JP2001319870A

JP2001319870A - 液処理方法

Info

Publication number: JP2001319870A
Application number: JP2000138756A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sakamoto; 和生坂本; Shuichi Nishikido; 修一錦戸
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハ等の基板を液処理する際に、基
板上への処理液に含まれる不溶解物のウエハへの付着を
防止しつつ、処理液の残渣を低減する液処理方法を提供
する。【解決手段】基板に処理液を供給した後に、基板を回
転させて基板上の処理液を除去する場合に、基板に別の
処理液を供給しつつ基板を低速回転させることにより、
静電気の発生を抑制して、所定時間保持する第１工程
（ステップ４）を行い、次いで、第１工程よりも高速な
回転数として基板を所定時間保持し、処理液の残渣を低
減する第２工程（ステップ５）を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板の液処理方法であって、基板上への処理液に含まれ
る不溶解物の付着を防止しつつ、処理液の不要な残渣を
低減する液処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおける
フォトリソグラフィー工程のためのレジスト塗布・現像
処理システムにおいては、半導体ウエハの表面にレジス
ト膜を形成するレジスト塗布処理と、レジスト塗布後の
ウエハに対して露光処理を行った後にウエハを現像する
現像処理とが行われており、これらレジスト塗布処理お
よび現像処理は、それぞれこのシステムに搭載されたレ
ジスト塗布処理ユニットおよび現像処理ユニットにより
行われる。

【０００３】このうち、現像処理ユニットは、半導体ウ
エハを吸着保持して回転させるスピンチャックと、スピ
ンチャック上の半導体ウエハに現像液を供給する現像液
供給ノズル、ならびに現像後の半導体ウエハを洗浄する
ためのリンス液吐出ノズルを備えている。現像処理は、
一般的に、半導体ウエハ上に現像液供給ノズルから現像
液を塗布して現像液パドルを形成し、所定時間、静止保
持した後に、リンス液吐出ノズルからリンス液（洗浄
液）を半導体ウエハに吐出しながら半導体ウエハを回転
させることにより、現像液を洗い流すことにより行われ
る。

【０００４】ここで、半導体ウエハを回転させて現像液
を除去する際には、半導体ウエハに現像液が残らないよ
うに、従来は、半導体ウエハの回転数を高く設定するこ
とが一般的であった。これは、半導体ウエハ上に残存す
る現像液によって、現像処理が過度に進行するのを防ぐ
ためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像処
理後、初期にリンス液を供給しながら半導体ウエハを高
速回転させて洗浄を行うと、現像液中に浮遊しているゴ
ミが、リンス液と半導体ウエハとの間の摩擦によって発
生する静電気によって、半導体ウエハ上にパーティクル
として数多く付着し、品質を低下させる問題があった。

【０００６】本発明は、かかる課題に鑑みてなされたも
のであって、半導体ウエハ等の種々の基板の液処理にお
いて、従来と同様に処理液の残渣をも低減する、基板上
に付着するパーティクルを低減しつつ、しかも使用され
る液処理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、第１に、基板に処理液を供給した後に、前記基板を
回転させて基板上の処理液を除去する液処理方法であっ
て、前記基板に別の処理液を供給しつつ前記基板を低速
回転させることにより、前記基板における静電気の発生
を抑制して、前記処理液に含まれる不溶解物の前記基板
への付着を抑制することを特徴とする液処理方法、が提
供される。

【０００８】また、本発明によれば、第２に、基板に処
理液を供給した後に、前記基板を回転させて基板上の処
理液を除去する液処理方法であって、前記基板に別の処
理液を供給しつつ、前記基板を低速回転させることによ
り静電気の発生を抑制して所定時間保持する第１工程
と、前記基板に前記別の処理液を供給しつつ、前記第１
工程よりも高速な回転数として前記基板を所定時間保持
し、前記処理液の残渣を低減する第２工程と、を有する
ことを特徴とする液処理方法、が提供される。

【０００９】また、本発明によれば、第３に、基板に処
理液を供給した後に、前記基板を回転させて基板上の処
理液を除去する液処理方法であって、前記基板に別の処
理液を供給しつつ、前記基板を１００ｒｐｍ以上１００
０ｒｐｍ以下の範囲で回転させ、静電気の発生を抑制し
て所定時間保持する第１工程と、前記基板に別の処理液
を供給しつつ、前記基板を１０００ｒｐｍ以上３０００
ｒｐｍ以下の範囲で回転させて、前記処理液の残渣を低
減する第２工程と、を有することを特徴とする液処理方
法、が提供される。

【００１０】さらに、本発明によれば、第４に、露光処
理された基板に現像液を塗布した後、前記基板を回転さ
せて、基板上の現像液を除去する液処理方法であって、
前記基板にリンス液を供給しつつ、前記基板を低速回転
させることにより静電気の発生を抑制して所定時間保持
する第１工程と、前記基板にリンス液を供給しつつ、前
記基板を前記第１工程よりも高速な回転数として所定時
間保持し、前記現像液の残渣を低減する第２工程と、を
有することを特徴とする液処理方法、が提供される。

【００１１】上述した本発明の液処理方法によれば、処
理液の基板における残渣を少なく維持したまま、基板上
に付着するパーティクルの数をも減少させることが可能
となる。これにより、処理液の残渣による基板品質の低
下を防止することができるのみならず、パーティクル付
着量の少ない優れた品質の基板を得ることが可能とな
り、同時に生産歩留まりの向上が図られる。また、本発
明を露光処理がされた基板の現像液とリンス液による液
処理に適用した場合には、回路パターンの形態が高品質
に確保される利点がある。

【００１２】このような本発明に至った経緯について説
明する。例えば、露光処理がされた半導体ウエハの現像
処理においては、従来は、現像液による過度の現像を抑
制することが最も重要であり、そのために、基板の回転
数を高く設定して現像液の残渣の低減が図られ、一方
で、基板に付着するパーティクルについては、考慮され
ていなかった。また、基板の回転数が高くなると、パー
ティクルにはより大きな遠心力が掛かるようになること
から、基板に付着するパーティクルの量は、減少するも
のと考えられていた。

【００１３】しかしながら、発明者らの検討結果によれ
ば、基板の回転数を上げても基板に付着するパーティク
ルの量は減少することなく、逆に、回転数が低い場合に
パーティクルの量が減少することが確認された。

【００１４】例えば図１１は、発明者らが得た、半導体
ウエハの回転数と半導体ウエハ上のポリスチレン粉の除
去率（１００％の除去率は全てのパーティクルが除去さ
れたことを示す。）ならびに半導体ウエハに発生する静
電気の大きさとの関係を示したグラフである。図１１か
ら明らかなように、基板回転数が１００ｒｐｍと低い場
合に、パーティクルの除去率は約９８％と高く、しかし
ながら、５００ｒｐｍとすると急激に約３８％にまで減
少し、それ以上、回転数を上げても除去率は３０％程度
で除去率が向上することはなかった。

【００１５】一方、半導体ウエハの回転に伴って発生す
る静電気の大きさは、回転数が高くなるにつれて大きく
なることが確認された。このような結果から、半導体ウ
エハ上のパーティクルの付着量は、半導体ウエハの回転
によってパーティクルに掛かる遠心力の大きさと、半導
体ウエハの回転によってパーティクルが半導体ウエハ上
を移動するときに生ずる静電気による吸着力の大きさと
のバランスによって定まるものと推測された。

【００１６】上述した試験結果は乾式で行ったものであ
るが、発明者らは、基板上の液体を振り切って除去する
場合にも、同様の現象が生ずるものと考えた。しかし、
仮に低い回転数での処理によってパーティクルの付着量
を低減することができたとしても、半導体ウエハの現像
処理において半導体ウエハを低速で回転させた場合に
は、現像液を十分に振り切ることができず、その結果、
半導体ウエハ上での現像液の残渣量が多くなり、過度に
現像が促進されて、現像パターンの品質が損なわれる問
題があった。また、乾燥時間の延長によって生産効率が
低下するおそれがあった。

【００１７】このような問題は、上述した露光処理後の
現像処理に限定されず、複数の薬液を用いて連続的に液
処理を行う場合にも当てはまる。そこで、上述した本発
明のように、最初に、静電気の発生が抑えられるような
低速で基板を回転させて、処理液を振り切る処理を行な
い、次いで、処理液の残渣が少なくなるように基板を高
速回転させる方法を用いることによって、上記問題を解
決することができる。また、静電気の発生が抑えられる
ような低速で基板を回転させる方法は、処理液の残渣が
基板に悪影響を与えない場合には、単独で用いることも
可能である。いずれの場合にも、液処理後の基板品質が
高く保たれるという効果が得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液処理方法が好適
に用いられる半導体ウエハの現像処理装置を例に、添付
図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明
する。図１は本発明の液処理方法が適用される現像処理
装置の一実施形態に係る現像処理ユニットが搭載された
レジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図
２はその正面図、図３はその背面図である。

【００１９】このレジスト塗布・現像処理システム１
は、搬送ステーションであるカセットステーション１０
と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１
と、処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装
置（図示せず。）との間で半導体ウエハ（ウエハ）Ｗを
受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備してい
る。

【００２０】カセットステーション１０は、被処理体と
してのウエハＷを複数枚、例えば２５枚単位でウエハカ
セットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのレ
ジスト塗布・現像処理システム１へ搬入、またはこのレ
ジスト塗布・現像処理システムから他のシステムへ搬出
する等、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１と
の間でウエハＷの搬送を行うためのものである。

【００２１】このカセットステーション１０において
は、図１に示すように、カセット載置台２０上に図中Ｘ
方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａ
が形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセ
ットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション
１１側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカ
セットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に
配列されている。また、カセットステーション１０は、
ウエハカセット載置台２０と処理ステーション１１との
間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。

【００２２】ウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向
（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向
（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有
しており、この搬送アーム２１ａによりいずれかのウエ
ハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となって
いる。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、図１中に示
されるθ方向に回転可能に構成されており、後述する処
理ステーション１１側の第３の処理部Ｇ_３に属するアラ
イメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンション
ユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになってい
る。

【００２３】一方、処理ステーション１１は、半導体ウ
エハＷへ対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施
するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位
置に多段に配置されており、これらにより半導体ウエハ
Ｗが１枚ずつ処理される。この処理ステーション１１
は、図１に示すように、中心部にウエハ搬送路２２ａを
有しており、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けら
れ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが
配置された構成となっている。これら複数の処理ユニッ
トは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の
処理ユニットが垂直方向（Ｚ方向）に沿って多段に配置
されている。

【００２４】主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すよう
に、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上
下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持
体４９はモータ（図示せず。）の回転駆動力によって回
転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送装置４６
も一体的に回転可能となっている。

【００２５】ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前
後方向に移動自在な複数本のウエハ保持部材４８を備
え、これらのウエハ保持部材４８によって各処理ユニッ
ト間でのウエハＷの受け渡しを実現している。

【００２６】また、図１に示すように、この実施の形態
においては、４個の処理部Ｇ_１・Ｇ _２・Ｇ_３・Ｇ_４がウ
エハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、第５
の処理部Ｇ_５は必要に応じて配置可能となっている。こ
れらのうち、第１および第２の処理部Ｇ_１・Ｇ_２はレジ
スト塗布・現像処理システム１の正面（図１において手
前）側に並列に配置され、第３の処理部Ｇ_３はカセット
ステーション１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ
_４はインターフェイス部１２に隣接して配置されてい
る。また、第５の処理部Ｇ_５は背面部に配置可能となっ
ている。

【００２７】第１の処理部Ｇ_１では、コータカップ（Ｃ
Ｐ）内でウエハＷをスピンチャック（図示せず。）に乗
せて所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニットであ
るレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパ
ターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に
２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ_２も同様に、２
台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布ユニット
（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に
２段に重ねられている。

【００２８】第３の処理部Ｇ_３においては、図３に示す
ように、ウエハＷを載置台ＳＰ（図１）に載せて所定の
処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられ
ている。すなわち冷却処理を行うクーリングユニット
（ＣＯＬ）、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（ＡＤ）、位
置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウ
エハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後に
ウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレート
ユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにク
ーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニッ
ト（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。

【００２９】第４の処理部Ｇ_４も、オーブン型の処理ユ
ニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリング
ユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエ
ハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニッ
ト（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホ
ットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ね
られている。

【００３０】主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処
理部Ｇ_５を設ける場合に、第５の処理部Ｇ_５は、案内レ
ール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ
移動できるようになっている。従って、第５の処理部Ｇ
_５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってス
ライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエ
ハ搬送機構２１に対して背後からメンテナンス作業を容
易に行うことができる。

【００３１】インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ
方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを
有している。図１、図２に示すように、このインターフ
ェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセ
ットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置
され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部
には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。

【００３２】このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用
アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２
４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ・Ｂ
Ｒおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となってい
る。なお、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に
回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理部
Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、
さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示
せず。）にもアクセス可能となっている。

【００３３】上述したレジスト塗布・現像処理システム
１においては、まず、カセットステーション１０におい
て、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａが
カセット載置台２０上の未処理のウエハＷを収容してい
るウエハカセットＣＲにアクセスして、１枚のウエハＷ
を取り出し、第３の処理部Ｇ_３のエクステンションユニ
ット（ＥＸＴ）に搬送する。

【００３４】ウエハＷは、このエクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送
装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。
そして、第３の処理部Ｇ_３のアライメントユニット（Ａ
ＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン
処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定
着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施さ
れる。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、
ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯ
Ｌ）に搬送されて冷却される。

【００３５】アドヒージョン処理が終了し、クーリング
ユニット（ＣＯＬ）で冷却さたウエハＷは、引き続き、
ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯ
Ｔ）に搬送され、そこで塗布膜が形成される。塗布処理
終了後、ウエハＷは第３または第４の処理部Ｇ_３・Ｇ_４
のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリ
ベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット
（ＣＯＬ）にて冷却される。

【００３６】冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ_３
のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこ
でアライメントされた後、第４の処理部Ｇ_４のエクステ
ンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス
部１２に搬送される。

【００３７】インターフェイス部１２では、周辺露光装
置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去さ
れ、その後ウエハＷはインターフェイス部１２に隣接し
て設けられた露光装置（図示せず。）により、所定のパ
ターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施さ
れる。

【００３８】露光後のウエハＷは、再びインターフェイ
ス部１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の
処理部Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装
置４６により、いずれかのホットプレートユニット（Ｈ
Ｐ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が
施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により
冷却される。

【００３９】その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥ
Ｖ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われ
る。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレート
ユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施さ
れ、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却
される。このような一連の処理が終了した後、第３の処
理部Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介し
てカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエ
ハカセットＣＲに収容される。

【００４０】次に、上述した現像処理ユニット（ＤＥ
Ｖ）について更に詳細に説明する。図４および図５は、
現像処理ユニット（ＤＥＶ）の全体構成を示す略断面図
および略平面図である。

【００４１】この現像処理ユニット（ＤＥＶ）の中央部
には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側に
はスピンチャック５２が配置されている。スピンチャッ
ク５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態
で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ
５４は、ユニット底板５０の開口に昇降移動可能に配置
され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフラン
ジ部材５８を介して、例えばエアシリンダからなる昇降
駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されてい
る。駆動モータ５４の側面には、例えばステンレス鋼
（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付
けられ、フランジ部材５８は冷却ジャケット６４の上半
部を覆うように取り付けられている。

【００４２】現像液塗布時、フランジ部材５８の下端
は、ユニット底板５０の開口の外周付近でユニット底板
５０に密着し、これによりユニット内部が密閉される。
スピンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２との間でウ
エハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動機構６０が
駆動モータ５４またはスピンチャック５２を上方へ持ち
上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５
０から浮くようになっている。なお、現像処理ユニット
（ＤＥＶ）の筐体には、ウエハ保持部材４８が侵入する
ための窓７０が形成されている。

【００４３】ウエハＷの表面に現像液を供給するための
現像液供給ノズル８６は、長尺状をなしその長手方向を
水平にして配置され、現像液供給管８８を介して現像液
供給部８９に接続されている。この現像液供給ノズル８
６はノズルスキャンアーム９２の先端部に着脱可能に取
り付けられている。スキャンアーム９２は、ユニット底
板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレー
ル９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に
取り付けられており、Ｙ軸駆動機構１１１によって垂直
支持部材９６と一体的にＹ方向に移動するようになって
いる。また、現像液供給ノズル８６は、Ｚ軸駆動機構１
１２によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能となってい
る。

【００４４】現像液の塗布方法としては、現像液供給ノ
ズル８６から現像液をウエハＷ上に帯状に吐出させなが
ら、Ｙ軸駆動機構１１１によって現像液供給ノズル８６
をガイドレール９４に沿って、ウエハＷ上をスキャンす
るように移動させる方法、または、ウエハＷの上方のウ
エハＷの直径に重なる位置、例えば、図５に示される位
置まで移動させ、その状態で、現像液をウエハＷに吐出
させつつ、ウエハＷを少なくとも１／２回転させる方法
を挙げることができる。

【００４５】現像液供給ノズル８６は、ノズル待機部１
１５（図５）に待機されるようになっており、このノズ
ル待機部１１５には現像液供給ノズル８６を洗浄するノ
ズル洗浄機構（ノズルバス）１２０が設けられている。

【００４６】また、現像処理ユニット（ＤＥＶ）は、別
の処理液であるリンス液（洗浄液）を吐出するためのリ
ンスノズル１０２を有しており、リンス液供給部１００
からリンス液が供給される。リンスノズル１０２は、ガ
イドレール９４上をＹ方向に移動自在に設けられたノズ
ルスキャンアーム１０４の先端に取り付けられており、
現像液による現像処理の終了後、ウエハＷ上に移動さ
れ、洗浄液をウエハＷに吐出するように用いられる。な
お、リンスノズル１０２の形状に制限はなく、例えばパ
イプ状のストレートノズル等を用いることができる。

【００４７】現像処理ユニット（ＤＥＶ）の駆動系の動
作は、制御部１１０によって制御される。すなわち、駆
動モータ５４、ならびにＹ軸駆動機構１１１およびＺ軸
駆動機構１１２、現像液供給部８９、リンス液供給部１
００等は、制御部１１０の指令により駆動される。

【００４８】次に、このように構成された現像処理ユニ
ット（ＤＥＶ）における現像処理の動作について説明す
る。図６はこの処理工程を示したフローチャートであ
る。所定のパターンが露光され、ポストエクスポージャ
ーベーク処理および冷却処理されたウエハＷが、主ウエ
ハ搬送機構２２によってカップＣＰの真上まで搬送さ
れ、昇降駆動機構６０によって上昇されたスピンチャッ
ク５２に真空吸着される（ステップ１）。

【００４９】次いで、現像液供給ノズル８６がウエハＷ
の一方のＹ軸方向端部の上方に位置するようにし、現像
液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出させながらＹ
軸移動機構１１１により現像液供給ノズル８６をウエハ
ＷのＹ軸方向の他方の端部の上方位置まで移動させる。
続いて、現像液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出
させながらＹ軸移動機構１１１により現像液供給ノズル
８６を最初のＹ軸方向端部の上方位置まで移動させる。
このような現像液供給ノズル８６の往復動を所定回数行
い、現像液の塗布が行われる（ステップ２）。現像液の
塗布が終了した後には、現像液供給ノズル８６をノズル
待機部１１５へ移動させ、収容する。

【００５０】なお、前述したように現像液供給ノズル８
６を、ウエハＷの直径方向に一致するように配置して、
ウエハＷを所定回数ほど回転させることによって現像液
をウエハＷ上に塗布しても構わない。

【００５１】上述のようにしてウエハＷ上に現像液を液
盛りし、現像液パドルを形成した状態で所定時間、静止
保持する。この間、現像液の自然対流により現像処理が
進行する（ステップ３）。そして、この所定時間経過
後、リンスノズル１０２をウエハＷの上方に移動して、
リンスノズル１０２からリンス液（洗浄液）を吐出しつ
つ、スピンチャック５２を回転させて所定時間保持し、
ウエハＷ上の現像液をリンス液とともに振り切り洗浄処
理の第１工程が行われる（ステップ４）。

【００５２】このステップ４におけるウエハＷの回転数
は、リンス液とウエハＷとの間の摩擦によって生ずる静
電気の大きさが小さなものとなる程度の小さな値に設定
される。具体的には、以下に示すように、１０００ｒｐ
ｍ以下で行われ、好ましくは３００ｒｐｍ以上１０００
ｒｐｍ以下の回転数で行われる。発生する静電気の大き
さが小さい場合には、現像液液中に含まれるゴミ等の各
種不溶解物（浮遊固形物）がパーティクルとしてウエハ
Ｗへ付着し難くなり、ウエハＷが高品質に保たれる。

【００５３】図７は、ステップ４における回転数を種々
に変えて、１５秒間保持した場合に、ウエハＷ上に存在
するパーティクルの数を調べた結果を示している。ここ
で、ウエハＷとして直径８インチのものを用い、また、
リンス液として純水を用い、純水の吐出は、１本のパイ
プ状ノズルから１リットル／分の流量で行った。

【００５４】パーティクル数は、ウエハＷの回転数が３
００ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下と低いときに、約２０
個／ウエハであるが、１０００ｒｐｍでは約３０個／ウ
エハと１．５倍に増えており、さらに２０００ｒｐｍで
は約２００個／ウエハと５００ｒｐｍの場合の１０倍に
増加していることがわかる。図７からは、１０００ｒｐ
ｍ以下の回転数の場合に、パーティクル数はほぼ一定と
考えられることから、ステップ４での回転数は、１００
０ｒｐｍ以下であることが好ましい。

【００５５】一方、図７の結果からは、３００ｒｐｍ未
満の回転数であっても、パーティクル数を小さく抑える
ことが可能と考えられるが、ウエハＷを低速で回転させ
ると、現像液がリンス液とともに十分に振り切られず、
この残留する現像液によってレジストパターンの現像が
過度に進行し、現像パターンの形状精度が低下する問題
を生ずる。また、図７からは、３００ｒｐｍより低速で
回転させても、パーティクルの付着量は極端には減少し
ないことも推測される。このような観点から、本発明に
おいては、ステップ４におけるウエハＷの回転数は３０
０ｒｐｍ以上とし、前述の通り、１０００ｒｐｍ以下と
することが好ましい。

【００５６】上述したように、ウエハＷを低速で回転さ
せて処理した場合には、現像が進行しない程度に現像液
とリンス液が振り切られてはいるものの、ウエハＷを高
速で回転させて処理した場合と比較すると、ウエハＷ上
に残っている現像液およびリンス液の量は相対的に多
い。従って、そのまま長時間放置すると、現像処理が進
行するおそれもあり、また次工程であるホットプレート
ユニット（ＨＰ）における乾燥処理時間が長くなり、生
産効率が低下する等の問題を生ずる。

【００５７】そこで、本発明においては、前述したステ
ップ４の後に、リンス液をウエハＷに吐出しつつ、ウエ
ハＷをステップ４よりも高い回転数として所定時間保持
する洗浄処理の第２工程を行う（ステップ５）。

【００５８】図８は、現像処理終了後に、ステップ４の
条件を、リンス液としての純水を１リットル／分の流量
でウエハＷ上に吐出しながらウエハＷを所定の回転数に
上げて、５秒間保持した場合の現像液に含まれるＴＭＡ
Ｈ（Tetra Methyl AmmoniumHydroxide）の残渣量とウエ
ハＷの回転数との関係を示した説明図である。なお、リ
ンス液の吐出量は一定としている。

【００５９】ステップ５における回転数が高いほどＴＭ
ＡＨの残渣量が少なくなっていることがわかるが、１０
００ｒｐｍ以上では残渣量の変化が少なく、また絶対量
も少なく抑えられていることから、本発明においては、
１０００ｒｐｍ以上がステップ５の好適な範囲とされ
る。一方、回転数の上限値は、３０００ｒｐｍ以上では
ＴＭＡＨの残渣量は大きくは低下せず、変化が小さいこ
とや、リンス液の跳ね等を考慮して、３０００ｒｐｍ以
下とすることが好ましい。なお、ステップ４を１０００
ｒｐｍとし、ステップ５も１０００ｒｐｍとした場合に
は、結果的に、２ステップを１０００ｒｐｍの１ステッ
プで行うことになるが、この場合は、本発明の液処理方
法の一形態に過ぎない。

【００６０】図９は、現像処理終了後に、ステップ４の
条件を、リンス液としての純水を１リットル／分の流量
でウエハＷ上に吐出しながら５００ｒｐｍで５秒保持し
た後に、ステップ５の条件を、ウエハＷの回転数を２０
００ｒｐｍで一定とし、所定時間保持した場合の、ＴＭ
ＡＨの残渣量と処理時間との関係を示した説明図であ
る。ここでも、ステップ４とステップ５におけるリンス
液の吐出量は一定としている。

【００６１】ＴＭＡＨの残渣量は処理開始１０秒内に大
きく減少しているが、２秒程度の処理時間では残渣量は
大きく、ウエハＷの品質の低下を招くおそれがある。ま
た、２０秒以上保持してもＴＭＡＨの残渣量は大きくは
低下しておらず、処理時間が長いことは生産効率の低下
や、液処理に必要とするリンス液の量が多くなるという
問題を生ずる。これらのことから、ステップ５の処理時
間は、２０秒以下で足り、５秒以上１５秒以下とするこ
とが好ましい。

【００６２】このステップ５においては、前工程である
ステップ４において、多くの現像液はリンス液とともに
振り切られて既に除去されているので、振り切られる現
像液の絶対量が少ない分、現像液に含まれる浮遊物の量
も少なく、こうして、ステップ５においてウエハＷを高
速で回転させても、多くのパーティクルがウエハＷに付
着することがない。つまり、上述したように、ウエハＷ
を最初は低速で回転させてパーティクルの付着量を低減
し、ついで、高速で回転させて現像液の残渣量を低減
し、ウエハＷの品質を高く保ち、生産歩留まりを向上さ
せることが可能となる。

【００６３】図１０は、ステップ４とステップ５の条件
を種々に変えて、ウエハＷに付着するパーティクルの量
を調べた結果を示したものであり、ステップ４でウエハ
Ｗを低速回転させ、ステップ５で高速回転させて処理す
ることにより、パーティクル量が低減されることが確認
された。なお、ステップ４とステップ５の回転数をとも
に５００ｒｐｍとした場合には、ＴＭＡＨの残渣量が多
くなり、好ましくない。一方、ステップ４で２０００ｒ
ｐｍという高速回転処理を行った場合には、ステップ５
の回転数にかかわらず、パーティクル量が多い結果が得
られた。

【００６４】なお、図１０に示した試験結果は、ステッ
プ４の保持時間を５秒とし、ステップ５の保持時間を１
０秒としたが、ステップ４とステップ５の保持時間はこ
のような値に限定されるものではない。これらステップ
４とステップ５の保持時間は、ウエハＷに付着するパー
ティクルの量、現像液の進行具合、現像液の残渣量を比
較して、製品品質を良好なものとする好適な条件に設定
することができる。

【００６５】上述したステップ５の処理終了後は、リン
ス液の吐出を停止して、所定の回転数、好ましくはステ
ップ５での回転数以上の高い回転数として、ウエハＷ上
の現像液およびリンス液を除去し、ウエハＷを乾燥させ
る（ステップ６）。これにより、次工程であるホットプ
レートユニット（ＨＰ）における乾燥処理時間を短縮す
ることが可能となる。

【００６６】ステップ６の乾燥処理が終了したウエハＷ
は、第３の処理部Ｇ_３内のいずれかのホットプレートユ
ニット（ＨＰ）に搬送され、加熱による乾燥処理に供さ
れる（ステップ７）。これにより、レジスト膜のパター
ンが固定される。

【００６７】上述した低速での回転と高速での回転を組
み合わせた液処理方法は、処理液を最初から高速で回転
させて処理液を振り切って除去した場合には得られない
パーティクルの付着量の低減という効果と、低速での回
転による処理液の除去では得られない処理液の残渣量の
低減という２つの効果を同時に満足するためのものであ
るが、例えば、パーティクルの量の低減が主目的であ
り、残渣量を考慮しなくともよい液処理の場合には、基
板を低速で回転させる処理のみを行うことができる。

【００６８】以上、本発明の実施の形態について、半導
体ウエハ用のレジスト塗布・現像処理システムに組み込
まれた現像ユニットに適用した場合について説明した
が、現像装置単独のものに適用することも、もちろん可
能であり、また半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例
えばＬＣＤ基板用の現像装置を用いる場合にも、本発明
を適用することができる。また、本発明はレジスト膜の
現像処理にのみ適用されるものではなく、複数の薬液を
用いて連続的に処理する場合にも用いることができる。
さらに、２種類の処理液を用いる場合に限定されず、３
種類以上の処理液を用いる場合にも、適用することがで
きる。

【００６９】

【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、最初に基
板上の処理液を基板を低速で回転させて振り切って除去
することにより、静電気の発生を抑制して、処理液に含
まれるパーティクルの基板への付着量を低減して、基板
品質の向上を図ることができる。また、続いて、基板を
高速で回転させることによって、処理液の残渣を低減す
ることが可能であり、これにより、基板品質をより高い
ものとすることが可能となるという顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る現像処理ユニットが組
み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理シス
テムの全体構成を示す平面図。

【図２】本発明の実施形態に係る現像処理ユニットが組
み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理シス
テムの全体構成を示す正面図。

【図３】本発明の実施形態に係る現像処理ユニットが組
み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理シス
テムの全体構成を示す背面図。

【図４】本発明の一実施形態である現像処理ユニットの
全体構成を示す断面図。

【図５】図４記載の現像処理ユニットを示す平面図。

【図６】現像処理工程を示す説明図（フローチャー
ト）。

【図７】ウエハの回転数とウエハ上に存在するパーティ
クル数との関係を示す説明図。

【図８】現像液に含まれるＴＭＡＨの残渣量とウエハの
回転数との関係を示す説明図。

【図９】リンス処理時間と現像液に含まれるＴＭＡＨの
残渣量との関係を示す説明図。

【図１０】ウエハの回転速度の組合せと、ウエハに付着
するパーティクルの量を示す説明図。

【図１１】半導体ウエハの回転数と、ポリスチレン粉の
除去率および発生する静電気の大きさとの関係を示す説
明図。

【符号の説明】

１；レジスト塗布・現像処理システム１１；処理ステーション４８；ウエハ保持部材５２；スピンチャック８６；現像液供給ノズル８９；現像液供給部９２；ノズルスキャンアーム９４；ガイドレール１００；リンス液供給部１０２；リンスノズル１０４；ノズルスキャンアーム１１０；制御部（制御機構）１１５；ノズル待機部ＤＥＶ；現像処理ユニットＷ；半導体ウエハ（基板）

フロントページの続きＦターム(参考） 2H096 AA25 GA17 GA29 4D075 AC64 AC94 CA48 DA06 DC22 EA05 5F043 AA37 BB27 EE07 EE08 EE09 GG10 5F046 LA03 LA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に処理液を供給した後に、前記基板
を回転させて基板上の処理液を除去する液処理方法であ
って、前記基板に別の処理液を供給しつつ前記基板を低速回転
させることにより、前記基板における静電気の発生を抑
制して、前記処理液に含まれる不溶解物の前記基板への
付着を抑制することを特徴とする液処理方法。
【請求項２】基板に処理液を供給した後に、前記基板
を回転させて基板上の処理液を除去する液処理方法であ
って、前記基板に別の処理液を供給しつつ、前記基板を低速回
転させることにより静電気の発生を抑制して所定時間保
持する第１工程と、前記基板に前記別の処理液を供給しつつ、前記第１工程
よりも高速な回転数として前記基板を所定時間保持し、
前記処理液の残渣を低減する第２工程と、を有することを特徴とする液処理方法。
【請求項３】基板に処理液を供給した後に、前記基板
を回転させて基板上の処理液を除去する液処理方法であ
って、前記基板に別の処理液を供給しつつ、前記基板を１００
ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下の範囲で回転させ、静電
気の発生を抑制して所定時間保持する第１工程と、前記基板に別の処理液を供給しつつ、前記基板を１００
０ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の範囲で回転させて、
前記処理液の残渣を低減する第２工程と、を有することを特徴とする液処理方法。
【請求項４】露光処理された基板に現像液を塗布した
後、前記基板を回転させて、基板上の現像液を除去する
液処理方法であって、前記基板にリンス液を供給しつつ、前記基板を低速回転
させることにより静電気の発生を抑制して所定時間保持
する第１工程と、前記基板にリンス液を供給しつつ、前記基板を前記第１
工程よりも高速な回転数として所定時間保持し、前記現
像液の残渣を低減する第２工程と、を有することを特徴とする液処理方法。