平狀形成開口的第1流出口。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之顯像裝置，其中，第2顯像液噴嘴包含呈略圓形形成開口的第2流出口。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之顯像裝置，其中，設有一控制部，用以對於該基板固持部之旋轉、該第1顯像液噴嘴之移動、來自該第1顯像液噴嘴及該第2顯像液噴嘴的顯像液之供應加以控制。
  6. 如申請專利範圍第5項之顯像裝置，其中，該控制部具有下列功能：於一個顯像處理部從該第1顯像液噴嘴供應顯像液到基板後，使該第1顯像液噴嘴移動到其他顯像處理部，並使其於該一顯像處理部待機後，將顯像液供應到該顯像處理部之基板。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之顯像裝置，其中，由該第2顯像液噴嘴所供應之顯像液的流量，小於由該第1顯像液噴嘴所供應之顯像液的流量。
  8. 一種顯像方法，其特徵係包含：基板固持步驟，將塗佈有光阻並經曝光後之複數基板加以固持在分別設於各沿橫向排列之顯像處理部的複數之基板固持部；顯像液供應步驟，一邊藉由一個基板固持部使基板繞垂直軸旋轉，一邊將顯像液從該第1顯像液噴嘴呈帶狀且其帶狀區域之一端側面向固持於一個基板固持部之基板的中央，而供應到基板表面的中央部及周緣部之其中一者處；液膜形成步驟，接著於該顯像液之帶狀區域的一端側面向該基板之中央的狀態下，使該顯像液之供應位置從基板之表面的中央部及周緣部之其中一者處，移動到另一者處，藉此而在該基板之表面形成顯像液的液膜；乾燥防止步驟，然後為防止該顯像液之液膜的乾燥，從第2顯像液噴嘴將顯像液呈圓形或長度比第1顯像液噴嘴所供應之顯像液短的帶狀，而供應到該基板之中心部；並藉由該基板固持部使基板繞垂直軸旋轉，利用離心力使該顯像液伸展到基板之周緣部；噴嘴輸送步驟，於各顯像處理部間輸送第1顯像液噴嘴；及對固持於其他基板固持部之基板，進行該顯像液供應步驟、液膜形成步驟與乾燥防止步驟。
  9. 如申請專利範圍第8項之顯像方法，其中，該第2顯像液噴嘴係對應於各基板固持部而複數設置，各該第2顯像液噴嘴係以彼此獨立方式將顯像液供應到各基板固持部之基板。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之顯像方法，其中，該第2顯像液噴嘴所供應之顯像液的流量，小於該第1顯像液噴嘴所供應之顯像液的流量。
  11. 一種記憶媒體，儲存著用於對塗佈有光阻並曝光後之基板進行顯像的顯像裝置之電腦程式；其特徵為：該電腦程式用以實施記載於申請專利範圍第8或9項之顯像方法。
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