CN105278264B - 显影方法和显影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够形成CD分布均匀性足够高的抗蚀剂的显影方法。本发明涉及的显影方法，其用于对基板表面上的曝光后的抗蚀剂膜进行显影来形成抗蚀剂图案，依序具有如下步骤：(A)向旋转的基板供给显影液的步骤；(B)使抗蚀剂膜与显影液反应的步骤；和(C)为了使抗蚀剂膜与显影液的反应停止而从抗蚀剂膜表面除去显影液的步骤，在(A)步骤中，使用接液喷嘴，该接液喷嘴具有显影液的排出口和从排出口在横向扩展且与抗蚀剂膜相对的面，并且在(C)步骤中，使除去了显影液的抗蚀剂膜表面的反应停止区域和与显影液的反应持续进行的抗蚀剂膜表面的反应进行区域的边界从抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动。

Description

显影方法和显影装置
技术领域
本发明涉及涉及曝光后的抗蚀剂膜的显影方法、显影装置和该显影装置使用的计算机可读取的记录介质。
背景技术
目前，在进行基板的微细加工时，广泛地使用光刻技术而在基板(例如半导体晶片)上形成凹凸图案。例如在半导体晶片上形成抗蚀剂图案的步骤包含：在半导体晶片的表面形成抗蚀剂膜的步骤；将该抗蚀剂膜沿着规定图案曝光的步骤；和使曝光后的抗蚀剂膜与显影液发生反应进行显影的步骤。
到目前为止，开发了各种显影技术。例如专利文献1公开了在静止的基板上形成由显影液构成的桨叶(paddle)。为了形成桨叶，使用具有较长的排出口的喷嘴，一边从排出口排出显影液一边使喷嘴从基板的一端向另一端移动，由此在基板上的抗蚀剂膜的整个表面盛载显影液。下面，为了便于说明，将该种显影方式称为“静止显影方式”。
专利文献2公开了对旋转的基板供给显影液的显影方式。喷嘴一边在基板的半径方向上移动一边从其排出口向基板供给显影液。由于基板的旋转所产生的离心力的作用和显影液供给位置的移动，而在抗蚀剂膜上形成显影液的液膜。下面，为了便于说明，将对旋转的基板供给显影液的显影方式称为“旋转显影方式”。专利文献3公开了被分类为旋转显影方式的一例显影方法。即，专利文献3中记载的方法如下：其使用具有与晶片相对配置的下端面的喷嘴，使旋转的晶片与配置在包含其旋转中心的区域内的喷嘴的下端面之间的间隙成为液密状态而向晶片上供给液体，该液体在离心力的作用下向外侧。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第3614769号公报
专利文献2：日本专利第4893799号公报
专利文献3：日本特开第2012-74589号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，在静止显影方式的情况下，在下述方面有改善的余地：即，在由显影液构成的桨叶中显影液难以产生对流，此时因与抗蚀剂膜发生反应而使反应性下降的显影液容易停止，因此显影处理需要较长的时间。另一方面，在旋转显影方式的情况下，在下述方面有改善的余地：即，由于被供给的显影液在基板上流动，所以存在因液体流动而引起抗蚀剂的微细线宽(Critical Dimension，下面称为“CD”)变得不均匀的情况。
本发明的目的在于提供一种能够形成CD分布均匀性足够高的抗蚀剂的显影方法。此外，本发明的目的在于提供一种能够实施该显影方法的显影装置和计算机可读取的记录介质。
用于解决技术问题的技术方案
本发明涉及的显影方法，其用于对基板表面上的曝光后的抗蚀剂膜进行显影来形成抗蚀剂图案，依序具有如下步骤：(A)通过向在被水平地保持的状态下旋转的基板供给显影液而使显影液遍及在抗蚀剂膜的表面上的步骤；(B)使抗蚀剂膜与显影液反应的步骤；和(C)为了使抗蚀剂膜与显影液的反应停止而从抗蚀剂膜表面除去显影液的步骤，在(A)步骤中，使用接液喷嘴，该接液喷嘴具有显影液的排出口和从该排出口在横向扩展并且与抗蚀剂膜相对配置的下端面，从排出口向由抗蚀剂膜的表面和接液喷嘴的下端面形成的间隙供给显影液，并且使接液喷嘴从进行旋转的基板的中心部向周缘部移动，在(C)步骤中，使除去了显影液的抗蚀剂膜表面的反应停止区域和与显影液的反应持续进行的抗蚀剂膜表面的反应进行区域的边界从抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动。
在上述显影方法的(A)步骤中，使用接液喷嘴并且使该接液喷嘴从旋转的基板的中心部向周缘部移动，由此能够充分地控制使显影液遍及在抗蚀剂膜上的速度。在经过(B)步骤之后，在(C)步骤中，通过使抗蚀剂膜表面的反应停止区域和抗蚀剂膜表面的反应进行区域的边界从抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动，能够缩小抗蚀剂膜的中心部的显影时间与抗蚀剂膜的周缘部的显影时间之差。由此，能够充分地抑制由显影时间差引起的CD分布的不均匀性。此外，上述显影方法可以在(A)步骤之前、各步骤之间和/或(C)步骤之后具有其他步骤。
优选上述(A)步骤中的基板的转速为低速(例如5～100转/分钟)。由此，能够更精确地控制使显影液遍及在抗蚀剂膜上的速度。另一方面，优选在上述(C)步骤中，在抗蚀剂膜的中心部形成反应停止区域时基板的转速为高速(例如1000～5000转/分钟)，并且优选随着反应停止区域与反应进行区域的边界向基板的周缘部的方向移动，基板的转速下降。通过使基板高速旋转，能够产生使位于基板的中心部的显影液向外侧移动的离心力。然后，随着反应停止区域向外侧扩展，施加于显影液的离心力增大，因此可以使基板的转速比最初的速度下降。此外，可以使基板的转速连续下降，也可以使其阶段性下降。
优选在上述(A)步骤中接液喷嘴在基板的半径方向上移动的速度为5～100mm/秒的范围，并且在(C)步骤中边界在基板的半径方向上移动的速度为5～100mm/秒的范围。通过尽量使接液喷嘴的半径方向的移动速度与上述边界的半径方向的移动速度为接近的速度，能够充分地缩小抗蚀剂膜的中心部的显影时间与抗蚀剂膜的周缘部的显影时间之差，由此能够进一步提高抗蚀剂膜的CD分布的均匀性。
在上述(C)步骤中，能够列举下述方法作为形成反应停止区域的方法(从抗蚀剂膜表面的中心部向周缘部除去显影液的方法)。
·从上方向抗蚀剂膜的中心部供给干燥用气体。
·从抗蚀剂膜的中心部向周缘部供给冲洗液。
·使用从抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动的吸引喷嘴来吸引抗蚀剂膜上的显影液。
此时，用于供给冲洗液的喷嘴可以使用通常的喷嘴(例如直喷嘴)，也可以使用上述的接液喷嘴(具有冲洗液的排出口和从排出口在横向扩展并且与抗蚀剂膜相对配置的下端面的喷嘴)。
在上述(C)步骤中，可以由从自抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动的喷嘴向抗蚀剂膜上供给显影液。通过从移动的喷嘴向抗蚀剂膜表面供给显影液，能够防止反应进行区域中的显影液发生干燥。在采用这种喷嘴的情况下，能够使该喷嘴的位置为反应停止区域与反应进行区域的边界。换言之，通过控制该喷嘴的移动速度，能够控制上述边界的移动速度。
本发明涉及的显影装置，其用于对基板表面上的曝光后的抗蚀剂膜进行显影来形成抗蚀剂图案，该显影装置包括：旋转保持部，其保持基板并且使基板旋转；接液喷嘴，其具有显影液的排出口和从排出口在横向扩展且与抗蚀剂膜相对配置的下端面，将显影液供给到基板的表面上；显影液补给喷嘴，其从基板的上方向基板的表面上补充供给显影液；显影液供给部，其向接液喷嘴和显影液补给喷嘴供给显影液；和驱动部，其使接液喷嘴和显影液补给喷嘴移动。
根据该结构的显影装置，能够实施上述显影方法。上述显影装置可以构成为能够向接液喷嘴供给冲洗液。根据该结构，能够在上述显影方法的反应停止区域的形成中使用冲洗液，能够在其供给中使用接液喷嘴。
本发明涉及的能够由计算机读取的记录介质，其记录有用于使显影装置执行上述显影方法的程序。在本说明书中，能够由计算机读取的记录介质包括非临时的有形的介质(non-transitory computer recording medium，非临时性计算机记录介质)(例如各种主存储装置或辅助存储装置)、或者传播信号(transitory computer recording medium，暂时的计算机记录介质)(例如能够通过网络提供的数据信号)。
发明效果
根据本发明，提供能够形成CD分布均匀性足够高的抗蚀剂的显影方法、能够实施该显影方法的显影装置和该显影装置使用的计算机可读取的记录介质。
附图说明
图1是表示基板处理系统的立体图。
图2是图1的II-II线截面图。
图3是图2的III-III线截面图。
图4是表示显影单元(显影装置)的概略结构的截面图。
图5是示意性地表示具有与抗蚀剂膜相对配置的下端面的接液喷嘴的立体图。
图6是示意性地表示从接液喷嘴的排出口向抗蚀剂膜上供给显影液的状况的截面图。
图7(a)～(c)是示意性地表示通过接液喷嘴使显影液遍及在抗蚀剂膜的表面上的过程的截面图。
图8(a)～(c)是示意性地表示从抗蚀剂膜表面去除显影液的过程的截面图。
图9(a)是示意性地表示从(A)步骤～(C)步骤的期间的基板转速的时间图，(b)是示意性地表示以往的旋涂法中的基板转速的时间图。
图10(a)表示用本实施方式涉及的显影方法形成的抗蚀剂的面内CD分布的一例，(b)表示用以往的旋涂法形成的抗蚀剂的面内CD分布的一例。
图11(a)～(e)是示意性地表示使用冲洗液供给喷嘴从抗蚀剂膜表面去除显影液的过程的截面图。
图12(a)～(d)是示意性地表示使用吸引喷嘴从抗蚀剂膜表面去除显影液的过程的截面图。
图13是示意性地表示使用接液喷嘴来实施(C)步骤中的冲洗液供给的状况的截面图。
附图标记说明
1…基本处理系统；2…涂敷·显影装置；20…旋转保持部；30…驱动部；40…显影液供给部；50…干燥气体供给部；51…气体源；100…控制部；B…边界；G…间隙；L1…显影液；L2…冲洗液；N1…接液喷嘴；N1a…排出口；N1b…下端面；N2…气体喷射喷嘴；N2a…排出口；N3…直喷嘴(显影液补给喷嘴)；N4…冲洗液供给喷嘴；N5…吸引喷嘴；R…抗蚀剂膜；R1…反应停止区域；R2…反应进行区域；U1…显影单元(显影装置)；W…晶片(基板)；Wa…表面。
具体实施方式
参照附图来说明本发明的实施方式，下面的本实施方式仅是用于说明本发明的例示，并非将本发明限定于以下的内容。在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复的说明。
(基板处理系统)
基板处理系统1具有涂敷·显影装置2和曝光装置3。曝光装置3进行抗蚀剂膜的曝光处理。具体而言，用液浸曝光等方法对抗蚀剂膜(感光性被膜)的曝光对象部分照射能量线。作为能量线，例如能够列举ArF准分子激光、KrF准分子激光、g线、i线或极端紫外线(EUV：Extreme Ultraviolet)。
涂敷·显影装置2在用曝光装置3进行曝光处理之前，进行在晶片W(基板)的表面形成抗蚀剂膜的处理，在曝光处理之后进行抗蚀剂膜的显影处理。在本实施方式中，晶片W呈圆板状，但是也可以使用将圆形的一部分切掉而构成或者呈多边形等圆形以外形状的晶片。晶片W例如可以是半导体基板、玻璃基板、掩膜基板、FPD(Flat Panel Display，平板显示)基板等各种基板。
如图1～图3所示，涂敷·显影装置2包括载体块4、处理块5和接口块6。载体块4、处理块5和接口块6在水平方向上排列。
载体块4具有载体站12和搬入搬出部13。搬入搬出部13位于载体站12与处理块5之间。载体站12支承多个载体11。载体11例如在密封状态下收容多个圆形晶片W，在一侧面11a侧具有用于取出放入晶片W的开闭门(未图示)(参照图3)。载体11以侧面11a面向输入输出部13一侧的方式，可自由装卸地设置在载体站12上。输入输出部13具有分别与载体站12上的多个载体11对应的多个开闭门13a。通过同时打开侧面11a的开闭门和开闭门13a，使载体11内与输入输出部13内连通。输入输出部13内置有交接臂A1。交接臂A1从载体11取出晶片W将其传递给处理块5，并从处理块5接收晶片W返回到载体11内。
处理块5包括：下层膜形成(BCT)模块14、抗蚀剂膜形成(COT)模块15、上层膜形成(TCT)模块16和显影处理(DEV)模块17。这些模块从底面侧起按DEV模块17、BCT模块14、COT模块15、TCT模块16的顺序排列。
BCT模块14以在晶片W的表面上形成下层膜的方式构成。BCT模块14内置有多个涂敷单元(未图示)、多个热处理单元(未图示)和向这些单元输送晶片W的输送臂A2。涂敷单元构成为将下层膜形成用的处理液涂敷在晶片W的表面。热处理单元构成为例如通过热板(heat plate)对晶片W进行加热、例如通过冷却板冷却加热后的晶片W来进行热处理。作为在BCT模块14中进行的热处理的具体例，能够列举用于使下层膜固化的加热处理。
COT模块15构成为在下层膜上形成热固化性且感光性的抗蚀剂膜。COT模块15内置有多个涂敷单元(未图示)、多个热处理单元(未图示)和向这些单元输送晶片W的输送臂A3。涂敷单元构成为在下层膜上涂敷抗蚀剂膜形成用的处理液(抗蚀剂)。热处理单元构成为例如通过热板加热晶片W、例如通过冷却板冷却加热后的晶片W来进行热处理。作为在COT模块15中进行的热处理的具体例，能够列举用于使抗蚀剂膜固化的加热处理(PAB：Pre AppliedBake，预烘烤)。
TCT模块16以在抗蚀剂膜上形成上层膜的方式构成。TCT模块16内置有多个涂敷单元(未图示)、多个热处理单元(未图示)和向这些单元输送晶片W的输送臂A4。涂敷单元构成为在晶片W的表面涂敷上层膜形成用的处理液。热处理单元构成为例如通过热板加热晶片W、例如通过冷却板冷却加热后的晶片W来进行热处理。作为在TCT模块16中进行的热处理的具体例，能够列举用于使上层膜固化的加热处理。
DEV模块17构成为对曝光后的抗蚀剂膜进行显影处理。DEV模块17内置有多个显影单元(显影装置)U1、多个热处理单元U2、向这些单元输送晶片W的输送臂A5和不经过这些单元而输送晶片W的直接输送臂A6(参照图2、图3)。显影单元U1构成为部分去除抗蚀剂膜来形成抗蚀剂图案。热处理单元U2例如通过热板加热晶片W、例如通过冷却板冷却加热后的晶片W来进行热处理。作为在DEV模块17中进行的热处理的具体例，能够列举显影处理前的加热处理(PEB：Post Exposure Bake，曝光后烘烤)、显影处理后的加热处理(PB：Post Bake，后烘烤)等。
在处理块5内的载体块4一侧设置有支架单元U10。支架单元U10以从底面起遍及TCT模块16的方式设置，被划分为在上下方向上排列的多个单元。在支架单元U10的附近设置有升降臂A7。升降臂A7在支架单元U10的小室彼此之间使晶片W升降。
在处理块5内的接口块6一侧设置有支架单元U11。支架单元U11以从底面起遍及DEV模块17的上部的方式设置，被划分为在上下方向上排列的多个小室。
接口块6内置有交接臂A8，与曝光装置3连接。交接臂A8构成为取出支架单元U11的晶片W传递给曝光装置3，并从曝光装置3接收晶片W返回支架单元U11。
(显影单元)
接着，参照图4～图6，更详细地说明显影单元(显影装置)U1。如图4所示，显影单元U1包括旋转保持部20、驱动部30、显影液供给部40、干燥气体供给部50和控制部100。
旋转保持部20具有旋转部21和保持部23。旋转部21具有向上方突出的轴22。旋转部21例如以电动马达等作为动力源使轴22旋转。保持部23设置于轴22的前端部。在保持部23上水平地配置晶片W，在晶片W的表面Wa上形成有曝光后的抗蚀剂膜R。保持部23例如通过吸附等方式大致水平地保持晶片W。即，旋转保持部20在晶片W的姿态为大致水平的状态下使晶片W围绕与晶片W的表面垂直的轴(旋转轴)。在本实施方式中，旋转轴穿过呈圆形的晶片W的中心，因此也是中心轴。在本实施方式中，如图4所示，旋转保持部20从上方观察时使晶片W顺时针地旋转。
驱动部30构成为分别独立地驱动接液喷嘴N1和气体喷射喷嘴N2。驱动部30具有导轨31、滑块32、33和臂部34、35。导轨31在旋转保持部20(晶片W)的上方沿着水平方向延伸。滑块32、33以能够沿着导轨31在水平方向上移动的方式分别连接在导轨31上。臂部34以能够在上下方向上移动的方式连接在滑块32上。臂部35以能够在上下方向上移动的方式连接在滑块33上。臂部34的下端连接有接液喷嘴N1，臂部35的下端连接有气体喷射喷嘴N2。驱动部30例如以电动马达等作为动力源，使滑块32、33和臂部34、35移动，与此同时使接液喷嘴N1和气体喷射喷嘴N2移动。在俯视图中，接液喷嘴N1在排出显影液时在与晶片W的旋转轴正交的直线上沿着晶片W的径向移动。另一方面，气体喷射喷嘴N2可以在配置于晶片W的中心部之后，在气体喷射时不移动，而停留在该位置。
显影液供给部40包括显影液贮存部41、接液喷嘴N1、供给管42、泵43和阀44。显影液贮存部41贮存显影液L1(参照图6)。显影液被区分为正型光致抗蚀剂用和负型光致抗蚀剂用，根据抗蚀剂膜R的种类适当选择即可。作为正型光致抗蚀剂用显影液，能够列举碱性水溶液，作为该碱性成分，能够列举四甲基氢氧化铵(TMAH)。作为负型光致抗蚀剂用显影液，能够列举有机溶剂。
接液喷嘴N1配置在由保持部23保持的晶片W的上方。图5是表示接液喷嘴N1的一例的立体图。接液喷嘴N1的排出口N1a朝向铅直下方。排出口N1a的截面形状例如可以是圆形，其直径优选为1～8mm左右，更优选为3～5mm左右。如图5所示，接液喷嘴N1具有从排出口N1a在横向扩展的下端面N1b。下端面N1b的形状例如可以是圆形，其直径优选为20～150mm左右，更优选为30～50mm左右。接液喷嘴N1通过供给管42与显影液贮存部41连接，将从显影液贮存部41供给的显影液L1向下方排出供给到表面Wa上。此外，图4中没有示出，显影液供给部40除了接液喷嘴N1以外还具有用于向抗蚀剂膜R的表面供给显影液的直喷嘴N3(显影液补给喷嘴)(参照图8)。该直喷嘴N3用于更可靠地形成反应进行区域R2。
泵43设置在供给管42的中途，从显影液贮存部41向接液喷嘴N1压送显影液L1。喷嘴44在供给管42中设置在接液喷嘴N1与泵43之间。喷嘴44开始或停止从接液喷嘴N1排出显影液L1。
干燥气体供给部50包括气体源51、气体喷射喷嘴N2、供给管52、流量控制器53和阀54。作为干燥用气体，例如能够列举氮气、干空气。作为气体源51，能够列举收容有干燥用气体的液化气瓶、移送干燥用气体的配管等。气体喷射喷嘴N2的排出口N2a朝向铅直下方。气体喷射喷嘴N2通过供给管52与气体源51连接，将从气体源51供给的干燥用气体向下方喷射。被喷射的干燥用气体乘势将表面Wa上的显影液L1冲向晶片W的周缘部的方向，并且使残存在抗蚀剂膜R的表面上的显影液干燥。由此，能够以抗蚀剂膜R的中心部为起点向周缘部扩展反应停止区域R1。
(显影方法)
对使用显影单元U1对曝光处理后的抗蚀剂膜R进行显影处理的方法进行说明。本实施方式涉及的显影方法用于对晶片W上的曝光后的抗蚀剂膜R进行显影来形成抗蚀剂图案，依序具有如下步骤。
(A)通过向晶片W供给显影液L1并使显影液L1遍及在抗蚀剂膜R的表面上的步骤(参照图7(a)和(b))。
(B)使抗蚀剂膜R与显影液L1反应的步骤(参照图7(c))。
(C)为了使抗蚀剂膜R与显影液L1的反应停止而从抗蚀剂膜R的表面除去显影液L1的步骤(参照图8)。
在(A)步骤中使用接液喷嘴N1。如图6所示，从排出口N1a向由抗蚀剂膜R的表面与下端面N1b形成的间隙G供给显影液L1，并且使接液喷嘴从旋转的晶片W的中心部向周缘部移动(参照图6和图7(a)中的箭头D1)。
优选(A)步骤中的晶片W的转速为低速(参照图9(a))。(A)步骤中的晶片W的转速优选为5～100转/分钟，更优选为10～50转/分钟，进一步优选为20～40转/分钟。通过使晶片W的转速为5转/分钟以上，能够使显影液L1在足够短的时间内遍及在抗蚀剂膜R上。另一方面，通过使晶片W的转速为100转/分钟以下，能够充分地抑制从接液喷嘴N1供给的显影液L1通过离心力的作用在抗蚀剂膜R的表面上向晶片W的周缘侧流出，由此能够更精确地控制使显影液遍及在抗蚀剂膜R上的速度。
(A)步骤之后，一边使晶片W以0～100转/分钟左右的速度旋转，一边实施(B)步骤。(B)步骤的时间优选为10～120秒，更优选为20～60秒。此外，(B)步骤可以在使晶片W停止的状态下实施。
在(C)步骤中，使除去了显影液L1的抗蚀剂膜R表面的反应停止区域R1和与显影液L1的反应持续进行的抗蚀剂膜R表面的反应进行区域R2的边界B从抗蚀剂膜R的中心部向周缘部移动(参照图8)。
通过控制与抗蚀剂膜R表面的反应进行区域R2的边界B的移动速度，能够充分地缩小抗蚀剂膜R的中心部与周缘部的反应时间之差。即，在使显影液遍及在抗蚀剂膜R的表面上时，从抗蚀剂膜R的中心部开始供给显影液，然后使接液喷嘴N1沿着晶片W的径向移动，由此向抗蚀剂膜R的周缘部供给显影液。因此，如果一下子除去抗蚀剂膜R的表面的显影液，则抗蚀剂膜R的中心部的反应时间较长，而周缘部与其相比反应时间较短。该反应时间之差引起面内CD的不均匀性。对于该问题，如上所述，通过控制边界B的移动速度，能够充分地缩小抗蚀剂膜R的中心部与周缘部的反应时间之差，而且能够提高面内CD的均匀性。
在(C)步骤中，首先如图8(a)所示，在抗蚀剂膜R的中心部形成反应停止区域R1。因此，在(B)步骤结束后，首先从气体喷射喷嘴N2向抗蚀剂膜R的中心部喷射干燥用气体。保持持续喷射干燥用气体的状态不变，使晶片W的转速变成高速。此时，晶片W的转速优选为1000～5000转/分钟，更优选为1500～4500转/分钟，进一步优选为2000～4000转/分钟。通过使晶片W的转速为1000转/分钟以上，能够可靠地使位于抗蚀剂膜R的中心部的反应停止区域R1的边界B向周缘部方向移动。另一方面，通过使晶片W的转速为5000转/分钟以下，能够使反应进行区域R2中抗蚀剂膜R与显影液的反应充分地进行。
在(C)步骤的初始阶段，通过使晶片W以高速旋转，能够产生使位于抗蚀剂膜R的中心部的显影液L1向外侧移动的离心力。然后，随着反应停止区域R1向外侧扩展，施加于显影液L1的离心力变大，因此可以使晶片W的转速下降。此外，可以使晶片的转速连续下降，也可以使其阶段性下降。边界B到达晶片W的周缘部时的晶片W的转速为500～2000转/分钟(更优选为500～1000转/分钟)左右即可。
(C)步骤中的干燥用气体的喷射量为1～10Nm3/分钟(更优选为2～8Nm3/分钟)左右即可。在整个(C)步骤的期间干燥用气体的喷射量可以是固定的，也可以是随着边界B向外侧移动，而使喷射量连续或阶段性地增加。
在本实施方式的(C)步骤中，一边使直喷嘴N3从晶片W的中心部向周缘部移动，一边从直喷嘴N3向抗蚀剂膜R上供给显影液L1。通过从移动的直喷嘴N3向抗蚀剂膜R表面供给显影液，能够防止反应进行区域R2中的显影液L1的干燥。换言之，从直喷嘴N3供给显影液L1的位置为反应停止区域R1与反应进行区域R2的边界B。也就是说，通过控制直喷嘴N3的移动速度，能够控制边界B的移动速度。
此外，显影单元U1具有的控制部100控制旋转保持部20、接液喷嘴N1、驱动部30和显影液供给部40等，依序执行(A)步骤、(B)步骤和(C)步骤。控制部100在(A)步骤中控制显影单元U1，使得从排出口N1a向由抗蚀剂膜R的表面与接液喷嘴N1的下端面N1b形成的间隙G供给显影液L1，并且使接液喷嘴N1从旋转的晶片W的中心部向周缘部移动。此外，控制部100在(C)步骤中控制显影单元U1，使得除去了显影液L1的抗蚀剂膜R表面的反应停止区域R1和与显影液L1的反应持续进行的抗蚀剂膜R表面的反应进行区域R2的边界B从抗蚀剂膜R的中心部向周缘部移动。
图10(a)表示通过上述显影方法形成的抗蚀剂的面内CD分布的一例(实施例)。该实施例中的抗蚀剂的面内CD的3σ是0.64nm。另一方面，图10(b)表示通过利用现有的旋涂法向抗蚀剂膜供给显影液而形成的抗蚀剂的面内CD分布的一例(比较例)。该比较例中的抗蚀剂的面内CD的3σ是1.27nm。在现有的旋涂法中，如图10(b)所示，被推测为起因于液体流动的特征性CD分布、即从晶片W的中心部呈放射状延伸的多条线被识别，而根据实施例涉及的显影方法，该特征性CD分布得到改善。此外，这些面内CD的值使用测长仪SEM(HitachiHigh-Technologies Corporation，日立高新技术株式会社制)来测量。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，不过可以在本发明的要旨范围内对上述实施方式进行各种变形。例如在上述实施方式中，例示了在(C)步骤中使用气体喷射喷嘴N2形成反应停止区域R1的情况，但是也可以不使用气体喷射喷嘴，而利用通过晶片W的旋转产生的离心力在抗蚀剂膜R的中心部形成反应停止区域R1。在这种情况下，一边使直喷嘴N3从晶片W的中心部向周缘部移动，一边从直喷嘴N3向抗蚀剂膜R上供给显影液L1即可。此外，在上述实施方式的(C)步骤中，也可以通过向抗蚀剂膜R供给冲洗液L2来替代从气体喷射喷嘴N2喷射干燥用气体而形成反应停止区域R1。作为冲洗液L2，例如能够列举含有纯水、界面活性剂的水溶液等。如图11所示，从配置在抗蚀剂膜R的中心部的上方的冲洗液供给喷嘴N4供给冲洗液L2，并且一边使直喷嘴N3从中心部向周缘部的方向移动一边从直喷嘴N3将显影液L1供给到抗蚀剂膜R上即可。
或者，如图12所示，也可以通过配置在抗蚀剂膜R的中心部的上方的吸引喷嘴N5来吸引抗蚀剂膜R上的显影液。在这种情况下，可以使吸引喷嘴N5从中心部向周缘部的方向(图12的箭头D1的方向)移动，并且一边使直喷嘴N3从中心部向周缘部的方向(图12的箭头D2的方向)移动一边从直喷嘴N3将显影液L1供给到抗蚀剂膜R上。通过使吸引喷嘴N5和直喷嘴N3向彼此不同的方向移动，能够防止从直喷嘴N3排出的显影液直接被吸引喷嘴N5吸引。
在图11所示的例子中，例示了在(C)步骤中使用作为直喷嘴的冲洗液供给喷嘴N4来作为将冲洗液L2供给到抗蚀剂膜R上的喷嘴的情况，但是也可以使用接液喷嘴来替代直喷嘴。图13是表示实施方式的(C)步骤的变形例的图，表示使用接液喷嘴N1将冲洗液L2供给到抗蚀剂膜R上的状况。
此外，在上述实施方式及其变形例中，例示了在(C)步骤中通过将显影液L1供给到抗蚀剂膜R上来控制边界B的移动的情况，但是也存在通过根据显影液L1的粘度等调节例如晶片W的转速而能够充分地控制边界B的移动速度的情况，这种情况下也可以在(C)步骤中将显影液L1供给到抗蚀剂膜R上。
根据上述的实施方式及其变形例，通过在(A)步骤中控制显影液在抗蚀剂膜R的表面上的位置和速度、并且在(C)步骤中控制从抗蚀剂膜R的表面除去显影液的位置和速度，能够形成CD分布均匀性足够优异的抗蚀剂。

Claims (10)

1.一种显影方法，其对基板表面上的曝光后的抗蚀剂膜进行显影来形成抗蚀剂图案，所述显影方法的特征在于，依次包括：
(A)通过向在被水平地保持的状态下旋转的所述基板供给显影液而使所述显影液遍布在所述抗蚀剂膜的表面上的步骤；
(B)使所述抗蚀剂膜与所述显影液反应的步骤；和
(C)为了使所述抗蚀剂膜与所述显影液的反应停止而从所述抗蚀剂膜的表面除去所述显影液的步骤，
在所述(A)步骤中，
使用接液喷嘴，该接液喷嘴具有所述显影液的排出口和从所述排出口在水平方向扩展并且与所述抗蚀剂膜相对配置的下端面，
从所述排出口向由所述抗蚀剂膜的表面和所述下端面形成的间隙供给所述显影液，并且使所述接液喷嘴从进行旋转的所述基板的中心部向周缘部移动，
在所述(C)步骤中，使除去了所述显影液的所述抗蚀剂膜表面的反应停止区域和与所述显影液的反应持续进行的所述抗蚀剂膜表面的反应进行区域的边界从所述抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动，并且，在所述抗蚀剂膜的中心部形成所述反应停止区域时的所述基板的转速为1000～5000转/分钟，随着所述边界向所述基板的周缘部的方向移动，使所述基板的转速下降。
2.根据权利要求1所述的显影方法，其特征在于：
所述(A)步骤中的所述基板的转速为5～100转/分钟。
3.根据权利要求1或2所述的显影方法，其特征在于：
在所述(A)步骤中所述接液喷嘴在所述基板的半径方向上移动的速度在5～100mm/秒的范围，并且在所述(C)步骤中所述边界在所述基板的半径方向上移动的速度在5～100mm/秒的范围。
4.根据权利要求1或2所述的显影方法，其特征在于：
在所述(C)步骤中，通过从上方向所述抗蚀剂膜的中心部供给干燥用气体来形成所述反应停止区域。
5.根据权利要求1或2所述的显影方法，其特征在于：
在所述(C)步骤中，通过从所述抗蚀剂膜的中心部向周缘部供给冲洗液来形成所述反应停止区域。
6.根据权利要求5所述的显影方法，其特征在于：
使用所述接液喷嘴将所述冲洗液供给到所述抗蚀剂膜的表面上。
7.根据权利要求1或2所述的显影方法，其特征在于：
在所述(C)步骤中，通过使用从所述抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动的吸引喷嘴吸引所述抗蚀剂膜上的所述显影液来形成所述反应停止区域。
8.根据权利要求1或2所述的显影方法，其特征在于：
在所述(C)步骤中，从自所述抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动的喷嘴向所述抗蚀剂膜上供给显影液。
9.一种显影装置，其对基板表面上的曝光后的抗蚀剂膜进行显影来形成抗蚀剂图案，所述显影装置的特征在于，包括：
旋转保持部，其保持所述基板并且使所述基板旋转；
接液喷嘴，其具有显影液的排出口和从所述排出口在水平方向扩展且与所述抗蚀剂膜相对配置的下端面，将显影液供给到所述基板的表面上；
显影液补给喷嘴，其从所述基板的上方向所述基板的表面上补充供给显影液；
显影液供给部，其向所述接液喷嘴和所述显影液补给喷嘴供给显影液；
驱动部，其使所述接液喷嘴和所述显影液补给喷嘴移动；和
控制部，
所述控制部控制所述旋转保持部、所述接液喷嘴、所述显影液供给部和所述驱动部，来依次执行以下步骤：
(A)通过向在被水平地保持的状态下旋转的所述基板供给显影液而使所述显影液遍布在所述抗蚀剂膜的表面上的步骤；
(B)使所述抗蚀剂膜与所述显影液反应的步骤；和
(C)为了使所述抗蚀剂膜与所述显影液的反应停止而从所述抗蚀剂膜的表面除去所述显影液的步骤，
在所述(A)步骤中，使用所述接液喷嘴，从所述排出口向由所述抗蚀剂膜的表面和所述下端面形成的间隙供给所述显影液，并且使所述接液喷嘴从进行旋转的所述基板的中心部向周缘部移动，
在所述(C)步骤中，使除去了所述显影液的所述抗蚀剂膜表面的反应停止区域和与所述显影液的反应持续进行的所述抗蚀剂膜表面的反应进行区域的边界从所述抗蚀剂膜的中心部向周缘部移动，并且，在所述抗蚀剂膜的中心部形成所述反应停止区域时的所述基板的转速为1000～5000转/分钟，随着所述边界向所述基板的周缘部的方向移动，使所述基板的转速下降。
10.根据权利要求9的显影装置，其特征在于：
向所述接液喷嘴供给冲洗液。
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