CN102163009A - 显影装置和显影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够取得高生产率的显影装置和显影方法。该显影装置包括：气密的处理容器，其用于形成处理气氛；气氛气体供给部，其为了在搬入到上述处理容器内的基板的表面上使显影液结露而形成液膜，向该处理容器内供给显影液雾沫；干燥部，其为了使通过形成上述液膜而进行的显影停止而对基板进行干燥。因为能够使显影液与抗蚀剂的反应停止，所以能够与清洗组件所进行的清洗处理同时进行显影处理，从而能够取得高生产率。

Description

显影装置和显影方法
技术领域
本发明涉及一种对在表面涂敷有抗蚀剂且已被曝光的基板进行显影的显影装置和显影方法。
背景技术
在以往的光致抗蚀剂(以下称为抗蚀剂)的显影处理中，自喷嘴向涂敷了抗蚀剂且沿规定的图案(Pattern)曝光的半导体晶圆(以下称为晶圆(Wafer))的表面供给显影液。为了取得晶圆表面的处理的均匀性，而以能够在晶圆的整个表面上均匀地形成液膜的方式供给上述显影液，并利用该液膜来溶解抗蚀剂。
作为这样形成显影液的液膜的方法，已知有如下方法：一边使具有长条状的喷出口的喷嘴移动一边向静止状态的晶圆喷出显影液，来对晶圆的整个表面进行静液显影(日文：液盛り)的方法(puddle development：水坑式(旋覆浸没)显影)、一边使晶圆绕铅直轴线旋转一边例如沿该晶圆的径向供给显影液，而在离心力的作用下涂开显影液的方法(puddlelessdevelopment：非水坑式(旋覆浸没)显影)。
考虑到构成抗蚀剂的材料的组成，显影液与抗蚀剂的反应会在比较短的时间内进行。但是，在上述各方法中，为了形成均匀的液膜而需要使用大量的显影液，且需要花费时间将该显影液供给到晶圆上。在这样供给显影液的工序中会花费大量的时间，因此从显影液的供给开始到该显影液与抗蚀剂的反应完成为止需要一定的时间，例如大约30秒～60秒。
但是，作为晶圆的曝光处理，有时采用液浸曝光处理，为了抑制用于该液浸曝光处理的液体带给晶圆的影响，而具有提高抗蚀剂的防水性的趋势。但是，在使用了防水性高的抗蚀剂的情况下，若利用上述各方法进行显影，则容易出现没有被显影液浸润到的部位。而且，晶圆的直径有变大的趋势，晶圆的直径越大，就越容易在高防水性的抗蚀剂表面上出现没有被显影液浸润到的部位。因此，对于这样的高防水性的抗蚀剂，为了均匀地形成显影液的液膜，需要更多的显影液，而导致成本变高、显影液的供给时间变得更长，从而有可能妨碍显影装置的高生产率(Throughput)化。
因此，本发明人研究了将显影液雾沫(mist)化并供给到晶圆，而在晶圆的整个表面上形成液膜。可是，在以往的显影装置中，在同一装置内设有从喷嘴供给显影液的结构和清洗晶圆的清洗机构。该清洗机构是向形成了上述的显影液的液膜的晶圆供给清洗液来进行清洗处理的机构。
一般认为在将上述的显影液雾沫供给到晶圆的显影装置中，也与以往的显影装置同样地将供给显影液雾沫的显影机构和上述清洗机构设在同一装置内。但若是如此，则在向晶圆供给显影液雾沫的期间以及使形成的显影液的液膜与抗蚀剂发生反应的期间，清洗机构不能对晶圆进行处理，从而不得不停止处理，而成为待机状态。相反，在利用清洗机构进行清洗处理的期间，供给显影液雾沫的机构不能对晶圆进行处理，从而不得不停止处理，而成为待机状态。这样的结果可能无法谋求充分提高生产率。
在专利文献1中记述了将呈雾状的显影液供给到收纳有基板的腔室(Chamber)内的技术。但是，在该专利文献1中没有记述关于除去液膜并停止显影处理的情况。因此，在这样的显影装置中进行完处理之后将基板输送到清洗装置的情况下，显影液与抗蚀剂的反应时间变长，而有可能出现图案的形状劣化。
专利文献1：日本特开2005-277268(第0139、141、178段)
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够取得高生产率的显影装置和显影方法。
本发明的显影装置是对已曝光的基板进行显影的显影装置，其特征在于，包括：
气密的处理容器，其用于形成处理气氛；
气氛气体供给部，其为了在搬入到上述处理容器内的基板的表面上形成显影液的液膜，而向该处理容器内供给显影液雾沫；
干燥部，其为了使通过上述液膜而进行的显影停止而对基板进行干燥。
在此，对基板的表面进行干燥是指除去构成上述液膜的液体成分，而构成显影液的液体成分以外的其他成分可以附着在基板上。
上述气氛气体供给部也可以向该处理容器内供给显影液雾沫，以在基板的表面上形成显影液的液膜，来取代向该处理容器内供给包含显影液蒸气的气体，以使显影液在基板的表面上结露而形成液膜。上述干燥部例如是用于使处理容器内的处理气氛向外部气氛开放的容器开闭机构，例如上述干燥部包括：设在上述处理容器内，且用于载置基板的载置板；用于加热该载置板的加热部。另外，干燥部还可以包括：移动板，其用于接收被载置在处理容器内的基板并将其输送到该处理容器外；加热部，其设在该移动板上，用于加热该移动板，上述干燥部也可以是向上述处理容器内的基板供给干燥用的气体的干燥用气体供给部。
上述气氛气体供给部例如也可以向该处理容器内供给包含显影液蒸气的气体，以使显影液在基板的表面上结露而形成液膜，来取代向该处理容器内供给显影液雾沫，以在基板的表面上形成显影液的液膜，该显影装置也可以设有调温板(温度调节板)，在该调温板上载置基板，且控制基板的温度以使上述显影液蒸气在基板表面结露。上述气氛气体供给部例如包括加热气氛气体的加热部件，例如将气氛气体加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。
本发明的显影方法是对已曝光的基板进行显影的显影方法，其特征在于，包括：
向形成处理气氛的气密的处理容器内搬入基板的工序；
接着基板搬入工序向处理容器内供给显影液雾沫而在基板的表面上形成显影液的液膜的液膜形成工序；
为了使通过形成上述液膜而进行的显影停止而对基板进行干燥的干燥工序。
上述液膜形成工序是取代例如向处理容器内供给包含显影液蒸气的气体而向处理容器内供给显影液雾沫、以在基板的表面上形成显影液的液膜的工序。上述干燥工序例如是使处理容器内的处理气氛向外部气氛开放的工序，而且，例如还是在上述处理容器内的载置板上载置有基板的状态下借助载置板对该基板进行加热的工序。而且，上述干燥工序也可以是将载置在处理容器内的基板交接到在处理容器内、外之间移动的移动板上并借助该移动板对该基板进行加热的工序。而且上述干燥工序也可以是向上述处理容器内的基板供给干燥用的气体的工序。
另外，上述显影方法也可以包括为了使显影液在基板的表面上结露并形成液膜而向该处理容器内供给包含显影液蒸气的气体的工序，来代替为了在基板的表面上形成液膜而向处理容器内供给显影液雾沫的工序，而且，上述显影方法也可以包括控制基板的温度以使上述显影液蒸气在基板表面结露的工序。上述显影方法例如包括利用加热部件加热上述气氛气体的工序，也可以将气氛气体加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。
本发明的显影装置包括干燥部，该干燥部为了使通过形成在基板的表面上的液膜而进行的显影停止而对基板进行干燥，因此能够使抗蚀剂与显影液的反应停止，向清洗装置输送基板。因此，能够利用显影装置和清洗装置同时进行处理，从而能够抑制生产率的降低。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的显影装置的纵剖侧视图。
图2是上述显影装置的俯视图。
图3是上述显影装置的立体图。
图4是表示利用上述显影装置进行处理的顺序的工序图。
图5是表示利用上述显影装置进行处理的顺序的工序图。
图6是表示利用上述显影装置进行处理的顺序的工序图。
图7是表示利用上述显影装置进行处理的顺序的工序图。
图8是表示晶圆表面发生变化的情况的说明图。
图9是第2实施方式的显影装置的纵剖侧视图。
图10是表示利用上述显影装置进行处理的顺序的工序图。
图11是表示第1实施方式的显影装置的其他显影方法的工序图。
图12是通过评价试验得到的晶圆的纵剖视图。
图13是通过评价试验得到的晶圆的纵剖视图。
图14是表示根据评价试验得到的图案的CD的平均值和3σ的坐标图。
图15是表示根据评价试验得到的图案的CD的平均值和3σ的坐标图。
图16是表示根据评价试验得到的图案的CD的平均值和3σ的坐标图。
具体实施方式
第1实施方式
分别参照显影装置1的纵剖侧视图的图1、横剖俯视图的图2，对本发明的实施方式的显影装置1进行说明。该显影装置1包括壳体11，在壳体11的侧壁开设有晶圆W的输送口12。利用图2所示的输送部件21将晶圆W经由该输送口12输送到壳体11内。
例如在该晶圆W的表面上形成有防水性的抗蚀剂膜，该抗蚀剂膜由正性抗蚀剂(Positive resist)构成，在曝光装置中，沿规定的图案被曝光。但是，本发明的显影装置和显影方法既能够适用于有机显影，也能够与适用于正性抗蚀剂同样地适用于负性抗蚀剂(Negative resist)。有机显影是指利用了以有机物为主要药材的显影液的显影。另外，晶圆W在上述曝光之后、且输送到上述显影装置1之前接受加热(PEB(PostExposure Bake)：曝光后烘烤)处理。输送部件21包括：臂体22，其围绕晶圆W的侧周；支承部23，其在上述臂体22的侧周上设有多个，在本例中为4个，用于支承晶圆W的背面。
在壳体11内设有将该壳体11的内部上下隔开的隔板13。隔板13的上侧被构成为用于向后述的处理容器5搬入晶圆W的搬入区域14a。搬入区域14a内设有冷却板15。冷却板15大致形成为圆形，在该冷却板15上设有从侧周向中央的缺口16，以使在该冷却板15与上述输送部件21之间进行晶圆W的交接时与该输送部件21的支承部23互不干涉。冷却板15的背面侧具有例如供经温度调整后的水流过的未图示的流路，当将经显影装置1的前一级的加热装置加热处理后的晶圆W载置到冷却板15上时，该晶圆W被冷却。
在冷却板15上设有狭缝(slit)17a、17b，后述升降销42经由该狭缝17a、17b从冷却板15的表面突出。在隔板13下侧的下方区域14b设有驱动部18，该驱动部18使该冷却板15沿从输送口12侧向后述的调温板3侧形成的引导件(guide)15a在水平方向上移动。
也参照作为显影装置1的立体图的图3进行说明。在显影装置1的里侧设有用于载置晶圆W的圆形的调温板3，在该调温板3的内部形成有温度调节后的流体、例如水的流路31。调温板3分别与调温水供给管32、调温水回收管33的一端连接，调温水供给管32、调温水回收管33的另一端分别与泵34连接。在调温水供给管32中途设有调温部35，该调温部35包括：加热器，其用于加热供给到该调温部35内的水；制冷剂的流路，其通过热交换冷却上述水。通过控制上述加热器的输出和上述制冷剂的流通量，能够将上述水的温度调节至用户设定的温度。
调温水供给管32、调温水回收管33和流路31形成调温水的循环路径，利用泵34供给到调温水供给管32内的水经上述调温部35调节温度后供给到流路31内。并且，利用泵34从流路31经由调温水回收管33回收的水再次供给到调温水供给管32内而进行温度调节。通过像这样使调温水流通，能够控制调温板3的整个表面的温度均匀，且与被调温部35调节温度的水的温度为相同的温度。而且，载置在调温板3上的晶圆W的温度被调节为与该调温板3表面相同的温度。
在调温板3表面的中央部开设有吸引口36，在调温板3表面的周缘部沿调温板3的周向开设有多个吸引口37。这些吸引口36、37分别与排气管38的一端连接。各排气管38的另一端合在一起，并经由流量控制部39与由真空泵等构成的排气部件40连接。流量控制部39包括阀门(Valve)、质量流量控制器(MassFlow Controller)，控制排气量。
在调温板3的表面上，沿该调温板3的周向排列有3个孔41，在该孔41内沿调温板3的厚度方向穿过有3根升降销42(为了方便起见，在图1中仅表示了两根)。升降销42在升降机构43的带动下从调温板3的表面突出或没入调温板3的表面下，在冷却板15与调温板3之间进行晶圆W的交接。在调温板3内设有用于防止在升降销42周围漏出上述的调温水的密封构件44。
在隔板13上以围绕调温板3的方式开设有多个排气口45，该排气口45与排气管46的一端连接。排气管46的另一端合在一起，并经由流量控制部47与排气部件40连接。流量控制部47与流量控制部39相同地构成。另外，在隔板13上以围绕排气口45的方式设有O型圈48。
在调温板3上方设有处理容器5，该处理容器5被构成为下方开口的扁平的圆形的容器。该处理容器5借助于支承部51与成为容器开闭机构的升降机构52连接，且在该升降机构52的作用下能够升降。如图1所示，在处理容器5下降时该处理容器5的下端与O型圈48紧贴，而在处理容器5内形成气密的处理空间(处理气氛)S。在处理容器5的壁部设有调节该处理容器5的内壁的温度的加热器59。在处理容器5顶部的中央下表面上设有用于将呈雾状的显影液供给到处理空间S内的喷嘴53。喷嘴53经由设在处理容器5的顶部中央部的开口部54与显影气氛气体供给管55的一端连接。
显影气氛气体供给管55的另一端依次经由显影气氛气体加热部56、流量控制部57而与存储显影液的显影液供给源58连接。显影液供给源58包括未图示的压送部件，向显影气氛气体供给管55的下流侧供给显影液。与流量控制部39、47相同，流量控制部57也包括阀门、质量流量控制器，控制向下流侧的显影液的供给流量。显影气氛气体加热部56能够将由显影气氛气体供给管55供给的显影液与由后述的非活性气体供给管61供给的N2气体混合，而生成含有显影液雾沫(以下称为显影雾沫)的显影气氛气体。生成的显影气氛气体经由显影气氛气体供给管55供给到处理空间S内。而且，显影气氛气体加热部56例如包括加热器等加热部件，该显影气氛气体加热部56能够加热该显影气氛气体并将其调整到规定的温度。
例如在显影处理时，利用流量控制部57，将供给到显影气氛气体加热部56的显影液的供给流量和显影气氛气体的温度控制为在每个晶圆W的处理中恒定。而且，向处理空间S供给显影气氛气体的时间也控制为在每个晶圆W的处理中恒定，自排气口45和吸引口36、37的排气量例如也控制为在每个晶圆W的处理中恒定。由此，使得在各晶圆W上附着有恒定量的显影雾沫，形成规定厚度的显影液膜50。显影气氛气体供给管55和显影气氛气体加热部56构成气氛气体供给部。
在该显影装置1中，从开始向处理空间S内供给显影气氛气体起经过预先设定的时间后，除去构成显影液膜50的液体成分而使晶圆W表面成为干燥的状态，使显影液与抗蚀剂的反应停止。之后，将晶圆W输送到设在显影装置1外部的清洗装置，接受清洗处理，对抗蚀图案(Resist pattern)进行析像。
显影气氛气体加热部56与非活性气体供给管61的一端连接。非活性气体供给管61的另一端经由流量控制部63与存储非活性气体例如N2气体的N2气体供给源64连接。N2气体能够如上述那样以包含在显影气氛气体中的状态供给到处理空间S内，也能够作为吹扫气体(Purge gas)经由显影气氛气体供给管55单独供给到处理空间S内。而且，N2气体在像这样单独地供给到处理空间S内的情况下，也被显影气氛气体加热部56例如加热到规定的温度之后进行供给。
该显影装置1利用控制部100控制各部的动作。控制部100例如由计算机构成，具有未图示的程序存储部。在该程序存储部中存储有为了能够进行在后述的作用中所说明的显影处理而编译有命令的例如由软件构成的程序。通过使控制部100读取该程序，使控制部100向显影装置1的各部发送控制信号。由此来控制处理容器5和升降销42的升降、调温部35对水的温度调节、调温水向调温板3的流路31的供给、处理容器5的加热器59的输出、N2气体或显影气氛气体向处理空间S的供给等。该程序例如以收纳在硬盘、光盘、磁光盘或存储卡等存储介质中的状态存储在程序存储部中。
接下来，参照图4～图7对显影装置1的作用进行说明。另外，图8表示接受显影装置1和上述清洗装置的处理而发生变化的晶圆W的表面状态，也适当参照该图8进行说明。向调温板3的流路31供给调温水，例如调温板3表面的温度被调节为预先设定的温度例如20℃。此外，以规定的排气量从排气口45和吸引口36、37排气，且利用加热器59将处理容器5内壁的温度调节为例如与供给到晶圆W的显影气氛气体的温度相同的温度。
接下来，输送部件21以保持着已被显影装置1的前一级的加热装置加热处理过的晶圆W的状态，经由输送口12进入壳体11内(图4的(a))，然后下降而将晶圆W交接到冷却板15上，之后该输送部件21后退(图4的(b))。图8的(a)表示此时的晶圆W的表面，该表面的抗蚀剂膜71由曝光部72和非曝光部73构成。
冷却板15一边冷却晶圆W一边向调温板3上方行进。当利用冷却板15将晶圆W输送到调温板3上方时，使升降销42上升，来保持晶圆W(图4的(c))。冷却板15向输送口12侧后退(图5的(a))，使升降销42下降，而使晶圆W载置到调温板3上。晶圆W的中央部、周缘部分别被吸引口36、37吸引，而使晶圆W的整个背面与调温板3的表面紧贴，从而使晶圆W整体的温度被调节为与调温板3的表面温度相同的温度，且使处理容器5下降而形成处理空间S(图5的(b))。
利用显影气氛气体加热部56生成包含显影雾沫的显影气氛气体，并供给到处理空间S，而使上述显影雾沫附着到晶圆W上，当形成规定膜厚的显影液膜50时(图5的(c))，停止上述显影气氛气体的供给和从排气口45的排气，进行显影液膜50与抗蚀剂的反应(图6的(a)、图8的(b))。然后从进行显影液膜50的除去和节省显影液的角度出发，以显影液膜50的膜厚H1例如成为1μm～100μm的方式控制显影雾沫的附着量。
从开始向处理空间S供给上述显影气氛气体起经过预先设定的时间后，再次开始自排气口45的排气，且向处理空间S供给被加热为规定的温度的N2气体(图6的(b))，处理空间S内的显影气氛气体被吹扫除去，且晶圆W的表面在N2气体的作用下成为干燥的状态(图6的(c)、图8的(c))。之后，停止N2气体的供给，升降销42使晶圆W自调温板3浮起，且处理容器5上升而使处理空间S向外部气氛开放(图7的(a))。
然后，冷却板15向调温板3上方移动，将该晶圆W载置到冷却板15上，冷却板15向输送口12移动(图7的(b))。之后，输送部件21以与将晶圆W交接到冷却板15时的动作相反的动作接收晶圆W，之后将该晶圆W输送到清洗装置中。在该清洗装置中，向晶圆W供给清洗液70，图8的(d)所示的曝光部72被该清洗液冲洗而从晶圆W表面除去，对抗蚀图案进行析像。然后，除去清洗液70而使晶圆W干燥(图8的(e))。
这样，在该显影装置1中，将晶圆W载置到调温板3上，向该晶圆W的表面供给包含显影雾沫的显影气氛气体来形成显影液膜50，从开始供给显影气氛气体起经过预先设定的时间之后，向处理空间S供给N2气体，来使晶圆W表面干燥。由此，能够使显影液与抗蚀剂的反应停止，所以能够抑制由于上述反应过度进行而引起的抗蚀图案的劣化。因此，能够将晶圆W输送到设在显影装置1外部的清洗装置中，并在该清洗装置中进行清洗处理，所以能够对显影装置1中的一个晶圆W和清洗装置中的另一个晶圆W同时进行处理。其结果能够谋求生产率的提高。
另外，显影装置1不是像以往那样的供给显影液的装置，因此不需要用于供给显影液的喷嘴的移动装置、以保持晶圆W的状态使该晶圆W旋转的旋转机构等。因此，像该实施方式这样将供给显影液的装置和供给清洗液的装置分开，也能够抑制设置这些装置的空间的大型化。
在上述第1实施方式中，也可以从开始供给显影气氛气体起经过预先设定的时间之后，代替供给N2气体，使处理容器5上升，而使处理空间S向外部气氛开放，来进行晶圆W的干燥。当开放处理空间S时，处理容器5外部的空气在晶圆W的周围流动，使包含在晶圆W周围的气氛中的显影液的分压降低，而使显影液膜50的蒸气的气压降低。结果，构成显影液膜50的液体成分蒸发，而使晶圆W表面成为干燥的状态。另外，使晶圆W干燥的状态是指，除去了构成显影液的液体成分的状态，构成显影液的其他的成分可以附着在晶圆W上。当除去上述液体成分时，显影液与抗蚀剂的反应就会停止这一现象能够通过后述的评价试验确认到。
第2实施方式
使晶圆W表面成为干燥状态的工序不仅限于上述例子。以下，对像上述那样使晶圆W表面成为干燥状态的各实施方式进行说明。图9表示第2实施方式的显影装置101的纵剖侧视图。该显影装置101与显影装置1的不同点在于，在显影装置101中设有作为载置板的冷却板103，该载置板包括作为加热部的加热器102。除了设有加热器102之外，冷却板103与冷却板15相同地构成。在该显影装置101中，开放处理空间S使晶圆W干燥后，再通过利用冷却板103加热来进行该晶圆W的干燥，从而除去显影液膜50的液体成分。
对该显影装置101的处理顺序进行说明。首先，与第1实施方式相同，利用冷却板103向处理容器5输送晶圆W。在向该处理容器5输送时，例如降低加热器102的输出，而与第1实施方式同样地一边对晶圆W进行冷却一边向调温板3上方进行输送。与第1实施方式同样地进行显影液膜50的形成，且加大加热器102的输出而使调温板103的温度上升(图10的(a))。
然后，从在调温板3上载置有晶圆W起经过预先设定的时间后，如上述那样使处理空间S向外部气氛开放，来进行晶圆W的干燥(图10的(b))。之后，晶圆W被载置到冷却板103上，一边被加热一边被向输送口12输送，除去显影液膜50的液体成分(图10的(c))。在这样的第2实施方式中也能够得到与第1实施方式相同的效果。
另外，在第2实施方式中，也可以代替冷却板103而设置移动加热板。该移动加热板例如被构成为除了未设用于冷却晶圆W的水的流路之外其他的部分与冷却板103相同。而且，在将晶圆W向处理容器5输送时不进行该晶圆W的冷却，在从调温板3向输送口12输送晶圆W时，与冷却板103同样地对晶圆W进行加热。
第3实施方式
在第3实施方式中采用了第1实施方式的显影装置1。与第1实施方式同样地将晶圆W载置到调温板3上，形成显影液膜50。然后，从向处理空间S供给显影气氛气体开始经过预先设定的时间后，利用调温部35使调温板3的温度上升到比显影液的结露点高的温度、例如沸点以上的温度。由此，显影液膜50中的液体成分蒸发，而使晶圆W成为干燥状态。之后，与第1和第2实施方式同样地将晶圆W从处理容器5中搬出。
在以上各实施方式中，显影雾沫的最大粒径例如为50μm以下，平均粒径例如为10μm以下。通过像这样控制粒径，将显影雾沫形成为所谓的干雾(Dry Fog)，能够抑制在进行显影处理时晶圆W以外的部位被显影液浸润。由此，能够抑制显影缺陷、颗粒(Particle)的产生。另外，上述显影气氛气体的形成方法不限于加热显影液，也可以对显影液施加超声波。
此外，显影液膜50的形成方法也不限于上述例子。例如在显影气氛气体加热部56中将显影气氛气体加热到比显影液的饱和温度高的温度例如50℃，来生成显影液蒸气(以下记述为显影蒸气)。也可以将像上述那样经温度控制的显影气氛气体供给到处理空间S内，且利用调温板3冷却晶圆W，来使上述显影蒸气在晶圆W表面上结露。对该情况下的在显影装置1中的处理工序进行说明。
首先，加热器59将处理容器5的内壁的温度维持为显影气氛气体难以结露的温度。显影气氛气体难以结露的温度是指，包含显影气氛气体不结露的温度，比包含在供给到处理空间S内的显影气氛气体中的显影液蒸气的结露点高的温度。并且，将晶圆W载置到调温板3上，并将其温度调节至包含在显影气氛气体中的显影蒸气的结露点以下的温度且形成处理空间S(图11的(a))。向处理空间S供给显影气氛气体，上述显影蒸气在晶圆W表面结露(图11的(b))，当形成规定膜厚的显影液膜50时，停止显影气氛气体的供给和从排气口45的排气。之后，与上述第1实施方式同样地供给N2气体，来除去处理空间S内的显影气氛气体且使晶圆W干燥。
像这样将不包含显影雾沫的显影气氛气体供给到晶圆W的情况也能够得到与上述的各实施方式同样的效果。在供给上述显影气氛气体的情况下，也可以在处理空间S形成时，升降销42以使晶圆W自调温板3浮起的状态保持该晶圆W，在向处理空间S内供给了显影气氛气体之后将晶圆W载置到调温板3上，从而形成显影液膜50。在处理中，结露在调温板3上的显影液被吸引口36、37吸引。另外，显影气氛气体也可以包含显影雾沫和显影蒸气双方，在该情况下，利用显影雾沫的附着部分和显影蒸气的结露部分来形成显影液膜50。
另外，在如上述那样使显影液结露来形成显影液膜50的情况下，晶圆W的干燥也能够适应其他的实施方式的干燥方法，例如通过开放处理空间S来进行干燥。作为其他的干燥方法，例如，也可以借助升降销42使晶圆W自调温板3上浮，利用残留在处理空间S内的显影蒸气的热使晶圆W干燥。各干燥工序开始的时机例如是显影液与抗蚀剂的反应完成的时刻，即在进行了清洗处理之后能够除去不需要的抗蚀剂的时刻。
在各实施方式中，通过设置处理容器5的加热器59，能够进一步可靠地防止显影液附着到处理容器5上而成为颗粒，但也可以不设置这样的加热器59。例如将已被显影气氛气体加热部56加热的N2气体单独供给到处理空间S内，加热处理容器5的内壁。由此，也可以将上述内壁的温度控制为比显影蒸气结露的温度高的温度，之后，供给上述显影气氛气体。
各实施方式所示的晶圆W的干燥方法能够相互组合。例如也可以在第1实施方式中采用第2实施方式的冷却板103，供给N2气体后，再利用冷却板103加热晶圆W，来除去显影液膜50。在像这样不利用冷却板进行显影液膜50的除去的情况下，也可以在输送部件21与升降销42之间直接进行晶圆W的交接。
评价试验
评价试验1
利用喷嘴分别向涂敷了抗蚀剂且沿规定的图案曝光的晶圆W1～晶圆W3供给显影液。针对晶圆W1，对供给显影液后的抗蚀剂的截面进行了拍摄。针对晶圆W2，对供给显影液后又向该晶圆W2供给了两秒清洗液之后的抗蚀剂的截面进行了拍摄。针对晶圆W3，对供给显影液后又向该晶圆W3供给了13秒清洗液之后的抗蚀剂的截面进行了拍摄。另外，更换涂敷在各晶圆W1～W3上的抗蚀剂的种类，并进行了同样的试验。
图12表示该评价试验1的结果。图12的(a)～(c)是使用了彼此相同的抗蚀剂的晶圆W1～W3的拍摄结果，图12的(d)～(f)是使用了彼此相同的抗蚀剂的晶圆W1～W3的拍摄结果。不论是使用了哪一种抗蚀剂的情况，没有对未供给清洗液的晶圆W1进行图案析像。相对于此，对供给了清洗液的晶圆W2、W3进行了图案析像。从该试验结果可知，已曝光的抗蚀剂不是在供给显影液的阶段而是在供给清洗液的阶段开始洗提。即，可知不是利用显影液来淘出已溶解了的残渣。因此，可认为在进行显影处理时，向抗蚀剂供给的显影液即使是少量也可以。根据该试验，本发明人想到了通过如上述各实施方式那样向晶圆W表面供给显影雾沫来形成显影液的薄膜。
评价试验2
准备了与评价试验1同样地已曝光的晶圆W1、W2。将晶圆W1载置到旋转卡盘(Spin chuck)上，并一边利用该旋转卡盘绕铅直轴线旋转，一边自喷嘴供给显影液。供给显影液的同时使该显影液的供给位置沿径向从晶圆W1的周缘部向中心部移动，之后连续向中心部供给规定时间的显影液。显影液供给之后，向晶圆W1供给清洗液来除去显影液，并对抗蚀剂的截面进行了拍摄。
另外，将晶圆W2输送到由容器主体和上盖构成的处理容器内。在关闭上盖、处理容器内形成气密的处理空间之后，一边对该处理空间进行排气，一边与第1实施方式同样地将显影雾沫供给到处理空间内，来形成处理气氛。显影雾沫供给之后，向晶圆W2供给清洗液来除去显影液，并对抗蚀剂的截面进行了拍摄。
图13的(a)、(b)表示晶圆W1的拍摄结果，图13的(c)、(d)表示晶圆W2的拍摄结果。像这样在晶圆W1、W2上形成的图案的形状基本上没有发现差异。该试验表示了利用呈雾沫状的显影液的情况也能够与自喷嘴供给显影液的情况同样地进行显影。
评价试验3
准备了多张与评价试验1、2同样地已曝光的晶圆W。按顺序依次向由容器主体和上盖构成的处理容器内输送晶圆W，在关闭上盖而形成气密的处理空间之后，一边对该处理空间进行排气，一边向该处理空间供给上述显影雾沫来形成处理气氛。变更每个晶圆W的显影雾沫的供给时间分别为45秒、60秒、90秒。显影雾沫供给之后，打开上盖使处理空间向外部气氛开放，之后取出晶圆W，并对该晶圆进行了清洗处理。然后，算出各晶圆W表面内的各部位的抗蚀图案的CD的平均值且针对该CD算出作为该CD的偏差的指标的3σ。将显影雾沫的供给时间为45秒、60秒、90秒的试验分别作为评价试验3-1、3-2、3-3。
评价试验4
与评价试验2同样地自喷嘴供给显影液，也与评价试验3同样地算出已进行了清洗处理的晶圆W的CD的平均值和3σ。变更每个晶圆W的自喷嘴的显影液的供给时间。按该供给时间由短到长的顺序分别作为评价试验4-1、4-2、4-3。
评价试验5
使具有沿晶圆W的径向延伸的喷出口的喷嘴从晶圆W的一端侧向另一端侧一边喷出显影液一边移动，而对晶圆W进行静液显影之后，进行清洗处理。变更每个晶圆W的显影液的供给时间，将该供给时间为30秒、60秒的试验分别作为评价试验5-1、5-2。
图14表示评价试验3～5的结果。图中的柱状图表示各评价试验的CD的平均值，图中的点表示各评价试验的3σ。从该结果可知，以显影雾沫的方式供给显影液的情况也与利用喷嘴供给显影液的情况同样，当显影液的供给时间变长时，CD的平均值变小。另外，对于3σ而言，以显影雾沫的方式供给显影液的情况与利用喷嘴供给显影液的情况之间没有大的差异。这些评价试验的结果表示了利用显影雾沫的显影与利用喷嘴供给显影液的显影相比，没有给图案形状带来较大的影响。
评价试验6
与评价试验3相同，一边对搬入有已曝光的晶圆W的处理空间进行排气，一边向该处理空间供给显影雾沫。显影雾沫的供给时间设为30秒。显影雾沫的供给停止后，使处理空间向外部气氛开放而使晶圆W表面干燥，之后进行晶圆W的清洗处理。然后，与评价试验3同样地算出抗蚀图案的CD的平均值和CD的3σ。设定每个晶圆W的从显影雾沫的供给停止时起到处理空间开放为止的时间分别为30秒、180秒。将到该开放为止的时间为30秒的试验作为评价试验6-1，到该开放为止的时间为180秒的试验作为评价试验6-2。
另外，将显影雾沫的供给时间设为60秒并进行与评价试验6-1、6-2同样的试验。变更每个晶圆W的从显影雾沫的供给停止时起到上述处理空间开放为止的时间分别为0秒、30秒、180秒。将到该开放为止的时间为0秒、30秒、180秒的试验分别作为评价试验6-3、6-4、6-5。
图15表示评价试验6的结果。图中的柱状图表示CD的平均值，图中的点表示CD的3σ。与评价试验6-1～6-4相比，在评价试验6-5中3σ要大一些。即，在评价试验6-5中图案的CD的偏差要大一些。另外，随着到开放处理空间为止的时间变长，CD的平均值变小。可认为其原因在于，即使停止显影雾沫的供给，也能通过残留在处理空间内的显影雾沫的作用而使晶圆W表面不会干燥，而是继续进行显影。从该评价试验6的结果可知，图案的形状受晶圆W干燥为止的时间影响。
评价试验7
与评价试验3相同，一边对搬入有已曝光的晶圆W的处理空间进行排气，一边向该处理空间供给显影雾沫。显影雾沫的供给时间设为60秒。显影雾沫的供给停止后，开放处理空间来使晶圆W表面干燥，之后进行晶圆W的清洗处理。设定每个晶圆W的从开放处理空间时起到进行清洗处理为止的时间分别为10秒、45秒、90秒、180秒、600秒。清洗处理之后，与评价试验3同样地算出抗蚀图案的CD的平均值和CD的3σ。将到进行清洗处理为止的时间为10秒、45秒、90秒、180秒、600秒的试验分别作为评价试验7-1、7-2、7-3、7-4、7-5。
图16表示评价试验7的结果。图中的柱状图表示CD的平均值，图中的点表示CD的3σ。在各评价试验中CD的平均值和3σ没有大的变动。因此，可知从进行晶圆W的干燥时起到进行清洗处理为止的时间没有给图案的形状带来大的影响。因此，确认了如上述那样在使晶圆W表面干燥之后，能够将该晶圆W输送到清洗装置来进行清洗处理。

Claims (16)

1.一种显影装置，该显影装置是对已曝光的基板进行显影的显影装置，其特征在于，包括：
气密的处理容器，其用于形成处理气氛；
气氛气体供给部，其为了在搬入到上述处理容器内的基板的表面上形成显影液的液膜，向该处理容器内供给显影液雾沫；
干燥部，其为了使通过形成上述液膜而进行的显影停止而对基板进行干燥。
2.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，
上述干燥部是用于使处理容器内的处理气氛向外部气氛开放的容器开闭机构。
3.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，
上述干燥部包括：设在上述处理容器内且用于载置基板的载置板；用于加热该载置板的加热部。
4.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，
上述干燥部包括：移动板，其用于接收被载置在处理容器内的基板并将其输送到该处理容器外；加热部，其设在该移动板上，用于加热该移动板。
5.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，
上述干燥部是向上述处理容器内的基板供给干燥用的气体的干燥用气体供给部。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的显影装置，其特征在于，
上述气氛气体供给部向该处理容器内供给包含显影液蒸气的气体，以使显影液在基板的表面上结露而形成液膜，来取代向该处理容器内供给显影液雾沫，以在基板的表面上形成显影液的液膜，该显影装置设有调温板，该调温板用于载置基板，且控制基板的温度以使上述显影液蒸气在基板表面结露。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的显影装置，其特征在于，
上述气氛气体供给部包括用于加热气氛气体的加热部件。
8.根据权利要求7所述的显影装置，其特征在于，
气氛气体被加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。
9.一种显影方法，该显影方法是对已曝光的基板进行显影的显影方法，其特征在于，包括：
向形成处理气氛的气密的处理容器内搬入基板的工序；
接着基板搬入工序向处理容器内供给显影液雾沫而在基板的表面上形成显影液的液膜的液膜形成工序；
为了使通过形成上述液膜而进行的显影停止而对基板进行干燥的干燥工序。
10.根据权利要求9所述的显影方法，其特征在于，
上述干燥工序是使处理容器内的处理气氛向外部气氛开放的工序。
11.根据权利要求9所述的显影方法，其特征在于，
上述干燥工序是在上述处理容器内的载置板上载置有基板的状态下借助载置板对该基板进行加热的工序。
12.根据权利要求9所述的显影方法，其特征在于，
上述干燥工序是将载置在处理容器内的基板交接到在处理容器内、外之间移动的移动板上并借助该移动板对该基板进行加热的工序。
13.根据权利要求9所述的显影方法，其特征在于，
上述干燥工序是向上述处理容器内的基板供给干燥用的气体的工序。
14.根据权利要求9～13中的任意一项所述的显影方法，其特征在于，
上述显影方法包括向该处理容器内供给包含显影液蒸气的气体、以使显影液在基板的表面上结露而形成液膜的工序，来取代向处理容器内供给显影液雾沫、以在基板的表面上形成液膜的工序，
上述显影方法还包括控制基板的温度以使上述显影液蒸气在基板表面结露的工序。
15.根据权利要求9～14中的任意一项所述的显影方法，其特征在于，
上述显影方法包括利用加热部件加热上述气氛气体的工序。
16.根据权利要求15所述的显影方法，其特征在于，
气氛气体被加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。
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