CN1918694A - 显影装置及显影方法 - Google Patents

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Abstract

将曝光完毕的基板保持于旋转吸盘并使其绕铅直轴旋转，一边从显影液喷嘴喷出显影液，一边从晶片外缘朝向中央部移动显影液喷嘴，由此向晶片表面供给显影液，其中所述显影液喷嘴具有纵长方向朝向晶片半径方向的垂直方向的狭缝状的喷出口。与使用具有小径圆形喷出口的喷嘴的情况相比，可以加快喷嘴的移动速度，实现显影时间的缩短。再者，由于可以减小基板上的显影液膜的厚度，所以可以节约显影液。

Description

显影装置及显影方法
技术领域
本发明涉及使基板表面曝光了的抗蚀剂显影的显影装置及显影方法。
背景技术
在作为半导体制造工序之一的光致抗蚀剂工序中，在半导体晶片(以下称为“晶片”)的表面涂敷抗蚀剂，使该抗蚀剂以规定的图形曝光后，显影并形成抗蚀剂图形。这样的处理，一般在进行抗蚀剂的涂敷/显影的涂敷/显影装置上，使用连接有曝光装置的系统来进行。
参照图17说明JP7-263302A中公开的显影装置的作用。首先，将晶片W水平地保持在旋转吸盘1上，在从该晶片W表面稍微高出的位置，配置显影液喷嘴11的小径的喷出孔。另外使晶片W绕铅直轴旋转，并且一边从显影液喷嘴11喷出显影液一边使该显影液喷嘴11在晶片W的旋转半径方向移动，由此在晶片W的表面螺旋状盛放显影液(图17(a))。在晶片W的表面盛放显影液12的状态下，直到经过规定的显影时间例如60秒而保持该状态放置并进行静止显影后(图17(b))，从漂洗液喷嘴13向晶片W的中央供给漂洗液14例如纯水(图17(c))。通过以上工序，对于显影液非溶解性的部位的抗蚀剂残留而可以获得规定的抗蚀剂图形。
在JP2001-284206A中公开的显影装置中，如图18所示，在移动方向上前后配置的显影液喷嘴11和漂洗喷嘴13安装在未图示的共用的喷嘴臂上。在显影处理时，使旋转吸盘1上的晶片W绕铅直轴旋转，并且一边同时喷出显影液和漂洗液一边从晶片W的缘部朝向中央部移动显影液喷嘴11和漂洗喷嘴13，由此一边由漂洗液迅速去除供给晶片W表面的显影液一边进行显影处理。
然而在上述显影方法中，存在如下问题。即，如果如JP7-263302A中公开的那样，在晶片W的表面盛放显影液并进行复液(パドル)方式的显影(静止显影)，则由于抗蚀剂一般为疏水性，所以如果盛放的显影液的量过少，则由于表面张力产生位于晶片W上的液体彼此相互拉伸的拉回(pull back)现象，其结果为，有时产生和显影液不接触的部位而出现不显影的部位。为了防止这个情况发生，需要向晶片W的表面供给大量显影液，显影液的使用量增多。这会导致半导体装置的制造成本的增加。
JP2001-284206A中公开的非复液方式(不进行静止显影的方式)是解决上述问题的一个办法。然而，如果为了减少显影液的使用量而减小喷嘴的喷出口的尺寸，则为了向晶片W整个表面供给显影液需要的时间变长，显影处理需要的时间增长。进而，晶片各部位接触于显影液的时间不均，存在显影处理的表面内均一性恶化的可能性。
进而，如JP2001-284206A中公开的那样，若通过从邻接于显影液喷嘴配置的漂洗喷嘴供给纯水而在供给显影液后立即去除显影液，则在处理对显影液溶解性低的抗蚀剂的情况下不能确保充分的显影时间，其典型的结果为，发生显影不足，即，应形成在抗蚀剂膜上的槽的底部侧面在未充分溶解的状态下残留。在该情况下，抗蚀剂图形的线宽精度在表面内不均。
发明内容
本发明基于这样的问题而提出，其目的在于提供一种装置及方法，在使基板表面的曝光完毕的抗蚀剂显影时，可以以少量的显影液量短时间进行显影。
根据本发明的第1观点，提供一种显影装置，其特征在于，具备：基板保持部，水平地保持具有曝光了的抗蚀剂的基板；旋转驱动装置，使保持基板的基板保持部绕铅直轴旋转；显影液喷嘴，具有细长带状的喷出口，向基板喷出显影液；移动装置，具有支承上述显影液喷嘴的喷嘴支承部，并且使上述显影液喷嘴大致沿基板的半径方向移动，上述移动装置的喷嘴支承部，以在上述喷出口位于上述基板上方时，上述喷出口的纵长方向朝向基板的中央部的方式支承上述显影液喷嘴，在使基板绕铅直轴旋转的状态下，一边从上述喷出口喷出带状的显影液一边从基板外侧朝向中央部移动上述显影液喷嘴，来向基板表面螺旋状供给显影液。
上述喷出口，优选宽度是0.1mm～1mm，长度是8mm～15mm。可以进而设置温度调整部，用于对应显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征，而调节应从上述显影液喷嘴供给的显影液的温度。显影液喷嘴可以设置多个，在该情况下，优选在每个显影液喷嘴上设置用于进行显影液温度调整的温度调整部，设置下述机构，即，从上述多个显影液喷嘴中，选择对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而温度调整后的显影液喷嘴。另外在该情况下，优选在选择一个显影液喷嘴期间，对于其他显影液喷嘴调整显影液的温度。上述温度调整可以通过控制上述温度调整部的控制部来实施，以便存储与进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征、和适于该种类或几何学特征的抗蚀剂的显影液温度相对应的数据，并基于该数据得到适于显影的抗蚀剂的显影液的温度。
在每个显影液喷嘴上除了上述温度调整部还可以设置显影液的浓度调整部，在该情况下，选择的显影液喷嘴的显影液，可以对应抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征调整温度及浓度。在该情况下，优选在选择一个显影液喷嘴期间，对于其他显影液喷嘴调整显影液的温度及显影液的浓度。上述温度和浓度的调整，可以通过控制温度调整部和浓度调整部的控制部来实施，以便存储与进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征、和适于该种类或几何学特征的抗蚀剂的显影液温度和显影液浓度相对应的数据，并基于该数据变为适于显影的抗蚀剂的显影液的温度和浓度。
优选进而设置表面处理液喷嘴，向供给显影液之前的基板的表面，供给用于提高湿润性的表面处理液。或者，进而设置向供给显影液之后的基板的表面供给漂洗液的漂洗液喷嘴，和向利用该漂洗液喷嘴供给了漂洗液的基板的表面供给表面活性剂的活性剂供给喷嘴。
优选在从基板外侧朝向中央部移动显影液喷嘴时，在其喷出口的靠近基板中央的顶端和基板旋转轴一致的位置停止移动。
根据本发明的第2观点，提供一种显影方法，其特征在于，包含以下工序：将具有曝光完毕的抗蚀剂的基板水平地保持于基板保持部的工序；一边使该基板绕铅直轴旋转，一边从基板周缘朝向中央部移动显影液喷嘴，并一边使显影液沿基板表面向外侧流动一边向基板表面螺旋状供给显影液的工序，其中该显影液喷嘴将其宽度方向朝向基板中央部的带状显影液喷出到基板表面；和停止来自显影液喷嘴的显影液的供给，并通过漂洗液喷嘴向基板表面供给漂洗液的工序。此外，漂洗液的供给开始，可以和显影液的供给停止同时进行，但是也可以在显影液供给即将停止前或刚刚停止后(例如显影液供给停止时刻前后2秒以内)进行。
优选显影液喷嘴的喷出口宽度是0.1mm～1mm，长度是8mm～15mm。
优选与进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征对应地调整显影液温度。
该显影方法优选包含下述工序，即，从显影液温度调整为相互不同的温度的多个显影液喷嘴中，对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征，来选择显影液喷嘴。再者，该显影方法优选包含下述工序，即，在选择一个显影液喷嘴期间，对于其他显影液喷嘴调整显影液的温度。
优选对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征，来调整显影液温度和/或浓度。
优选至少在显影液喷嘴停止喷出显影液之前预先使漂洗液喷嘴移动至显影液喷嘴附近。
在供给显影液的工序中，也可以多次进行一边喷出显影液一边从基板周缘朝向中央部移动显影液喷嘴的动作。
供给显影液的工序，也可以包含：在从基板周缘朝向中央部移动喷嘴后，在规定时间向该中央部供给显影液的工序。
在该显影方法中，可以进而包含向供给显影液前的基板表面供给用于提高湿润性的表面处理液的工序。或者，在该显影处理方法中，可以进而包含：向供给显影液之后的基板的表面供给漂洗液的工序、和向供给了该漂洗液的基板的表面供给表面活性剂的工序。
在一个优选实施方式中，在使显影液喷嘴从基板周缘朝向中央部移动时，在显影液喷嘴的喷出口的靠近基板中央的顶端和基板旋转轴一致的位置，停止显影液喷嘴的移动。
附图说明
图1是表示本发明的显影装置的实施方式的显影装置的纵剖视图。
图2是表示本发明的显影装置的实施方式的显影装置的俯视图。
图3是表示上述显影装置的显影液喷嘴的立体图。
图4是表示上述显影装置的显影液供给机构的说明图。
图5是表示使用上述显影装置而对晶片进行显影处理的工序的工序图。
图6是表示向晶片表面供给显影液的样子的说明图。
图7是表示向晶片表面供给显影液的样子的说明图。
图8是表示显影液喷嘴的停止位置的说明图。
图9是表示图形的线宽和显影时间或显影温度的关系的特性图。
图10是表示显影液喷嘴的喷出口的其它例子的说明图。
图11是表示使用上述显影装置而对晶片进行显影处理的其它工序的工序图。
图12是表示使用上述显影装置而对晶片进行显影处理的其它工序的工序图。
图13是表示显影液喷嘴的其它例子的说明图。
图14是表示显影液喷嘴的另一个例子的说明图。
图15是表示组装有上述显影装置的涂敷/显影装置的一例的俯视图。
图16是表示组装有上述显影装置的涂敷/显影装置的一例的立体图。
图17是表示现有的显影装置的说明图。
图18是表示现有的其它显影装置的说明图。
具体实施方式
一边参照图1和图2一边说明本发明的实施方式的显影装置。图中2是作为基板保持部的旋转吸盘，用于吸引吸附基板例如晶片W的背面侧中央部并将其保持为水平姿势。旋转吸盘2经由旋转轴21和作为旋转驱动装置的驱动装置22连接，旋转吸盘2利用驱动装置22可以以保持有晶片W的状态旋转和升降。在本例中，晶片W以晶片W的中心位于旋转吸盘2的旋转轴线上的方式设置在旋转吸盘2上。不过，在本发明中，晶片W的中心不一定非要位于旋转轴线上，位于以旋转轴线为中心的半径1～15mm的区域即可。
设置由包围保持在旋转吸盘2上的晶片W且上部开口的外杯31和内杯32构成的杯套3。外杯31具有上部呈四角筒状另外下部呈圆筒状的形状，内杯32具有上部呈向内侧倾斜的筒状的形状。借助连接于外杯31下端部的升降装置33而升降外杯31，内杯32通过上压形成在外杯31下端侧内周面的阶梯部而上升。
在旋转吸盘2的下方设置圆形板34，在该圆形板34外侧在整周上设置大致角槽截面的液体接受部35。在液体接受部35的底面形成排液口36，从晶片W掉落或被甩开而积留在液体接受部35的显影液和漂洗液，经由该排液口36排出到显影装置的外部。在圆形板34的外侧设置大致三角形截面的环形部件37。再者，未图示的3个升降销贯通圆形板34，借助这些升降销和未图示的基板运送机构的协动作用可以把晶片W交接至旋转吸盘2。
接下来说明用于向晶片W表面供给显影液的显影液供给机构。显影液供给机构包含：水平移动自如且升降自如地设置的第1显影液喷嘴4A和第2显影液喷嘴4B。显影液喷嘴4B的构成和显影液喷嘴4A相同，显影液喷嘴4B的各构成部件通过把显影液喷嘴4A对应的构成部件使用的参照标记中含有的英文字母表的A变为B来表示。
如图3所示，第1显影液喷嘴4A形成为例如朝向下方宽度变窄的楔形，在其下端面形成细长狭缝形式的喷出口41A，用于带状喷出显影液。喷出口41A的开口截面是长度L1为8～15mm，宽度L2为0.1～1mm，优选0.1～0.5mm的长方形。喷出口41A以下述方式设置，即，在喷出显影液时，其长度L1方向与从晶片W的周缘连接中央部分的直线方向一致。应注意的是，“从周缘连接中央部分的直线”，不必须是沿晶片W的半径方向延伸的直线即通过晶片W的中心的直线，因此，喷出口41A的长度L1方向大致和晶片W的半径方向一致即可。喷出口的开口截面形状，不需要是严格的长方形，长方形的角是圆形或长方形的短边倾斜也可以，再者，喷出口的开口截面的轮廓线可以是波形。
如图4所示，喷出口41A，与形成在内部的液体贮留部(液体贮留室)42A连通。液体贮留部42A与供给路例如显影液配管43A的一端相连，该显影液配管43A的另一端侧与显影液的供给源44A相连。在显影液配管43A的中途，设置用于调节显影液温度的主温度调整部45A例如热交换器、和未图示的送液机构，例如通过改变喷出行程而可以调节喷出流量的风箱式泵等。进而，在显影液配管43A的一部分的外侧设置成为调温水的流路的调温水用配管46A，由此形成由显影液配管43A和调温水用配管46A构成的二重管结构47A。在图示的实施方式中，在液体贮留部42A上方设置调温水贮留部(调温水贮留室)48A，在调温水贮留部48A的上端连接有调温水用配管46A。二重管结构47A，设置在从调温水贮留部48A的上端位置至显影液配管43A的上游侧的规定位置的区域。二重管结构47A构成辅助温度调整部，经由分隔显影液和调温水的流路的管壁，即显影液配管43A的管壁，在显影液和调温水之间进行热交换，把显影液调整至规定的温度。在二重管结构47A的一端，调温水用配管46A从显影液配管43A分离，延伸至调温水贮留部48A。因此，调温水用配管46A形成循环路，在该循环路的中途设置温度调整部49A例如热交换器。借助主温度调整部45A和作为辅助温度调整部的二重管结构47A，可以把显影液调节至规定温度例如5～60℃。主温度调整部45A和辅助温度调整部，不一定非要两者都设置，也可以只设置一个。
再次参照图2，显影液喷嘴4A(4B)支承于作为支承部件的喷嘴臂5A(5B)的一端侧，该喷嘴臂5A(5B)的另一端侧和具备未图示的升降装置的移动基体51A(51B)相连。移动基体51A(51B)，可以沿X方向延伸的引导部件52A(52B)在该显影装置(显影组件)的外装体的底面上移动。再者图中的符号53是显影液喷嘴4A(4B)的待机区域，在该喷嘴待机区域53进行喷嘴前端部的清洗等。
显影装置进而具有水平移动和升降自如的漂洗液喷嘴6，该漂洗液喷嘴6具有小径的喷出孔60，所述喷出孔60在与晶片表面对置的状态下向晶片W喷出漂洗液例如纯水。在漂洗液喷嘴6上，经由供给路例如漂洗液配管61和漂洗液供给源62相连(参照图1)，在漂洗液配管61上设置未图示的送液机构，例如通过改变喷出行程而可以调整喷出流量的风箱式泵。漂洗液喷嘴6，经由喷嘴臂63和具备未图示的升降装置的移动基体64连接，该移动基体64，沿和显影液喷嘴4A用的移动基体51A共用的引导部件52A以下述方式移动，即，使第1显影液喷嘴4A和漂洗液喷嘴6不发生干涉。图2的符号65是漂洗液喷嘴6的待机区域。
图2的符号7是控制部(控制组件)，该控制部7控制显影装置的全部动作。控制部7，特别具有：控制驱动装置22、升降部33、移动基体51A、51B、64的动作的功能；和控制主温度调整部45A(45B)、作为辅助温度调整部的二重管结构47A(47B)和温度调整部49A(49B)的调温动作，以便使供给到晶片W表面的显影液成为上述规定温度的功能。在设置在控制部7上的存储部例如存储器中存储数据，所述数据表示抗蚀剂的种类、和用于使各种抗蚀剂显影的显影液温度(这是5～60℃的范围)的对应关系，控制部7参照上述数据确定与涂敷在欲进行显影处理的晶片W上的抗蚀剂的种类相对应的显影液温度。换言之，控制部7，对应相对于显影液的抗蚀剂的每个种类的溶解特性来确定显影液的温度，控制各温度调整部动作。也可以代替如上所述的基于存储在存储器中的数据来自动确定显影液温度，而是以操作者经由控制部7的输入机构输入显影液温度的方式构成控制部7。
以下叙述显影液温度的一个例子。用于KrF光源用的抗蚀剂、相对于显影液溶解性低的抗蚀剂的显影液温度是40～60℃。用于近年讨论适用的ArF光源用的抗蚀剂、相对于显影液溶解性高的抗蚀剂的显影液温度是20～40℃。用于如I线或G线光源用抗蚀剂那样的，在低温下促进溶解的抗蚀剂的显影液温度是10～20℃。相对于各抗蚀剂的显影液温度，不由用于使该抗蚀剂曝光的光源的种类确定，而是基于促进该抗蚀剂的溶解的温度来确定。
接下来说明使用显影装置把晶片W显影的工序。作为显影装置的初始状态，外杯31、内杯32位于下降位置，显影液喷嘴4A、4B和漂洗喷嘴6分别配置在喷嘴待机部53、65的上方。利用未图示的基板运送机构把带有曝光完毕的抗蚀剂的晶片W运送至显影装置，借助该基板运送机构和未图示的升降销的协动作用，将晶片W交接至旋转吸盘2。在晶片W交接至旋转吸盘2之前，控制部7基于涂敷在该晶片W上的抗蚀剂的种类和上述存储器内的信息来确定显影液温度。进而控制部7从两个显影液喷嘴4A、4B中选择用于该晶片W显影的喷嘴(在本例中选择显影液喷嘴4A)，使用主温度调整部45A和辅助温度调整部实行显影液的温度调整，以便从选择的显影液喷嘴4A供给的显影液的温度和确定的显影液温度一致。由此，在与显影液喷嘴4A关联的显影液贮留部42A及其上游侧的显影液配管43A内，成为准备喷出温度调整后的显影液的待机状态。
接下来，外杯31和内杯32向上升位置移动，并且如图5(a)所示，在作为显影液的喷出开始位置的例如从晶片W的一端侧的外缘稍微向外侧并且从晶片W的表面稍微高出的位置，配置选择的显影液喷嘴4A，并且以喷出口60位于从晶片W的另一端侧的外缘稍微向外侧并且从晶片W的表面稍微高出的位置的方式，配置漂洗液喷嘴6。在本例中，显影液喷嘴4A的喷出口41A位于从晶片W的表面高出1～20mm的位置。此外，另一个显影液喷嘴4B在喷嘴待机区域53的上方保持待机，但是如后边说明的那样，在该晶片W进行显影处理期间，进行用于进行下一个晶片W的处理的准备动作。
然后，如图5(b)所示，使晶片W绕铅直轴以500rpm以上、例如1000～1200rpm的旋转速度旋转，并且一边从喷出口41A带状喷出显影液D，一边沿通过晶片W的旋转中心的直线从晶片W的外侧朝向中央侧移动显影液喷嘴4A。显影液喷嘴4A的移动速度设定为，例如在8英寸大小的晶片W的情况下，喷出口41A以1～2秒从晶片W的外缘到达晶片W的中央部上方例如晶片W的中心。此外，上述晶片W的旋转速度和喷嘴的移动速度，优选确定为在晶片W的半径方向无间隙且显影液D的带并排的值，可以通过基于显影液D的带宽即喷出口41A的长度L1的计算、或预先进行的实验来确定。再者，喷出口41A，在从通过晶片W的旋转中心的直线稍微偏离的位置，例如在上述直线和与上述直线横向错开1mm的直线之间的区域内移动也没有关系。此外，本发明者们根据实验确认了，在晶片W的旋转速度小于500rpm的情况下，显影后获得的图形的线宽不能确保所希望的表面内均一性。
根据上述的涂敷方法，如图6所示，利用带状的显影液D，以在晶片W的半径方向不产生间隙的方式在晶片W的表面上画出螺旋，由此在晶片W的整个表面上涂敷显影液D。由于晶片W旋转，所以根据离心力显影液D沿晶片W的表面向外侧扩散，作为其结果如图7所示，在晶片W的表面上形成薄的液膜。另外抗蚀剂的溶解性的部位溶解在显影液D中，形成图形的非溶解性的部位残留。
如果喷出口41A到达晶片W的中心，换言之，喷出口41A向晶片表面的铅直方向的投影位于晶片的旋转中心，则显影液喷嘴4A停止运动，同时停止从喷出口41A喷出显影液，其后显影液喷嘴4A立即从晶片W的上方避开。如图8所示，优选在位于晶片W中央侧的喷出口41A的端缘即喷出口41A的前端，与晶片W的旋转中心线一致，或者稍微(例如1mm以内)超过上述旋转中心线时，使喷嘴停止。这样，在晶片W的中央部由于可以减少2次涂敷显影液的部位所以有利。
此外，即使在刚刚在晶片W上涂敷了显影液后，在晶片W半径方向邻接的显影液的带彼此之间存在微小的间隙，也能够容许。这样的微小间隙借助基于离心力的显影液的扩散而消失。再者，即使在刚刚在晶片W上涂敷了显影液后，晶片W半径方向邻接的显影液的带彼此出现重叠，也能够容许。然而，从节约显影液的观点考虑，优选尽量减少这样的重叠。
在显影液喷嘴4A开始朝向晶片W中心移动的同时，令位于晶片W的直径方向上相反侧的漂洗液喷嘴6移动，使漂洗液喷嘴6停止在作为漂洗液喷嘴6的漂洗液喷出位置的比晶片W中央上方稍微靠近面前的位置(待机位置)。
显影液喷嘴4A停止喷出显影液并从晶片W上方避开后，如图5(c)所示，位于待机位置的漂洗液喷嘴6立即配置在晶片W的中央上方并且在规定时间从漂洗液喷嘴6喷出漂洗液R。由于显影液喷嘴4A和漂洗液喷嘴6的更替在非常短的时间内进行，所以在该例中，可以令用于使显影液喷嘴4A从晶片W的外侧朝向中央侧移动所需的时间和显影时间大致相等。此外，漂洗液R至少在显影液干燥前供给即可，在停止喷出显影液后，为了确保对应抗蚀剂的溶解速度的充分的显影时间，可以在停止供给显影液后，经过规定时间后供给漂洗液。上述规定时间也取决于晶片W的旋转速度，作为一个例子，在晶片W的旋转速度是500rpm以上时，可以是2秒以内。在该情况下，显影液喷嘴4A的移动时间(扫描时间)、和从停止从显影液喷嘴4A喷出显影液到开始供给漂洗液R为止需要的时间的合计时间成为显影时间。此外，不一定非要在停止供给显影液D后才开始供给漂洗液R，也可以在即将停止供给显影液D前开始供给漂洗液R。
供给到晶片W表面的漂洗液R，借助离心力的作用沿表面向外侧扩散，冲洗晶片W表面的包含抗蚀剂溶解成份的显影液，由此清洗晶片W表面。接下来，停止喷出漂洗液的漂洗液喷嘴6从晶片W上避开，如图5(d)所示，进行使晶片W以高速例如2000rpm旋转来甩开晶片表面的液体的自旋干燥。然后，外杯31和内杯32下降，利用未图示的基板运送机构运出晶片W。至此完成显影处理。
对于某批次(以下，“第1批次”)的晶片W使用显影液喷嘴4A进行显影处理，在第1批次的晶片W的显影处理完成，对下一个批次(以下，“第2批次”)的晶片W进行显影处理的情况下，在第2批次最初的晶片W的显影开始前，确定与第2批次的晶片W的抗蚀剂的种类相对应的显影液温度，利用分配在待机的显影液喷嘴4B的主温度调整部和辅助温度调整部进行显影液喷嘴4B用的显影液的温度调整。如果第1批次的晶片W的显影处理完成，则使用显影液喷嘴4B以与先前说明的顺序同样的顺序进行第2批次的晶片W的显影处理。同样的，在使用显影液喷嘴4B时，可以进行显影液喷嘴4A用的显影液的温度调整。此外，关于确定在显影装置中之后进行处理的晶片W的种类(晶片W上的抗蚀剂的种类)和片数的处理计划的数据，事先经由输入机构输入控制部7，并存储在控制部7的存储器中。控制部7基于该数据来确定应准备的显影液的温度。
根据上述实施方式，在使显影液喷嘴4A(4B)的狭缝状喷出口41A(41B)的纵长方向大概和晶片W的半径方向一致的状态下，由于通过一边从喷出口喷出显影液一边使喷出口在晶片W的大致半径方向移动来供给显影液，所以具有以下优点。由于通过增长喷出口41A(41B)的长度L1，可以向晶片W的表面供给较宽的带状显影液，所以可以增大显影液喷嘴4A(4B)的移动速度。因此可以缩短显影液的供给时间，甚至缩短显影处理所需的时间。再者，通过减小喷出口41A(41B)的宽度L2，可以减小涂敷在晶片W表面的显影液的厚度。因此，可以削减显影液的消耗量。相对于在复液方式的显影(静止显影)的情况下一片12英寸大小的晶片W的显影需要70ml的显影液，发明者们进行实验确认了以上述方式由16.7ml的显影液量可以进行同等的线宽精度的显影。不过，在实际的处理中，考虑用于可靠地防止出现未被显影液D润湿的部位的安全余量，显影液量优选设定为20ml以上。此外，如果喷出口41A(41B)的长度L1过大则在晶片W的中央部附近附着液紊乱并发生雾化，与此相反，如果过小则必须加快晶片W的旋转速度从而周缘部的显影液从晶片W甩飞。再者，如果喷出口41A(41B)的宽度L2过大则显影液的使用量增多，与此相反，如果过小则存在不能带状喷出显影液的情况。因此，如已经说明的那样，喷出口41A(41B)的长度L1优选是8～15mm，宽度L2优选是0.1～1mm，0.1～0.5mm更好。
根据上述的实施方式，由于在显影中，即显影液接触于抗蚀剂期间，使晶片W旋转，所以可以从接触于显影液的抗蚀剂的表面，特别是从抗蚀剂图形的凹处的部位，去除抗蚀剂溶解成份。如果抗蚀剂溶解成份残留在抗蚀剂的表面附近，则妨碍其后的抗蚀剂的溶解的进行。然而，由于如果晶片W旋转则可以从抗蚀剂的表面附近去除溶解成份，所以与静止显影的情况相比，可以大幅减少抗蚀剂溶解成份的影响，作为结果可以获得高精度的线宽的抗蚀剂图形。此外，在显影液供给结束后，晶片W可以不始终旋转，在间歇旋转的情况下也可以获得同样的抗蚀剂溶解成份的去除效果。
根据上述的实施方式，由于在结束从显影液喷嘴4A(4B)供给显影液前，使漂洗液喷嘴6移动至漂洗液喷出位置附近并在那里待机，所以在结束从显影液喷嘴4A(4B)供给显影液后可以向晶片W迅速供给漂洗液。因此，在使显影速度快的抗蚀剂显影的情况下，可以容易应对。此外，也可以代替各自独立设置显影液喷嘴4A(4B)和漂洗液喷嘴6，而在显影液喷嘴4A和4B的分别的喷嘴臂5A和5B上分别设置漂洗液喷嘴6。再者，可以预先使漂洗液喷嘴6倾斜，从上述待机位置朝向晶片W的中央供给漂洗液。在该情况下，可以节约用于使漂洗液喷嘴6从上述待机位置移动至上述漂洗液突出位置的时间。
根据上述的实施方式，通过向晶片W表面供给对每种抗蚀剂的种类调节为规定温度的显影液来进行显影，带来缩短溶解性低的抗蚀剂的显影时间的可能性。因此，可以使溶解性不同的抗蚀剂的显影时间相同或减小时间差。因此，可以使显影液温度以外的处理条件相同，用相同的显影装置进行不同的抗蚀剂的显影。在该情况下，在显影装置的各种装置不能对应于能够实现最高的溶解速度的抗蚀剂所要求的处理条件的情况下，可以使处理条件适合于能够实现比该抗蚀剂稍微低的溶解速度的抗蚀剂。图9(a)，表示本发明者们用实验确认对于某显影液，相对于2个显影液温度的显影时间和图形的线宽(CD)的关系的结果，(1)表示作为净化室温度的23℃的情况，(2)表示50℃的情况。该显影液具有温度越高抗蚀剂溶解速度越高的性质，如果目标线宽是150nm，则为了获得该目标线宽所需的时间，在23℃时是50～60秒，在50℃时大约是10秒。
此外，为了获得适当的图形需要的显影时间，由于不仅根据抗蚀剂的种类，还根据图形限定的几何学特征变化，所以也可以基于图形限定的几何学特征改变显影液温度。在图形限定的几何学特征中，包含线宽的目标值、图形密度和图形形状等。所谓的图形形状，可以根据例如由于抗蚀剂的显影处理而溶解的部分的形状(例如有直线状的槽、圆柱状孔)、并排的1个图形中含有的槽和孔的面积比等来限定。具体来讲，可以把显影液温度，相对于密的图形降低，相对于疏的图形升高。此外，可以对应抗蚀剂的种类和图形的几何学特征两方面改变显影液温度。图9(b)是表示调查形成槽的情况的显影液温度和线宽(CD)的关系的实验结果的图表，图9(c)是表示调查形成孔的情况的显影液温度和线宽(CD)的关系的实验结果的图表。显影时间都是10秒。从这些图表中，可以得知形成槽的情况比形成孔的情况，获得的线宽的温度依存性高。因此，例如考虑在同时形成槽和孔的情况下，重视槽的显影条件来确定显影液温度。
根据上述实施方式，由于独立设置能够调整为不同的显影液温度的2个显影液喷嘴4A、4B，所以在使用一个显影液喷嘴4A(4B)处理晶片W期间，另一个显影液喷嘴4B(4A)可以进行把显影液调整为对应下一批次的晶片W的温度的准备动作，在前一批次的最后的晶片W处理完成后，可以马上开始下一批次的最初的晶片W的处理。因此，由于不产生伴随显影液温度变更的时间损失，所以可以确保高生产量。
根据上述实施方式，由于借助从晶片W外缘朝向中心移动的显影液喷嘴4A(4B)向旋转的晶片W供给显影液，所以首次供给到晶片W的未显影区域(还未与显影液接触的区域)的显影液是不包含抗蚀剂溶解成份的新鲜的显影液。因此，可以抑制抗蚀剂溶解成份的不良影响，可以期待获得高精度线宽的图形。
不仅对应抗蚀剂的种类等，调整显影液的温度，还可以调整显影液的浓度。显影液的浓度调整，可以通过设置以适当比率在显影液中混合纯水的机构来进行。或者，可以设置多个显影液供给源48A(48B)，以便能够供给相互不同的浓度的显影液，利用阀的切换选择能够供给规定浓度的显影液的显影液供给源48A(48B)。这些流量调整部和阀等，成为显影液浓度调整部的一部分。
在本发明中，从晶片W的外缘至中央部移动显影液喷嘴4A(4B)的扫描动作不限于1次，也可以进行多次例如2～4次或更多的次数。扫描次数对应处理的抗蚀剂所需的显影时间来确定。具体来讲，在显影液喷嘴从晶片外缘到达中央部的时间是1秒的情况下，如果需要的显影时间是10秒则进行10次扫描。在该情况下，可以改变第1次和第2次(以及以后)供给的显影液的温度及/或浓度。优选预先进行实验来确定怎样改变温度和浓度。作为具体的一个例子，通过例如在第2次的扫描中供给低浓度的显影液，可以抑制显影反应(抗蚀剂的溶解)并且使抗蚀剂溶解成份扩散而防止发生基于该抗蚀剂溶解成份的不均的显影反应。
在喷出显影液的显影液喷嘴4A(4B)从晶片W的外缘移动至中央部后，可以在使显影液喷嘴4A(4B)静止在晶片W的中央部上方的状态下，只在规定时间继续供给显影液。静止时间，可以对应处理的抗蚀剂所需的显影时间来确定。也可以组合上述多次扫描动作、和喷嘴在晶片W中央部上方的静止。
此外，上述实施方式的显影装置大致可以如下使用：使显影液喷嘴4A(4B)从晶片W中央部朝向外缘移动，或使晶片W从晶片W的一端侧朝向另一端侧在直径方向移动。不过，在从晶片W中央部向外缘移动显影液喷嘴的情况下，由于利用离心力的作用使显影液流向外侧而中央部的表面干燥，所以需要注意。
显影装置不限于构成为具备2个显影液喷嘴4A、4B，也可以构成为只具备一个显影液喷嘴。
上述显影装置，可以一边将显影液温度一定地维持在放置显影装置的净化室的温度23℃，一边使用。在该情况下，利用温度调整部的高精度温度调整功能，可以进行均一且良好的显影处理。
也可以在显影液喷嘴4A(4B)上，代替设置具有上述细长矩形的开口截面的喷出口41A(41B)，而设置图10所示的形状的喷出口。在图10表示从下侧观看喷出口的俯视图。图10(a)、10(b)、10(c)、10(d)、10(e)分别表示晶片W半径方向和长径一致的椭圆形的喷出口、长对角线在晶片W半径方向延伸的菱形的喷出口、在晶片W半径方向的垂直方向并列的多个细长矩形的喷出口、在晶片W半径方向并列的多个圆形的喷出口、交错排列的多个圆形的喷出口。
在向晶片W表面供给显影液之前，可以向晶片W表面供给漂洗液例如纯水作为用于提高晶片W表面的湿润性的表面处理液。该供给可以通过例如漂洗液喷嘴6来进行。把这样的处理称为预润湿。预润湿可以由以下所示的顺序来进行。
首先，在旋转吸盘2上水平地保持晶片W后，如图11(a)所示，使晶片W绕铅直轴旋转，并且一边从喷出口60喷出漂洗液一边从晶片W的外缘朝向中央部移动漂洗液喷嘴6。然后，如图11(b)所示，停止喷出漂洗液并将漂洗液喷嘴6从晶片W中央移动至稍微离开外侧的位置，并且如先前说明的那样，一边从喷出口41A(41B)喷出显影液D一边从晶片W的外缘朝向中央部移动显影液喷嘴4A(4B)。
通过在提高晶片表面的湿润性后供给显影液，可以防止显影液在晶片W的表面成为液滴，即使减少显影液的液量显影液也可以可靠地遍及晶片W的整个表面，所以从显影液的消耗量减少的观点考虑非常有利。预润湿，可以代替一边令漂洗液喷嘴6扫描一边供给漂洗液，而是通过一边使晶片W旋转一边从位于晶片W中央部上方的漂洗液喷嘴6供给漂洗液并利用离心力将漂洗液扩散至晶片W整个表面来进行。再者，可以将预润湿处理专用的表面处理液供给喷嘴，和漂洗液喷嘴6分体设置。
可以在显影装置上设置例如和漂洗液喷嘴6相同形状的活性剂供给喷嘴，能够向供给有显影液进而供给有漂洗液的晶片W的表面供给表面活性剂，并在进行自旋干燥之前向晶片W表面供给表面活性剂。表面活性剂的供给可以以以下的顺序来进行。首先，如图12(a)所示，在利用漂洗液喷嘴6向供给显影液后的晶片W表面供给漂洗液R后，如图12(b)所示，停止喷出漂洗液R，另一方面，一边从喷出口80喷出表面活性剂一边从晶片W的外缘朝向中央部移动表面活性剂供给喷嘴8。其后，使停止供给表面活性剂的表面活性剂供给喷嘴8从晶片W上避开，使晶片W高速旋转并进行自旋干燥。
通过供给表面活性剂，可以减小在抗蚀剂表面和与其接触的液体之间发挥作用的摩擦力，并可使自旋干燥时附着在图形表面(特别是图形的凹处)的液体无阻力地容易地甩飞。因此，可以防止图形被自旋干燥时甩飞的液体拉伸而颠倒。表面活性剂的供给，可以代替一边令表面活性剂供给喷嘴8扫描一边供给表面活性剂，而是通过一边使晶片W旋转一边从位于晶片W中央部上方的表面活性剂供给喷嘴8供给表面活性剂并利用离心力将表面活性剂扩散至晶片W整个表面来进行。再者，可以代替在供给漂洗液R后供给表面活性剂，而在该漂洗液R中预先添加作为表面活性剂发挥作用的成份，在漂洗工序中和漂洗液R一起供给表面活性剂。在该情况下，漂洗液喷嘴6也起到作为活性剂供给喷嘴8的作用。
可以代替显影液喷嘴4A(4B)和漂洗液喷嘴6(在设有其的情况下也包括该喷嘴8)能够分别独立移动，而在共用的喷嘴臂上安装这些喷嘴。例如如图13所示，可以在支承显影液喷嘴4A(4B)的喷嘴臂5A(5B)的前端部安装漂洗液喷嘴6和表面活性剂供给喷嘴8。在该情况下，漂洗液喷嘴6和表面活性剂供给喷嘴8倾斜，以便在使显影液喷嘴4A(4B)位于晶片W的中央部上方时，它们的喷出口60、80的轴线朝向晶片W表面的中央部。通过由喷嘴4A(4B)、6、8共用喷嘴臂5A(5B)，可以使显影装置构成的结构及其动作控制简单，较为有利。漂洗液喷嘴6和表面活性剂供给喷嘴8的配置位置不限于图13所示的位置，也可以例如图14所示，把漂洗液喷嘴6配置在显影液喷嘴4A(4B)喷出显影液时的喷嘴行进方向的后方。进而，可以以从共用的喷出口喷出显影液和漂洗液，进而根据需要喷出表面活性剂的方式设置喷嘴。
可以代替直线状移动显影液喷嘴4A(4B)的装置，而设置使喷嘴臂绕铅直轴旋转移动的装置，一边从晶片W的外缘朝向中央部而画圆弧地移动显影液喷嘴4A(4B)一边向晶片W供给显影液。
在本发明中，处理对象的基板不限于晶片W，也可以是例如LCD基板、光掩膜用模版基板。此外，上述的显影液喷嘴4A(4B)的构成，也可以适用于例如用于在基板上涂敷抗蚀剂的涂敷液喷嘴等。
一边参照图15和图16一边简单说明组装有上述显影装置的涂敷·显影装置的一个例子的构成。图中B1是承载体载置部，用于运入运出密闭收纳有多片例如13片晶片W的承载体C，在那里设有：承载站90，具备能够载置多个承载体C的载置部90a；门91，从该承载站90观看设在前方壁面上；和交接装置A1，用于经由门91从承载体C中取出晶片W。
在承载体载置部B1上连接有由壳体92包围周围的处理部B2，在该处理部B2上配置组件塔U1、U2、U3，从承载体载置部B1侧顺次多级堆积加热或冷却用的组件而成，在邻接的组件塔之间设置主运送装置A2、A3，在包含涂敷组件和显影组件的各处理组件之间进行晶片W的交接。在各组件塔上设置交接组件，经由交接组件，晶片W可以在处理部B1内从组件塔U1自由移动至另一端侧的组件塔U3。各主运送机构A2、A3被放置在由面向其的2个组件塔(U1、U2、U3)的侧面、面向其的液体处理组件塔(U4、U5)的侧面、和分隔壁93所包围的空间内。再者图中94、95是温湿度调整组件，具备各组件中使用的处理液的温度调整装置和温湿度调整用的管道等。
液体处理组件塔U4和U5如图15所示，构成为，在收纳有涂敷液(抗蚀剂液)和显影液等药液的收纳部96上，多级例如5级堆积涂敷组件COT、本发明的显影装置即显影组件DEV和反射防止膜形成组件BARC等。再者上述组件塔U1、U2、U3构成为，多级例如10级堆积用于进行在液体处理组件U4和U5中进行的液体处理的前处理和后处理的烘焙组件、冷却组件等各种组件。
在处理部B2的组件塔U3的内侧，经由具备第1运送室97和第2运送室98的接口部B3，连接有曝光部B4。在接口部B3的内部除了设有两个交接装置A4、A5以外，还设有组件塔U6和缓冲承载体C0，所述两个交接装置A4、A5用于在处理部B2和曝光部B4之间进行晶片W的交接。
说明该系统中的晶片的流程。首先将从外部收纳晶片W的承载体C载置在载置台90上，则和门91一起打开承载体C的盖体并用交接装置A1取出晶片W。然后晶片W经由设在组件塔U1上的交接组件交接至主运送装置A2，在组件塔U1～U3中的一个中，作为涂敷处理的前处理进行例如反射防止膜形成处理、和冷却处理，之后在涂敷组件COT中涂敷抗蚀剂液。然后由在组件塔U1～U3中的一个上设置的烘焙组件加热晶片W，进而冷却后，经由组件塔U3的交接组件运入接口部B3。在该接口部B3中，晶片W，经由交接机构A4、组件塔U6和交接装置A5运送至曝光部B4，进行曝光。曝光后，以相反的路径将晶片W运送至主运送装置A2，通过在显影组件DEV中显影来形成抗蚀剂掩模。之后晶片W返回至载置台90上的原来的承载体C。

Claims (25)

1.一种显影装置，其特征在于，具备：基板保持部，水平地保持具有曝光了的抗蚀剂的基板；
旋转驱动装置，使保持基板的基板保持部绕铅直轴旋转；
显影液喷嘴，具有细长带状的喷出口，向基板喷出显影液；
和移动装置，具有支承上述显影液喷嘴的喷嘴支承部，并且使上述显影液喷嘴大致沿基板的半径方向移动，
上述移动装置的喷嘴支承部，以在上述喷出口位于上述基板上方时，上述喷出口的纵长方向朝向基板的中央部的方式支承上述显影液喷嘴，
在使基板绕铅直轴旋转的状态下，一边从上述喷出口喷出带状的显影液一边从基板外侧朝向中央部移动上述显影液喷嘴，来向基板表面螺旋状供给显影液。
2.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于，上述喷出口，宽度是0.1mm～1mm，长度是8mm～15mm。
3.如权利要求1或2所述的显影装置，其特征在于，具备温度调整部，用于对应显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而调节应从上述显影液喷嘴供给的显影液的温度。
4.如权利要求1或2所述的显影装置，其特征在于，设置多个显影液喷嘴，并且在每个显影液喷嘴上设置用于进行显影液温度调整的温度调整部，具备下述机构，即，从上述多个显影液喷嘴中，选择对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而温度调整后的显影液喷嘴。
5.如权利要求4所述的显影装置，其特征在于，在选择一个显影液喷嘴期间，对于其他显影液喷嘴调整显影液的温度。
6.如权利要求3至5的任一项所述的显影装置，其特征在于，具备控制上述温度调整部的控制部，存储与进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征、和适于该种类或几何学特征的抗蚀剂的显影液温度相对应的数据，并基于该数据得到适于显影的抗蚀剂的显影液的温度。
7.如权利要求4所述的显影装置，其特征在于，在每个显影液喷嘴上除了上述温度调整部还设置显影液的浓度调整部，选择的显影液喷嘴的显影液，对应抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征而调整温度及浓度。
8.如权利要求7所述的显影装置，其特征在于，在选择一个显影液喷嘴期间，对于其他显影液喷嘴调整显影液的温度及显影液的浓度。
9.如权利要求7或8所述的显影装置，其特征在于，具备控制温度调整部和浓度调整部的控制部，存储与进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征、和适于该种类或几何学特征的抗蚀剂的显影液温度和显影液浓度相对应的数据，并基于该数据变为适于显影的抗蚀剂的显影液的温度和浓度。
10.如权利要求1至9的任一项所述的显影装置，其特征在于，还具备向供给显影液之前的基板的表面供给用于提高湿润性的表面处理液的表面处理液喷嘴。
11.如权利要求1至10的任一项所述的显影装置，其特征在于，
具备：漂洗液喷嘴，向供给显影液之后的基板的表面供给漂洗液；
和活性剂供给喷嘴，向利用该漂洗液喷嘴供给了漂洗液的基板的表面供给表面活性剂。
12.如权利要求1至11的任一项所述的显影装置，其特征在于，在从基板外侧朝向中央部移动显影液喷嘴时，在其喷出口的靠近基板中央的顶端和基板旋转轴一致的位置停止移动。
13.一种显影方法，其特征在于，包含以下工序：将具有曝光完毕的抗蚀剂的基板水平地保持于基板保持部的工序；
一边使该基板绕铅直轴旋转，一边从基板周缘朝向中央部移动显影液喷嘴，并一边使显影液沿基板表面向外侧流动一边向基板表面螺旋状供给显影液的工序，其中该显影液喷嘴将其宽度方向朝向基板中央部的带状显影液喷出到基板表面；
和停止来自显影液喷嘴的显影液的供给，并通过漂洗液喷嘴向基板表面供给漂洗液的工序。
14.如权利要求13所述的显影方法，其特征在于，显影液喷嘴的喷出口宽度是0.1mm～1mm，长度是8mm～15mm。
15.如权利要求13或14所述的显影方法，其特征在于，对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征，来调整显影液温度。
16.如权利要求13或14所述的显影方法，其特征在于，包含下述工序，即，从显影液温度调整为相互不同的温度的多个显影液喷嘴中，对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征，来选择显影液喷嘴。
17.如权利要求16所述的显影方法，其特征在于，包含下述工序，即，在选择一个显影液喷嘴期间，对于其他显影液喷嘴调整显影液的温度。
18.如权利要求13或14所述的显影方法，其特征在于，对应进行显影处理的基板上的抗蚀剂的种类或限定抗蚀剂图形的几何学特征，来调整显影液温度和浓度。
19.如权利要求18所述的显影方法，其特征在于，包含下述工序，即，在选择一个显影液喷嘴期间，对于其他显影液喷嘴调整显影液的温度和显影液的浓度。
20.如权利要求13至19的任一项所述的显影方法，其特征在于，包含下述工序，即，至少在显影液喷嘴停止喷出显影液之前，预先使漂洗液喷嘴移动至显影液喷嘴附近。
21.如权利要求13至19的任一项所述的显影方法，其特征在于，在供给显影液的工序中，多次进行一边喷出显影液一边从基板周缘朝向中央部移动显影液喷嘴的动作。
22.如权利要求13至19的任一项所述的显影方法，其特征在于，供给显影液的工序包含下述工序，即，在从基板周缘朝向中央部移动喷嘴后，在规定时间向该中央部供给显影液。
23.如权利要求13至22的任一项所述的显影方法，其特征在于，还包含向供给显影液前的基板表面供给用于提高湿润性的表面处理液的工序。
24.如权利要求13至23的任一项所述的显影方法，其特征在于，还包含：向供给显影液后的基板表面供给漂洗液的工序；
和向供给了该漂洗液的基板的表面供给表面活性剂的工序。
25.如权利要求13至24的任一项所述的显影方法，其特征在于，在使显影液喷嘴从基板周缘朝向中央部移动时，在显影液喷嘴的喷出口的靠近基板中央的顶端和基板旋转轴一致的位置，停止显影液喷嘴的移动。
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