JP2010219167A

JP2010219167A - 現像装置、現像方法及び記憶媒体

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Publication number: JP2010219167A
Application number: JP2009062087A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Arima; 裕有馬; Yuichi Yoshida; 勇一吉田; Taro Yamamoto; 太郎山本; Kosuke Yoshihara; 孝介吉原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: US20100233637A1; TW201033759A; CN101833250B; JP4853537B2; TWI418956B; CN101833250A; KR101529741B1; KR20100103377A; US8398319B2

Abstract

【課題】現像液を基板に均一性高く供給して、歩留りの低下を抑えることができる現像装置を提供すること。
【解決手段】表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を水平に保持する基板保持部と、現像液の前記基板への濡れ性を高めるための表面処理液を霧化させる表面処理液霧化手段と、霧化した前記表面処理液を前記基板に噴霧する第１の噴霧ノズルと、前記表面処理液が噴霧された基板に現像液を吐出して現像を行うための現像液吐出ノズルと、を備えるように現像装置を構成する。霧化した表面処理液は、液状のままの表面処理液に比べて、基板に対する表面張力が低いので、基板上で凝集することが抑えられるため、容易に基板全体に供給することができ、基板の濡れ性を高めることができる。その結果として、現像液を均一性高く基板に供給することができ、歩留りの低下を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、その表面にレジストが塗布され、更に露光された基板を現像処理する現像装置、現像方法及び記憶媒体に関する。

半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジストを塗布し、このレジストを所定のパターンで露光した後に現像してレジストパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布、現像を行う塗布、現像装置に露光装置を接続したシステムを用いて行われる。

この塗布、現像装置にはレジストが塗布されたウエハに現像液を供給して現像を行う現像モジュール（現像装置）が設けられている。現像モジュールは、ウエハを保持する基板保持部と、排液手段及び排気手段を備え、その基板保持部に保持されたウエハを囲むように設けられたカップ体と、を含む現像処理部と、を備えている。また、現像モジュールにはウエハに現像液を供給するための現像液吐出ノズルと、ウエハに純水を供給する純水吐出ノズルとが設けられている。

前記現像装置における処理工程について簡単に説明すると、先ず例えば前記基板保持部を介して鉛直軸周りに回転するウエハの中心部に純水吐出ノズルから純水が供給され、遠心力によりその純水が前記中心部から周縁部へと広げられる。これによってウエハ表面を濡らして現像時における現像液の濡れ性を高める、いわゆるプリウエット処理を行う。このプリウエットとしては純水の代わりに現像液を用いる場合があり、この場合前記現像液は、現像目的ではなく前記液膜を形成する際にウエハの表面の濡れ性を高める目的で用いられる。

プリウエット処理後、現像液吐出ノズルからウエハ表面に現像液を吐出すると共にその現像液吐出ノズルをウエハＷの径方向に移動させ、ウエハに渦巻き状に現像液を供給する。供給された現像液は、プリウエットされたウエハ表面を濡れ広がり、液膜を形成する。然る後、純水吐出ノズルからウエハに純水が供給され、前記現像液がウエハＷから洗い流されて除去される。

ところで、露光装置による露光としては液浸露光が広く行われるようになり、その傾向に従い、液浸露光の際に用いられる液体の影響を抑えるためにレジストの高撥水性化が進んでいる。しかし、このように高い撥水性を有するレジストを現像する際には、前記プリウエットや前記液膜の形成を行うにあたり、現像液や純水がその表面張力により、少しでも濡れ性の良い部分に集まってしまう。

ウエハＷの模式図である図１６を用いて具体的に説明する。前記プリウエットが開始され、ウエハＷ表面を中心部から周縁部に向けて純水が広がったときに、図中斜線を付して示すその純水に濡れた領域２００は濡れ性が高まるが、純水が供給されていない領域２０１は依然として濡れ性が低い。このようにウエハＷに濡れ性が高い領域２００が形成されると、続けてウエハＷに純水が供給されても、その表面張力により当該純水は領域２００に集まり、当該領域２００を通過してウエハＷの周縁部から流れ落ちる。その結果として、領域２０１は純水に濡れないままプリウエットが終了してしまう。そして、プリウエット終了後に現像液が供給されても、現像液は濡れ性が高い領域２００を広がるが、プリウエットの純水と同様にその表面張力によって領域２０１には行き渡らず、結果として現像液が行き渡らない領域２０１は現像されずに処理が終わってしまう。

また、スループットの向上を図るためにウエハは大型化する傾向にあり、現在では例えば直径４５０ｍｍのウエハを用いることが検討されているが、そのように大型のウエハを用いた場合には、上記のように現像液に濡れない箇所も多く発生し、現像欠陥がより起こりやすくなってしまうおそれがある。

上記のようにウエハを回転させながら現像液の供給を行う代わりに、ウエハを静止状態におき、ウエハの直径をカバーするスリット状の吐出口を備えた現像液吐出ノズルをウエハの一端から他端へと移動させながら現像液を供給して、当該現像液の液膜を形成し、その後ウエハＷを静止状態に保つ現像手法もある。しかし、レジストの撥水性が高くなると、この手法を用いても上記の理由で均一な液膜を形成することが難しくなるおそれがある。そして、これらの現像手法において均一な液膜を形成するためにウエハに供給する現像液の量を増やすことも考えられるが、現像処理に要する時間が長くなりスループットが低下してしまうし、高コストになってしまう。

特許文献１には現像液のミストを噴霧する現像装置について記載されているが、既述の問題については記載されておらず、その問題を解決できるものではない。

特開２０００−２３２０５８

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、現像液を基板に均一性高く供給して、歩留りの低下を抑えることができる現像装置、現像方法及び記憶媒体を提供することにある。

本発明の現像装置は、表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を水平に保持する基板保持部と、
現像液の前記基板への濡れ性を高めるための表面処理液を霧化させる表面処理液霧化手段と、
霧化した前記表面処理液を前記基板に噴霧する第１の噴霧ノズルと、
前記表面処理液が噴霧された基板に現像液を吐出して現像を行うための現像液吐出ノズルと、
を備えたことを特徴とする。

前記現像液吐出ノズルが設けられる代わりに、
現像液を霧化する現像液霧化手段と、
前記基板に霧化した現像液を噴霧して現像を行うための第２の噴霧ノズルと、
を備えていてもよく、また、前記現像液が供給された基板に洗浄液を供給して、基板を洗浄するための洗浄ノズルと、
前記現像液吐出ノズルまたは前記第２の噴霧ノズルと、前記洗浄液吐出ノズルとの動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は現像液吐出ノズルまたは第２の噴霧ノズルからの基板への現像液の供給を行うステップと、次いで洗浄液吐出ノズルからの洗浄液の吐出を行うステップと、を繰り返し行うように制御信号を出力するようにしてもよい。前記基板表面の水に対する静的接触角は例えば８０°以上である。

本発明の現像方法は、表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を水平に保持する工程と、
現像液の濡れ性を高めるための表面処理液を霧化する工程と、
第１の噴霧ノズルから前記基板に霧化した表面処理液を噴霧する工程と、
現像液吐出ノズルから前記表面処理液が噴霧された基板に現像液を吐出して現像を行う工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、現像液吐出ノズルから前記表面処理液が噴霧された基板に現像液を吐出して現像を行う工程を実施する代わりに、
現像液を霧化する工程と、
第２の噴霧ノズルから前記基板に霧化した現像液を噴霧して現像を行う工程と、を備えていてもよく、現像液吐出ノズルまたは第２の噴霧ノズルからの基板への現像液の供給を行う工程と、次いで洗浄液吐出ノズルから基板へ洗浄液を吐出して基板を洗浄する工程と、を繰り返し行ってもよい。

また、本発明の記憶媒体は、基板に対する現像処理を行う現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の現像方法を実施するためのものであることを特徴とする。

本発明の現像装置は、現像液の基板への濡れ性を高めるための表面処理液を霧化させる表面処理液霧化手段と、霧化した前記表面処理液を前記基板に噴霧する噴霧ノズルと、を備えている。霧化した表面処理液は、液状のままの表面処理液に比べて、基板に対する表面張力が低いので、基板上で凝集することが抑えられるため、容易に基板全体に供給することができ、前記濡れ性を高めることができる。その結果として、現像液を均一性高く基板に供給することができるので、現像欠陥を抑え、歩留りの低下を抑えることができる。

本発明の実施の形態に係る現像装置の縦断側面図である。前記現像装置の平面図である。前記現像装置に設けられた現像液吐出ノズル及び噴霧ノズルの斜視図である。現像液吐出ノズル及び噴霧ノズルが移動する様子を示す説明図である。前記現像装置による現像工程を示した作用図である。前記現像装置による現像工程を示した作用図である。前記現像装置による他の現像工程を示した作用図である。前記現像装置の他の現像工程を示した作用図である。前記現像工程によりウエハ表面が変化する様子を示した模式図である。他の現像装置を示した縦断側面図である。前記現像装置の横断側面図である。前記現像装置の現像液噴霧ノズルの構成を示した斜視図である。前記現像装置を備えた塗布、現像装置の平面図である。前記塗布、現像装置の斜視図である。前記塗布、現像装置の縦断平面図である。現像されるウエハの表面を示した模式図である。

本発明の現像方法を実施する現像装置１について図１及び図２を参照しながら説明する。この現像装置１はウエハＷの裏面側中央部を吸着して水平姿勢に保持するための基板保持部であるスピンチャック１１が設けられている。スピンチャック１１は回転軸１２を介して駆動機構１３と接続されており、スピンチャック１１の回転軸上にウエハＷの中心が位置するように設定されている。またスピンチャック１１は、駆動機構１３を介してウエハＷを保持した状態で鉛直軸回りに回転及び昇降可能に構成されており、現像処理中におけるその回転速度は後述の制御部１００から出力される制御信号に基づいて制御される。

スピンチャック１１上のウエハＷを囲むようにして上方側が開口するカップ体２１が設けられている。このカップ体２１は、上部側が四角状であり下部側が円筒状の外カップ２２と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ２３とからなり、外カップ２２の下端部に接続された昇降部２４により外カップ２２が昇降し、更に内カップ２３は外カップ２２の下端側内周面に形成された段部に押し上げられて昇降可能に構成されている。

スピンチャック１１の下方側には円形板２５が設けられており、この円形板２５の外側には断面が凹部状に形成された液受け部２６が全周に亘って設けられている。液受け部２６の底面にはドレイン排出口２７が形成されており、ウエハＷからこぼれ落ちるか、あるいは振り切られて液受け部２６に貯留された現像液やリンス液はこのドレイン排出口２７を介して装置の外部に排出される。また円形板２５の外側には断面山形のリング部材２８が設けられている。なお、図示は省略するが、円形板２５を貫通する例えば３本の基板支持ピンである昇降ピンが設けられており、この昇降ピンと図示しない基板搬送手段との協働作用により現像装置１に搬送されたウエハＷはスピンチャック１１に受け渡される。

現像装置１は現像液吐出ノズル３１、第１の噴霧ノズルである現像ミスト噴霧ノズル４１、純水吐出ノズル５１を備えている。図３（ａ）に示すように現像液吐出ノズル３１の下端には鉛直下方に開口し、ウエハＷの表面に対向するように形成されたスリット状の吐出口３２が設けられており、スピンチャック１１に保持されたウエハＷに帯状に現像液を吐出する。この吐出口３２の長さ方向は前記ウエハＷの周縁部から中央部側に向かうように形成されている。その長さ方向の大きさＬ１は例えば８ｍｍ〜１５ｍｍであり、幅方向の大きさＬ２は例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍである。また、ウエハＷに現像液を吐出する際の吐出口３２とウエハＷとの距離は例えば１〜２０ｍｍである。

現像液吐出ノズル３１には現像液供給管３３の一端が接続され、その他端はバルブやマスフローコントローラなどにより構成される流量制御部３４を介して現像液供給源３５に接続されている。流量制御部３４が制御部１００から出力される制御信号を受けることで前記吐出口３２からウエハＷへの現像液の給断が制御される。

図３（ｂ）に示すように現像ミスト噴霧ノズル４１の下端には鉛直下方に開口し、ウエハＷの表面に対向するように形成された円形の細孔状の吐出口４２が設けられており、スピンチャック１１に保持されたウエハＷに霧化した現像液（以下、現像ミストと記載する）を噴霧する。吐出口４２の口径Ｌ３は例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍである。現像ミスト噴霧ノズル４１にはミスト供給管４３の一端が接続され、その他端はバルブＶ１、霧化部４０、流量制御部４４をこの順に介して前記現像液供給源３５に接続されている。

また、霧化部４０にはガス供給管４５の一端が接続され、ガス供給管４５の他端は流量制御部４６を介して不活性ガス例えばＮ_２ガスが貯留されたＮ_２ガス供給源４７に接続されている。流量制御部４４，４６はバルブやマスフローコントローラなどにより構成され、制御部１００から出力される制御信号に従って下流側への現像液、Ｎ_２ガスの流量を制御する。バルブＶ１は制御部１００から出力される制御信号に従ってその開閉が制御される。

霧化部４０は現像液供給源３５から供給された現像液を貯留するタンクと、制御部１００から出力される制御信号に応じてそのタンクに貯留された現像液に例えば超音波を印加して現像ミストを生成させるための振動子と、を備えている。この現像ミストの粒子径としては例えば３μｍ以下であり、この霧化部４０で生成した現像ミストは、この霧化部４０に供給されるキャリアガスである前記Ｎ_２ガスによりミスト供給管４３を下流側に流通し、そのＮ_２ガスと共に噴霧ノズル４１からウエハＷに供給される。

純水吐出ノズル５１は、その下端に鉛直下方に開口してウエハＷに純水を供給する吐出口５２を備えている。純水吐出ノズル５１には純水供給管５３の一端が接続され、純水供給管５３の他端はバルブやマスフローコントローラなどにより構成される流量制御部５４を介して純水供給源５５に接続されている。流量制御部５４が制御部１００からの制御信号を受けることで前記吐出口５２からウエハＷへの純水の給断が制御される。純水吐出ノズル５２の吐出口５２は、現像ミスト噴霧ノズルの吐出口４２と同様に円形の細孔状に形成されている。

現像液吐出ノズル３１、現像ミスト噴霧ノズル４１、純水吐出ノズル５１は、ノズルアーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの一端側に夫々支持されており、ノズルアーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基体１６ａ，１６ｂ，１６ｃに接続されている。更に移動基体１６ａ及び１６ｃは横方向に伸びるガイド部材１７ａに沿って、移動基体１６ｂは前記ガイド部材１７ａに並行なガイド部材１７ｂに沿って、夫々横方向に移動することができる。

前記移動基体１６ａ〜１６ｃにより、スピンチャック１１に載置されたウエハＷへの各ノズル３１，４１，５１の吐出口３２，４２，５２の投影領域は、夫々そのウエハＷの直径上を当該ウエハＷの径方向に沿って移動することができる。図４（ａ）は現像処理を行う際に前記現像液吐出ノズル３１の吐出口３２の投影領域３２ａが移動する様子を示したものであり、図４（ｂ）はプリウエットを行う際に前記現像ミスト噴霧ノズル４１の吐出口４２の投影領域４２ａが移動する様子を示したものである。図中のＰはウエハＷの中心を示している。

図中１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、現像液吐出ノズル３１、現像ミスト噴霧ノズル４１、純水吐出ノズル５１の夫々の待機部であり、外カップ２２の外側に設けられている。各ノズル３１，４１，５１はウエハＷに処理を行わないときにこれら待機部１８ａ〜１８ｃで待機する。

続いて制御部１００について説明する。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納され、このプログラムが制御部１００に読み出されることで制御部１００はウエハの回転速度、ノズルの移動、ウエハへの現像液、現像ミスト及び純水の供給などを制御する。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

この現像装置１に搬入されるウエハＷの表面には撥水性のレジスト膜が形成されており、前記レジスト膜は所定のパターンに沿って露光処理を受けている。このレジストの水に対する静的接触角は例えば８０°以上である。またこのウエハＷの大きさは、例えば３００ｍｍ〜４５０ｍｍである。

現像装置１によりウエハＷに一連の現像処理を行う手順について図５及び図６を参照しながら説明する。
（ステップＳ１：ウエハの搬入）
先ず不図示の基板搬送手段により既述のウエハＷが現像装置１に搬送されると、この基板搬送手段と図示しない昇降ピンとの協働作用によりウエハＷはスピンチャック１１に受け渡され、次いで、外カップ２２及び内カップ２３が上昇位置に設定される。続いてスピンチャック１１が所定の回転数例えば５０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍで回転すると共に現像ミスト噴霧ノズル４１が待機部１８ｂからウエハＷの中心部上に位置する（図５（ａ））。一方、霧化部４０では貯留された現像液に超音波が印加され、現像ミストＭが生成する。

（ステップＳ２：現像ミストによるプリウエットの開始）
Ｎ_２ガスが霧化部４０に供給され、それと同時にバルブＶ１が開かれる。霧化部４０の現像ミストＭは、Ｎ_２ガスにより現像ミスト噴霧ノズル４１に供給され、当該現像ミスト噴霧ノズル４１からＮ２ガスと共にウエハＷに供給される。

（ステップＳ３：ウエハ全体へのプリウエット）
現像ミスト噴霧ノズル４１がウエハＷの中心部上から周縁部上へ移動し、ウエハＷ全体に現像ミストＭが供給され、プリウエットが行われる（図５（ｃ））。ウエハＷに供給された現像ミストＭは霧状、つまり小さな粒子状であることから、そのレジストに対する表面張力は現像液に比べて低いので、ウエハＷの面内のレジストにおいて濡れ性の高い箇所に凝集することが抑えられるため、ウエハＷ面内全体に高い均一性をもって供給され、ウエハＷ表面全体の濡れ性が高まる。

（ステップＳ４：現像液の供給開始）
バルブＶ１が閉じられ、現像ミスト噴霧ノズル４１から現像ミストＭ及びＮ２ガスの供給が停止し、現像ミスト噴霧ノズル４１は待機部１８ｂに戻ると同時に待機部１８ａから現像液吐出ノズル３１がウエハＷの周縁部上に移動する。ウエハＷの回転数が例えば１００ｒｐｍになり、現像液吐出ノズル３１がその周縁部上に帯状に現像液Ｄを吐出する（図５（ｄ））。

（ステップＳ５：現像液の液膜の形成）
現像液吐出ノズル３１は、現像液Ｄを供給しながらウエハＷの中心部上へと移動し、現像液ＤはウエハＷの外側から内側に向かって螺旋状にウエハＷ表面に供給される。そして、現像液吐出ノズル３１は、現像液Ｄを吐出した状態でウエハＷの中心部上で停止すると共にウエハＷの回転数が例えば２０００ｒｐｍになり、ウエハＷに供給された現像液Ｄは現像ミストＭが付着して濡れ性が高まったウエハＷ表面を、回転している当該ウエハＷの遠心力の作用により隙間なく濡れ広がり、その表面全体に現像液Ｄの液膜Ｅが形成され（図５（ｅ））、現像液Ｄがレジストに浸透する。

（ステップＳ６：現像液供給の停止）
現像液吐出ノズル３１がウエハＷ中心部上で停止してから所定の時間経過後、現像液Ｄの供給が停止し、現像液吐出ノズル３１が待機部１８ａへ戻ると共に純水吐出ノズル５１が待機部１８ｃからウエハＷの中心部上へ移動する（図５（ｆ））。

（ステップＳ７：ウエハの洗浄）
純水吐出ノズル５１からウエハＷに洗浄液として純水Ｆが吐出され、純水Ｆは回転するウエハＷの遠心力の作用によりそのウエハＷの表面に沿って外側に広がる。この純水Ｆの供給によりレジスト膜において、現像液Ｄにより変質した溶解性部分がウエハＷ表面から洗い流され、レジスト膜にはパターンを形成する不溶解性部分が残る（図６（ｇ））。

（ステップＳ８：乾燥処理）
純水Ｆの吐出開始から所定の時間経過後、当該純水Ｆの供給が停止し、純水吐出ノズル５１が待機部１８ｃに戻る一方で、その回転によりウエハＷからは純水Ｆが振り切られ、ウエハＷは乾燥する（図５（ｈ））。然る後、ウエハＷの回転が停止し、外カップ２２及び内カップ２３が下降して、図示しない基板搬送手段によりウエハＷが搬出され、現像処理が終了する。

この現像装置１は、現像液のウエハＷへの濡れ性を高めるためにプリウエットで用いられる現像液を霧化させて現像ミストを生成する霧化部４０と、前記現像ミストを前記ウエハＷに噴霧する現像ミスト噴霧ノズル４１と、を備えている。霧化した現像液は、液状のままの現像液に比べて、ウエハＷに対する表面張力が低いので、ウエハＷ上で凝集することが抑えられるため、容易にその表面全体に供給され、前記濡れ性を高めることができる。その結果として、現像液を均一性高くウエハＷに供給することができるので、正常に現像されない箇所が発生することを抑え、歩留りの低下を抑えることができる。また、ウエハＷに現像液を多く供給してその表面全体に行き渡らせるよりも、現像液の省液化による低コスト化及び現像液を供給する時間の短縮化によるスループットの向上を図ることができる。

ところで、本発明の発明者は、レジストにおいて現像液に対する溶解性部分は、その現像液に接触するだけでは液中に溶け出さずレジスト膜の表面に留まったままであり、現像液供給後、ウエハＷに上記のように洗浄液として例えば水が加えられたときに液中に溶け出し、解像が進行する傾向があることを検証済みである。レジストの材料組成から考えられる現像時間よりも実際に必要な現像時間が長い場合があるが、この場合にはその傾向が影響し、現像液がレジストの深さ方向に向かって浸透するまでに時間がかかっており、また、パターンが微細になればこの傾向が大きく現れると考えている。このような傾向に対応して、現像液の消費量を抑えること及び現像処理に要する時間が長くなることを抑えるために、既述の現像装置１によるウエハＷに現像液と水とを交互に繰り返し供給する現像手法について以下に図７〜図９を参照しながら説明する。

図７及び図８はこの現像処理の工程図であり、図９はウエハＷの縦断側面の変化を模式的に示した図である。図９（ａ）は現像装置１に搬送されたときの現像前のウエハＷを示しており、図中６１はレジスト膜、６２は現像液に対する不溶解性部分、６３は現像液に対する溶解性部分を夫々示している。

既述のステップＳ１〜Ｓ４に従って、プリウエット後に現像液吐出ノズル３１から現像液の供給が開始され、現像液吐出ノズル３１が現像液Ｄを吐出しながらウエハＷの中心部上へと移動し、ステップＳ５と同様に中心部上に位置すると、ウエハＷの回転数が上昇して、ウエハＷに供給された現像液Ｄが濡れ広がり、ウエハＷ表面全体に現像液Ｄの液膜Ｅが形成される（ステップＴ１：図７（ａ））。

現像液吐出ノズル３１はウエハＷの中心部上で停止し、然る後、純水吐出ノズル５１が待機部１８ｃからウエハＷの中心部上に向けて移動すると共に現像液Ｄの吐出が停止する（ステップＴ２：図７（ｂ））。

そして、現像液吐出ノズル３１がウエハＷの周縁部上に移動すると共に純水吐出ノズル５１がウエハＷの中心部上に位置し、当該純水吐出ノズル５１からウエハＷの中心部に純水Ｆが吐出され、遠心力によりウエハＷの周縁部に広がる（ステップＴ３：図７（ｃ））。図９（ｂ）は、このときのウエハＷの表面の状態を示したものであり、図中６４は溶解したレジスト成分である。このように現像液Ｄに接した溶解性部分６３の表面が液中に溶け出し、レジスト膜６１から洗い流されて除去される。

所定の時間純水の吐出が続いた後、その吐出が停止し、純水吐出ノズル５１はウエハＷの周縁部上へ移動すると共にウエハＷの純水が振り切られる（ステップＴ４：図７（ｄ））。そして、純水の吐出停止から所定の時間経過後に、ウエハＷの回転数が低下すると共に現像液吐出ノズル３１がウエハＷの周縁部上に現像液Ｄを再度吐出し（ステップＴ５：図７（ｅ））、吐出を続けながらウエハＷの中心部上へと向かう。ステップＴ１と同様に、現像液吐出ノズル３１が中心部上に位置すると同時にウエハＷの回転数が上昇して現像液Ｄが濡れ広がり、ウエハＷ表面全体に現像液Ｄの液膜Ｅが再度形成される（ステップＴ６：図７（ｆ））。

現像液吐出ノズル３１がウエハＷの中心部上に移動してから所定の時間経過後、現像液Ｄの供給が停止し、現像液吐出ノズル３１が待機部１８ａに移動すると共に純水吐出ノズル５１がウエハＷの中心部上に位置し、当該純水吐出ノズル５１からウエハＷの中心部に純水Ｆが吐出され、純水Ｆは遠心力によりウエハＷの周縁部に広がる（ステップＴ７：図８（ｇ））。図９（ｃ）は、このときのウエハＷの表面を模式的に示したものであり、この図に示すように現像液Ｄに接した溶解性部分６３が液中に溶け出し、レジストパターン６５が形成され、溶解成分６４は純水Ｆによりレジスト膜６１から洗い流されて除去される。ウエハＷの表面が洗浄された後は、既述のステップＳ８に従ってウエハＷの乾燥処理が行われる。

このような現像方法によれば既述の実施形態の現像されない箇所が発生することが抑えられるという効果に加えて、現像液に接触した溶解性部分の表面を除去した後、改めて現像液を供給してその現像液に接触した溶解性部分の表面を除去しているので、その溶解性部分に効率的に現像液を接触させることができる。従って、既述のように現像液の使用量の低減を図ることができるし、現像処理に要する時間を抑えることができる。また、高い解像度で現像を行うことができる。この実施形態で示す回数以上に現像液と純水との供給を繰り返し行ってもよい。

続いて他の現像手法を行う現像装置７について、現像装置１との差異点を中心に説明する。この現像装置７は現像ミスト供給管７３に接続された現像ミスト噴霧ノズル７１を備えており、現像ミスト供給管７３の上流側は霧化部７０、流量制御部７４を介して、流量制御部４４の上流側でミスト供給管４３に接続されている。

霧化部７０は霧化部４０と同様に構成されており、この霧化部７０にはガス供給管７５の一端が接続されている。ガス供給管７５の他端は流量制御部７６を介して、ガス供給管４５の流量制御部４６の上流側に接続されている。流量制御部７４、７６は既述の流量制御部４４，４６と同様に構成されている。

現像ミスト噴霧ノズル７１は、現像液吐出ノズル３１の代わりに支持部１５ａを介して移動基体１６ａに接続されており、図１２（ａ）に示すようにスリット状の下方に開口した吐出口７２を備えている。図１２（ｂ）に示すように現像液吐出ノズル３１がウエハＷ上を横方向に移動するときに、ウエハＷ全体に現像ミストＭを供給できるように、吐出口３２の長さ方向の長さはウエハＷの直径よりも大きく形成されている。

この現像装置７による現像手法の一例としては、例えば既述の実施形態のステップＳ１〜Ｓ３を行い、ウエハＷをプリウエットした後、スピンチャック１１によるウエハＷの回転を停止させる。然る後、現像ミスト噴霧ノズル７１をウエハＷの一端側に位置させ、現像ミストＭを噴霧させながらウエハＷの他端側へ移動させ、ウエハＷ全体に現像ミストＭを供給する。ここで噴霧される現像ミストＭは、例えばプリウエットで噴霧される現像ミストＭよりも高い濃度のものであり、ウエハＷを現像させるために十分なものであるものとする。

プリウエットにより、ウエハＷの表面の現像ミストＭに対する親和性が高くなっているため、現像ミスト噴霧ノズル７１から供給された現像ミストＭは、その表面に効率よく付着して、ウエハＷ表面の現像ミストＭの濃度が高くなり、ウエハＷの表面が変質して、現像が行われる。然る後、ステップＳ７に従ってウエハＷが洗浄されて、レジストの溶解性部分が除去され、ステップＳ８に従ってウエハＷの乾燥が行われる。

この現像装置７においても既述の実施形態のように現像ミスト噴霧ノズル７１から現像ミストＭの供給と、純水吐出ノズル５１からの純水の吐出とを繰り返し行ってもよい。また、現像を行うために現像ミストを供給するノズルの形状としては上記の例に限られるものではないが、上記の例の現像ミスト噴霧ノズル７１の形状は多くの現像ミストをウエハＷの広い領域に供給することができるため、このようにミストにより現像処理を行うために有効である。また、プリウエット時と同様にウエハＷを回転させながら現像ミストを供給してもよい。また、プリウエットに用いられる表面処理液としては現像液に限られず、例えば純水や純水と現像液との混合液でもよい。

以下、上記の現像装置１が組み込まれた塗布、現像装置１０１について説明する。図１３は塗布、現像装置１０１に例えば液浸露光を行う露光装置Ｃ４が接続されたレジストパターン形成システムの平面図を示しており、図１４は同システムの斜視図である。また、図１５は塗布、現像装置１０１の縦断面図である。この塗布、現像装置１０１にはキャリアブロックＣ１が設けられており、その載置台１１１上に載置された密閉型のキャリア１１０から受け渡しアーム１１２がウエハＷを取り出して処理ブロックＣ２に受け渡し、処理ブロックＣ２から受け渡しアーム１１２が処理済みのウエハＷを受け取ってキャリア１１０に戻すように構成されている。キャリア１１０は多数枚のウエハＷを含み、各ウエハＷは順次処理ブロックＣ２へと搬送される。

前記処理ブロックＣ２は、図１４に示すようにこの例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト膜の塗布を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成を行うための第４のブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４を、下から順に積層して構成されている。

処理ブロックＣ２の各層は平面視同様に構成されている。第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３を例に挙げて説明すると、ＣＯＴ層Ｂ３は塗布膜としてレジスト膜を形成するためのレジスト膜形成モジュールと、このレジスト膜形成モジュールにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットＵ１〜Ｕ４と、前記レジスト膜形成モジュールと加熱・冷却系の処理モジュール群との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ３と、により構成されている。

前記棚ユニットＵ１〜Ｕ４は搬送アームＡ３が移動する搬送領域Ｒ１に沿って配列され、夫々上記の加熱モジュール、冷却モジュールが積層されることにより構成される。加熱モジュールは載置されたウエハを加熱するための加熱板を備えており、冷却モジュールは載置されたウエハを冷却するための冷却板を備えている。

第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、第４のブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４については、前記レジスト膜形成モジュールに相当する反射防止膜形成モジュール、保護膜形成モジュールが夫々設けられ、これらモジュールにおいてレジストの代わりに処理液として反射防止膜形成用の薬液、保護膜形成用の薬液が夫々ウエハＷに供給されることを除けばＣＯＴ層Ｂ３と同様の構成である。

第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については一つのＤＥＶ層Ｂ１内にレジスト膜形成モジュールに対応する現像モジュール１１３が２段に積層されており、各現像モジュール１１３は、既述の現像装置２に相当する３基の現像処理部と、これら現像処理部が含まれる、各現像処理部に共通する筐体と、を備えている。また、ＤＥＶ層Ｂ１にはこの現像モジュール１１３の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットＵ１〜Ｕ４が設けられている。そしてＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像モジュールと、前記加熱・冷却系の処理モジュールとにウエハＷを搬送するための搬送アームＡ１が設けられている。つまり２段の現像モジュールに対して搬送アームＡ１が共通化されている構成となっている。この搬送アームＡ１が上記の基板搬送手段に相当する。

更に処理ブロックＣ２には、図１３及び図１５に示すように棚ユニットＵ５が設けられ、キャリアブロックＣ１からのウエハＷは前記棚ユニットＵ５の一つの受け渡しユニット、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に順次搬送される。第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２内の搬送アームＡ２は、この受け渡しユニットＣＰＬ２からウエハＷを受け取って各ユニット（反射防止膜形成モジュール及び加熱・冷却系の処理ユニット群）に搬送し、これらユニットにてウエハＷには反射防止膜が形成される。

その後、ウエハＷは棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ２、受け渡しアームＤ１、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＣＰＬ３に搬送され、そこで例えば２３℃に温度調整された後、搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、レジスト膜形成モジュールにてレジスト膜が形成される。更にウエハＷは、搬送アームＡ３→棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ３に受け渡される。なお、レジスト膜が形成されたウエハＷは、第４のブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４にて更に保護膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４に受け渡され、保護膜の形成された後搬送アームＡ４により受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。

一方ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアーム１１５が設けられている。レジスト膜や更に保護膜の形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１を介して受け渡しユニットＢＦ３、ＴＲＳ４から受け取り受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアーム１１５により棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送され、インターフェイスブロックＣ３に取り込まれることになる。なお図１１中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しユニットは複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。

次いで、ウエハＷはインターフェイスアーム１１６により露光装置Ｃ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＣ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＴＲＳ１に受け渡される。その後、受け渡しアーム１１２を介してキャリア１１０に戻される。

Ｗウエハ
１，７現像装置
１１スピンチャック
３１現像液吐出ノズル
４０，７０霧化部
４１現像ミスト噴霧ノズル
５１純水吐出ノズル
１００制御部

Claims

表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を水平に保持する基板保持部と、
現像液の前記基板への濡れ性を高めるための表面処理液を霧化させる表面処理液霧化手段と、
霧化した前記表面処理液を前記基板に噴霧する第１の噴霧ノズルと、
前記表面処理液が噴霧された基板に現像液を吐出して現像を行うための現像液吐出ノズルと、
を備えたことを特徴とする現像装置。
前記現像液吐出ノズルが設けられる代わりに、
現像液を霧化する現像液霧化手段と、
前記基板に霧化した現像液を噴霧して現像を行うための第２の噴霧ノズルと、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記現像液が供給された基板に洗浄液を供給して、基板を洗浄するための洗浄ノズルと、
前記現像液吐出ノズルまたは前記第２の噴霧ノズルと、前記洗浄液吐出ノズルとの動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は現像液吐出ノズルまたは第２の噴霧ノズルからの基板への現像液の供給を行うステップと、次いで洗浄液吐出ノズルからの洗浄液の吐出を行うステップと、を繰り返し行うように制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
前記基板表面の水に対する静的接触角が８０°以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の現像装置。
表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を水平に保持する工程と、
前記基板に現像液の濡れ性を高めるための表面処理液を霧化する工程と、
第１の噴霧ノズルから前記基板に霧化した表面処理液を噴霧する工程と、
現像液吐出ノズルから前記表面処理液が噴霧された基板に現像液を吐出して現像を行う工程と、
を備えたことを特徴とする現像方法。
現像液吐出ノズルから前記表面処理液が噴霧された基板に現像液を吐出して現像を行う工程を実施する代わりに、
現像液を霧化する工程と、
第２の噴霧ノズルから前記基板に霧化した現像液を噴霧して現像を行う工程と、
を備えたことを特徴とする現像方法。
現像液吐出ノズルまたは第２の噴霧ノズルからの基板への現像液の供給を行う工程と、
次いで洗浄液吐出ノズルから基板へ洗浄液を吐出して基板を洗浄する工程と、を繰り返し行うことを特徴とする請求項５または６記載の現像方法。
基板に対する現像処理を行う現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項５ないし７のいずれか一つに記載の現像方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。