TW200301407A - Developing device and method thereof - Google Patents

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200301407 A7 B7 五、發明説明（1 ) 【發明領域】 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j 本發明是關於顯影處理裝置以及顯影處理方法，特別 是關於對塗佈1 0 // m以上的厚膜光阻的被處理基板的表面 供給保持一定溫度的顯影液，進行顯影處理的顯影處理裝 置以及顯影方法。 【發明背景】 【習知技藝之說明】 習知已知有藉由對半導體晶圓等的被處理基板塗佈光 阻，使用微影技術將電路圖案轉移到光阻，然後藉由對圖 案形成面供給顯影液，以顯影塗佈光阻膜的潛像圖案，在 被處理基板的表面形成電路。 但是近年來隨著提高在半導體基板上形成的電路的積 集度，電路圖案的線寬變窄。配合此線寬變窄，在半導體 基板上使光阻膜曝光、顯影而形成的圖案的線寬也變窄。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在以顯影液顯影光阻膜時顯影液的溫度會影響圖案的 線寬。特別是在高精度的圖案形成上，顯影時的溫度管理 很重要。例如在日本特開平6- 1 63393號公報揭示有在浸漬 型顯影裝置中於顯影前用以使保持形成有光阻膜的半導體 基板的溫度於顯影液的設定溫度，且可傳送到顯影裝置， 位於其顯影裝置內的顯影槽以及取入其顯影槽的環境也進 行溫度調節。 而且，在混伴（Puddle)型顯影裝置中，在日本特開 200 1 - 1 02292號公報揭示在被處理基板上盛顯影液，然後加 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 200301407 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 熱顯影液，在剛供給顯影液後若反應進行的話因發生由時 間滯後造成的顯影不均，故顯影液爲了不使顯影反應進行 而以低溫（5 °C )供給，加熱手段的遠紅外線被照射，顯影液 達處理溫度23 °C，然後提高顯影液到60 °C使顯影處理終 了。 【發明槪要】 但是，上述顯影裝置對在被處理物上塗佈1 0 // m以上 的厚膜光阻有顯影時間長，顯影處理速度降低的問題，而 且，伴隨著被處理物的大型化有必須使裝置全體大型化的 問題。再者，以噴淋（Shower)式供給顯影液的情形，到吐出 顯影液的瞬間爲止可維持在預定的溫度，惟吐出後因蒸發 使液的溫度或濃度變化，有難以維持於預定的顯影液性 會g，發生顯影不均的事情。 本發明乃鑒於上述問題所進行的創作，其目的爲提供 可縮短厚膜光組的顯影時間且可顯影大型的被處理物的緊 緻化的顯影裝置以及顯影方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 應解決上述課題的本發明的顯影裝置，是透過熱交換 器一邊溫調一邊將由顯影液供給槽供給的顯影液供給到顯 影槽的光阻的顯影裝置，其中 在該顯影槽內保持被處理物於縱方向進行單片處理， 且一邊使被溫度調節的顯影液循環於顯影裝置內一邊進行 顯影處理，且調節該顯影液的溫調溫度爲40°C以上未滿60 〇C 。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇'〆297公釐） 200301407 A7 B7 五、發明说明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由在顯影槽保持被處理物於縱方向，不會增大顯影 裝置，使可顯影大型的被處理物爲可能。而且，藉由使溫 調於40°C以上未滿60°C的顯影液在顯影裝置內循環’可縮 減顯影時間爲習知的1/2〜1/3。再者’因不使顯影液如噴淋 式的一直流動，故可節約顯影液的使用量。 而且，與本發明有關的混伴型顯影裝置’是對被處理 物上由噴嘴供給顯影液，在一定時間經過後使吸盤（Chuck) 本體旋轉，甩開位於被處理物上的顯影液的混伴型光阻的 顯影裝置，其中 具備溫度調整器，設置有由此溫度調整器導出到外部 並且再度返回到溫度調整器的溫調水的循環路徑，以此循 環路徑的一部分溫調該噴嘴以及連接於此噴嘴的配管，且 以該循環路徑的其他一部分溫調該吸盤本體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由溫調顯影液到噴嘴前端以供給到被處理物’相較 於在供給顯影液後過熱，可有效地防止顯影不良的發生。 而且，藉由以溫調水的循環路徑溫調顯影液以及吸盤本 體，可實現顯影裝置全體的緊緻化，而且因藉由吸盤由晶 圓背面溫調到預定溫度，故可防止顯影液吐出後的液溫降 低，使塗佈後的顯影液的面內分布均勻。 而且，對於前述顯影裝置可具備送入被溫調的空氣之 送風機，以及在將該被處理物傳入該顯影裝置內前預先加 熱到預定的溫度的加熱裝置。 藉由以這種構成，調整顯影裝置空間內的溫度，然後 將預先被溫調的被處理物傳入顯影裝置內，可穩定顯影裝 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 200301407 A7 B7 五、發明説明（4 ) 置內的環境，可更有效地防止顯影不均。 Γ、靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 再者，該吸盤本體的溫調溫度、該顯影液的溫調逾 度、加熱該被處理物的加熱裝置的溫調溫度以及該送風_ 的溫調溫度都爲40°C以上未滿60°C較佳。此外，對於需g 嚴密地進行吸盤本體的溫度管理時，另外準備溫調裝置較 佳。 藉由令顯影液、吸盤本體、被處理物以及被傳送的空 氣爲40°C以上未滿60°C，可實現厚膜光阻的顯影時間縮短 化。 而且，使用與本發明有關的上述浸漬型顯影裝置以及 混伴型顯影裝置的顯影方法是一邊溫調顯影液到預定的溫 度一邊供給到被處理物，以顯影處理1 0 /z m以上的厚膜光 阻。 藉由直接供給被溫調到預定溫度（40°C以上未滿60°C) 的顯影液到被處理物，也能以短時間處理1 0 // m以上的厚 膜光阻的顯影。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 【圖式之簡單說明】 圖1是與本發明有關的浸漬型顯影裝置的構成圖。 圖2是圖1所示的浸漬型顯影裝置的配管全體圖。 圖3是圖1所示的基板保持器的前視圖。 圖4是圖3所示的基板保持器的側視擴大圖。 圖5是圖4所示的基板保持器的Ι-Γ剖面圖。 圖6是與本發明有關的混伴型顯影裝置的構成圖。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 200301407 A7 B7 五、發明説明（5 ) 圖7是顯示圖6中的A到B的配管的部分剖面擴大 圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 【符號說明】 1:顯影液定量保持部 2:溫度感測器 3、10:水位檢測感測器 4:顯影液導入管 5:顯影槽 6:窺視窗 7:顯影液 8. ·導出管 9、 1 8、1 9:配管 10:水位檢測感測器 11:導電率計 12 、 24:蓋 1 3 .·間隔板 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 、 22:晶圓 1 5 :保持器 16:取出放入門 1 7 :溫度調節器 20:噴嘴 21:吸盤 23:反應室 -9 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 200301407 A7 B7 五、發明説明（6 ) 25:送風口 26:繫緊用具 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 【較佳實施例之詳細說明】 以下說明本發明的實施形態。圖1是與本發明有關的 浸漬型顯影裝置的構成圖。此顯影裝置具有一旦It存〶頁^ 液供給的顯影液定量保持部1，在此顯影液定量保持部1內 插入檢測顯影液溫度的溫度感測器2與檢測顯影液的水位 水平的水位檢測感測器3與導入顯影液的顯影液導入管4 ° 而且，此顯影裝置具有顯影槽5，此顯影槽5與顯影液 定量保持部1連接而形成，在圖1所示的實施例於顯影槽5 的一'部分配設有窺視窗6。此窺視窗6右爲玻璃製、塑膠製 等的透明物的話佳。在顯影槽5的其他部分配設有用以使 顯影液7循環的導出管8，配設有排出顯影液7用的溢流用 的配管9。再者，於顯影槽5的底部配設有排出顯影液7的 排洩用的排洩孔。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在顯影槽5內與顯影液定量保持部1相同，配設有檢 測顯影液7的水位水平的水位檢測感測器1 0與觀察顯影液 7的狀態的導電率計11。 再者，在顯影槽5的開口部安裝蓋12。此蓋12是防止 顯影液7的蒸發或防止空氣中的碳酸氣體的混入用’爲了 氣密地插入上述水位檢測感測器3、10、溫度感測器2、導 電率計11以及顯影液導入管4而設置幾個孔。 而且，在此蓋12的內面的一部分安裝有上下方向的間 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 200301407 A7 _B7_ 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 隔板1 3的上端。在此間隔板1 3固定有保持被處理物的晶 圓或玻璃基板14的保持器15。此晶圓14藉由配設於蓋12 的取出放入門16由顯影槽5取出放入。 此外，間隔板1 3安裝於顯影槽5的底部也可以。 圖2是圖1所示的浸漬型顯影裝置的配管全體圖。如 圖2所示使顯影液溫調/循環的循環路徑主要由泵、過濾器 以及熱交換機構成，更安裝有排出顯影液用的廢液槽與連 接這些裝置的配管。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖3是保持圖1所示的晶圓14的保持器15的前視擴 大圖。圖4以及圖5分別是保持器15的側視擴大圖以及保 持器15的Ι-Γ剖面圖。在本實施例間隔板13安裝有三個保 持器1 5。兩個保持器1 5-a設置於對顯影槽5相同高度的位 置，保持器15-b是用以載置晶圓14而設置於保持器15-a 的下方。三個保持器1 5都被以虛線表示的繫緊用具26固 定於間隔板1 3，依照晶圓1 4的大小使固定的位置可調整而 开多成。此外，間隔板1 3未必一^定需要也能代用顯影槽5的 側壁。再者，改變保持器1 5的形狀用以直接安裝於顯影槽 5的底部也可以。 在本發明的實施例所示的浸漬型顯影裝置，首先（1)、 由顯影液定量保持部1對顯影槽5供給新的顯影液7。此時 顯影槽5的排洩孔關閉，藉由泵使顯影液7經由顯影槽5、 熱交換機以及配管循環。（2)、一邊使顯影液7循環’一邊 透過熱交換機上升到預定的溫度（40°C以上未滿60°C ) ° 其次，（3 )、在附設於顯影槽5的上流側的導入部水位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -H - 200301407 A7 B7 五、發明説明（8 ) 檢測感測器3檢測顯影液7貯存到必要的水位，然後溫度 感測器2檢測顯影液7上升到預定的溫度的話，顯影槽5 的取出放入門1 6打開將晶圓14傳入顯影槽5內。 然後，（4)、傳入的晶圓14對顯影槽5在縱方向被卡止 於保持器15。（5)、取出放入門16再度關閉開始顯影處 理。若爲開放狀態的話因液溫高，有因蒸發使顯影液7的 濃度變化之虞，故需蓋12。 然後，（6)、顯影處理以時間監視，晶圓14被浸漬於顯 影槽5內預定時間，（7)、藉由浸漬中顯影液7也持續循 環，以促進塗佈於晶圓14的光組的溶解，也防止顯影殘 留。而且，（8 )、預定的時間經過後取出放入門1 6打開取出 晶圓1 4。此外，處理中不供給新的顯影液，上述顯影處理 在關閉的狀態下進行。 在處理幾片晶圓1 4中顯影液7的能力下降。於是導電 率計1 1檢測出顯影液7無法保持顯影所需的鹼性濃度，停 止晶圓14的傳入，更換顯影液7。 更換顯影液7全部的情形停止熱交換機，打開排洩 孔，將所有顯影槽以及配管內的顯影液排出到廢液槽。然 後，關閉排洩孔，由顯影液定量保持部1供給顯影液7，返 回到（1)重複顯影處理。 而且，更換顯影液7 —部分的情形打開排洩孔一定時 間，僅排出一定量的顯影液（排洩），在導電率計Π的數値 回復到可顯影處理的數値爲止供給顯影液’然後’返回到 (1)重複顯影處理。此外，更換顯影液一部分的手段其他可 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 12 - ----------d衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200301407 A7 B7 五、發明説明（9 ) 在晶圓14的傳出傳入時等的顯影處理時間外，藉由供給一 定（少量）的顯影液，可經常維持可處理的狀態的顯影液。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如果使用這些手段的話，如前述的方法可不停止顯影 處理而繼續處理。再者而且在進行顯影處理中當顯影性會g 下降時爲了使顯影液的濃度回復，藉由供給顯影液的原液 (一般可考慮對負型光阻爲有機溶劑的二甲苯或丁基醋酸 等，而對正型光阻爲有機鹼系水溶液的TMAH(四甲基氫氧 化鏡，Tetramethyl anmmonium hydroxide)等）可令顯影液的 使用量爲少量。 再者，藉由在縱方向傳入傳出晶圓，使在顯影液中的 浸漬時間在晶圓的浸漬開始地點與浸漬終了地點稍有不 同。但因是厚膜光阻，故多少的顯影時間差也不發生顯影 處理不均等的不良影響。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述實施例所示的浸漬型顯影裝置，藉由在縱方向 設置晶圓於顯影槽內，可不增大顯影裝置，可處理大型的 晶圓。而且，藉由在溫調顯影液後供給晶圓，可大幅地減 少顯影時間。在表1顯示由顯影液的溫度與顯影時間所產 生的顯影狀態的評價。 此外’在本實施例中於晶圓上使膜厚爲20 // m而設置 東京應化工業（股份公司）製的正型光阻的PMER LA-900，中 介測試光罩圖案對照射紫外線的基板，使用東京應化工業 (股份公司）製PMER-7G來進行。 13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡） 200301407 A7 __B7____ 五、發明説明（1〇 ) [表1] 浸漬型顯影裝置 光阻液：PMER LA-900 顯影液：PMER-7G 膜厚：20 // m 顯影溫度 23〇C 30°C 40°C 45〇C 50°C 60t： 顯影時間 6min 3min 2min 2min 2min 2min 顯影狀態 〇 〇 〇 〇 △ X 良好 良好 良好 良好 稍有龜裂 顯著龜裂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次，說明本發明的另一實施形態。圖6是與本發明 有關的混伴型顯影裝置的構成圖。此顯影裝置具備溫度調 整器1 7，由此溫度調整器1 7被溫調的水（以後記爲溫調水） 通過配管1 8沿著以箭頭所示的方向導出，並且再度返回到 溫度調整器1 7以形成溫調水的循環路徑。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此溫調水的循環路徑的配管1 8如圖7所示，成爲與傳 送顯影液的配管1 9雙重的構造。因此，溫調水由配管18 的A起點到B起點藉由熱交換來溫調顯影液。而且，在吐 出顯影液的配管19的頭部安裝噴嘴20，此噴嘴20也被溫 調水與配管19 一起被溫調。 再者，在上述溫調水的循環路徑的其他一部分溫調吸 盤21。如圖6所示吸盤21成爲在內部導入溫調水的構造。 固定於吸盤2 1頂面部的晶圓22預先被熱板溫調到預 定的溫度（40°C以上未滿6(TC )後，被傳送到吸盤21。 而且，上述吸盤21等被設置於反應室23內。在此反 應室23的上部安裝有蓋24。在蓋24的一部分配設有具有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ _ 200301407 A7 B7 五、發明説明（11 ) 過濾器的形的送風口 25，被溫調到預定溫度的空氣被送入 反應室2 3內。 ----------^衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述實施例所示的混伴型顯影裝置，透過溫調水的 循環路徑藉由同時溫調顯影液以及吸盤，可謀求顯影裝置 自身的緊緻化，並且可經常供給新鮮的顯影液，可避免在 晶圓微粒（Panicles)等的附著。 而且，如表2以及表3所示，藉由供給預先被溫調到 40°C以上未滿6(TC的顯影液，可加速塗佈於晶圓的光阻的 溶解，可大幅縮短顯影時間。此外，若顯影溫度低於40°C 的話，顯影時間不那麼短，相反地高到60°C以上的話會給 予本來必須殘留的光阻膜表面不良影響。 .、! 在表2針對顯影20 # m的厚膜，顯示由顯影液的溫度 與顯影時間所產生的顯影狀態的評價。在表3針對顯影40 // m的厚膜，顯示由顯影液的溫度與顯影時間所產生的顯 影狀態的評價。 此處在表2中，光阻使用東京應化工業（股份）製PMER LA-900，顯影液使用同PMER-7G。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在表3中，光阻使用同PMER CA-3000，顯影液使用同 PMER-7G。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（21〇'〆297公釐） -15- 200301407 A7 B7 五、發明説明（12 ) [表2] 混伴型顯影裝置 光阻液：PMER LA-900 顯影液： PMER-7G 膜厚：2 0 # m 顯影溫度 23t 30°C 40°C 45t： 5CTC 顯影時間 6min 3min 2min 2min 2min 顯影狀態 〇 〇 〇 〇 Δ 良好 良好 良好 良好 稍有龜裂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) [表3] 光阻液：PMER CA-3000 顯影液：PMER-7G 膜厚：40# m 顯影溫度 23〇C 30°C 40°C 45〇C 50t 顯影時間 lOmin 5min 3min 2min 2min 顯影狀態 〇 〇 〇 〇 〇 良好 良好 良好 良好 良好 【發明的功效】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如以上的說明如果依照本發明，藉由在顯影槽保持被 處理物於縱方向，可不增大顯影裝置而顯影大型的被處理 物。而且，藉由使溫調於40°C以上未滿60°C的顯影液在顯 影裝置內循環，可縮減顯影時間爲習知的1/2〜1/3。再者， 因不使顯影液如噴淋式的一直流動，故可節約顯影液的使 用量。 而且，如果溫調顯影液到噴嘴前端以供給到被處理物 的話，相較於在供給顯影液後過熱，可有效地防止顯影不 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 200301407 A7 B7 五、發明説明（13 ) 良的發生。而且，藉由以溫調水的循環路徑溫調顯影液以 及吸盤本體，可實現顯影裝置全體的緊緻化’而且因藉由 吸盤使晶圓也由背面溫調到預定溫度，故可防止顯影液吐 出後的液溫降低，可以均勻溫度進行顯影處理。 而且，藉由被溫調的空氣調整顯影裝置空間內的溫 度，然後將預先被溫調的被處理物傳入顯影裝置內，可穩 定顯影裝置內的環境，可更有效地防止顯影不均。 而且，如果令顯影液、吸盤本體、被處理物以及被傳 送的空氣爲40°C以上未滿6(TC的話，可實現厚膜光阻的顯 影時間縮短化。 再者，如果直接供給被溫調到預定溫度（40 °C以上未滿 6(TC )的顯影液到被處理物，也能以短時間處理1 0 // m以上 的厚膜光阻的顯影。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐）

Claims (1)

1. 200301407 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1、 一種浸漬型顯影裝置，是透過熱交換器一邊溫調一 邊將由顯影液供給槽供給的顯影液供給到顯影槽的光阻的 顯影裝置，其特徵爲： 在該顯影槽內保持被處理物於縱方向進行單片處理， 且一邊使被溫度調節的顯影液循環於顯影裝置內一邊進行 顯影處理。 2、 如申請專利範圍第1項所述之浸漬型顯影裝置，其 中調節該顯影液的溫調溫度爲40°C以上未滿60°C。 3、 一種混伴型顯影裝置·，是對被處理物上由噴嘴供給 顯影液，在一定時間經過後使吸盤本體旋轉，甩開位於被 處理物上的顯影液的混伴型光阻的顯影裝置，其特徵爲： 此混伴型顯影裝置具備溫度調整器，設置有由此溫度 調整器導出到外部並且再度返回到溫度調整器的溫調水的 循環路徑，以此循環路徑的一部分溫調該噴嘴以及連接於 此噴嘴的配管。 4、 如申請專利範圍第3項所述之混伴型顯影裝置，其 中以該循環路徑的其他一部分溫調該吸盤本體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5、 如申請專利範圍第3項或第4項所述之混伴型顯影 裝置，其中具備送入在該顯影裝置內溫調的空氣之送風 機，以及在將該被處理物傳入該顯影裝置內前預先加熱到 預定的溫度的加熱裝置。 6、 如申請專利範圍第3項或第4項所述之混伴型顯影 裝置，其中令該吸盤本體的溫調溫度、該顯影液的溫調溫 度、加熱該被處理物的加熱裝置的溫調溫度以及該送風機 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - 200301407 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 的溫調溫度都爲4(TC以上未滿60t。 7、一種顯影方法，是使用如申請專利範圍第1項至第 6項中任一項所述之顯影裝置，其特徵爲： 一邊溫調顯影液到預定的溫度一邊供給到被處理物， 以顯影處理10 // m以上的厚膜光阻。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）