CN105652610A

CN105652610A - 显影处理方法和显影处理装置

Info

Publication number: CN105652610A
Application number: CN201510867084.3A
Authority: CN
Inventors: 牟田行志; 京田秀治; 久保田稔
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-06-08
Also published as: TW201629640A; KR20160065757A; KR102403094B1; TWI657318B; JP2016111345A; JP6449752B2

Abstract

本发明提供能确保显影处理的面内均匀性并提高显影处理的生产率的显影处理方法和显影处理装置。在显影处理方法中，在晶圆的中心部形成经纯水稀释后的稀释显影液的积液(时间t₁)，之后，将晶圆加速到第1转速而使所述稀释显影液的积液扩散到晶圆的整个面，在该晶圆的表面上形成所述稀释显影液的液膜(时间t₂)。之后，在具有与晶圆平行的液体接触面的显影液供给喷嘴与该晶圆之间确保规定间隔的间隙的状态下，自所述显影液供给喷嘴向晶圆的中心部供给显影液而在晶圆与该显影液供给喷嘴的液体接触面之间形成显影液的积液(时间t₃)。一边继续自显影液供给喷嘴供给显影液一边使晶圆旋转，并使所述显影液供给喷嘴自晶圆的中心部向晶圆的外周部移动。

Description

显影处理方法和显影处理装置

技术领域

本发明涉及用于对形成有抗蚀膜的基板进行显影处理而在基板上形成规定的图案的显影处理方法和显影处理装置。

背景技术

在例如半导体器件的制造工艺中的光刻工序中，通过在例如作为基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”。)上依次进行涂敷抗蚀液而形成抗蚀膜的抗蚀剂涂敷处理、将该抗蚀膜曝光成规定的图案的曝光处理、在曝光后促进抗蚀膜内的化学反应的加热处理(曝光后烘烤)、使曝光后的抗蚀膜显影的显影处理等，从而在晶圆上形成规定的抗蚀图案。

另外，作为显影处理的方式，公知有一边自具有与晶圆的直径相同程度的长度的纵长喷嘴供给显影液一边使该喷嘴自晶圆的一端部朝向另一端部平行地移动的方式(专利文献1)、向以高速旋转的晶圆上供给显影液并使显影液扩散的方式(专利文献2)等。

专利文献1：日本特许第3614769号公报

专利文献2：日本特许第4893799号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在利用专利文献1所示那样的纵长喷嘴进行显影处理的情况下，在晶圆的一端部和另一端部，与显影液相接触的时间产生差异。另外，如专利文献2所示，在向旋转中的晶圆的中心供给了显影液的情况下，在晶圆的中心部和晶圆的外周部，与显影液相接触的时间也产生差异。其结果，在晶圆面内，显影处理后的抗蚀图案的线宽产生偏差，随着因近年的半导体器件的高集成化而产生的抗蚀图案的精细化，逐渐不能容许显影时间的差异所引起的线宽的偏差。

因此，为了对晶圆面内均匀地进行显影处理，研究使用具有与基板例如平行的液体接触面的显影液供给喷嘴(以下，有时将该显影液供给喷嘴称作“PAD喷嘴”)的方法。具体而言，首先，在显影液供给喷嘴的液体接触面与晶圆之间确保规定间隔的间隙的状态下向静止的基板上供给显影液，从而在显影液供给喷嘴与晶圆之间形成显影液的液膜。此时，使显影液供给喷嘴位于基板的中心部。接着，在使晶圆以30rpm左右的低速旋转且继续自显影液供给喷嘴供给显影液的状态下，换言之在显影液供给喷嘴300与基板之间维持显影的液膜的状态下，如图25所示那样使显影液供给喷嘴300移动到晶圆W的外周部。由此，能够将显影液Q供给至晶圆W的整个面而实现在晶圆面内的均匀的显影处理。

另外，从提高晶圆处理的生产率这样的观点考虑，显影时间尽量较短为宜。但是，本发明人确认了：在使用PAD喷嘴的显影处理中，当使显影时间较短时，如例如图26所示，在晶圆面内呈螺旋状产生了抗蚀图案的线宽没有成为期望值的部位。在图26中，针对每个区域，在多点测量了晶圆面内的抗蚀图案的线宽，以颜色的浓淡来表示各区域内的线宽的偏差的程度。此外，图26是在使显影时间为例如30秒的情况下的图。但是，在使显影时间为60秒的情况下，如图27所示，基本上没有看到螺旋状的倾向，确认了晶圆面内的线宽为大致均匀。

本发明是鉴于这点而做出的，其目的在于，确保显影处理的面内均匀性并提高显影处理的生产率。

用于解决问题的方案

为了实现所述目的，本发明提供一种显影处理方法，在该显影处理方法中，向基板上供给显影液而对基板上的曝光成规定的图案后的抗蚀膜进行显影，其特征在于，该显影处理方法包括以下工序：积液形成工序，在该积液形成工序中，在基板的中心部形成经纯水稀释后的稀释显影液的积液；之后的液膜形成工序，在该液膜形成工序中，使基板的旋转加速而使所述稀释显影液的积液扩散到基板的整个面，在该基板的表面上形成所述稀释显影液的液膜；以及之后的显影液供给工序，在该显影液供给工序中，在具有液体接触面的显影液供给喷嘴与所述基板之间确保规定间隔的间隙的状态下，自所述显影液供给喷嘴供给显影液，在所述基板与该显影液供给喷嘴的液体接触面之间形成显影液的积液，并使该显影液供给喷嘴沿通过基板中心的径向移动且向基板上供给显影液。

本发明人对在缩短显影时间时呈螺旋状产生的线宽的偏差的原因进行了认真调查。其结果，发现，在显影的初始阶段产生的溶解生成物是导致图26那样的螺旋形状的原因。此外，能够想到，在如所述那样使显影时间为60秒左右时没有产生螺旋状的倾向的原因在于，通过确保足够长的显影时间，从而溶解生成物的影响相对地变小。

本发明是基于这样的见解而做出的，采用本发明，首先，在基板的中心部形成稀释显影液的积液，接着，使基板旋转而使稀释显影液的积液扩散到基板的整个面，从而在基板表面上形成稀释显影液的液面。此时，在基板上，因稀释显影液而产生溶解生成物，但通过使基板旋转，能够将溶解生成物连同稀释显影液一起自基板上排出。接着，在具有液体接触面的显影液供给喷嘴与基板之间形成液膜，在一边继续自显影液供给喷嘴供给显影液一边使基板旋转的同时，使显影液供给喷嘴移动并向基板上供给显影液。此时，由于已经利用稀释显影液将溶解生成物去除，因此，能够在不受溶解生成物的影响的情况下进行显影处理。其结果，即使在使显影时间短于以往的显影时间的情况下，也能够在面内均匀地进行显影处理。因此，采用本发明，能够确保显影处理的面内均匀性并提高显影处理的生产率。

也可以是，所述显影液供给工序中的所述显影液供给喷嘴的移动的开始地点位于所述基板的中心部，所述显影液供给喷嘴的移动的结束地点位于所述基板的外周部。

也可以是，所述显影液供给工序中的所述显影液供给喷嘴的移动的开始地点位于所述基板的外周部，所述显影液供给喷嘴的移动的结束地点位于所述基板的中心部。

也可以是，所述积液形成工序中的稀释显影液的积液是通过如下方式形成的：向静止的基板的中心部供给纯水而形成纯水的积液，接着，向所述纯水的积液上供给显影液。

也可以是，所述积液形成工序中的稀释显影液的积液是通过向静止的基板的中心部供给预先经纯水稀释后的稀释显影液而形成的。

也可以是，所述显影液供给工序中的所述显影液供给喷嘴的移动是在使所述显影液供给喷嘴的下表面沿与所述基板的旋转方向相反的方向自转的同时进行的。

也可以是，在所述液膜形成工序中，将基板加速到第1转速而使所述稀释显影液的积液扩散到基板的整个面，在所述显影液供给工序中，一边使基板以比第1转速慢的第2转速旋转，一边使所述显影液供给喷嘴自基板的中心部向基板的外周部移动。

也可以是，所述第1转速为1500rpm～2000rpm，所述第2转速为15rpm～30rpm。

也可以是，在所述液膜形成工序中，将静止的基板加速到比第1转速慢的第3转速，之后，将基板的转速减速到比第3转速慢的第4转速，之后，将基板加速到第1转速。

也可以是，所述第3转速为200rpm～400rpm。

另外，本发明的另一技术方案提供一种显影处理装置，其用于向基板上供给显影液而对基板上的曝光成规定的图案后的抗蚀膜进行显影，其特征在于，该显影处理装置包括：基板保持部，其用于保持基板的背面并使该保持着的基板以铅垂轴线为中心进行旋转；显影液供给喷嘴，其具有液体接触面，在该液体接触面上形成有用于供给显影液的供给孔；移动机构，其用于使所述显影液供给喷嘴移动；纯水供给喷嘴，其用于向基板上供给纯水；以及其他移动机构，其用于使所述纯水供给喷嘴移动。

并且，本发明的又一技术方案提供一种显影处理装置，其用于向基板上供给显影液而对基板上的曝光成规定的图案后的抗蚀膜进行显影，其特征在于，该显影处理装置包括：基板保持部，其用于保持基板的背面并使该保持着的基板以铅垂轴线为中心进行旋转；显影液供给喷嘴，其具有液体接触面，在该液体接触面上形成有用于供给显影液的供给孔；移动机构，其用于使所述显影液供给喷嘴移动；稀释显影液供给喷嘴，其用于向基板上供给稀释显影液；以及其他移动机构，其用于使所述稀释显影液供给喷嘴移动。

发明的效果

采用本发明，能够确保显影处理的面内均匀性并提高显影处理的生产率。

附图说明

图1是表示本实施方式的基板处理系统的概略结构的俯视图。

图2是表示本实施方式的基板处理系统的概略结构的侧视图。

图3是表示本实施方式的基板处理系统的概略结构的侧视图。

图4是表示显影处理装置的概略结构的纵剖视图。

图5是表示显影处理装置的概略结构的横剖视图。

图6是表示显影液供给喷嘴的概略结构的立体图。

图7是说明晶圆处理的主要工序的流程图。

图8是表示显影处理工序中的晶圆的转速和各设备的动作的时序图。

图9是表示在晶圆上形成有纯水的积液的状态的纵截面的说明图。

图10是表示向纯水的积液上供给稀释用的显影液的状态的纵截面的说明图。

图11是表示使晶圆旋转而使稀释显影液向晶圆W的外周方向扩散的状态的纵截面的说明图。

图12是表示使显影液供给喷嘴移动到晶圆中心部的上方的状态的纵截面的说明图。

图13是表示在显影液供给喷嘴的下端面与晶圆之间形成有显影液的液膜的状态的纵截面的说明图。

图14是表示一边供给显影液一边使显影液供给喷嘴向晶圆的外周方向移动的状态的纵截面的说明图。

图15是表示一边供给显影液一边使显影液供给喷嘴向晶圆的外周方向移动的状态的俯视的说明图。

图16是表示使用本实施方式的显影处理方法进行了显影处理后的抗蚀图案的线宽的偏差的说明图。

图17是表示向抗蚀膜上直接供给稀释显影液的状态的纵截面的说明图。

图18是表示使用显影液供给喷嘴供给稀释用的显影液的情形的纵截面的说明图。

图19是表示使用显影液供给喷嘴形成稀释显影液的积液的情形的纵截面的说明图。

图20是表示其他实施方式的显影液供给喷嘴的概略结构的说明图。

图21是表示其他实施方式的显影液供给喷嘴的概略结构的说明图。

图22是表示其他实施方式的显影液供给喷嘴的概略结构的说明图。

图23是表示其他实施方式的显影液供给喷嘴的概略结构的说明图。

图24是表示一边供给显影液一边使显影液供给喷嘴朝向晶圆的中心部移动的情形的纵截面的说明图。

图25是表示使用PAD喷嘴的显影处理方法的一个例子的俯视的说明图。

图26是表示抗蚀图案的线宽的偏差的说明图。

图27是表示抗蚀图案的线宽的偏差的说明图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。图1是表示包括用于实施本实施方式的显影处理方法的显影处理装置的基板处理系统1的概略结构的说明图。图2和图3分别是示意性表示基板处理系统1的内部的概略结构的主视图和后视图。

如图1所示，基板处理系统1具有将盒站10、处理站11、以及转接站13连接成一体而成的结构，相对于该盒站10输入输出已容纳有多张晶圆W的盒C，该处理站11具有用于对晶圆W实施规定处理的多个各种处理装置，该转接站13与处理站11相邻，用于与曝光装置12之间交接晶圆W。

在盒站10中设有盒载置台20。在盒载置台20上设有多个盒载置板21，该盒载置板21用于在相对于基板处理系统1的外部输入输出盒C时载置盒C。

如图1所示，在盒站10中设有能够在沿X方向延伸的输送路径22上移动的晶圆输送装置23。晶圆输送装置23也能够在上下方向和绕铅垂轴线的方向(θ方向)上移动，能够在各盒载置板21上的盒C与后述的处理站11的第3区G3的交接装置之间输送晶圆W。

在处理站11中设有具有各种装置的多个、例如4个区G1、G2、G3、G4。例如，在处理站11的正面侧(图1的X方向的负方向侧)设有第1区G1，在处理站11的背面侧(图1的X方向的正方向侧)设有第2区G2。另外，在处理站11的靠盒站10的一侧(图1的Y方向负方向侧)设有第3区G3，在处理站11的靠转接站13的一侧(图1的Y方向正方向侧)设有第4区G4。

在例如第1区G1中，如图2所示，设有多个液处理装置，例如，自下方起依次配置有用于对晶圆W进行显影处理的显影处理装置30、用于在晶圆W的抗蚀膜的下层形成防反射膜(以下称作“下部防反射膜”)的下部防反射膜形成装置31、用于在晶圆W上涂敷抗蚀液而形成抗蚀膜的抗蚀剂涂敷装置32、以及用于在晶圆W的抗蚀膜的上层形成防反射膜(以下称作“上部防反射膜”)的上部防反射膜形成装置33。

例如，显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、以及上部防反射膜形成装置33分别以在水平方向上排列有3个的方式配置。此外，能够任意选择这些显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33的数量、配置。

在这些下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33中，例如进行在晶圆W上涂敷规定的涂敷液的旋涂。在旋涂中，例如，自涂敷喷嘴向晶圆W上喷出涂敷液并使晶圆W旋转而使涂敷液在晶圆W的表面上扩散。此外，在后面叙述显影处理装置30的结构。

在例如第2区G2中，如图3所示，设有用于进行晶圆W的加热和冷却这样的热处理的多个热处理装置40～43。

在例如第3区G3中，自下方依次设有多个交接装置50、51、52、53、54、55、56。另外，在第4区G4中，自下方依次设有多个交接装置60、61、62。

如图1所示，在由第1区G1～第4区G4围成的区域中形成有晶圆输送区域D。在晶圆输送区域D中配置有多个晶圆输送装置70，晶圆输送装置70例如具有能够在Y方向、X方向、θ方向以及上下方向上移动的输送臂。晶圆输送装置70在晶圆输送区域D内移动，能够将晶圆W输送到周围的第1区G1、第2区G2、第3区G3以及第4区G4内的规定的装置中。

另外，在晶圆输送区域D中，在第3区G3与第4区G4之间设有用于直线地输送晶圆W的往复输送装置80。

往复输送装置80能够在例如图3的Y方向上直线地移动。往复输送装置80在支承晶圆W的状态下沿Y方向移动，能够在第3区G3的交接装置52与第4区G4的交接装置62之间输送晶圆W。

如图1所示，在第3区G3的X方向正方向侧的附近设有晶圆输送装置100。晶圆输送装置100具有例如能够在X方向、θ方向以及上下方向上移动的输送臂。晶圆输送装置100在支承晶圆W的状态下沿上下方向移动，能够将晶圆W输送到第3区G3内的各交接装置中。

在转接站13中设有晶圆输送装置110和交接装置111。晶圆输送装置110例如具有能够在Y方向、θ方向以及上下方向上移动的输送臂。晶圆输送装置110例如能够将晶圆W支承于输送臂而与第4区G4内的各交接装置、交接装置111以及曝光装置12之间输送晶圆W。

接下来，说明所述显影处理装置30的结构。如图4所示，显影处理装置30具有能够使内部密闭的处理容器130。在处理容器130的侧面形成有晶圆W的输入输出口(未图示)。

在处理容器130内设有作为保持着晶圆W并使晶圆W旋转的基板保持部的旋转卡盘140。能够利用由例如马达等卡盘驱动部141使旋转卡盘140以规定的速度旋转。另外，在卡盘驱动部141上设有例如作动缸等升降机构，从而能够使旋转卡盘140进行升降。

在旋转卡盘140的周围设有用于接收、回收自晶圆W飞散或下落的液体的杯142。在杯142的下表面上连接有用于将回收了的液体排出的排出管143和用于将杯142内的气氛气体排出的排气管144。

如图5所示，在杯142的X方向负方向(图5的下方向)侧形成有沿着Y方向(图5的左右方向)延伸的导轨150。导轨150形成在例如自杯142的Y方向负方向(图5的左方向)侧的外侧起到Y方向正方向(图5的右方向)侧的外侧为止的范围内。在导轨150上安装有例如3根臂151、152、153。

在第1臂151上支承有用于供给纯水的纯水供给喷嘴154。能够利用图5所示的喷嘴驱动部155使第1臂151在导轨150上移动。由此，纯水供给喷嘴154自设置在杯142的Y方向正方向侧的外侧的待机部156通过杯142内的晶圆W的中心部上方，而移动到设于杯142的Y方向负方向侧的外侧的待机部157。

在第2臂152上支承有用于在后述的第1积液形成工序中供给稀释用的显影液的稀释用显影液供给喷嘴158。能够利用图5所示的喷嘴驱动部159使第2臂152在导轨150上移动。由此，能够使稀释用显影液供给喷嘴158自设于杯142的Y方向正方向侧的外侧的待机部160移动到杯142内的晶圆W的中心部上方。待机部160设于待机部156的Y方向正方向侧。作为稀释用的显影液，能够使用例如2.38％浓度的TMAH(四甲基氢氧化铵)。

用于供给显影液的显影液供给喷嘴161借助旋转驱动机构162支承于第3臂153。如例如图6所示，显影液供给喷嘴161在整体上具有圆筒形状，显影液供给喷嘴161的下端面161a与晶圆W例如平行。该下端面161a作为与显影液相接触的液体接触面发挥功能。下端面161a未必需要与晶圆W平行，若下端面161a为能够在后述的显影液的积液形成工序中使显影液供给喷嘴161的下端面161a与晶圆W之间形成显影液的液膜的形状，则下端面161a也可以具有例如向下凸起的平缓的球面形状、倾斜面。另外，在显影液供给喷嘴161的下端面161a的例如中心部形成有用于供给显影液的供给孔161b。显影液供给喷嘴161的直径L构成为小于晶圆W的直径。与自稀释用显影液供给喷嘴158供给的显影液同样地，自显影液供给喷嘴161供给的显影液也能够使用2.38％浓度的TMAH。此外，在本实施方式中，晶圆W的直径例如为300mm，显影液供给喷嘴161的直径L例如为50mm。另外，显影液供给喷嘴161由具有耐化学药品性的例如PTFE等材质构成。

旋转驱动机构162支承显影液供给喷嘴161的上表面，能够使该显影液供给喷嘴161以铅垂轴线为中心进行旋转。

能够利用图5所示的作为移动机构的喷嘴驱动部163使第3臂153在导轨150上移动。由此，能够使显影液供给喷嘴161自设于杯142的Y方向负方向侧的外侧的待机部164移动到杯142内的晶圆W的中心部上方。待机部164设于待机部157的Y方向负方向侧。另外，能够利用喷嘴驱动部163使第3臂153升降，从而能够调节显影液供给喷嘴161的高度。

对于作为其他液处理装置的下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33的结构，除了在喷嘴的形状、根数、自喷嘴供给的液体这几点不同以外，均与所述显影处理装置30的结构相同，因此省略说明。

在以上的基板处理系统1中如图1所示那样设有控制部200。控制部200例如是计算机，其具有程序存储部(未图示)。在程序存储部中存储有用于对基板处理系统1中的晶圆W的处理进行控制的程序。另外，在程序存储部中还存储有用于对所述各种处理装置、输送装置等的驱动系统的动作进行控制并实现基板处理系统1中的后述的剥离处理的程序。此外，也可以是，所述程序被存储在例如计算机可读取的硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等可由计算机读取的存储介质中，并从该存储介质安装到控制部200中。

接下来，说明使用如上构成的基板处理系统1来进行的晶圆处理。图7是表示该晶圆处理的主要工序的例子的流程图。另外，图8是表示利用显影处理装置30进行的显影处理中的晶圆W的转速、各设备的动作的时序图。

首先，将收纳了多张晶圆W的盒C输入到基板处理系统1的盒站10，利用晶圆输送装置23将盒C内的各晶圆W依次输送到处理站11的交接装置53中。

接着，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到第2区G2的热处理装置40中并对晶圆W进行温度调节处理。之后，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到例如第1区G1的下部防反射膜形成装置31中，使晶圆W上形成下部防反射膜(图7的工序S1)。之后，将晶圆W输送到第2区G2的热处理装置41中并对晶圆W进行加热处理。

之后，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到第2区G2的热处理装置42中并对晶圆W进行温度调节处理。之后，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到第1区G1的抗蚀剂涂敷装置32中，使晶圆W上形成抗蚀膜(图7的工序S2)。之后，将晶圆W输送到热处理装置43中并对晶圆W进行预烘烤处理。

接着，将晶圆W输送到第1区G1的上部防反射膜形成装置33中，使晶圆W上形成上部防反射膜(图7的工序S3)。之后，将晶圆W输送到第2区G2的热处理装置43中并对晶圆W进行加热处理。之后，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到第3区G3的交接装置56中。

接着，利用晶圆输送装置100将晶圆W输送到交接装置52中，并利用往复输送装置80将晶圆W输送到第4区G4的交接装置62中。之后，利用转接站13的晶圆输送装置110将晶圆W输送到曝光装置12中，以规定的图案对晶圆W进行曝光处理(图7的工序S4)。

接着，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到热处理装置40中，对晶圆W进行曝光后烘烤处理。由此，在抗蚀膜的曝光部中产生的酸的作用下发生脱保护反应。之后，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到显影处理装置30中并对晶圆W进行显影处理(图7的工序S5)。

在显影处理中，如图9所示，首先，利用纯水供给喷嘴154向形成有抗蚀膜R的晶圆W的中心部供给规定量的纯水P(图8的时间t₀～时间t₁)。此时，在晶圆W静止的状态下供给纯水P。由此，在晶圆W的中心部形成有纯水P的积液(图7的工序T1)。此外，在工序T1中未必需要使晶圆W静止，若为能在晶圆W的中心部形成纯水P的积液的程度的低速旋转，则也可以在使晶圆W旋转的状态下供给纯水P。

接下来，停止供给纯水P，并如图10所示那样使稀释用显影液供给喷嘴158移动到晶圆W的中心部上方，向纯水P的积液上供给规定量的稀释用的显影液Q(图8的时间t₁)。由此，显影液Q被晶圆W上的纯水P稀释而在晶圆W上形成有稀释显影液M的积液(积液形成工序。图7的工序T2)。此时，通过使抗蚀膜R和稀释显影液M相接触而略微进行抗蚀膜R的显影，从而产生溶解生成物U。该溶解生成物U随着稀释显影液M的流动而滞留于积液的外周方向。此外，将纯水P的供给量和显影液Q的供给量之间的比率、换言之稀释显影液M的浓度例如TMAH的浓度设定为大致低于2.38％。

接下来，一边继续自稀释用显影液供给喷嘴158供给显影液，一边利用旋转卡盘140将基板加速到第1转速(图8的时间t₁～时间t₂)。由此，如图11所示，使稀释显影液M自晶圆W的中心朝向外周方向扩散。其结果，在晶圆W的整个面形成有稀释显影液M的液膜(液膜形成工序。图7的工序T3)。此外，作为第1转速，其只要是使稀释显影液M朝向晶圆W的外周扩散且将稀释显影液M排出到晶圆W的外部的速度即可，例如，优选为1500prm～2000rpm，在本实施方式中为1500rpm。另外，将晶圆W加速时的加速度例如为3000rpm/秒。

当在晶圆W上形成稀释显影液M的液膜时，在晶圆W的整个面上略微进行抗蚀膜的显影而产生溶解生成物U，但通过以较高速的第1转速使稀释显影液M扩散，能够将溶解生成物U连同稀释显影液M一起自晶圆W的外周部排出。此外，在图8中，在将晶圆W加速到第1转速的过程中，在到达例如400rpm之后暂时使转速减速到200rpm，通过如此进行减速，除了对晶圆W上的稀释显影液M作用离心力之外，还对晶圆W上的稀释显影液M作用朝向晶圆W的周向的惯性力，能够使稀释显影液M更均匀地扩散。此外，在将要晶圆W加速到第1转速时，未必需要进行图8所示那样的减速。

在晶圆W的转速到达第1转速之后，以第1转速维持例如0.5秒钟的旋转之后，降低晶圆W的转速而使晶圆W停止。此时，在使晶圆W减速时的加速度也为3000rpm/秒(图8的时间t₂～时间t₃)。此外，在时间t₂～时间t₃之间，也继续自稀释用显影液供给喷嘴158供给显影液。

接下来，在使晶圆W停止的同时，停止自稀释用显影液供给喷嘴158供给显影液Q，使稀释用显影液供给喷嘴158自晶圆W上退避，并如图12所示那样使显影液供给喷嘴161移动到晶圆W中心部的上方。此时，显影液供给喷嘴161的下端面161a与晶圆W的上表面之间形成有规定间隔的间隙，该间隙的距离为大致0.5mm～2mm。

接下来，自显影液供给喷嘴161供给显影液Q，如图13所示，在显影液供给喷嘴161的下端面161a与晶圆W之间形成显影液Q的积液(显影液的积液形成工序。图7的工序T4)。与此同时，一边利用旋转驱动机构162使显影液供给喷嘴161旋转，一边如图14所示那样使显影液供给喷嘴161自晶圆W的中心部朝向晶圆W的外周部开始移动。此时，稀释用的显影液供给喷嘴161以通过晶圆W的中心的方式移动。此外，此时的显影液供给喷嘴161的转速优选为50rpm～200rpm，在本实施方式中为130rpm。显影液供给喷嘴161的朝向晶圆W外周部的移动速度优选为10mm/s～100mm/s，在本实施方式中为15mm/s。另外，将显影液供给喷嘴161的旋转方向设定为与晶圆W的旋转方向相反的方向。通过如此设定，能够在晶圆W上对显影液Q进行搅拌而在面内进行更均匀的显影处理。

另外，在开始自显影液供给喷嘴161供给显影液Q的同时，将晶圆W加速到比第1转速慢的第2转速(图8的时间t₃～时间t₄)。作为第2转速，例如优选为15prm～30rpm左右，在本实施方式中为30rpm。另外，使晶圆W加速时的加速度例如为3000rpm/每秒。由此，如图15所示，自晶圆W的中心部朝向外周方向逐渐供给显影液Q。

在显影液供给喷嘴161靠近晶圆W的外周部的附近之后，接着，使晶圆W的转速自第2转速进一步减速，例如为15rpm(图8的时间t₅)。此时的加速度例如为100rpm/每秒。这样，通过在显影液供给喷嘴161到达晶圆W的外周部附近之后使晶圆W的转速降低，能够防止显影液Q因离心力而溢出到晶圆W的外部。然后，在将晶圆W的转速维持在15rpm的状态下使显影液供给喷嘴161移动到晶圆W的外周端部，从而对晶圆W的整个面供给显影液(显影液供给工序。图7的工序T5)。此时，在工序T3中使晶圆W上形成稀释显影液的液膜并将溶解生成物U自晶圆W上排出，因此，即使向晶圆W上供给显影液Q，也能够将溶解生成物U的产生量抑制为极低的量。其结果，能够在不受溶解生成物U的影响的情况下对晶圆W上的抗蚀膜R进行显影处理。

之后，在显影液供给喷嘴161到达晶圆W的外周端部之后，停止自显影液供给喷嘴161供给显影液Q并使显影液供给喷嘴161停止旋转(图8的时间t₆)，使显影液供给喷嘴161自晶圆W上退避。在停止供给显影液Q之后，也可以使晶圆W维持一段时间的旋转，以便使晶圆W上的显影液Q均匀。

之后，在完成显影处理之后，降低晶圆W的转速而使晶圆W停止。接着，自例如纯水供给喷嘴154向晶圆W上供给纯水而对晶圆W进行冲洗处理(图7的工序T6)。由此，将与显影液Q一起溶解了的抗蚀剂冲掉，从而完成一系列的显影处理。

在显影处理的结束后，利用晶圆输送装置70将晶圆W输送到热处理装置42中，对晶圆W进行后烘烤处理(图7的工序S6)。接着，利用热处理装置43对晶圆W进行温度调整。之后，借助晶圆输送装置70、晶圆输送装置23将晶圆W输送到规定的盒载置板21的盒C中，从而完成一系列的光刻工序。

采用以上的实施方式，首先，在晶圆W的中心部形成稀释显影液M的积液，接着，将晶圆W加速到第1转速而使稀释显影液M的积液扩散到晶圆W的整个面，从而在晶圆W的表面上形成稀释显影液M的液面(工序T3)。此时，在晶圆W上，因稀释显影液M而产生溶解生成物U，但通过将晶圆W加速到第1转速，将溶解生成物U连同稀释显影液M一起自晶圆W上排出。然后，在具有与晶圆W例如平行的下端面161a(液体接触面)的显影液供给喷嘴161与晶圆W之间形成显影液Q的液膜，在一边继续自显影液供给喷嘴161供给显影液一边使晶圆W旋转的同时，使显影液供给喷嘴161自晶圆W的中心部向晶圆W的外周部移动，从而将显影液Q涂敷于晶圆W的整个面。此时，由于在工序T3中已经利用稀释显影液M将溶解生成物U去除，因此，能够在不受溶解生成物U的影响的情况下对抗蚀膜R进行显影处理。其结果，如图16所示，即使在使显影时间短于以往的显影时间的情况下，也能够在面内均匀地进行显影处理。在图16中，针对每个区域以颜色的浓淡来表示使用本实施方式的显影处理方法进行了30秒钟显影处理的情况下的晶圆W的面内的抗蚀图案的线宽的偏差程度。在图16中，能够确认，将线宽的偏差抑制到了与显影时间为60秒的所述图27大致相同的程度。因此，采用本发明，能够确保显影处理的面内均匀性并提高显影处理的生产率。

另外，由于使显影液供给喷嘴161一边沿与晶圆W的旋转方向相反的朝向自转一边朝向晶圆W的外周部移动，因此，能够在晶圆W上对显影液Q进行搅拌而在面内进行更均匀的显影处理。此外，显影液供给喷嘴161未必需要进行自转，本发明人确认了，在不进行自转的情况下，也能够实现期望的显影精度。

另外，近年所采用的浸液曝光用的抗蚀剂与显影液之间的接触角较大，难以将显影液均匀地涂敷在抗蚀膜上，但通过如本实施方式那样首先利用高速旋转使稀释显影液M的积液扩散到晶圆W上的整个面而对晶圆W进行预湿处理，还能够期待使抗蚀膜R与显影液Q之间的接触角降低(提高显影液相对于抗蚀膜的润湿性)的效果。其结果，能够向晶圆W的面内均匀地供给显影液，从而能够进一步提高晶圆面内的显影处理的均匀性。另外，通过使抗蚀膜R与显影液Q之间的接触角较小，能够减少显影液Q的供给量。此外，本发明人确认了，通过使用本实施方式的显影方法，能够将以往为了使例如300mm的晶圆W显影而需要的80cc左右的显影液Q降低到43cc左右。

另外，在对晶圆W进行预湿处理时，使用了经纯水稀释后的稀释显影液M，因此，不会仅在稀释显影液M下落的位置、在本实施方式中不会仅在晶圆W的中心部进行显影。因而，从这点来看，能够对晶圆W面内均匀地进行显影处理。

此外，在以上的实施方式中，在工序T2中，在形成稀释显影液M的积液时，向纯水P的积液上供给了稀释用的显影液Q，但稀释显影液M的积液的形成方法并不限定于本实施方式的内容。例如，也可以是，向稀释用显影液供给喷嘴158供给预先经纯水稀释后的稀释显影液M，由此，如例如图17所示，稀释用显影液供给喷嘴158向抗蚀膜R上直接供给稀释显影液M而形成该稀释显影液M的积液。这样一来，能够省略用于形成纯水P的积液的工序T1，因此，能够进一步提高显影处理的生产率。在该情况下，稀释用显影液供给喷嘴158作为稀释显影液供给喷嘴发挥功能。

另外，在以上的实施方式中，在工序T3中，在形成稀释显影液M的液膜时，自稀释用显影液供给喷嘴158供给了显影液Q，但也可以是，在形成稀释显影液M的液膜时，利用显影液供给喷嘴161供给显影液Q。在该情况下，如例如图18所示，使显影液供给喷嘴161与纯水P的积液接触，在该状态下供给稀释用的显影液Q。由此，显影液Q被纯水P稀释，在工序T3中，通过使晶圆W以第1转速旋转，从而在晶圆W上形成稀释显影液M的液膜。

另外，在利用显影液供给喷嘴161形成稀释显影液M的液膜时，也可以是，能够预先自显影液供给喷嘴161供给稀释显影液M，如图19所示，在晶圆W与显影液供给喷嘴161之间直接形成稀释显影液M的积液。在该情况下，同样地，在工序T3中，通过使晶圆W以第1转速旋转，能够在晶圆W上形成稀释显影液M的液膜。

此外，在自显影液供给喷嘴161供给显影液Q和稀释显影液M这两者的情况下，如图20所示，使显影液供给喷嘴161连接于用于供给显影液Q的显影液管250和稀释显影液管251。此外，在显影液供给喷嘴161上不设置旋转驱动机构162的情况下，如图21所示，也可以使显影液管250和稀释显影液管251在显影液供给喷嘴161的内部汇合。在该情况下，图20、图21所示的显影液供给喷嘴161还作为稀释显影液供给喷嘴发挥功能。换言之，显影液供给喷嘴161和稀释显影液供给喷嘴共用供给孔161b。

另外，在以上的实施方式中，仅在显影液供给喷嘴161的中心部形成了供给孔161b，但如例如图22所示，也可以在显影液供给喷嘴161的下端面161a形成多个供给孔161b。通过形成多个供给孔161b，能够向下端面161a均匀地供给显影液Q或稀释显影液M。

另外，在以上的实施方式中，利用不同的臂151、152、153分别支承纯水供给喷嘴154、稀释用显影液供给喷嘴158、显影液供给喷嘴161，但也可以是，利用任意的一个臂来支承纯水供给喷嘴154、稀释用显影液供给喷嘴158以及显影液供给喷嘴161。在该情况下，如例如图23所示，也可以设置为使得用于供给纯水P的纯水管252与显影液供给喷嘴161相连通。

此外，在以上的实施方式中，在工序T4中，自位于晶圆W中心部的显影液供给喷嘴161供给显影液Q而在晶圆W的中心部形成积液，之后，使显影液供给喷嘴161一边供给显影液Q一边自晶圆W的中心部移动到外周端部，由此向晶圆W的整个面供给了显影液Q，但向晶圆W的整个面供给显影液Q的方法并不限定于本实施方式的内容。例如也可以是，在工序T4中，如图24所示，利用显影液供给喷嘴161在晶圆W的外周端部形成显影液Q的积液，之后，使显影液供给喷嘴161一边供给显影液Q一边移动到晶圆W的中心部，由此向晶圆W的整个面供给显影液Q。在该情况下，通过预先在工序T3中将溶解生成物U连同稀释显影液M一起自晶圆W上排出，能够在不受溶解生成物U的影响的情况下对抗蚀膜R进行显影处理。

此外，本发明人确认了，在工序T4中，通过如图24所示那样使显影液供给喷嘴161自晶圆W的外周端部朝向中心部移动，能够进一步提高显影处理的面内均匀性。能够推测其原因如下。即，在工序T3中，由于向晶圆W的中心部供给稀释显影液M，因此在晶圆W的中心部与外周部之间，在与稀释显影液M相接触的时间上产生少量的差异。并且，在该稀释显影液M的作用下，还略微进行显影，因此，与晶圆W的中心部相比，可以看到晶圆W的外周部的线宽有稍微变粗的倾向。另一方面，如图24所示，通过在晶圆W的外周端部形成显影液Q的积液之后使显影液供给喷嘴161朝向晶圆W的中心部移动，能够相对地缓和在工序T3中产生的、与稀释显影液M接触的接触时间的差异。由此，推测能进一步提高显影处理的面内均匀性。

以上，参照附图来说明了本发明的优选的实施方式，但是，本发明并不限定于该例子。只要是本领域的技术人员，就能够在权利要求书所述的构思的范围内想到各种变更例或修改例是显而易见的，所述变更例或修改例当然也被认为属于本发明的保护范围。本发明不限于该例子，而是能够采用各种实施方式。本发明还能够应用于基板为晶圆之外的FPD(平板显示器)、光掩模用的光掩模板(maskreticle)等其他的基板的情况。

产业上的可利用性

本发明在对基板上的抗蚀膜进行显影处理时具有有用性。

附图标记说明

1、基板处理系统；30、显影处理装置；31、下部防反射膜形成装置；32、抗蚀剂涂敷装置；33、上部防反射膜形成装置；40、热处理装置；154、纯水供给喷嘴；158、稀释用显影液供给喷嘴；161、显影液供给喷嘴；200、控制部；P、纯水；Q、显影液；R、抗蚀膜；W、晶圆。

Claims

1.一种显影处理方法，在该显影处理方法中，向基板上供给显影液而对基板上的曝光成规定的图案后的抗蚀膜进行显影，其特征在于，

该显影处理方法包括以下工序：

积液形成工序，在该积液形成工序中，在基板的中心部形成经纯水稀释后的稀释显影液的积液；

之后的液膜形成工序，在该液膜形成工序中，使基板的旋转加速而使所述稀释显影液的积液扩散到基板的整个面，在该基板的表面上形成所述稀释显影液的液膜；以及

之后的显影液供给工序，在该显影液供给工序中，在具有液体接触面的显影液供给喷嘴与所述基板之间确保规定间隔的间隙的状态下，自所述显影液供给喷嘴供给显影液，在所述基板与该显影液供给喷嘴的液体接触面之间形成显影液的积液，并使该显影液供给喷嘴沿通过基板中心的径向移动且向基板上供给显影液。

2.根据权利要求1所述的显影处理方法，其特征在于，

所述显影液供给工序中的所述显影液供给喷嘴的移动的开始地点位于所述基板的中心部，所述显影液供给喷嘴的移动的结束地点位于所述基板的外周部。

3.根据权利要求1所述的显影处理方法，其特征在于，

所述显影液供给工序中的所述显影液供给喷嘴的移动的开始地点位于所述基板的外周部，所述显影液供给喷嘴的移动的结束地点位于所述基板的中心部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的显影处理方法，其特征在于，

所述积液形成工序中的稀释显影液的积液是通过如下方式形成的：向静止的基板的中心部供给纯水而形成纯水的积液，接着，向所述纯水的积液上供给显影液。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的显影处理方法，其特征在于，

所述积液形成工序中的稀释显影液的积液是通过向静止的基板的中心部供给预先经纯水稀释后的稀释显影液而形成的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的显影处理方法，其特征在于，

所述显影液供给工序中的所述显影液供给喷嘴的移动是在使所述显影液供给喷嘴的下表面沿与所述基板的旋转方向相反的方向自转的同时进行的。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的显影处理方法，其特征在于，

在所述液膜形成工序中，将基板加速到第1转速而使所述稀释显影液的积液扩散到基板的整个面，

在所述显影液供给工序中，一边使基板以比第1转速慢的第2转速旋转，一边使所述显影液供给喷嘴自基板的中心部向基板的外周部移动。

8.根据权利要求7所述的显影处理方法，其特征在于，

所述第1转速为1500rpm～2000rpm，

所述第2转速为15rpm～30rpm。

9.根据权利要求7所述的显影处理方法，其特征在于，

在所述液膜形成工序中，将静止的基板加速到比第1转速慢的第3转速，

之后，将基板的转速减速到比第3转速慢的第4转速，

之后，将基板加速到第1转速。

10.根据权利要求9所述的显影处理方法，其特征在于，

所述第3转速为200rpm～400rpm。

11.一种显影处理装置，其用于向基板上供给显影液而对基板上的曝光成规定的图案后的抗蚀膜进行显影，其特征在于，

该显影处理装置包括：

基板保持部，其用于保持基板的背面并使该保持着的基板以铅垂轴线为中心进行旋转；

显影液供给喷嘴，其具有液体接触面，在该液体接触面上形成有用于供给显影液的供给孔；

移动机构，其用于使所述显影液供给喷嘴移动；

纯水供给喷嘴，其用于向基板上供给纯水；以及

其他移动机构，其用于使所述纯水供给喷嘴移动。

12.一种显影处理装置，其用于向基板上供给显影液而对基板上的曝光成规定的图案后的抗蚀膜进行显影，其特征在于，

该显影处理装置包括：

移动机构，其用于使所述显影液供给喷嘴移动；

稀释显影液供给喷嘴，其用于向基板上供给稀释显影液；以及

其他移动机构，其用于使所述稀释显影液供给喷嘴移动。

13.根据权利要求12所述的显影处理装置，其特征在于，

所述显影液供给喷嘴和所述稀释显影液供给喷嘴共用供给孔。