TWI641925B - 顯影方法、顯影裝置及電腦可讀取之記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

一種顯影方法係將配置在基板之表面上且已曝光之光阻膜加以顯影而形成光阻圖案，該顯影方法包含以下步驟：使前述基板環繞沿著與保持水平之基板的表面直交之方向延伸的旋轉軸旋轉；由位於前述基板上方之吐出口供給顯影液至前述光阻膜上，使前述顯影液遍布於前述光阻膜之表面上；及將具有與前述基板的表面對向之對向面的接觸液體構件，配置在前述基板的表面中由前述吐出口先行供給前述顯影液之區域的先行區域之上方。

Description

顯影方法、顯影裝置及電腦可讀取之記錄媒體
本發明係關於曝光後之光阻膜的顯影方法、顯影裝置及用於該顯影裝置之電腦可讀取之記錄媒體。
現在，在進行基板之微細加工時，廣泛進行的是使用光刻技術在基板(例如，半導體晶圓)上形成凹凸圖案。例如，在半導體晶圓上形成光阻圖案之步驟包含在半導體晶圓之表面上形成光阻膜、沿預定之圖案曝光該光阻膜、及使曝光後之光阻膜與顯影液反應而顯影。
迄今已開發出各種顯影技術。例如，專利文獻1揭示在靜止之基板上形成由顯影液形成之小池(液池)的顯影方式。小池之形成係使用具有長條吐出口之噴嘴，一面由吐出口吐出顯影液一面使噴嘴由基板之一端移動至另一端，藉此在基板上之光阻膜的表面全體上盛滿顯影液。以下，為方便起見，將該顯影方式稱為「靜止顯影方式」。
專利文獻2揭示對旋轉之基板供給顯影液的顯影方式。噴嘴一面沿基板之半徑方向移動，一面由其吐出口向基板供給顯影液。藉由基板旋轉之離心力的作用及顯影液供給位置的移動，在光阻膜上形成顯影液之液膜。以下，為方便起見，將對旋轉之基板供給顯影液的顯影方式稱為「旋轉顯影方式」。
專利文獻3揭示分類為旋轉顯影方式之顯影方法的一例。即，專利文獻3記載之方法使用具有對向於晶圓配置之下端面的噴嘴，且在使旋轉之晶圓與配置在包含其旋轉中心之區域中之噴嘴的下端面的間隙呈液密狀態下供給液至晶圓上，並藉該液之離心力擴展至外側。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2001－196301號公報(專利第3614769號公報) [專利文獻2] 日本特開2011－091274號公報(專利第4893799號公報) [專利文獻3] 日本特開2012－74589號公報
[發明所欲解決的問題] 在靜止顯影之情形中，由顯影液形成之小池中難以產生顯影液之對流，且與光阻膜反應而反應性降低之顯影液容易留在當場。因此，顯影處理有可能需要比較長之時間。
在旋轉顯影之情形中，供給之顯影液在基板上流動。在此情形中，由於顯影液在基板上流動，故顯影液一面流動一面與光阻膜反應，且顯影液之濃度沿顯影液之流動方向變化。因此，由於顯影液之液流動，在基板的表面內之光阻圖案的線寬(亦稱為CD(臨界尺寸)。以下，有時光阻圖案之線寬只稱為「線寬」)的分布(在基板的表面內之線寬的分布亦稱為「面內線寬分布」)可能不均一。
因此，本發明說明可提高面內線寬分布之均一性之顯影方法、顯影裝置及電腦可讀取之記錄媒體。 [解決問題的手段]
本發明之一觀點的顯影方法係將配置在基板之表面上且已曝光之光阻膜加以顯影而形成光阻圖案，該顯影方法包含以下步驟：一面使基板環繞沿著與保持水平之基板的表面直交之方向延伸的旋轉軸旋轉，一面由位於基板上方之吐出口將顯影液吐出至光阻膜上，使顯影液遍布於光阻膜之表面上；及將具有與基板的表面對向之對向面的接觸液體構件，配置在基板的表面中由吐出口先行供給顯影液之區域的先行區域之上方。
通常，越接近先行供給顯影液之區域，顯影液對光阻膜之接觸液體時間越長。因此，越接近先行供給顯影液之區域，越促進光阻膜溶解於顯影液，使線寬變小，並且越接近後行供給顯影液之區域，光阻膜溶解於顯影液越慢，而有線寬變大之傾向。但是，在本發明之一觀點的顯影方法中，將具有與基板的表面對向之對向面的接觸液體構件，配置在基板的表面中由吐出口先行供給顯影液之區域的先行區域之上方。因此，在接觸液體構件之對向面與光阻膜之表面間，可保持顯影液。在先行供給顯影液之區域中，若藉由接觸液體構件之存在來保持顯影液，則顯影液中包含之溶解生成物濃度在對向面與光阻膜之表面間為高。因此，在先行供給顯影液之區域中，可抑制光阻膜之溶解，且抑制顯影之進行。結果，藉由使用接觸液體構件，可將先行供給顯影液之區域中的線寬控制成與後行供給顯影液之區域中的線寬同程度。由以上可知，可提高面內線寬分布之均一性。
在使顯影液遍布於光阻膜之表面上之步驟中，可使吐出口由基板之周緣向旋轉軸移動。在此情形中，在基板之周緣側產生的溶解生成物，隨著吐出口之移動，容易伴隨由吐出口供給之顯影液移動至旋轉軸側。因此，用以控制線寬之溶解生成物難以排出至基板之外部。因此，可有效地活用在基板之表面上生成之溶解生成物來控制線寬。
在使顯影液遍布於光阻膜之表面上之步驟中，可使吐出口由旋轉軸向基板之周緣移動。
在將接觸液體構件配置在先行區域之上方之步驟中，可使接觸液體構件靜止在先行區域之上方一段預定時間。
在將接觸液體構件配置在先行區域之上方之步驟中，可對接觸液體構件施加正電位。溶解生成物帶負電是習知的。因此，藉由對接觸液體構件施加正電位，可使溶解生成物容易滯留在接觸液體構件附近。
基板之旋轉速度可為5轉/分鐘至100轉/分鐘。在此情形中，可更正確地控制使顯影液遍布於該光阻膜上之速度。
光阻膜之表面與接觸液體構件之對向面的分開距離可為0.1mm至2.0mm。
在將接觸液體構件配置在先行區域之上方之步驟中，可按照基板的表面中由吐出口供給顯影液之區域的順序，使接觸液體構件在基板的表面之上方移動。在此情形中，由於接觸液體構件以容易進行光阻膜之溶解的順序移動，可在基板的表面之全體中同等地控制線寬。因此，可進一步提高面內線寬分布之均一性。
吐出口可形成於接觸液體構件之對向面中。在此情形中，可藉由接觸液體構件進行顯影液之供給。因此，零件數量變少，故可謀求成本之降低。
吐出口亦可形成於與接觸液體構件分開之吐出噴嘴中。
本發明之另一觀點的顯影裝置係將配置在基板之表面上且已曝光之光阻膜加以顯影而形成光阻圖案，該顯影裝置包含：旋轉保持部，其一面水平地保持基板，一面使基板環繞沿著與基板的表面直交之方向延伸的旋轉軸旋轉；吐出口，其將顯影液吐出至光阻膜上；接觸液體構件，其具有與基板的表面對向之對向面；移動機構，其使接觸液體構件移動；及控制部，其控制移動機構，使接觸液體構件在供給顯影液至光阻膜上之狀態下位於基板的表面中應調整光阻圖案之線寬的預定區域上方。
在本發明之另一觀點的顯影裝置中，控制部控制移動機構，使接觸液體構件在供給顯影液至光阻膜上之狀態下位於基板的表面中應調整光阻圖案之線寬的預定區域上方。因此，在接觸液體構件之對向面與光阻膜之表面間，可保持顯影液。若藉由接觸液體構件之存在來保持顯影液，則顯影液中包含之溶解生成物濃度在對向面與光阻膜之表面間為高。因此，在應調整光阻圖案之線寬的上述預定區域中，可抑制光阻膜之溶解，且抑制顯影之進行。結果，可將上述區域中之線寬控制成與其他區域中之線寬同程度。由以上可知，可提高面內線寬分布之均一性。
接觸液體構件可呈柱狀或板狀。
接觸液體構件之周緣可設有由對向面朝向基板的表面延伸之環狀突條部。在此情形中，藉由突條部之存在，可阻礙顯影液由接觸液體構件之中央向周緣的流動。因此，在接觸液體構件之對向面與光阻膜之表面間容易保持顯影液。
接觸液體構件之對向面可設有由對向面朝向基板的表面延伸之多數突起部。在此情形中，藉由多數突起部之存在，可阻礙顯影液之流動。因此，在接觸液體構件之對向面與光阻膜之表面間容易保持顯影液。
本發明之另一觀點的電腦可讀取之記錄媒體記錄有用以使顯影裝置實行上述顯影方法的程式。在本發明之另一觀點的電腦可讀取之記錄媒體中，與上述顯影方法同樣地，可提高面內線寬分布之均一性。在本說明書中，電腦可讀取之記錄媒體包含非暫時之有形媒體(非暫時電腦記錄媒體)(例如，各種主記憶裝置或輔助記憶裝置)、或傳播信號(暫時電腦記錄媒體)(例如，可透過網際網路提供之資料信號)。 [發明的功效]
依據本發明之顯影方法、顯影裝置及電腦可讀取之記錄媒體，可提高面內線寬分布之均一性。
雖然參照圖式說明本發明之實施形態，但以下之本實施形態係用以說明之例示，不是將本發明限定於以下內容的意思。在說明中，同一要素或具有同一機能之要素使用同一符號，且省略重複之說明。
[基板處理系統之結構] 基板處理系統1具有塗布顯影裝置2及曝光裝置3。曝光裝置3進行光阻膜之曝光處理。具體而言，藉由液浸曝光等之方法將能量束照射在光阻膜(感光性被膜)的曝光對象部分上。能量束可舉例如：ArF準分子雷射、KrF準分子雷射、g線、i線或極紫外線(EUV：Extreme Ultraviolet)。
塗布顯影裝置2在曝光裝置3之曝光處理前，進行在晶圓W(基板)之表面形成光阻膜之處理，並在曝光處理後進行光阻膜之顯影處理。在本實施形態中，雖然晶圓W呈圓板狀，但亦可使用切除圓形之一部份，或呈多角形等之圓形以外之形狀的晶圓。晶圓W可為，例如，半導體基板、玻璃基板、遮罩基板、FPD(平板顯示器)基板等其他各種基板。
如圖1至圖3所示地，塗布顯影裝置2具有運送塊4、處理塊5及介面塊6。運送塊4、處理塊5及介面塊6沿水平方向排列。
運送塊4具有運送站12及搬入搬出部13。搬入搬出部13中介於運送站12與處理塊5之間。運送站12支持多數載具11。載具11以密封狀態收容圓形之多數片晶圓W，且在側面11a側具有用以供晶圓W進出之開閉門(未圖示)(請參照圖3)。載具11，以側面11a面向搬入搬出部13側之方式，可自由連接或脫離地設置在運送站12上。搬入搬出部13具有分別對應於運送站12上之多數載具11的多數開閉門13a。藉由同時地開放側面11a之開閉門及開閉門13a，可連通載具11內及搬入搬出部13內。搬入搬出部13內建有傳送臂A1。傳送臂A1由載具11取出晶圓W且遞送至處理塊5，並由處理塊5收取晶圓W且送回載具11內。
處理塊5具有BCT模組(下層膜形成模組)14、COT模組(光阻膜形成模組)15、TCT模組(上層膜形成模組)16及DEV模組(顯影處理模組)17。該等模組由底面側依DEV模組17、BCT模組14、COT模組15、TCT模組16之順序排列。
BCT模組14係組配成在晶圓W之表面上形成下層膜。BCT模組14內建有多數塗布單元(未圖示)、多數熱處理單元(未圖示)、及將晶圓W搬送至該等單元之搬送臂A2。塗布單元係組配成將下層膜形成用之塗布液塗布在晶圓W之表面上。熱處理單元係組配成藉由例如熱板加熱晶圓W，且藉由例如冷卻板冷卻加熱後之晶圓W來進行熱處理。在BCT模組14中進行之熱處理的具體例可舉用以使下層膜硬化之加熱處理為例。
COT模組15係組配成在下層膜上形成熱硬化性且感光性之光阻膜。COT模組15內建有多數塗布單元(未圖示)、多數熱處理單元(未圖示)、及將晶圓W搬送至該等單元之搬送臂A3。塗布單元係組配成將光阻膜形成用之處理液(光阻劑)塗布在下層膜上。熱處理單元係組配成藉由例如熱板加熱晶圓W，且藉由例如冷卻板冷卻加熱後之晶圓W來進行熱處理。在COT模組15中進行之熱處理的具體例可舉用以使光阻膜硬化之加熱處理(PAB：預施加烘烤)為例。
TCT模組16係組配成在光阻膜上形成上層膜。TCT模組16內建有多數塗布單元(未圖示)、多數熱處理單元(未圖示)、及將晶圓W搬送至該等單元之搬送臂A4。塗布單元係組配成將上層膜形成用之塗布液塗布在晶圓W之表面上。熱處理單元係組配成藉由例如熱板加熱晶圓W，且藉由例如冷卻板冷卻加熱後之晶圓W來進行熱處理。在TCT模組16中進行之熱處理的具體例可舉用以使上層膜硬化之加熱處理為例。
DEV模組17係組配成進行已曝光之光阻膜的顯影處理。DEV模組17內建有多數顯影單元(顯影裝置)U1、多數熱處理單元U2、將晶圓W搬送至該等單元之搬送臂A5、及不經過該等單元搬送晶圓W之直接搬送臂A6(請參照圖2及圖3)。顯影單元U1係組配成部份地去除光阻膜而形成光阻圖案。熱處理單元U2係藉由例如熱板加熱晶圓W，且藉由例如冷卻板冷卻加熱後之晶圓W來進行熱處理。在DEV模組17中進行之熱處理的具體例可舉顯影處理前之加熱處理(PEB：預曝光烘烤)、顯影處理後之加熱處理(PB：後烘烤)等為例。
在處理塊5內之運送塊4側設有支架單元U10(請參照圖2及圖3)。支架單元U10係設置成由底面延伸到TCT模組16，且沿上下方向區隔成多數格室。在支架單元U10之附近設有升降臂A7。升降臂A7使晶圓W在支架單元U10之格室間升降。
在處理塊5內之介面塊6側設有支架單元U11(請參照圖2及圖3)。支架單元U11係設置成由底面延伸到DEV模組17之上部，且沿上下方向區隔成多數格室。
介面塊6內建有傳送臂A8，且與曝光裝置3連接。傳送臂A8係組配成取出支架單元U11之晶圓W且遞送至曝光裝置3，並由曝光裝置3收取晶圓W且送回支架單元U11。
[顯影單位之結構] 接著，請參照圖4至圖6，進一步詳細說明顯影單元(顯影裝置)U1。顯影單元U1，如圖4所示地，包含旋轉保持部20、驅動部(移動機構)30、顯影液供給部40及控制部100。
旋轉保持部20具有旋轉部21及保持部23。旋轉部21具有朝上方突出之軸桿22。旋轉部21係以例如電動馬達等為動力源而使軸桿22旋轉。保持部23係設置於軸桿22之前端部。保持部23上水平地配置在表面Wa上形成有曝光後之光阻膜R的晶圓W。保持部23藉由例如吸附等大略水平地保持晶圓W。即，旋轉保持部20，在晶圓W之姿勢大略水平之狀態下，使晶圓W在相對晶圓W之表面垂直的軸(旋轉軸)周圍旋轉。在本實施形態中，由於旋轉軸通過呈圓形之晶圓W的中心，故亦為中心軸。在本實施形態中，如圖4所示地，旋轉保持部20使晶圓W由上方看順時針旋轉地旋轉。
驅動部(移動機構)30係組配成驅動接觸液體構件N。驅動部30具有導軌31、滑塊32及臂部33。導軌31在旋轉保持部20(晶圓W)之上方沿水平方向延伸。滑塊32以可沿導軌31朝水平方向移動之方式與導軌31連接。臂部33以可朝上下方向移動之方式與滑塊32連接。臂部33之下端連接接觸液體構件N。
驅動部30係以例如電動馬達等為動力源，使滑塊32及臂部33移動，且使接觸液體構件N隨之移動。在平面圖中，接觸液體構件N，在吐出顯影液時，在與晶圓W之旋轉軸直交之直線上沿晶圓W的徑向移動。
顯影液供給部40具有顯影液貯留部41、接觸液體構件N、供給管42、泵43及閥44。顯影液貯留部41貯留顯影液L(請參照圖6)。顯影液貯留部41貯留之顯影液L可為正型光阻用之顯影液，亦可為負型光阻用之顯影液。按照光阻膜R之種類，可適當選擇該等顯影液。正型光阻用之顯影液可舉鹼水溶液為例，且該鹼成分可舉氫氧化四甲銨(TMAH)為例。負型光阻用之顯影液可舉有機溶劑為例。
接觸液體構件N係透過供給管42與顯影液貯留部41連接。接觸液體構件N，如圖4所示地，配置在保持於保持部23之晶圓W的上方。接觸液體構件N，如圖5所示地，在本實施形態中呈圓柱形或圓板形。接觸液體構件N形成有沿其中心軸方向延伸之貫穿孔H。貫穿孔H之一端與供給管42連接。貫穿孔H之另一端係透過供給管42吐出由顯影液貯留部41供給之顯影液L的吐出口Na。因此，接觸液體構件N亦具有作為顯影液L之吐出噴嘴的機能。
接觸液體構件N具有由吐出口Na朝橫方向擴展之下端面(對向面)Nb。即，吐出口Na形成於下端面Nb中。下端面Nb在本實施形態中係呈圓形之大略平坦面，且以大略平行之狀態與晶圓W之表面Wa對向。因此，吐出口Na朝向垂直下方。因此，顯影液L由吐出口Na向表面Wa朝下方吐出。
吐出口Na之截面形狀可為例如圓形。吐出口Na之直徑可為大約1mm至8mm，亦可為大約3mm至5mm。下端面Nb之直徑可為大約20mm至200mm，亦可為大約30mm至100mm。
泵43設於供給管42之中途，且由顯影液貯留部41壓送顯影液L至接觸液體構件N。閥44在供給管42中設於接觸液體構件N與泵43之間。閥44使來自接觸液體構件N之顯影液L開始或停止吐出。
控制部100係藉由一或多數控制用電腦構成，且控制顯影單元U1。控制部100具有顯示控制條件之設定畫面的顯示部(未圖示)、輸入控制條件之輸入部(未圖示)、及由電腦可讀取之記錄媒體讀取程式之讀取部(未圖示)。記錄媒體記錄有使顯影單元U1實行顯影處理之程式。該程式係藉由控制部100之讀取部讀取。記錄媒體可為，例如，半導體記憶體、光記錄碟、磁記錄碟、光磁記錄碟。控制部100按照輸入輸入部之控制條件及藉由讀取部讀取之程式控制顯影單元U1，使顯影單元U1實行下述顯影處理。
[顯影方法] 以下說明使用顯影單元U1，對曝光處理後之光阻膜R進行顯影處理的方法。首先，使藉由曝光裝置3曝光光阻膜R後之晶圓W保持在旋轉保持部20上。接著，如圖7(a)所示地，控制部100控制滑塊32及臂部33，使接觸液體構件N位於晶圓W之表面Wa上，以使接觸液體構件N之下端面Nb與晶圓W之表面Wa的周緣部對向。接著，如圖7(a)及(b)所示地，在控制部100控制旋轉部21而使晶圓W旋轉之狀態下，一面控制部100控制泵43及閥44，由吐出口Na供給顯影液L至藉由光阻膜R之表面與下端面Nb形成之間隙G(請參照圖6)，一面控制部100控制滑塊32，使接觸液體構件N由晶圓W之周緣部向中央部(旋轉軸)移動(請參照圖7(a)及(b)中之箭號D1)。
接觸液體構件N到達晶圓W之旋轉軸上後，控制部100控制泵43及閥44，使來自吐出口Na之顯影液L停止吐出。如此，如圖7(c)所示地，使顯影液L遍布於光阻膜R之表面全體上，進行光阻膜R之顯影。間隙G之大小(光阻膜R之表面與下端面Nb之分開距離)可為大約0.1mm至2.0mm，亦可為大約1.0mm。
此時，晶圓W之旋轉速度，例如，可為5轉/分鐘至100轉/分鐘，可為10轉/分鐘至50轉/分鐘，亦可為20轉/分鐘至40轉/分鐘。藉使晶圓W之旋轉速度為5轉/分鐘以上，可使顯影液L在短時間內充分地遍布於光阻膜R上。藉使晶圓W之旋轉速度為100轉/分鐘以下，可充分抑制由接觸液體構件N供給之顯影液L在光阻膜R之表面中因離心力而流出晶圓W之周緣側，藉此可更進一步正確地控制使顯影液遍布於光阻膜R上的速度。
接著，如圖8(a)所示地，在保持接觸液體構件N之下端面Na與晶圓W之表面Wa對向之狀態下，控制部100控制滑塊32，使接觸液體構件N移動至晶圓W之周緣部。然後，在使晶圓W旋轉之狀態下，使接觸液體構件N靜止在晶圓W之周緣部上。此時，晶圓W之旋轉速度可與供給顯影液L之步驟同程度。
在此，如圖8(b)所示地，在接觸液體構件N之周緣附近，欲返回接觸液體構件N內側之渦流比欲擴展至接觸液體構件N外側之流動顯著地產生。因此，位於接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間的顯影液L的大部分不流出至接觸液體構件N之外側，而保持在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間。特別地，在本實施形態中，因為晶圓W之旋轉數如上所述地比較小，顯影液L難以流失至接觸液體構件N之外側。因此，若接觸液體構件N位於晶圓W之周緣部，如圖8(a)及(b)所示地，顯影液L可保持在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間。保持之時間(接觸液體構件N到達晶圓W之周緣部後靜止於該周緣部的時間)可為，例如，大約10秒至20秒。
接著，經過預定之顯影時間(停止吐出顯影液L後經過之時間)後，控制部100控制滑塊32及臂部33，使接觸液體構件N由晶圓W之表面Wa上退避。顯影時間可為，例如，大約10秒至60秒。然後，藉洗淨液洗淨晶圓W之表面Wa，並乾燥晶圓W，藉此在晶圓W之表面Wa上形成預定之光阻圖案。藉由以上方式，結束顯影處理。
[顯影殘渣之濃度與線寬的關係] 另外，若顯影液L供給至光阻膜R(光阻材料)，光阻膜R開始溶解於顯影液L中，且來自光阻膜R之溶解生成物(顯影殘渣)成為離子而擴散至顯影液L中。因此，若光阻膜R不斷溶解於顯影液L，在顯影液L中之顯影殘渣之濃度會持續升高。本發明人等調查該濃度與線寬之關係性後，判明線寬對該濃度具有正相關。以下，具體地說明該調查方法。
首先，準備5片使用負型之光阻在表面Wa上形成光阻膜R之晶圓W，作為試驗樣本1至5。如圖9(a)所示地，在晶圓W之表面Wa中，設定中心部側之區域S1及其外側之區域S2的2區域。
對呈圓形之區域S1包含的光阻膜R，按照試驗樣本1至5任意地調節曝光之面積。另一方面，對呈圓環狀之區域S2包含的光阻膜R，使用具有預定開口圖案之遮罩(分劃板)使圖案間隔(L/S)為大約45nm，接著不論試驗樣本為何，均使曝光量為一定地曝光其全域。
接著，將顯影液L供給至晶圓W之表面Wa的全域(光阻膜R之表面的全域)，進行顯影處理。顯影處理結束後，藉洗淨液洗淨晶圓W之表面Wa，並乾燥晶圓W。接著，分別對試驗樣本1至5測量線寬。
在此，以下具體地說明各試驗樣本1至5之區域S1的曝光面積。在試驗樣本1中，曝光區域S1之全域。因此，在後續之顯影處理中，區域S1之光阻膜R幾乎不溶解，且未由區域S1產生顯影殘渣。因此，存在區域S2之顯影殘渣的量主要來自區域S2中溶解之光阻膜R的量。
在試驗樣本2中，曝光區域S1之75%的面積且不曝光剩餘之面積。因此，在後續顯影處理中，區域S1之光阻膜R稍微溶解，且在區域S1中產生之顯影殘渣中的至少一部份供給至區域S2。因此，存在區域S2之顯影殘渣的量來自區域S1、S2中溶解之光阻膜R的量。
在試驗樣本3中，曝光區域S1之50%的面積且不曝光剩餘之面積。因此，在後續顯影處理中，區域S1之光阻膜R溶解，且在區域S1中產生之顯影殘渣中的至少一部份供給至區域S2。因此，存在區域S2之顯影殘渣的量來自區域S1、S2中溶解之光阻膜R的量。
在試驗樣本4中，曝光區域S1之25%的面積且不曝光剩餘之面積。因此，在後續顯影處理中，區域S1的光阻膜R相當大量地溶解，且在區域S1中產生之顯影殘渣中的至少一部份供給至區域S2。因此，存在區域S2之顯影殘渣的量來自區域S1、S2中溶解之光阻膜R的量。
在試驗樣本5中，不曝光區域S1之全域。因此，在後續之顯影處理中，區域S1之光阻膜R幾乎完全溶解，在區域S1中產生之顯影殘渣中之至少一部份供給至區域S2。因此，存在區域S2之顯影殘渣的量來自區域S2中溶解之光阻膜R的量。由以上可知，區域S2中之顯影殘渣的濃度(區域S2中顯影液L包含之顯影殘渣的量)在試驗樣本1中最低，且依試驗樣本2至5之順序逐漸升高。
對各試驗樣本1至5測量之線寬結果顯示於圖9(b)中。如圖9(b)所示地，確認光阻圖案之線寬對顯影殘渣之濃度顯示正相關。即，所謂獲得顯影殘渣之濃度越高顯影速度越慢，且線寬越大的知識。此外，圖9(b)所示之直線狀虛線係關於各點之一次近似直線(回歸直線)。
[作用] 另外，通常，越接近先行供給顯影液L之區域(先行區域)，顯影液L對光阻膜R之接觸液體時間越長。因此，越接近先行供給顯影液L之區域顯影越早進行，且越促進光阻膜R溶解於顯影液，而有線寬變小之傾向。另一方面，越接近後行供給顯影液L之區域顯影越慢，且光阻膜溶解於顯影液越慢，而有線寬變大之傾向。因此，為獲得均一之面內線寬分布，在晶圓W之表面Wa中有線寬變小傾向之區域中，使顯影之進行變慢，以調整線寬。因此，在本實施形態中，將具有與晶圓W之表面Wa對向之下端面Nb的接觸液體構件N，配置在晶圓W之表面Wa中由接觸液體構件N之吐出口Na先行供給顯影液L之區域(在本實施形態中，晶圓W之周緣部)的上方，並在下端面Nb與光阻膜R之表面間保持顯影液。因此，在先行供給顯影液L之區域(晶圓W之周緣部)中，若藉由接觸液體構件N之存在來保持顯影液L，顯影液L中包含之顯影殘渣濃度在下端面Nb與光阻膜R之表面間為高。因此，在先行供給顯影液L之區域(晶圓W之周緣部)中，可抑制光阻膜R之溶解，且抑制顯影之進行。結果，藉使用接觸液體構件N，可控制先行供給顯影液L之區域(晶圓W之周緣部)中的線寬成與後行供給顯影液L之區域(晶圓W之中央部)中的線寬同程度。由以上可知，可提高面內線寬分布之均一性。特別地，依據所謂線寬對顯影殘渣之濃度具有正相關的上述知識，藉由將接觸液體構件配置在先行供給顯影液L之區域以調節該區域中之顯影殘渣濃度，可實現所希望之線寬。
在本實施形態中，使顯影液L遍布光阻膜R之表面全體時，使接觸液體構件N由晶圓W之周緣部向旋轉軸移動。因此，在晶圓W之周緣側產生之顯影殘渣，隨著接觸液體構件N之移動，容易伴隨由吐出口Na供給之顯影液L移動至晶圓W之中央部(旋轉軸)側。因此，用以控制線寬之顯影殘渣難以排出至晶圓W之外部。結果，可有效地活用在晶圓W之表面Wa上生成之顯影殘渣來控制線寬。
在本實施形態中，吐出口Na形成於接觸液體構件N之下端面Nb。因此，可藉由接觸液體構件N進行顯影液L之供給。因此，零件數量變少，故可謀求成本之降低。
[其他實施形態] 以上，雖然詳細地說明本發明之實施形態，但本發明不限定於上述實施形態。例如，在上述實施形態中，雖然使接觸液體構件N位在晶圓W之周緣部上，並在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間保持顯影液L，但亦可使接觸液體構件N位在晶圓W之周緣部以外，只要是晶圓W之表面Wa中由接觸液體構件N先行供給顯影液L的區域即可。
使顯影液L遍布光阻膜R之表面全體時，亦可控制部100控制滑塊32，使接觸液體構件N由晶圓W之中央部(旋轉軸)向周緣部移動。具體而言，首先，如圖10(a)所示地，控制部100控制滑塊32及臂部33，使接觸液體構件N位於晶圓W之表面Wa上，以使接觸液體構件N之下端面Nb與晶圓W之表面Wa之中央部(旋轉軸)對向。接著，如圖10(a)及(b)所示地，在控制部100控制旋轉部21而使晶圓W旋轉之狀態下，一面控制部100控制泵43及閥44，由吐出口Na供給顯影液L至藉由光阻膜R之表面與下端面Nb形成之間隙G(請參照圖6)，一面控制部100控制滑塊32，使接觸液體構件N由晶圓W之中央部(旋轉軸)向周緣部移動(請參照圖10(a)中之箭號D1)。接著，接觸液體構件N到達晶圓W之周緣部時，控制部100控制泵43及閥44，使來自吐出口Na之顯影液L停止吐出。如此，如圖10(c)所示地，使顯影液L遍布於光阻膜R之表面全體上，進行光阻膜R之顯影。在此情形中，由於在晶圓W之中央部先行供給顯影液L，在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間保持顯影液L時，使接觸液體構件N位在晶圓W之中央部上。
在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間保持顯影液L時，如圖11所示地，亦可對接觸液體構件N施加正電位。顯影殘渣帶負電是習知的。因此，藉由對接觸液體構件N施加正電位，容易保持顯影殘渣在接觸液體構件N附近。
接觸液體構件N只要具有與光阻膜R之表面(晶圓W之表面Wa)對向之下端面Nb即可。因此，接觸液體構件N之形狀沒有特別限制，可呈例如柱狀或板狀。
下端面Nb不僅可為平面狀，亦可為，例如，二維地或三維地彎曲之彎曲狀面、凹凸面等。下端面Nb可經粗面化處理。在該等情形中，由於下端面Nb之表面積增加，且藉由下端面Nb阻礙顯影液L之流動，亦容易保持顯影液L在下端面Nb與光阻膜R之表面間。
以下參照圖12說明另一例之接觸液體構件N。圖12所示之接觸液體構件N的下端面Nb設有突條部Nc。突條部Nc沿接觸液體構件N(下端面Nb)之周緣延伸成圓環狀。因此，藉由突條部Nc之存在，可阻礙顯影液L由接觸液體構件N之中央向周緣的流動。因此，更容易保持顯影液L在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜之表面間。
以下參照圖13說明另一例之接觸液體構件N。圖13所示之接觸液體構件N的下端面Nb設有多數突起部Nd。因此，藉由多數突起部Nd之存在，可阻礙顯影液L之流動。因此，容易保持顯影液L在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間。突起部Nd雖然在圖13中呈三角錐形，但只要使接觸液體構件N與顯影液L之接觸面積加大而可阻礙顯影液L之流動即可，故亦可為，例如，另一多角錐形、多角柱形、其他不同形狀。
在上述實施形態中，雖然吐出口Na形成於下端面Nb中，且接觸液體構件N亦具有作為顯影液L之吐出噴嘴的機能，但如圖14所示地，亦可在接觸液體構件N中不形成貫穿孔H及吐出口Na，而顯影液供給部40具有與接觸液體構件N分開之吐出噴嘴N1。此時，如同圖所示地，驅動部30進一步具有滑塊34及臂部35。滑塊34以可沿導軌31朝水平方向移動之方式與導軌31連接。臂部35以可朝上下方向移動之方式與滑塊32連接。臂部35之下端連接吐出噴嘴N1。吐出噴嘴N1透過供給管42與顯影液貯留部41連接。吐出噴嘴N1之下端形成有吐出口N1a，且由顯影液貯留部41供給之顯影液L由吐出口N1a吐出。
在圖14所示之顯影單元U1中，在晶圓W之表面Wa中由周緣部供給顯影液L至中央部之情形中，亦可使用如圖15(a)所示之接觸液體構件N2，取代未形成貫穿孔H及吐出口Na之只是柱狀或板狀的接觸液體構件N。接觸液體構件N2呈圓環狀，例如，可將圓板之中央部圓形地剪下而製得。接觸液體構件N2具有朝與其中心軸交叉之方向擴展的下端面Nb。如圖15(b)所示地，下端面Nb以與晶圓W之表面Wa大略平行之狀態與晶圓W之周緣部對向。在此情形中，亦可抑制在先行供給顯影液L之區域(晶圓W之周緣部)中光阻膜R的溶解，並抑制顯影之進行。結果，可提高面內線寬分布之均一性。此外，在使接觸液體構件N2位於晶圓W之表面Wa期間，可使晶圓W旋轉，亦可不使晶圓W旋轉。
保持顯影液L在接觸液體構件N之下端面Nb與光阻膜R之表面間時，亦可按照晶圓W之表面Wa中由接觸液體構件N或吐出噴嘴N1供給顯影液L之區域的順序，使接觸液體構件N或吐出噴嘴N1在晶圓W之表面Wa的上方移動。在此情形中，由於接觸液體構件N或吐出噴嘴N1依光阻膜R之溶解容易進行的順序移動，可同等地控制在晶圓W之表面Wa的全體中線寬之大小。因此，可進一步提高面內線寬分布之均一性。
光阻膜R可使用負型光阻形成，亦可使用正型光阻形成。 [實施例]
在使用具有與上述實施形態之顯影單元U1同樣之結構的顯影單元進行顯影處理之情形中，為確認可提高面內線寬分布之均一性，進行下述之試驗例1至4。
(試驗例1) 準備直徑300mm之晶圓及負型光阻。接著，使用該光阻，在晶圓之表面上形成厚度1µm之光阻膜。接著，光阻膜使用具有預定圖案之開口的遮罩(分劃板)，藉由曝光裝置曝光光阻膜。接著，在使晶圓旋轉之狀態下，一面由接觸液體構件之吐出口供給顯影液至藉由光阻膜之表面與接觸液體構件之下端面(直徑20mm)形成之間隙(請參照圖6之符號G)，一面使接觸液體構件由晶圓之周緣部向中央部(旋轉軸)移動。此時，晶圓之旋轉數設定為30轉/分鐘，接觸液體構件之移動速度設定為20mm/秒，且來自吐出口之顯影液的吐出流量設定為1cc/秒。由晶圓之周緣部到中央部為止之接觸液體構件的移動時間係7.5秒。
接觸液體構件到達晶圓之旋轉軸上後，停止由吐出口吐出顯影液。接著，使接觸液體構件由晶圓之中央部向周緣部移動。接觸液體構件由晶圓之中央部移動到周緣部為止所需要之時間係大約1秒。然後，在使晶圓旋轉之狀態下，使接觸液體構件在晶圓之周緣部上靜止大約5秒。此時，晶圓之旋轉數設定為30轉/分鐘。在試驗例1中，接觸液體構件之中心位置係相對晶圓W之中心為130mm的位置。即，試驗例1中之接觸液體構件的中心位置係晶圓之表面中成為最先由接觸液體構件之吐出口供給顯影液的區域。
接著，停止吐出顯影液後經過之時間(顯影時間)經過10秒後，使接觸液體構件由晶圓之表面上退避。接著，藉洗淨液洗淨晶圓之表面，並乾燥晶圓。藉由以上方式，結束顯影處理，且在晶圓之表面上形成預定之光阻圖案。然後，對形成之該光阻圖案，按照相對晶圓中心之距離測量線寬。該線寬之測量係使用測長SEM(Hitachi High-Technologies公司(股)製)。其測量結果顯示於圖16中。在試驗例1中，線寬之最大值與最小值之差係大約1.6nm。
(試驗例2) 除了使接觸液體構件之靜止位置為相對晶圓中心80mm之位置以外，與試驗例1同樣地進行顯影處理，並按照相對晶圓中心之距離測量線寬。其測量結果顯示於圖17中。在試驗例2中，線寬之最大值與最小值之差係大約2.3nm。
(試驗例3) 除了使接觸液體構件之靜止位置為相對晶圓中心40mm之位置以外，與試驗例1同樣地進行顯影處理，並按照相對晶圓中心之距離測量線寬。其測量結果顯示於圖18中。在試驗例3中，線寬之最大值與最小值之差係大約3.7nm。
(試驗例4) 除了使接觸液體構件之靜止位置為相對晶圓中心0mm之位置(晶圓之正上方)以外，與試驗例1同樣地進行顯影處理，並按照相對晶圓中心之距離測量線寬。其測量結果顯示於圖19中。在試驗例4中，線寬之最大值與最小值之差係大約3.8nm。
(試驗結果) 如圖19所示地，在接觸液體構件之靜止位置在晶圓中心的試驗例4中，越接近先行供給顯影液之晶圓的周緣部，顯影液對光阻膜之接觸液體時間越長。因此，確認雖然越接近先行供給顯影液之區域，越促進進光阻膜溶解於顯影液，而有線寬變小之傾向，但越接近後行供給顯影液之晶圓的中央部，光阻膜溶解於顯影液越慢，而有線寬變大之傾向。
相對於此，如圖16至圖18所示地，在試驗例1至3中，確認在接觸液體構件之靜止位置有線寬變大之傾向。特別地，如圖16所示地，在使接觸液體構件靜止在晶圓之表面中成為最先由接觸液體構件之吐出口供給接觸液體構件之區域的試驗例1中，確認由晶圓之中央部到周緣部線寬的分布大致為一定，面內線寬分布之均一性極高。
1‧‧‧基板處理系統
2‧‧‧塗布顯影裝置
3‧‧‧曝光裝置
4‧‧‧運送塊
5‧‧‧處理塊
6‧‧‧介面塊
11‧‧‧載具
11a‧‧‧側面
12‧‧‧運送站
13‧‧‧搬入搬出部
13a‧‧‧開閉門
14‧‧‧BCT模組(下層膜形成模組)
15‧‧‧COT模組(光阻膜形成模組)
16‧‧‧TCT模組(上層膜形成模組)
17‧‧‧DEV模組(顯影處理模組)
20‧‧‧旋轉保持部
21‧‧‧旋轉部
22‧‧‧軸桿
23‧‧‧保持部
30‧‧‧驅動部(移動機構)
31‧‧‧導軌
32‧‧‧滑塊
33‧‧‧臂部
34‧‧‧滑塊
35‧‧‧臂部
40‧‧‧顯影液供給部
41‧‧‧顯影液貯留部
42‧‧‧供給管
43‧‧‧泵
44‧‧‧閥
100‧‧‧控制部
A1‧‧‧傳送臂
A2‧‧‧搬送臂
A3‧‧‧搬送臂
A4‧‧‧搬送臂
A5‧‧‧搬送臂
A6‧‧‧直接搬送臂
A7‧‧‧升降臂
A8‧‧‧傳送臂
D1‧‧‧箭號
H‧‧‧貫穿孔
G‧‧‧間隙
L‧‧‧顯影液
N‧‧‧接觸液體構件
N1‧‧‧吐出噴嘴
N1a‧‧‧吐出口
N2‧‧‧接觸液體構件
Na‧‧‧吐出口
Nb‧‧‧下端面(對向面)
Nc‧‧‧突條部
Nd‧‧‧突起部
R‧‧‧光阻膜
S1‧‧‧區域
S2‧‧‧區域
U1‧‧‧顯影單元(顯影裝置)
U2‧‧‧熱處理單元
U10‧‧‧支架單元
U11‧‧‧支架單元
W‧‧‧晶圓(基板)
Wa‧‧‧表面
[圖1] 圖1係顯示基板處理系統之立體圖。 [圖2] 圖2係圖1之II-II線截面圖。 [圖3] 圖3係圖2之III-III線截面圖。 [圖4] 圖4係顯示顯影單元之示意圖。 [圖5] 圖5係顯示由斜下方看接觸液體構件之情形的立體圖。 [圖6] 圖6係顯示藉由接觸液體構件供給顯影液至光阻膜上之情形的截面圖。 [圖7] 圖7(a)~(c)係用以說明藉由接觸液體構件使顯影液遍布於光阻膜上之情形的圖。 [圖8] 圖8(a)~(b)係用以說明藉由接觸液體構件保持顯影液之情形的圖。 [圖9] 圖9(a)係顯示用以確認顯影殘渣對光阻圖案之線寬之影響的晶圓，且圖9(b)係顯示光阻圖案之線寬對顯影殘渣之濃度的圖。 [圖10] 圖10(a)~(c)係用以說明，在另一例中，藉由接觸液體構件使顯影液遍布於光阻膜上之情形的圖。 [圖11] 圖11係用以說明，在另一例中，藉由接觸液體構件保持顯影液之情形的圖。 [圖12] 圖12(a)係顯示由斜下方看另一例之接觸液體構件的情形，且圖12(b)顯示圖12(a)B-B線截面。 [圖13] 圖13(a)係顯示由斜下方看另一例之接觸液體構件的情形，且圖13(b)顯示圖13(a)B-B線截面。 [圖14] 圖14係顯示另一例之顯影單元的示意圖。 [圖15] 圖15(a)係顯示由斜上方看另一例之接觸液體構件的情形，且圖15(b)顯示藉由圖15(a)之接觸液體構件保持顯影液的情形。 [圖16] 圖16係顯示，在試驗例1中，光阻圖案之線寬對相對晶圓中心之距離的關係的圖。 [圖17] 圖17係顯示，在試驗例2中，光阻圖案之線寬對相對晶圓中心之距離的關係的圖。 [圖18] 圖18係顯示，在試驗例3中，光阻圖案之線寬對相對晶圓中心之距離的關係的圖。 [圖19] 圖19係顯示，在試驗例4中，光阻圖案之線寬對相對晶圓中心之距離的關係的圖。

Claims (21)

  1. 一種顯影方法，將配置在基板之表面上且已曝光之光阻膜加以顯影而形成光阻圖案，且包含以下步驟： 使保持水平之該基板環繞沿著與該基板的表面直交之方向延伸的旋轉軸旋轉之同時，一面使由位於該基板上方且設於具有與該基板的表面對向之對向面的接觸液體構件之吐出口將顯影液吐出至該光阻膜上，一面使該接觸液體構件在該基板的表面之上方移動，而使顯影液遍布於該光阻膜之表面上； 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該步驟中，設定該基板的旋轉速度，使得即使離心力由該基板作用於吐出至該基板的表面上的顯影液，該顯影液亦可保持於該基板的表面上。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯影方法，其中， 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該步驟中，使該接觸液體構件由該基板之周緣向該旋轉軸移動。
  3. 如申請專利範圍第1項之顯影方法，其中， 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該步驟中，使該接觸液體構件由該旋轉軸向該基板之周緣移動。
  4. 如申請專利範圍第3項之顯影方法，其中， 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該步驟中，在使該接觸液體構件由該旋轉軸向該基板之周緣移動之後，使該接觸液體構件在該基板之周緣部上靜止預定時間。
  5. 如申請專利範圍第4項之顯影方法，其中， 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該步驟中，在使該接觸液體構件由該旋轉軸向該基板之周緣移動之後，使該接觸液體構件在該基板之周緣部上靜止10秒至20秒之間。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之顯影方法，其中， 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該步驟中，對該接觸液體構件施加正電位。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之顯影方法，其中， 該基板之旋轉速度係5轉/分鐘至100轉/分鐘。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之顯影方法，其中， 該光阻膜之表面與該接觸液體構件之該對向面的分開距離為0.1mm至2.0mm。
  9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之顯影方法，其中， 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該步驟中，按照該基板之表面中由該吐出口供給顯影液之區域的順序，使該接觸液體構件在該基板的表面之上方移動。
  10. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之顯影方法，其中， 該接觸液體構件呈柱狀或板狀。
  11. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之顯影方法，其中， 於該接觸液體構件之周緣，設有由該對向面朝向該基板的表面延伸之環狀突條部。
  12. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之顯影方法，其中 於該接觸液體構件之該對向面，設有由該對向面朝向該基板的表面延伸之多數突起部。
  13. 一種顯影裝置，將配置在基板之表面上且已曝光之光阻膜加以顯影而形成光阻圖案，且包含： 旋轉保持部，一面水平地保持該基板，一面使該基板環繞沿著與該基板的表面直交之方向延伸的旋轉軸旋轉； 接觸液體構件，具有與該基板的表面對向之對向面，於該對向面，設有將顯影液吐出至該光阻膜上之吐出口； 顯影液供給部，構成為對該吐出口供給顯影液； 移動機構，使該接觸液體構件移動；及 控制部； 該控制部控制該旋轉保持部，使該基板環繞該旋轉軸旋轉，同時控制該顯影液供給部及該移動機構，而執行下述處理：一面使由位於該基板上方的該接觸液體構件之該吐出口將顯影液吐出至該光阻膜上，一面使該接觸液體構件在該基板的表面之上方移動，而使顯影液遍布於該光阻膜之表面上； 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該處理中，設定該基板的旋轉速度，使得即使離心力由該基板作用於吐出至該基板的表面上的顯影液，該顯影液亦可保持於該基板的表面上。
  14. 如申請專利範圍第13項之顯影裝置，其中， 該控制部在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該處理中，在使該接觸液體構件由該旋轉軸向該基板之周緣移動之後，使該接觸液體構件在該基板之周緣部上靜止預定時間。
  15. 如申請專利範圍第14項之顯影裝置，其中， 該控制部在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該處理中，在使該接觸液體構件由該旋轉軸向該基板之周緣移動之後，使該接觸液體構件在該基板之周緣部上靜止10秒至20秒之間。
  16. 如申請專利範圍第13至15項中任一項之顯影裝置，其中， 在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該處理中，對該接觸液體構件施加正電位。
  17. 如申請專利範圍第13至15項中任一項之顯影裝置，其中， 該控制部在使顯影液遍布於該光阻膜之表面上的該處理中，控制該旋轉保持部，使該基板之旋轉速度為5轉/分鐘至100轉/分鐘。
  18. 如申請專利範圍第13至15項中任一項之顯影裝置，其中， 該接觸液體構件呈柱狀或板狀。
  19. 如申請專利範圍第13至15項中任一項之顯影裝置，其中， 於該接觸液體構件之周緣，設有由該對向面朝向該基板的表面延伸之環狀突條部。
  20. 如申請專利範圍第13至15項中任一項之顯影裝置，其中， 於該接觸液體構件之該對向面，設有由該對向面朝向該基板的表面延伸之多數突起部。
  21. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其記錄有用以使顯影裝置實行如申請專利範圍第1至12項中任一項之顯影方法的程式。
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