CN110088879A - 显影处理方法、计算机存储介质和显影处理装置 - Google Patents

显影处理方法、计算机存储介质和显影处理装置 Download PDF

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Abstract

对基板上的抗蚀膜进行显影处理的显影处理方法包括如下工序：图案形成工序，对基板供给显影液而使基板上的抗蚀膜显影来形成抗蚀图案；涂布工序，对经显影的基板涂布水溶性聚合物的水溶液；以及冲洗工序，对涂布了该水溶性聚合物的水溶液的基板供给冲洗液来清洗基板。

Description

显影处理方法、计算机存储介质和显影处理装置
技术领域
(相关申请的相互参照)
本申请基于2016年12月19日在日本申请的特愿2016-245063号、2017年9月27日在日本申请的特愿2017-187045号和2017年12月5日在日本申请的特愿2017-233389号主张优先权，将其内容引用至此。
本发明涉及对形成了抗蚀膜的基板进行显影处理并在基板上形成规定的图案的显影处理方法、计算机存储介质和显影处理装置。
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”)上依次进行涂布抗蚀液而形成抗蚀膜的抗蚀剂涂布处理、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(曝光后烘焙)、用显影液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。
上述的显影处理通常通过显影处理装置进行，在该显影处理装置中，例如自显影液供给喷嘴将显影液供给至保持于旋转卡盘的晶圆上，在晶圆表面上形成显影液的液膜而使晶圆显影。然后通过清洗液供给喷嘴将纯水等的清洗液供给至晶圆上，使晶圆高速旋转来进行清洗。通过该清洗可去除显影时晶圆上的显影液中生成的显影产物。
然而，近些年，由于曝光技术等的进步而使半导体装置的微细化得以进一步发展，呈现出微细且高长径比的抗蚀图案。微细的抗蚀图案、长径比高的抗蚀图案中，进行上述的显影时清洗液残留于晶圆上、具体而言清洗液残留于图案之间，由于该残留的清洗液而存在发生所谓的图案崩塌的问题。
专利文献1中公开了：为了防止图案崩塌的发生，在抗蚀图案的显影时的清洗工序中使用2种以上的清洗液，将施加了显影液的处理的抗蚀表面暴露于在其前半段工序中使用的清洗液中来促进抗蚀表面的改性，使后半段工序中使用的清洗液与该抗蚀表面的接触角增大至60～120°。
需要说明的是，残留于图案之间的清洗液中产生的应力σ、即由于残留于其间的清洗液而在图案中产生的与基板平行的方向上的力与相对于清洗液的抗蚀剂的接触角θ和清洗液的表面张力γ处于如下关系：
σ∝γcosθ…(式1)
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-29936号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，作为抗蚀剂的材料有时使用拒水性高的材料。
然而，专利文献1的技术是与作为清洗液的水的接触角为0°的抗蚀剂、即拒水性低的抗蚀剂的技术。
另外，即使使用拒水性高的抗蚀剂，若推进微细化，则进行显影时在清洗液残留于图案之间时会发生图案崩塌。
进而，清洗液残留于图案间即晶圆上时，清洗液中包含的显影产物也会残留于晶圆上。残留于晶圆上的显影产物成为缺陷的原因。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于在使用拒水性高的抗蚀剂的情况下抑制图案崩塌的发生、进而得到微细的抗蚀图案且防止发生缺陷。
用于解决问题的方案
为了实现前述的目的，本发明的一技术方案为对基板上的抗蚀膜进行显影处理的显影处理方法，其包括如下工序：图案形成工序，对基板供给显影液而使基板上的抗蚀膜显影来形成抗蚀图案；涂布工序，对经显影的基板涂布水溶性聚合物的水溶液；以及冲洗工序，向前述涂布了水溶性聚合物的水溶液的基板供给冲洗液来清洗基板。
前述水溶性聚合物的水溶液的pH优选为3～6。进而，根据前述冲洗液的种类，前述冲洗液的pH也成为确定前述水溶性聚合物的水溶液的pH最佳值的因素之一。
根据另一方面的本发明的一技术方案，为可读取的计算机存储介质，其存储有在控制部的计算机上工作的程序，所述控制部控制显影处理装置，以使该显影处理装置执行上述的显影处理方法。
进而根据另一方面的本发明的一技术方案，为对基板上的抗蚀膜进行显影处理的显影处理装置，其具备：基板保持部，其保持基板；显影液供给喷嘴，其对基板供给显影液；水溶液供给喷嘴，其对基板供给水溶性聚合物的水溶液；冲洗液供给喷嘴，其对基板供给冲洗液；以及控制部，所述控制部对前述显影液供给喷嘴、前述水溶液供给喷嘴和前述冲洗液供给喷嘴进行控制，以执行如下工序：图案形成工序，对基板供给显影液而使基板上的抗蚀膜显影来形成抗蚀图案；涂布工序，对经显影的基板涂布水溶性聚合物的水溶液；以及冲洗工序，向前述涂布了水溶性聚合物的水溶液的基板供给冲洗液来清洗基板。
发明的效果
根据本发明的一技术方案，在使用拒水性高的抗蚀剂的情况下，清洗液不会残留于图案之间即晶圆上，因此能够抑制图案崩塌的发生、进而得到更微细的抗蚀图案，另外，还能够防止缺陷的发生。
附图说明
图1是示出本实施方式的安装了显影处理装置的基板处理系统的结构的概略的俯视图。
图2是示意性示出图1的基板处理系统的结构的概略的主视图。
图3是示意性示出图1的基板处理系统的结构的概略的后视图。
图4是示意性示出本发明的第1实施方式的显影处理装置的结构的概略的纵向剖面图。
图5是示意性示出本发明的第1实施方式的显影处理装置的结构的概略的横向剖面图。
图6是示出本发明的第1实施方式的显影处理的一个例子的流程图。
图7是示出执行了显影处理的工序后的晶圆的情形的剖面图。
图8是对通过本实施方式的显影处理使抗蚀剂的接触角减少的理由进行说明的图。
图9是示意性示出本发明的第2实施方式的显影处理装置的结构的的纵向剖面图。
图10是示出本发明的第2实施方式的显影处理的一个例子的流程图。
图11是示出本发明的第2实施方式的显影处理的其它例的流程图。
图12是示出本发明的第3实施方式的显影处理的一个例子的流程图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本说明书和附图中，对于实质上具有相同的功能构成的要素，因标记相同的符号而省略重复说明。
图1是示意性示出本发明的实施方式的具备显影处理装置的基板处理系统1的结构的概略的平面说明图。图2和图3分别是示意性示出基板处理系统1的内部结构的概略的主视图和后视图。
如图1所示，基板处理系统1具有将盒交接站10、处理站11、以及转接站13连接成一体而成的结构，所述盒交接站10输入输出容纳有多张晶圆的盒C，所述处理站11具有用于对晶圆实施规定处理的多个各种处理装置，所述转接站13与处理站11相邻，用于与曝光装置12之间交接晶圆。
在盒交接站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，在盒交接站10中设有能够在沿X方向延伸的输送路径22上自由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)上自由移动，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、即第1区G1～第4区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、附图的上侧)设有第2区G2。另外，在处理站11的靠盒交接站10的一侧(图1的Y方向负方向侧)设有已说明的第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；用于对晶圆W涂布抗蚀液而形成抗蚀膜的抗蚀剂涂布装置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、抗蚀剂涂布装置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。需要说明的是，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、抗蚀剂涂布装置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、抗蚀剂涂布装置32、上部防反射膜形成装置33中，例如进行在晶圆W上涂布规定的涂布液的旋涂。在旋涂中，例如，自涂布喷嘴向晶圆W上喷出涂布液并使晶圆W旋转而使涂布液在晶圆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。
如图2、图3所示，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，如图3所示，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，所述晶圆输送装置70例如具有能够在Y方向、X方向、θ方向以及上下方向上自由移动的输送臂。晶圆输送装置70在晶圆输送区域D内移动，能够在位于周围的第1区G1、第2区G2、第3区G3以及第4区G4内的规定的装置之间输送晶圆W。
另外，如图3所示，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的梭式输送装置80。
梭式输送装置80能够在例如图3的Y方向上直线地自由移动。梭式输送装置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自由移动的输送臂。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自由移动的输送臂。晶圆输送装置110例如能够用输送臂支承晶圆W而在第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。
如图1所示，在以上的基板处理系统1中设有控制部300。控制部300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、进而对后述的喷嘴驱动部166、169、172、175等也进行控制并实现基板处理系统1中的后述的显影处理的程序。需要说明的是，所述程序可以是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的程序，也可以是从该存储介质安装到控制部300中的程序。
接下来，对使用如上构成的基板处理系统1来进行的晶圆处理的概略进行说明。首先，将收纳了多张晶圆W的盒C输入到基板处理系统1的盒交接站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，在晶圆W上形成下部防反射膜。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的抗蚀剂涂布装置32中，在晶圆W上形成抗蚀膜。之后，将晶圆W输送到热处理装置43中并对晶圆W进行预烘焙处理。
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，在晶圆W上形成上部防反射膜。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，并利用梭式输送装置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。
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进行曝光后烘焙处理。由此，利用抗蚀膜的曝光部中产生的酸发生脱保护反应。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。
(第1实施方式)
接着，使用图4和图5来对本发明的第1实施方式的显影处理装置30的结构进行说明。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内设有保持晶圆W并绕铅垂轴线旋转的旋转卡盘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上设有未图示的作动缸等升降驱动机构，从而旋转卡盘140能够通过升降驱动机构使晶圆进行升降动作。
以围绕旋转卡盘140所保持的晶圆W的周围的方式设有杯150。杯150用于接收、回收从晶圆W飞散或落下的液体。
如图5所示，在杯150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160A～160D。导轨160A～160D形成在例如自杯150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160A、160B、160C、160D上安装各自对应的臂161、163、164、162。
在第1臂161上支承有供给显影液的显影液供给喷嘴165。能够利用喷嘴驱动部166使第1臂161在导轨160A上自由移动。由此，显影液供给喷嘴165能够自设置在杯150的Y方向负方向侧的外侧的待机部167移动到杯150内的晶圆W的中央部上方。另外，通过喷嘴驱动部166使第1臂161自由升降，能够调节显影液供给喷嘴165的高度。作为显影液，例如可使用四甲基氢氧化铵(TMAH)。
在第2臂162上支承有供给作为“水系清洗液”的一个例子的去离子水(DIW：Deionized Water)的水系清洗液供给喷嘴168。
第2臂162通过喷嘴驱动部169在导轨160D上自由移动。由此，能够使水系清洗液供给喷嘴168自设置于杯150的Y方向正方向侧的外侧的待机部170移动到杯150内的晶圆W的中央部上方。另外，通过喷嘴驱动部169使第2臂162自由升降，能够调节水系清洗液供给喷嘴168的高度。
在第3臂163上支承有用于供给水溶性聚合物的水溶液的水溶液供给喷嘴171。水溶性聚合物的水溶液用于使通过显影液使抗蚀膜显影而形成的抗蚀图案的、相对于水的接触角减小。第3臂163通过喷嘴驱动部172在导轨160B上自由移动。由此，能够使水溶液供给喷嘴171自设置于杯150的Y方向负方向侧的待机部167与杯150之间的位置的待机部173移动到杯150内的晶圆W的中央部上方。另外，通过喷嘴驱动部172使第3臂163自由升降，能够调节水溶液供给喷嘴171的高度。
水溶性聚合物的水溶液中所包含的水溶性聚合物例如为包含亲水性基团的单体的均聚物或共聚物或者具有亲水性基团的缩聚物等。水溶性聚合物的具体例可列举出：丙烯酸、甲基丙烯酸、氟丙烯酸、全氟烷基酸、乙烯醇、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇(包括部分皂化物)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇缩醛(包括部分缩醛化物)、聚亚乙基亚胺、聚环氧乙烷、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯胺、聚烯丙胺、含有恶唑啉基的水溶性树脂、水溶性三聚氰胺树脂、水溶性脲树脂、醇酸树脂或磺胺以及它们形成的盐。另外，作为水溶性聚合物，可以使用聚甘油。这些水溶性聚合物可以单独使用，另外还可以组合使用2种以上。上述水溶液中的水溶性聚合物的浓度优选为低于10％、更优选为低于5％。
上述水溶液中可以添加表面活性剂。表面活性剂的具体例可列举出：单油酸脱水山梨糖醇酯、α-甘油单油酸酯、聚乙二醇脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚乙二醇直链烷基醚、聚乙二醇苯基醚直链烷基加成型、支链烷基加成型、乙炔二醇、阴离子系的月桂酸钠、硬脂酸钠、油酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷苯磺酸钠等。这些表面活性剂可以单独使用，另外还可以组合使用2种以上。上述水溶液中的表面活性剂的浓度优选为低于5％。
进而，上述水溶液优选为酸性，具体而言，上述水溶液的pH优选为3～6。
在第4臂164上支承有供给冲洗液的冲洗液供给喷嘴174。第4臂164通过喷嘴驱动部175在导轨160C上自由移动。由此，能够使冲洗液供给喷嘴174自设置在杯150的Y方向正方向侧的待机部170与杯150之间的位置的待机部176移动到杯150内的晶圆W的中央部上方。另外，通过喷嘴驱动部175使第4臂164自由升降，能够调节冲洗液供给喷嘴174的高度。作为冲洗液，可使用加入了混合有例如表面活性剂溶液和纯水的表面活性剂的冲洗液。
需要说明的是，还有通过使显影液供给喷嘴165、水系清洗液供给喷嘴168、水溶液供给喷嘴171和冲洗液供给喷嘴174中的、在工艺动作上无需分离的多个喷嘴附于1根臂上，从而减少臂和导轨的根数的情况。
此处，使用图6和图7来对显影处理装置30中的显影处理的一个例子进行说明。图6是示出显影处理的一个例子的流程图。图7是示出执行了显影处理的工序后的晶圆W的情形的剖面图。需要说明的是，在以下的说明中，在晶圆W的表面形成了含硅抗反射涂层(SiARC：Silicon-containing Anti-Reflective Coating)等下层膜，在该下层膜的上方形成了抗蚀膜，该抗蚀膜是经过曝光的。
在对旋转卡盘140所保持的晶圆W进行显影处理时，首先，如图6所示，将显影液供给喷嘴165移动到晶圆W的中央部上，边自该显影液供给喷嘴165成带状地喷出显影液，边使晶圆W例如旋转1次，由此在晶圆W整面上形成了显影液浆(puddle)(步骤S1)。
形成显影液浆后，停止供给显影液，例如进行使晶圆W静止规定时间的静止显影，由此进行晶圆W上的抗蚀膜的显影(步骤S2)。此时，使显影液供给喷嘴165退避至杯150外，取而代之使水系清洗液供给喷嘴168移动到晶圆W的中央部。
经过用于进行显影的规定时间后，如图7的(A)所示，在晶圆W的下层膜U上形成抗蚀图案R时，自水系清洗液供给喷嘴168对晶圆W供给DIW来清洗晶圆W(步骤S3)。此时的晶圆W的旋转速度为例如100rpm～1500rpm。由此，显影液和溶解产物被去除，如图7的(B)所示成为至少在抗蚀图案R之间形成了DIW的膜E的状态。
然后，使水系清洗液供给喷嘴168退避至杯150外，且使水溶液供给喷嘴171移动到晶圆W的中央部。
去除显影液等后，自水溶液供给喷嘴171对晶圆W供给水溶性聚合物的水溶液，在晶圆W涂布上述水溶液，由此，如图7的(C)所示至少在抗蚀图案R之间形成了由水溶性聚合物的水溶液形成的液膜F(步骤S4)。此时的晶圆W的旋转速度为例如100rpm～1500rpm。
然后，使水溶液供给喷嘴171退避至杯150外且使冲洗液供给喷嘴174移动到晶圆W的中央部。
涂布水溶性聚合物的水溶液后，利用加入了表面活性剂的冲洗液清洗晶圆W(步骤S5)。具体而言，边使晶圆W以例如100rpm～500rpm旋转，边对晶圆W供给加入了表面活性剂的冲洗液，将晶圆W上的水溶性聚合物的水溶液置换为上述冲洗液，然后，提高晶圆W的转速，使上述冲洗液扩展的同时将该冲洗液甩干，从而使晶圆W干燥。此时，晶圆W最初以300rpm～1000rpm旋转5秒～15秒，然后以1000rpm～3000rpm旋转10秒～20秒。
由此，如图7的(D)所示在晶圆W上形成了抗蚀图案R。
需要说明的是，还可以省略通过DIW进行的清洗工序。
进行显影处理时，与本实施方式不同，在不进行水溶性聚合物的水溶液的涂布工序、并且不进行通过加入了表面活性剂的冲洗液进行的冲洗(rinse)工序的前提下，在显影工序后仅进行通过DIW的清洗工序，与该情况相比，通过进行本实施方式的显影处理，而能够得到精密的抗蚀图案。具体而言，在进行仅包括通过上述DIW的清洗工序的显影处理的情况下，图案的倒塌界限为37nm左右，但在进行本实施方式的显影处理的情况下，图案的倒塌界限提高至33nm左右。需要说明的是，图案的倒塌界限是指：以形成线和间隔的抗蚀图案的方式在相同的晶圆内边改变剂量边进行扫描曝光，然后进行显影处理，在通过扫描电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)观察该晶圆时，在未观察到图案崩塌的抗蚀图案中宽度最窄的图案的宽度。需要说明的是，上述的结果是使用具有90nm的间距的线和间隔的抗蚀图案的晶圆的验证结果。
另外，即使进行本实施方式的显影处理，图案的高度也不会减小。即，通过减小图案的高度，并非使倒塌界限提高，而是通过本实施方式的显影处理，能够在不减小图案高度的前提下得到精密的抗蚀图案。
提高图案的倒塌界限的理由考虑如下。即，在显影工序后进行仅包括通过DIW的清洗工序的显影处理的情况下，显影处理后的晶圆W和抗蚀剂各自的相对于水的接触角为75°、70°左右，但在进行本实施方式的显影处理的情况下，它们的接触角减小至63°、65°。显影处理后的下层膜和抗蚀剂各自的相对于水的接触角较大时，在甩干干燥时容易发生冲洗液的液体碎裂，但通过减小上述接触角，从而变得不易发生液体碎裂。即，可认为由于成为图案崩塌的原因的冲洗液不残留于晶圆W上，因此使图案的倒塌界限提高。
图8是对通过本实施方式的显影处理使上述接触角减小的理由进行说明的图。需要说明的是，本例中，水溶性的树脂所具有的亲水基团为羟基(OH基)。
如图8的(A)所示，通过在显影后形成基于具有OH基的水溶性聚合物的水溶液的液膜F，从而使抗蚀图案R的表面与液膜F内的具有OH基的水溶性聚合物发生交联反应。因此，例如，在去除了液膜F的状态下，如图8的(B)所示，抗蚀图案R也通过具有OH基的水溶性聚合物F1被涂布。由此，可认为使抗蚀图案R相对于水的接触角减小。另外，虽然省略OH基的图示，但下层膜U也通过具有OH基的水溶性聚合物F1被涂布。因此，可认为下层膜U相对于水的接触角也减小。
以下，对本实施方式的显影处理的效果进行进一步说明。
根据本实施方式的显影处理，如上所述不易发生液体碎裂，且冲洗液不会残留于晶圆W上，因此该冲洗液中所包含的显影产物也不会残留于晶圆上。
另外，根据本实施方式的显影处理，通过步骤S3的DIW进行晶圆W的清洗后，涂布水溶性聚合物的水溶液，因此在步骤S3的晶圆清洗后在晶圆W上虽然不残留DIW但残留有显影产物的情况下，能够有效地去除该显影产物。
因此，根据本实施液体的显影处理，能够防止因显影产物所引起的缺陷的发生。
需要说明的是，作为能够通过涂布水溶性聚合物的水溶液来有效地去除残留于晶圆W上的显影产物的理由，可以认为是以下的(1)、(2)这两种理由。
(1)残留于晶圆W上的显影产物为亲水性时，通过涂布上述水溶液而使显影产物被水溶性聚合物覆膜而被疏水化，因此在晶圆W的冲洗工序中显影产物容易分散在冲洗液中，能够通过晶圆W的冲洗工序去除该显影产物。
(2)残留于晶圆W上的显影产物为疏水性时，通过涂布上述水溶液而使其因添加剂被亲水化，使自晶圆W剥离显影产物的剥离效果提高，因此能够通过晶圆W的冲洗工序去除该显影产物。
本实施方式的显影处理中，如上所述，使用了水溶性聚合物的水溶液。因此，形成了相对于水的接触角较大的抗蚀膜的晶圆，即对于拒水性基板的被覆性，上述水溶性聚合物的水溶液与包含加入了表面活性剂的冲洗液的水系的清洗液相比优异。因此，通过使用该水溶液而能够在平面内均匀地处理晶圆。
另外，本实施方式的显影处理中，通过将水溶性聚合物的水溶液的pH设为与加入了表面活性剂的冲洗液的pH同样的3～6，从而能够防止上述水溶液对抗蚀图案产生不良影响。
进而，本实施方式的显影处理中，用加入了表面活性剂的冲洗液清洗晶圆W。由于加入了表面活性剂的冲洗液的表面张力小，因此即使残留于图案之间，残留的冲洗液内产生的应力也小(参照前述的式(1))。因此，如此通过使用加入了表面活性剂的冲洗液，从而能够抑制图案崩塌。
需要说明的是，在以上的说明中，作为冲洗液，使用了加入了表面活性剂的冲洗液，但还可以将DIW用作冲洗液。在此情况下，倒塌界限为35nm左右、提高2nm左右。
另外，将DIW用作冲洗液的情况，还可以如下方式进行而不是简单地将冲洗液涂布于晶圆W的中心并进行甩干干燥。即，将冲洗液喷出至晶圆W的中心并通过离心力扩展至晶圆整面，接着，在维持晶圆W的旋转的状态下开始向晶圆W的中心部喷出气体而在该中心部形成干燥区域(干燥芯)，且将冲洗液的喷出位置变更为偏心位置即上述干燥区域的外侧。此外，还可以将冲洗液的喷出位置朝向晶圆W的周缘移动，同时也将气体的喷出位置朝向晶圆W的周缘移动，而使干燥区域扩展。由此，可以进行通过冲洗液进行的清洗和冲洗液的干燥。
如此，本实施方式的显影处理中，不依赖于冲洗液的种类、使用了冲洗液的清洗方法，均能够得到精细的图案。因此，为了提高缺陷性能，即使选择任意种类的冲洗液、任意的清洗方法，通过本实施方式的显影处理均能够得到精细的图案。即，通过本实施方式的显影处理还能够提高缺陷性能。
需要说明的是，本实施方式中，作为水系清洗液示例出了DIW，可以使用纯水，另外，还可以使用纯水中添加了一些其它物质的物质，只要是以水作为主要成分的物质(例如，水的含有率为50质量％以上)即可。
(第2实施方式)
接着，使用图9和图10对本发明的第2实施方式的显影处理装置30的结构进行说明。
如图9所示，第2实施方式的显影处理装置30在显影处理装置30的顶板部的内侧具有作为加热装置的灯加热装置180。
此外，本实施方式的显影处理装置30中的显影处理的一个例子中，如图10所示，在涂布水溶性聚合物的水溶液后、通过冲洗液进行的清洗前，利用灯加热装置180对晶圆W进行加热(步骤S10)。
由此，可认为使抗蚀图案的表面的交联得以促进，使抗蚀图案相对于水的接触角进一步减小。因此，本实施方式的显影处理在图案崩塌的抑制和缺陷的发生的抑制中优先抑制图案崩塌时，即需要进一步精密的抗蚀图案时是有效的。
图11是示出本发明的第2实施方式的显影处理的其它例子的流程图。
与图9不同，显影处理装置30有时还可以不具有灯加热装置180等加热装置。
在此情况下，如图11所示，涂布水溶性聚合物的水溶液(步骤S4)，然后，自显影处理装置30将晶圆W输送至热处理装置40～43(图2参照)中的任意一者中。接着，可以通过该热处理装置40～43进行加热处理(步骤S20)，然后，返回至显影处理装置30，用加入了表面活性剂的冲洗液清洗晶圆W(步骤S5)。
需要说明的是，无论显影处理装置30是否具有加热装置，均可以省略通过DIW进行的清洗工序。
(第3实施方式)
接着，使用图12对第3实施方式的显影处理进行说明。本实施方式中的显影处理装置30的结构与第1实施方式的结构同样。需要说明的是，在本实施方式中也可以省略通过DIW进行的清洗工序。
本实施方式的显影处理中，如图12所示，在通过水系清洗液进行的清洗之后且涂布水溶性聚合物的水溶液之前，停止供给水系清洗液并进行使晶圆W以例如1000rpm～4000rpm旋转的干燥工序(步骤S30)。该干燥工序进行的时间优选为10秒以下。原因在于，超过10秒时由于该干燥工序而有可能发生图案崩塌。
通过如此进行干燥工序，从而能够将显影时产生的溶解产物暂时排出至晶圆W的外部，因此能够提高缺陷性能。
需要说明的是，如第1实施方式那样还存在显影处理不包括干燥工序的优点。第1实施方式的显影处理中，通过DIW使包含抗蚀图案的晶圆W的表面为预湿的状态，因而具有水溶性聚合物的水溶液的涂布性优异这样的优点。
对于如本实施方式那样包含干燥工序、或如第1实施方式那样不包含干燥工序，可以根据水溶性聚合物的水溶液的粘度来确定。
在本实施方式的显影处理中，也可以与第2实施方式同样地，在显影处理装置上设置加热装置，在涂布水溶性聚合物的水溶液后且通过冲洗液进行的清洗之前对晶圆W进行加热。
产业上的可利用性
本发明在对基板进行显影、然后进行清洗时是有用的。
附图标记说明
1…基板处理系统
30…显影处理装置
130…处理容器
140…旋转卡盘
141…卡盘驱动部
150…杯
165…显影液供给喷嘴
168…水系清洗液供给喷嘴
171…水溶液供给喷嘴
174…冲洗液供给喷嘴
180…灯加热装置
300…控制部。

Claims (19)

1.一种显影处理方法，其为对基板上的抗蚀膜进行显影处理的显影处理方法，所述方法包括如下工序：
图案形成工序，对基板供给显影液而使基板上的抗蚀膜显影来形成抗蚀图案；
涂布工序，对经显影的基板涂布水溶性聚合物的水溶液；以及
冲洗工序，对所述涂布了水溶性聚合物的水溶液的基板供给冲洗液来清洗基板。
2.根据权利要求1所述的显影处理方法，其包括如下工序：
清洗工序，在所述图案形成工序之后且所述涂布工序之前，对经显影的基板供给水系清洗液来清洗基板。
3.根据权利要求1所述的显影处理方法，其中，
所述水溶性聚合物为包含亲水性基团的单体的均聚物或共聚物或者具有亲水性基团的缩聚物。
4.根据权利要求3所述的显影处理方法，其中，
所述水溶性聚合物的水溶液添加了表面活性剂。
5.根据权利要求1所述的显影处理方法，其中，
所述水溶性聚合物的水溶液的pH为3～6。
6.根据权利要求1所述的显影处理方法，其中，
所述冲洗液含有表面活性剂。
7.根据权利要求2所述的显影处理方法，其包括如下工序：
干燥工序，在所述清洗工序之后且所述涂布工序之前，使基板干燥。
8.根据权利要求7所述的显影处理方法，其中，
所述干燥工序包括使基板旋转低于10秒的时间的工序。
9.根据权利要求1所述的显影处理方法，其包括如下工序：
加热工序，在所述涂布工序之后且所述冲洗工序之前，对基板进行加热。
10.一种可读取的计算机存储介质，其存储有在控制部的计算机上工作的程序，所述控制部控制显影处理装置，以使该显影处理装置执行对基板上的抗蚀膜进行显影处理的显影处理方法，
所述显影处理方法包括如下工序：
图案形成工序，对基板供给显影液而使基板上的抗蚀膜显影来形成抗蚀图案；
涂布工序，对经显影的基板涂布水溶性聚合物的水溶液；以及
冲洗工序，对所述涂布了水溶性聚合物的水溶液的基板供给冲洗液来清洗基板。
11.一种显影处理装置，其为对基板上的抗蚀膜进行显影处理的显影处理装置，其具有：
基板保持部，其保持基板；
显影液供给喷嘴，其对基板供给显影液；
水溶液供给喷嘴，其对基板供给水溶性聚合物的水溶液；
冲洗液供给喷嘴，其对基板供给冲洗液；以及
控制部，
所述控制部构成为对所述显影液供给喷嘴、所述水溶液供给喷嘴和所述冲洗液供给喷嘴进行控制，以执行如下工序：
图案形成工序，对基板供给显影液而使基板上的抗蚀膜显影来形成抗蚀图案；
涂布工序，对经显影的基板涂布水溶性聚合物的水溶液；以及
冲洗工序，对所述涂布了水溶性聚合物的水溶液的基板供给冲洗液来清洗基板。
12.根据权利要求11所述的显影处理装置，其具备对基板供给水系清洗液的水系清洗液供给喷嘴，
所述控制部构成为在所述图案形成工序之后且所述涂布工序之前，控制所述水系清洗液供给喷嘴，以执行对经显影的基板供给水系清洗液来清洗基板的清洗工序。
13.根据权利要求11所述的显影处理装置，其中，
所述水溶性聚合物为包含亲水性基团的单体的均聚物或共聚物或者具有亲水性基团的缩聚物。
14.根据权利要求13所述的显影处理装置，其中，
所述水溶性聚合物的水溶液添加了表面活性剂。
15.根据权利要求11所述的显影处理装置，其中，
所述水溶性聚合物的水溶液的pH为3～6。
16.根据权利要求11所述的显影处理装置，其中，
所述冲洗液添加了表面活性剂。
17.根据权利要求12所述的显影处理装置，其中，
所述基板保持部具有使基板旋转的旋转机构，
所述控制部构成为在所述清洗工序之后且所述涂布工序之前，控制所述旋转机构，以执行使基板旋转并使其干燥的干燥工序。
18.根据权利要求17所述的显影处理装置，其中，
所述干燥工序在低于10秒的时间内进行。
19.根据权利要求11所述的显影处理装置，其具备对基板进行加热的加热装置，
所述控制部构成为在所述涂布工序之后且所述冲洗工序之前，控制所述加热装置，以执行对基板进行加热的工序。
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