CN105278265B - 显影方法和显影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供使面内线宽分布的均匀性提高的显影方法。本发明提供一种显影方法，将配置于晶片(W)的表面(Wa)上且被曝光了的抗蚀剂膜(R)显影而形成抗蚀剂图案，该显影方法包括：使晶片(W)绕在与水平地保持的晶片(W)的表面(Wa)正交的方向上延伸的旋转轴旋转，并且从位于晶片(W)的上方的液体接触部件(N)的排出口(Na)将显影液(L)排出到抗蚀剂膜(R)上，使显影液(L)遍布于抗蚀剂膜(R)的表面上的步骤；和将具有与晶片(W)的表面(Wa)相对的下端面(Nb)的液体接触部件(N)配置于作为晶片(W)的表面(Wa)之中在先从液体接触部件(N)进行了显影液(L)的供给的区域的在先区域的上方的步骤。

Description

显影方法和显影装置
技术领域
本发明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中使用的计算机能够读取的存储介质。
背景技术
当前，在进行基板的微细加工时，使用光刻技术在基板(例如，半导体晶片)上形成凹凸图案是广泛进行的。例如，在半导体晶片上形成抗蚀剂图案的步骤包括：在半导体晶片的表面形成抗蚀剂膜；沿着规定的图案将该抗蚀剂膜曝光；和使曝光后的抗蚀剂膜与显影液反应来进行显影。
历来公开有各种显影技术。例如，专利文献1公开了在静止的基板上形成由显影液形成的桨(储液)的显影方式。桨的形成中使用具有长条的排出口的喷嘴，通过一边从侧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而在基板上的抗蚀剂膜的整个面盛满显影液。以下为了方便，将该显影方式称为“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。喷嘴一边向基板的半径方向移动，一边从其排出口向基板供给显影液。通过因基板的旋转引起的离心力的作用和显影液的供给位置的移动，在抗蚀剂膜上形成显影液的液膜。以下为了方便，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公开了分类为旋转显影方式的显影方法的一例。即，专利文献3记载的方法是使用具有与晶片相对配置的下端面的喷嘴的方法，使旋转的晶片与在包括其旋转中心的区域配置的喷嘴的下端面之间的间隙为液密状态而对晶片上供给液体，该液体因离心力而向外侧扩散。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本特开2001－196301号公报(专利第3614769号公报)
专利文献2：日本特开2011－091274号公报(专利第4893799号公报)
专利文献3：日本特开2012－74589号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
在静止显影方式的情况下，在由显影液构成的桨中难以产生显影液的对流，与抗蚀剂膜反应而反应性降低了的显影液容易留在该部位。因此，显影处理需要比较长的时间。
在旋转显影方式的情况下，所供给的显影液在基板上流动。该情况下，由于显影液在基板上流动，所以显影液一边流动一边与抗蚀剂膜反应，沿着显影液的流动方向显影液的浓度发生变化。因此，由于显影液的液流，也称为基板的表面内的抗蚀剂图案的线宽(CD(Critical dimension)。以下，将抗蚀剂图案的线宽简称为“线宽”。)的分布(还将基板的表面内的线宽的分布称为“面内线宽分布”。)变得不均匀。
因此，本公开说明了能够使面内线宽分布的均匀性提高的显影方法、显影装置和计算机能够读取的存储介质。
用于解决技术问题的技术方案
本公开的一个方面的显影方法，是使配置于基板的表面上且被曝光了的抗蚀剂膜显影来形成抗蚀剂图案的显影方法，其包括：使基板围绕在与保持为水平的基板的表面正交的方向上延伸的旋转轴旋转，并且从位于基板的上方的排出口将显影液排出到抗蚀剂膜上，使显影液遍布于抗蚀剂膜的表面上的步骤；和将具有与基板的表面相对的相对面的液体接触部件配置于基板的表面之中在先从排出口进行了显影液的供给的区域即在先区域的上方的步骤。
通常越是在先进行了显影液的供给的区域，显影液对抗蚀剂膜的接液时间越长。因此，越是在先进行了显影液的供给的区域，越促进抗蚀剂膜的向显影液的溶解，线宽变小，并且越是在后进行显影液的供给的区域，越没有促进抗蚀剂膜的向显影液的溶解，存在线宽变大的倾向。但是，本公开的一个方面的显影方法中，将具有与基板的表面相对的相对面的液体接触部件配置于基板的表面之中在先从排出口进行了显影液的供给的区域的上方。因此，在液体接触部件的相对面与抗蚀剂膜的表面之间，保持显影液。在在先进行了显影液的供给的区域中，利用液体接触部件的存在来保持显影液时，显影液中所包含的溶解生成物的浓度在相对面与抗蚀剂膜的表面之间变高。因而，在在先进行了显影液的供给的区域中，抗蚀剂膜的溶解受到抑制，显影的进行被抑制。其结果是，通过使用液体接触部件，将在先进行了显影液的供给的区域中的线宽控制为与在后进行显影液的供给的区域中的线宽相同的程度。根据以上，能够提高面内线宽分布的均匀性。
在使显影液遍布于抗蚀剂膜的表面上的步骤中，也可以使排出口从基板的周缘向旋转轴移动。该情况下，在基板的周缘侧产生的溶解生成物随着排出口的移动，伴随从排出口供给的显影液而容易向旋转轴侧移动。由此，用于控制线宽的溶解生成物难以排出到基板的外部。因而，为了线宽的控制而能够有效地应用在基板的表面上生成的溶解生成物。
在使显影液遍布于抗蚀剂膜的表面上的步骤中，可以使排出口从旋转轴向基板的周缘移动。
在将液体接触部件配置于在先区域的上方的步骤中，还可以使液体接触部件在在先区域的上方静止规定时间。
在将液体接触部件配置于在先区域的上方的步骤中，可以对液体接触部件施加正电位。已知溶解生成物带负电。因此，通过对液体接触部件施加正电位，容易使溶解生成物滞留在液体接触部件的附近。
基板的旋转速度可以是5转/分钟～100转/分钟。该情况下，能够更准确地控制在抗蚀剂膜上铺显影液的速度。
抗蚀剂膜的表面与液体接触部件的相对面的离开距离可以是0.1mm～2.0mm。
在将液体接触部件配置于在先区域的上方的步骤中，可以按照基板的表面之中从排出口供给了显影液的区域的顺序，使液体接触部件在基板的表面的上方移动。该情况下，由于液体接触部件按照抗蚀剂膜的溶解容易进行的区域的顺序移动，所以能够在基板的表面整体将线宽控制成同等。因此，能够进一步提高面内线宽分布的均匀性。
排出口可以形成于液体接触部件的相对面。该情况下，显影液的供给是通过液体接触部件进行的。因此，部件数量少，所以能够实现成本的降低。
也可以在与液体接触部件分体设置的排出喷嘴形成排出口。
本公开的另一方面的显影装置，其使配置于基板的表面上且被曝光的抗蚀剂膜显影而形成抗蚀剂图案，该显影装置包括：旋转保持部，其将基板保持为水平，并且使基板绕在与基板的表面正交的方向上延伸的旋转轴旋转；将显影液排出到抗蚀剂膜上的排出口；具有与基板的表面相对的相对面的液体接触部件；使液体接触部件移动的移动机构；和控制部，其控制移动机构，使得液体接触部件位于显影液被供给到了抗蚀剂膜上的状态下的基板的表面之中要调整抗蚀剂图案的线宽的规定的区域的上方。
本公开的另一方面的显影装置中，控制部控制移动机构，来使液体接触部件位于显影液被供给到了抗蚀剂膜上的状态下的基板的表面之中要调整抗蚀剂图案的线宽的规定的区域的上方。因此，在液体接触部件的相对面与抗蚀剂膜的表面之间保持显影液。利用液体接触部件的存在来保持显影液时，显影液中所包含的溶解生成物的浓度在相对面与抗蚀剂膜的表面之间高。因而，在要调整抗蚀剂图案的线宽的上述规定的区域中，抗蚀剂膜的溶解受到抑制，显影的进行受到抑制。其结果是，能够将上述区域中的线宽控制成与其他的区域的线宽相同的程度。根据以上，能够使面内线宽分布的均匀性提高。
液体接触部件可以呈柱状或者板状。
可以在液体接触部件的周缘设置有从相对面向基板的表面延伸的环状的突条部。该情况下，利用突条部的存在，阻碍从液体接触部件的中央向周缘去的显影液的流动。因此，在液体接触部件的相对面与抗蚀剂膜的表面之间容易保持显影液。
可以在液体接触部件的相对面设置从相对面向基板的表面延伸的多个突起部。该情况下，利用多个突起部的存在，阻碍显影液的流动。因此，在液体接触部件的相对面与抗蚀剂膜的表面之间容易保持显影液。
本公开的另一方面的计算机能够读取的存储介质存储有用于将上述的显影方法在显影装置中实施的程序。本公开的另一方面的计算机能够读取的存储介质中，与上述显影方法同样，能够提高面内线宽分布的均匀性。本说明书中，计算机能够读取的存储介质包括非暂时的有形的介质(non-transitory computer recording medium：非暂时性计算机存储介质)(例如，各种主存储装置或者辅助存储置)、传播信号(transitory computerrecording medium)(例如，能够经由互联网提供的数据信号)。
发明效果
根据本公开的显影方法、显影装置和计算机能够读取的存储介质，能够提高面内线宽分布的均匀性。
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是表示显影单元的示意图。
图5是从斜下方观察液体接触部件的情形的立体图。
图6是表示利用液体接触部件将显影液供给到抗蚀剂膜上的状态的截面图。
图7是用于说明利用液体接触部件使显影液遍布于抗蚀剂膜上的状态的图。
图8是用于说明利用液体接触部件保持显影液的状态的图。
图9的(a)表示用于确认显影残渣对抗蚀剂图案的线宽产生的影响的晶片，图9的(b)是表示对于显影残渣的浓度的抗蚀剂图案的线宽的图解。
图10是用于说明在另一例子中利用液体接触部件使显影液遍布于抗蚀剂膜上的状态的图。
图11是用于说明在另一例子中利用液体接触部件保持显影液的状态的图。
图12的(a)表示从斜下方观察另一例子中的液体接触部件的情形，图12的(b)表示图12的(a)的B－B线截面。
图13的(a)表示从斜下方观察另一例子中的液体接触部件的情形，图13的(b)表示图13的(a)的B－B线截面。
图14是表示另一例子中的显影单元的示意图。
图15的(a)表示从斜下方观察另一例子中的液体接触部件的情形，图15的(b)表示利用图15的(a)的液体接触部件保持显影液的状态。
图16是表示试验例1的抗蚀剂图案的线宽相对于从晶片中心起的距离的关系的图表。
图17是表示试验例2的抗蚀剂图案的线宽相对于从晶片中心起的距离的关系的图表。
图18是表示试验例3的抗蚀剂图案的线宽相对于从晶片中心起的距离的关系的图表。
图19是表示试验例4的抗蚀剂图案的线宽相对于从晶片中心起的距离的关系的图表。
附图标记说明
1…基板处理系统；2…涂敷显影装置；20…旋转保持部；30…驱动部(移动机构)；100…控制部；L…显影液；N、N2…液体接触部件；Na…排出口；Nb…下端面(相对面)；Nc…突条部；Nd…突起部；N1…排出喷嘴；R…抗蚀剂膜；U1…显影单元(显影装置)；W…晶片(基板)；Wa…表面。
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式，以下的本实施方式是用于说明本发明的例示，不是将本发明限定为以下内容。在说明中，对同一要素或者具有同一功能的要素使用同一附图标记，省略重复说明。
[基板处理系统的构成]
基板处理系统1包括涂敷显影装置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，利用液浸曝光等方法对抗蚀剂膜(感光性覆盖膜)的曝光对象部分照射能量射线。作为能量射线，例如能够举出ArF准分子激光、KrF准分子激光、g线、i线或者极紫外线(EUV：Extreme Ultraviolet，远紫外)。
涂敷显影装置2在由曝光装置3进行的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除或者多边形等圆形以外的形状的晶片。晶片W例如可以是半导体基板、玻璃基板、掩模基板、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)基板等其他各种基板。
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包括载体站12和搬入搬出部13。搬入搬出部13设置在载体站12与处理块5之间。载体站12支承多个载体11。载体11以密封状态收纳例如多个圆形的晶片W，在侧面11a侧具有用于使晶片W出入的开闭门(未图示)(参照图3)。载体11以侧面11a面向搬入搬出部13侧的方式在载体站12上能够拆装地设置。搬入搬出部13具有与载体站12上的多个载体11分别对应的多个开闭门13a。通过同时开发侧面11a的开闭门和开闭门13a，将载体11内和搬入搬出部13内连通。搬入搬出部13内置有交接臂A1。交接臂A1从载体11取出晶片W交接到处理块5，从处理块5收取晶片W后返回载体11内。
处理块5包括BCT模块(下层膜形成模块)14、COT模块(抗蚀剂膜形成模块)15、TCT模块(上层膜形成模块)16、DEV模块(显影处理模块)17。这些模块从地面侧按照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)和将晶片W搬送到这些单元的搬送臂A2。涂敷单元以在晶片W的表面涂敷下层膜形成用的涂敷液的方式构成。热处理单元以利用例如热板对晶片W加热并且利用例如冷却板将加热后的晶片W冷却的方式进行热处理。作为在BCT模块14中进行的热处理的具体例子，能够举出用于使下层膜固化的加热处理。
COT模块15以在下层膜上形成热固化性且感光性的抗蚀剂膜的方式构成。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)和将晶片W搬送到这些单元的搬送臂A3。涂敷单元以在下层膜上涂敷抗蚀剂膜形成用的处理液(抗蚀剂)的方式构成。热处理单元U2以利用例如热板对晶片W加热并且利用例如冷却板将加热后的晶片W冷却的方式进行热处理。作为在COT模块15中进行的热处理的具体例子，能够举出用于使抗蚀剂膜固化的加热处理(PAB：Pre Applied Bake，预烘培)。
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)和将晶片W搬送到这些单元的搬送臂A4。涂敷单元以在晶片W的表面涂敷上层膜形成用的涂敷液的方式构成。热处理单元以利用例如热板对晶片W加热并且利用例如冷却板将加热后的晶片W冷却的方式进行热处理。作为在TCT模块16中进行的热处理的具体例子，能够举出用于使上层膜固化的加热处理。
DEV模块17构成为进行被曝光了的抗蚀剂膜的显影处理。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、将晶片W搬送到这些单元的搬送臂A5、和不经过这些单元地搬送晶片W的直接搬送臂A6(参照图2和图3)。显影单元U1将抗蚀剂膜部分地除去而形成抗蚀剂图案。热处理单元U2以利用例如热板对晶片W加热并且利用例如冷却板将加热后的晶片W冷却的方式进行热处理。作为在DEV模块17中进行的热处理的具体例子，能够举出显影处理前的加热处理(PEB：Post Exposure Bake)、显影处理后的加热处理(PB：Post Bake，后烘培)等。
在处理块5内的载体块4侧设置有架单元U10(参照图2和图3)。架单元U10设置成从底面至TCT模块16，被划分为在上下方向排列的多个小室。在架单元U10的附近设置有升降臂A7。升降臂A7在架单元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侧设置有架单元U11(参照图2和图3)。架单元U11设置成从地面至DEV模块17的上部，被划分为在上下方向排列的多个小室。
接口块6内置有交接臂A8，与曝光装置3连接。交接臂A8取出架单元U11的晶片W交接到曝光装置3，并且从曝光装置3接收晶片W后返回架单元U11。
[显影单元的构成]
接着，参照图4～图6，进一步详细说明显影单元(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(移动机构)30、显影液供给部40和控制部100。
旋转保持部20包括旋转部21和保持部23。旋转部21具有向上方突出的轴22。旋转部21例如将电动机等作为动力源使轴22旋转。保持部23设置在轴22的前端部。在保持部23上水平地配置有在表面Wa上形成有曝光后的抗蚀剂膜R的晶片W。保持部23通过例如吸附等大致水平地保持晶片W。即，旋转保持部20在晶片W的姿势为大致水平的状态下使晶片W绕相对于晶片W的表面垂直的轴(旋转轴)旋转。本实施方式中，由于旋转轴通过呈圆形的晶片W的中心，所以也是中心轴。本实施方式中，如图4所示，旋转保持部20从上方看使晶片W绕顺时针方向旋转。
驱动部30构成为驱动液体接触部件N。驱动部30包括导轨31、滑块32和臂33。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与导轨31连续，以能够沿着导轨31在水平方向上移动。臂33与滑块32连续，以能够在上下方向上移动。在臂33的下端连接有液体接触部件N。
驱动部30例如以电动机等为动力源使滑块32和臂33移动，伴随此使液体接触部件N移动。在俯视观看时，液体接触部件N在显影液的排出时，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。
显影液供给部40包括显影液贮存部41、液体接触部件N、供给管42、泵43和阀44。显影液贮存部41存储显影液L(参照图6)。作为显影液贮存部41贮存的显影液L，可以是正型光致抗蚀剂用的显影液，也可以是负型光致抗蚀剂用的显影液。可以根据抗蚀剂膜R的种类，适当选择这些显影液。作为正型光致抗蚀剂用显影液例如能够举出碱性水溶液，作为其碱性成分例如能够举出四甲基氢氧化铵(TMAH)。作为负型光致抗蚀剂用显影液例如能够举出有机溶剂。
液体接触部件N经由供给管42与显影液贮存部41连接。如图4所示，液体接触部件N配置于保持在保持部23的晶片W的上方。如图5所示，接液部材N在本实施方式中呈圆柱形状或者圆板形状。在液体接触部件N形成由沿着其中心轴方向延伸的贯通孔H。贯通孔H的一端与供给管42连接。贯通孔H的另一端是排出经由供给管42从显影液贮存部41供给的显影液L的排出口Na。因此，液体接触部件N也作为显影液L的排出喷嘴起作用。
液体接触部件N具有从排出口Na在横向扩展的下端面(相对面)Nb。即，排出口Na形成于下端面Nb。下端面Nb在本实施方式中是呈圆形的大致平坦面，与晶片W的表面Wa以大致平行的状态相对。因此，排出口Na朝向铅直下方。因而，显影液L从排出口Na朝向表面Wa向下方排出。
排出口Na的截面形状例如可以说圆形。排出口Na的直径可以是1mm～8mm程度，也可以是3mm～5mm程度。下端面Nb的直径可以是20mm～200mm程度，也可以是30mm～100mm程度。
泵43设置在供给管42的中途，从显影液贮存部41对液体接触部件N压送显影液L。阀44在供给管42设置在液体接触部件N与泵43之间。阀44使来自液体接触部件N的显影液L的排出开始或者停止。
控制部100由一个或者多个控制用计算机构成，控制显影单元U1。控制部100包括：显示控制条件的设定画面的显示部(未图示)；输入控制条件的输入部(未图示)；和从计算机能够读取的存储介质读取程序的读取部(未图示)。存储介质存储有用于使显影单元U1实施显影处理的程序。该程序能够由控制部100的读取部读取。作为存储介质，例如可以是半导体存储器、光刻录盘、磁刻录盘、光磁刻录盘。控制部100根据输入到输入部的控制条件和由读取部读取的程序来控制显影单元U1，使显影单元U1实施下述的显影处理。
[显影方法]
针对使用显影单元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。首先，使抗蚀剂膜R被曝光装置3曝光后的晶片W保持在旋转保持部20。接着，如图7的(a)所示，控制部100控制滑块32和臂33，以使得液体接触部件N的下端面Nb与晶片W的表面Wa的周缘部相对，使液体接触部件N位于晶片W的表面Wa上。接着，如图7的(a)和(b)所示，控制部100控制旋转部21而使晶片W旋转的状态下，控制部100控制泵43和阀44，从排出口Na对由抗蚀剂膜R的表面和下端面Nb形成的缝隙G(参照图6)供给显影液L，并且控制部100控制滑块32，而使液体接触部件N从晶片W的周缘部向中央部(旋转轴)移动(参照图7的(a)和(b)的箭头D1)。
液体接触部件N到达晶片W的旋转轴上后，控制部100控制泵43和阀44，而使来自排出口Na的显影液L的排出停止。这样，如图7的(c)所示，显影液L遍布于抗蚀剂膜R的表面整体，抗蚀剂膜R的显影进行。缝隙G的大小(抗蚀剂膜R的表面与下端面Nb的离开距离)可以是0.1mm～2.0mm程度，也可以是1.0mm程度。
此时，晶片W的旋转速度例如可以是5转/分钟～100转/分钟，也可以是10转/分钟～50转/分钟，还可以是20转/分钟～40转/分钟。通过使晶片W的旋转速度为5转/分钟以上，能够在短时间之内充分地使显影液L遍布于在抗蚀剂膜R上。通过使晶片W的旋转速度为100转/分钟以下，能够充分抑制从液体接触部件N供给的显影液L在抗蚀剂膜R的表面由于离心力而向晶片W的周缘侧流出，由此能够更进一步正确地控制使显影液遍布于抗蚀剂膜R上的速度。
接着，如图8的(a)所示，在液体接触部件N的下端面Nb与晶片W的表面Wa相对的状态下，控制部100控制滑块32，使液体接触部件N移动到晶片W的周缘部。之后，在使晶片W旋转的状态下，使液体接触部件N在晶片W的周缘部上静止。此时，晶片W的旋转速度可以与供给显影液L的步骤相同程度。
此处，如图8的(b)所示，在液体接触部件N的周缘附近，与向液体接触部件N的外侧扩散的流动相比，没有显著产生要回到液体接触部件N的内侧的涡流。因此，位于液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间的显影液L的大部分不向液体接触部件N的外侧流出，而被保持在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间。特别是，本实施方式中，由于晶片W的转速如上所述比较小，所以显影液L不易向液体接触部件N的外侧流失。因而，液体接触部件N位于晶片W的周缘部时，如图8的(a)和(b)所示，在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R之间保持显影液L。保持的时间(从液体接触部件N到达晶片W的周缘部至在该周缘部静止的时间)例如可以是10秒～20秒程度。
接着，经过了规定的显影时间(从显影液L的排出停止开始经过的时间)后，控制部100控制滑块32和臂33，而使液体接触部件N从晶片W的表面Wa上退避。显影时间例如可以是10秒～60秒程度。之后，用清洗液清洗晶片W的表面Wa，使晶片W干燥，由此在晶片W的表面Wa上形成规定的抗蚀剂图案。根据以上，显影处理结束。
[显影残渣的浓度与线宽的关系]
但是，当对抗蚀剂膜R(抗蚀剂材料)供给显影液L时，抗蚀剂膜R开始溶解于显影液L，来自抗蚀剂膜R的溶解生成物(显影残渣)在显影液L中以离子扩散。因此，当抗蚀剂膜R向显影液L的溶解进行时，显影液L中的显影残渣的浓度变高。本发明者们调查该浓度与线宽的关系时，判断得知线宽相对于该浓度有正比关系。以下具体说明该调查方法。
首先，准备使用负型的光致抗蚀剂在表面Wa形成有抗蚀剂膜R的晶片W作为试验样品1～5。如图9的(a)所示，在晶片W的表面Wa设定有两个中心部侧的区域S1和其外侧的区域S2。
针对呈圆形的区域S1中所包含的抗蚀剂膜R，根据试验样品1～5任意调整了曝光的面积。另一方面，针对呈圆环状的区域S2中所包含的抗蚀剂膜R，使用以图案间隔(L/S)成为45nm程度的方式具有规定的开口图案的掩模(中间掩模)，不分试验样品地使曝光量恒定地对其整个区域进行了曝光。
接着，对晶片W的表面Wa的整个区域(抗蚀剂膜R的表面的整个区域)供给显影液L，进行了显影处理。在显影处理结束后，用清洗液清洗晶片W的表面Wa，并且使晶片W干燥。然后，分别对试验样品1～5测量线宽。
此处，以下具体说明各试验样品1～5的区域S1的曝光面积。试验样品1中，对区域S1的整个区域进行了曝光。因此，在接着的显影处理中，区域S1的抗蚀剂膜R几乎不溶解，从区域S1没有产生显影残渣。因而，存在于区域S2的显影残渣的量主要来自于在区域S2溶解了的抗蚀剂膜R。
在试验样品2中，将区域S1的75％的面积曝光且没有将剩余的面积曝光。因此，在接着的显影处理中，区域S1的抗蚀剂膜R稍微溶解，在区域S1产生的显影残渣之中至少一部分被供给到了区域S2。因而，存在于区域S2的显影残渣的量来自于在区域S1、S2溶解的抗蚀剂膜R的量。
在试验样品3中，将区域S1的50％的面积曝光且没有将剩余的面积曝光。因此，在接着的显影处理中，区域S1的抗蚀剂膜R溶解，在区域S1产生的显影残渣之中至少一部分被供给到了区域S2。因而，存在于区域S2的显影残渣的量来自于在区域S1、S2溶解的抗蚀剂膜R的量。
在试验样品4中，将区域S1的25％的面积曝光且没有将剩余的面积曝光。因此，在接着的显影处理中，区域S1的抗蚀剂膜R大量溶解，在区域S1产生的显影残渣之中至少一部分被供给到了区域S2。因而，存在于区域S2的显影残渣的量来自于在区域S1、S2溶解的抗蚀剂膜R的量。
在试验样品5中，区域S1的整个区域没有曝光。因此，在接着的显影处理中，区域S1的抗蚀剂膜R大致全部溶解，在区域S1产生的显影残渣之中至少一部分被供给到了区域S2。因而，存在于区域S2的显影残渣的量来自于在区域S1、S2溶解的抗蚀剂膜R的量。根据以上，区域S2的显影残渣的浓度(在区域S2中显影液L中所包含的显影残渣的量)在试验样品1中最低，按照试验样品2～5的顺序变高。
图9的(b)表示针对各试验样品1～5测量的线宽的结果。如图9的(b)所示，确认了抗蚀剂图案的线宽相对于显影残渣的浓度具有正比关系。即，得到了显影残渣的浓度越高显影速度越慢，并且线宽变大的见解。再者，图9的(b)所示的直线状的虚线是与各点相关的一次近似直线(回归直线)。
[作用]
但是，通常越是在先进行了显影液L的供给的区域(在先区域)，显影液L对抗蚀剂膜R的接液时间越长。因此，越是在先进行了显影液L的供给的区域，显影越进行，而抗蚀剂膜R的向显影液的溶解被促进，有线宽变小的倾向。另一方面，越是在后进行显影液的供给的区域，显影越迟，抗蚀剂膜的向显影液的溶解没有推进，有线宽变大的倾向。因此，为了得到均匀的面内线宽分布，在晶片W的表面Wa之中有线宽变小的倾向的区域中，使显影的进行延迟，应该调整线宽。因此，在本实施方式中，将具有与晶片W的表面Wa相对的下端面Nb的液体接触部件N配置于晶片W的表面Wa之中在先从液体接触部件N的排出口Na进行了显影液L的供给的区域(在本实施方式中，晶片W的周缘部)的上方，在下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间保持显影液。因此，在在先进行了显影液L的供给的区域(晶片W的周缘部)，利用液体接触部件N的存在而保持显影液L时，显影液L中所包含的显影残渣的浓度在下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间高。因而，在在先进行了显影液L的供给的区域(晶片W的周缘部)，抗蚀剂膜R的溶解被抑制，显影的进行被抑制。其结果是，通过使用接液部材N，能够将在先进行了显影液L的供给的区域(晶片W的周缘部)中的线宽控制成与在后进行了显影液L的供给的区域(晶片W的中央部)中的线宽相同程度。根据以上，能够使面内线宽分布的均匀性提高。特别是，基于线宽相对于显影残渣的浓度具有正比的关系这个上述的见解，在在先进行了显影液L的供给的区域配置液体接触部件来调节该区域的显影残渣的浓度，由此能够实现期望的线宽。
在本实施方式中，当使显影液L遍布于抗蚀剂膜R的表面整体时，使液体接触部件N从晶片W的周缘部向旋转轴移动。由此，在晶片W的周缘侧产生的显影残渣随着液体接触部件N的移动，伴随从排出口Na供给的显影液L而容易移动到晶片W的中央部(旋转轴)侧。因而，用于控制线宽的显影残渣难以排出到晶片W的外部。其结果是，为了线宽的控制而能够有效地应用在晶片W的表面Wa上生成的显影残渣。
在本实施方式中，排出口Na形成于液体接触部件N的下端面Nb。由此，显影液L的供给通过液体接触部件N进行。由此，部件数量变少，所以能够实现成本的降低。
[其他的实施方式]
以上详细说明了本发明的实施方式，但是本发明不限定于上述的实施方式。例如，在上述实施方式中，使液体接触部件N位于晶片W的周缘部上，而在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间保持显影液L，但是如果是晶片W的表面Wa之中在先从液体接触部件N进行了显影液L的供给的区域，则也可以使液体接触部件N位于晶片W的周缘部以外。
当使显影液L遍布于抗蚀剂膜R的表面整体时，也可以控制部100控制滑块32而使液体接触部件N从晶片W的中央部(旋转轴)向周缘部移动。具体而言，首先，如图10的(a)所示，控制部100控制滑块32和臂33，以使得液体接触部件N的下端面Nb与晶片W的表面Wa的中央部(旋转轴)相对，使液体接触部件N位于晶片W的表面Wa上。接着，如图10的(a)和(b)所示，在控制部100控制旋转部21而使晶片W旋转的状态下，控制部100控制泵43和阀44，而从排出口Na对由抗蚀剂膜R的表面和下端面Nb形成的缝隙G(参照图6)供给显影液L，并且控制部100控制滑块32，使液体接触部件N从晶片W的中央部(旋转轴)向周缘部移动(参照图10的(a)的箭头D1)。接着，当液体接触部件N到达晶片W的周缘部时，控制部100控制泵43和阀44，使来自排出口Na的显影液L的排出停止。这样，如图10的(c)所示，显影液L遍布于抗蚀剂膜R的表面整体，抗蚀剂膜R的显影推进。该情况下，由于在晶片W的中央部在先进行显影液L的供给，所以当在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间保持显影液L时，使液体接触部件N位于晶片W的中央部上。
当在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间保持显影液L时，如图11所示，可以对液体接触部件N施加正电位。已知显影残渣带负电。因此，通过对液体接触部件N施加正电位，容易将显影残渣保持在液体接触部件N的附近。
液体接触部件N具有与抗蚀剂膜R的表面(晶片W的表面Wa)相对的下端面Nb即可。因此，液体接触部件N的形状没有特别限制，例如可以呈柱状或者板状。
下端面Nb不仅可以是平面状，例如也可以是二维或者三维地弯曲的弯曲状面、凹凸面等。下端面Nb也可以被粗糙面化处理。即使在这些情况下，下端面Nb的表面积增加，通过下端面Nb阻碍显影液L的流动，因此在下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间容易保持显影液L。
参照图12说明另一例子的液体接触部件N。在图12所示的液体接触部件N的下端面Nb设置有突条部Nc。突条部Nc沿着液体接触部件N(下端面Nb)的周缘延伸为圆环状。因此，因突条部Nc的存在，能够阻碍从液体接触部件N的中央向周缘去的显影液L的流动。因而，在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜的表面之间更容易保持显影液L。
参照图13说明另一例子的液体接触部件N。在图13所示的液体接触部件N的下端面Nb设置有多个突起部Nd。因此，因多个突起部Nd的存在，阻碍显影液L的流动。因此，在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间容易保持显影液L。突起部Nd在图13中呈三角锥形状，使液体接触部件N与显影液L的接触面积较大而能够阻碍显影液L的流动即可，因此例如也可以是其他的多棱椎形状、多棱柱形状、其他不同的形状。
在上述实施方式中，排出口Na形成于下端面Nb，液体接触部件N还能够作为显影液L的排出喷嘴起作用，但是如图14所示，也可以不在液体接触部件N形成贯通孔H和排出口Na，而显影液供给部40具有与液体接触部件N分体设置的排出喷嘴N1。此时，如该图所示，驱动部30还包括滑块34和臂35。滑块34以沿着导轨31能够在水平方向上移动的方式与导轨31连接。臂35以能够在上下方向上移动的方式与滑块34连接。在臂35的下端连接有排出喷嘴N1。排出喷嘴N1经由供给管42与显影液贮存部41连接。在排出喷嘴N1的下端形成有排出口N1a，从显影液贮存部41供给的显影液L从排出口N1a排出。
在图14所示的显影单元U1中，在晶片W的表面Wa从周缘部向中央部供给显影液L的情况下，代替没有形成贯通孔H和排出口Na的仅仅柱状或者板状的液体接触部件N，可以使用图15(a)所示的液体接触部件N2。液体接触部件N2呈圆环状，例如是将圆板的中央部圆形地切除而得到的。液体接触部件N2具有在与其中心轴交叉的方向扩展的下端面Nb。如图15的(b)所示，下端面Nb在晶片W的周缘部与晶片W的表面Wa以大致平行的状态相对。即使在该情况下，在在先进行了显影液L的供给的区域(晶片W的周缘部)，抗蚀剂膜R的溶解被抑制，显影的进行被抑制。其结果是，能够使面内线宽分布的均匀性提高。再者，使液体接触部件N2位于晶片W的表面Wa期间，还可以使晶片W旋转，也可以不使晶片W旋转。
当在液体接触部件N的下端面Nb与抗蚀剂膜R的表面之间保持显影液L时，还可以根据晶片W的表面Wa之中从液体接触部件N或者排出喷嘴N1供给了显影液L的区域的顺序，使液体接触部件N或者排出喷嘴N1在晶片W的表面Wa的上方移动。该情况下，由于液体接触部件N或者排出喷嘴N1按照抗蚀剂膜R的溶解容易进行的区域的顺序移动，所以能够在晶片W的表面Wa的整体将线宽的大小控制为相同。因此，能够进一步提高面内线宽分布的均匀性。
抗蚀剂膜R也可以使用负型的光致抗蚀剂形成，也可以使用正型的光致抗蚀剂形成。
【实施例】
在使用具有与上述实施方式的显影单元U1相同的构成的显影单元进行了显影处理的情况下，为了确认能够提高面内线宽分布的均匀性，进行了下述的试验例1～4的试验。
(试验例1)
准备直径300mm的晶片和负型的光致抗蚀剂。接着，使用该光致抗蚀剂，在晶片的表面形成厚度为0.1μm的抗蚀剂膜。接着，关于抗蚀剂膜，使用具有规定图案的开口的掩模(中间掩模)，利用曝光装置将抗蚀剂膜曝光。接着，在使晶片旋转的状态下，从液体接触部件的排出口对由抗蚀剂膜的表面和液体接触部件的下端面(直径20mm)形成的缝隙(参照图6的附图标记G)供给显影液，并且使液体接触部件从晶片的周缘部向中央部(旋转轴)移动。此时，将晶片的转速设定为30转/分钟，将液体接触部件的移动速度设定为20mm/秒，将来自排出口的显影液的排出流量设定为1cc/秒。液体接触部件从晶片的周缘部移动至中央部的移动时间为7.5秒。
液体接触部件到达晶片的旋转轴上后，停止从排出口排出显影液。接着，使液体接触部件从晶片的中央部向周缘部移动。液体接触部件从晶片的中央部移动至周缘部的所需的时间是1秒左右。之后，在使晶片旋转的状态下，使液体接触部件在晶片的周缘部上静止5秒左右。此时，将晶片的转速设定为30转/分钟。在试验例1中，液体接触部件的中心位置是距离晶片W的中心130mm的位置。即，试验例1的液体接触部件的中心位置是晶片的表面之中最先从液体接触部件的排出口供给显影液的区域。
接着，从显影液的排出停止开始经过的时间(显影时间)经过了10秒后，使液体接触部件从晶片的表面上退避。接着，用清洗液清洗晶片的表面，干燥晶片。根据以上，显影处理结束，在晶片的表面上形成了规定的抗蚀剂图案。之后，针对形成的该抗蚀剂图案，根据自晶片的中心起的距离测量线宽。该线宽的测量中使用测长SEM(日立高新技术股份有限公司制)。图16表示该测量结果。在试验例1中，线宽的最大值与最小值之差为1.6nm左右。
(试验例2)
除了使液体接触部件的静止位置为距离晶片的中心80mm的位置以外，与试验例1同样地进行显影处理，根据自晶片的中心起的距离测量线宽。图17表示该测量结果。在试验例2中，线宽的最大值与最小值之差为2.3nm左右。
(试验例3)
除了使液体接触部件的静止位置为距离晶片的中心40mm的位置以外，与试验例1同样地进行显影处理，根据自晶片的中心起的距离测量线宽。图18表示该测量结果。在试验例3中，线宽的最大值与最小值之差为3.7nm左右。
(试验例4)
除了使液体接触部件的静止位置为距离晶片的中心0mm的位置(晶片的正上)以外，与试验例1同样地进行显影处理，根据自晶片的中心起的距离测量线宽。图19表示该测量结果。在试验例4中，线宽的最大值与最小值之差为3.8nm左右。
(试验结果)
如图19所示，在液体接触部件的静止位置为晶片的中心的试验例4中，越是在先进行了显影液的供给的晶片的周缘部，显影液对抗蚀剂膜的接液时间越长。因此，确认了越是在先进行了显影液的供给的晶片的周缘部，抗蚀剂膜向显影液的溶解越被促进，有线宽变小的倾向，而越是在后进行显影液的供给的晶片的中央部，越不进行抗蚀剂膜的向显影液的溶解，有线宽变大的倾向。
与此相对，如图16～图18所示，在试验例1～3中，确认了在液体接触部件的静止位置有线宽变大的倾向。特别是，如图16所示，在晶片的表面之中成为最先从液体接触部件的排出口供给显影液的区域使接液部材静止的试验例1中，确认了从晶片的中央部向周缘部去线宽的分布大致恒定，面内线宽分布的均匀性极高。

Claims (13)

1.一种显影方法，其使配置于基板的表面上且曝光了的抗蚀剂膜显影而形成抗蚀剂图案，所述显影方法的特征在于，包括：
使所述基板绕与水平地保持的所述基板的表面正交的方向上延伸的旋转轴旋转，并且从位于所述基板的上方的排出口将显影液排出到所述抗蚀剂膜上，使显影液遍布于所述抗蚀剂膜的表面上的步骤；和
将具有与所述基板的表面相对的相对面的液体接触部件配置于所述基板的表面之中的作为在先从所述排出口进行了显影液的供给的区域的在先区域的上方，使所述液体接触部件的所述相对面与所述显影液接触，并且使所述液体接触部件在所述在先区域的上方静止规定时间，以利用所述液体接触部件的存在而将所述显影液保持在所述液体接触部件的所述相对面与所述抗蚀剂膜之间的步骤。
2.如权利要求1所述的显影方法，其特征在于：
在使显影液遍布于所述抗蚀剂膜的表面上的所述步骤中，使所述排出口从所述基板的周缘向所述旋转轴移动。
3.如权利要求1所述的显影方法，其特征在于：
在使显影液遍布于所述抗蚀剂膜的表面上的所述步骤中，使所述排出口从所述旋转轴向所述基板的周缘移动。
4.如权利要求1～3中任一项所述的显影方法，其特征在于：
在将所述液体接触部件配置于所述在先区域的上方的所述步骤中，对所述液体接触部件施加正电位。
5.如权利要求1～3中任一项所述的显影方法，其特征在于：
所述基板的旋转速度是5转/分钟～100转/分钟。
6.如权利要求1～3中任一项所述的显影方法，其特征在于：
所述抗蚀剂膜的表面与所述液体接触部件的所述相对面的离开距离是0.1mm～2.0mm。
7.如权利要求1～3中任一项所述的显影方法，其特征在于：
在将所述液体接触部件配置于所述在先区域的上方的所述步骤中，按照所述基板的表面之中从所述排出口供给了显影液的区域的顺序，使所述液体接触部件在所述基板的表面的上方移动。
8.如权利要求1～3中任一项所述的显影方法，其特征在于：
所述排出口形成于所述液体接触部件的所述相对面。
9.如权利要求1～3中任一项所述的显影方法，其特征在于：
在与所述液体接触部件分体设置的排出喷嘴形成有所述排出口。
10.一种显影装置，其使配置于基板的表面上且被曝光了的抗蚀剂膜显影而形成抗蚀剂图案，所述显影装置的特征在于，包括：
旋转保持部，其将所述基板保持为水平，并且使所述基板绕与所述基板的表面正交的方向上延伸的旋转轴旋转；
将显影液排出到所述抗蚀剂膜上的排出口；
具有与所述基板的表面相对的相对面的液体接触部件；
使所述液体接触部件移动的移动机构；和
控制部，其控制所述移动机构，使得所述液体接触部件位于所述显影液被供给到了所述抗蚀剂膜上的状态下的所述基板的表面之中要调整所述抗蚀剂图案的线宽的规定区域的上方，使所述液体接触部件的所述相对面与所述显影液接触，并且使所述液体接触部件在所述规定区域的上方静止规定时间，以利用所述液体接触部件的存在而将所述显影液保持在所述液体接触部件的所述相对面与所述抗蚀剂膜之间。
11.如权利要求10所述的显影装置，其特征在于：
所述液体接触部件呈柱状或者板状。
12.如权利要求10或者11所述的显影装置，其特征在于：
在所述液体接触部件的周缘设置有从所述相对面向所述基板的表面延伸的环状的突条部。
13.如权利要求10或者11所述的显影装置，其特征在于：
在所述液体接触部件的所述相对面设置有从所述相对面向所述基板的表面延伸的多个突起部。
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