CN101124658A - 显影装置及显影方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显影装置及显影方法,对应抗蚀剂种类或抗蚀剂图形,调整显影液的温度。利用显影液喷嘴扫描涂敷显影液,所述显影液喷嘴具有基板有效区域的宽度对应的长度的狭缝状喷出口。在显影液一定时间保持盛放在基板上的状态后,利用稀释液喷嘴扫描涂敷稀释液。由此,显影反应实质上停止,并且抗蚀剂溶解成份扩散。根据显影液的温度调整迅速溶解所希望量的抗蚀剂,另一方面,通过在既定时间供给稀释液,在抗蚀剂溶解成份产生不良影响前停止显影,由此可以获得线宽均一的图形,也提高生产量。
Description
技术领域
本发明涉及使基板表面曝光了的抗蚀剂显影的显影装置及显影方法。
背景技术
在作为半导体制造工序之一的光致抗蚀工序中,在半导体晶片(以下称为“晶片”)的表面涂敷抗蚀剂,使该抗蚀剂以既定的图形曝光后,显影并形成抗蚀剂图形。这样的处理,一般在进行抗蚀剂的涂敷/显影的涂敷/显影装置上,使用连接有曝光装置的系统来进行。
JP2001-327909A中公开的显影装置,如图16所示,具有显影液喷嘴11,在该显影液喷嘴11的下表面,沿其纵长方向设置喷出口,所述喷出口由晶片W直径以上长度的狭缝构成。显影液喷嘴11,通过一边从对置于晶片W的喷出口喷出显影液,一边从晶片W的一端向另一端移动,来向晶片W的整个表面供给显影液,其中所述晶片W保持在水平静止于旋转吸盘1的状态。
使用图17简单说明使用上述显影装置对晶片W显影的一连串的工序。首先,将晶片W以水平姿势保持在旋转吸盘1上,其中所述晶片W在其表面上具有曝光完毕的抗蚀剂膜,然后如上所述,使显影液喷嘴11从晶片W的表面一端向另一端移动,向晶片W的表面供给显影液D(图17(a))。到达上述另一端的显影液喷嘴11停止喷出显影液D而避开(图17(b))。然后,在晶片W的表面盛放显影液D的状态下,放置既定时间,进行静止显影(图17(c))。然后,漂洗液喷嘴12配置在晶片W的中央部上方(图17(d)),利用旋转吸盘1使晶片W绕铅直轴旋转,并且从漂洗液喷嘴12向晶片W的中央供给漂洗液R例如纯水(图17(e))。之后,停止供给漂洗液,漂洗液喷嘴12避开,最后使晶片W高速旋转而进行自旋干燥完成显影处理(图17(f))。从开始从显影液喷嘴11喷出显影液到开始供给漂洗液的时间,即显影液和抗蚀剂接触而处于实质进行反应的状态的时间成为实质的显影时间,该显影时间在现有技术中典型的是60秒。
然而在上述显影方法中,存在如下问题。即,根据抗蚀剂的种类时间稍微变化,但是一般的,若从供给显影液D后经过18~20秒,则如图18示意所示,溶解在显影液D中的抗蚀剂溶解成份13开始从抗蚀剂14的表层部基于浓度梯度扩散。该抗蚀剂溶解成份13的运动是没有规则性的不均一运动。因此抗蚀剂的溶解变得不均一。若为了排除由不均一的抗蚀剂溶解成份13运动产生的影响,早供给漂洗液来去除含有抗蚀剂溶解成份的显影液,则对溶解速度慢的抗蚀剂不能确保充分的显影时间,有时产生例如抗蚀剂的底部14b侧不显影而残留的显影不足。
发明内容
本发明基于这样的问题而提出,其目的在于提供一种显影装置及显影方法,即便在处理例如溶解速度相互不同的各种抗蚀剂的情况下,也能抑制抗蚀剂溶解成份的影响而获得线宽均一的图形。
为了达成上述目的,本发明提供一种显影装置,具备:基板保持部,大致水平地保持具有曝光了的抗蚀剂的基板;显影液供给喷嘴,形成有喷出口,该喷出口在与基板有效区域的宽度大致相等或更长的长度上延伸,用于向基板供给显影液;稀释液供给喷嘴,形成有喷出口,该喷出口在与基板有效区域的宽度大致相等或更长的长度上延伸,用于向基板供给稀释液;温度调整部,用于对应显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而调整应从显影液供给喷嘴供给的显影液的温度;驱动装置,用于使显影液供给喷嘴和稀释液供给喷嘴从基板的一端移动至另一端;和用于以下述方式控制稀释液供给喷嘴动作的机构,即,在从显影液供给喷嘴向上述基板表面供给显影液后,在既定的时机向基板表面供给稀释液。稀释液可以是浓度低的显影液。
再者,本发明提供一种显影方法,其特征在于,具备:使用喷嘴在基板上曝光了的抗蚀剂膜表面涂敷显影液的工序;在涂敷显影液之前进行显影液的温度调整的工序;将涂敷有显影液的基板放置预先设定的时间而进行显影反应,并使欲利用显影而去除的区域的抗蚀剂溶解的工序;其后,向基板表面供给用于稀释显影液的稀释液的工序;和其后向基板供给清洗液,进行基板清洗的工序;调整显影液的温度,以便在将基板放置上述预先设定的时间时,欲利用显影去除的区域的抗蚀剂只溶解必要部分。在该显影方法中,优选的是,借助具有下述喷出口的喷嘴进行显影液的涂敷,该喷出口在与基板有效区域的宽度大致相等或更长的长度上延伸。再者,优选的是,借助具有下述喷出口的喷嘴进行稀释液的供给,该喷出口在与基板有效区域的宽度大致相等或更长的长度上延伸。
如果在供给显影液后在适当时机供给稀释液,则抑制或停止显影反应的进行。再者,由于伴随稀释液的供给而在基板上的液膜中产生流动,所以抗蚀剂溶解成份利用该流动强制扩散。因此,可以防止抗蚀剂溶解成份的不均一分布引起的、产生局部抗蚀剂溶解的促进或延迟,而出现线宽值的不均或显影缺陷的情况。向基板上的显影液的稀释液供给,希望在抗蚀剂溶解为直到底部得到预定的线宽后、并且抗蚀剂溶解成份的浓度升高而使该溶解成份带来的坏影响开始出现之前进行。
在本发明的一个优选实施方式中,准备多个显影液供给喷嘴,在每个显影液供给喷嘴上附带温度调整部,能够独立供给应从各个显影液供给喷嘴供给的显影液的温度。在多个显影液供给喷嘴中的第1显影液供给喷嘴用于某一基板的处理时,利用分配在第2显影液供给喷嘴上的温度调整部,调整第2显影液供给喷嘴用的显影液的温度。由此,在使要求的显影液温度不同的抗蚀剂显影时,可以在通过从第1显影液供给喷嘴供给第1温度的显影液而执行的带有第1种抗蚀剂的基板的显影处理刚刚结束后,立即开始通过从第2显影液供给喷嘴供给第2温度的显影液而执行的带有第2种抗蚀剂的基板的显影处理。这样,通过预先准备温度不同的多种显影液,并对应显影对象的抗蚀剂适当选择它们来使用,显影液的加热或冷却所需的时间,不会给显影装置的生产量带来不良影响。
可以使多个显影液供给喷嘴一体化,成为单一的液体供给喷嘴组件。即“多个”显影液供给喷嘴,不限于是相互分离的多个显影液喷嘴。通过使用单一的液体供给喷嘴组件,可以减小显影装置的占地面积(footprint),再者移动喷嘴的驱动装置1个就足够,可以使显影装置的构成简略化。
对应将显影处理的基板上的抗蚀剂的种类和/或限定抗蚀剂图形的几何学特征,不仅可以调整显影液温度,还可以调整显影液浓度。可以通过在显影液中混入纯水等稀释液来进行显影液浓度的调整。在使用多个显影液供给喷嘴的情况下,第1喷嘴用显影液,相对于第2喷嘴用显影液,不仅温度不同,浓度也可以不同。
可以使显影液供给喷嘴和稀释液供给喷嘴一体化,成为单一的液体供给喷嘴组件。该液体供给喷嘴组件可以构成为,从共用的喷出口喷出显影液和稀释液。通过使显影液供给喷嘴和稀释液供给喷嘴一体化,可以令显影装置的占地面积的削减和喷嘴移动装置的构成简略化。也可以分别设置显影液供给喷嘴和稀释液供给喷嘴。在该情况下,显影液供给时和稀释液供给时的喷嘴移动速度以及喷嘴移动方向可以相同。
在使显影液供给喷嘴和稀释液供给喷嘴一体化的液体供给喷嘴组件中,可以构成为从分别的喷出口喷出显影液和稀释液。在该情况下,显影液喷出口和稀释液喷出口,可以分别配置在喷嘴组件的液体供给时的移动方向上的前和后。在把显影液喷出口配置在喷嘴组件的液体涂敷时的移动方向上的稀释液喷出口的前方的情况下,可以在两喷出口之间,设置吸引液体的吸引口。在使只需要极短的显影时间的抗蚀剂显影的情况下,有时一边从位于前方的显影液喷出口、位于后方的稀释液喷出口,分别同时喷出显影液和稀释液,一边移动喷嘴组件。在该情况下,通过从上述吸引口吸入基板上的液体,可以防止显影液和稀释液碰撞而发生紊流引起的显影不良。
可以基于操作者的判断,进行对应抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征的显影液温度的确定。然而,这样的决定,优选自动进行。为了该目的,在基于安装的处理方法来控制显影装置的全部动作的控制部的存储机构中,存储与显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征、和显影液温度对应的数据。在显影装置的典型的动作形态中,控制部,若基于输入其中的处理计划,得知接下来显影的预定的抗蚀剂的种类,则参照存储在存储机构中的数据,确定适于将该抗蚀剂显影的显影液温度。控制部,控制温度调整部,在基板显影处理开始前,准备确定的温度的显影液。
用于调整显影液温度的上述温度调整部,可以内设于喷嘴体,再者也可以设置在喷嘴体外部。
重视生产量来确定显影液温度。优选确定显影液温度,以便在基板有效区域的所有部位中,即使在涂敷了显影液后20秒以内向同一部位供给稀释液,在供给稀释液的时刻该部位的显影也实质上完成。
附图说明
图1是表示本发明的显影装置的实施方式的显影装置的纵剖视图。
图2是表示本发明的显影装置的实施方式的显影装置的俯视图。
图3是上述显影装置的显影液喷嘴的宽度方向的纵剖视图。
图4是上述显影装置的显影液喷嘴的长度方向的纵剖视图。
图5是上述显影装置的显影液喷嘴的长度方向的纵剖视图。
图6是表示上述显影装置的显影液供给机构的说明图。
图7是表示图形的线宽和显影时间或显影温度的关系的特性图。
图8是表示使用上述显影装置对晶片进行显影的工序的工序图。
图9是表示上述显影装置的显影液喷嘴的其他例子的说明图。
图10是表示上述显影装置的显影液喷嘴的又一例的说明图。
图11是表示上述显影装置的显影液喷嘴的又一例的说明图。
图12是表示上述显影装置的显影液喷嘴的又一例的说明图。
图13是表示上述显影装置的显影液喷嘴的又一例的说明图。
图14是表示组装有上述显影装置的涂敷/显影装置的一例的俯视图。
图15是表示组装有上述显影装置的涂敷/显影装置的一例的立体图。
图16是表示现有的显影装置的说明图。
图17是表示使用现有的显影装置对晶片进行显影的工序的工序图。
图18是表示现有的其他显影装置的说明图。
具体实施方式
一边参照图1和图2一边说明本发明的实施方式的显影装置。图中符号2是旋转吸盘,即基板保持部,用于吸附基板例如晶片W的背面中央部并将其保持为水平姿势。旋转吸盘2经由旋转轴21和驱动装置22连接,旋转吸盘2利用驱动装置22可以以保持有晶片W的状态旋转和升降。
设置由包围保持在旋转吸盘2上的晶片W且上部开口的外杯31和内杯32构成的杯套3。外杯31具有上部呈四角筒状另外下部呈圆筒状的形状,内杯32具有上部呈向内侧倾斜的筒状的形状。借助连接于外杯31下端部的升降装置33而升降外杯31,内杯32通过上压形成在外杯31下端侧内周面的阶梯部而上升。
在旋转吸盘2的下方设置圆形板34,在该圆形板34外侧在整周上设置大致角槽截面的液体接受部35。在液体接受部35的底面形成排液口36,从晶片W掉落或被甩开而积留在液体接受部35的显影液和漂洗液,经由该排液口36排出到显影装置的外部。在圆形板34的外侧设置大致三角形截面的环形部件37。再者,未图示的3个升降销贯通圆形板34,借助这些升降销和未图示的基板运送机构的协动作用可以把晶片W交接至旋转吸盘2。
接下来说明用于向晶片W表面供给显影液的显影液供给机构。显影液供给机构包含:水平移动自如且升降自如地设置的第1显影液喷嘴4A和第2显影液喷嘴4B。显影液喷嘴4B的构成和显影液喷嘴4A相同,显影液喷嘴4B的各构成部件通过把显影液喷嘴4A对应的构成部件使用的参照标记中含有的英文字母表的A变为B来表示。以下使用图3~图5详细说明显影液喷嘴4A的构成。
显影液喷嘴4A俯视具有细长的大致四角形状,在其下表面,喷出口41A在显影液喷嘴4A的纵长方向延伸,该喷出口41A形成为具有与晶片W的有效区域(形成器件的区域)的宽度大致相等或更长的长度的狭缝。再者,在显影液喷嘴4A的内部,贮留显影液的显影液贮留部(显影液贮留室)42A、和贮留稀释液例如纯水的稀释液贮留部(稀释液贮留室)43A,在显影液喷嘴4A喷出液体时的行进方向(图2X方向、图3粗箭头方向)上,前后并列设置。这些液体贮留部42A、43A,借助连接在它们底部的流路44A,和喷出口41A的上端连通。即,第1显影液喷嘴4A构成为,通过后述的阀的切换可以喷出显影液、纯水、和混合了显影液及纯水的稀释显影液中的任意一种。此外,也可以将显影液贮留部42A和稀释液贮留部43A在显影液喷嘴4A的行进方向上前后相反配置。
再者,在喷出口41A内设置缓冲棒45A。通过使显影液和稀释显影液等喷出液在朝向晶片W表面喷出之前与缓冲棒45A暂时碰撞,可以减小喷出液给予晶片W表面的冲击,再者可以在喷出口41A的纵长方向均一喷出液体。缓冲棒45A,在喷出稀释显影液时,也起到促进显影液和稀释液的混合的作用。流路44A,可以是在显影液喷嘴4A的长度方向隔开间隔而配列的多个孔,也可以是在显影液喷嘴4A的长度方向延伸的细长狭缝、即单一的孔。在图示的实施方式中,流路44A由多个孔构成。
在显影液贮留部42A的上部设置2个显影液供给口46A。如图4所示,显影液供给口46A,设在显影液喷嘴4A的长度方向的两端部。连接于显影液供给源48A的显影液配管47A(显影液供给路)分支为二股,各分支端分别连接于显影液供给口46A。在显影液配管47A上,设置把显影液调整为既定温度的主温度调整部(主温度调整组件)49A、阀V1和未图示的送液机构。上述送液机构,由例如通过改变喷出行程而可以调整喷出流量的风箱式泵构成。
在显影液供给口46A、46A上方,分别设置调温水贮留部(调温水贮留室)5A、51A。在从显影液配管47A的既定位置(在图示例中显影液配管47A的分支部分的上游侧位置)至调温水贮留部5A、51A的区域,显影液配管47A配置在调温水用配管52A(调温水流路)内,即在上述区域内形成由显影液配管47A和调温水用配管52A构成的二重管结构53A。进而,连接调温水贮留部5A和调温水贮留部51A的调温水用配管52A’,设置在显影液贮留部42A的内部。经由调温水用配管52A、52A’的管壁,在显影液和调温水之间进行热交换,由此进行显影液的温度调整。即,二重管结构53A、调温水用配管52A’和显影液贮留部42A,构成用于调整显影液温度的辅助温度调整部。进而,在调温水贮留部5A上,连接调温水用配管52A”,该调温水用配管52A”连接于调温水用配管52A的端部。调温水用配管52A、52A’、52A”形成循环路,在该循环路上设置温度调整器54A(例如热交换器),用于把调温水调整至既定温度。基于上述构成,可以借助主温度调整部49A和辅助温度调整部,把显影液的温度调节至既定范围例如5~60℃。此外,显影液和调温水的流动可以通过图4中的箭头理解。
如图4所示,显影液贮留部42A的顶板的内壁面的中央部变高,在该中央部设置排气口55A。在该排气口55A上,连接有排气路56A的一端,排气路56A的另一端和未图示的吸引机构相连。从该排气口55A排出气体,例如溶入显影液中的氮气。
如图3和图5所示,在稀释液贮留部43A的上部设置2个稀释液供给口6A。这些稀释液供给口6A,设在显影液喷嘴4A的长度方向的两端部。连接于稀释液供给源62A的稀释液配管61A(稀释液供给路)分支为二股,各分支端分另连接于稀释液供给口6A。在稀释液配管61A上,设置把稀释液例如纯水调整为既定温度的稀释液温度调整部(稀释液温度调整组件)63A、阀V2和未图示的送液机构(例如通过改变喷出行程而可以调整喷出流量的风箱式泵)。稀释液贮留部43A的顶板的内壁面的中央部变高,在中央部设置排气口64A,在该排气口64A上,连接有排气路65A的一端,排气路65A的另一端和未图示的吸引机构相连。
再次参照图2,显影液喷嘴4A(4B)支承于作为喷嘴支承部件的喷嘴臂7A(7B)的一端,该喷嘴臂7A(7B)的另一端和具备未图示的升降装置的移动基体71A(71B)相连。移动基体71A(71B)中,可以沿X方向延伸的引导部件72A(72B)在该显影装置(显影组件)的外装体的底壁上移动。再者图中73是显影液喷嘴4A(4B)的待机区域,在该喷嘴待机区域53进行喷嘴前端部的清洗等。
显影装置还具有水平移动和升降自如的漂洗液喷嘴8,该漂洗液喷嘴8具有在与晶片表面对置的状态下向晶片W喷出漂洗液例如纯水的细孔的喷出孔80。在漂洗液喷嘴8上,经由未图示的漂洗液配管而和未图示的漂洗液供给源相连,在漂洗液配管上设置未图示的送液机构,例如通过改变喷出行程而可以调整喷出流量的风箱式泵。漂洗液喷嘴8,经由喷嘴臂83而和具备未图示的升降装置的移动基体84连接,该移动基体84,沿和第1显影液喷嘴4A用的移动基体71A共用的引导部件72A,以第1显影液喷嘴4A和漂洗液喷嘴8不发生干涉的方式移动。图2的符号85是漂洗液喷嘴8的待机区域。
图2的符号9是控制部(控制组件),该控制部9控制显影装置的全部动作。控制部9,特别具有:控制驱动装置22、升降部33、移动基体71A、71B、84的动作的功能;控制上述主温度调整部49A(49B)和辅助温度调整部的调温动作,以便使供给到晶片W表面的显影液成为上述既定温度的功能;和利用稀释液温度调整部63A把稀释液调整为既定温度例如与显影液相同的温度的功能。在设置在控制部9上的存储部例如存储器中,存储表示抗蚀剂的种类、和用于使各种抗蚀剂显影的显影液温度(这是5~60℃的范围)的对应关系的数据,控制部9参照上述数据确定欲进行显影处理的抗蚀剂的种类所对应的显影液温度。换言之,控制部9,对应抗蚀剂的每个种类相对于显影液的溶解特性来确定显影液的温度,控制各温度调整部动作。可以代替如上所述的基于存储在存储器中的数据来自动确定显影液温度,而是构成控制部9,以便操作者经由控制部9的输入机构输入显影液温度。
以下叙述显影液温度的一个例子。用于KrF光源用的抗蚀剂、相对于显影液溶解性低的抗蚀剂的显影液温度是40~60℃。用于近年研究适用的ArF光源用的抗蚀剂、相对于显影液溶解性高的抗蚀剂的显影液温度是20~40℃。用于如I线或G线光源用抗蚀剂那样的,在低温下促进溶解的抗蚀剂的显影液温度是10~20℃。相对于各抗蚀剂的显影液温度,不由用于使该抗蚀剂曝光的光源的种类确定,而是基于促进该抗蚀剂的溶解的温度来确定。
接下来说明使用显影装置把晶片W显影的工序。作为显影装置的初始状态,外杯31、内杯32位于下降位置,显影液喷嘴4A、4B和漂洗喷嘴6分别配置在喷嘴待机部53、65的上方。利用未图示的基板运送机构把带有曝光完毕的抗蚀剂的晶片W运送至显影装置,借助该基板运送机构和未图示的升降销的协动作用,将晶片W交接至旋转吸盘2。在晶片W交接至旋转吸盘2之前,控制部9基于涂敷在该晶片W上的抗蚀剂的种类和上述存储器内的信息来确定显影液温度。进而控制部9,从两个显影液喷嘴4A、4B中选择用于该晶片W显影的喷嘴(在本例中选择第1显影液喷嘴4A),使用主温度调整部49A和辅助温度调整部执行显影液的温度调整,以便从选择的第1显影液喷嘴4A供给的显影液的温度和确定的显影液温度一致。由此,在与显影液喷嘴4A关联的显影液贮留部42A及其上游侧的显影液配管47A内,成为准备喷出温度调整后的显影液的待机状态。进而,控制部9,在稀释液温度调整部63A执行稀释液的温度调整,以便稀释液成为既定温度(例如与显影液相同的温度)。
接下来,在晶片W外缘的稍微外侧并且从晶片W的表面稍微高出的显影液喷出开始位置,配置第1显影液喷嘴4A。此外,第2显影液喷嘴4B在喷嘴待机区域73保持待机,但是如后边详细说明的那样,在使用第1显影液喷嘴4A的晶片W的处理中,进行用于使用第2显影液喷嘴4B来进行下一个处理批次的晶片W的处理的准备。
然后,打开阀V1,如图6(a)所示,一边从喷出口41A喷出显影液D,一边使第1显影液喷嘴4A,从晶片W直径方向上相对置的2个端部的一端,沿静止的晶片W的表面,向另一端并进运动(该喷嘴4A的运动是和表示现有技术的图16的喷嘴N相同的运动)。喷嘴的移动速度为下述速度,即,在12英寸大小的晶片W的情况下,例如用5秒从晶片W的一端到达另一端。由此,在晶片W整个表面上形成显影液D的液膜。抗蚀剂的溶解性的部位溶解在显影液中,另一方面不溶解性的部位不溶而残留,由此形成既定的抗蚀剂图形。
如果第1显影液喷嘴4A通过晶片W的上述另一端,则阀V关闭并停止从第1显影液喷嘴4A喷出显影液D,进而如图6(b)所示,第1显影液喷嘴4A上升,向晶片W的上述一端侧移动,然后下降,再度位于上述喷出开始位置。用于移动显影液喷嘴的装置构成为,从第1显影液喷嘴4A停止喷出显影液到返回喷出开始位置所需的时间是5秒以下。
然后如果打开阀V1和V2,经由显影液贮留部42A和稀释液贮留部43A,向流路44A内供给既定流量的显影液和稀释液,则从喷出口41A喷出作为显影液和稀释液的混合液的稀释显影液。稀释显影液中包含的显影液的浓度,优选是不能溶解抗蚀剂的浓度。然后,如图6(c)所示,一边从喷出口41A喷出稀释显影液D1,一边和供给显影液时同样,使第1显影液喷嘴4A,从晶片的一端,向另一端并进移动。喷嘴的移动速度和供给显影液D时的速度同样。在供给显影液(未稀释的显影液)后经过10秒时,即在抗蚀剂溶解成份开始不均一运动之前,向晶片W供给稀释显影液。通过稀释显影液的扫描供给,不仅位于晶片W表面上的显影液的表层部的抗蚀剂溶解成份移动,而且通过溶解而形成在抗蚀剂中的凹陷中的抗蚀剂溶解成份也析出,抗蚀剂溶解成份扩散到晶片W表面上的显影液中。由于通过供给稀释显影液,位于晶片W表面的显影液浓度下降,所以抑制或停止抗蚀剂的溶解,其后几乎不发生抗蚀剂的溶解,所以抗蚀剂溶解成份的扩散引起的坏影响极小。
然后,在关闭阀V1和V2并停止喷出稀释显影液D1后,使显影液喷嘴4A避开,进而如图6(d)所示,漂洗液(清洗液)喷嘴8配置于晶片W的中央上方。一边借助旋转吸盘2使晶片W绕铅直轴旋转,漂洗液喷嘴8一边向晶片W表面供给漂洗液R。漂洗液R由于离心力的作用而向外侧扩散,利用该漂洗液R从晶片W表面去除含有抗蚀剂溶解成份的显影液,来清洗晶片W表面。
之后,在停止供给漂洗液R并使漂洗液喷嘴8避开后,如图6(e)所示,进行使晶片W以高速例如2000rpm旋转来甩开晶片表面的液体的自旋干燥。其后,外杯31和内杯32下降,利用未图示的基板运送机构运出晶片W。至此,完成与一片晶片W的显影处理相关联的一连串的工序。
对于某批次(以下,“第1批次”)的晶片W使用显影液喷嘴4A进行显影处理,在第1批次的晶片W的显影处理完成,对下一个批次(以下,“第2批次”)的晶片W进行显影处理的情况下,在第2批次最初的晶片W的显影开始之前,确定对应第2批次的晶片W的抗蚀剂的种类的显影液温度,利用分配在待机的显影液喷嘴4B的主温度调整部和辅助温度调整部进行显影液喷嘴4B用的显影液的温度调整。如果第1批次的晶片W的显影处理完成,则使用显影液喷嘴4B以与先前说明的顺序同样的顺序进行第2批次的晶片W的显影处理。此外,关于确定在显影装置中之后进行处理的晶片W的种类(晶片W上的抗蚀剂的种类)和片数的处理计划的数据,事先经由输入机构输入控制部9,并存储在控制部9的存储器中。控制部9基于该数据来确定应准备的显影液的温度。
根据上述实施方式,通过在供给显影液后经过既定时间后,进行借助显影液喷嘴4A(4B)的稀释显影液的扫描供给,在准静状态下进行稀释,可以抑制或停止显影反应的进行,并且强制扩散抗蚀剂溶解成份。因此,可以抑制抗蚀剂溶解成份浓度分布引起的,基于位置的抗蚀剂溶解速度产生不均导致的线宽值的不均和显影缺陷的发生。再者,必须在抗蚀剂溶解成份的浓度升高,而基于该溶解成份的不良影响开始出现前(例如显影液供给后20秒以内,优选是10秒后),进行稀释显影液的供给,但是另一方面,必须在抗蚀剂直到底部的溶解完成后进行,以便获得预定的线宽。在溶解速度慢的抗蚀剂的情况下,如果早供给稀释显影液则不能获得预定的线宽。在本实施方式中,对应于抗蚀剂种类,来确定显影液温度,以便在稀释显影液供给前抗蚀剂溶解至可获得预定线宽的程度。这样,可以在避免抗蚀剂溶解成分带来的不良影响的同时,获得预定的线宽的图形,该结果是,与抗蚀剂种类无关,可以进行线宽的表面内均一性高的良好的显影。
图7(a),是表示关于某显影液,相对于2个显影液温度的显影时间和图形的线宽(CD)的关系的图,(1)表示净化室温度为23℃的情况,(2)表示50℃的情况。该显影液具有温度越高抗蚀剂溶解速度越高的性质,如果目标线宽是150nm,则为了获得该目标线宽所需的时间,在23℃时是50~60秒,在50℃时大约是10秒。在该情况下,显影液温度设定为50℃。此外,在使用温度越低抗蚀剂溶解速度越快的性质的显影液的情况下,也可以基于与上述相同的考虑方法来确定显影液温度。
为了得到稳定的显影处理结果而需要的条件,考虑是:(a)基于显影液的抗蚀剂的溶解饱和,换言之,在通过显影反应的进行,显影液劣化而成为显影反应速度降低的状态的时刻,结束显影反应;和(b)趁抗蚀剂溶解成份的浓度分布比较均一时停止显影反应。如果在抗蚀剂的溶解饱和的时刻供给稀释液,则最好条件(a)(b)都能成立。如上面说明的那样,在现有的静止显影中,显影时间是60秒,但是发明者们确认:在多种显影液中,在显影液温度是23℃的情况下,显影时间20秒以内足够,并基于此,在本发明中,在供给显影液后,供给稀释液的时间选择20秒以内的值。
为了获得适当的图形需要的显影时间,不仅根据抗蚀剂的种类,还根据将限定图形的几何学特征而变化,所以也可以基于限定图形的几何学特征改变显影液温度。在限定图形的几何学特征中,包含线宽的目标值、图形密度和图形形状等。所谓的图形形状,可以根据例如由于抗蚀剂的显影处理而溶解的部分的形状(例如有直线状的槽、圆柱状孔)、并排的1个图形中含有的槽和孔的面积比等来限定。具体来讲,可以相对于密的图形降低显影液温度,相对于疏的图形升高显影液温度。此外,可以对应抗蚀剂的种类和图形的几何学特征两方面改变显影液温度。
图7(b)是表示调查形成槽的情况的显影液温度和线宽(CD)的关系的实验结果的图表,图7(c)是表示调查形成孔的情况的显影液温度和线宽(CD)的关系的实验结果的图表。显影时间都是10秒。从这些图表中,可以得知形成槽的情况比形成孔的情况,获得的线宽的温度依赖性高。因此,例如考虑在同时形成槽和孔的情况下,重视槽的显影条件来确定显影液温度。
根据上述实施方式,由于独立设置能够调整为不同的显影液温度的2个显影液喷嘴4A、4B,所以在使用一个显影液喷嘴4A(4B)处理晶片W期间,另一个显影液喷嘴4B(4A)可以进行把显影液调整为对应下一批次的晶片W的温度的准备动作,在前一批次的最后的晶片W处理完成后,可以马上开始下一批次的最初的晶片W的处理。因此,由于不产生伴随显影液温度变更的时间损失,所以可以确保高生产量。
参照图8说明显影液喷嘴4A的其他例子。该显影液喷嘴4A,在其内部具备多个例如2个显影液贮留部42A、42A,在这些显影液贮留部42A、42A之间配置稀释液贮留部43A。利用省略图示的专设在各显影液贮留部42A上的主温度调整部和辅助温度调整部,调整从2个显影液贮留部42A、42A供给至喷出口41A的显影液的温度。通过打开对应的阀V1,可以把显影液从各显影液贮留部42A经由喷出口41A供给至晶片W表面。除了上述点以外,图8的显影液喷嘴4A具有和图3的显影液喷嘴4A相同的构成。
如果使用图8所示的显影液喷嘴4A,则可以进行以下动作。在使用从一个显影液贮留部42A供给的显影液来处理某一批次的晶片W期间,在开始处理下一批次的最前面的晶片W之前,基于上述下一批次的晶片W的抗蚀剂的种类,预先进行欲从另一个显影液贮留部42A供给的显影液的温度调整。在处理上述下一批次的晶片W时,切换阀V1、V1,经由上述另一个显影液贮留部42A和喷出口41A,向晶片W表面供给显影液。
图8所示的显影液喷嘴4A,具有相当于将多个显影液喷嘴一体化的单一的喷嘴组件的结构。据此,由于可以利用单一的显影液喷嘴持续进行种类不同的抗蚀剂的处理,所以不需要在显影装置上设置多个显影液喷嘴,可以相应地减小显影装置的设置面积,在这方面有利。再者,通过把稀释液贮留部43A夹在两显影液贮留部42A之间,即使两显影液贮留部内的显影液存在温度差,也可以抑制由于两显影液贮留部42A之间的热传导引起的显影液的温度变化。
可以如下使用图8所示的显影液喷嘴4A。即,预先将温度相互不同的显影液(例如一个是60℃,一个是5℃)供给到各显影液贮留部42A,通过改变从各显影液贮留部42A供给至喷出口41A的显影液的流量比,来调整从喷出口41A喷出的显影液的温度。也可以在控制部9的控制下进行显影液的流量比的改变。据此,可以灵活应对多种抗蚀剂,而不需要分别对应于不同种类的抗蚀剂来调整贮留在显影液贮留部4 2A内的显影液的温度。
参照图9说明显影液喷嘴的其他例子。图9的显影液喷嘴4A,分开设置专门喷出显影液的显影液喷出口41A和专门喷出稀释液的稀释液喷出口100A。显影液喷出口41A,设在液体喷出时的显影液喷嘴4A移动方向上的前方,稀释液喷出口100A设在后方。除了上述点以外,图9的显影液喷嘴4A具有和图3的显影液喷嘴4A相同的结构。图9的显影液喷嘴4A,由于可一边从喷出口41A和100A分别同时喷出显影液和稀释液,一边从晶片W的一端侧朝向另一端侧移动,所以在向ArF光源用的抗蚀剂等溶解性高的抗蚀剂供给高温的显影液并进行短时间显影(显影时间是1~2秒左右)的情况下有效。
图9的显影液喷嘴4A,如图10所示,进而可以在显影液喷出口41A和稀释液喷出口100A之间设置用于吸引显影液的吸引口101A,在该吸引口101A上,经由吸引路102A和未图示的吸引机构连接。通过进行吸引,可以抑制供给到晶片W表面的显影液和稀释液碰撞而产生的紊流所导致的图形缺陷的发生,所以可以获得线宽精度高的图形的。
参照图11说明显影液喷嘴4A的其他例子。在本例中,在缓冲棒45A(45B)的内部设置调温水的流路103A(103B),缓冲棒45A(45B)作为辅助温度调整部发挥作用。除了上述点以外,图11的显影液喷嘴具有和图3的显影液喷嘴相同的结构。缓冲棒45A(45B)的表面温度,优选在加热显影液的情况下是稍微高于目标温度的温度例如高1℃的温度,在冷却显影液的情况下是稍微低于目标温度的温度例如低1℃的温度。根据图11的实施方式,由于在喷出口41A内也进行温度调整,所以可以更高精度地调整供给到晶片W的显影液的温度。如果只需要加热功能,则可以在缓冲棒45A(45B)的内部埋设加热器。具有温度调节功能的缓冲棒45A(45B),也可以适用于图7~图10的显影液喷嘴4A。也可以在缓冲棒45A(45B)的内部设置加热管。
参照图12说明显影液喷嘴的又一例。在图12的显影液喷嘴的内部,设置作为利用珀尔帖效果的元件的热电微型模块104A(104B)作为温度调整部,热电微型模块104A(104B)经由未图示的配线和未图示的电源连接。热电微型模块104A(104B)配置在显影液贮留部42A和稀释液贮留部43A之间,在供给电时发热面朝向显影液贮留部42A侧。除了上述点以外,图12的显影液喷嘴具有和图3的显影液喷嘴相同的结构。通过向热电微型模块104A(104B)供给电流例如直流电流而使热电微型模块104A(104B)的一面发热,来加热显影液贮留部42A(42B)内的显影液并调整至既定温度。
可以在显影液喷嘴上设置其他热电微型模块(未图示),在对所述热点微型模块供给电流时吸热的面朝向显影液贮留部42A来配置,在该情况下,可以在冷却显影液时,将电流供给未图示的热电微型模块,在加热时,将电流供给图示了的热电微型模块104A(104B)。
这样的热电微型模块,不仅可以设置在图3所示的显影液喷嘴上,也可以设置在图8~10所示的显影液喷嘴上,再者,也可以组合具有上述温度调整功能的缓冲棒45A(45B)来使用。
至此基于图示的实施方式详细说明了本发明,但是本发明不限定于上述实施方式,可以进行如以下例示的各种改变。
在本发明中,作为供给到盛放显影液的晶片W的表面的稀释液,不限于用纯水稀释的显影液(稀释显影液),也可以是纯水或表面活性剂。
在本发明中,不一定限于构成为调整温度以便溶解速度加快,例如如果可以在供给稀释液的时机之前确保充分的显影时间,则可以在各种抗蚀剂中选择某一抗蚀剂,并将其他抗蚀剂的显影时间并入该抗蚀剂的溶解时间。在该情况下也可以获得与上述情况同样的效果。
在本发明中,一边喷出显影液或稀释显影液,一边从晶片W的一端侧向另一端侧移动显影液喷嘴4A(4B)的喷嘴的扫描动作不限于1次,也可以进行多次例如2~4次或更多的次数。扫描次数可以对应处理的抗蚀剂所需的显影时间、或抗蚀剂溶解成份的扩散状态来确定。例如,在显影液喷嘴4A(4B)用1秒从晶片W的一端侧移动至另一端侧的情况下,如果需要的显影时间是例如5秒则进行5次扫描。
上述显影装置,可以一边将显影液温度一定地维持在放置显影装置的净化室的温度23℃,一边使用。在该情况下,利用温度调整部的高精度温度调整功能,可以进行均一且良好的显影处理。
本发明,不限于从单一的喷嘴喷出显影液和稀释显影液,也可以分开设置喷出显影液的显影液喷嘴和喷出稀释显影液(或纯水)的稀释液喷嘴。
进而在本发明中,也可以使用图3所示的显影液喷嘴的稀释液贮留部43A作为显影液贮留部,在显影液贮留部43A、稀释液贮留部43A中分别贮留第1显影液、和第2显影液,而可以供给两种显影液例如温度不同的显影液,利用与该喷嘴分开设置的喷嘴来供给稀释显影液(或稀释液)。
进而在本发明中,可以例如图13所示,在稀释液贮留部43A侧也设置与用于调整显影液温度的辅助温度调整部同样的结构,来调整稀释显影液(或稀释液)的温度。在图13中,符号110A(110B),是二重管结构,由稀释液配管61A(61B)和在其外侧间隔设置的调温水用配管111A(111B)构成。调温水用配管111A(111B),连接有调温水贮留部112A(112B)、和未图示的喷嘴另一端侧的调温水贮留部113A(113B),并且设在稀释液贮留部43A(43B)的内部,和二重管结构110A(110B)一起构成辅助温度调整部。再者符号114A(114B),是温度调整器,用于调整设在调温水循环路上的调温水的温度。其他构成和图3所述的构成相同。根据图13所示的实施方式,通过在喷出口41A(41B)附近调整稀释液的温度,可以更高精度地调整稀释液的温度,再者可以使显影液和稀释液的温度在较大范围变化。设置稀释液用的辅助温度调整部的构成,也可以适用于图8~图12的显影液喷嘴(例如,图8~图12所示的显影液喷嘴)。
进而在本发明中,不仅调整显影液的温度,还可以调整显影液的浓度。显影液的浓度,可以通过利用未图示的流量调整部来改变显影液和混合的纯水的流量比来调整。或者,可以设置多个显影液供给源48A(48B)以便能够供给相互不同的浓度的显影液,利用阀的切换选择能够供给既定浓度的显影液的显影液供给源48A(48B)。这些流量调整部和阀等,成为显影液浓度调整部的一部分。
进而在本发明中,基板不限于晶片W,也可以是例如LCD基板、光掩膜用模板基板。
一边参照图14和图15一边简单说明组装有上述显影装置的涂敷/显影装置的一个例子的构成。图中B1是盒载置部,用于运入运出密闭收纳有多片例如13片晶片W的盒C,在那里设有:盒站90,具备能够载置多个盒C的载置部90a;门91,从该盒站90观看设在前方壁面上;和交接装置A1,用于经由门91从盒C中取出晶片W。
在盒载置部B1上连接有由壳体92包围周围的处理部B2,在该处理部B2上配置组件塔U1、U2、U3,从盒载置部B1侧顺次多级堆积加热或冷却用的组件而成,在邻接的组件塔之间设置主运送装置A2、A3,用于在包含涂敷组件和显影组件的各处理组件之间进行晶片W的交接。在各组件塔上设置交接组件,经由交接组件,晶片W可以在处理部B1内从组件塔U1自由移动至另一端侧的组件塔U3。各主运送机构A2、A3,放置在被面向各主运送机构A2、A3的2个组件塔(U1、U2、U3)的侧面、面向各主运送机构A2、A3的液体处理组件塔(U4、U5)的侧面、和分隔壁93包围的空间内。再者图中94、95是温湿度调整组件,具备各组件中使用的处理液的温度调整装置和温湿度调整用的管道等。
液体处理组件塔U4和U5构成为,如图15所示,在收纳有涂敷液(抗蚀剂液)和显影液等药液的收纳部96上,多级例如5级堆积涂敷组件COT、本发明的显影装置即显影组件DEV和反射防止膜形成组件BARC等。再者上述组件塔U1、U2、U3构成为,多级例如10级堆积用于进行在液体处理组件U4和U5中进行的液体处理的前处理和后处理的烘焙组件、冷却组件等各种组件。
在处理部B2的组件塔U3的内侧,经由具备第1运送室97和第2运送室98的接口部B3,连接有曝光部B4。在接口部B3的内部除了设有两个交接装置A4、A5以外还设有组件塔U6和缓冲盒C0,用于在处理部B2和曝光部B4之间进行晶片W的交接。
说明该系统中的晶片的流程。首先将从外部收纳晶片W的盒C载置在载置台90上,则和门91一起打开盒C的盖体并用交接装置A1取出晶片W。然后晶片W经由设在组件塔U1上的交接组件交接至主运送装置A2,在组件塔U1~U3中的一个中,作为涂敷处理的前处理进行例如反射防止膜形成处理、和冷却处理,之后在涂敷组件COT中涂敷抗蚀剂液。然后由设在组件塔U1~U3中的一个上的烘焙组件加热晶片W,进而冷却后,经由组件塔U3的交接组件运入接口部B3。在该接口部B3中,晶片W,经由交接机构A4、组件塔U6和交接装置A5运送至曝光部B4,进行曝光。曝光后,以相反的路径将晶片W运送至主运送装置A2,通过在显影组件DEV中显影来形成抗蚀剂膜。之后晶片W返回至载置台90上的原来的盒C。
Claims (25)
1.一种显影装置,其特征在于,具备:
基板保持部,大致水平地保持具有曝光了的抗蚀剂的基板;
显影液供给喷嘴,形成有喷出口,该喷出口在与基板有效区域的宽度大致相等或更长的长度上延伸,用于向基板供给显影液;
稀释液供给喷嘴,形成有喷出口,该喷出口在与基板有效区域的宽度大致相等或更长的长度上延伸,用于向基板供给稀释液;
温度调整部,用于对应显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而调整应从显影液供给喷嘴供给的显影液的温度;
驱动装置,用于使显影液供给喷嘴和稀释液供给喷嘴从基板的一端移动至另一端;
和用于以下述方式控制稀释液供给喷嘴动作的机构,即,在从显影液供给喷嘴向上述基板表面供给显影液后,在既定的时机向基板表面供给稀释液。
2.如权利要求1所述的显影装置,其特征在于,设置多个显影液供给喷嘴,在每个显影液供给喷嘴上设置有用于进行显影液的温度调整的温度调整部。
3.如权利要求2所述的显影装置,其特征在于,多个显影液供给喷嘴一体化而作为一个液体供给喷嘴组件构成,并利用共用的驱动装置移动。
4.如权利要求1至3的任一项所述的显影装置,其特征在于,显影液供给喷嘴和稀释液供给喷嘴一体化而作为一个液体供给喷嘴组件构成,并利用共用的驱动装置移动。
5.如权利要求3或4所述的显影装置,其特征在于,液体供给喷嘴组件构成为,从共用的喷出口喷出多种显影液或稀释液。
6.如权利要求3或4所述的显影装置,其特征在于,液体供给喷嘴组件具有:喷出显影液的显影液喷出口、和喷出稀释液的稀释液喷出口,这些显影液喷出口和稀释液喷出口设在液体供给喷嘴进行方向的前后。
7.如权利要求6所述的显影装置,其特征在于,显影液喷出口位于液体供给喷嘴组件进行方向的前侧,在显影液喷出口和稀释液喷出口之间设置吸引口,吸引位于基板表面的显影液。
8.如权利要求3至7的任一项所述的显影装置,其特征在于,具备选择机构,从准备的多种显影液中,选择对应基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而温度调整后的显影液,作为从显影液喷嘴喷出的显影液。
9.如权利要求8所述的显影装置,其特征在于,在选择一个显影液期间,对于其他显影液调整显影液的温度。
10.如权利要求3至9的任一项所述的显影装置,其特征在于,具备控制温度调整部的控制部,存储与进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征、和适于该种类或几何学特征的抗蚀剂的显影液温度相对应的数据,并基于该数据获得适于显影的抗蚀剂的显影液的温度。
11.如权利要求3至10的任一项所述的显影装置,其特征在于,在显影液供给喷嘴上设置有调整显影液温度的温度调整部。
12.如权利要求3至11的任一项所述的显影装置,其特征在于,在液体供给喷嘴上设置有调整显影液温度的温度调整部。
13.如权利要求1至7的任一项所述的显影装置,其特征在于,具备浓度调整部,用于对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而调整应从显影液供给喷嘴供给的显影液浓度。
14.如权利要求13所述的显影装置,其特征在于,具备选择机构,从准备的多种显影液中,选择对应基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而调整了温度和浓度的显影液,作为从显影液喷嘴喷出的显影液。
15.如权利要求14所述的显影装置,其特征在于,在选择一个显影液期间,对于其他显影液调整显影液的温度和浓度。
16.如权利要求1至15的任一项所述的显影装置,其特征在于,在基板有效区域的任一部位,在显影液涂敷在该部位后的20秒以内供给稀释液。
17.一种显影方法,其特征在于,具备:
使用喷嘴在基板上曝光了的抗蚀剂膜表面涂敷显影液的工序;
在涂敷显影液之前进行显影液的温度调整的工序;
将涂敷有显影液的基板放置预先设定的时间并进行显影反应,使欲利用显影去除的区域的抗蚀剂溶解的工序;
其后向基板表面供给用于稀释显影液的稀释液的工序;
其后向基板供给清洗液,进行基板清洗的工序,
调整显影液的温度,以便在将基板放置上述预先设定的时间时,欲利用显影去除的区域的抗蚀剂只溶解必要部分。
18.如权利要求17所述的显影方法,其特征在于,涂敷显影液的工序和涂敷稀释液的工序,分别通过从基板一端侧向另一端侧移动喷嘴来进行,其中所述喷嘴形成有喷出口,该喷出口在与基板有效区域的宽度大致相等或更长的长度上延伸。
19.如权利要求18所述的显影方法,其特征在于,涂敷稀释液的工序中的喷嘴的移动方向和涂敷显影液的工序中的喷嘴的移动方向相同,涂敷稀释液的工序中的喷嘴的移动速度和涂敷显影液的工序中的喷嘴的移动速度大致相同。
20.如权利要求17至19的任一项所述的显影方法,其特征在于,涂敷显影液的工序和涂敷稀释液的工序,使用共用的喷嘴供给到上述基板表面。
21.如权利要求17至20的任一项所述的显影方法,其特征在于,使用设有多个显影液喷嘴的显影装置来执行该显影方法,
还具备以下工序:在使用多个显影液喷嘴中的一个进行涂敷显影液的工序期间,调整与多个显影液喷嘴的另一个相关联的显影液的温度的工序。
22.如权利要求21所述的显影方法,其特征在于,多个显影液喷嘴一体化而作为一个液体供给喷嘴组件构成。
23.如权利要求17至20的任一项所述的显影方法,其特征在于,包括在基板上涂敷显影液之前,除了显影液的温度调整还调整显影液浓度的工序。
24.如权利要求23所述的显影方法,其特征在于,使用设有多个显影液喷嘴的显影装置来执行该显影方法,
还具备以下工序:在使用多个显影液喷嘴中的一个进行涂敷显影液的工序期间,调整与多个显影液喷嘴的另一个相关联的显影液的温度和浓度的工序。
25.如权利要求17至24的任一项所述的显影方法,其特征在于,在基板有效区域的任一部位,在显影液涂敷在该部位后的20秒以内供给稀释液。
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