JP2001267204A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない消費量で薬液処理を行える処理基板上
に空気を巻き込むことなく薬液膜を接触させるように薬
液供給を行う基板処理方法、装置を提供する。 【解決手段】 板状の現像液保持体１上に薬液５を供給
して薄い薬液膜６を作成し、次に、薬液保持体１又は処
理基板１０の少なくとも一方を移動させるか、処理基板
１０又は薬液保持体１の一方を変形させて、薬液膜６の
一部と処理基板１０の一部を接触させた後、処理基板１
０下面と薬液保持体１上面とが平行になるようにして薬
液膜６と処理基板１０間の界面張力により処理基板１０
上に薬液膜６の接触面が処理基板１０全面に広がってい
くようにして薬液供給を行う。処理基板上に薬液膜を薄
く均一に形成することが出来るので少ない消費量で薬液
処理を行うことができ、しかも薬液供給が処理基板上に
空気を巻き込むことなく薬液膜を接触させるように行う
ことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
液晶ディスプレイ等の基板の加工方法及び加工装置に係
り、とくに薬液を用いて行う基板処理方法及び基板処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスや液晶ディスプレイは、
基板上に種々の加工を施し最終的に微細パターンを形成
して所望の機能を付加していく。このような基板の加工
を行う際にはガスを用いたドライプロセスだけでなく、
薬液を用いたウエットプロセスが広く用いられている。
例えば、微細パターンを加工する際に用いる感光性樹脂
パターンを形成する際の現像工程ではウエットプロセス
が用いられている。感光性樹脂パターン（レジスト）を
形成する場合において、シリコン又は石英基板上に形成
された被加工膜上に、まず始めに、感光性樹脂を塗布
し、露光マスクを用いて所望領域の感光性樹脂を感光さ
せる。次いで現像液、例えば、有機溶剤又はアルカリ性
の水溶液を用いてポジ型では感光部、ネガ型では未感光
部を除去して感光性樹脂パターンを形成する工程が現像
工程である。また露光用のクロムマスクの加工の場合に
もそのクロム膜上にウエットプロセスが用いられる。こ
の場合には石英基板上にクロム膜を形成後、感光性樹脂
パターンを形成し、硝酸第２セリウムアンモニウム溶液
等を用いて感光性樹脂パターンより露出したクロム膜を
等方的にウエットエッチングする。

【０００３】また、加工に先立って、基板上に付着した
不要な有機物を除去する場合やエッチング加工終了後残
留した感光性樹脂パターンを除去する場合にも硫酸と過
酸化水素水の混合薬液が用いられている。空気中の酸素
とシリコン基板が反応してできる自然酸化膜も均一な加
工を妨げるため薬液としてＮＨ₄ Ｆや希釈したＨＦを用
いて除去される。さらに、シリコンウエハ上に金を成膜
する際にはＡｕめっき液が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、現像液は、処理
基板上方から現像液を供給する孔を持つノズルを使用し
て、ウェハを回転させながら現像液を供給し、遠心力に
より現像液を広げる方法を取ってきた。この方法は、例
えば、特開平５−１３３２０号公報に開示されている。
この方法では現像液供給孔直下ではさらに現像液が供給
される一方、遠心力で広げられた現像液は、ウェハを広
がってくる間にレジストを溶解させているため現像液中
のアルカリが消費されてしまい、アルカリとしての濃度
が低下してしまう。その結果、仕上がり寸法差が処理基
板面内において出来てしまうという問題があった。この
ようなことから現像液を処理基板上に薬液膜として供給
することが望まれている。しかし、処理基板上方から薬
液膜を供給することは容易ではない。即ち、処理基板上
方に薬液膜を載せると、薬液に対する処理基板の接触角
が高い場合には処理基板が薬液を弾いてしまう。このた
め処理に必要な量以上の薬液を供給して薬液が弾かれな
いようにする必要があり、結果として多量の薬液を無駄
に消費するという問題があった。

【０００５】また、薬液膜を作る方法の１つに薬液膜保
持部材を処理基板の上方に設け、薬液膜保持部材の下方
に薬液膜を作る方法があるが、例えば、現像液膜が一定
以上の厚さになれば現像液からなる薬液はしずくとなっ
てたれてしまうし、しずくができない場合には現像液膜
が薄くなってしまって現像液が保持できず、現像に必要
な液量が得られないという問題があった。これを解決す
るためには処理基板の処理面を下向きにし、薬液を処理
基板下方に配置するという方法がある。しかし、従来提
案されている方法は、現像液などの薬液を薬液溜めにた
めてディップ現像を行う方法であり（例えば、特開平２
−１０１４６７号公報に開示されいている）、大量の薬
液を必要とするという問題があった。

【０００６】また、提案されている方法は、処理基板を
薬液面と平行にして処理基板を下げる、または薬液溜め
を上げて薬液に接触させるというものである。この方法
を実行すると処理基板と薬液の間に泡が入ってしまい、
欠陥を発生させたり、欠陥には至らないまでも仕上がり
寸法のばらつきを生じさせるという問題があった。この
泡は、薬液と処理基板が全面同時に接触するわけではな
いことにより生じる。一つには薬液と処理基板の接触す
る時間が場所により差があるために空気が薬液と処理基
板間に取り込まれることがある。また、処理基板の薬液
に対する濡れ性が良くないために薬液と処理基板が接触
しても薬液が弾かれ、はじかれた個所の周辺の薬液が弾
かれた個所を取り囲み泡となることもある。さらに、こ
の方法では容器を清浄に保つのが難しく、洗浄に時間を
要するという問題もある。

【０００７】又、現像工程では可溶性となったレジスト
が溶解する。このレジストが容器壁に接触してパーティ
クルの原因になることがある。また、現像液は、アルカ
リの水溶液である。水分蒸発によってアルカリ成分が結
晶化したり、空気中の炭酸ガスと反応して炭酸塩を作っ
て析出してきたりする。これらもパーティクルの原因と
なり、ひいては欠陥を発生させる。したがってこれらの
付着を防止するとともに簡単に洗浄できることが重要で
ある。特開平２−１０１４６２号公報に示すような現像
液溜めを用いると現像液、リンス液を供給、排出するた
めに凹凸やバブル等洗浄するのが難しい部材が多い。こ
のため清浄に保つのも難しく、また洗浄に時間を要して
しまうのである。本発明は、このような事情によりなさ
れたものであり、少ない消費量で薬液処理を行うよう
に、処理基板上に空気を巻き込むことなく薬液膜を接触
させるように薬液供給を行う基板処理方法及びこの方法
を実施するための基板処理装置を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、板状の現像液
保持体上に薬液を供給して薄い薬液膜を作成し、次に、
薬液保持体又は処理基板の少なくとも一方を移動させる
か、処理基板又は薬液保持体の一方を変形させて、薬液
膜の一部と処理基板の一部を接触させた後、処理基板下
面と薬液保持体上面とが平行になるようにして薬液膜と
処理基板間の界面張力により処理基板上に薬液膜の接触
面が処理基板全面に広がっていくようにして薬液供給を
行うことを特徴としている。処理基板上に薬液膜を薄く
均一に形成することが出来るので、少ない消費量で薬液
処理を行うことができ、しかも薬液供給が処理基板上に
空気を巻き込むことなく薬液膜を接触させるように行う
ことが出来る。

【０００９】すなわち、本発明の基板処理方法は、板状
の薬液保持体に薬液を供給し、前記薬液保持体上に薬液
膜を形成する工程と、処理基板をその被処理面が前記薬
液保持体と対向するように配置して前記処理基板の前記
被処理面を前記薬液膜に１点で接触させ、その接触点を
起点として前記処理基板の前記被処理面全面が前記薬液
膜に接触するまで接触を徐々に広げていく工程とを具備
したことを特徴としている。前記処理基板をその被処理
面が前記薬液保持体と対向するように配置して前記薬液
膜に一点で接触させ、その接触点を起点として前記処理
基板の前記被処理面全面が前記薬液膜に接触するまで接
触を徐々に広げていく工程は、前記処理基板の前記被処
理面の前記薬液に対する接触角が４０°以下となるよう
にし、前記薬液保持体に対向するように前記処理基板の
前記被処理面を配置し、前記液膜の一部と前記処理基板
の前記被処理面の一部とを接触させる工程と前記接触を
保ったまま前記処理基板を前記薬液保持体上面と平行に
なるようにして前記薬液膜と前記処理基板間の界面張力
を利用して前記被処理面全面に前記薬液膜を広げる工程
とからなるようにしても良い。薬液膜が、薬液膜と処理
基板間の界面張力により、処理基板上に空気を巻き込む
ことなく広がっていく様になり、泡を巻き込んだり処理
ムラが生じない薬液供給を行うことができる。

【００１０】前記板状の薬液保持体に薬液を供給し、前
記薬液保持体上に薬液膜を形成する工程は、前記薬液保
持体を回転させながら前記薬液保持体上方から前記薬液
を供給するようにしても良い。薬液保持体を回転させな
がら薬液保持体上方から薬液を供給すると遠心力により
薬液が広げられるため液厚を薄くすることができる。前
記板状の薬液保持体は、前記薬液に対する接触角が３０
°以下であるようにしても良い。液厚を薄くすることが
可能であり、均一な現像ができ、且つ薬液量も低減でき
る。前記板状の薬液保持体に薬液を供給し、前記薬液保
持体上に薬液膜を形成する工程は、前記薬液保持体とし
て前記薬液に対する接触角が３０°以下のものを用い、
前記薬液保持体を静止させた状態で前記薬液保持体上方
から前記薬液を供給し、前記薬液を広げることによって
前記薬液膜を形成するようにしても良い。薬液が薬液保
持体上で広がっていくので薬液膜の膜厚を薄くすること
が可能であり、また、均一な現像ができ、薬液量も低減
できる。

【００１１】前記薬液保持体上方から前記薬液を供給す
る方法は、前記薬液保持体の幅又は径とほぼ同じ長さを
持つ直線型ノズルを用いて前記薬液を供給しながら前記
薬液保持体の一端から他端までこの直線型ノズルを移動
させて前記薬液を供給するようにしても良い。前記処理
基板をその被処理面が前記薬液保持体と対向するように
配置して前記薬液膜に一点で接触させ、その接触点を起
点として前記処理基板の前記対向面の全面が前記薬液膜
に接触するまで接触を徐々に広げていく工程は、前記処
理基板を傾けて前記処理基板の前記被処理面端が前記薬
液膜に接するようにする工程と、前記処理基板の前記被
処理端が前記薬液膜に接した状態で前記処理基板を倒
し、前記薬液保持体上面と平行になるよう傾けることに
より前記薬液を前記薬液膜と前記処理基板間の界面張力
により液膜として前記被処理面全面に広げる工程とから
なるようにしても良い。空気が処理基板の液膜に接して
いない方向に逃げて泡をかむことがなくなる。

【００１２】前記薬液保持体に対向するように前記処理
基板の前記被処理面を配置して液膜の一部と前記被処理
面の一部とを接触させる工程は、前記処理基板をそらせ
て前記処理基板中央が前記薬液保持体側に凸部となるよ
うにして前記処理基板と液膜が接触する工程からなり、
前記接触を保ったまま前記処理基板を前記薬液保持体上
面と平行になるようにして前記薬液膜と前記処理基板間
の界面張力を利用して前記被処理面全面に前記薬液膜を
広げる工程は、前記処理基板中央と前記薬液膜が接した
状態で前記処理基板のそりを解消させて前記薬液保持体
の上面と平行になるようにし、前記薬液を前記薬液膜と
前記処理基板間の界面張力により液膜として前記被処理
面全面に広げる工程からなるようにしても良い。空気が
処理基板の外周部に逃げて泡をかむことがなくなる。前
記処理基板の前記被処理面の前記薬液に対する接触角を
４０°以下とするために前記薬液中に界面活性剤を添加
しても良い。薬液が処理基板表面ではじかれるために、
周囲から回り込んだ薬液により空気だまりすなわち泡が
できるという現象が起こらなくなり、泡による欠陥や薬
液処理ムラが生じることのない薬液供給を行うことがで
きる。

【００１３】前記処理基板の前記被処理面の前記薬液に
対する接触角を４０°以下とするために前記被処理面に
表面処理を施すようにしても良い。薬液が処理基板表面
ではじかれるために、周囲から回り込んだ薬液により空
気だまりすなわち泡ができるという現象が起こらなくな
り、泡による欠陥や薬液処理ムラが生じることのない薬
液供給を行うことができる。本発明の基板処理装置は、
板状の薬液保持体と、薬液を前記薬液保持体に供給して
この薬液保持体上に薬液膜を形成する薬液供給機構と、
処理基板をその被処理面が薬液保持体に対向するように
配置する保持機構と、前記薬液保持体又は前記処理基板
の少なくともいずれか一方を移動させるか、もしくは前
記薬液保持体又は前記処理基板のいずれか一方を変形さ
せて前記処理基板の前記被処理面を前記薬液膜に接触さ
せる駆動機構と、被処理面と前記薬液との前記接触点を
起点として前記処理基板の前記被処理面全面が前記薬液
膜に接触するまで接触を徐々に広げるように、前記薬液
保持体又は前記処理基板の少なくとも一方を移動させる
か、もしくは、前記薬液保持体又は前記処理基板のいず
れか一方の変形を解消させる機構とを具備したことを特
徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。本発明の薬液処理方法は、感光性樹
脂を現像液により現像する場合を例にとって説明する。
そして、ウエハ処理は、感光性樹脂の塗布及び現像を一
貫して行うことができる塗布現像装置に露光装置を接続
して行うものである。まず、図１乃至図４、図８乃至図
１２を参照して第１の実施例を説明する。本発明の塗布
現像装置及び露光機のシステム構成図である図１２に示
すように、塗布現像装置は、カセットステーション１０
１、処理ステーション１０２、インターフェイス部１０
３から構成され、更にインターフェイス部１０３で露光
機１０４と塗布現像装置が接続されている。カセットス
テーション１０１は、被処理基板としての半導体ウエハ
などのウエハ（図示せず）をウエハカセット（図示せ
ず）で複数枚、例えば、２５枚単位で外部からこのシス
テムに搬入又は搬出できるようになっている。また、ウ
エハをウエハカセットから処理ステーション１０２に搬
入又は搬出できるようになっている。処理ステーション
１０２は、塗布現像工程の中で１枚づつウエハに所定の
処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段
で配置したものである。処理ステーション１０２は、塗
布ユニット１０５、現像ユニット１０６、オーブン型処
理ユニット１０７から構成されている。塗布ユニット１
０５、現像ユニット１０６は、例えば、カップ内でウエ
ハをスピンチャックに載せて所定の処理を行うスピナ型
ユニットであり、レジスト及び反射防止膜等の塗布、レ
ジスト等の現像処理に用いられる。

【００１５】オーブン型処理ユニット１０７は、ウエハ
を載置台に載せて所定の処理を行うユニットであり、例
えば、冷却処理を行うクーリングユニット１０８、レジ
ストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行う
アドヒージョンユニット１０９、位置合せを行うアライ
メントユニット１１０、イクステンションユニット１１
１、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニッ
ト１１２及び露光処理後の加熱処理を行うポストエクス
ポージャーベーキングユニット１１３、ベーキングユニ
ット１１４などが重ねて配置されている。インターフェ
イス部１０３では、処理ステーション１０２と露光機１
０４との間でウエハの受け渡しが行われる。ウエハの処
理は、次のように行われる。ウエハカセットにウエハを
所定枚数載置し、カセットステーション１０１にこれを
セットする。ウエハは、カセットステーション１０１か
らオーブン型処理ユニット１０７のクーリングユニット
１０８に搬送され、４０秒間載置された後、塗布ユニッ
ト１０５に搬送される。ここでウエハに反射防止膜を膜
厚６０ｎｍ塗布する。ウエハは、オーブン型処理ユニッ
ト１０７の１７５℃のベーキングユニット１１４に搬送
され、６０秒間加熱処理を行う。

【００１６】この後、ウエハは、クーリングユニット１
０８に搬送され、２３℃で６０秒間冷却される。次に、
レジストを塗布するためレジスト塗布ユニット１０５に
搬送され、膜厚０．４μｍのポジ型感光性樹脂を塗布す
る。ウエハは、オーブン型処理ユニット１０７の１４０
℃のプリベーキングユニット１１２に搬送され、９０秒
間プリベーキングを行う。この後、ウエハは、クーリン
グユニット１０８に搬送され、２３℃で６０秒間冷却さ
れる。次に、ウエハは、インターフェイス部１０３に移
され、露光機１０４内に搬入される。露光は、ＮＡ＝
０．６、σ＝０．７５、通常照明で行った。この後、ウ
エハは、インターフェイス部１０３を通って塗布現像装
置に入り、ポストエクスポージャーベーキングユニット
１１３において１４０℃で９０秒間加熱処理される。次
に、ウエハは、カセットステーションからオーブン型処
理ユニットのクーリングユニットに搬送され、１２０秒
間載置されて冷却される。このウエハは、現像ユニット
に搬送されて現像が行われる。

【００１７】次に、図１及び図２を参照してウエハ上に
形成されたレジストの現像方法について説明する。図１
は、図１２に示す現像ユニット１０６に設けられたウエ
ハを搭載した現像装置の断面図、図２は、現像膜の膜厚
の現像液保持体回転数依存性を示す特性図である。現像
ユニットには板状の現像液保持体１が設置されている。
この現像液保持体１は、ウエハ１０よりも大きく、円形
をしており、真空チャック２により固定されている。ま
た、現像液保持体１は、回転できるように真空チャック
２の下に回転機構３が取りつけられている。まず始めに
現像液供給ノズル４が外部の退避位置から現像液保持体
１の中央まで移動してくる。図１（ａ）に示すように、
現像液保持体１を回転させながら現像液供給ノズル４か
ら現像液５を現像液保持体１上に滴下する。遠心力によ
り現像液５は現像液保持体１上に広げられ、薄い現像液
膜６が現像液保持体１上にできる。次に、現像液供給ノ
ズル４は、現像液保持体１の外側の退避位置まで移動さ
れる。

【００１８】ここで使用したレジストではウエハ１０全
面が露光されていたとしても、すべてのレジストを溶解
させるのに必要な現像液５は、酸・アルカリの中和反応
から計算して３０μｍの厚さが必要である。したがっ
て、現像液膜６の膜厚は、３０μｍ以上である必要があ
る。現像液膜６の膜厚は、現像液保持体１の材質と回転
数に依存している。図２に現像液保持体としてシリコン
（Ｓｉ）を用いた場合の現像液保持体の回転数（ｒｐ
ｍ）（横軸）に対する現像液膜の膜厚（μｍ）（縦軸）
を示す。この図を見てわかるように、現像液保持体の回
転数を４０００ｒｐｍにすると３０μｍ厚の現像液膜を
作ることができる。ここでは余裕を見て滴下量を６ｍｌ
（リットル）とし、回転数を２０００ｒｐｍとして現像
液膜の膜厚を５０μｍとする。

【００１９】現像液保持体は、現像液に対して接触角が
低いほど低い回転数でも薄い液膜を作ることができる。
また、ウエハ外に捨ててしまう現像液の液量を減らすこ
とができる。しかし、それだけでなく、現像液保持体に
対する現像液の接触角が高いと遠心力で現像液を広げて
も現像液が保持体上にきれいな液膜にならないという問
題がある。表１に、現像液の滴下量を６ｍｌ、現像液保
持体の回転数を２０００ｒｐｍとしたとき、現像液保持
体の回転が終わった後の現像液の状態を示す。接触角が
７０°の時には、回転が終わった状態では現像液がはじ
かれ、きれいな液膜にはなっていなかった。接触角が４
０°の時には回転終了直後に現像液は液膜になっていた
が、ウエハ外周部の現像液が現像液の表面張力によりウ
エハ中央部に引っ張られてウエハ外周部で現像液がなく
なってしまうプルバックが起こってしまった。３０°の
時にはこのようなことは起こらず、現像液保持体上に現
像液膜をつくることができた。

【００２０】したがって、現像液に対する接触角は、略
３０°以下が望ましい。ここではシリコンを用いたが、
現像液に対する接触角１０°のガラス等他の材料を用い
ることもできる。また、現像液中に界面活性材を添加し
て現像液保持体と現像液との接触角を低く抑えることが
できる。

【００２１】

【表１】

【００２２】従来の方法としては、ウエハの上面から現
像液を供給してウエハ上に現像液を盛る方法（例えば、
特開平５−１３３２０号公報参照）及び現像液溜めに現
像液をため、レジスト面を下方にして現像液とレジスト
を接触させる方法（例えば、特開平２−１０４６７号公
報参照）がある。これらの方法では、必要とされる現像
液量を考えて見ると、前者の場合には、一旦現像液がレ
ジスト上に供給されたにもかかわらず、現像液がはじか
れてしまうプルバックを避けるため現像液の膜厚が１ｍ
ｍ以上になるようにしている。このためウエハ１枚あた
りに使用する現像液の量は３１ｍｌ（リットル）以上で
あった。また、後者の方法では薬液溜めに水も溜めるた
め置換も含めて少なくとも１００ｍｌ（リットル）以上
の現像液を要していた。これに対して、本発明の方法を
用いると現像液は６ｍｌ（リットル）以下に抑えること
ができ、使用する現像液量を大幅に低減できることがわ
かった。また、現像も問題なく行うことができ、レジス
トの感度も従来の方法で現像した場合と変わらなかっ
た。ここではストレートノズルを用いたが、本発明は、
ウエハ上に現像液を供給できるノズルであればこれに限
定されるものではない。

【００２３】ここで、現像液保持体として板状体を用い
た。保持体が板状であることのメリットを以下に説明す
る。現像処理では可溶性となったレジストが溶解する。
このレジストが容器壁に接触してパーティクルの原因に
なることがある。また、現像液はアルカリの水溶液であ
る。水分蒸発によってアルカリ成分が結晶化したり、空
気中の炭酸ガスと反応して炭酸塩を作り、析出してきた
りする。これらもパーティクルの原因となり、ひいては
欠陥を発生させる。したがってこれらの付着を防止する
とともに簡単に洗浄できることが重要である。特開平２
−１０１４６２号公報に示すような現像液溜めを用いる
と現像液、リンス液を供給、排出するために凹凸やバブ
ル等洗浄するのが難しい部材が多い。このため清浄に保
つのも難しく、また洗浄に時間がかかる。しかしここで
は現像液保持体が板状であるためこれらのパーティクル
は通常ウエハを洗浄するように、リンスノズルを現像液
保持体上方に移動させて現像液保持体を回転させながら
リンス液を滴下して保持体表面を洗浄し、さらに回転数
を上げてリンス液を振りきり、乾燥するという手法を用
いることができ、容易に、短時間で洗浄、乾燥でき、保
持体表面を清浄に保つのも容易である。

【００２４】以上が現像液保持体上に現像液膜を作る工
程である。次に、ウエハ１０のレジストが塗布されてい
る面（レジスト面）とは反対の面を真空チャック２によ
り保持して、レジスト面が現像液保持体１に対向するよ
うに移動させる。始めに、図１（ｂ）に示すようにウエ
ハ１０を傾け、レジストのウエハ端と現像液膜６を接触
させる。この後、ウエハ１０を傾けて現像液保持体１上
に形成された現像液膜６を、現像液とウエハ１０の界面
張力を利用して広げていく。レジストと現像液の濡れ性
が良ければ現像液膜６がレジスト上に順次接触していく
ようになる。この際、現像液は、現像液膜として広がっ
ていくので泡をかむことがなくなる。ここではウエハ１
０下面と現像液保持体１０がなす角度が始めは１５°
で、３秒間でウエハ１０下面と現像液保持体１がなす角
度が０°になるように倒した。従来の一般的な現像液と
レジストとでは、現像液に対するレジストの接触角は高
く６０°から７５°を示している。この場合にはレジス
トが現像液を弾いてしまうためウエハを傾ける速度を遅
くしないと泡が入ってしまう。

【００２５】ここで、図３、図４を参照して泡が入る理
由を示す。図３及び図４は、本発明の現像液膜形成過程
を説明するウエハの平面図である。ウエハ１０が透明と
して上から現像液の広がりを観察すると、本来ならばウ
エハ１０を倒すにつれて現像液膜６とウエハ１０の接触
面が接触点から移動して現像液膜６が広がっていくはず
である（図３）。しかし、現像液に対するレジストの接
触角が高いために図４に示すように現像液が濡れず、液
の広がりが停止する場所ができてしまう。しかし、弾か
れ方は場所により一様ではないので、現像液の広がりが
停止した場所の周囲で現像液膜６がレジストと濡れる
と、現像液の広がりが停止した場所の空気が逃げ場を失
い、空気溜まりができて泡となってしまう。これが欠陥
を引き起こすのである。また、周囲の液面が進行してう
まく空気を追い出し、液面の広がりが止まった部分に現
像液が供給されて泡の発生が回避できても現像時間の差
や現像液の濃度差が原因で現像が他の部分よりも遅くな
り、その結果仕上がり寸法が太くなり、ウエハ面内での
仕上がり寸法のばらつきを大きくしてしまうという問題
が起こってしまう。

【００２６】そこで、この実施例では現像液に界面活性
剤を添加し、現像液に対するレジストの接触角が４０°
以下となるようにする。現像液に界面活性剤を添加して
レジストに対する接触角を低下させ、泡の入り方を調べ
た結果を表２に示す。現像液に対するレジストの接触角
が７０°の時にはウエハを除々に傾斜させて現像液とレ
ジストを接触させていった時に後半で泡が入ってしまっ
た。泡が入ってしまった場所では現像されず現像不良に
なってしまった。一方、界面活性剤を添加して接触角が
４０°、２０°になるようにした場合には泡は、観察さ
れなかった。このため現像液の接触角は、４０°以下に
する必要がある。

【００２７】

【表２】

【００２８】これにより現像液がレジストに弾かれ難く
なり、ウエハを傾ける速度を速くしても大きな泡が入ら
なくなる。そのため、欠陥も、大きな泡が入ったことに
よる大きな現像不良は無くなり、また、マイクロバルブ
が原因と思われる欠陥も現像液のレジストに対する接触
角が７０°の場合にはウエハ１枚当たり１００個から２
００個発生していたのが、現像液の接触角が４０°にな
るようにした場合にはウエハ１枚あたり数個程度に低減
し、さらに現像液の接触角が２０°になると、マイクロ
バブルが原因と思われる欠陥は殆ど認められなかった。
また、現像液の供給のされかたにも接触角が高いときと
比べるとスムースになる。図８、図９は、現像液の供給
され方を調べるために、０．２１Ｎの希釈した現像液を
用いて、本発明の方法でネガレジストを短時間現像した
結果を示す特性図である。ネガレジストは、希釈現像液
で溶解するが、現像液の膜厚のばらつきで、どれだけス
ムーズに現像液が供給されたかを観察することができ
る。現像液がスムーズに供給されていれば現像液の膜厚
のばらつきは小さくなるはずであり、現像液がはじかれ
たり、泡が入ったりして不均一に供給されれば現像後の
膜厚ばらつきは大きくなる。図８の上面に示してあるよ
うにウエハを傾斜させて現像液膜とレジストを接触させ
ていったとき、ウエハ中心から５０ｍｍ離れた位置の膜
厚ばらつきを測定した。

【００２９】接触角７０°では左側の膜厚１５０ｎｍ付
近は泡が入ってしまい、現像残りとなってしまった。図
９は，図８の縦軸を拡大したものである。接触角７０°
の場合は現像されている部分であっても膜厚ばらつきが
大きいことがわかる。また、接触角４０°、２０°と下
がっていくに従い、膜厚ばらつきは小さくなっていくこ
ともわかる。このように現像液のレジストに対する接触
角が小さくなるにつれて現像液はスムーズに盛られるよ
うになる。実際に、接触角が７０°の現像液を使用した
場合と接触角が４０°の現像液を使用した場合で仕上が
り寸法の均一性を比べると、接触角が７０°の現像液を
使用した場合に泡が入った部分を除いても３σで１５ｎ
ｍであったものが接触角４０°の現像液を用いると仕上
がり寸法の面内均一性は３σで６ｎｍとなり、寸法均一
性が向上していた。レジストの現像液に対する接触角は
低ければ低いほど泡が入り難くなり、欠陥が低減する。
接触角４０°近辺が問題のないレベルの境目であり、接
触角４０°以下であれば、大きな泡が入り難くなり、欠
陥検査装置でしかわからないようなマイクロバルブもウ
エハ１枚あたり数個レベルとなる。したがって、レジス
トの現像液に対する接触角は４０°以下が適当と考えら
れる。

【００３０】ここでは現象液の接触角を界面活性剤の添
加により低下させたが、添加する主旨は現像液のレジス
トに対する接触角を低下させることであり、レジストに
表面処理、例えば、親水性の膜をレジスト表面に塗布す
るといった方法を施して接触角を低下させても良い。以
上が現像液をウエハ全面に供給する工程である。次に、
６０秒間、現像液が現像液保持板と基板の間にはさまれ
るサンドイッチ構造になるように保って現像が行われ
る。次にウエハを上方に引き上げた後、ウエハをリンス
する。ここでは１例として、ウエハをリンスユニットに
移動してリンスを行った例について述べる。ウエハは、
レジスト面が上を向くように裏返され、リンスユニット
に搬送される。ウエハは、リンスユニットの真空チャッ
クに固定される。リンスユニットにはリンス液が供給で
きるリンスノズルがアームに固定され、移動可能となっ
ている。リンスノズルを処理基板中央にくるよう移動さ
せた後、リンス液を出す一方でウエハを回転させてリン
スを行う。リンス方法は、これに限定されるものではな
く、ウエハのレジスト面を下にしたまま下方からリンス
液を吹き付けても良い。また、リンス液をためたリンス
液溜めにウエハのレジスト面を接触させて現像を停止さ
せる工程をリンス液を下方から吹き付ける前に行っても
良い。

【００３１】この後、ウエハを乾燥させて現像工程が終
了する。ウエハは、リンスユニットを出て塗布現像装置
のカセットステーションに運ばれ、レジストパターン形
成が終了する。次ぎに、図１０及び図１１を参照してこ
の実施例に使用した現像ユニットを説明する。図１０
は、現像ユニットの断面図、図１１は、現像ユニットの
平面図である。ウエハは、レジスト面が下を向くように
して真空チャックの下方に固定される。真空チャック
は、蝶番い状の高精度軸受けにより支持部材に取り付け
られており、さらに、支持部材は、ウエハアームに固定
されている。ウエハアームは空気の出し入れにより上下
動、回転運動が可能なシリンダーにつながっている。シ
リンダーは、真空チャックが振動しないよう防振対策が
なされた高精度のものを用いた。真空チャック上方には
滑車及び糸車のついたモーターが取り付けられている。
ウエハを現像液保持体上面に平行にする時にはモーター
を回転させて糸を緩め、蝶番い（高精度軸受け）部分を
支点として真空チャックを回転させ、自重で平行となる
ようにする。ウエハを現像液保持体上面に対して斜めに
する時にはモーターを先程とは逆に回転させて糸を引っ
張り、蝶番い（高精度軸受け）部分を支点として滑車固
定板と真空チャックが密着するようにする。モーター
は、直流電流につながっており、正負のつなぎ替えによ
り正逆回転が可能である。

【００３２】ウエハの一端を現像液と接触させた後、ウ
エハを除々に傾けていくためには速度の抑制が重要であ
る。モーターと糸車の間にギア列を入れてトルクを稼
ぎ、且つ速度を落とせるようにしてある。また、モータ
ーの直流電流量を可変にすることでモーターの回転速度
を変化させ、ウエハの傾いていく速度を制御できるよう
になっている。現像液供給ノズルは、ノズルホルダーに
よりノズルアームに取り付けられている。ノズルアーム
は、上下動可能なシリンダーにつながって下り、さらに
レール上を移動してノズル待避位置（図１１の位置）か
ら現像液供給位置までの間を平行移動できるようにして
ある。

【００３３】次に、この現像ユニットの動きを説明す
る。始めの状態では真空チャックは、真空チャック待避
位置（図１１中の点線の位置）にあり、下に下りてい
る。現像液供給ノズルは、ノズル待避位置より現像液保
持体上に移動し、下方に下りる。現像液保持体をモータ
ーにより回転させながら現像液を供給して現像液膜を作
る。現像ノズルは、現像液の供給を終えると上方に上が
り、さらにノズル待避位置までレールに沿って移動す
る。真空チャック面を現像液保持体上面と平行になるよ
うにしておく。搬送されてきたウエハのレジスト面を下
にして真空チャック面に固定する。シリンダーを用いて
真空チャックを持ち上げ、ウエハアームを回転させて、
真空チャックを真空チャック待避位置から現像液保持体
上面に移動させる。次に、モーターを回転させて糸を引
っ張り、高精度軸受けを支点として、滑車固定板と接触
するところまで真空チャックを持ち上げ、ウエハを斜め
に維持する。ウエハが斜めになった状態で、ウエハアー
ムを、ウエハの一端と現像液が接触する位置まで下げ
る。モーターを逆回転させて糸をゆるめるることにより
ウエハは、高精度軸受けを支点として、斜めに倒れてゆ
く。これにより現像液膜がウエハ全面と接触して現像が
始まる。

【００３４】現像を終了させる際には、シリンダーを用
いてウエハアームを持ち上げ、さらに、ウエハアームを
回転させて真空チャック待避位置まで真空チャックを移
動させる。ウエハは、真空チャック待避位置でアームに
載せかえられ、リンスユニットに搬送される。

【００３５】次に、図５を参照して第２の実施例を説明
する。図５は、ウエハを搭載した現像装置の概略断面図
である。図５は、現像液膜を作る第１の実施例とは異な
る他の方法を示している。現像液保持体２１を回転させ
ない状態で現像液供給ノズル２４を配置して現像液２５
を供給する。この際、真空チャック２２で保持された現
像液保持体２１の現像液に対する接触角を３０°以下と
低くしておけば現像液は広がっていき、現像液膜２６を
作ることができるし、現像液膜２６を薄くすることがで
きる。現像液保持体２１に対する現像液の接触角が高い
と現像液が広がらず現像液の滴下量を増やさないと８イ
ンチ領域にきれいな液膜を作ることができない。現像液
量を従来の半分以下、すなわち、１５．５ｍｌ以下に削
減し、５秒以内で８インチ領域に現像液を広げることを
目標とすると、現像液保持体２１の現像液に対する接触
角は、３０°以下であることが必要である。ここでは現
像液保持体２１として現像液との接触角が１０°の硝子
を用いた。現像液供給ノズルは、ストレートノズルで
も、図５に示すシャワーノズル２４でも良い。また、現
像液保持体の径又は１辺の長さとほぼ長さが同じ直線型
ノズルを現像液を供給しながらウエハの一端から他端に
移動させて現像液を供給してもよい。現像液保持体上に
現像液膜を形成してから現像液をウエハ全面に供給する
工程に移行する。

【００３６】次に、図６及び図７を参照して第３の実施
例を説明する。この実施例では、現像液保持体に形成さ
れた現像液膜から現像液をウエハ全面に供給する方法を
説明する。図６は、ウエハを支持する真空チャックの平
面図及び断面図、図７は、真空チャックを用いて現像液
をウエハに供給する現像装置の概略断面図である。ま
ず、図６に示すように、ウエハ３０を裏面から外周部及
び中央部で別々に真空チャックする。図６（ａ）は、ウ
エハ３０表面から見たときの真空チャック３２の位置を
示している。ウエハ３０の中央部と外周部で別々に真空
チャックされている。図６（ｂ）は、その断面図であ
る。中央部の真空チャック３２２は、シャフトＡ３２４
に固定されており、外周部の真空チャック３２１は、中
空リング３２３に固定され、これがシャフトＢ３２５に
つながっている。シャフトＡ３２４とシャフトＢ３２５
は別々に上下動を制御されている。

【００３７】次に、図７（ａ）に示すように、ウエハ３
０の中央部が凹型になるよう中央部の真空チャック３２
２を出張らせ、ウエハ３０を変形させる。この形状を保
ったままウエハ３０を下降させ、凹部のみが現像液膜３
６と接触するようにする。この後、図７（ｂ）に示すよ
うに、外周部の真空チャック３２１のみを下降させてウ
エハ３０が平坦になるようにし、中央部から外周部に向
かって、現像液とレジストの間の界面張力を利用して現
像液膜３６を広がらせる。この方法により泡を入れるこ
となく、現像液膜を広げることができる。本発明で述べ
ている現像液をウエハ全面に供給する方法は、基本的に
は次のようなものである。現像液膜の一部とウエハの一
部を、現像液保持体又はウエハを移動させるもしくはウ
エハを変形させることによって接触させる。その後、ウ
エハと現像液保持体が平行になるようにする。このとき
現像液膜とウエハの一部が接触した場所が起点（接触
点）となって、現像液とレジストの間の界面張力によ
り、液膜が広がっていくので泡が入らずに現像液膜が広
がっていく。最初の起点から液膜が広がっていく時に泡
が逃げられるようにウエハと現像液保持体が平行となる
ようにできれば起点の位置は限定されない。上記では薬
液処理として感光性樹脂の現像工程を例にとって説明し
たが、薬液処理はこれに限定されるものではなく、露光
用クロムマスクのウエットエッチング工程、シリコンウ
エハ上の自然酸化膜除去工程等の薬液処理にも適用可能
である。また、ウエハ以外でも液晶、コンパクトデイス
ク（ＣＤ）等の処理にも適用できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、薬液膜の一部と処理基板の一
部を接触させた後、処理基板を薬液保持体と平行になる
ようにすることにより薬液膜が、この薬液膜と処理基板
間の界面張力により、処理基板上に空気を巻き込むこと
なく広がっていくようになり、泡を巻き込んだり処理ム
ラが生じることのない薬液供給を行うことができる。ま
た、板状の薬液保持体上に薬液膜を作成して現像を行う
のでディップに比べて少量の液量であり、且つ処理に必
要な液量を得ることができる。また、薬液保持体が板状
であるため、凹凸がなくパーティクルの洗浄が容易であ
るので清浄に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明するための現像装
置の概略断面図。

【図２】本発明の現像液膜の膜厚の現像液保持体回転数
依存性を示す特性図。

【図３】本発明の現像液膜形成過程を説明するウエハの
平面図。

【図４】現像液膜形成過程で生ずる泡の生成メカニズム
を説明するウエハの平面図。

【図５】本発明の第２の実施例を説明するための現像装
置の概略断面図。

【図６】本発明の第３の実施例で用いた現像装置の平面
図及び断面図。

【図７】本発明の第３の実施例を説明するための現像装
置の平面図及び断面図。

【図８】本発明の現像液の供給され方を調べるために
０．２１Ｎの希釈した現像液を用いて本発明の方法でネ
ガレジストを短時間現像した結果を示す特性図。

【図９】本発明の現像液供給のされ方を調べるために
０．２１Ｎの希釈した現像液を用いて本発明の方法でネ
ガレジストを短時間現像した結果を示す特性図。

【図１０】本発明の第１の実施例で用いた現像ユニット
の断面図。

【図１１】本発明の第１の実施例で用いた現像ユニット
の平面図。

【図１２】本発明の塗布現像装置及び露光機のシステム
構成図。

【符号の説明】

１、２１、３１・・・現像液保持体、２、２２、３２、
３２１、３２２・・・真空チャック、３・・・回転機
構、 ４・・・現像液供給ノズル、 ５、２５・・・現
像液、６、２６、３６・・・現像液膜、 １０、３０
・・・ウエハ、２４・・・シャワーノズル、 １０１
・・・カセットステーション、１０２・・・処理ステー
ション、 １０３・・・インターフェイス部、１０４
・・・露光装置、 １０５・・・塗布ユニット、１０
６・・・現像ユニット、 １０７・・・オーブン型処
理ユニット、１０８・・・クーリング、 １０９・・
・アドヒージョン、１１０・・・アライメント、 １
１１・・・イクステンション、１１２・・・プリベーキ
ング、１１３・・・ポストエクスポージャーベーキン
グ、１１４・・・ベーキング、 ３２３・・・中空リ
ング、３２４、３２５・・・シャフト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 哲朗 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2H096 AA24 AA25 AA27 GA30 GA33 HA20 HA21 4F040 AA02 AA12 AB13 AC01 BA07 DA02 DA14 4F042 AA02 AA07 DF09 DF35 EA24 EA35 EB14 EB29 5F031 CA02 CA05 CA07 DA01 FA01 FA02 FA04 FA07 FA11 FA12 FA21 HA13 HA14 HA48 HA56 HA58 HA59 HA60 LA07 LA14 LA15 MA03 MA24 5F046 LA03 LA04 LA06 LA14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の薬液保持体に薬液を供給し、前記
   薬液保持体上に薬液膜を形成する工程と、 処理基板をその被処理面が前記薬液保持体と対向するよ
   うに配置して前記処理基板の前記被処理面を前記薬液膜
   に１点で接触させ、その接触点を起点として前記処理基
   板の前記被処理面全面が前記薬液膜に接触するまで接触
   を徐々に広げていく工程とを具備したことを特徴とする
   基板処理方法。
2. 【請求項２】 前記処理基板をその被処理面が前記薬液
   保持体と対向する様に配置して前記薬液膜に一点で接触
   させ、その接触点を起点として前記処理基板の前記被処
   理面全面が前記薬液膜に接触するまで接触を徐々に広げ
   ていく工程は、前記処理基板の前記被処理面の前記薬液
   に対する接触角が４０°以下となる様にし、前記薬液保
   持体に対向する様に前記処理基板の前記被処理面を配置
   し、前記液膜の一部と前記処理基板の前記被処理面の一
   部とを接触させる工程と、前記接触を保ったまま前記処
   理基板を前記薬液保持体上面と平行になるようにして前
   記薬液膜と前記処理基板間の界面張力を利用して前記被
   処理面全面に前記薬液膜を広げる工程とからなることを
   特徴とする請求項１に記載の薬液処理方法。
3. 【請求項３】 前記板状の薬液保持体に薬液を供給し、
   前記薬液保持体上に薬液膜を形成する工程は、前記薬液
   保持体を回転させながら前記薬液保持体上方から前記薬
   液を供給することを特徴とする請求項１に記載の薬液処
   理方法。
4. 【請求項４】 前記板状の薬液保持体は、前記薬液に対
   する接触角が３０°以下であることを特徴とする請求項
   ３に記載の薬液処理方法。
5. 【請求項５】 前記板状の薬液保持体に薬液を供給し、
   前記薬液保持体上に薬液膜を形成する工程は、前記薬液
   保持体として前記薬液に対する接触角が３０°以下のも
   のを用い、前記薬液保持体を静止させた状態で前記薬液
   保持体上方から前記薬液を供給し、前記薬液を広げるこ
   とによって前記薬液膜を形成することを特徴とする請求
   項１に記載の薬液処理方法。
6. 【請求項６】 前記薬液保持体上方から前記薬液を供給
   する方法は、前記薬液保持体の幅又は径とほぼ同じ長さ
   を持つ直線型ノズルを用いて前記薬液を供給しながら前
   記薬液保持体の一端から他端までこの直線型ノズルを移
   動させて前記薬液を供給することを特徴とする請求項５
   に記載の薬液処理方法。
7. 【請求項７】 前記処理基板をその被処理面が前記薬液
   保持体と対向するように配置して前記薬液膜に一点で接
   触させ、その接触点を起点として前記処理基板の前記対
   向面の全面が前記薬液膜に接触するまで接触を徐々に広
   げていく工程は、前記処理基板を傾けて前記処理基板の
   前記被処理面端が前記薬液膜に接するようにする工程
   と、前記処理基板の前記被処理端が前記薬液膜に接した
   状態で前記処理基板を倒し、前記薬液保持体上面と平行
   になるよう傾けることにより前記薬液を前記薬液膜と前
   記処理基板間の界面張力により液膜として前記被処理面
   全面に広げる工程とからなることを特徴とする請求項２
   に記載の薬液処理方法。
8. 【請求項８】 前記薬液保持体に対向するように前記処
   理基板の前記被処理面を配置して液膜の一部と前記被処
   理面の一部とを接触させる工程は、前記処理基板をそら
   せて前記処理基板中央が前記薬液保持体側に凸部となる
   ようにして前記処理基板と液膜が接触する工程からな
   り、前記接触を保ったまま前記処理基板を前記薬液保持
   体上面と平行になるようにして前記薬液膜と前記処理基
   板間の界面張力を利用して前記被処理面全面に前記薬液
   膜を広げる工程は、前記処理基板中央と前記薬液膜が接
   した状態で前記処理基板のそりを解消させて前記薬液保
   持体の上面と平行になるようにし、前記薬液を前記薬液
   膜と前記処理基板間の界面張力により液膜として前記被
   処理面全面に広げる工程からなることを特徴とする請求
   項２に記載の薬液処理方法。
9. 【請求項９】 前記処理基板の前記被処理面の前記薬液
   に対する接触角を４０°以下とするために前記薬液中に
   界面活性剤を添加したことを特徴とする請求項２に記載
   の薬液処理方法。
10. 【請求項１０】 前記処理基板の前記被処理面の前記薬
    液に対する接触角を４０°以下とするために前記被処理
    面に表面処理を施すことを特徴とする請求項２に記載の
    薬液処理方法。
11. 【請求項１１】 板状の薬液保持体と、 薬液を前記薬液保持体に供給してこの薬液保持体上に薬
    液膜を形成する薬液供給機構と、 処理基板をその被処理面が薬液保持体に対向するように
    配置する保持機構と、 前記薬液保持体又は前記処理基板の少なくともいずれか
    一方を移動させるか、もしくは前記薬液保持体又は前記
    処理基板のいずれか一方を変形させて前記処理基板の前
    記被処理面を前記薬液膜に接触させる駆動機構と、 被処理面と前記薬液との前記接触点を起点として前記処
    理基板の前記被処理面全面が前記薬液膜に接触するまで
    接触を徐々に広げるように、前記薬液保持体又は前記処
    理基板の少なくとも一方を移動させるか、もしくは、前
    記薬液保持体又は前記処理基板のいずれか一方の変形を
    解消させる機構とを具備したことを特徴とする基板処理
    装置。