TWI459157B - 塗布處理方法、塗布處理裝置及電腦可讀取之記憶媒體 - Google Patents

Description

塗布處理方法、塗布處理裝置及電腦可讀取之記憶媒體

本發明係關於一種基板塗布處理方法、基板塗布處理裝置以及電腦可讀取之記憶媒體。

例如在半導體裝置之製造程序中的光微影步驟中，係依序實施例如在晶圓上塗布光阻液形成光阻膜的光阻塗布處理、將光阻膜曝光成既定圖案的曝光處理、對曝光過的光阻膜進行顯影的顯影處理等，以在晶圓上形成既定光阻圖案。

在上述光阻塗布處理中，多使用所謂的旋塗法，其從噴嘴將光阻液供給到高速旋轉的晶圓中心部上，光阻液藉由離心力在晶圓上擴散，如是便在晶圓表面上塗布好光阻液。又，在該旋塗法中，習知技術揭示了一種均勻塗布光阻液的方法，例如在對高速旋轉的晶圓供給完光阻液後，先暫時使晶圓旋轉減速，讓晶圓上的光阻液被旋塗均勻，之後再次加速晶圓的旋轉，讓晶圓上的光阻液乾燥(參照專利文獻1)。

[專利文獻1]日本特開平11－260717號公報

但是，隨著半導體裝置電路進一步微細化，在光微影步驟中的光阻膜也跟著趨向薄膜化發展。使用上述旋塗法，為了形成比習知技術更薄的光阻膜，例如150nm以下的光阻膜，遂考慮使用在晶圓表面容易擴散、粘度比較低的光阻液。然而，由於低粘度的光阻液，溶劑比例高，雖然容易擴散但也容易乾燥，在晶圓表面擴散中就會急速的乾燥。因此，最後光阻液塗布狀態容易受到噴嘴吐出光阻液的狀態等因素的影響，例如光阻液吐出狀態只要有些許不良，就會在晶圓表面形成厚度不一樣的塗布斑點。特別是在為了減少高價光 阻液的使用量而僅使用少量光阻液進行塗布的情況下，塗布斑點的出現變得更明顯。

實際上，發明者將低粘度的光阻液塗布在晶圓上，此時進行測量晶圓面上光阻液厚度的實驗，如圖16所示的，發現晶圓中心附近的光阻液厚度產生嚴重的紊亂情況。這是因為使用了低粘度的光阻液，如圖17所示的從噴嘴N吐出光阻液R的動作結束後，光阻液R沒辦法滴乾淨，例如最後光阻液的液滴R1滴落到晶圓W中心部上所造成的。像這樣，在使用低粘度的光阻液的情況下，光阻液吐出終了期間的吐出狀態變得不穩定，而造成塗布斑。

若不能在晶圓上均勻無斑地塗布光阻液的話，則例如在曝光處理中焦點會偏誤而最後便無法在晶圓上形成預定尺寸的光阻圖案。

有鑑於相關問題，本發明的目的在於提供一種塗布處理方法，其即便使用旋轉塗布法將低粘度光阻液等塗布液塗布在晶圓等基板上，也能均勻地將塗布液塗布在基板表面上。

為達成上述自的，本發明提供一種基板塗布處理方法，其特徵為包含：第1步驟，其在以相對高速旋轉基板的狀態下，從噴嘴將塗布液吐出到該基板中心部上，而在基板上塗布塗布液；第2步驟，其在第1步驟之後降低基板旋轉速度，以相對低速使基板旋轉；以及第3步驟，其在第2步驟之後加速基板的旋轉，使基板上的塗布液乾燥；在該第1步驟中噴嘴吐出塗布液的動作，持續進行到該第2步驟途中，至少從該第1步驟到在該第2步驟中使基板的旋轉減速的期間，該噴嘴移動使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開。

若依本發明，則即使發生從噴嘴滴落最後的塗布液形成液滴的情況，由於在該液滴落下時基板的旋轉速度是低速，故塗布液的液滴不會馬上乾燥。再加上，該塗布液之液滴的落下位置從基板中心部偏移開，離心力強力作用，故落下的液滴會在基板上適當的擴散開來。結果，便能減少因為塗布液液滴落下所產生的塗布斑，最後便能將塗布液均勻地塗布在基板表面上。

該噴嘴的移動亦可在該第1步驟終了同時開始。又，在此所謂「同時」，亦包含在第1步驟終了時前後0.5秒以內的幾乎同時在內。另外，亦可使該噴嘴的移動，在該第1步驟終了之前，且該第1步驟的50%終了之後開始。

又，該噴嘴移動時基板的旋轉速度亦可設定在1000rpm以下。另外，在該第1步驟中的基板旋轉速度亦可設定在2000rpm~4000rpm。再者，該塗布液的吐出位置亦可從基板中心部移開5mm以上。

又，更可包含第4步驟，其在該第1步驟之前，在用比該第1步驟之基板旋轉速度更低的速度使基板旋轉的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上。再者，該第4步驟之基板旋轉速度亦可比該第2步驟之基板旋轉速度更低。另外，亦可在從該噴嘴對基板的中心部吐出塗布液之前，一邊使基板旋轉，一邊對該基板的中心部吐出塗布液的溶劑。另外，在該第3步驟之後於基板上所形成之塗布膜的膜厚亦可在150nm以下。

本發明提供另一種態樣的基板塗布處理方法，其特徵為包含：第1步驟，其在以一定加速度使基板加速旋轉到相對高速的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上，而將塗布液塗布到基板上；第2步驟，其在基板旋轉速度到達相對高速後，立刻使基板的旋轉減速，以相對低速使基板旋轉；以及第3步驟，其在之後使基板的旋轉加速，讓基板上的塗布液乾燥，在該第1步驟中噴嘴吐出塗布液的動作持續進行到該第2步驟途中，且至少從該第1步驟到在該第2步驟中使基板的旋轉減速的期間，移動該噴嘴使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開。

本發明提供一種基板塗布處理裝置，其特徵為包含：旋轉保持部，其可保持基板並以既定速度使基板旋轉；噴嘴，其在既定時點對基板吐出塗布液；噴嘴移動機構，其使該噴嘴從基板中心部上方朝基板之徑向移動；以及控制部，其控制該旋轉保持部、該噴嘴以及該噴嘴移動機構的動作，以執行：第1步驟，在該旋轉保持部使 基板以相對高速旋轉的狀態下，從該噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上，以在基板上塗布塗布液；第2步驟，其在第1步驟之後使基板的旋轉減速，以相對低速使基板旋轉；以及第3步驟，其在第2步驟之後使基板旋轉加速，讓基板上的塗布液乾燥，並在該第1步驟中使噴嘴吐出塗布液的動作持續進行到該第2步驟途中，且至少從該第1步驟到在該第2步驟中使基板的旋轉減速的期間，移動該噴嘴使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開。

亦可使該塗布處理裝置中該噴嘴的移動於該第1步驟終了的同時開始。另外，亦可使該噴嘴的移動，在該第1步驟終了之前，且該第1步驟的50%終了之後開始。又，亦可將該噴嘴移動時的基板旋轉速度設定在1000rpm以下。另外，在該第1步驟中的基板旋轉速度亦可設定在2000rpm~4000rpm。再者，亦可使該塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開5mm以上。

又，該控制部亦可更執行第4步驟，其在該第1步驟之前，在以比該第1步驟之基板旋轉速度更低的速度使基板旋轉的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上。再者，該第4步驟之基板旋轉速度亦可比該第2步驟之基板旋轉速度更低速。另外，該塗布處理裝置，亦可設有在既定時點對基板吐出塗布液的溶劑的另一噴嘴，該制御部，亦可在從該噴嘴對基板的中心部吐出塗布液之前，於使基板旋轉的狀態下，實行對該基板的中心部從該另一噴嘴吐出溶劑的步驟。另外，在該第3步驟之後於基板上所形成之塗布膜的膜厚，亦可在150nm以下。

本發明提供另一種態樣的基板塗布處理裝置，其特徵為包含：旋轉保持部，其可保持基板並以既定速度使基板旋轉；噴嘴，其在既定時點對基板吐出塗布液；噴嘴移動機構，其使該噴嘴從基板中心部上方朝基板之徑向移動；以及控制部，其控制該旋轉保持部、該噴嘴以及該噴嘴移動機構的動作，以執行：第1步驟，在該旋轉保持部以-定加速度使基板加速旋轉到達相對高速的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上，以在基板上塗布塗布液；第2步 驟，其在基板旋轉速度到達相對高速之後，立刻使基板旋轉減速，以相對低速使基板旋轉；以及第3步驟，其在之後使基板旋轉加速，使基板上的塗布液乾燥，並使在該第1步驟中噴嘴吐出塗布液的動作持續進行到該第2步驟途中，且至少從該第1步驟到在該第2步驟中使基板的旋轉減速的期間，移動該噴嘴使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開。

為了讓塗布處理裝置執行上述塗布處理方法，本發明另外提供一種電腦可讀取的記憶媒體，其記憶了可在具有能控制該塗布處理裝置之控制部的電腦上執行的程式。

若依本發明，則由於能在基板上均勻形成塗布膜，故能正確無誤的繼續進行該塗布膜的後續處理步驟，最後能提高基板製品的成品率。

以下，就本發明較佳實施形態說明之。圖1係表示裝設有本實施形態之塗布處理裝置的塗布顯影處理系統1其構造的概略俯視圖，圖2係塗布顯影處理系統1的前視圖，圖3係塗布顯影處理系統1的後視圖。

塗布顯影處理系統1，如圖1所示的係由例如從外部以匣盒為單位將複數片晶圓W送入或送出塗布顯影處理系統1的匣盒站2，與具備在光微影步驟中實施枚葉式既定處理的各種複數處理裝置的處理站3，以及在處理站3與曝光裝置4之間傳遞晶圓W的介面站5等部位連接構成-體。

在匣盒站2上，設置有匣盒載置台10，吾人可在該匣盒載置台10上以朝X方向(圖1中的上下方向)排成一列的方式載置複數個匣盒C。匣盒站2上設置了可在搬運路徑11上沿著X方向移動的晶圓搬運體12。晶圓搬運體12亦可沿著匣盒C內所收容之晶圓W的排列方向(Z方向；垂直方向)自由移動，並選擇性的對匣盒C內的複 數片晶圓W進行處理。又晶圓搬運體12可朝垂直方向的轉軸圓周(θ方向)旋轉，對後述處理站3之第3處理裝置群G3的各處理裝置搬運晶圓W。

處理站3，將複數處理裝置多段配置，例如具備5個處理裝置群G1~G5。在處理站3的X方向的負方向(圖1中的下方向)側上，自匣盒站2側向介面站5側依序配置了第1處理裝置群G1與第2處理裝置群G2。在處理站3的X方向的正方向(圖1中的上方向)側上，自匣盒站2側向介面站5側依序配置了第3處理裝置群G3、第4處理裝置群G4以及第5處理裝置群G5。第3處理裝置群G3與第4處理裝置群G4之間設置了第1搬運裝置20。第1搬運裝置20可對第1處理裝置群G1、第3處理裝置群G3以及第4處理裝置群G4內的各裝置選擇性的搬運晶圓W。第4處理裝置群G4與第5處理裝置群G5之間設置了第2搬運裝置21。第2搬運裝置21可對第2處理裝置群G2、第4處理裝置群G4以及第5處理裝置群G5內的各裝置選擇性的搬運晶圓W。

如圖2所示的第1處理裝置群G1內堆疊了對晶圓W供給既定液體並實行處理的液體處理裝置，例如將作為本實施形態之塗布處理裝置的光阻塗布裝置30、31、32，與曝光處理時形成可防止光反射的反射防止膜的底部塗佈裝置33、34從下往上依序堆疊成5段。第2處理裝置群G2內堆疊了液體處理裝置，例如把對晶圓W供給顯影液以進行顯影處理的顯影處理裝置40~44從下往上依序堆疊成5段。又，在第1處理裝置群G1以及第2處理裝置群G2的最下段分別設置了化學藥液室50、51，其可將各種處理液供應給前述各處理裝置群G1、G2內的液體處理裝置。

如圖3所示的在第3處理裝置群G3內，將把晶圓W載置於調溫板上並調節晶圓W溫度的調溫裝置60、可傳遞晶圓W的傳送裝置61、調溫裝置62~64以及對晶圓W進行加熱處理的加熱處理裝置65~68，從下往上依序被堆疊成9段。

第4處理裝置群G4，例如將調溫裝置70、在光阻塗布處理後對 晶圓W實施加熱處理的預烘烤裝置71~74以及在顯影處理後對晶圓W實施加熱處理的後烘烤裝置75~79，從下往上依序堆疊成10段。

第5處理裝置群G5，將對晶圓W實施熱處理的複數熱處理裝置，例如調溫裝置80~83、曝光後對晶圓W實施加熱處理的曝後烤裝置84~89，從下往上依序堆疊成10段。

如圖1所示的在第1搬運裝置20的X方向的正方向側上配置了複數的處理裝置，如圖3所示的對晶圓W實施疏水化處理的疏水裝置90、91從下往上依序被堆疊成2段。如圖1所示的在第2搬運裝置21的X方向的正方向側上配置了例如只對晶圓W邊緣部選擇性進行曝光的周邊曝光裝置92。

在介面站5，如圖1所示的設置了朝X方向延伸的搬運路徑100、可在該路徑上移動的晶圓搬運體101，以及緩衝匣盒102。晶圓搬運體101可朝Z方向移動並可朝θ方向旋轉，且可對鄰接介面站5的曝光裝置4、緩衝匣盒102以及第5處連裝置群G5的各裝置搬運晶圓W。

又，本實施形態之曝光裝置4，係例如實施浸液曝光處理的裝置，其可在晶圓W表面滴有例如純水液膜等液體的狀態下，隔著該純水液膜對晶圓W表面的光阻膜實施曝光。

其次，就上述光阻塗布裝置30~32的構造說明之。圖4係表示光阻塗布裝置30概略構造的縱剖面說明圖，圖5係表示光阻塗布裝置30概略構造的橫剖面說明圖。

光阻塗布裝置30，如圖4所示的具備外殼120，在該外殼120內的中央部上設置了旋轉夾盤130，其可用來當作保持並旋轉晶圓W的旋轉保持部。旋轉夾盤130，具有水平表面，該表面上設置了例如可吸附晶圓W的吸附口(未經圖示)。利用該吸附口的吸附力量，使晶圓W被吸附保持在旋轉夾盤130上。

旋轉夾盤130，具備例如設有馬達等構件的夾盤驅動機構131，可藉由該夾盤驅動機構131以既定速度旋轉。又，夾盤驅動機構131 上設置了例如氣壓缸等的升降驅動源，旋轉夾盤130便能上下移動

在旋轉夾盤130的周圍設置了杯狀容器132，其可擋住並回收從晶圓W飛散或落下的液體。杯狀容器132的底面連接著排出回收液體的排出管133以及對杯狀容器132內的氣體環境進行排氣的排氣管134。

如圖5所示的杯狀容器132的X方向的負方向(圖5的下方向)側上設置了沿著Y方向(圖5的左右方向)延伸的軌道140。軌道140，例如從杯狀容器132的Y方向的負方向(圖5的左方向)側的外邊延伸到Y方向的正方向(圖5的右方向)側的外邊。軌道140上安裝了例如二根臂部141、142。

第1臂部141如圖4以及圖5所示的支持著第1噴嘴143，該第1噴嘴143可吐出用來當作塗布液的光阻液。第1臂部141如圖5所示的受噴嘴驅動部144驅動而在軌道140上自由移動。因此，第1噴嘴143可從設置在杯狀容器132其Y方向之正方向側的外邊的待機部145移動到杯狀容器132內的晶圓W的中心部上方，更可在該晶圓W表面上朝晶圓W徑向移動。又，第1臂部141受噴嘴驅動部144驅動而可自由昇降，並可調整第1噴嘴143的高度。又，在本實施形態中，上述第1臂部141與噴嘴驅動部144構成「噴嘴移動機構」。

第1噴嘴143如圖4所示的連接著供給管147，該供給管147連通光阻液供給源146。本實施形態之光阻液供給源146儲留有用來形成例如150nm以下之光阻薄膜的低粘度光阻液。又，供給管147上設置了閥門148，利用該閥門148的開閉使光阻液的吐出ON、OFF。

第2臂部142支持著吐出光阻液溶劑的第2噴嘴150。第2臂部142如圖5所示的受噴嘴驅動部151驅動而可在軌道140上自由移動，並可使第2噴嘴150從設置在杯狀容器132其Y方向之負方向側的外方的待機部152移動到杯狀容器132內之晶圓W的中心部上方。又，噴嘴驅動部151可驅動第2臂部142自由昇降，以調節第2 噴嘴150的高度。

第2噴嘴150如圖4所示的連接著供給管154，該供給管154連通溶劑供給源153。又，在以上構造中，吐出光阻液的第1噴嘴143與吐出溶劑的第2噴嘴150分別受到臂部支持，惟亦可用同一臂部支持，並藉由控制該臂部移動，以控制第1噴嘴143與第2噴嘴150的移動與吐出時機。

上述旋轉夾盤130的旋轉動作、噴嘴驅動部144所致之第1噴嘴143的移動動作、閥門148所致之第1噴嘴143的光阻液吐出ON、OFF動作、噴嘴驅動部151所致之第2噴嘴150的移動動作等的驅動系統動作，均由控制部160控制。控制部160，例如由具備CPU或記憶體等構件的電腦所構成，例如藉由執行記憶於記憶體內的程式，而實現光阻塗布裝置30之光阻塗布處理。又，用來實現光阻塗布裝置30之光阻塗布處理的各種程式，被記憶在例如電腦可讀取的CD等記憶媒體H內，並從該記憶媒體H安裝到控制部160。

又，由於光阻塗布裝置31、32的構造與上述光阻塗布裝置30相同，故說明省略之。

其次，就如上所述構造之光阻塗布裝置30所進行的塗布處理程序，與塗布顯影處理系統1全體所進行的晶圓處理程序一起說明之。

首先圖1所示的晶圓搬運體12從匣盒載置台10上的匣盒C內將尚未經過處理的晶圓W一片一片取出，依序搬運到處理站3。晶圓W被搬運到屬於處理站3之第3處理裝置群G3的調溫裝置60，然後被調節到既定溫度。之後晶圓W被第1搬運裝置20搬運到例如底部塗佈裝置34，在此形成反射防止膜。之後晶圓W被第1搬運裝置20依序搬運到例如加熱處理裝置65、調溫裝置70，並在各處理裝置中進行既定處理。之後晶圓W被第1搬運裝置20搬運到例如光阻塗布裝置30。

圖6係表示光阻塗布裝置30之塗布處理程序的主要步驟的流程圖。圖7係表示在該塗布處理程序的各步驟中晶圓W旋轉速度與光阻液吐出時點的圖示。

首先，晶圓W送入光阻塗布裝置30後，如圖4所示的被吸附保持在旋轉夾盤130上。接著第2臂部142使待機部152的第2噴嘴150移動到晶圓W中心部上方。其次，在晶圓W停止狀態下，從第2噴嘴150吐出既定量的溶劑，供應到晶圓W的中心部上(圖6以及圖7的步驟S1)。之後，如圖7所示的利用旋轉夾盤130將晶圓W旋轉到中等速度，例如2000rpm左右，將晶圓W上的溶劑擴散到晶圓W整個表面，如是便在晶圓W表面上塗布好溶劑(圖6以及圖7的步驟S2)。例如此時，第1臂部141使待機部145的第1噴嘴143移動到晶圓W的中心部上方。

之後，如圖7所示的將晶圓W的旋轉加速到高速，例如2500rpm左右，同時開放閥門148，並開始從第1噴嘴143吐出光阻液。藉此，如圖8所示的從第1噴嘴143將光阻液R吐出到高速旋轉的晶圓W的中心部A上，光阻液R因為離心力而擴散到晶圓W整個表面，晶圓W表面便塗布好光阻液R[圖6以及圖7的步驟S3(本發明之第1步驟)]。又，此時可用例如薄膜塗布用、粘度2cp以下的光阻液。

既定時間之光阻液塗布步驟S3終了後，如圖7所示的將晶圓W旋轉速度減到低速，例如1000rpm以下，更宜減到100rpm左右，使晶圓W上的光阻液均勻塗平[圖6以及圖7的步驟S4(本發明之第2步驟)]。

又，在光阻液塗布步驟S3終了的同時，利用第1臂部141使第1噴嘴143在如圖9所示的持續吐出光阻液R的狀態下從晶圓W中心部A上方開始朝晶圓W徑向移動既定距離，例如5mm以上，移動5~30mm左右更好。藉此，在晶圓W表面上的光阻液吐出位置P便從晶圓W中心部A移開。又，此時晶圓W的旋轉速度維持在低速的100rpm。第1噴嘴143在離開晶圓W中心部A上方既定距離的地方停止，此時閥門148閉鎖停止吐出光阻液。之後，晶圓W持續以低速旋轉，使晶圓W上的光阻液均勻塗平。換句話說，如圖7所示的光阻液吐出從光阻液塗布步驟S3進行到光阻液塗平步驟S4途中，在該塗平步驟S4中光阻液吐出終了時，第1噴嘴143移動而 光阻液吐出位置P自晶圓W中心部A移開。

既定時間之光阻液塗平步驟S4終了後，如圖7所示的將晶圓W的旋轉速度加速到中等速度，例如1500rpm左右，使晶圓W上的光阻液乾燥[圖6以及圖7的步驟S5(本發明之第3步驟)]。就這樣，在晶圓W上形成例如150nm以下的光阻薄膜。

晶圓W乾燥終了後，停止晶圓W的旋轉，將晶圓W從旋轉夾盤130上搬運送出，結束一連串的光阻塗布處理。

光阻塗布處理後，晶圓W被第1搬運裝置20搬運到例如預烘烤裝置71，進行預烘烤處理。接著晶圓W被第2搬運裝置21依序搬運到周邊曝光裝置92、調溫裝置83，在各裝置中進行既定處理。之後，晶圓W被介面站5的晶圓搬運體101搬運到曝光裝置4內進行浸液曝光處理。之後晶圓W被晶圓搬運體101搬運到例如曝後烤裝置84，進行曝光後烤處理，之後被第2搬運裝置21搬運到調溫裝置81調節溫度。之後，晶圓W被搬運到顯影處理裝置40，對晶圓W上的光阻膜進行顯影。顯影後，晶圓W被第2搬運裝置21搬運到後烘烤裝置75進行後烘烤。之後晶圓W被搬運到調溫裝置63內調節溫度。然後晶圓W被第1搬運裝置20搬運到傳送裝置61，接著被晶圓搬運體12送回匣盒C內，結束一連串的晶圓處理。

若依以上實施形態，則使光阻液塗布步驟S3之第1噴嘴143的光阻液吐出動作延續到光阻液塗平步驟S4途中，在該光阻液吐出終了時，第1噴嘴143移動使光阻液吐出位置P從晶圓W中心部A移開。藉此，即使發生在第1噴嘴143吐出終了時光阻液滴落下來的情況，由於該液滴落在以塗平步驟S4之低速度旋轉的晶圓W上，故能防止該液滴急速乾燥。再加上該光阻液的液滴係落在離開晶圓W中心部A的位置P，故可利用比晶圓W中心部更強的離心力使其在晶圓面上適當擴散開來。結果，便不會像習知技術那樣會在晶圓W中心部附近形成塗布斑點，而最後能在晶圓W整個表面形成均勻的光阻膜。以下，顯示可實際證明該等效果的實驗結果。

圖10係表示使用本實施形態之塗布處理程序時測量晶圓面上光 阻膜厚度的實驗結果。從該實驗結果可知，比起如習知技術那樣在塗布步驟S1光阻液吐出終了後才使噴嘴從晶圓W中心部移開的情況(圖16所示習知例)而言，晶圓W中心部上的光阻膜厚度比較不紊亂，光阻膜係平均的形成在晶圓面上。又，圖11係表示使用各種塗布處理程序時晶圓中心附近之光阻膜厚度的差異程度(3σ)的圖示。從圖11也可發現，使用本實施形態之塗布處理程序時(本發明的情況)，比起習知例而言，光阻膜厚度的差異大幅變小到0.5nm以下。

在此，於本實施形態中，光阻液吐出終了時點設定在塗平步驟S4途中，該光阻液吐出終了時第1噴嘴143移動離開光阻液吐出位置P，惟應就此時光阻液吐出終了時點是否適當，移開光阻液吐出位置P是否有必要進行驗證。

圖12係表示，在塗布步驟S3中噴嘴移動使光阻液吐出位置P從晶圓中心部移開，塗布步驟S3終了同時光阻液吐出也終了的情況下，亦即在將光阻液吐出終了時點設在塗布步驟S3終了時，光阻液吐出位置P移開後的情況下，測量晶圓面上光阻膜厚度的實驗結果。又，圖11係表示在該情況下(驗證例1)晶圓中心附近之光阻膜厚度的差異程度(3σ)。

圖13係表示，在噴嘴固定於晶圓W中心部上方時，光阻液吐出從塗布步驟S3進行到塗平步驟S4途中的情況下，亦即將光阻液吐出終了時點設在塗平步驟S4途中，光阻液吐出位置P沒有移開的情況下，測量晶圓面上光阻膜厚度的實驗結果。圖11係表示在該情況下(驗證例2)晶圓中心附近之光阻膜厚度的差異程度(3σ)。

依圖11以及圖12所示的驗證例1，若在塗布步驟S3中移開光阻液吐出位置P，並使光阻液吐出終了的話，則發現晶圓W中心附近之光阻液膜厚會有顯著的差異，且晶圓面上的膜厚差異程度也明顯變大。這是因為吐出到晶圓中心部的光阻液在未充分擴散時便乾燥了。

依圖11以及圖13所示的驗證例2，若光阻液吐出位置P沒有移 開，光阻液吐出進行到塗平步驟S4途中的話，便能發現就晶圓W中心附近的光阻液膜厚比起習知例而言沒有變化，晶圓面上的膜厚差異程度也沒有改善。

因此，如本實施形態，使光阻液吐出動作進行到塗平步驟S4途中，且在光阻液吐出終了時使光阻液吐出位置P從晶圓W中心部移開，吾人首次發現晶圓面上之光阻膜的均勻性大幅提高。

圖14係表示在第1噴嘴143移動時改變晶圓W旋轉速度的情況下晶圓中心附近光阻膜厚度差異程度(3σ)的實驗結果。如圖14所示的可知在1000rpm以下時，光阻膜厚度差異的程度係在0.5nm以下的極小數值。因此，如以上實施形態在將噴嘴143從晶圓W中心部A上移開時將晶圓W的旋轉速度設在1000rpm以下，藉此便能大幅改善光阻膜厚度差異的情況。又，在塗平步驟S4中若考慮將薄膜塗平的話，噴嘴移動時晶圓W旋轉速度宜在50rpm以上。

又，圖15係表示改變第1噴嘴143偏移量時晶圓中心附近之光阻膜厚度的差異程度(3σ)的實驗結果。如圖15所示的可知在偏移5mm以上時，光阻膜厚度的差異程度係在0.5nm以下的極小值。因此，如以上實施形態使光阻液吐出位置P從晶圓W中心部A移開5mm以上，藉此大幅改善晶圓W面上之光阻膜的差異情況。

在以上實施形態中，第1噴嘴143移動開始時與塗布步驟S3終了為同時，惟該移動開始時點亦可在塗布步驟S3終了前。藉此，便能在更早的階段使第1噴嘴143移動終了，而也能在塗平步驟S4時的更早階段使光阻液吐出終了。結果，可減少整個程序的光阻液使用量，使成本降低。又，若考慮到將光阻液擴散到晶圓整個面，第1噴嘴143的移動在塗布步驟S3完成50%以上後再開始更好。

以上實施形態，係在光阻液塗布步驟S3中，於晶圓W旋轉加速到高速同時開始光阻液吐出動作，惟亦可如圖18所示的在晶圓W高速旋轉前，先使晶圓W低速旋轉，然後在該低速旋轉中開始將光阻液吐出到晶圓W上。例如在溶劑吐出步驟S1以及擴散步驟S2終了後，可將晶圓W旋轉減到低速，例如100rpm以下，減到50rpm 更好。在此同時，從第1噴嘴143開始吐出光阻液，在光阻液吐出持續既定時間[圖18之步驟S3-1(本發明之第4步驟)]。之後，將晶圓W的旋轉加速到高速，例如4000rpm以下，加速到3000rpm更好，使光阻液藉由離心力擴散到晶圓W表面全部。此時，光阻液持續吐出到高速旋轉中的晶圓W上(圖18的步驟S3-2)。之後，便可對晶圓W實行光阻液塗平步驟S4以及光阻液乾燥步驟S5。又，在本實施形態中溶劑吐出步驟S1以及擴散步驟S2、光阻液塗平步驟S4、光阻液乾燥步驟S5，例如可用與前述實施形態相同的處理程序分別實行之。又，就第1噴嘴143的移動而言也跟前述實施形態相同，第1噴嘴143在塗布步驟S3-1終了後開始移動，在塗平步驟S4中移動到晶圓W上的既定位置。

在此，就本實施形態中光阻液在晶圓W上擴散的樣子，與前述實施形態比較說明之。圖19係表示在前述實施形態中晶圓W上光阻液R的擴散方式，圖20係表示在本實施形態中晶圓W上光阻液R的擴散方式。

如前述實施形態的塗布步驟S3那樣，一口氣將晶圓W的旋轉速度上昇，使晶圓W開始高速旋轉，在光阻液R吐出到晶圓W中心部之後，該光阻液R立即受到強力的離心力。因此，光阻液R朝外側方向不規則地以紋路狀擴散，前端銳化的長型紋路L呈放射線狀出現[圖19(a)]。之後，光阻液R在晶圓W上朝外側方向擴散[圖19(b)以及圖19(c)]。然後，光阻液R持續吐出直到紋路L從晶圓W上消失，光阻液R便被平均地塗布在晶圓W上[圖19(d)]。

另一方面，如本實施形態之塗布步驟S3-1以及S3-2那樣，在暫時先使晶圓W以低速旋轉之後再使晶圓以W高速旋轉的情況下，於塗布步驟S3-1中光阻液R吐出到晶圓W中心部之後，由於晶圓W旋轉速度係低速，故晶圓W的光阻液R不會受到強力的離心力。因此，光阻液R朝外側方向幾乎均等地擴散[圖20(a)]。像這樣的話，之後在塗布步驟S3-2中即使晶圓W高速旋轉，光阻液R朝外側方向擴散，光阻液R受到離心力而產生的紋路L’比前述實施形態之紋 路L更短，紋路L’本身前端形狀也會變得比較平緩[圖20(b)以及圖20(c)]。然後，光阻液R持續吐出直到紋路L’從晶圓W上消失，光阻液R便被平均地塗布在晶圓W上[圖20(d)]。

依以上實施形態，由於可使光阻液R所產生的紋路L’比前述實施形態的紋路L更短，故能可使光阻液R的使用量用得比前述實施形態的使用量更少。

依以上實施形態，係在光阻液的塗布步驟S3中，將晶圓W旋轉加速到高速同時開始吐出光阻液，惟亦可如圖21所示的在晶圓W旋轉到達高速之前，使晶圓W旋轉暫時停止，並在停止的同時開始對晶圓W吐出光阻液。例如在溶劑吐出步驟S1以及擴散步驟S2終了後，使晶圓W的旋轉暫時停止，之後再以一定的加速度加速晶圓W的旋轉。在該晶圓W旋轉停止同時，開始從第1噴嘴143吐出光阻液，使晶圓W旋轉加速到高速，例如到4000rpm以下，加速到3000rpm更好，在該期間內持續吐出光阻液(圖21的步驟S3)。之後，在晶圓W旋轉到達高速之後，立即減速到低速，並對晶圓W實行光阻液塗平步驟S4以及光阻液乾燥步驟S5。又，在本實施形態中溶劑吐出步驟S1以及擴散步驟S2、光阻液塗平步驟S4、光阻液乾燥步驟S5，分別以例如與前述實施形態相同的處理程序實行之。又，就第1噴嘴143的移動而言也跟前述實施形態相同，第1噴嘴143在塗布步驟S3終了後開始移動，在塗平步驟S4中移動到晶圓W上的既定位置。

在相關情況下也是這樣，於光阻液塗布步驟S3中，使晶圓W旋轉停止同時開始將光阻液吐出到該晶圓W上，之後以一定的加速度加速晶圓W的旋轉，在光阻液吐出後立即使晶圓W旋轉速度變成低速，光阻液便朝外側方向以幾乎均勻的方式擴散。因此，光阻液的使用量可比前述實施形態的使用量用得更少。

以上，係參照附圖就本發明較佳實施形態說明之，惟本發明相關實施例並非僅限於此。在本申請專利範圍所記載的思想範疇內，各種變化實施例或修正實施例係本領域技術人員所能輕易思及的， 故就該等實施例而言，當然包含在本發明技術範圍內，自不待言。

如以上實施形態，係使用低粘度光阻液形成150nm以下的光阻薄膜，惟本發明亦適用於使用粘度比較高的光阻液形成比150nm更厚的光阻膜的情況。又，以上實施形態，係以光阻液塗布處理為例說明之，本發明亦適用於光阻液以外的其他塗布液的塗布處理，例如形成反射防止膜、旋塗玻璃(spin on glass；SOG)膜、旋塗介電(spin on dielectric；SOD)膜等塗布液。又，以上實施形態係對晶圓W實行塗布處理的例子，惟本發明亦可適用晶圓以外的其他基板的塗布處理，例如平面顯示器(flat panel display；FPD)、光罩用的初縮遮罩等基板。

【產業利用性】

欲在基板面上均勻塗布塗布液時，本發明有其產業利用性。

A‧‧‧中心部

L、L’‧‧‧紋路

P‧‧‧吐出位置

N‧‧‧噴嘴

R‧‧‧光阻液

R1‧‧‧光阻液的液滴

W‧‧‧晶圓

C‧‧‧匣盒

H‧‧‧記憶媒體

G1~G5‧‧‧第1~5處理裝置群

X、Y、θ‧‧‧軸

1‧‧‧塗布顯影處理系統

2‧‧‧匣盒站

3‧‧‧處理站

4‧‧‧曝光裝置

5‧‧‧介面站

10‧‧‧匣盒載置台

11‧‧‧搬運路徑

12‧‧‧晶圓搬運體

20‧‧‧第1搬運裝置

21‧‧‧第2搬運裝置

30、31、32‧‧‧光阻塗布裝置

33、34‧‧‧底部塗佈裝置

40~44‧‧‧顯影處理裝置

50、51‧‧‧化學藥液室

60、62~64‧‧‧調溫裝置

61‧‧‧傳送裝置

65~68‧‧‧加熱處理裝置

70‧‧‧調溫裝置

71~74‧‧‧預烘烤裝置

75~79‧‧‧後烘烤裝置

80~83‧‧‧調溫裝置

84~89‧‧‧曝後烤裝置

90、91‧‧‧疏水裝置

92‧‧‧周邊曝光裝置

100‧‧‧搬運路徑

101‧‧‧晶圓搬運體

102‧‧‧緩衝匣盒

120‧‧‧外殼

130‧‧‧旋轉夾盤

131‧‧‧夾盤驅動機構

132‧‧‧杯狀容器

133‧‧‧排出管

134‧‧‧排氣管

140‧‧‧軌道

141、142‧‧‧臂部

143‧‧‧第1噴嘴

144‧‧‧噴嘴驅動部

145‧‧‧待機部

146‧‧‧光阻液供給源

147‧‧‧供給管

148‧‧‧閥門

150‧‧‧第2噴嘴

151‧‧‧噴嘴驅動部

152‧‧‧待機部

153‧‧‧溶劑供給源

154‧‧‧供給管

160‧‧‧控制部

圖1係表示塗布顯影處理系統概略構造的俯視圖。

圖2係塗布顯影處理系統的前視圖。

圖3係塗布顯影處理系統的後視圖。

圖4係表示光阻塗布裝置概略構造的縱剖面說明圖。

圖5係表示光阻塗布裝置概略構造的橫剖面說明圖。

圖6係表示光阻塗布處理主要步驟的流程圖。

圖7係在光阻塗布處理各步驟中晶圓旋轉速度的表示圖。

圖8係表示從第1噴嘴吐出光阻液到晶圓中心部上之狀態的說明圖。

圖9係表示移動第1噴嘴讓光阻液吐出位置從晶圓中心部移開之狀態的說明圖。

圖10係使用本實施形態之塗布處理程序時晶圓表面之光阻膜厚度的測量結果表示圖。

圖11係使用各種塗布處理程序時晶圓表面之光阻膜厚度的差異程度的表示圖。

圖12係使用驗證例1之塗布處理程序時晶圓表面之光阻膜厚度的測量結果表示圖。

圖13係使用驗證例2之塗布處理程序時晶圓表面之光阻膜厚度的測量結果表示圖。

圖14係在噴嘴移動時晶圓旋轉速度改變的情況下晶圓中心附近之光阻膜厚度的差異程度的表示圖。

圖15係在噴嘴移開距離改變時晶圓中心附近之光阻膜厚度的差異程度的表示圖。

圖16係使用習知例之塗布處理程序時晶圓表面之光阻膜厚度的測量結果的表示圖。

圖17係表示光阻液溢滿並從噴嘴滴落的樣子的說明圖。

圖18係在光阻塗布處理各步驟中晶圓旋轉速度的表示圖。

圖19係表示晶圓上光阻液擴散方式的說明圖。

圖20係表示晶圓上光阻液擴散方式的說明圖。

圖21係在光阻塗布處理各步驟中晶圓旋轉速度的表示圖。

Claims (21)

1. 一種塗布處理方法，包含：第1步驟，在以相對高速使基板旋轉的狀態下，從噴嘴將塗布液吐出到該基板中心部上，而將塗布液塗布在基板上；第2步驟，其係於該第1步驟之後降低基板旋轉速度，以相對低速使基板旋轉；及第3步驟，其係於該第2步驟之後加速基板旋轉，使基板上的塗布液乾燥；於該第1步驟中，藉由噴嘴吐出塗布液的動作持續進行到該第2步驟途中，且至少從該第1步驟到該第2步驟之使基板的旋轉減速中，藉由移動該噴嘴使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開，該噴嘴移動時的基板旋轉速度設定在1000rpm以下，在該第1步驟中的基板旋轉速度設定在2000rpm~4000rpm。
2. 如申請專利範圍第1項之塗布處理方法，其中，更包含第4步驟，其在該第1步驟之前，在以比該第1步驟之基板旋轉速度更低的速度使基板旋轉的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板的中心部上。
3. 如申請專利範圍第2項之塗布處理方法，其中，該第4步驟中的基板旋轉速度比該第2步驟中的基板旋轉速度更低。
4. 一種塗布處理方法，包含：第1步驟，其在以一定加速度使基板加速旋轉到相對高速的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上，而將塗布液塗布在基板上；第2步驟，其在基板旋轉速度到達相對高速後，立刻降低基板的旋轉速度，以相對低速使基板旋轉；及第3步驟，其在第2步驟之後加速基板旋轉，讓基板上的塗布液乾燥，在該第1步驟中從噴嘴吐出塗布液的動作持續進行到該第2步 驟途中，且至少從該第1步驟到該第2步驟之使基板的旋轉減速中，藉由移動該噴嘴使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開。
5. 如申請專利範圍第4項之塗布處理方法，其中，該噴嘴的移動在該第1步驟終了的同時開始。
6. 如申請專利範圍第4項之塗布處理方法，其中，該噴嘴的移動，在該第1步驟終了之前，且該第1步驟的50%終了之後開始。
7. 如申請專利範圍第4項之塗布處理方法，其中，該噴嘴移動時的基板旋轉速度設定在1000rpm以下。
8. 如申請專利範圍第4項之塗布處理方法，其中，在該第1步驟中的基板旋轉速度設定在2000rpm~4000rpm。
9. 如申請專利範圍第4項之塗布處理方法，其中，該塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開5mm以上。
10. 如申請專利範圍第4項之塗布處理方法，其中，在從該噴嘴對基板的中心部吐出塗布液之前，一邊使基板旋轉，一邊對該基板的中心部吐出塗布液的溶劑。
11. 如申請專利範圍第4項之塗布處理方法，其中，在該第3步驟之後於基板上所形成之塗布膜的膜厚在150nm以下。
12. 一種塗布處理裝置，包含：旋轉保持部，其可保持基板並以既定速度使基板旋轉；噴嘴，其在既定時點對基板吐出塗布液；噴嘴移動機構，其使該噴嘴從基板中心部上方朝基板之徑向移動；以及控制部，其控制該旋轉保持部、該噴嘴以及該噴嘴移動機構的動作，以執行：第1步驟，其在該旋轉保持部使基板以相對高速旋轉的狀態下，從該噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上，以在基板上塗布塗布液；第2步驟，其在該第1步驟之後降低基板的旋轉速度，以相對 低速使基板旋轉；以及第3步驟，其在該第2步驟之後加速基板旋轉，讓基板上的塗布液乾燥；在該第1步驟中使噴嘴吐出塗布液的動作持續進行到該第2步驟途中，且至少從該第1步驟到該第2步驟之使基板的旋轉減速中，移動該噴嘴使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開，該噴嘴移動時的基板旋轉速度設定在1000rpm以下，在該第1步驟中的基板旋轉速度設定在2000rpm~4000rpm。
13. 如申請專利範圍第12項之塗布處理裝置，其中，該控制部更執行第4步驟，其在該第1步驟之前，在以比該第1步驟之基板旋轉速度更低的速度使基板旋轉的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上。
14. 如申請專利範圍第13項之塗布處理裝置，其中，該第4步驟之基板旋轉速度比該第2步驟之基板旋轉速度更低。
15. 一種塗布處理裝置，包含：旋轉保持部，其可保持基板並以既定速度使基板旋轉；噴嘴，其在既定時點對基板吐出塗布液；噴嘴移動機構，其使該噴嘴從基板中心部上方朝基板之徑向移動；以及控制部，其控制該旋轉保持部、該噴嘴以及該噴嘴移動機構的動作，以執行：第1步驟，其在該旋轉保持部以一定加速度使基板加速旋轉到達相對高速的狀態下，從噴嘴吐出塗布液到該基板中心部上，以在基板上塗布塗布液；第2步驟，其在基板旋轉速度到達相對高速之後，立刻使基板旋轉減速，以相對低速使基板旋轉；以及第3步驟，其在該第2步驟之後加速基板旋轉，讓基板上的塗布液乾燥；在該第1步驟中噴嘴吐出塗布液的動作持續進行到該第2步驟 途中，且至少從該第1步驟到該第2步驟之使基板的旋轉減速中，移動該噴嘴使塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開，該噴嘴移動時的基板旋轉速度設定在1000rpm以下，在該第1步驟中的基板旋轉速度設定在2000rpm~4000rpm。
16. 如申請專利範圍第15項之塗布處理裝置，其中，該噴嘴的移動在該第1步驟終了的同時開始。
17. 如申請專利範圍第15項之塗布處理裝置，其中，該噴嘴的移動，在該第1步驟終了之前，且該第1步驟的50%終了之後開始。
18. 如申請專利範圍第15項之塗布處理裝置，其中，該塗布液的吐出位置從基板中心部偏移開5mm以上。
19. 如申請專利範圍第15項之塗布處理裝置，其中，更設有在既定時點對基板吐出塗布液的溶劑的另一噴嘴，該制御部，在從該噴嘴對基板的中心部吐出塗布液之前，於使基板旋轉的狀態下，實行從該另一噴嘴對該基板的中心部吐出溶劑的步驟。
20. 如申請專利範圍第15項之塗布處理裝置，其中，在該第3步驟之後於基板上所形成之塗布膜的膜厚在150nm以下。
21. 一種電腦可讀取的記憶媒體，其特徵為：該記憶媒體記憶了可在電腦上執行的程式，該電腦係可控制塗布處理裝置的控制部，該程式可使該電腦控制該塗布處理裝置執行申請專利範圍第1至11項中任一項的塗布處理方法。