衬底处理方法、程序、计算机可读的记录介质以及衬底处理系统的制作方法

专利名称：衬底处理方法、程序、计算机可读的记录介质以及衬底处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及衬底处理方法、程序、计算机可读的记录介质以及衬底处理系统。
背景技术：
在制造例如半导体器件的处理的光刻工艺中，例如，顺序执行以下处理以在晶片 (wafer)表面上的抗蚀剂膜中形成预定图形将抗蚀剂溶剂涂到晶片表面上以形成抗蚀剂 膜的抗蚀剂涂敷操作，以预定图形将光施加到晶片表面上的抗蚀剂膜以曝光该抗蚀剂膜的 曝光处理，对晶片加热以加速所曝光的抗蚀剂膜中的化学反应的加热处理(曝光后烘)，对 已经经受过加热处理的晶片进行显影的显影操作等等。附带地，为了图形的小型化，用于上述曝光处理的光的波长日益变短。然而，在缩 短用于曝光的波长的方法中，形成32nm或45nm级的精细图形在技术上是困难的。因此，提 出了通过执行多次曝光且在曝光处理中例如相对于抗蚀剂膜移动曝光位置来形成精细的 图形(参见专利文献1和2)。[专利文献1]日本专利申请公开No. 2002-21763[专利文献2]日本专利申请公开No. H7-147219

发明内容
[本发明要解决的问题]然而，在该情况下，因为曝光处理被顺序执行多次并且在完成该多次曝光处理之 后接着执行紧随其后处理的曝光后烘，使得在例如由第一次曝光处理所曝光的曝光部分 与由第二次曝光处理所曝光的曝光部分之间，到曝光后烘开始的时间间隔之间有较大的差 别。因为从曝光的结束到曝光后烘的开始之间的时间间隔极大地影响了最终形成的图形的 尺寸，在上述情形中，对于每一个由每一次曝光处理所曝光的部分该图形的尺寸改变并且 不能保证由曝光处理所曝光的部分的尺寸之间的一致性。结果，最终不能在晶片上形成期 望形状的图形。考虑到上述观点开发了本发明并且其目的是在执行曝光处理多次时最终在诸如 晶片的衬底上形成期望形状的图形。[解决该问题的方法]
为了达到上述目的，本发明为一种衬底处理方法，其中在形成抗蚀剂膜的处理和 显影操作之间执行的曝光处理被执行多次，并且每一次在完成了曝光处理时都执行衬底加 热处理。根据本发明，因为在每次执行曝光处理都执行衬底加热处理，所以减少了每次从 曝光处理的结束到曝光后烘的开始之间的时间间隔之间的差别。结果，由每一次曝光处理 所曝光的部分的图形尺寸变得稳定并且改善了由曝光处理所曝光的部分的尺寸之间的一 致性，使得最终能够形成期望形状的图形。从曝光处理的结束到加热处理的开始之间的时间间隔可以被控制为彼此相等。可以针对每次曝光处理来设置不同的曝光条件。在此情况下，第二次以及随后次 数的曝光处理的曝光条件可以被设置为在曝光量上少于紧接着的前一次的曝光处理的曝光量。可以针对每次曝光处理之后的每一次加热处理来设置不同的加热条件。在此情况 下，第二次以及随后次数的加热处理的加热条件可以被设置为在加热时间上短于和/或加 热温度上低于紧接着的前一次的加热处理的那些。曝光处理可以要将光透过液体发送到衬底表面上来曝光该衬底，并且可以在每一 次曝光处理之后加热处理之前执行清洗衬底的清洗操作。根据另一方面，本发明是一种在控制单元的计算机上运行的程序，用于控制衬底 处理系统以便使用该衬底处理系统来执行衬底处理方法，所述衬底处理系统包括用于在衬 底上形成抗蚀剂膜的抗蚀剂膜形成单元、用于对经受了曝光处理的衬底进行显影操作的显 影操作单元、以及用于对衬底进行加热处理的加热处理单元，其中衬底处理方法是要执行 多次在形成抗蚀剂膜的处理与显影操作之间所执行的曝光处理，并且在每一次完成了曝光 处理后都执行衬底加热处理。该程序可以被存储在计算机可读的记录介质中。根据另一方面，本发明是一种衬底处理系统，其包括用于在衬底上形成抗蚀剂膜 的抗蚀剂膜形成单元；用于对抗蚀剂膜已经被形成于其上并随后经受了曝光处理的衬底进 行显影操作的显影操作单元；以及用于对衬底进行加热处理的加热处理单元，其中在抗蚀 剂膜的形成与显影操作之间执行多次曝光处理，并且在每一次完成了曝光处理后都在加热 处理单元中执行衬底加热处理。衬底处理系统还可以包括具有抗蚀剂膜形成单元、显影操作单元和加热处理单元 的第一处理系统；以及具有加热处理单元的第二处理系统，其中该第一处理系统可以连接 到光刻机的一端，而该第二处理系统可以连接到与该第一处理系统相反一侧的光刻机的另 一端，并且其中该第一处理系统和第二处理系统可以被配置为能够将衬底转移到光刻机。用于将衬底在光刻机与第二处理系统中的加热处理单元之间转移的转移单元可 以被提供在第二处理系统中。用于收纳多个衬底的收纳(housing)单元可以被提供在第二处理系统中。用于清洗衬底的清洗单元可以被提供在第二处理系统中。在最后一次曝光处理之后的加热处理可以在第一处理系统中的加热处理单元中 被执行，而在除了最后一次曝光处理的曝光处理之后的加热处理可以在第二处理系统中的 加热处理单元中被执行。
衬底处理系统还可以包括具有抗蚀剂膜形成单元和显影操作单元的处理区段 (section)；以及面向处理区段的光刻机一侧的转移区段，用于将衬底在处理区段和光刻机 之间转移，其中加热处理单元可以被提供在转移区段和处理区段的每一个中。用于清洗衬底的清洗单元可以被提供在转移区段中。在最后一次曝光处理之后的加热处理可以在处理区段中的加热处理单元中被执 行，而在除了最后一次曝光处理的曝光处理之后的加热处理可以在转移区段中的加热处理 单元中被执行。[本发明的效果]根据本发明，期望形状的图形能够被形成在抗蚀剂膜上以提高成品率。


[图1]示出了涂敷和显影操作系统(treatment system)的配置的平面图。[图 2]图1中的涂敷和显影操作系统的正视图。[图 3]图1中的涂敷和显影操作系统的后视图。[图 4]示出了曝光后烘单元配置的轮廓的纵切面图。[图5]示出了曝光后烘单元配置的轮廓的横切面图。[图 6]晶片处理的流程图。[图7]示出了包括清洗单元的涂敷和显影操作系统的配置的平面图。[图 8]示出了清洗单元的配置的纵切面图。[图9]示出在执行清洗操作时的晶片处理的流程图。[图 10]用于解释用在晶片上形成的液体层来执行的曝光处理的示意图。[图11]平面图，示出了涂敷和显影操作系统，其中用于执行第一次曝光后烘的曝光后烘 单元被提供在接口站(interface station)中。[图 12]平面图，示出了涂敷和显影操作系统，其中用于执行第二次曝光后烘的曝光后烘 单元被提供在接口站中。[代码说明]1涂敷和显影操作系统
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10第一处理系统11第二处理系统94-99,130-133 曝光后烘单元120晶片转移单元220控制单元A光刻机W 晶片
具体实施例方式[实现本发明的最佳模式]在下文中，将描述本发明的优选实施例。图1是示出了涂敷和显影操作系统1(其 作为根据本实施例的衬底处理系统)的配置轮廓的平面图，图2是该涂敷和显影操作系统 1的正视图，而图3是该涂敷和显影操作系统1的后视图。涂敷和显影操作系统1具有，例如如图1所示的，第一处理系统10和第二处理系 统11，这两个被提供在两边并有光刻机A被夹在其间。第一处理系统10具有这样的配置， 其中整体连接例如盒站(cassette station) 12、处理站(processing station) 13和接口站 14，该盒站12用于将例如每盒25个晶片W作为一个单元从外面转移到涂敷和显影操作系 统1中或者从涂敷和显影操作系统1转移到外面，并将晶片W转移到盒C之中/之外；该处 理站13包括多个各种处理和操作装置(其是多层排列的)，用于在光刻工艺中以单个晶片 处理的方式来执行各种处理和操作；以及该接口站14作为转移单元用于将晶片W传递到光 刻机A或从光刻机A传递。盒站12、处理站13和接口站14被依次朝向Y方向上的正方向 一侧(图1中的右方)(光刻机A被放置在其中)排列，并且接口站14连接到光刻机A。在盒站12中，提供了盒安装台20并且该盒安装台20能够将多个盒C安装于其上 并安装在X方向(图1中从上到下的方向)上的一行中。在盒站12中，提供了晶片转移体 (wafer transfer body) 22，其在X方向上可以在转移通道21上移动。晶片转移体22也可 以在被盒C收纳的晶片W的晶片排列方向(Z方向；垂直方向)上移动，并因此能够选择性 地访问每一个盒C中的排列在垂直方向上的晶片W。晶片转移体22 (其可以绕着垂直方向 上的轴(θ方向)转动)能够访问处理单元，该处理单元被包括在处理站13 —侧上的稍后 描述的第三处理单元组G3中。处理站13包括例如五个处理单元组Gl到G5，在每一个处理单元组中多个处理和 操作单元是多层排列的。在处理站13中的X方向的负方向(图1中的向下方向)一侧上， 从盒站12—侧依次放置了第一处理单元组Gl和第二处理单元组G2。在处理站13中的X方 向的正方向(图1中的向上方向)一侧上，从盒站12—侧依次放置了第三处理单元组G3、 第四处理单元组G4和第五处理单元组G5。在第三处理单元组G3和第四处理单元组G4之 间提供了第一转移单元30。第一转移单元30能够选择性地访问第一处理单元组G1、第三 处理单元组G3和第四处理单元组G4中的处理和操作单元，并将晶片W转移到它们。在第 四处理单元组G4和第五处理单元组G5之间提供了第二转移单元31。第二转移单元31能 够选择性地访问第二处理单元组G2、第四处理单元组G4和第五处理单元组G5中的处理和 操作单元，并将晶片W转移到它们。
在第一处理单元组Gl中，如图2所示，例如抗蚀剂涂覆单元40、41和42、以及底部 涂覆单元43和44的溶液操作单元从底部开始依次排成五层，该溶液操作单元中的每一个 都用于将预定液体供给晶片W以执行操作，该抗蚀剂涂覆单元40、41和42中的每一个都作 为抗蚀剂膜形成单元用于将抗蚀剂溶液施加到晶片W上以形成抗蚀剂膜，该底部涂覆单元 43和44中的每一个都用于形成在曝光处理期间防止光反射的抗反射膜。在第二处理单元 组G2中，例如显影操作单元50-54的溶液操作单元从底部开始依次排成五层，该显影操作 单元50-54中的每一个都用于将显影溶液供给晶片W以执行其显影操作。此外，分别在第 一处理单元组Gl和第二处理单元组G2的最底层处提供了化学腔(chemical chamber) 60 和61，其每一个都用于在处理单元组Gl和G2中将各种操作溶液供给溶液操作单元。如图3所示，在第三处理单元组G3中，例如温度调节单元70、用于传递晶片W的转 换单元71、高精度温度调节单元72-74以及热处理单元75-78从底部开始依次排成九层，该 高精度温度调节单元72-74中的每一个都用于以高精度在温度控制下调节晶片温度，该热 处理单元75-78中的每一个都用于对晶片W进行热处理。在第四处理单元组G4中，例如高精度温度调节单元80、预烘单元81-84以及后烘 单元85-89从底部开始依次排成十层，该预烘单元81-84中的每一个都用于在抗蚀剂涂覆 操作之后加热处理晶片W，而该后烘单元85-89中的每一个都用于在显影操作之后加热处 理晶片W。在第五处理单元组G5中，其每一个皆用于热处理晶片W的多个热处理单元(例如 高精度温度调节单元90-93以及作为加热处理单元的曝光后烘单元94-99)从底部开始依 次排成十层。如图1所示，在第一转移单元30的X方向的正方向(图1中向上的方向)一侧上， 排列了多个操作单元，例如粘附单元100和101，其每一个均用于在晶片W上执行疏水操作 并且如图3所示的从底部开始依次排成两层。如图1所示，在第二转移单元31的X方向的 正方向一侧上，例如，放置了边缘曝光单元102，其仅仅选择性地将晶片W的边缘部分曝光。在接口站14中，例如，如图1所示的提供了晶片转移体111和缓冲盒(buffer cassette) 112，晶片转移体111在X方向上延伸的转移通道110上移动。晶片转移体111 在Z方向上是可移动的并且在θ方向上也是可转动的并且因此能够访问邻近接口站14的 光刻机Α、缓冲盒112和第五处理单元组G5中的单元并且将晶片W转移到它们中。在第二处理系统11中，提供了例如作为转移单元的晶片转移单元120、第六处理 单元组G6和作为收纳区段的缓冲盒121。晶片转移单元120可以在转移通道123上移动， 该转移通道123被提供在光刻机A —侧上并在X方向上延伸。晶片转移单元120在Z方向 上是可移动的并且在θ方向上也是可转动的并且因此能够访问光刻机Α、第六处理单元组 G6和缓冲盒121并且将晶片W转移到它们中。晶片转移单元120包括用于对准晶片W的对 准功能。第六处理单元组G6和缓冲盒121在X方向上并排提供在转移通道123的Y方向 上的正方向一侧上。在第六处理单元组G6中，作为加热处理单元的曝光后烘单元130-133 被从底部开始依次排成四层，如图2所示。缓冲盒121能够临时地收容多个晶片W。接着，将描述上述曝光后烘单元94-99和130-133的配置。如图4和图5所示，例 如，曝光后烘单元130包括在外罩150中的用于加热晶片W的加热区段151和用于冷却晶
8片W的冷却区段152。如图4所示，加热区段151具有盖体(lid body) 160和热板容纳单元161，该盖体 160位于上侧并且可以垂直移动，该热板容纳单元161位于下侧并且与盖体160 —起形成处
理腔S。盖体160在其顶部被提供有排气部分160a，使得处理腔S中的大气能够通过该排 气部分160a被均勻地排出。在热板容纳单元161的中心处，提供了热板170用于在其上安装并加热晶片W。热 板170具有较大厚度的几乎圆盘形状。在热板170内部，嵌入加热器171，其通过电力供给 来产生热。例如通过加热器控制器172来调节加热器171的加热数值。例如通过后面描述 的控制单元220来执行加热器控制器172中的温度控制。如图4所示，在热板170下方提供了第一上升和下降销(pin) 180用于从下方支撑 晶片W并使晶片W上升和下降。第一上升和下降销180通过上升和下降驱动机械装置181 而可以垂直移动。接近热板170的中心部分处形成通孔182，其在热板厚度方向上穿过热板 170。第一上升和下降销180能够从热板170下方升起并穿过通孔182以凸出在热板170上方。热板容纳单元161具有环形支撑部件190和支撑环191，环形支撑部件190用于 容纳热板170并支撑热板170的外部边缘部分，支撑环191几乎为围绕支撑部件190的外 围的圆柱形形状。支撑环191的上表面形成有送风端口 191a用于将例如惰性气体喷射到 处理腔S的内部。从送风端口 191a喷射惰性气体能净化处理腔S。此外，在支撑环191外 部，提供了圆柱形形状的壳体(case) 192，其是热板容纳单元191的外围。在邻近加热区段152的冷却区段152中，提供了例如冷却板200，其在其上安装并 冷却晶片W。如图5所示，冷却板200具有例如几乎为方形的平板形状，其在加热板170 — 侧的端面被弯曲为向外突出的弧形。如图4所示，在冷却板200内部，例如，诸如Peltier 元件的冷却部件200a被嵌入并能够将冷却板200调节到预定设置温度。冷却板200被附接到向加热区段151 —侧延伸的轨道201。冷却板200能够在轨 道201上通过驱动单元202而移动并且移动到加热区段151—侧上的热板170之上的位置。冷却板200被形成有例如沿着X方向的两个狭缝203，例如如图5所示。狭缝203 是从冷却板200的加热区段151 —侧的端面到冷却板200的中心部分附近而形成的。狭缝 203防止已经移到加热区段151 —侧的冷却板200妨碍第一上升和下降销180凸出到热板 170上方。如图4所示，在冷却板200下方提供了第二上升和下降销204。第二上升和下降 销204能够由上升和下降驱动单元205来上升和下降。第二上升和下降销204能够从冷却 板200下方升起并穿过狭缝203以凸出在冷却板200上方。如图5所示，外罩150跨过冷却板200的两个侧表面被形成有转移进入/出去端 口 210用于将晶片W转移进入/出去。应当注意，其它的曝光后烘单元94-99和131-133具有与上述曝光后烘单元130 相同的配置，因此它们的描述将被省略。例如由图1所示的控制单元220来执行涂覆和显影操作系统1中的晶片处理的控 制。控制单元220由通用计算机组成，该通用计算机包括例如CPU和存储器，并且连接到诸 如抗蚀剂涂覆单元40-42、曝光后烘单元94-99和130-133以及显影操作单元50-54的各种处理和操作单元并且连接到诸如晶片转移体22、第一转移单元30、第二转移单元31、晶片 转移体111和晶片转移单元120的各种转移单元。控制单元220能够运行被记录在例如存 储器上的程序来控制处理和操作单元以及转移单元的工作，从而实现后面所述的期望的晶 片处理。由控制单元220所运行的程序可以被记录在计算机可读的记录介质上并且从该记 录介质安装到控制单元220上。接下来，将描述在如上所述所配置的涂覆和显影操作系统1中晶片处理的过程。 图6是示出晶片处理的主要处理步骤的流程图。首先，用图1所示的晶片转移体22在盒安装台20上将未处理的晶片W—片接一 片地从盒C中取出，并且依次转移到处理站13。晶片W被转移到包括在处理站13中的第 三处理单元组G3中的温度调节单元70，在其中晶片W被温度调节到预定温度，然后将晶片 W由第一转移单元30转移到例如底部涂覆单元43，在其中抗反射膜被形成于其上。然后晶 片W由第一转移单元30依次转移到热处理单元75、高精度温度调节单元80，使得在每一个 单元中执行预定处理。其后，晶片W由第一转移单元30转移到抗蚀剂涂覆单元40。在抗蚀剂涂覆单元40中，将预定量的抗蚀剂溶液从喷嘴提供到例如所旋转的晶 片W的正表面上使得抗蚀剂溶液被铺开到晶片W的整个表面上以在晶片W上形成抗蚀剂膜 (图6中的步骤Ql)。抗蚀剂膜已经形成于其上的晶片W由第一转移单元30转移到例如其中它经受加 热处理(预烘)的预烘单元81，然后由第二转移单元31依次转移到边缘曝光单元102和高 精度温度调节单元93使得在每一个单元中执行预定处理。其后，晶片W由接口站14中的 晶片转移体111转移到光刻机A。当晶片W被转移到光刻机A时，将来自曝光光源的光通过 掩模施加到晶片W上的抗蚀剂膜，从而在抗蚀剂膜上曝光预定图形。因此，在晶片W上执行 了第一次曝光处理(图6中的步骤Q2)。将已经完成了第一次曝光处理的晶片W由晶片转移单元120转移到例如在光刻机 A另一侧的第二处理系统11中的曝光后烘单元130。在曝光后烘单元130中，首先通过转移进入/出去端口 210将晶片转移到其中并 且安装在图4所示的冷却板200上。接着，移动冷却板200以将晶片W移动到热板170上方 位置。晶片W被从冷却板200传递到第一上升和下降销180并且由第一上升和下降销180 安装到热板170上。因此，开始晶片W的加热处理(曝光后烘)(图6中的步骤Q3)。在逝 去一预定时间后，晶片W然后通过第一上升和下降销180而与热板170分离，由此结束了晶 片W的加热处理。其后，晶片W被从第一上升和下降销180传递到冷却板200并且被冷却， 然后通过转移进入/出去端口 210被从冷却板200转移出去到达曝光后烘单元130的外面。将已经完成了第一次曝光后烘的晶片W由图1所示的晶片转移单元120转移到缓 冲盒121并且被临时收藏于其中。晶片W在缓冲盒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处理和曝光后烘。其后，晶片W由晶片转移单元120带出缓冲盒 121并转移到光刻机A。对于转移到光刻机A的晶片W，例如，不同于第一次曝光处理中的图 形的图形被曝光在抗蚀剂膜上，从而执行第二次曝光处理(图6中的步骤Q4)。将已经完成 了第二次曝光处理的晶片W由接口站14中的晶片转移体111转移到例如在处理站13中的 曝光后烘单元94。转移到曝光后烘单元94的晶片W首先被传递到冷却板200并且从冷却板200传递到第一上升和下降销180，以与上述曝光后烘单元130中的加热处理相类似的方式。然 后晶片W由第一上升和下降销180安装到热板170上，从而开始晶片W的加热处理(曝光 后烘)(图6中的步骤Q5)。在逝去一预定时间后，晶片W然后由第一上升和下降销180升 高，由此结束了晶片W的加热处理。其后，晶片W被传递到冷却板200并被冷却，然后被转 移出曝光后烘单元94。将已经完成了第二次曝光后烘的晶片W由第二转移单元31转移到例如显影操作 单元50，在其中对晶片W上的抗蚀剂膜进行显影(图6中的步骤Q6)。然后晶片W由第二 转移单元31转移到其中晶片W经受加热处理(后烘)的后烘单元85，并然后由第一转移单 元30转移到高精度温度调节单元72，在其中晶片W被调节温度。然后由晶片转移体22将 晶片W返回到盒站12中的盒C中。因此结束了涂覆和显影操作系统1中的晶片处理的一 系列步骤。根据上面实施例，光刻工艺中曝光处理被执行两次以便在抗蚀剂膜上形成图形的 晶片处理中，在第一次和第二次曝光处理中的每一次之后都执行曝光后烘，使得能够减少 第一次和第二次之间的从曝光处理结束到曝光后烘开始的时间间隔(PED时间)的差异。结 果，经受了第一次和第二次曝光处理的被曝光部分之间的图形尺寸上的变化被减少从而改 善了在每次曝光处理中所曝光部分的图形尺寸的一致性，使得最终能在晶片W上形成期望 形状的图形。因为在上面实施例中具有曝光后烘单元130-133的第二处理系统11被提供在如 从第一处理系统10看到的跨过光刻机A的相对一侧上，已经完成了第一次曝光处理的晶片 W能够从光刻机A的相对侧转移出去到达第二处理系统11并在曝光后烘单元130-133中经 受曝光后烘。在此情况中，不需要使用接口站14中的将晶片W在处理站13与光刻机A之 间传递的晶片转移体111，并且专用的晶片转移单元120能够被用来将晶片W转移到曝光后 烘单元130-133。因此，已经完成了第一次曝光处理的晶片W能够被平稳地转移到曝光后烘 单元130-133，而不管例如晶片转移体111的工作条件。结果，能够稳定控制第一次从曝光 处理结束到曝光后烘开始之间的时间间隔。此外，晶片转移单元120的使用相应减少了晶 片转移体111上的负担，这也允许稳定控制第二次从曝光处理结束到曝光后烘开始之间的 时间间隔。结果，能够更稳定和积极地减少在第一次与第二次之间的从曝光处理的结束到 曝光后烘的开始的时间间隔的差别，使得最终能够在晶片W上形成具有期望尺寸的图形。因为在第二处理站11中提供了缓冲盒121，所以已经完成了曝光后烘的一批中的 晶片W能够被收藏于其中并且等待第二次曝光处理。在上面实施例中，控制可以被正向引导使得第一次和第二次从曝光处理的结束到 曝光后烘的开始之间的时间间隔相等。例如，控制单元220控制晶片转移单元120和晶片 转移体111的运行来管理时间使得对于第一次的从曝光处理的结束到曝光后烘的开始之 间的时间间隔等于对于第二次的从曝光处理的结束到曝光后烘的开始之间的时间间隔。这 能够消除在第一次与第二次之间的从曝光处理的结束到曝光后烘的开始之间的时间间隔 的差别，致使在第一次和第二次所曝光部分之间没有图形尺寸上的变化，因此允许形成具 有更精确尺寸的图形。附带地，然后在第二次曝光处理中抗蚀剂膜的被曝光部分经受再一次的曝光后烘 (第二次曝光后烘)，其中已经经受了第一次曝光处理的被曝光部分将经受总共两次曝光
11后烘(第一次曝光后烘+第二次曝光后烘)。为了修正由曝光后烘次数上的差别所导致的 图形尺寸的变化，例如第一次曝光处理和第二次曝光处理的曝光条件可以变化。例如，可以 使第一次曝光时间短于第二次曝光时间以减少第一次曝光处理的曝光量。在此情况中，例 如，控制单元220将光刻机A中的第一次曝光处理的曝光量设置为约20mJ/cm2，并且将第 二次曝光处理的曝光量设置为约25mJ/cm2。在此情形中，将第一次和第二次的曝光后烘的 加热时间(约30秒)和加热温度(约120°C )设置为相等。这保证了即使在第一次曝光 处理中所曝光部分经受了两次曝光后烘，也能在第一次和第二次中形成具有相同尺寸的图 形，因此细微地调节最终的图形。此外，可以改变第一次和第二次的曝光后烘的加热条件而不是在上面实例中的曝 光处理的曝光条件。在此情况下，可以使第一次的加热时间比第二次的加热时间更短，或者 可以使第一次的加热温度比第二次的加热温度更低，或者可以执行这两者。在此情况下，将 第一次和第二次的曝光处理的曝光条件设置为相同。这也能够减少由第一次曝光处理中的 曝光部分比第二次曝光处理中的曝光部分经受更多的曝光后烘而引起的影响，因此最终形 成期望形状的图形。请注意，第一次和第二次曝光处理的曝光条件和曝光后烘的加热条件 都可以被改变使得最终形成具有期望尺寸的图形。虽然在上面实施例中所描述的曝光处理中来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体层，晶片W上的抗蚀剂膜可以被暴露在通过 液体层的光下。请注意，在日本专利申请公开No. 2006-49757中提出了穿过晶片表面上的 液体层透射用于曝光的光线的技术。在该情况中，例如，如图7所示，可以在处理站13和第二处理系统11中提供其每 一个都用于在曝光处理之后清洗晶片W的清洗单元230和240。例如，处理站13中的清洗 单元230被提供在第五处理单元组G5中，晶片W能够由晶片转移体111转移到那里。例如， 第二处理系统11中的清洗单元240被提供在例如第六处理单元组G6中，晶片W能够由晶 片转移单元120转移到那里。清洗单元230具有例如图8所示的外壳(casing) 230a，并且在外壳230a中的中央 部分处提供了旋转夹盘(spin chuck) 231，用于水平地支撑和旋转晶片W。在旋转夹盘231 周围，提供了杯状物233用于接收和收集从晶片W散开的清洗溶液。排水管233连接到杯 状物232的底表面。在旋转夹盘231上方，提供了清洗溶液排放喷嘴234用于将清洗溶液 排出到晶片W上。清洗溶液排放喷嘴234通过供给管235连接到清洗溶液供给源236。请注意，清洗单元240具有与上述清洗单元230相同的配置，并且因此将省略对其 的描述。接下来，将描述在提供了清洗单元230和240时晶片处理的工艺。图9是示出晶 片处理的主要处理步骤的流程图。首先，在盒站12中的晶片W被转移到处理站13，例如依 次到温度调节单元70、底部涂敷单元43、热处理单元75和高精度温度调节单元80使得预 定处理被执行，如上面实施例中的一样。其后，晶片W被转移到抗蚀剂涂敷单元40，在那里 抗蚀剂膜被形成于其上(图9中的步骤Q1)。然后晶片W被依次转移到例如预烘单元81、 边缘曝光单元102和高精度温度调节单元93使得预定处理被执行，然后被转移到光刻机A。在光刻机A中，例如，如图10所示的透光的液体层B被形成在透镜250与晶片W 之间，使得光被透射穿过透镜250和液体层B以执行抗蚀剂膜的第一次曝光处理(图9中的步骤Q2)。然后由晶片转移单元120将晶片W从光刻机A转移到第二处理系统11中的清 洗单元240。在清洗单元240中，晶片W首先被保持在旋转夹盘231上。由旋转夹盘231旋转 晶片W，并且将清洗溶液从清洗溶液排放喷嘴234排放到旋转的晶片W上。这去除了在曝光 处理中粘附于晶片W正表面上的液体从而清洗晶片W(图9中的步骤Kl)。然后，停止清洗 溶液的排放，并且旋转夹盘231使晶片W高速旋转以使晶片W干燥。被干燥的晶片W由晶 片转移单元120从清洗单元240中转移出去并且转移到例如曝光后烘单元130。如上述实施例中的一样，被转移到曝光后烘单元130的晶片W被传递到热板170 并且经受持续一预定时间的加热处理(曝光后烘)(图9中的步骤Q3)。然后晶片W在冷却 板200上冷却，并且由晶片转移单元120带出曝光后烘单元130并且被转移到缓冲盒121。 然后晶片W又由晶片转移单元120转移到光刻机A，在该光刻机A中光被发射到晶片W正表 面上的液体层以执行其图形不同于第一次的第二次曝光处理(图9中的步骤Q4)。将已经 完成了第二次曝光处理的晶片W转移通过接口站14到达处理站13中的清洗单元230并且 在这里清洗(图9中的步骤K2)。在清洗单元230中，晶片W被旋转而同时以与上述清洗单 元240中清洗操作相类似的方式供给清洗溶液，从而执行晶片W的清洗。然后晶片W被转 移到曝光后烘单元94并经受加热处理(曝光后烘)(图9中的步骤Q5)。然后晶片W在显 影操作单元50中被显影(图9中的步骤Q6)，并且然后被依次转移到后烘单元85和高精度 温度调节单元72并且被返回到盒站12中的盒C中。根据该实例，在第一次和第二次曝光处理之后能够立即清洗和干燥晶片W，从而防 止在曝光处理中所使用的液体残留在抗蚀剂膜上而导致抗蚀剂膜中的缺陷。请注意，同样 在该实例中，第一次和第二次的从曝光处理到曝光后烘的时间间隔可以由控制单元220来 严格控制使得例如第一次和第二次的从曝光处理到曝光后烘的时间间隔相等。虽然在上面实施例中执行曝光后烘的曝光后烘单元130-133和执行第一次清洗 操作的清洗单元240被提供在第二处理系统11中，但是它们可以被提供在例如接口站14 中，如图11所示。在此情况下，执行曝光后烘的曝光后烘单元94-99和执行第二次清洗操 作的清洗单元230被提供在处理站13中。此外，虽然在上述实施例中执行曝光后烘的曝光后烘单元94-99和执行第二次清 洗操作的清洗单元230被提供在处理站13中，但是它们可以被提供在例如接口站14中，如 图12所示。在此情况下，执行曝光后烘的曝光后烘单元130-133和执行第一次清洗操作的 清洗单元240被提供在第二处理系统11中。在上面已经参考附图描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于这些实施 例。应当理解，对于本领域技术人员来说在如权利要求所述的精神的范围内的各种改变和 修改将是容易明白的，并且那些改变和修改也应当被本发明的技术范围所覆盖。例如，曝光 处理的次数是两次，而本发明也可以应用于三次或更多次的情形中。在该情况下，例如，在 最后一次曝光处理之后的曝光后烘可以在曝光后烘单元94-99中被执行，而在除了最后一 次曝光处理的曝光处理之后的曝光后烘可以在曝光后烘单元130-133中被执行。此外，能 够测量尺寸(例如，线宽等等)的检测单元可以被并入衬底处理系统中，使得由检测单元得 到的检测结果可以被前馈以控制曝光时间和曝光后烘或显影时间。此外，本发明也被应用 到除了晶片W之外(诸如，FPD (平板显示)、用于光掩模的掩模板等等)的衬底的处理。
[工业适用性]本发明对于在图形形成处理中形成具有期望尺寸的图形是有用的，其中在抗蚀剂 膜形成处理与显影操作之间多次执行曝光处理。
权利要求
一种衬底处理系统，包括抗蚀剂膜形成单元，用于在衬底上形成抗蚀剂膜；显影操作单元，用于对抗蚀剂膜已经被形成于其上并随后经受了曝光处理的衬底进行显影操作；以及加热处理单元，用于对衬底进行加热处理，其中在抗蚀剂膜的形成与显影操作之间执行多次曝光处理，并且在每一次完成了曝光处理后都在所述加热处理单元中执行衬底加热处理。
2.如权利要求1所述的衬底处理系统，还包括第一处理系统，其具有所述抗蚀剂膜形成单元、所述显影操作单元和所述加热处理单 元；以及具有所述加热处理单元的第二处理系统，其中所述第一处理系统连接到光刻机的一端，而所述第二处理系统连接到与所述第一 处理系统相反一侧的所述光刻机的另一端，并且其中所述第一处理系统和第二处理系统能够将衬底转移到所述光刻机。
3.如权利要求2所述的衬底处理系统，其中用于将衬底在所述光刻机与所述第二处理系统中的所述加热处理单元之间转移 的转移单元被提供在所述第二处理系统中。
4.如权利要求2所述的衬底处理系统，其中用于收纳多个衬底的收纳单元被提供在所述第二处理系统中。
5.如权利要求2所述的衬底处理系统，其中用于清洗衬底的清洗单元被提供在所述第二处理系统中。
6.如权利要求2所述的衬底处理系统，其中在最后一次曝光处理之后的加热处理在所述第一处理系统中的所述加热处理单 元中被执行，以及其中在除了最后一次曝光处理的曝光处理之后的加热处理在所述第二处理系统中的 所述加热处理单元中被执行。
7.如权利要求1所述的衬底处理系统，还包括处理区段，其具有所述抗蚀剂膜形成单元和所述显影操作单元；以及转移区段，其面向所述处理区段的光刻机一侧，用于将衬底在所述处理区段和所述光 刻机之间转移，其中所述加热处理单元被提供在所述转移区段和所述处理区段的每一个中。
8.如权利要求7所述的衬底处理系统，其中用于清洗衬底的清洗单元被提供在所述转移区段中。
9.如权利要求7所述的衬底处理系统，其中在最后一次曝光处理之后的加热处理在所述处理区段中的所述加热处理单元中 被执行，以及其中在除了最后一次曝光处理的曝光处理之后的加热处理在所述转移区段中的所述 加热处理单元中被执行。
10.如权利要求1所述的衬底处理系统，具有控制部，将从所述曝光处理的结束到所述加热处理的开始之间的时间控制为彼此相等
11.如权利要求1所述的衬底处理系统，具有控制部，针对所述每次曝光处理来设置不同的曝光条件。
12.如权利要求11所述的衬底处理系统，所述控制部将第二次以及随后次数的所述曝光处理的曝光条件设定为在曝光量上少 于紧接着的前一次的所述曝光处理的曝光量。
13.如权利要求1所述的衬底处理系统，具有控制部，针对所述每次曝光处理之后的每一次加热处理来设置不同的加热条件。
14.如权利要求13所述的衬底处理系统，所述控制部将第二次以及随后次数的所述加热处理的加热条件设置为在加热时间上 短于和/或加热温度上低于紧接着的前一次的所述加热处理的那些。
全文摘要
本发明涉及衬底处理方法、程序、计算机可读的记录介质以及衬底处理系统。在本发明中，将在其上已经形成了抗蚀剂膜的衬底转移到光刻机并经受曝光处理。该衬底然后在第二处理系统中经受曝光后烘。然后再将该衬底转移到光刻机并经受曝光处理。已经完成了第二次曝光处理的衬底被转移到第一处理系统并再次经受曝光后烘。第一次和第二次的从曝光处理的结束到曝光后烘的开始之间的时间被控制为相等。根据本发明，在其中抗蚀剂膜形成处理与显影操作之间执行多次曝光处理的图形形成处理中，最终能够形成具有期望尺寸的图形。
文档编号H01L21/677GK101976646SQ20101027136
公开日2011年2月16日 申请日期2007年7月19日 优先权日2006年7月26日
发明者山口忠之, 山本雄一, 山田善章, 杂贺康仁 申请人:东京毅力科创株式会社