專利名稱：用于顯影光刻膠的裝置以及用于操作該裝置的方法
用于顯影光刻膠的裝置以及用于才喿作該裝置的方法
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造中，集成電路在由例如硅的材料形成的半
導(dǎo)體晶片("晶片")上產(chǎn)生。為了在晶片上產(chǎn)生集成電路，需要制 造大量(如，以百萬計)的電子器件，如各種類型的電阻、二極管、 電容器以及晶體管。這些電子器件的制造包括在該晶片上的準(zhǔn)確位 置沉積、去除和注入材料。 一個稱為光刻的工藝通常用來促進(jìn)材料 在晶片上的準(zhǔn)確^立置的沉》積、去除和注入。在該光刻工藝中，首先將光刻月交材津午沉積在該晶片上。 然后，該光刻膠材料暴露在由中間掩模過濾的放射線下。該中間掩 模通常是一個玻璃板，其上圖案化有模板特征幾何形狀，該幾何形 狀阻止某些放射線穿過該中間掩才莫。在通過該中間掩才莫后，放射線
接觸光刻膠材料的表面并改變該暴露的光刻膠材料的化學(xué)組成。使 用正光刻膠材料時，曝光于放射線致使暴露的光刻膠材料更易在顯 影液中溶解。相反地，使用負(fù)光刻膠，曝光致使暴露的光刻膠材料 不易在顯影液中;容解。在暴露于放射線之后，光刻膠材料經(jīng)受顯影處理。在顯 影處理中，光刻力交材^牛暴露于顯影液，以溶解那些通過暴露于力文射 線而變得較易溶解的光刻膠材料部分。由此，光刻膠的較易溶解部 分通過在顯影液中的溶解而被去除，從而剩下圖案化的光刻膠層。 應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)充分暴露于顯影液時，最終甚至那些未一皮》文射線 變得較易溶解的光刻膠材料部分也會部分溶解于顯影液中。因此，有必要控制顯影液在光刻膠材料上的存留時間，從而僅去除被放射 線改變過的光刻力交材4牛部分。—旦光刻膠材料被顯影以顯出圖案化光刻膠層，便對該 晶片進(jìn)行處理，以在未被該圖案化光刻膠層覆蓋的晶片區(qū)域內(nèi)去 除、沉積或注入材泮+。因此，應(yīng)當(dāng)理解，如果該圖案化光刻月交層未 被準(zhǔn)確限定，則不能準(zhǔn)確地限定該未被圖案化光刻膠層覆蓋的晶片 區(qū)域，從而使用該圖案化光刻膠層的后續(xù)晶片處理也將是不準(zhǔn)確 的。因此，有必要控制顯影液在晶片上的存留時間，以確-床在顯影 處理期間去除光刻月交材料的適當(dāng)部分，/人而^是供準(zhǔn)確限定的圖案化 光刻力交層。
發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方式中，4皮露了 一種用于顯影在基片上經(jīng)曝 光的光刻膠材料的裝置。該裝置包括第一臨近端頭，其配置為在該 基片上限定光刻力交顯影液的彎液面。該彎液面限定在該第 一臨近端 頭的底部和該基片之間。該裝置進(jìn)一步包括第二臨近端頭，其配置 為在該基片上限定清洗彎-液面并乂人該基片去除該清洗彎'液面。該第 二臨近端頭設(shè)置為相對該基片之上的該第一和第二臨近端頭的橫 向跟隨該第一臨近端頭。在另 一個實施方式中，4皮露了 一種用于顯影在基片上經(jīng) 曝光的光刻膠材料的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一臨近端頭，其配置為在 該基片上限定光刻膠顯影液的彎液面。該系統(tǒng)還包括第二臨近端 頭，其限定為清洗和干燥該基片。該第二臨近端頭設(shè)置為相對該基 片之上的該第 一 和第二臨近端頭的橫向跟隨該第——一 臨近端頭。該系 統(tǒng)進(jìn)一步包括臨近端頭定4立裝置，該裝置限定為^f呆持該第一和第二 臨近端頭之間的間隔距離。另夕卜，該系統(tǒng)包括臨近端頭定位裝置控 制器，該控制器限定為控制該第 一 和第二臨近端頭之間的間隔距離?？刂圃摰谝缓偷诙R近端頭之間的間隔距離，以建立期望的光 刻月交顯影液在該基片上的存留時間。在另 一個實施方式中，4皮露了 一種用于顯影在基片上經(jīng) 曝光的光刻膠材料的裝置。該裝置包括臨近端頭，其配置為在該基 片上限定光刻月交顯影液的彎液面。該臨近端頭配置為在該臨近端頭 和該基片之間限定該彎液面。該臨近端頭進(jìn)一 步配置為從該基片基 本上去除所設(shè)置的光刻膠顯影液的彎液面。在另一個實施方式中，4皮露了一種用于控制光刻月交顯影 液在基片上存留時間的方法。該方法包4舌在該基片上限定光刻月交顯 影液的彎液面。然后所限定的光刻膠顯影液的彎液面在該基片上橫 向移動。該方法進(jìn)一步4是供了控制該光刻月交顯影液在該基片上的存 留時間。該存留時間代表該基片上給定位置暴露于該光刻膠顯影液 的彎液面的持續(xù)時間。本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將乂人下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述 中變纟尋更加明顯，其作為本發(fā)明示例的來i兌明。
圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于顯影在基片上 經(jīng)曝光的光刻膠材料的裝置；
圖1B示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，圖1A中裝置的俯 視圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，用于顯影在基片 上經(jīng)曝光的光刻膠材料的裝置；
9圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，圖2A中結(jié)合有清 洗和干燥操作的裝置；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于顯影在基片上經(jīng) 曝光的光刻膠材料的系統(tǒng)；以及
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于控制光刻膠顯影 液在基片上存留時間的方法。
具體實施例方式在以下的描述中，將闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明
的徹底理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來i兌，顯然本發(fā)明可以不 1吏用這些具體細(xì)節(jié)的某些或全部而實現(xiàn)。在其它例子中，/>知的處 理才喿作;殳有詳細(xì)描述，以避免造成本發(fā)明不必要的混淆。圖1A示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于顯影在基 片101上經(jīng)曝光的光刻膠材料的裝置。該基片101可以是半導(dǎo)體晶 片、液晶顯示^反、或^f壬〗可其它類型的可以在其上進(jìn)4亍光刻處理以限 定特征(例如，電路)的基片。圖1A所示的基片101包括光刻膠 材料的頂層，其中該光刻膠材料暴露于圖案化的放射線源。例如， 在一個實施方式中，基片101代表半導(dǎo)體晶片，在該晶片上光刻膠 材料層被沉積，并在分段操作中被曝光。在分段操作中，光刻膠材 料層的區(qū)域暴露于通過中間掩模過濾的紫外(UV)光線，該中間 掩模限定了掩模圖案。對于本發(fā)明，光刻膠材料可以是正光刻膠或負(fù)光刻膠。 在正光刻膠的情況下，該光刻膠材料通過變得在顯影液中更易溶解 而響應(yīng)該入射》丈射線(例如，UV光線)。因此，利用正光刻月交，該 顯影處理之后在光刻膠材料中形成的圖案等同于由過濾放射線的中間掩^t所限定的掩^^莫圖案。在負(fù)光刻膠的情況中，該光刻膠材料
通過變得在顯影液中更不易溶解而響應(yīng)該入射ii射線(例如，UV 光線)。由此，利用負(fù)光刻膠，該顯影處理之后在光刻月交材^+中形 成的圖案等同于由過濾放射線的中間掩模所限定掩模圖案的相反。 本發(fā)明與光刻膠顯影處理有關(guān)，并可同樣地適用于正和負(fù)的光刻膠 材料。如圖1A所示，該裝置包括第一臨近端頭103、第二臨近 端頭105、和運送裝置102。在顯影處理過禾呈中，基片101以固定 的方式放置在該運送裝置102上。該運送裝置102可起到分別在第 一和第二臨近端頭103和105之下的直線方向移動基片101的4乍用， 如箭頭123所示。另外，運送裝置102限定為當(dāng)基片101在第一和 第二臨近端頭103/105之下4黃向運動時，保持基片101的頂部與第 一和第二臨近端頭103/105的底部之間大體上一致的距離。應(yīng)當(dāng)理 解，在各種實施方式中，運送裝置102可限定為臺、帶、或其它任 何能夠支撐基片101并在第一和第二臨近端頭103/105之下以直線 方式移動該基片的類型的裝置。第一臨近端頭103配置為當(dāng)基片101在第一臨近端頭103 下經(jīng)過時，在基片101上限定光刻月交顯影液的彎液面111。如圖1A 所示，光刻月交顯影液的彎液面111限定在一個區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域存在 于第一臨近端頭103的底部和基片101之間。第一臨近端頭103包 括顯影劑傳輸通道，以能夠向彎液面111提供光刻膠顯影液，如箭 頭109所示。另外，第一臨近端頭103包括第一和第二真空返回通 道(如分另'J由箭頭107a和107b所示)，以支持光刻月交顯影液在^f立 于第一臨近端頭103下的基片101上的彎^^面111的限定和約束。 起用真空返回通道107a/107b以在第一臨近端頭103下約束大塊的 彎液面111。 <旦是，當(dāng)基片101在方向123上移過第一臨近端頭103 時，光刻膠顯影液的薄膜113保留在基片101上。
ii
第二臨近端頭105配置為在基片101上限定清洗彎液面 121、 乂人基片101去除該清洗彎液面121、以及干燥該基片101。由 此，當(dāng)基片101在方向123上移動時，第二臨近端頭105i殳置為相 對基片101上第一和第二臨近端頭103/105的4黃向^艮隨第一臨近端 頭103。第二臨近端頭105包括清洗流體傳輸通道以能夠提供清洗 彎液面121,如箭頭117所示。第二臨近端頭105還包4舌第一和第 二真空返回通道(如分別由箭頭115a和115b所示)，以支4寺在位于 第二臨近端頭105下的基片101上的清洗彎液面121的限定和約束。 另夕卜，第二臨近端頭105包括干燥流體傳輸通道，以能夠緊接著通 過真空通道115b去除該清洗流體后，向基片101提供干燥流體， 如箭頭119所示。由此，當(dāng)基片101/人第二臨近端頭105下出現(xiàn)時， 已被清洗和干燥的圖案化的光刻膠層存在于基片101上。應(yīng)當(dāng)理解，存在于彎液面111和薄膜113內(nèi)的光刻膠顯 影液起到溶解基片101上的光刻膠材料部分的作用，其中通過先前 的照射處理已變得更易溶解的該光刻膠材料的部分更快速地溶解。 圖案化光刻力交層的準(zhǔn)確顯影依賴于確^呆顯影液在該光刻力交才才沖牛上 的存留時間適合于去除光刻膠材料的被照射部分，而不會不利地去 除該光刻膠材料的未^t照射部分。利用圖1A的裝置，顯影液在基 片101上的存留時間由彎'液面111和顯影液薄月莫113均存在于基片 101上的^^寺續(xù)時間限定。因此，考慮到在方向123上的特定基片移 動速度，第一和第二臨近端頭103/105的位置關(guān)系配置成為該光刻 膠顯影液設(shè)定期望的在基片IOI上的存留時間。如上所述，應(yīng)當(dāng)理解，能夠利用任何合適的光刻膠顯影 液、任何合適的清洗流體、任4可合適的干燥流體來運轉(zhuǎn)圖1A中的 裝置。在示例性的實施方式中，光刻月交顯影液是TMAH (氬氧化四 甲基氨)，清洗流體是去離子水，并且干燥流體是包括異丙醇蒸汽 的氣體混合物。
圖IB示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，圖1A中裝置的 頂視圖。如先前關(guān)于圖1A所討論的，基片101由運送裝置102支 撐，該運送裝置102配置為在該第一和第二臨近端頭103/105下的 直線方向123上移動。在圖1B的示例性的實施方式中，該第一和 第二臨近端頭103/105以矩形、條狀方式配置。更具體地，各第一 和第二臨近端頭103/105在第一方向127上的范圍至少為該基片 101的直4圣。并且，各第一和第二臨近端頭103/105在第二方向129 上的范圍小于在第一方向上的范圍，其中第二方向129垂直于第一 方向127。因》匕，當(dāng)該基片在第一和第二臨近端頭103/105下的方 向123上移動時，光刻月交顯影液的彎液面111和薄力莫113以與第二 方向129相一f丈的直線方式在基片101上沖黃向移動。圖1B還示出了臨近端頭定4立裝置125，其限定為控制第 一臨近端頭103和第二臨近端頭105之間的間隔-巨離。在一個實施 方式中，臨近端頭定位裝置125包括第一結(jié)構(gòu)，其與第一和第二臨 近端頭103/105在一端連4妄，以及第二結(jié)構(gòu)，其與該第一和第二臨 近端頭103/105在另一端連接。臨近端頭定位裝置125的結(jié)構(gòu)限定 為能夠調(diào)節(jié)第一和第二臨近端頭103/105之間的間隔3巨離。在另一 個實施方式中，該臨近端頭定位裝置由單一結(jié)構(gòu)限定，該結(jié)構(gòu)在第 一和第二臨近端頭103/105之間延伸。應(yīng)當(dāng)J里解，在各種實施方式 中，該臨近端頭定位裝置可以不同的方式限定，并結(jié)合不同的初4成 結(jié)構(gòu)(例如，鏈、齒輪、馬達(dá)、帶，等)，只要使該臨近端頭定位 裝置能夠^f呆持期望的第一和第二臨近端頭103/105之間的間隔3巨 離。另夕卜，該臨近端頭定4立裝置為第一方向127上的該第一和第二 臨近端頭103/105之間大體上一致的間隔距離啦支準(zhǔn)備。而且，該臨 近端頭定位裝置優(yōu)選地-使第一和第二臨近端頭103/105之間的間隔 距離能夠手動或自動調(diào)整。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，用于顯影 在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材料的裝置。與圖1A-1B的裝置類似，圖 2A的裝置示出了由運送裝置102支撐的基片101，其中運送裝置 102限定為在方向123上直線地移動基片101。圖2A的裝置還包括 臨近端頭201，其配置為在基片101上限定光刻力交顯影液的彎液面 111。與圖1A的第一臨近端頭103類似，圖2A的臨近端頭201包 括顯影劑傳輸通道，以能夠?qū)⒐饪棠z顯影液供給彎液面111,如箭 頭109所示。另夕卜，臨近端頭201包括第一和第二真空返回通道(如 分別由箭頭107a和107b所示)，以支持光刻膠顯影液在位于臨近 端頭201下的基片101上的彎液面111的限定和約束。臨近端頭201 進(jìn)一步包括干燥流體傳輸通道，以能夠向基片IOI提供干燥流體， 如箭頭203所示。緊4妄通過真空通道107b去除該光刻力交顯影液之 后，將干燥流體應(yīng)用到基片101。由此，當(dāng)基片101從臨近端頭201 下顯現(xiàn)時，圖案化的光刻膠層存在于基片101上。利用圖2A的裝置，光刻月交顯影液在基片101上特定位 置的存留時間等同于光刻月交顯影液的彎液面111與該特定位置相4妄 觸的時間。由此，通過控制基片101相對于臨近端頭201的相對速 度，可i殳定光刻月交顯影液在基片101上特定位置的存留時間。應(yīng)當(dāng) 理解，在圖2A的裝置中，光刻l交顯影液的彎液面111可用于溶解 光刻膠材料的適當(dāng)部分以及基本上從基片101去除溶解的光刻膠材 料。在光刻膠顯影液的彎液面111直接暴露于干燥流體之后， 可能在基片101上留下干燥的光刻膠顯影液剩余物。某些晶片制造 工藝并不會受到在所產(chǎn)生的圖案化光刻膠層上存在的光刻膠顯影 液的干燥剩余物的不利地影響。因此，對于這才羊的晶片制造處理， 可利用圖2A中的裝置顯影被照射的光刻膠材料而不承受上面的具 有單獨的清洗和干燥操作工藝。但是，如果最終使用該圖案化光刻膠層的晶片制造工藝對光刻膠顯影液敏感時，則可使用圖2B的裝 置進(jìn)行后續(xù)的清洗和干燥操作。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，圖2A結(jié)合有 清洗和干燥才喿作的裝置。該裝置包括圖2A的臨近端頭210。另外， 圖2B的裝置包括第二臨近端頭105，如先前關(guān)于圖1A和1B所描 述的。第二臨近端頭105配置為通過清洗流體傳l敘通道在基片101 上設(shè)置清洗流體，如箭頭117所示。第二臨近端頭105還配置為通 過真空返回通道從基片101去除設(shè)置的清洗流體，如箭頭115a和 115b所示。如先前關(guān)于圖1A所討i侖的，清洗流體傳輸通道和真空 返回通道共同工作，以限定和約束在第二臨近端頭105下的清洗彎 液面121。另外，基片101通過應(yīng)用該干燥流體而凈皮干燥，如箭頭 119所示。盡管圖2B的裝置包括臨近端頭201和第二臨近端頭 105,但可通過控制基片101相對于臨近端頭201的相對速度來i殳 定該光刻月交顯影液在基片IOI上的存留時間。因此，與圖1A的實 施方式相反，通過臨近端頭201的干燥流體傳輸阻止在基片101上 形成光刻月交顯影液的月莫113。由此，在圖2B的實施方式中，臨近端 頭201和第二臨近端頭105之間的間隔距離不影響光刻膠顯影液在 基片101上的存留時間。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于顯影在基 片上被曝光的光刻膠材料的系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了先前關(guān)于圖1A和 1B所描述的裝置。由此，圖3示出了由運送裝置102支撐的基片 101,其中運送裝置102限定為在第一和第二臨近端頭103/105下的 方向123上移動該基片。還將臨近端頭定位裝置125描述為配置成 ^控制第一和第二臨近端頭103/105之間的間隔-巨離。
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在經(jīng)受顯影處理之前，其上i殳置有光刻月交材泮牛層的基片 101在步進(jìn)器401中^皮照射。在一個實施方式中，步進(jìn)器401起到 將基片101上的每個模片暴露于圖案化的放射線源例如UV光的作 用。該》文射線化學(xué)地改變光刻月交材津牛以實現(xiàn)其在顯影液中的可;容 性。但是，應(yīng)當(dāng)理解，圖3中的系統(tǒng)不局限于在步進(jìn)器401中處理 基片101。例如，該基片101可以^[壬4可方式以及在4壬<可類型的{殳備 中照射，該設(shè)備能夠改變該光刻膠材料的特征以適于隨后的光刻膠 顯影工藝。 一旦該光刻膠材料被適當(dāng)?shù)卣丈?，基?01則被轉(zhuǎn)移到 光刻"交顯影裝置，如箭頭403所示。如先前關(guān)于圖1A-1B所描述的，當(dāng)基片IOI在第一和第 二臨近端頭103/105下橫向移動時，基片101暴露于該光刻膠顯影 液的彎液面和拖動的薄膜層。利用正光刻膠，光刻力交顯影液起到溶 解通過先前的照射而變得更容易溶解的光刻月交材^f部分的作用。由 此，當(dāng)基片101 乂人第二臨近端頭105下顯現(xiàn)時，圖案化的光刻月交層 存在于基片101上。然后基片101被轉(zhuǎn)移到基片檢驗裝置407,如 箭頭405所示?；瑱z驗裝置407限定為基片在第一和第二臨近端 頭103/105下橫向穿過后表征基片101的狀況。例如，基片檢驗裝 置可才企-驗在基片上圖案化光刻月交層的部分409，以確-f呆準(zhǔn)確扭J亍光 刻膠顯影。在一個實施方式中，基片檢驗裝置407是一種掃描電子 顯微鏡(SEM),并且該檢驗包括采集和檢驗圖案化光刻膠層的部 分409的SEM圖像。從該基片檢驗獲得的表征數(shù)據(jù)由基片檢驗裝 置407傳遞給計算系統(tǒng)411，如箭頭445所示。計算系統(tǒng)411限定為將指令傳遞《會臨近端頭定位裝置控 制器413,如箭頭429所示。臨近端頭定位裝置控制器413限定為 控制第一和第二臨近端頭103/105之間的間隔距離，以建立期望的 光刻膠顯影液在基片IOI上的存留時間。由此，臨近端頭定位裝置 控制器413將控制指令傳遞給臨近端頭定位裝置125,如箭頭427所示。如果從該基片檢驗中獲得的表征數(shù)據(jù)表示光刻膠顯影不足，
則計算系統(tǒng)可指示光刻膠端頭定位裝置控制器413增加第 一和第二 臨近端頭103/105之間的間隔，/人而增加光刻月交顯影液在基片101 上的存留時間。相反地，如果從該基片檢驗中獲得的結(jié)果表示該光 刻膠顯影過度，則計算系統(tǒng)可指示光刻膠端頭定位裝置控制器413 減小第一和第二臨近端頭103/105之間的間隔，從而減小光刻膠顯 影液在基片101上的存留時間。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)基片101的表征數(shù)據(jù) 從基片檢驗裝置407被計算系統(tǒng)411接收時，基于該表征數(shù)據(jù)，鄰 近端頭定位裝置控制器413可配置為自動調(diào)整第一和第二鄰近端頭 103/105之間的間隔。計算系統(tǒng)411還限定為傳遞指令到顯影液傳輸控制器 415,如箭頭433所示。顯影液傳輸控制器415限定為基于從計算 系統(tǒng)411接收到的指令，控制從顯影液貯存器417到第一臨近端頭 103的顯影液流率，如箭頭431所示。顯影液傳l俞控制器415 <接收 到的指令可基于由基片檢驗裝置407提供的基片IOI表征數(shù)據(jù)。例 如，如果光刻膠顯影不足，則計算系統(tǒng)411可指令顯影液傳輸控制 器增加通過第一臨近端頭103的顯影液的流率。在一個實施方式中，當(dāng)暴露給基片之后，回收光刻膠顯 影液。在該實施方式中，以乂人約400mL/min到約2L/min范圍的流 率向該彎液面提供光刻膠顯影液。在另一個實施方式中，使用過的 光刻膠顯影液作為處理消耗品而丟棄。在該實施方式中，僅提供足 以在整個第一臨近端頭103下形成和〗呆持彎液面的光刻月交顯影'液。 該實施方式表征為低流量匯集(low-flow pooling )方法。計算系統(tǒng)411還限定為向真空系統(tǒng)419傳遞指令，如箭 頭437所示。運4亍真空系統(tǒng)419以向第一和第二臨近端頭103/105 提供必要的真空，如箭頭435所示。真空系統(tǒng)419將真空材泮牛 (vacuumed material)設(shè)置到真空貯存器421中。如上所述，存在
17一個實施方式，其中光刻l交顯影液乂人真空貯存器回收，并置回到顯
影液貯存器417中，如箭頭439所示。因為在第一臨近端頭103下 的光刻膠顯影液彎液面和在第二臨近端頭105下的清洗彎液面的限 定和約束均受真空強(qiáng)度的影響，所以計算系統(tǒng)411可通過將適當(dāng)?shù)?真空控制指令傳遞給真空系統(tǒng)419而調(diào)整各彎液面。計算系統(tǒng)411還限定為傳遞指令到清洗流體傳輸控制器 423,如箭頭443所示。該清洗流體傳輸控制器限定為基于從計算 系統(tǒng)411 4妄收到的指令，調(diào)節(jié)該清洗流體到第二臨近端頭105的流 率，如箭頭441所示。從計算系統(tǒng)411接收到的清洗流體控制指令 可基于乂人基片;^瞼裝置407接收到的基片表;f正婆t據(jù)。例如，如果該 基片表征數(shù)據(jù)表明過量的光刻膠顯影液剩余物留在基片101上，則 計算系統(tǒng)411可指令清洗流體傳輸控制器423增加清洗流體到第二 臨近端頭105的;充率。圖4示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于控制光刻 膠顯影液在基片上存留時間的方法。該方法包括「才喿作501,其用于 在基片上限定光刻膠顯影液的彎液面。在一個實施方式中，該彎液 面限定為覆蓋一個區(qū)域，該區(qū)域在第一方向上的范圍至少為該基片 直徑。在該相同的實施方式中，該彎'液面限定為在第二方向上的范 圍小于在第一方向上的范圍，其中該第二方向垂直于該第一方向。 該方法還包括、操作503,其用于在該基片4黃向移動的所限定的光刻 月交顯影液彎液面。在一個實施方式中，在該基片上4黃向移動該彎液 面，/人而當(dāng)該彎液面在基片上經(jīng)過一次時，該整個基片暴露于該彎 液面。因此，相對于上述實施方式，其中彎液面限定為覆蓋在第一 和第二方向上延伸的區(qū)域，該彎液面以與該第二方向相一致的直線 方式在該基片上沖黃向移動。應(yīng)當(dāng)理解，通過移動在光刻月交顯影液的 靜止的彎液面之下的基片，也可實現(xiàn)光刻膠顯影液彎液面在基片上 的橫向移動。
該方法進(jìn)一步包括操:作505，用于控制該光刻"交顯影液 在基片上的存留時間。該存留時間代表基片上的給定位置暴露給該 光刻月交顯影液的持續(xù)時間。在一個實施方式中，控制光刻月交顯影液 的存留時間包括控制所限定的光刻膠顯影液彎液面和基片之間的 相對速度。該實施方式々1設(shè)光刻膠顯影液的彎液面以基本上完全的 方式限定，乂人而當(dāng)彎液面在基片上4黃向移動后，存在于基片上光刻 月交顯影液的量不足以導(dǎo)致該光刻力交材一+的繼續(xù)顯影。該實施方式一 個備選的變化包括緊接光刻膠顯影液彎液面在基片上橫向移動后， 在該基片的一些部分上設(shè)置干燥流體，例如異丙醇蒸汽混合物。在另 一個實施方式中，控制光刻月交顯影液的存留時間包 括控制光刻膠顯影液彎液面和清洗流體彎液面之間的間隔距離，該 清洗流體彎液面限定為跟隨光刻膠顯影液的彎液面穿過該基片。在 該實施方式中，光刻膠顯影液的彎液面在基片上橫向移動后，容許 光刻膠顯影液的薄膜保留在該基片上。由此，暴露于光刻膠顯影液 彎液面或薄膜的光刻膠材料將經(jīng)歷顯影處理。從而，對于基片上的 給定位置，顯影處理直到光刻膠顯影液的薄膜被跟隨光刻膠顯影液 彎液面的清洗流體彎液面從該基片去除才完成。由此，對于給定的 基片和光刻膠顯影液彎液面之間的相對速度，光刻膠顯影液在該基 片上的存留時間由在光刻月交顯影液彎液面和4妄著的清洗流體彎液 面之間的間隔-巨離確定。在上述任一個用于控制基片上光刻月交顯影液存留時間的 實施方式中，光刻膠顯影液的彎液面(或者彎液面和薄膜)在基片 上橫向移動后，可進(jìn)行用于評估所得到的基片狀況的操作。基于對 所得到的基片狀況的評估，可調(diào)整對光刻膠顯影液在基片上存留時 間的控制，以改進(jìn)隨后將在光刻膠顯影液彎液面下橫向穿過的基片 的所^尋^犬況。
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應(yīng)當(dāng)理解，可用于將光刻膠顯影液應(yīng)用到基片的本發(fā)明 的臨近方法，能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到縱貫基片的非常一致的顯影液存留時 間。在一個實施方式中，在基片上菱合定位置的光刻月交顯影液存留時 間控制在從約0.5秒延伸到約IO秒的范圍。但是，應(yīng)當(dāng)理解，適當(dāng) 的光刻膠顯影液存留時間依賴于光刻膠顯影液的化學(xué)性質(zhì)。利用由 本發(fā)明提供的精確的光刻膠顯影液存留時間控制，則可能在顯影液 中使用更高濃度的反應(yīng)性試劑。例如，如果光刻膠顯影液包括更高 濃度的反應(yīng)性試劑，則光刻膠顯影液存留時間可被控制為更短。相 反，如果光刻膠顯影液包括較低濃度的反應(yīng)性試劑，則光刻膠顯影 液存留時間可^皮控制為更長。盡管本發(fā)明根據(jù)多個實施方式進(jìn)行了描述，但可以理解 的是本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過閱讀前述說明書和學(xué)習(xí)該附圖可以實 現(xiàn)其各種替換、增加、置換和等同方式。所以，意在〗吏本發(fā)明包括 所有這種替換、增加、排列和等同物，其落入本發(fā)明的主旨和范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材料的裝置，包括第一臨近端頭，其配置為在該基片上限定光刻膠顯影液的彎液面，彎液面限定在該第一臨近端頭的底部和該基片之間；以及第二臨近端頭，其配置為在該基片上限定清洗彎液面并從該基片去除該清洗彎液面，該第二臨近端頭設(shè)置為相對該基片之上的該第一和第二臨近端頭的橫向跟隨該第一臨近端頭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材 料的裝置，其中該第一和第二臨近端頭的位置配置為在該基片 上為該光刻膠顯影液設(shè)定期望的存留時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材 料的裝置，進(jìn)一步包括臨近端頭定位裝置，其限定為控制該第 一臨近端頭和該 第二臨近端頭之間的間隔3巨離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻月交材 料的裝置，進(jìn)一步包括運送裝置，限定為在該第一和第二臨近端頭下運輸該基片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在基片上顯影經(jīng)曝光的光刻月交材 料的裝置，其中該第 一 臨近端頭包括光刻膠顯影液傳輸通道和 真空通道，以支持該光刻膠顯影液的彎液面在該基片上的限定 和約束。
6. 才艮據(jù)4又利要求1所述的用于在基片上顯影經(jīng)曝光的光刻月交材 料的裝置，其中該第二臨近端頭包括清洗流體傳輸通道、真空通道和干燥流體傳^r通道，以支持對該基片的清洗和干燥。
7. —種用于在基片上顯影經(jīng)曝光的光刻膠材料的系統(tǒng)，包括第一臨近端頭，其配置為在該基片上限定光刻月交顯影液 的彎、液面；第二臨近端頭，其限定為清洗和干燥該基片，該第二臨 近端頭i殳置為相對該基片之上的該第一和第二臨近端頭的4黃 向跟隨該第一臨近端頭；臨近端頭定位裝置，其限定為保持該第一和第二臨近端 頭之間的間隔3巨離；以及臨近端頭定位裝置控制器，其限定為控制該第 一和第二 臨近端頭之間的間隔距離，以建立所期望的光刻月交顯影液在該 基片上的存留時間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材 泮+的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基片檢驗裝置，其配置為在該第一和第二臨近端頭下跟 隨該基片的橫向移動而表征該基片的狀況；以及計算系統(tǒng)，限定為從該基片檢驗裝置接收表征數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材 4+的系統(tǒng)，其中該計算系統(tǒng)限定為向該臨近端頭定4立裝置控制 器提供關(guān)于保持該第一和第二臨近端頭之間的間隔距離的指 令，該指令基于從該基片檢驗裝置接收到的表征數(shù)據(jù)，該臨近 端頭定位裝置控制器限定為自動調(diào)整該臨近端頭定位裝置，以達(dá)到如該計算系統(tǒng)指示的該第 一和第二臨近端頭之間的間隔 距離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材 泮+的系統(tǒng)，進(jìn)一步包4舌光刻"交顯影液傳l命控制器，其限定為基于,人該計算系統(tǒng) 接收到的指令，調(diào)節(jié)該光刻膠顯影液到該第 一臨近端頭的流 率，從該計算系統(tǒng)接收到的指令基于從該基片檢驗裝置接收到 的表征數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材 并+的系統(tǒng)，進(jìn)一步包4舌清洗流體傳輸控制器，其限定為基于^v該計算系統(tǒng)4妄收 到的指令調(diào)節(jié)該清洗流體到該第二臨近端頭的流率， >人該計算系統(tǒng)接收到的指令基于從該基片檢驗裝置接收到的表征數(shù)據(jù)。
12. —種用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材料的裝置，包括臨近端頭，其配置為在該基片上限定光刻力交顯影液的彎 -液面，該彎'液面限定在該臨近端頭的底部和該基片之間，該臨 近端頭進(jìn)一步配置為乂人該基片大體上去除所-沒置的光刻月交顯 影-液的彎'液面。
13. 才艮據(jù)一又利要求12所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻月交材 料的裝置，進(jìn)一步包括運送裝置，其限定為在該臨近端頭下以直線速度運ilr該基片，該速度限定為控制該光刻膠顯影液的彎液面在基片上的 存留時間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于顯影在基片上經(jīng)曝光的光刻膠材 料的裝置，其中該臨近端頭包括光刻膠顯影液傳輸通道和真空 通道，以支持該光刻月交顯影液彎液面在基片上的限定和約束。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于在基片上顯影經(jīng)曝光的光刻膠材 料的裝置，其中該臨近端頭包括干燥流體傳輸通道，用于支持 該基片的干燥。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于在基片上顯影經(jīng)曝光的光刻膠材 料的裝置，進(jìn)一步包括第二臨近端頭，其配置為在該基片上i殳置清洗流體以及 從該基片去除該設(shè)置的清洗流體，該第二臨近端頭配置為在從 該基片的 一部分去除該光刻力交顯影液的彎液面后，纟是供對該基 片部分的清洗。
17. —種用于控制光刻膠顯影液在基片上存留時間的方法，包括在該基片上限定光刻月交顯影液的彎液面；在該基片上4黃向移動該限定的光刻力交顯影液的彎液面；以及控制該光刻膠顯影液在該基片上的存留時間，其中該存 留時間代表該基片上給定位置暴露于該光刻月交顯影液的彎液 面的持續(xù)時間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于控制光刻膠顯影液在基片上存留 時間的方法，其中該彎液面限定為覆蓋一個區(qū)i或，該區(qū)i或在第 一方向的范圍至少為該基片直徑，以及在第二方向上的范圍小 于該第一方向上的范圍，該第二方向垂直于該第一方向，所限 定的彎液面以與該第二方向相一致的線性方式在該基片上才黃 向移動。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于控制光刻膠顯影液在基片上存留 時間的方法，其中控制該光刻膠顯影液的存留時間包括控制所 限定的光刻膠顯影液彎液面和該基片之間的相對速度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于控制光刻膠顯影液在基片上存留 時間的方法，進(jìn)一步包4舌緊接該光刻膠顯影液的彎液面在該基片的部分上的橫向 移動后，在該基片的部分上設(shè)置干燥流體。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于控制光刻膠顯影液在基片上存留 時間的方法，進(jìn)一步包4舌在該基片上限定清洗流體的彎液面；以關(guān)于該光刻月交顯影液的彎液面隨后的方式，在該基片 上對黃向移動該限定的清洗流體的彎液面；以及^空制該清洗流體的彎液面和該光刻月交顯影液的彎液面之 間的間隔距離，其中控制該間隔距離使得能夠控制該光刻膠顯 影液在該基片上的存留時間。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于控制光刻膠顯影液在基片上存留 時間的方法，進(jìn)一步包4舌該光刻力交顯影液的彎液面在該基片上沖黃向移動后，評估 所得到的基片狀況；以及基于評估的該基片的狀況，調(diào)整對該光刻力交顯影液在該 基片上存留時間的控制，以改進(jìn)隨后將要在該光刻膠顯影液的 彎液面下4黃向移動的基片的所得狀況。
全文摘要
第一臨近端頭配置為在該基片上限定光刻膠顯影液的彎液面。該彎液面限定在該第一臨近端頭的底部和該基片之間。第二臨近端頭配置為在該基片上限定清洗彎液面并從該基片去除該清洗彎液面。該第二臨近端頭設(shè)置為相對該基片之上的該第一和第二臨近端頭的橫向跟隨該第一臨近端頭。將該基片暴露于光刻膠顯影液的彎液面導(dǎo)致先前該基片上受照射的光刻膠材料被顯影，以產(chǎn)生圖案化的光刻膠層。該第一和第二臨近端頭能夠在顯影處理期間精確控制光刻膠顯影液在基片上的存留時間。
文檔編號H01L21/00GK101505884SQ200680038321
公開日2009年8月12日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者弗里茨·C·雷德克, 戴維·J·赫姆克, 約翰·M·博伊德 申請人:朗姆研究公司