專利名稱：襯底處理方法、程序、計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)以及襯底處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及襯底處理方法、程序、計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)以及襯底處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在制造例如半導(dǎo)體器件的處理的光刻工藝中，例如，順序執(zhí)行以下處理以在晶片 (wafer)表面上的抗蝕劑膜中形成預(yù)定圖形將抗蝕劑溶劑涂到晶片表面上以形成抗蝕劑 膜的抗蝕劑涂敷操作，以預(yù)定圖形將光施加到晶片表面上的抗蝕劑膜以曝光該抗蝕劑膜的 曝光處理，對晶片加熱以加速所曝光的抗蝕劑膜中的化學(xué)反應(yīng)的加熱處理(曝光后烘)，對 已經(jīng)經(jīng)受過加熱處理的晶片進(jìn)行顯影的顯影操作等等。附帶地，為了圖形的小型化，用于上述曝光處理的光的波長日益變短。然而，在縮 短用于曝光的波長的方法中，形成32nm或45nm級的精細(xì)圖形在技術(shù)上是困難的。因此，提 出了通過執(zhí)行多次曝光且在曝光處理中例如相對于抗蝕劑膜移動曝光位置來形成精細(xì)的 圖形(參見專利文獻(xiàn)1和2)。[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開No. 2002-21763[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請公開No. H7-147219

發(fā)明內(nèi)容
[本發(fā)明要解決的問題]然而，在該情況下，因?yàn)槠毓馓幚肀豁樞驁?zhí)行多次并且在完成該多次曝光處理之 后接著執(zhí)行緊隨其后處理的曝光后烘，使得在例如由第一次曝光處理所曝光的曝光部分 與由第二次曝光處理所曝光的曝光部分之間，到曝光后烘開始的時間間隔之間有較大的差 別。因?yàn)閺钠毓獾慕Y(jié)束到曝光后烘的開始之間的時間間隔極大地影響了最終形成的圖形的 尺寸，在上述情形中，對于每一個由每一次曝光處理所曝光的部分該圖形的尺寸改變并且 不能保證由曝光處理所曝光的部分的尺寸之間的一致性。結(jié)果，最終不能在晶片上形成期 望形狀的圖形。考慮到上述觀點(diǎn)開發(fā)了本發(fā)明并且其目的是在執(zhí)行曝光處理多次時最終在諸如 晶片的襯底上形成期望形狀的圖形。[解決該問題的方法]
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明為一種襯底處理方法，其中在形成抗蝕劑膜的處理和 顯影操作之間執(zhí)行的曝光處理被執(zhí)行多次，并且每一次在完成了曝光處理時都執(zhí)行襯底加 熱處理。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵诿看螆?zhí)行曝光處理都執(zhí)行襯底加熱處理，所以減少了每次從 曝光處理的結(jié)束到曝光后烘的開始之間的時間間隔之間的差別。結(jié)果，由每一次曝光處理 所曝光的部分的圖形尺寸變得穩(wěn)定并且改善了由曝光處理所曝光的部分的尺寸之間的一 致性，使得最終能夠形成期望形狀的圖形。從曝光處理的結(jié)束到加熱處理的開始之間的時間間隔可以被控制為彼此相等。可以針對每次曝光處理來設(shè)置不同的曝光條件。在此情況下，第二次以及隨后次 數(shù)的曝光處理的曝光條件可以被設(shè)置為在曝光量上少于緊接著的前一次的曝光處理的曝光量?？梢葬槍γ看纹毓馓幚碇蟮拿恳淮渭訜崽幚韥碓O(shè)置不同的加熱條件。在此情況 下，第二次以及隨后次數(shù)的加熱處理的加熱條件可以被設(shè)置為在加熱時間上短于和/或加 熱溫度上低于緊接著的前一次的加熱處理的那些。曝光處理可以要將光透過液體發(fā)送到襯底表面上來曝光該襯底，并且可以在每一 次曝光處理之后加熱處理之前執(zhí)行清洗襯底的清洗操作。根據(jù)另一方面，本發(fā)明是一種在控制單元的計算機(jī)上運(yùn)行的程序，用于控制襯底 處理系統(tǒng)以便使用該襯底處理系統(tǒng)來執(zhí)行襯底處理方法，所述襯底處理系統(tǒng)包括用于在襯 底上形成抗蝕劑膜的抗蝕劑膜形成單元、用于對經(jīng)受了曝光處理的襯底進(jìn)行顯影操作的顯 影操作單元、以及用于對襯底進(jìn)行加熱處理的加熱處理單元，其中襯底處理方法是要執(zhí)行 多次在形成抗蝕劑膜的處理與顯影操作之間所執(zhí)行的曝光處理，并且在每一次完成了曝光 處理后都執(zhí)行襯底加熱處理。該程序可以被存儲在計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)中。根據(jù)另一方面，本發(fā)明是一種襯底處理系統(tǒng)，其包括用于在襯底上形成抗蝕劑膜 的抗蝕劑膜形成單元；用于對抗蝕劑膜已經(jīng)被形成于其上并隨后經(jīng)受了曝光處理的襯底進(jìn) 行顯影操作的顯影操作單元；以及用于對襯底進(jìn)行加熱處理的加熱處理單元，其中在抗蝕 劑膜的形成與顯影操作之間執(zhí)行多次曝光處理，并且在每一次完成了曝光處理后都在加熱 處理單元中執(zhí)行襯底加熱處理。襯底處理系統(tǒng)還可以包括具有抗蝕劑膜形成單元、顯影操作單元和加熱處理單元 的第一處理系統(tǒng)；以及具有加熱處理單元的第二處理系統(tǒng)，其中該第一處理系統(tǒng)可以連接 到光刻機(jī)的一端，而該第二處理系統(tǒng)可以連接到與該第一處理系統(tǒng)相反一側(cè)的光刻機(jī)的另 一端，并且其中該第一處理系統(tǒng)和第二處理系統(tǒng)可以被配置為能夠?qū)⒁r底轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)。用于將襯底在光刻機(jī)與第二處理系統(tǒng)中的加熱處理單元之間轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移單元可 以被提供在第二處理系統(tǒng)中。用于收納多個襯底的收納(housing)單元可以被提供在第二處理系統(tǒng)中。用于清洗襯底的清洗單元可以被提供在第二處理系統(tǒng)中。在最后一次曝光處理之后的加熱處理可以在第一處理系統(tǒng)中的加熱處理單元中 被執(zhí)行，而在除了最后一次曝光處理的曝光處理之后的加熱處理可以在第二處理系統(tǒng)中的 加熱處理單元中被執(zhí)行。
襯底處理系統(tǒng)還可以包括具有抗蝕劑膜形成單元和顯影操作單元的處理區(qū)段 (section)；以及面向處理區(qū)段的光刻機(jī)一側(cè)的轉(zhuǎn)移區(qū)段，用于將襯底在處理區(qū)段和光刻機(jī) 之間轉(zhuǎn)移，其中加熱處理單元可以被提供在轉(zhuǎn)移區(qū)段和處理區(qū)段的每一個中。用于清洗襯底的清洗單元可以被提供在轉(zhuǎn)移區(qū)段中。在最后一次曝光處理之后的加熱處理可以在處理區(qū)段中的加熱處理單元中被執(zhí) 行，而在除了最后一次曝光處理的曝光處理之后的加熱處理可以在轉(zhuǎn)移區(qū)段中的加熱處理 單元中被執(zhí)行。[本發(fā)明的效果]根據(jù)本發(fā)明，期望形狀的圖形能夠被形成在抗蝕劑膜上以提高成品率。


[圖1]示出了涂敷和顯影操作系統(tǒng)(treatment system)的配置的平面圖。[圖 2]圖1中的涂敷和顯影操作系統(tǒng)的正視圖。[圖 3]圖1中的涂敷和顯影操作系統(tǒng)的后視圖。[圖 4]示出了曝光后烘單元配置的輪廓的縱切面圖。[圖5]示出了曝光后烘單元配置的輪廓的橫切面圖。[圖 6]晶片處理的流程圖。[圖7]示出了包括清洗單元的涂敷和顯影操作系統(tǒng)的配置的平面圖。[圖 8]示出了清洗單元的配置的縱切面圖。[圖9]示出在執(zhí)行清洗操作時的晶片處理的流程圖。[圖 10]用于解釋用在晶片上形成的液體層來執(zhí)行的曝光處理的示意圖。[圖11]平面圖，示出了涂敷和顯影操作系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行第一次曝光后烘的曝光后烘 單元被提供在接口站(interface station)中。[圖 12]平面圖，示出了涂敷和顯影操作系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行第二次曝光后烘的曝光后烘 單元被提供在接口站中。[代碼說明]1涂敷和顯影操作系統(tǒng)
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10第一處理系統(tǒng)11第二處理系統(tǒng)94-99,130-133 曝光后烘單元120晶片轉(zhuǎn)移單元220控制單元A光刻機(jī)W 晶片
具體實(shí)施例方式[實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式]在下文中，將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1是示出了涂敷和顯影操作系統(tǒng)1(其 作為根據(jù)本實(shí)施例的襯底處理系統(tǒng))的配置輪廓的平面圖，圖2是該涂敷和顯影操作系統(tǒng) 1的正視圖，而圖3是該涂敷和顯影操作系統(tǒng)1的后視圖。涂敷和顯影操作系統(tǒng)1具有，例如如圖1所示的，第一處理系統(tǒng)10和第二處理系 統(tǒng)11，這兩個被提供在兩邊并有光刻機(jī)A被夾在其間。第一處理系統(tǒng)10具有這樣的配置， 其中整體連接例如盒站(cassette station) 12、處理站(processing station) 13和接口站 14，該盒站12用于將例如每盒25個晶片W作為一個單元從外面轉(zhuǎn)移到涂敷和顯影操作系 統(tǒng)1中或者從涂敷和顯影操作系統(tǒng)1轉(zhuǎn)移到外面，并將晶片W轉(zhuǎn)移到盒C之中/之外；該處 理站13包括多個各種處理和操作裝置(其是多層排列的)，用于在光刻工藝中以單個晶片 處理的方式來執(zhí)行各種處理和操作；以及該接口站14作為轉(zhuǎn)移單元用于將晶片W傳遞到光 刻機(jī)A或從光刻機(jī)A傳遞。盒站12、處理站13和接口站14被依次朝向Y方向上的正方向 一側(cè)(圖1中的右方)(光刻機(jī)A被放置在其中)排列，并且接口站14連接到光刻機(jī)A。在盒站12中，提供了盒安裝臺20并且該盒安裝臺20能夠?qū)⒍鄠€盒C安裝于其上 并安裝在X方向(圖1中從上到下的方向)上的一行中。在盒站12中，提供了晶片轉(zhuǎn)移體 (wafer transfer body) 22，其在X方向上可以在轉(zhuǎn)移通道21上移動。晶片轉(zhuǎn)移體22也可 以在被盒C收納的晶片W的晶片排列方向(Z方向；垂直方向)上移動，并因此能夠選擇性 地訪問每一個盒C中的排列在垂直方向上的晶片W。晶片轉(zhuǎn)移體22 (其可以繞著垂直方向 上的軸(θ方向)轉(zhuǎn)動)能夠訪問處理單元，該處理單元被包括在處理站13 —側(cè)上的稍后 描述的第三處理單元組G3中。處理站13包括例如五個處理單元組Gl到G5，在每一個處理單元組中多個處理和 操作單元是多層排列的。在處理站13中的X方向的負(fù)方向(圖1中的向下方向)一側(cè)上， 從盒站12—側(cè)依次放置了第一處理單元組Gl和第二處理單元組G2。在處理站13中的X方 向的正方向(圖1中的向上方向)一側(cè)上，從盒站12—側(cè)依次放置了第三處理單元組G3、 第四處理單元組G4和第五處理單元組G5。在第三處理單元組G3和第四處理單元組G4之 間提供了第一轉(zhuǎn)移單元30。第一轉(zhuǎn)移單元30能夠選擇性地訪問第一處理單元組G1、第三 處理單元組G3和第四處理單元組G4中的處理和操作單元，并將晶片W轉(zhuǎn)移到它們。在第 四處理單元組G4和第五處理單元組G5之間提供了第二轉(zhuǎn)移單元31。第二轉(zhuǎn)移單元31能 夠選擇性地訪問第二處理單元組G2、第四處理單元組G4和第五處理單元組G5中的處理和 操作單元，并將晶片W轉(zhuǎn)移到它們。
在第一處理單元組Gl中，如圖2所示，例如抗蝕劑涂覆單元40、41和42、以及底部 涂覆單元43和44的溶液操作單元從底部開始依次排成五層，該溶液操作單元中的每一個 都用于將預(yù)定液體供給晶片W以執(zhí)行操作，該抗蝕劑涂覆單元40、41和42中的每一個都作 為抗蝕劑膜形成單元用于將抗蝕劑溶液施加到晶片W上以形成抗蝕劑膜，該底部涂覆單元 43和44中的每一個都用于形成在曝光處理期間防止光反射的抗反射膜。在第二處理單元 組G2中，例如顯影操作單元50-54的溶液操作單元從底部開始依次排成五層，該顯影操作 單元50-54中的每一個都用于將顯影溶液供給晶片W以執(zhí)行其顯影操作。此外，分別在第 一處理單元組Gl和第二處理單元組G2的最底層處提供了化學(xué)腔(chemical chamber) 60 和61，其每一個都用于在處理單元組Gl和G2中將各種操作溶液供給溶液操作單元。如圖3所示，在第三處理單元組G3中，例如溫度調(diào)節(jié)單元70、用于傳遞晶片W的轉(zhuǎn) 換單元71、高精度溫度調(diào)節(jié)單元72-74以及熱處理單元75-78從底部開始依次排成九層，該 高精度溫度調(diào)節(jié)單元72-74中的每一個都用于以高精度在溫度控制下調(diào)節(jié)晶片溫度，該熱 處理單元75-78中的每一個都用于對晶片W進(jìn)行熱處理。在第四處理單元組G4中，例如高精度溫度調(diào)節(jié)單元80、預(yù)烘單元81-84以及后烘 單元85-89從底部開始依次排成十層，該預(yù)烘單元81-84中的每一個都用于在抗蝕劑涂覆 操作之后加熱處理晶片W，而該后烘單元85-89中的每一個都用于在顯影操作之后加熱處 理晶片W。在第五處理單元組G5中，其每一個皆用于熱處理晶片W的多個熱處理單元(例如 高精度溫度調(diào)節(jié)單元90-93以及作為加熱處理單元的曝光后烘單元94-99)從底部開始依 次排成十層。如圖1所示，在第一轉(zhuǎn)移單元30的X方向的正方向(圖1中向上的方向)一側(cè)上， 排列了多個操作單元，例如粘附單元100和101，其每一個均用于在晶片W上執(zhí)行疏水操作 并且如圖3所示的從底部開始依次排成兩層。如圖1所示，在第二轉(zhuǎn)移單元31的X方向的 正方向一側(cè)上，例如，放置了邊緣曝光單元102，其僅僅選擇性地將晶片W的邊緣部分曝光。在接口站14中，例如，如圖1所示的提供了晶片轉(zhuǎn)移體111和緩沖盒(buffer cassette) 112，晶片轉(zhuǎn)移體111在X方向上延伸的轉(zhuǎn)移通道110上移動。晶片轉(zhuǎn)移體111 在Z方向上是可移動的并且在θ方向上也是可轉(zhuǎn)動的并且因此能夠訪問鄰近接口站14的 光刻機(jī)Α、緩沖盒112和第五處理單元組G5中的單元并且將晶片W轉(zhuǎn)移到它們中。在第二處理系統(tǒng)11中，提供了例如作為轉(zhuǎn)移單元的晶片轉(zhuǎn)移單元120、第六處理 單元組G6和作為收納區(qū)段的緩沖盒121。晶片轉(zhuǎn)移單元120可以在轉(zhuǎn)移通道123上移動， 該轉(zhuǎn)移通道123被提供在光刻機(jī)A —側(cè)上并在X方向上延伸。晶片轉(zhuǎn)移單元120在Z方向 上是可移動的并且在θ方向上也是可轉(zhuǎn)動的并且因此能夠訪問光刻機(jī)Α、第六處理單元組 G6和緩沖盒121并且將晶片W轉(zhuǎn)移到它們中。晶片轉(zhuǎn)移單元120包括用于對準(zhǔn)晶片W的對 準(zhǔn)功能。第六處理單元組G6和緩沖盒121在X方向上并排提供在轉(zhuǎn)移通道123的Y方向 上的正方向一側(cè)上。在第六處理單元組G6中，作為加熱處理單元的曝光后烘單元130-133 被從底部開始依次排成四層，如圖2所示。緩沖盒121能夠臨時地收容多個晶片W。接著，將描述上述曝光后烘單元94-99和130-133的配置。如圖4和圖5所示，例 如，曝光后烘單元130包括在外罩150中的用于加熱晶片W的加熱區(qū)段151和用于冷卻晶
8片W的冷卻區(qū)段152。如圖4所示，加熱區(qū)段151具有蓋體(lid body) 160和熱板容納單元161，該蓋體 160位于上側(cè)并且可以垂直移動，該熱板容納單元161位于下側(cè)并且與蓋體160 —起形成處
理腔S。蓋體160在其頂部被提供有排氣部分160a，使得處理腔S中的大氣能夠通過該排 氣部分160a被均勻地排出。在熱板容納單元161的中心處，提供了熱板170用于在其上安裝并加熱晶片W。熱 板170具有較大厚度的幾乎圓盤形狀。在熱板170內(nèi)部，嵌入加熱器171，其通過電力供給 來產(chǎn)生熱。例如通過加熱器控制器172來調(diào)節(jié)加熱器171的加熱數(shù)值。例如通過后面描述 的控制單元220來執(zhí)行加熱器控制器172中的溫度控制。如圖4所示，在熱板170下方提供了第一上升和下降銷(pin) 180用于從下方支撐 晶片W并使晶片W上升和下降。第一上升和下降銷180通過上升和下降驅(qū)動機(jī)械裝置181 而可以垂直移動。接近熱板170的中心部分處形成通孔182，其在熱板厚度方向上穿過熱板 170。第一上升和下降銷180能夠從熱板170下方升起并穿過通孔182以凸出在熱板170上方。熱板容納單元161具有環(huán)形支撐部件190和支撐環(huán)191，環(huán)形支撐部件190用于 容納熱板170并支撐熱板170的外部邊緣部分，支撐環(huán)191幾乎為圍繞支撐部件190的外 圍的圓柱形形狀。支撐環(huán)191的上表面形成有送風(fēng)端口 191a用于將例如惰性氣體噴射到 處理腔S的內(nèi)部。從送風(fēng)端口 191a噴射惰性氣體能凈化處理腔S。此外，在支撐環(huán)191外 部，提供了圓柱形形狀的殼體(case) 192，其是熱板容納單元191的外圍。在鄰近加熱區(qū)段152的冷卻區(qū)段152中，提供了例如冷卻板200，其在其上安裝并 冷卻晶片W。如圖5所示，冷卻板200具有例如幾乎為方形的平板形狀，其在加熱板170 — 側(cè)的端面被彎曲為向外突出的弧形。如圖4所示，在冷卻板200內(nèi)部，例如，諸如Peltier 元件的冷卻部件200a被嵌入并能夠?qū)⒗鋮s板200調(diào)節(jié)到預(yù)定設(shè)置溫度。冷卻板200被附接到向加熱區(qū)段151 —側(cè)延伸的軌道201。冷卻板200能夠在軌 道201上通過驅(qū)動單元202而移動并且移動到加熱區(qū)段151—側(cè)上的熱板170之上的位置。冷卻板200被形成有例如沿著X方向的兩個狹縫203，例如如圖5所示。狹縫203 是從冷卻板200的加熱區(qū)段151 —側(cè)的端面到冷卻板200的中心部分附近而形成的。狹縫 203防止已經(jīng)移到加熱區(qū)段151 —側(cè)的冷卻板200妨礙第一上升和下降銷180凸出到熱板 170上方。如圖4所示，在冷卻板200下方提供了第二上升和下降銷204。第二上升和下降 銷204能夠由上升和下降驅(qū)動單元205來上升和下降。第二上升和下降銷204能夠從冷卻 板200下方升起并穿過狹縫203以凸出在冷卻板200上方。如圖5所示，外罩150跨過冷卻板200的兩個側(cè)表面被形成有轉(zhuǎn)移進(jìn)入/出去端 口 210用于將晶片W轉(zhuǎn)移進(jìn)入/出去。應(yīng)當(dāng)注意，其它的曝光后烘單元94-99和131-133具有與上述曝光后烘單元130 相同的配置，因此它們的描述將被省略。例如由圖1所示的控制單元220來執(zhí)行涂覆和顯影操作系統(tǒng)1中的晶片處理的控 制?？刂茊卧?20由通用計算機(jī)組成，該通用計算機(jī)包括例如CPU和存儲器，并且連接到諸 如抗蝕劑涂覆單元40-42、曝光后烘單元94-99和130-133以及顯影操作單元50-54的各種處理和操作單元并且連接到諸如晶片轉(zhuǎn)移體22、第一轉(zhuǎn)移單元30、第二轉(zhuǎn)移單元31、晶片 轉(zhuǎn)移體111和晶片轉(zhuǎn)移單元120的各種轉(zhuǎn)移單元。控制單元220能夠運(yùn)行被記錄在例如存 儲器上的程序來控制處理和操作單元以及轉(zhuǎn)移單元的工作，從而實(shí)現(xiàn)后面所述的期望的晶 片處理。由控制單元220所運(yùn)行的程序可以被記錄在計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)上并且從該記 錄介質(zhì)安裝到控制單元220上。接下來，將描述在如上所述所配置的涂覆和顯影操作系統(tǒng)1中晶片處理的過程。 圖6是示出晶片處理的主要處理步驟的流程圖。首先，用圖1所示的晶片轉(zhuǎn)移體22在盒安裝臺20上將未處理的晶片W—片接一 片地從盒C中取出，并且依次轉(zhuǎn)移到處理站13。晶片W被轉(zhuǎn)移到包括在處理站13中的第 三處理單元組G3中的溫度調(diào)節(jié)單元70，在其中晶片W被溫度調(diào)節(jié)到預(yù)定溫度，然后將晶片 W由第一轉(zhuǎn)移單元30轉(zhuǎn)移到例如底部涂覆單元43，在其中抗反射膜被形成于其上。然后晶 片W由第一轉(zhuǎn)移單元30依次轉(zhuǎn)移到熱處理單元75、高精度溫度調(diào)節(jié)單元80，使得在每一個 單元中執(zhí)行預(yù)定處理。其后，晶片W由第一轉(zhuǎn)移單元30轉(zhuǎn)移到抗蝕劑涂覆單元40。在抗蝕劑涂覆單元40中，將預(yù)定量的抗蝕劑溶液從噴嘴提供到例如所旋轉(zhuǎn)的晶 片W的正表面上使得抗蝕劑溶液被鋪開到晶片W的整個表面上以在晶片W上形成抗蝕劑膜 (圖6中的步驟Ql)。抗蝕劑膜已經(jīng)形成于其上的晶片W由第一轉(zhuǎn)移單元30轉(zhuǎn)移到例如其中它經(jīng)受加 熱處理(預(yù)烘)的預(yù)烘單元81，然后由第二轉(zhuǎn)移單元31依次轉(zhuǎn)移到邊緣曝光單元102和高 精度溫度調(diào)節(jié)單元93使得在每一個單元中執(zhí)行預(yù)定處理。其后，晶片W由接口站14中的 晶片轉(zhuǎn)移體111轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)A。當(dāng)晶片W被轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)A時，將來自曝光光源的光通過 掩模施加到晶片W上的抗蝕劑膜，從而在抗蝕劑膜上曝光預(yù)定圖形。因此，在晶片W上執(zhí)行 了第一次曝光處理(圖6中的步驟Q2)。將已經(jīng)完成了第一次曝光處理的晶片W由晶片轉(zhuǎn)移單元120轉(zhuǎn)移到例如在光刻機(jī) A另一側(cè)的第二處理系統(tǒng)11中的曝光后烘單元130。在曝光后烘單元130中，首先通過轉(zhuǎn)移進(jìn)入/出去端口 210將晶片轉(zhuǎn)移到其中并 且安裝在圖4所示的冷卻板200上。接著，移動冷卻板200以將晶片W移動到熱板170上方 位置。晶片W被從冷卻板200傳遞到第一上升和下降銷180并且由第一上升和下降銷180 安裝到熱板170上。因此，開始晶片W的加熱處理(曝光后烘)(圖6中的步驟Q3)。在逝 去一預(yù)定時間后，晶片W然后通過第一上升和下降銷180而與熱板170分離，由此結(jié)束了晶 片W的加熱處理。其后，晶片W被從第一上升和下降銷180傳遞到冷卻板200并且被冷卻， 然后通過轉(zhuǎn)移進(jìn)入/出去端口 210被從冷卻板200轉(zhuǎn)移出去到達(dá)曝光后烘單元130的外面。將已經(jīng)完成了第一次曝光后烘的晶片W由圖1所示的晶片轉(zhuǎn)移單元120轉(zhuǎn)移到緩 沖盒121并且被臨時收藏于其中。晶片W在緩沖盒121中等待例如直到同一批中的其它晶 片完成了上述第一次曝光處理和曝光后烘。其后，晶片W由晶片轉(zhuǎn)移單元120帶出緩沖盒 121并轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)A。對于轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)A的晶片W，例如，不同于第一次曝光處理中的圖 形的圖形被曝光在抗蝕劑膜上，從而執(zhí)行第二次曝光處理(圖6中的步驟Q4)。將已經(jīng)完成 了第二次曝光處理的晶片W由接口站14中的晶片轉(zhuǎn)移體111轉(zhuǎn)移到例如在處理站13中的 曝光后烘單元94。轉(zhuǎn)移到曝光后烘單元94的晶片W首先被傳遞到冷卻板200并且從冷卻板200傳遞到第一上升和下降銷180，以與上述曝光后烘單元130中的加熱處理相類似的方式。然 后晶片W由第一上升和下降銷180安裝到熱板170上，從而開始晶片W的加熱處理(曝光 后烘)(圖6中的步驟Q5)。在逝去一預(yù)定時間后，晶片W然后由第一上升和下降銷180升 高，由此結(jié)束了晶片W的加熱處理。其后，晶片W被傳遞到冷卻板200并被冷卻，然后被轉(zhuǎn) 移出曝光后烘單元94。將已經(jīng)完成了第二次曝光后烘的晶片W由第二轉(zhuǎn)移單元31轉(zhuǎn)移到例如顯影操作 單元50，在其中對晶片W上的抗蝕劑膜進(jìn)行顯影(圖6中的步驟Q6)。然后晶片W由第二 轉(zhuǎn)移單元31轉(zhuǎn)移到其中晶片W經(jīng)受加熱處理(后烘)的后烘單元85，并然后由第一轉(zhuǎn)移單 元30轉(zhuǎn)移到高精度溫度調(diào)節(jié)單元72，在其中晶片W被調(diào)節(jié)溫度。然后由晶片轉(zhuǎn)移體22將 晶片W返回到盒站12中的盒C中。因此結(jié)束了涂覆和顯影操作系統(tǒng)1中的晶片處理的一 系列步驟。根據(jù)上面實(shí)施例，光刻工藝中曝光處理被執(zhí)行兩次以便在抗蝕劑膜上形成圖形的 晶片處理中，在第一次和第二次曝光處理中的每一次之后都執(zhí)行曝光后烘，使得能夠減少 第一次和第二次之間的從曝光處理結(jié)束到曝光后烘開始的時間間隔(PED時間)的差異。結(jié) 果，經(jīng)受了第一次和第二次曝光處理的被曝光部分之間的圖形尺寸上的變化被減少從而改 善了在每次曝光處理中所曝光部分的圖形尺寸的一致性，使得最終能在晶片W上形成期望 形狀的圖形。因?yàn)樵谏厦鎸?shí)施例中具有曝光后烘單元130-133的第二處理系統(tǒng)11被提供在如 從第一處理系統(tǒng)10看到的跨過光刻機(jī)A的相對一側(cè)上，已經(jīng)完成了第一次曝光處理的晶片 W能夠從光刻機(jī)A的相對側(cè)轉(zhuǎn)移出去到達(dá)第二處理系統(tǒng)11并在曝光后烘單元130-133中經(jīng) 受曝光后烘。在此情況中，不需要使用接口站14中的將晶片W在處理站13與光刻機(jī)A之 間傳遞的晶片轉(zhuǎn)移體111，并且專用的晶片轉(zhuǎn)移單元120能夠被用來將晶片W轉(zhuǎn)移到曝光后 烘單元130-133。因此，已經(jīng)完成了第一次曝光處理的晶片W能夠被平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移到曝光后烘 單元130-133，而不管例如晶片轉(zhuǎn)移體111的工作條件。結(jié)果，能夠穩(wěn)定控制第一次從曝光 處理結(jié)束到曝光后烘開始之間的時間間隔。此外，晶片轉(zhuǎn)移單元120的使用相應(yīng)減少了晶 片轉(zhuǎn)移體111上的負(fù)擔(dān)，這也允許穩(wěn)定控制第二次從曝光處理結(jié)束到曝光后烘開始之間的 時間間隔。結(jié)果，能夠更穩(wěn)定和積極地減少在第一次與第二次之間的從曝光處理的結(jié)束到 曝光后烘的開始的時間間隔的差別，使得最終能夠在晶片W上形成具有期望尺寸的圖形。因?yàn)樵诘诙幚碚?1中提供了緩沖盒121，所以已經(jīng)完成了曝光后烘的一批中的 晶片W能夠被收藏于其中并且等待第二次曝光處理。在上面實(shí)施例中，控制可以被正向引導(dǎo)使得第一次和第二次從曝光處理的結(jié)束到 曝光后烘的開始之間的時間間隔相等。例如，控制單元220控制晶片轉(zhuǎn)移單元120和晶片 轉(zhuǎn)移體111的運(yùn)行來管理時間使得對于第一次的從曝光處理的結(jié)束到曝光后烘的開始之 間的時間間隔等于對于第二次的從曝光處理的結(jié)束到曝光后烘的開始之間的時間間隔。這 能夠消除在第一次與第二次之間的從曝光處理的結(jié)束到曝光后烘的開始之間的時間間隔 的差別，致使在第一次和第二次所曝光部分之間沒有圖形尺寸上的變化，因此允許形成具 有更精確尺寸的圖形。附帶地，然后在第二次曝光處理中抗蝕劑膜的被曝光部分經(jīng)受再一次的曝光后烘 (第二次曝光后烘)，其中已經(jīng)經(jīng)受了第一次曝光處理的被曝光部分將經(jīng)受總共兩次曝光
11后烘(第一次曝光后烘+第二次曝光后烘)。為了修正由曝光后烘次數(shù)上的差別所導(dǎo)致的 圖形尺寸的變化，例如第一次曝光處理和第二次曝光處理的曝光條件可以變化。例如，可以 使第一次曝光時間短于第二次曝光時間以減少第一次曝光處理的曝光量。在此情況中，例 如，控制單元220將光刻機(jī)A中的第一次曝光處理的曝光量設(shè)置為約20mJ/cm2，并且將第 二次曝光處理的曝光量設(shè)置為約25mJ/cm2。在此情形中，將第一次和第二次的曝光后烘的 加熱時間(約30秒)和加熱溫度(約120°C )設(shè)置為相等。這保證了即使在第一次曝光 處理中所曝光部分經(jīng)受了兩次曝光后烘，也能在第一次和第二次中形成具有相同尺寸的圖 形，因此細(xì)微地調(diào)節(jié)最終的圖形。此外，可以改變第一次和第二次的曝光后烘的加熱條件而不是在上面實(shí)例中的曝 光處理的曝光條件。在此情況下，可以使第一次的加熱時間比第二次的加熱時間更短，或者 可以使第一次的加熱溫度比第二次的加熱溫度更低，或者可以執(zhí)行這兩者。在此情況下，將 第一次和第二次的曝光處理的曝光條件設(shè)置為相同。這也能夠減少由第一次曝光處理中的 曝光部分比第二次曝光處理中的曝光部分經(jīng)受更多的曝光后烘而引起的影響，因此最終形 成期望形狀的圖形。請注意，第一次和第二次曝光處理的曝光條件和曝光后烘的加熱條件 都可以被改變使得最終形成具有期望尺寸的圖形。雖然在上面實(shí)施例中所描述的曝光處理中來自光源的光被直接施加到晶片W上， 但是使用在晶片W正表面上形成的透光的液體層，晶片W上的抗蝕劑膜可以被暴露在通過 液體層的光下。請注意，在日本專利申請公開No. 2006-49757中提出了穿過晶片表面上的 液體層透射用于曝光的光線的技術(shù)。在該情況中，例如，如圖7所示，可以在處理站13和第二處理系統(tǒng)11中提供其每 一個都用于在曝光處理之后清洗晶片W的清洗單元230和240。例如，處理站13中的清洗 單元230被提供在第五處理單元組G5中，晶片W能夠由晶片轉(zhuǎn)移體111轉(zhuǎn)移到那里。例如， 第二處理系統(tǒng)11中的清洗單元240被提供在例如第六處理單元組G6中，晶片W能夠由晶 片轉(zhuǎn)移單元120轉(zhuǎn)移到那里。清洗單元230具有例如圖8所示的外殼(casing) 230a，并且在外殼230a中的中央 部分處提供了旋轉(zhuǎn)夾盤(spin chuck) 231，用于水平地支撐和旋轉(zhuǎn)晶片W。在旋轉(zhuǎn)夾盤231 周圍，提供了杯狀物233用于接收和收集從晶片W散開的清洗溶液。排水管233連接到杯 狀物232的底表面。在旋轉(zhuǎn)夾盤231上方，提供了清洗溶液排放噴嘴234用于將清洗溶液 排出到晶片W上。清洗溶液排放噴嘴234通過供給管235連接到清洗溶液供給源236。請注意，清洗單元240具有與上述清洗單元230相同的配置，并且因此將省略對其 的描述。接下來，將描述在提供了清洗單元230和240時晶片處理的工藝。圖9是示出晶 片處理的主要處理步驟的流程圖。首先，在盒站12中的晶片W被轉(zhuǎn)移到處理站13，例如依 次到溫度調(diào)節(jié)單元70、底部涂敷單元43、熱處理單元75和高精度溫度調(diào)節(jié)單元80使得預(yù) 定處理被執(zhí)行，如上面實(shí)施例中的一樣。其后，晶片W被轉(zhuǎn)移到抗蝕劑涂敷單元40，在那里 抗蝕劑膜被形成于其上(圖9中的步驟Q1)。然后晶片W被依次轉(zhuǎn)移到例如預(yù)烘單元81、 邊緣曝光單元102和高精度溫度調(diào)節(jié)單元93使得預(yù)定處理被執(zhí)行，然后被轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)A。在光刻機(jī)A中，例如，如圖10所示的透光的液體層B被形成在透鏡250與晶片W 之間，使得光被透射穿過透鏡250和液體層B以執(zhí)行抗蝕劑膜的第一次曝光處理(圖9中的步驟Q2)。然后由晶片轉(zhuǎn)移單元120將晶片W從光刻機(jī)A轉(zhuǎn)移到第二處理系統(tǒng)11中的清 洗單元240。在清洗單元240中，晶片W首先被保持在旋轉(zhuǎn)夾盤231上。由旋轉(zhuǎn)夾盤231旋轉(zhuǎn) 晶片W，并且將清洗溶液從清洗溶液排放噴嘴234排放到旋轉(zhuǎn)的晶片W上。這去除了在曝光 處理中粘附于晶片W正表面上的液體從而清洗晶片W(圖9中的步驟Kl)。然后，停止清洗 溶液的排放，并且旋轉(zhuǎn)夾盤231使晶片W高速旋轉(zhuǎn)以使晶片W干燥。被干燥的晶片W由晶 片轉(zhuǎn)移單元120從清洗單元240中轉(zhuǎn)移出去并且轉(zhuǎn)移到例如曝光后烘單元130。如上述實(shí)施例中的一樣，被轉(zhuǎn)移到曝光后烘單元130的晶片W被傳遞到熱板170 并且經(jīng)受持續(xù)一預(yù)定時間的加熱處理(曝光后烘)(圖9中的步驟Q3)。然后晶片W在冷卻 板200上冷卻，并且由晶片轉(zhuǎn)移單元120帶出曝光后烘單元130并且被轉(zhuǎn)移到緩沖盒121。 然后晶片W又由晶片轉(zhuǎn)移單元120轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)A，在該光刻機(jī)A中光被發(fā)射到晶片W正表 面上的液體層以執(zhí)行其圖形不同于第一次的第二次曝光處理(圖9中的步驟Q4)。將已經(jīng) 完成了第二次曝光處理的晶片W轉(zhuǎn)移通過接口站14到達(dá)處理站13中的清洗單元230并且 在這里清洗(圖9中的步驟K2)。在清洗單元230中，晶片W被旋轉(zhuǎn)而同時以與上述清洗單 元240中清洗操作相類似的方式供給清洗溶液，從而執(zhí)行晶片W的清洗。然后晶片W被轉(zhuǎn) 移到曝光后烘單元94并經(jīng)受加熱處理(曝光后烘)(圖9中的步驟Q5)。然后晶片W在顯 影操作單元50中被顯影(圖9中的步驟Q6)，并且然后被依次轉(zhuǎn)移到后烘單元85和高精度 溫度調(diào)節(jié)單元72并且被返回到盒站12中的盒C中。根據(jù)該實(shí)例，在第一次和第二次曝光處理之后能夠立即清洗和干燥晶片W，從而防 止在曝光處理中所使用的液體殘留在抗蝕劑膜上而導(dǎo)致抗蝕劑膜中的缺陷。請注意，同樣 在該實(shí)例中，第一次和第二次的從曝光處理到曝光后烘的時間間隔可以由控制單元220來 嚴(yán)格控制使得例如第一次和第二次的從曝光處理到曝光后烘的時間間隔相等。雖然在上面實(shí)施例中執(zhí)行曝光后烘的曝光后烘單元130-133和執(zhí)行第一次清洗 操作的清洗單元240被提供在第二處理系統(tǒng)11中，但是它們可以被提供在例如接口站14 中，如圖11所示。在此情況下，執(zhí)行曝光后烘的曝光后烘單元94-99和執(zhí)行第二次清洗操 作的清洗單元230被提供在處理站13中。此外，雖然在上述實(shí)施例中執(zhí)行曝光后烘的曝光后烘單元94-99和執(zhí)行第二次清 洗操作的清洗單元230被提供在處理站13中，但是它們可以被提供在例如接口站14中，如 圖12所示。在此情況下，執(zhí)行曝光后烘的曝光后烘單元130-133和執(zhí)行第一次清洗操作的 清洗單元240被提供在第二處理系統(tǒng)11中。在上面已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施 例。應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在如權(quán)利要求所述的精神的范圍內(nèi)的各種改變和 修改將是容易明白的，并且那些改變和修改也應(yīng)當(dāng)被本發(fā)明的技術(shù)范圍所覆蓋。例如，曝光 處理的次數(shù)是兩次，而本發(fā)明也可以應(yīng)用于三次或更多次的情形中。在該情況下，例如，在 最后一次曝光處理之后的曝光后烘可以在曝光后烘單元94-99中被執(zhí)行，而在除了最后一 次曝光處理的曝光處理之后的曝光后烘可以在曝光后烘單元130-133中被執(zhí)行。此外，能 夠測量尺寸(例如，線寬等等)的檢測單元可以被并入襯底處理系統(tǒng)中，使得由檢測單元得 到的檢測結(jié)果可以被前饋以控制曝光時間和曝光后烘或顯影時間。此外，本發(fā)明也被應(yīng)用 到除了晶片W之外(諸如，F(xiàn)PD (平板顯示)、用于光掩模的掩模板等等)的襯底的處理。
[工業(yè)適用性]本發(fā)明對于在圖形形成處理中形成具有期望尺寸的圖形是有用的，其中在抗蝕劑 膜形成處理與顯影操作之間多次執(zhí)行曝光處理。
權(quán)利要求
一種襯底處理系統(tǒng)，包括抗蝕劑膜形成單元，用于在襯底上形成抗蝕劑膜；顯影操作單元，用于對抗蝕劑膜已經(jīng)被形成于其上并隨后經(jīng)受了曝光處理的襯底進(jìn)行顯影操作；以及加熱處理單元，用于對襯底進(jìn)行加熱處理，其中在抗蝕劑膜的形成與顯影操作之間執(zhí)行多次曝光處理，并且在每一次完成了曝光處理后都在所述加熱處理單元中執(zhí)行襯底加熱處理。
2.如權(quán)利要求1所述的襯底處理系統(tǒng)，還包括第一處理系統(tǒng)，其具有所述抗蝕劑膜形成單元、所述顯影操作單元和所述加熱處理單 元；以及具有所述加熱處理單元的第二處理系統(tǒng)，其中所述第一處理系統(tǒng)連接到光刻機(jī)的一端，而所述第二處理系統(tǒng)連接到與所述第一 處理系統(tǒng)相反一側(cè)的所述光刻機(jī)的另一端，并且其中所述第一處理系統(tǒng)和第二處理系統(tǒng)能夠?qū)⒁r底轉(zhuǎn)移到所述光刻機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的襯底處理系統(tǒng)，其中用于將襯底在所述光刻機(jī)與所述第二處理系統(tǒng)中的所述加熱處理單元之間轉(zhuǎn)移 的轉(zhuǎn)移單元被提供在所述第二處理系統(tǒng)中。
4.如權(quán)利要求2所述的襯底處理系統(tǒng)，其中用于收納多個襯底的收納單元被提供在所述第二處理系統(tǒng)中。
5.如權(quán)利要求2所述的襯底處理系統(tǒng)，其中用于清洗襯底的清洗單元被提供在所述第二處理系統(tǒng)中。
6.如權(quán)利要求2所述的襯底處理系統(tǒng)，其中在最后一次曝光處理之后的加熱處理在所述第一處理系統(tǒng)中的所述加熱處理單 元中被執(zhí)行，以及其中在除了最后一次曝光處理的曝光處理之后的加熱處理在所述第二處理系統(tǒng)中的 所述加熱處理單元中被執(zhí)行。
7.如權(quán)利要求1所述的襯底處理系統(tǒng)，還包括處理區(qū)段，其具有所述抗蝕劑膜形成單元和所述顯影操作單元；以及轉(zhuǎn)移區(qū)段，其面向所述處理區(qū)段的光刻機(jī)一側(cè)，用于將襯底在所述處理區(qū)段和所述光 刻機(jī)之間轉(zhuǎn)移，其中所述加熱處理單元被提供在所述轉(zhuǎn)移區(qū)段和所述處理區(qū)段的每一個中。
8.如權(quán)利要求7所述的襯底處理系統(tǒng)，其中用于清洗襯底的清洗單元被提供在所述轉(zhuǎn)移區(qū)段中。
9.如權(quán)利要求7所述的襯底處理系統(tǒng)，其中在最后一次曝光處理之后的加熱處理在所述處理區(qū)段中的所述加熱處理單元中 被執(zhí)行，以及其中在除了最后一次曝光處理的曝光處理之后的加熱處理在所述轉(zhuǎn)移區(qū)段中的所述 加熱處理單元中被執(zhí)行。
10.如權(quán)利要求1所述的襯底處理系統(tǒng)，具有控制部，將從所述曝光處理的結(jié)束到所述加熱處理的開始之間的時間控制為彼此相等
11.如權(quán)利要求1所述的襯底處理系統(tǒng)，具有控制部，針對所述每次曝光處理來設(shè)置不同的曝光條件。
12.如權(quán)利要求11所述的襯底處理系統(tǒng)，所述控制部將第二次以及隨后次數(shù)的所述曝光處理的曝光條件設(shè)定為在曝光量上少 于緊接著的前一次的所述曝光處理的曝光量。
13.如權(quán)利要求1所述的襯底處理系統(tǒng)，具有控制部，針對所述每次曝光處理之后的每一次加熱處理來設(shè)置不同的加熱條件。
14.如權(quán)利要求13所述的襯底處理系統(tǒng)，所述控制部將第二次以及隨后次數(shù)的所述加熱處理的加熱條件設(shè)置為在加熱時間上 短于和/或加熱溫度上低于緊接著的前一次的所述加熱處理的那些。
全文摘要
本發(fā)明涉及襯底處理方法、程序、計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)以及襯底處理系統(tǒng)。在本發(fā)明中，將在其上已經(jīng)形成了抗蝕劑膜的襯底轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)并經(jīng)受曝光處理。該襯底然后在第二處理系統(tǒng)中經(jīng)受曝光后烘。然后再將該襯底轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)并經(jīng)受曝光處理。已經(jīng)完成了第二次曝光處理的襯底被轉(zhuǎn)移到第一處理系統(tǒng)并再次經(jīng)受曝光后烘。第一次和第二次的從曝光處理的結(jié)束到曝光后烘的開始之間的時間被控制為相等。根據(jù)本發(fā)明，在其中抗蝕劑膜形成處理與顯影操作之間執(zhí)行多次曝光處理的圖形形成處理中，最終能夠形成具有期望尺寸的圖形。
文檔編號H01L21/677GK101976646SQ20101027136
公開日2011年2月16日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月26日
發(fā)明者山口忠之, 山本雄一, 山田善章, 雜賀康仁 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社