专利名称：涂覆-显影装置和显影方法
技术领域：
本发明涉及在基板上形成抗蚀剂膜、对曝光了的基板进行显影的涂覆-显影装置、显影方法以及存储介质。
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，在半导体晶圆(以下称为晶圆)表面上涂覆抗蚀剂，在以规定图案对该抗蚀剂进行曝光之后进行显影而形成抗蚀剂图案。一般而言，在进行抗蚀剂的涂覆-显影的涂覆-显影装置中，用连接有曝光装置的系统进行这样的处理。在设于上述涂覆-显影装置的显影组件中的以往的光致抗蚀剂(以下称为抗蚀剂)的显影处理中，从喷嘴向涂覆有抗蚀剂、按照规定图案被曝光了的晶圆表面供给显影液。为了得到晶圆面内的处理的均勻性，上述显影液以在晶圆整个表面上均勻地形成液膜的方式供给，抗蚀剂被该液膜溶解。作为这样形成显影液的液膜的方法，公知有以下的方法，S卩，一边使具有长条的喷出口的喷嘴移动一边向处于静止状态的晶圆喷出显影液，在晶圆整个表面上进行静液显影 (日文液盛)的方法(水坑(旋覆浸没)式显影puddle development)、或一边使晶圆绕铅垂轴线旋转一边例如沿着该晶圆的径向供给显影液，利用离心力涂覆开显影液的方法 (非水坑(旋覆浸没)式显影)。从构成抗蚀剂的材料的组成考虑，用比较短的时间进行显影液和抗蚀剂的反应。 但是，在上述的各方法中，为了形成均勻的液膜而使用大量的显影液，并且花费时间向晶圆供给该显影液。由于在这样供给显影液的工序中花费很多的时间，所以从开始供给显影液起到与抗蚀剂的反应结束需要一定程度的时间、例如大约30秒 60秒。另外，作为晶圆的曝光处理，有时进行液浸曝光处理，为了抑制该液浸曝光用的液体对晶圆的影响，有抗蚀剂的防水性变高的倾向。但是，若在采用防水性高的抗蚀剂的情况下使用上述各方法进行显影，则会容易产生未由显影液润湿的部位。此外，晶圆的直径有变大的倾向，晶圆的直径越大，在高防水性的抗蚀剂表面出现未由显影液润湿的部位倾向变得越明显。因此，相对于这样的高防水性的抗蚀剂均勻地形成显影液的液膜，所以需要更多的显影液，成本高且显影液的供给时间变得更长，有可能妨碍涂覆-显影装置的高生产率。因此，本发明人研究使显影液雾化后向晶圆供给，在晶圆整个表面上形成液膜的方法。另外，在以往的显影装置中，设有从喷嘴向同一装置内供给显影液的机构和用于清洗晶圆的清洗机构。该清洗机构是向形成有上述的显影液的液膜的晶圆供给清洗液而进行清洗处理的机构。—般认为，在向晶圆供给上述的显影液的雾的显影装置中，也和以往的显影装置相同地将上述清洗机构和供给显影液的雾的显影机构设于相同的装置内。但是，如果那样的话，在向晶圆供给显影液的雾的期间和使所形成的显影液的液膜与抗蚀剂反应的期间， 清洗机构无法对晶圆进行处理，不得不停止处理而待机。相反，在利用清洗机构进行清洗处理的期间，供给显影液的雾的机构无法对晶圆进行处理，不得不停止处理而待机。作为这样的结果，有可能会无法谋求充分地提高生产率。在专利文献1中记载有向收纳有基板的腔室内供给雾状的显影液的技术。但是， 基板被加热板加热而被调温，所以处理中的显影液的蒸发量较多，处理成本有可能增加。专利文献1 日本特开2005-277洸8(段落0139、0141、0178)
发明内容
本发明是在这样的情况下做成的，其目的在于提供一种在基板整个表面形成均勻性高的显影液的液膜、并且能够得到高生产率的涂覆-显影装置、显影方法和具有实施该显影方法的计算机程序的存储介质。本发明的涂覆-显影装置在基板上形成抗蚀剂膜，对被曝光了的基板进行显影， 其特征在于，包括显影组件；清洗组件；向上述清洗组件输送由上述显影组件显影的基板的输送机构，上述显影组件包括形成处理气氛的气密的处理容器；设于该处理容器内、用于载置并冷却基板的调温板；向上述处理容器内的基板的表面供给显影液的雾的气氛气体供给部，上述清洗组件包括用于载置基板的载置部；向载置在该载置部上的基板供给清洗液的清洗液供给部。涂覆-显影装置例如包括对曝光后、显影前的基板进行加热处理的加热组件；将被该加热组件加热处理了的基板交接到上述显影组件的主输送机构，也可以使从上述显影组件向清洗组件输送基板的输送机构与上述主输送机构彼此独立地设置，并且上述显影组件与清洗组件一起被收纳在共用的框体内，构成显影单元。 上述显影组件也可以多层地层叠。替代为了在基板表面上形成显影液的液膜而供给显影液的雾的上述气氛气体供给部，上述气氛气体供给部既可以是为了使显影液在基板表面上结露而形成液膜而向该处理容器内供给含有显影液的蒸气的气体的气氛气体供给部，也可以由上述调温板控制基板的温度使得上述蒸气在基板表面上结露。上述气氛气体供给部例如具有加热气氛气体的加热部件。在该情况下，气氛气体例如被加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。本发明的显影方法是对形成有抗蚀剂膜、且被曝光了的基板进行显影的显影方法，其特征在于，包括向形成处理气氛的气密的处理容器内搬入基板的工序；将基板载置到设于该处理容器内的调温板上的工序；用调温板冷却基板的工序；向被搬入到处理容器内的基板的表面供给含有显影液的雾的气氛气体的工序；之后，从处理容器搬出上述基板，将上述基板搬入到清洗组件内，利用清洗液清洗基板的工序。还可以包括替代向基板的表面供给显影液的雾的工序，而向基板的表面供给含有显影液的蒸气的气体的工序，包括由上述调温板控制基板的温度使得上述蒸气在基板的表面上结露的工序。例如，包括利用加热部件加热上述气氛气体的工序，在该情况下例如气氛气体被加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。本发明的存储介质是存储有涂覆-显影装置用的计算机程序的存储介质，其特征在于，上述计算机程序用于实施上述的显影方法。根据本发明，包括向载置在用于冷却基板的调温板上的基板供给显影液的雾的显影组件；向基板供给清洗液的清洗组件；向上述清洗组件输送由上述显影组件进行了显影的基板的输送机构。因此，因为能分别利用显影组件和清洗组件处理基板，所以能抑制生产率的降低。
图1是本发明的涂覆-显影装置的俯视图。图2是上述涂覆-显影装置的立体图。图3是上述涂覆-显影装置的纵剖侧视图。图4是上述涂覆-显影装置所包括的显影单元的立体图。图5是构成上述显影单元的显影组件的纵剖侧视图。图6是上述显影组件的俯视图。图7是显影单元所包括的清洗组件的纵剖侧视图。图8是表示由上述显影单元进行处理的顺序的工序图。图9是表示由上述显影单元进行处理的顺序的工序10是表示由上述显影单元进行处理的顺序的工序图。图11是表示晶圆表面的变化的说明图。图12是表示涂覆-显影装置的第1区(block)的另一构成例子的俯视图。图13是另一构成的显影组件的纵剖侧视图。图14是上述显影组件的横剖俯视图。图15是涂覆-显影装置的第1区的再一构成例子的俯视图。图16是上述第1区所包括的显影单元的立体图。图17是另一显影单元的纵剖侧视图和横剖俯视图。图18是另一显影单元的纵剖侧视图。图19是表示利用上述显影组件进行处理的顺序的工序图。图20是由评价试验所得到的晶圆的纵剖视图。图21是由评价试验所得到的晶圆的纵剖视图。图22是表示由评价试验所得到的图案的CD的平均值和3 σ的曲线图。图23是表示由评价试验所得到的图案的CD的平均值和3 σ的曲线图。图M是表示由评价试验所得到的图案的CD的平均值和3 σ的曲线图。
具体实施例方式(第1实施方式)首先，说明应用本发明的显影系统的涂覆-显影装置1。图1表示在涂覆-显影装置1上连接有曝光装置C4的抗蚀剂图案形成系统的俯视图，图2是该系统的立体图。此外，图3是该系统的纵剖视图。在该涂覆-显影装置1中设有搬运区Cl，交接臂12从载置在载置台11上的密闭型的搬运器C取出晶圆W而交接到处理区C2，且交接臂12从处理区 C2接受处理完毕的晶圆W而返回到搬运器C。如图2所示，上述处理区C2在该例子中从下起依次层叠用于进行显影处理的第1 区(DEV层)Bi、用于进行形成在抗蚀剂膜的下层的防反射膜的形成处理的第2区(BCT层) B2、用于形成抗蚀剂膜的第3区(COT层)B3地构成。处理区C2的各层俯视看来同样地构成。以第3区(COT层)B3为例进行说明，COT 层B3由以下构件构成抗蚀剂膜形成组件，用于形成作为涂覆膜的例如防水性的抗蚀剂膜；架子单元，用于构成加热-冷却系统的处理组件群，该加热-冷却系统的处理组件群用于进行由该抗蚀剂膜形成组件进行的处理的前处理和后处理；输送臂A3，其设于上述抗蚀剂膜形成组件与加热-冷却系统的处理组件群之间，用于在该两者之间进行晶圆W的交接。 例如利用该抗蚀剂膜形成组件涂覆防水性的正性抗蚀剂。但是，本发明的涂覆-显影装置和涂覆-显影方法即使是有机显影，也能够应用，与正性抗蚀剂相同也能够应用负性抗蚀剂。有机显影是采用以有机物为主剂的显影液而进行的显影。上述架子单元沿着输送臂A3移动的输送区域Rl排列，通过分别层叠上述的加热组件、冷却组件而构成。加热组件具有用于加热所载置的晶圆的加热板，冷却组件具有用于冷却所载置的晶圆的冷却板。关于第2区(BCT层)B2，设有相当于上述抗蚀剂膜形成组件的防反射膜形成组件， 在该组件中，除了代替抗蚀剂向晶圆W供给作为涂覆液的防反射膜形成用的药液之外，是与COT层B3相同的构成。关于第1区(DEV层)Bi，在一个DEV层Bl内呈两层地层叠与抗蚀剂膜形成组件相对应的显影单元20。该显影单元20包括显影组件2，在共同的框体21内向晶圆W供给显影液的蒸气；清洗组件7，用于清洗显影后的晶圆W。有关显影单元20的构成后面详述。与该显影单元20相对地设有由多个层叠的组件构成的架子单元Ul TO。这些架子单元Ul U5由在显影处理前和显影处理后进行加热处理的加热组件13构成。而且，在该DEV层Bl内设有用于向各加热组件13和两层的显影单元20所包括的各组件输送晶圆W的作为主输送机构的输送臂Al。即，输送臂Al相对于两层的显影单元为共用的构成。如图1和图3所示，在处理区C2上还设有架子单元TO，来自搬运区Cl的晶圆W依次向上述架子单元U6的一个交接组件、例如与第2区(BCT层)B 2相对应的交接组件CPL2 输送。第2区(BCT层)B2内的输送臂A2从该交接组件CPL2接受晶圆W，向各单元(防反射膜形成组件和加热-冷却系统的处理单元群)输送，在这些单元中，在晶圆W上形成防反射膜。之后，晶圆W被向架子单元U6的交接组件BF2、交接臂D1、架子单元U6的交接组件CPL3输送，在此例如被温度调整到23°C后，经由输送臂A3被搬入第3区(COT层)B3，由抗蚀剂膜形成组件形成抗蚀剂膜。而且，晶圆W经由输送臂A3 —架子单元U6的交接组件 BF3 —交接臂Dl而交接到架子单元U6的交接单元BF3。在一 DEV层Bl内的上部，设有用于直接从设于架子单元TO的交接部16向设于架
7子单元U7上的交接部17输送晶圆W的作为专用的输送部件的梭式件(shuttle) 18。形成有抗蚀剂膜的晶圆W经由交接臂Dl从交接组件BF3输送到交接部16，由该交接部16交接到梭式件18，被直接输送到架子单元U7的交接部17，由设于转接区(interface block) C3 的转接臂19接受。另外，图3中的标注有CPL的交接组件兼用作调温用的冷却组件，标注有BF的交接组件兼用作能够载置多张晶圆W的缓冲组件。接着，晶圆W被转接臂19输送到曝光装置C4，在曝光装置C4中例如利用液浸曝光进行曝光处理。之后，晶圆W被载置在架子单元U7的交接组件TRS6上，被返回到处理区C2。被返回的晶圆W由第1区(DEV层)Bl的输送臂Al在DEV层Bl的各组件之间进行输送。在架子单元U3 TO的加热组件中，接受加热(曝光后烘干PEB)处理之后，在显影组件2中，像后述那样形成显影液膜50，在清洗组件7中接受清洗处理。之后，在架子单元 U3 TO的加热组件中，晶圆W被加热(后烘干POST)处理。然后，利用输送臂Al，晶圆W 被交接到架子单元U6的交接组件TRS1，之后，经由交接臂12被返回到搬运器C。在该涂覆-显影装置1中，利用控制部100控制各部的动作。控制部100例如由计算机构成，具有未图示的程序存储部。在该程序存储部中，存储有编入命令的例如由软件构成的程序，以进行在后述的作用中说明的显影处理和清洗处理。通过该程序由控制部100 读取，控制部100向装置的各部发送控制信号。由此，控制各组件的动作和在组件之间的交接等。该程序以收纳在例如硬盘、光盘、磁光盘或存储卡等存储介质中的状态存储于程序存储部。接着，一边参照图4 一边说明显影单元20。显影单元20在框体21内的基台23上具有3组显影组件2和3组清洗组件7。显影组件2互相层叠，清洗组件7和显影组件2沿着输送区域Rl的形成方向设置。在框体21上设有用于在各组件和输送臂Al之间进行晶圆W的交接的输送口 22。框体21的内部被保持成规定的湿度。接着，一边参照图5和图6 —边说明显影组件2。图5、图6分别是显影组件2的纵剖侧视图、俯视图。显影组件2具有支承台M，在支承台M上设有圆形的调温板3，在调温板3的内部形成有被调温了的流体例如水的流路31。在调温板3上连接有调温水供给管32、调温水回收管33的各自的一端，调温水供给管32、调温水回收管33的各自的另一端与泵34连接。在调温水供给管32上夹设有调温部35，具有用于加热被供给到该调温部35 的水的加热器和通过热交换冷却上述水的制冷剂的流路。通过控制上述加热器的输出和上述制冷剂的流通量，上述水被调温成使用者所设定的温度。调温水供给管32、调温水回收管33和流路31构成调温水的循环路径，利用泵34 供给到调温水供给管32的水由上述调温部35调温后向流路31供给。然后，水被利用泵34 从流路31经由调温水回收管33回收，水被反复向调温水供给管32供给而被调温。通过这样使调温水流通，调温板3的整个表面的温度均勻且被控制成与被调温部35调温的水的温度相同的温度。然后，被载置在调温板3上的晶圆W被调温成与该调温板3的表面相同的温度。像后述那样，晶圆W通过被载置在该调温板3上而被冷却。在调温板3的表面的中央部开设有吸引口 36，在调温板3的表面的周缘部沿着调温板3的周向开设有多个吸引口 37。在这些吸引口 36、37上分别连接有排气管38的一端。 各排气管38的另一端合流，经由流量控制部39与由真空泵等构成的排气部件40连接。流量控制部39具有阀、质量流量控制器，用于控制排气量。
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在调温板3的表面，沿着该调温板3的周向排列有3个孔41，在该孔41中沿着调温板3的厚度方向穿过有3根升降销42 (在图1中为了方便说明仅图示2根)。升降销42 利用升降机构43突没于调温板3的表面，在输送臂Al和调温板3之间进行晶圆W的交接。 在调温板3内，在升降销42的周围设有用于防止上述调温水泄漏的密封构件44。例如升降机构43的下方侧被框体M包围。在支承台M上，以围绕调温板3的方式开设有多个排气口 45，在排气口 45上连接有排气管46的一端。排气管46的另一端合流，经由流量控制部47与上述排气部件40连接。流量控制部47与流量控制部39相同地构成。此外，在支承台M上以围绕排气口 45 的方式设有0型密封圈48。此外，例如排气管46的流量控制部39的上游侧被3组显影组件2共用。在调温板3上设有处理容器5，该处理容器5构成为下方开口的扁平的圆形状的容器。处理容器5经由支承部51与升降机构52连接，利用该升降机构52能够升降地构成。 如图1所示，在处理容器5下降时该处理容器5的下端与0型密封圈48紧密结合，在处理容器5内形成有气密的处理空间(处理气氛)S。在处理容器5的壁部设有用于对处理容器 5的内壁进行调温的加热器59。在处理容器5的顶部的中央下表面设有用于向处理空间S 供给呈雾状的显影液的喷嘴53。喷嘴53经由设于处理容器5的顶部中央部的开口部M与显影气氛气体供给管阳的一端连接。显影气氛气体供给管55的另一端依次经由显影气氛气体加热部56、流量控制部 57与存储有显影液的显影液供给源58连接。显影液供给源58具有未图示的压送部件，向显影气氛气体供给管阳的下游侧供给显影液。流量控制部57与流量控制部39、47相同地具有阀、质量流量控制器，控制向下游侧供给的显影液的流量。显影气氛气体加热部56能够混合从显影气氛气体供给管55供给的显影液和从后述的非活性气体供给管61供给的N2 气体，生成含有显影液的雾(以下称为显影雾)的显影气氛气体。生成的显影气氛气体经由显影气氛气体供给管55向处理空间S供给。而且，显影气氛气体加热部56例如具有加热器等加热部件，能够加热该显影气氛气体，调整成规定的温度。例如在显影处理时向显影气氛气体加热部56供给的显影液的供给流量和显影气氛气体的温度被流量控制部57控制成针对每个晶圆W的处理是恒定的。此外，向处理空间S 供给的显影气氛气体的供给时间也被控制成针对每个晶圆W为恒定的，自排气口 45和吸引口 36、37的排气量也例如被控制成针对每个晶圆W的处理是恒定的。由此，在各晶圆W上附着有恒定量的显影雾，形成有规定的厚度的显影液膜50。显影气氛气体供给管55和显影气氛气体加热部56构成显影气氛气体供给部。在显影气氛气体加热部56上连接有非活性气体供给管61的一端。非活性气体供给管61的另一端经由流量控制部63与存储有非活性气体例如队气体的队气体供给源64 连接。N2气体像上述那样在包含于显影气氛气体的状态下，也能够向处理空间S供给，作为吹扫气体，也能够经由显影气氛气体供给管阳单独向处理空间S供给。此外，即使在N2气体这样单独地向处理空间S供给的情况下，队气体也由显影气氛气体加热部56例如加热到规定的温度之后供给。然后，在从形成这样的显影液膜50起经过预先设定的时间时，构成显影液膜50的液体部分被去除，晶圆W表面成为干燥的状态，显影液和抗蚀剂的反应停止。之后，晶圆W被输送到清洗组件7，接受清洗处理，抗蚀剂图案被解像。接着，对于清洗组件7，一边参照作为其纵剖侧视图的图7 —边进行说明。清洗组件7具有通过吸附晶圆W的背面中央部而水平地保持该晶圆W的作为载置部的旋转吸盘 71，旋转吸盘71借助旋转驱动机构72在保持有晶圆W的状态下能够绕铅垂轴线旋转地构成。此外，以围绕旋转吸盘71上的晶圆W的方式设有上方侧具有开口部73的杯状体74。 在杯状体74的底部侧例如设有呈凹部状的液体接受部75 (未图示)，液体接受部75被分隔壁76在晶圆W的周缘下方侧遍及全周地划分为外侧区域和内侧区域。在外侧区域的底部设有排液口 77，在内侧区域的底部设有用于排出处理气氛的排气口 78。图中的附图标记81是升降销，在杯状体74内设有3根(在图9中为了方便说明仅表示2根)。升降机构82使升降销81升降，利用该升降销81，在输送臂Al和旋转吸盘 71之间交接晶圆W。此外，如图4所示，在基台23上设有驱动机构83。驱动机构83沿着引导件84并沿着清洗组件7的排列方向移动，并且使与该驱动机构83连接的臂85升降。在上述臂85上设有作为由各清洗组件7共用的清洗液供给部的清洗液供给喷嘴86。清洗组件7的侧方设有用于使清洗液供给喷嘴86待机的待机部87。接着，关于利用显影组件2和清洗组件7进行处理的顺序，一边参照说明各装置的动作的图8 图10和表示晶圆W的表面状态的图11 一边进行说明。在调温板3的流路31 中供给有调温水，例如调温板3的表面被调温成预先设定的温度例如20°C。此外，从排气口 45和吸引口 36、37以规定的排气量进行排气，并且处理容器5的内壁的温度被加热器59调温成例如与向晶圆W供给的显影气氛气体的温度相同的温度。接着，在输送臂Al保持有被 PEB处理了的晶圆W的状态下进入显影单元20的框体21内，向调温板3上输送晶圆W。图 11的(a)表示此时的晶圆W，其表面的抗蚀剂膜91由曝光部92和非曝光部93构成。升降销42上升，保持晶圆W(图8的(a))。输送臂Al后退，升降销42下降，晶圆 W被载置在调温板3上，晶圆W的中央部、周缘部分别被吸引口 36、37吸引，晶圆W的整个背面与调温板3表面紧密结合，晶圆W整体被冷却成与调温板3的表面温度相同的温度，并且处理容器5下降，形成处理空间S(图8的(b))。利用显影气氛气体加热部56生成含有显影雾的显影气氛气体，向处理空间S供给，在晶圆W上附着有上述显影雾，在形成规定的膜厚的显影液膜50时(图8的(c))，停止上述显影气氛气体的供给和从排气口 45的排气，进行显影液膜50和抗蚀剂的反应(图 9的(a)、图11的(b))。从之后进行显影液膜50的去除和节省显影液的观点出发，控制显影雾的附着量，使得显影液膜50的膜厚Hl例如成为1 μ m 100 μ m。在从开始向处理空间S供给上述显影气氛气体起经过了预先设定的时间时，再次开始从排气口 45排气，并且向处理空间S供给被加热到规定的温度的N2气体(图9的(b))， 吹扫而去除处理空间S的显影气氛气体，并且晶圆W表面成为被N2气体干燥的状态(图9 的(C)、图11的(c))。之后，停止N2气体的供给，升降销42使晶圆W从调温板3浮起，并且处理容器5上升，处理空间S向外部气氛开放。然后，输送臂Al接受晶圆W(图10的(a))， 向清洗组件7输送，利用升降销81将晶圆W交接到旋转吸盘71。旋转吸盘71在保持有晶圆W的状态下旋转，并且清洗液供给喷嘴86从待机部85 移动到晶圆W中心上，向该晶圆W的中心供给清洗液70。清洗液70由于离心力而在晶圆W 表面上朝向周缘部扩展(图10的(b))。如图11的(d)所示，曝光部92被该清洗液70冲走而从晶圆W表面去除，抗蚀剂图案被解像。停止了清洗液的供给之后，利用晶圆W的旋转， 清洗液被甩掉，从而晶圆W干燥(图11的(e))，晶圆W被输送臂Al从清洗组件7搬出。在该涂覆-显影装置1中设有用于进行显影液膜的形成和晶圆W的干燥处理的显影组件2以及用于清洗由显影组件2进行处理后的晶圆W的清洗组件7。因此，能够并行显影组件2的显影处理、清洗组件7的清洗处理，所以能谋求生产率的提高。此外，由于显影组件2是供给呈雾状的显影液的装置，所以不需要用于供给显影液的喷嘴的移动机构、在保持有晶圆W的状态下旋转的旋转机构等，所以能抑制该显影组件2的大型化。因此，即使像该实施方式那样分为供给显影液的组件和供给清洗液的组件，也能抑制涂覆-显影装置 1的大型化。此外，在使用从以往的喷嘴供给显影液来进行显影的显影组件的涂覆-显影处理工序中，有时在PEB处理后，向冷却组件输送晶圆W，在冷却到规定的温度之后向上述显影组件输送。之所以这样进行冷却，是因为在晶圆W的面内的各部分之间和晶圆W之间使温度一致，降低抗蚀剂图案的线宽度之差。但是，在该显影组件2中，因为与上述冷却组件相同地采用调温板3冷却晶圆W，所以无需将由加热组件加热以及粗略地冷却了的晶圆W输送到上述冷却组件而进行冷却，在PEB处理后，能够直接向显影组件2输送而进行处理。因此，能谋求进一步提高生产率。此外，通过这样利用调温板3冷却晶圆W，与通过加热晶圆W 而进行调温的情况相比，在显影处理中抑制显影液的挥发。因此，能谋求显影液的使用量的降低。(第2实施方式)接着，图12表示第1区(DEV层)Bl的另一构成例子。在该例子中，架子单元Ul的组件构成为显影组件101。此外，相当于第1显影单元20的单元构成为清洗处理单元2A。 清洗处理单元2A除了与横向排列有4组清洗组件7和未设有显影组件2之外，与显影单元 20相同地构成。分别参照作为纵剖侧视图、横剖俯视图的图13、图14，说明显影组件101与显影组件2的不同点。该显影组件101利用分隔板103将框体102内上下分隔，在分隔板103的上侧区域设有冷却板105。冷却板105形成为大致圆形，设有从侧周朝向中央的缺口 106， 从而在与上述输送臂Al之间进行晶圆W的交接时不与该输送臂Al干涉。冷却板105在其背面侧具有用于供例如被温度调整了的水流动的未图示的流路，在由加热组件13加热处理了的晶圆W被载置在冷却板105上时，该晶圆W被冷却。此外，在分隔板103的下侧的下方区域设有驱动部107。图中附图标记108是晶圆W的输送口，驱动部107在输送口 108侧和调温板3侧之间使冷却板105移动而输送晶圆W。在冷却板105上设有狭缝109、110，升降销42经由该狭缝109、110突出到冷却金属板105的表面上。在该第2实施方式中，保持有晶圆W的输送臂A 1位于冷却板105上之后下降，晶圆W被交接到冷却板105。之后，冷却板105 —边将晶圆W冷却为规定的温度，一边移动到调温板3上，和第1实施方式相同地晶圆W被交接到升降销42。之后，晶圆W接受与第1实施方式相同的显影处理之后，从升降销42交接到冷却板105。然后，输送臂Al以与将晶圆 W交接到冷却板105时相反的动作从该冷却板105接受晶圆W。之后，利用输送臂Al，晶圆 W被输送到清洗组件7，接受清洗处理。即使如该第2实施方式那样构成第1区Bi，也能够利用显影组件101、清洗组件7并行地进行显影液的供给处理、清洗处理。因此，与第1实施方式相同地能够抑制生产率的降低。(第3实施方式)接着，关于图15所示的第1区Bl的再一构成例子，以与第1实施方式的不同点为主进行说明。在图15的第1区Bl中，代替显影单元20而设有显影单元20A，在显影单元 20A上设有从显影组件2向清洗组件7进行晶圆W的输送的输送部件111。图16表示显影单元20A的框体21内的立体图。在基台23上形成有沿着清洗组件7和显影组件的排列方向延伸的引导件112。构成输送部件111的水平移动部113沿着该引导件112的延伸方向水平移动。在水平移动部113上连接有能够升降地构成的升降部114，在该升降部114上设有输送臂115。输送臂115构成为能够相对于各组件进退自如，能在显影组件2的升降销 42和清洗组件7的升降销81之间进行晶圆W的交接。说明具有该显影单元20A的第1区Bl的晶圆W的输送路线。在加热组件13中接受了 PEB处理的晶圆W利用输送臂Al交接到显影组件2，与第1实施方式相同地接受了处理后，利用输送臂115向清洗组件7输送。清洗处理后，晶圆W利用输送臂Al被输送到加热组件13而接受POST处理。即使这样构成第1区Bi，也能够分别利用显影组件101、清洗组件7并行地进行显影液的供给处理、清洗处理。因此，与第1实施方式相同地能够抑制生产率的降低。此外，根据该第3实施方式，利用与输送臂Al彼此独立的输送臂115进行从显影组件向清洗组件的输送。因此，能够抑制输送臂Al的载荷，更加可靠地抑制生产率的降低。(第3实施方式的变形例)像上述那样在DEV层Bl上呈两层地层叠有显影单元。在上述的第3实施方式中， 例如每层设有输送部件111，但是也可以共用上述各层的输送部件，在上层的组件和下层的组件之间输送晶圆W。图17的(a)、(b)分别表示构成为能输送晶圆W的显影单元20B的主视图、俯视图。框体21的内侧(输送口 22的相反侧)上下连通，水平移动部113从下层朝向上层延伸，输送臂115能够进入上层侧和下层侧的各显影组件2和清洗组件7。此外，作为显影单元20和20A的显影组件2的位置和数量，不限于上述的例子，例如，也可以如图18所示那样在处理单元2的长度方向的两端配置显影组件2。在上述的各实施方式中，显影雾的最大粒子直径例如是50 μ m以下，平均粒子直径例如是ΙΟμπι以下。通过这样控制粒子直径，使显影雾成为所谓的干雾(dry fog)，在进行显影处理时抑制晶圆W以外的部位被显影液润湿。由此，能抑制显影缺陷、微粒的产生。 此外，作为上述的显影气氛气体的形成方法，不限定加热显影液，也可以对显影液施加超声波。另外，作为显影液膜50的形成方法，不限于上述的例子。例如在显影气氛气体加热部56中将显影气氛气体加热到比显影液的饱和温度高的温度、例如50°C，生成显影液的蒸气(以下记载为显影蒸气)。也可以这样向处理空间S供给进行了温度控制的显影气氛气体，并且利用调温板3冷却晶圆W，使上述显影蒸气在晶圆W表面结露。说明此时的显影组件121中的处理工序。首先，加热器59将处理容器5的内壁维持在显影气氛气体难以结露的温度。所谓显影气氛气体难以结露的温度是指也包括显影气氛气体不结露的温度，也指比供给到处理空间S的显影气氛气体所含有的、显影液的蒸气的露点温度高的温度。而且，晶圆W被载置在调温板3上，被调温成显影气氛气体所含有的显影蒸气的露点温度以下的温度，并且形成处理空间S(图19的(a))。向处理空间S供给显影气氛气体，上述显影蒸气在晶圆W表面结露(图19的(b))，在形成规定的膜厚的显影液膜50时，停止显影蒸气的供给和从排气口 45排气。之后，和上述的第1实施方式相同地供给N2气体，去除处理空间S的显影气氛气体并且晶圆W被干燥。即使向晶圆W供给这样的显影气氛气体的情况下，也得到与上述的各实施方式相同的效果。在这样供给显影蒸气的情况下，也可以在形成处理空间S时，升降销42以使晶圆W浮起的状态保持该晶圆W，向处理空间S供给了显影气氛气体之后将晶圆W载置在调温板3上而形成显影液膜50。在处理中，在调温板3上结露的显影液被吸引口 36、37吸引。 此外，显影气氛气体也可以含着显影雾和显影蒸气这两者，在该情况下利用显影雾的附着部分和显影蒸气的结露部分，形成显影液膜50。此外，即使像上述那样使显影液结露而形成显影液膜50的情况下，晶圆W的干燥也能应用其他的实施方式的干燥方法，通过打开处理空间S而进行。除此之外，例如也可以在借助升降销42使晶圆W从调温板3上浮，利用残留在处理空间S的显影蒸气的热量干燥晶圆W。作为开始各干燥工序的时刻，例如是显影液和抗蚀剂的反应结束的时刻，S卩，在进行清洗处理情况下能够去除不需要的抗蚀剂的时刻。此外，在各实施方式中，也可以替代利用处理容器5的加热器59加热处理容器5 的内壁，单独向处理空间S供给例如被显影气氛气体加热部56加热了的N2气体来加热处理容器5的内壁。由此，也可以使上述内壁成为比上述显影蒸气结露的温度高的温度，之后， 供给上述的显影气氛气体，抑制显影气氛气体中的显影蒸气在该内壁结露。此外，使晶圆W成为干燥状态的方法不限于上述的供给队气体的方法。例如在上述的处理工序中，也可以在晶圆W上形成了显影液膜50之后，在自将晶圆W载置到调温板 3起经过预先设定的时间时，在该晶圆W位于调温板3上的状态下使处理容器5上升，使处理空间S向外部气氛开放。通过开放处理空间S，处理容器5的外部空气流到晶圆W的周围，晶圆W的周围的显影蒸气的分压降低，因此显影液膜50的蒸气压降低。其结果，显影液膜50的液体部分蒸发，晶圆W表面成为干燥的状态。此外，所谓这样的晶圆W干燥的状态是指构成显影液的液体部分被去除了的状态，构成显影液的其他的成分也可以附着在晶圆 W上。在后述的评价试验中确认到若去除上述液部分，则显影液和抗蚀剂的反应停止。(评价试验)评价试验1分别利用喷嘴向涂覆有抗蚀剂、沿着规定图案被曝光了的晶圆Wl 晶圆W3供给了显影液。关于晶圆W1，对显影液供给后的抗蚀剂的截面进行了拍摄。关于晶圆W2，显影液供给后供给2秒清洗液之后，对抗蚀剂的截面进行了拍摄。关于晶圆W3，显影液供给后供给清洗液13秒之后，对抗蚀剂的截面进行了拍摄。此外，改变涂覆于各晶圆Wl W3上的抗蚀剂的种类，进行了同样的实验。图20表示该评价试验1的结果。图20的(a) (c)是使用了彼此相同的抗蚀剂的晶圆Wl W3的拍摄结果，图20的(d) (f)是使用了彼此相同的抗蚀剂的晶圆Wl W3的拍摄结果。在使用了任一种抗蚀剂的情况下，对未供给有清洗液的晶圆Wl没有进行图
13案的解像。相对于此，对供给有清洗液的晶圆W2、W3，图案被解像。从该实验结果可知，被曝光了的抗蚀剂不是在供给显影液的阶段而是在供给清洗液的阶段开始溶析。换言之，并不是利用显影液冲出所溶解的残渣。因此，一般认为，在进行显影处理时，向抗蚀剂供给的显影液也可以是少量的。根据该实验，本发明人想到了如上述的各实施方式那样通过对晶圆W表面供给显影雾而形成显影液的薄膜的方法。评价试验2与评价试验1相同，准备了被曝光了的晶圆W1、W2。将晶圆Wl载置在旋转吸盘上， 一边利用该旋转吸盘使晶圆Wl绕铅垂轴线旋转，一边利用喷嘴供给显影液。一边供给显影液一边使该显影液的供给位置从晶圆Wl的周缘部朝向中心部沿径向移动，之后朝向中心部持续供给显影液规定时间。在供给显影液后，向晶圆Wi供给清洗液而去除显影液，对抗蚀剂的截面进行了拍摄。此外，关于晶圆W2，向由容器本体和上盖构成的处理容器内输送该晶圆W2。关闭上盖，在处理容器内形成了气密的处理空间之后，一边对该处理空间排气一边与第4实施方式相同地向处理空间供给显影雾，形成了处理气氛。在供给显影雾后，向晶圆W2供给清洗液而去除显影液，对抗蚀剂的截面进行了拍摄。图21的(a)、(b)表示晶圆Wl的拍摄结果，图21的(c)、(d)表示晶圆W2的拍摄结果。对于这样在晶圆Wl和W2上形成的图案的形状几乎看不出差别。从该实验表示出， 即使使用呈雾状的显影液也能够与从喷嘴供给显影液的情况同样地进行显影。评价试验3与评价试验1、2相同地准备了被曝光了的多张晶圆W。依次向由容器本体和上盖构成的处理容器输送晶圆W，关闭上盖，形成了气密的处理空间之后，一边对处理空间进行排气，一边向该处理空间供给上述显影雾而形成了处理气氛。显影雾的供给时间针对每个晶圆W改变为45秒、60秒、90秒。在供给显影雾后，打开上盖，将处理空间向外部气氛开放之后，取出晶圆W，对该晶圆W进行了清洗处理。然后，算出各晶圆W面内的各部位的抗蚀剂图案的CD的平均值，并且关于CD，算出了作为偏差的指标30。将显影雾的供给时间是45 秒、60秒、90秒的实验分别作为评价试验3-1、3-2、3-3。评价试验4与评价试验2相同地从喷嘴供给显影液，对进行了清洗处理的晶圆W也与评价试验4相同地算出了 CD的平均值和3 σ。从喷嘴供给显影液的时间针对每个晶圆W而改变。 以供给时间短的顺序分别作为评价试验4-1、4-2、4_3。评价试验5使具有沿晶圆W的径向延伸的喷出口的喷嘴一边从晶圆W—端侧向另一端侧喷出显影液一边移动，在晶圆W上进行了静液显影之后，进行了清洗处理。显影液的供给时间针对每个晶圆W而改变，将该供给时间为30秒、60秒的试验分别作为评价试验5-1、5-2。图22表示评价试验3 5的结果。图中的棒状图形表示各评价试验的CD平均值， 图中的点表示各评价试验的30。从该结果可知，在作为显影雾而供给显影液的情况下，也与利用喷嘴供给显影液的情况相同，若显影液的供给时间变长，则CD平均值变小。此外，关于3 σ，在作为显影雾而供给显影液的情况和利用喷嘴供给显影液的情况之间没有大的差别。从这些评价试验结果表示出，利用显影雾的显影与利用喷嘴供给显影液的显影相比，不对图案形状造成大的影响。评价试验6与评价试验3相同地一边对搬入有被曝光了的晶圆W的处理空间进行排气，一边向该处理空间供给显影雾。显影雾的供给时间为30秒。在停止供给显影雾后，将处理空间向外部气氛开放，使晶圆W表面干燥，之后进行了晶圆W的清洗处理。然后，与评价试验3 相同算出了抗蚀剂图案的CD的平均值和CD的3 ο。从停止供给显影雾到开放处理空间的时间根据每个晶圆W而设定，分别为30秒、180秒。到该开放为止的时间为30秒的试验作为评价试验6-1、180秒的试验作为评价试验6-2。此外，将显影雾的供给时间为60秒，进行了与评价试验6-1、6_2相同的实验。从停止供给显影雾到开放上述处理空间的时间根据每个晶圆W而改变，分别为0秒、30秒、180 秒。到该开放为止的时间为0秒、30秒、180秒的试验分别作为评价试验6-3、6-4、6-5。图23表示评价试验6的结果。图中的棒状图形表示CD平均值，图中的点表示CD 的3 ο。在评价试验6-5中，与评价试验6-1 6-4相比，3 σ稍大。换言之，在评价试验 6-5中，图案的CD的偏差稍大。此外，随着直到开放处理空间的时间变长，CD的平均值变小。一般认为这是因为即使停止供给显影雾，在残留在处理空间的显影雾的作用下，晶圆W 表面也不干燥，继续进行显影。从该评价试验6的结果可知，图案形状受直到晶圆W表面干燥的时间的影响。评价试验7与评价试验3相同地一边对搬入有被曝光了的晶圆W的处理空间进行排气，一边向该处理空间供给显影雾。显影雾的供给时间为60秒。在停止供给显影雾后，开放处理空间，使晶圆W表面干燥，之后进行了晶圆W的清洗处理。从开放处理空间直到进行清洗处理的时间根据每个晶圆W而设定，分别为10秒、45秒、90秒、180秒、600秒。清洗处理后，与评价试验3相同地算出了抗蚀剂图案的CD的平均值和CD的3 ο。直到进行清洗处理的时间为10秒、45秒、90秒、180秒、600秒的试验分别作为评价试验7_1、7-2、7-3、7-4、7_5。图M表示评价试验7的结果。图中的棒状图形表示CD的平均值，图中的点表示 ⑶的3 σ。在各评价试验之间⑶的平均值和3 σ没有大的变动。因此可知，从进行晶圆W 的干燥直到进行清洗处理的时间不会对图案的形状产生大的影响。因此，确认到能够在像上述那样使晶圆W表面干燥了之后，将晶圆W输送到清洗组件而进行清洗处理。
1权利要求
1.一种涂覆-显影装置，在基板上形成抗蚀剂膜，对被曝光了的基板进行显影，其特征在于，包括显影组件；清洗组件；向上述清洗组件输送由上述显影组件进行了显影的基板的输送机构，上述显影组件包括形成处理气氛的气密的处理容器；设于该处理容器内、用于载置并冷却基板的调温板；向上述处理容器内的基板的表面供给显影液的雾的气氛气体供给部，上述清洗组件包括用于载置基板的载置部；向载置在该载置部上的基板供给清洗液的清洗液供给部。
2.根据权利要求1所述的涂覆-显影装置，其特征在于，包括对曝光后、显影前的基板进行加热处理的加热组件；将被该加热组件加热处理了的基板交接到上述显影组件的主输送机构，从上述显影组件向清洗组件输送基板的输送机构与上述主输送机构彼此独立地设置， 并且上述显影组件与清洗组件一起被收纳在共用的框体内，构成显影单元。
3.根据权利要求1或2所述的涂覆-显影装置，其特征在于， 上述显影组件呈多层地层叠。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的涂覆-显影装置，其特征在于，上述气氛气体供给部替代为了在基板的表面上形成显影液的液膜而供给显影液的雾的气氛气体供给部，而是为了使显影液在基板的表面上结露而形成液膜、向该处理容器内供给含有显影液的蒸气的气体的气氛气体供给部，上述调温板控制基板的温度使得上述蒸气在基板的表面上结露。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的涂覆-显影装置，其特征在于， 上述气氛气体供给部具有加热气氛气体的加热部件。
6.根据权利要求5中所述的涂覆-显影装置，其特征在于，气氛气体被加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。
7.—种显影方法，其是对形成有抗蚀剂膜、且被曝光了的基板进行显影的显影方法，其特征在于，包括向形成处理气氛的气密的处理容器内搬入基板的工序； 将基板载置到设于该处理容器内的调温板上的工序； 用调温板冷却基板的工序；向被搬入处理容器内的基板的表面供给含有显影液的雾的气氛气体的工序； 之后，将上述基板从处理容器搬出，并将上述基板搬入清洗组件内，利用清洗液清洗基板的工序。
8.根据权利要求7所述的显影方法，其特征在于，包括替代向基板表面供给显影液的雾而向基板的表面供给含有显影液的蒸气的气体的工序，包括上述调温板控制基板的温度使得上述蒸气在基板的表面上结露的工序。
9.根据权利要求7或8所述的显影方法，其特征在于， 包括利用加热部件加热上述气氛气体的工序。
10.根据权利要求9所述的显影方法，其特征在于， 气氛气体被加热到比加热气氛中的显影液的饱和温度高的温度。
全文摘要
本发明提供一种在基板整个表面形成均匀性高的显影液的液膜并且得到高的生产率的涂覆-显影装置和显影方法。涂覆-显影装置包括显影组件；清洗组件；向上述清洗组件输送由上述显影组件进行了显影的基板的输送机构，上述显影组件包括形成处理气氛的气密的处理容器；设于该处理容器内、用于载置并冷却基板的调温板；向上述处理容器内供给含有显影液的雾的气氛气体的蒸气供给部；用于将上述调温板调整成上述蒸气在基板上结露的温度的温度调整部。因为显影组件和清洗组件能并行地进行处理，所以得到高的生产率。
文档编号H01L21/00GK102193342SQ20111003900
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年2月15日
发明者吉原孝介, 吉田勇一, 山本太郎, 有马裕, 滝口靖史 申请人:东京毅力科创株式会社