JP2002075854A - 現像処理方法及び現像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハ面内の現像速度の不均一を改善し，最
終的に均一な線幅が形成される現像処理方法を提供す
る。 【解決手段】 ウェハＷの直径よりも長く形成され，そ
の長手方向に沿って複数の現像液供給口８６を有する現
像液供給ノズル７０が，ウェハＷ上に現像液を吐出しな
がらウェハＷの一端から他端まで移動し，ウェハＷ表面
全面に現像液が供給され，ウェハＷ上に現像液の液膜が
形成される。次いで，ウェハＷを静止した状態で所定時
間，例えば８秒間の静止現像が行われる。次にスピンチ
ャック６０によってウェハＷが２．０秒間回転され，ウ
ェハＷ上の現像液が攪拌されて，ウェハＷ面内における
現像液の濃度が均一になる。その後，再び４８秒間の静
止現像が行われ，その静止現像が終了すると現像処理が
終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，基板の現像処理方
法及び現像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば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では，ウェハ表面にレ
ジスト液を塗布し，レジスト膜を形成するレジスト塗布
処理，ウェハにパターンを露光する露光処理，露光後の
ウェハに対して現像を行う現像処理等が順次行われ，ウ
ェハに所定の回路パターンを形成する。

【０００３】上述の現像処理では，ウェハの直径よりも
長くかつ，その長手方向に沿って複数の供給口を有する
現像液供給ノズルが，ウェハ上に現像液を吐出しながら
ウェハの一端から他端まで移動して，ウェハ表面全面に
現像液を供給する。そして，ウェハ上に現像液の液膜が
形成されると，その状態で所定時間静止してウェハの現
像を行う。このとき，ウェハ上では，露光によって現像
液に可溶になった露光部のレジスト膜と現像液とが化学
反応し，その露光部が溶けることによって，ウェハの現
像が進行されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上述したよ
うに現像液供給ノズルを所定方向に移動させて現像液を
供給した場合には，現像液供給ノズルの移動方向と逆方
向，すなわちウェハの前記他端から一端方向に向かっ
て，その供給された現像液が流れる，いわゆる現像液の
流れ現象が起こることが発明者等の実験によって明らか
になった。

【０００５】しかしながら，この現象の下，未露光部上
にあって，未だ化学反応に使用されていない高濃度の現
像液が隣の露光部に流れ込んだ場合には，その露光部の
化学反応の速度が増大され，その部分の現像速度が他の
部分に比べて増大される。これによって，その部分の線
幅が他の部分に比べて細くなる。一方，露光部にあっ
て，化学反応に使用されていた低濃度の現像液が隣の露
光部に流れ込んだ場合には，その露光部の反応速度が低
下し，その部分の現像速度が低下するため，その部分の
線幅が他の部分に比べて太くなる。すなわち，前記現象
によってウェハ面内における現像速度が不均一になり，
それによってウェハ上に最終的に形成される回路パター
ンの線幅にばらつきが生じる。

【０００６】本発明は，かかる点に鑑みてなされたもの
であり，前記現像液の流れ現象によって引き起こされる
ウェハ等の基板面内の現像速度の斑を解消し，最終的に
均一な線幅が形成される現像処理方法及び現像処理装置
を提供することをその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば，現像液供給手段が基板に対して相対的に移動しなが
ら，基板表面に現像液を供給して，基板を現像処理する
方法であって，基板表面に現像液が供給される第１の工
程と，基板が第１の所定時間現像される第２の工程とを
有し，前記第２の工程は，前記第１の工程終了後第２の
所定時間経過後に，前記基板表面の現像液を攪拌させる
工程を有することを特徴とする現像処理方法が提供され
る。

【０００８】上述したような現像液の流れ現象が生じた
としても，この請求項１のように基板が現像されている
第２の工程中に，基板表面上の現像液を攪拌させること
によって，露光部，未露光部ともに均一な濃度の現像液
に覆われるため，現像速度が基板面内において均一にな
る。発明者らの知見によれば，現像の進行によって生ず
る反応生成物が撹拌されてまばらに散らばるため，現像
液の濃度が均一になる。このことは，パターンの疎密に
関係なく実現できる。したがって，基板上に最終的に形
成される回路パターンの線幅のばらつきが抑制される。
なお，前記攪拌工程を第１の工程終了後第２の所定時間
経過後としたのは，現像開始直後は，現像液の化学反応
があまり進んでおらず，現像液の濃度が基板面内におい
て変わらないため，その時点で攪拌することは，効果的
でなくむしろ現像の妨げになるためである。第２の所定
時間は，基板上に現像液が供給されてから露光部におけ
る現像の化学反応が５０％〜８０％程度進行するまでの
時間であることが好ましく，例えば第１の所定時間が６
０ｓｅｃ程度の場合には，発明者のモデル実験の結果か
ら３ｓｅｃ〜１５ｓｅｃ程度が好ましい。

【０００９】かかる請求項１の発明において，請求項２
のように前記現像液の攪拌工程が，前記基板を回転させ
ることによって行われるようにしてもよい。このよう
に，基板を回転させることによって，基板上の現像液が
遠心力により移動し，それと同時に現像液が攪拌され
る。こうすることによって，基板上の現像液の濃度が均
一になり，現像速度が均一になるため，基板上に所定の
線幅の回路パターンが形成される。なお，前記基板の回
転は，適切な時間，回転速度，回転加速度で行われるこ
とが重要であるが，特に，回転速度について言えば，発
明者のモデル実験の結果から，８インチサイズのウエハ
では１００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ，１２インチサイズ
のウエハでは，３０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍが好まし
く，回転時間は２秒程度が好ましい。

【００１０】また前記回転による撹拌工程は，前記基板
を正転させ，その後反転させることによって行われるよ
うにしてもよい。この場合，反転時の回転速度は，正転
時の回転速度よりも速い速度で行われることが好まし
い。これによって反応生成物がより偏らなくなり，さら
に現像処理の均一性が向上する。

【００１１】請求項３の発明は，上述した請求項２の現
像処理方法であって，前記基板の回転は，前記現像液の
攪拌工程後の現像液の厚みが，所定の厚み以上になるよ
うに行われることを特徴とする現像処理方法が提供され
る。このように，前記攪拌工程後の現像液の厚みを所定
の厚み以上になるようにすることにより，前記攪拌工程
である基板の回転によって，基板上の現像液が過度に振
り切られて，現像液の液厚が薄くなりすぎ，その後の現
像処理において現像液が乾燥して現像が行われないなど
の弊害が防止できる。なお，現像液の厚みは，基板の回
転時間，回転速度，回転加速度を制御することにより調
節され，発明者の実験結果によれば，８μｍ以上である
ことが好ましい。

【００１２】かかる発明において，前記現像液の攪拌工
程後の現像液の厚みを測定する工程と，前記測定結果に
基づいて，前記基板を回転させる時間を変更する工程と
を有するようにしてもよい。このように，前記攪拌工程
後の現像液の厚みを測定し，その測定結果に基づいて前
記回転時間を変更することにより，次に処理される基板
上の前記現像液の厚みを所定の厚みに調節することがで
きる。したがって，何らかの原因で前記現像液の厚みが
変動した場合においても，直ちに前記回転時間を修正
し，請求項２で記載したような現像液の乾燥等を防止し
て，多量の不良品が生成されることを防止できる。な
お，前記攪拌工程後とは，攪拌工程終了直後から前記第
２の工程が終了するまでを意味する。

【００１３】また前記現像液の攪拌工程後の現像液の厚
みの測定結果に基づいて，前記基板の回転速度を変更す
るようにしてもよいし，前記基板の回転の加速度を変更
するようにしてもよい。この場合においても，現像液の
厚みが修正され，好適な厚みを維持して，現像処理を好
適に行うことができる。

【００１４】上述した発明において，前記第１の工程
は，前記現像液供給手段が，前記基板の一端から他端ま
で移動しながら，前記基板に対して現像液を供給するこ
とによって行われるようにしてもよい。このように，現
像液供給手段が基板の一端から他端まで移動することに
よって，基板上に現像液の液膜を形成する場合には，供
給される現像液が基板に対して一定方向の速度を持つた
め，上述した現像液の流れ現象の影響が顕著に現れる。
したがって，上述したように，基板の現像工程中に前記
攪拌工程を行うことによって，現像処理が基板面内にお
いて均一に行われる。なお，この場合の現像液供給手段
は，例えば基板の直径よりも長く形成され，その長手方
向に沿って複数の供給口を有し，その長手方向に対して
略垂直方向に移動自在なものが提案される。

【００１５】この場合，撹拌して，たとえば基板上の現
像液を振り切った後，さらに前記現像液供給手段を，今
度は逆の方向に，すなわち基板の他端から一端まで移動
させながら，前記基板表面に対して再度現像液を供給す
る工程をさらに有していてもよい。これによってさらに
現像処理の均一性を向上させることができる。

【００１６】また，前記第１の工程は，前記現像液供給
手段が基板上方で停止し，基板が回転している状態で，
当該基板に対して現像液を供給することによって行われ
るようにしてもよいし，基板が回転している状態で，前
記現像液供給手段がこの基板上を停止又は移動している
ときに，当該基板に対して現像液を供給することによっ
て行われるようにしてもよい。このように，現像液供給
手段が停止した状態で基板だけを回転させて現像液を供
給する場合や，現像液供給手段を停止又は移動させなが
ら回転している基板に現像液を供給する場合において
も，前記攪拌工程を行うことにより，上述したいわゆる
現像液の流れ現象によって引き起こされる現像液の濃度
の斑が解消され，現像が基板面内において均一な速度で
行われる。

【００１７】いずれの場合も，撹拌して，たとえば基板
上の現像液を振り切った後，さらに基板を逆方向に回転
させながら，前記基板表面に対して再度現像液を供給す
る工程をさらに有していてもよい。これによってさらに
現像処理の均一性を向上させることができる。

【００１８】本発明の現像処理装置としては，現像液供
給手段を基板に対して相対的に移動させながら，基板表
面に現像液を供給して基板を現像処理する装置であっ
て，前記基板を保持して回転させる回転駆動部材と，前
記現像液供給後に前記回転駆動部材を正反転させる回転
制御装置とを有することを特徴とする，現像処理装置が
提案できる。

【００１９】この場合，さらに基板表面に供給された現
像液の膜厚を測定する測定装置を有し，前記測定装置に
よる測定結果に基づいて，少なくとも基板の回転時間又
は回転速度を制御する制御装置とを有していたり，前記
測定装置による測定結果に基づいて，基板の回転後に前
記回転駆動部材を停止させて基板を現像する際の現像時
間を制御する制御装置をさらに有するように構成しても
よい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施の形
態について説明する。本実施の形態にかかる現像処理方
法は現像処理装置で実施される。図１は，前記現像処理
装置を有する塗布現像処理システム１の平面図であり，
図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３
は，塗布現像処理システム１の背面図である。

【００２１】塗布現像処理システム１は，図１に示すよ
うに，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部か
ら塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセ
ットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットス
テーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定
の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステ
ーション３と，この処理ステーション３に隣接して設け
られている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け
渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構
成を有している。

【００２２】カセットステーション２では，載置部とな
るカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセット
ＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在とな
っている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）と
カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ
方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が
搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセッ
トＣに対して選択的にアクセスできるようになってい
る。

【００２３】ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせ
を行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送
体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処
理装置群G３に属するエクステンション装置３２に対し
てもアクセスできるように構成されている。

【００２４】処理ステーション３では，その中心部に主
搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の
周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を
構成している。該塗布現像処理システム１においては，
４つの処理装置群G1，G2，G3，G4が配置されており，第
１及び第２の処理装置群G1，G2は現像処理システム１の
正面側に配置され，第３の処理装置群G3は，カセットス
テーション２に隣接して配置され，第４の処理装置群G4
は，インターフェイス部４に隣接して配置されている。
さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群
G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装
置１３は，これらの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４
に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェ
ハＷを搬入出可能である。なお，処理装置群の数や配置
は，ウェハＷに施される処理の種類によって異なり，処
理装置群の数は，１以上であれば４つで無くてもよい。

【００２５】第１の処理装置群G1では，例えば図２に示
すように，ウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗
布装置１７と，本実施の形態にかかる現像処理方法が行
われる現像処理装置１８とが下から順に２段に配置され
ている。処理装置群G2の場合も同様に，レジスト塗布装
置１９と，現像処理装置２０とが下から順に２段に積み
重ねられている。

【００２６】第３の処理装置群G3では，例えば図３に示
すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３
０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのア
ドヒージョン装置３１，ウェハＷを待機させるエクステ
ンション装置３２，レジスト液中の溶剤を乾燥させるプ
リベーキング装置３３，３４及び現像処理後の加熱処理
を施すポストベーキング装置３５，３６等が下から順に
例えば７段に重ねられている。

【００２７】第４の処理装置群G4では，例えばクーリン
グ装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクス
テンション・クーリング装置４１，エクステンション装
置４２，クーリング装置４３，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装置４４，４
５，ポストベーキング装置４６，４７等が下から順に例
えば８段に積み重ねられている。

【００２８】インターフェイス部４の中央部にはウェハ
搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０は
Ｘ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移
動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在
にできるように構成されており，第４の処理装置群G4に
属するエクステンション・クーリング装置４１，エクス
テンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない
露光装置に対してアクセスして，各々に対してウェハＷ
を搬送できるように構成されている。

【００２９】次に，上述した現像処理装置１８の構成に
ついて詳しく説明する。図４，５に示すように現像処理
装置１８のケーシング１８ａ内には，ウェハＷを吸着
し，保持する吸着保持手段であるスピンチャック６０が
設けられている。スピンチャック６０の下方には，この
スピンチャック６０を回転させる，例えばモータ等を備
えた回転駆動機構６１が設けられている。この回転駆動
機構６１は，回転制御装置６２によって，その稼働が回
転自在に制御されており，ウェハＷを所定の回転時間，
回転速度，回転加速度で回転させ，又は停止させること
ができるように構成されている。また，スピンチャック
６０の回転駆動機構６１には，スピンチャック６０を上
下に移動自在とする機能が備えられており，ウェハＷの
搬入出時にスピンチャック６０を上下に移動させて，主
搬送装置１３との間でウェハＷの受け渡しができるよう
になっている。

【００３０】スピンチャック６０の外周外方には，この
スピンチャック６０の外周を取り囲むようにして，上面
が開口した環状のカップ６５が設けられており，前記ス
ピンチャック６０上に吸着保持され，回転されたウェハ
Ｗから飛散した現像液等を受け止め，周辺の装置が汚染
されないようになっている。カップ６５の底部には，前
記ウェハＷ等から飛散した現像液等を排液するドレイン
管６３と，カップ６５内を排気する排気管６４とが設け
られている。また，カップ６５には，スピンチャック６
０上に保持されたウェハＷの裏面に対して洗浄液を供給
し，ウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄ノズル６７が設
けられている。なお，カップ６５には，図示しない駆動
機構が設けられており，カップ６５全体が上下に移動し
て，後述する現像液供給ノズル７０の移動の妨げになら
ないように下方に退避できるようになっている。

【００３１】このカップ６５の外方には，カップ６５を
取り囲むようにして，上面が開口した方形状のアウトカ
ップ６６が設けられており，前記カップ６５では受け止
めきれないウェハＷ及び後述する現像液供給ノズル７０
からの現像液等がそこで受け止められるようになってい
る。なお，アウトカップ６６には，アウトカップ６６を
上下に移動自在とする図示しない駆動機構が設けられて
おり，例えばウェハＷが洗浄される際に上昇し，飛散さ
れた洗浄液等をより完全に回収できるようになってい
る。

【００３２】ケーシング１８ａ内には，図５に示すよう
にウェハＷに現像液を供給するため現像液供給手段とし
ての現像液供給ノズル７０と，ウェハＷ上面に洗浄液を
供給するための洗浄ノズル７１とがアウトカップ６６を
挟んで両側に配置されている。

【００３３】現像液供給ノズル７０は，図５に示すよう
に，アーム７５により吊り下げられるようにして保持さ
れている。このアーム７５は，ケーシング１８ａ内にお
いて一方向（図５中の矢印Ｍ方向）に伸びるレール７６
上を移動自在に構成されており，その移動速度や移動タ
イミングは，移動制御装置７７により制御されている。
かかる構成により，現像液供給ノズル７０がウェハＷ上
を前記Ｍ方向に沿って平行に移動することが可能であ
る。なお，前記アーム７５は，モータ等を有する構造に
なっており，アーム７５が上下方向に移動し，現像液供
給時に現像液供給ノズル７０の吐出口先端とウェハＷと
の距離を最適に調節できるように構成されている。

【００３４】一方，洗浄液である，例えば純水を吐出す
る洗浄ノズル７１は，リンスアーム８０に支持されてお
り，このリンスアーム８０は，レール７６上を図示しな
い駆動機構により移動自在に構成されている。従って，
洗浄ノズル７１は現像液供給ノズル７０と同様に前記Ｍ
方向に移動自在である。なお，リンスアーム８０がウェ
ハＷの中心上方に位置したときに，洗浄ノズル７１は，
例えばウェハＷの中心に洗浄液を供給できるように設置
されている。こうすることにより，回転されているウェ
ハＷ上に供給された洗浄液が，ウェハＷ全面に拡散さ
れ，ウェハＷ全面において斑なく洗浄されるようになっ
ている。なお，洗浄ノズル７１をウェハＷの中心部から
周縁部に移動させつつ，ウェハＷ上に洗浄液を供給する
ようにしてもよい。

【００３５】現像液供給ノズル７０は，図５，図６に示
すように細長の形状をしており，その長さＬは，少なく
ともウェハＷの直径よりも大きくなっている。現像液供
給ノズル７０上部には，図示しない現像液供給源からの
現像液を現像液供給ノズル７０内に流入させる配管８５
の一端が接続されている。現像液供給ノズル７０の下部
には，複数の現像液供給口８６が，前記長手方向に一列
に設けられている。また，現像液供給ノズル７０の内部
には，図７に示すように前記各現像液供給口８６と連通
された長手方向に長い液溜部８７が形成されており，配
管８５から現像液供給ノズル７０内に流入された現像液
を一旦貯留し，その液溜部８７から現像液を各現像液供
給口８６から同時に同流量，同圧力で吐出できるように
構成されている。

【００３６】また，図４，図５に示すように，アウトカ
ップ６６の外方に位置する現像液供給ノズル７０の待機
位置Ｔには，現像液供給ノズル７０を洗浄する洗浄槽８
８が設けられている。この洗浄槽８８は，細長の現像液
供給ノズル７０を受容するように断面が凹状に形成され
ており，この洗浄槽８８内には，現像液供給ノズル７０
に付着した現像液を洗浄するための所定の溶剤が貯留さ
れている。

【００３７】なお，ケーシング１８ａには，ウェハＷを
搬送装置１３によって搬入出するための搬送口９０とこ
の搬送口９０を開閉自在とするシャッタ９１が設けられ
ており，ウェハＷを搬入出するとき以外は，シャッタ９
１を閉じてケーシング１８ａ内からの処理液の飛散等を
防止すると共に所定の雰囲気が保たれている。

【００３８】次に，以上のように構成されている現像処
理装置１８で実施される現像処理方法について，塗布現
像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程
のプロセスと共に説明する。

【００３９】先ず，ウェハ搬送体７がカセットＣから未
処理のウェハＷを１枚取りだし，第３の処理装置群G3に
属するアドヒージョン装置３１に搬入する。このアドヒ
ージョン装置３１において，レジスト液との密着性を向
上させるHMDSなどの密着強化剤を塗布されたウェハＷ
は，主搬送装置１３によって，クーリング装置３０搬送
され，所定の温度に冷却される。そして，所定温度に冷
却されたウェハＷは，レジスト塗布装置１７又は１９に
搬送され，ウェハＷ上にレジスト液が塗布され，レジス
ト膜が形成される。その後，ウェハＷはプリベーキング
装置３４又は３５に搬送されて，加熱処理が施され，そ
の後，エクステンション・クーリング装置４１に搬送さ
れる。

【００４０】次いで，ウェハＷはエクステンション・ク
ーリング装置４１からウェハ搬送体５０によって取り出
され，その後，周辺露光装置５１を経て露光装置（図示
せず）に搬送される。露光処理の終了したウェハＷは，
ウェハ搬送体５０によりエクステンション装置４２に搬
送された後，主搬送装置１３に保持される。次いで，こ
のウェハＷはポストエクスポージャベーキング装置４４
又は４５，クーリング装置４３に順次搬送され，これら
の処置装置にて所定の処理が施された後，現像処理装置
１８又は２０に搬送される。

【００４１】上述した現像処理のプロセスについて詳し
く説明すると，先ず前処理が終了したウェハＷが，主搬
送装置１３によって現像処理装置１８内に搬入され，ス
ピンチャック６０上に吸着保持される。そして，待機位
置Ｔにある洗浄槽８８内で待機していた現像液供給ノズ
ル７０が，カップ６５内でありウェハＷの一端部の外方
であるスタート位置Ｓ（図５に示す）に移動する。

【００４２】そして，そのスタート位置Ｓにおいて，現
像液供給ノズル７０から現像液の吐出が開始され，その
吐出状態が安定するまで試し出しされる。

【００４３】以下，第１の工程としての現像液供給工程
と，第２の工程としてのウェハＷの現像工程とを図８に
基づいて説明すると，先ず，現像液供給ノズル７０が現
像液を吐出しながら，速度６０〜２００ｍｍ／ｓでウェ
ハＷの一端部外方のスタート位置Ｓから他端部外方のエ
ンド位置Ｅまで移動しつつ現像液の供給工程が行われ
る。このとき，図９に示すようにウェハＷ表面全面に現
像液が供給され，所定の厚み，例えば約１ｍｍの現像液
の液膜が形成される。なお，ウェハＷの直径が２００ｍ
ｍ程度の場合，上記現像液供給ノズル７０による現像液
の供給にかかる時間は，１〜３ｓｅｃとなる。このと
き，現像液供給ノズル７０の移動方向と逆方向（Ｍ方向
負方向），すなわちエンド位置Ｅからスタート位置Ｓ向
う方向に流れるいわゆる現像液の流体移動である流れ現
象が発生する。

【００４４】そして，上述したように現像液供給ノズル
７０によって現像液がウェハＷ上に供給されると同時に
ウェハＷの現像が開始され，第２の所定時間としての所
定時間，例えば８ｓｅｃ間，ウェハＷを静止させた状態
で現像する。

【００４５】上記８ｓｅｃ間の静止現像が終了（現像液
のウェハＷへの供給工程開始から９〜１１ｓｅｃ間）す
ると，次にウェハＷ上の現像液の現像液供給時間差で発
生する濃度差をなくすための攪拌工程としてのウェハＷ
の回転が開始される。このときウェハＷは，図示しない
装置コントローラの現像処理プログラムに設定された所
定の回転時間，例えば２．０ｓｅｃ，所定の回転速度，
例えば１０００ｒｐｍ，所定の加速度，例えば１０００
ｒｐｍ／ｓで，回転制御装置６２によって制御されて回
転される。これらのパラメータの値は，露光時の露光パ
ターンにより変わる現像液が十分に攪拌され，かつ回転
後のウェハＷの表面上に残る現像液の液膜の厚みが所定
の厚み以上になるような値に決定される。

【００４６】そして，回転が開始されると，図１０に示
すようにウェハＷ上の現像液が振り切られると共に，ウ
ェハＷ上の現像液が攪拌され，ウェハＷ面内における現
像液の濃度の均一化が図られる。そして，回転の開始か
ら２．０ｓｅｃ経過後にウェハＷの回転が停止され，ウ
ェハＷ上には，図１１に示すように液膜の厚みが所定の
厚み，例えば８μｍ〜１００μｍの薄膜が形成される。
なお，この薄膜の厚みは，露光パターンの疎密度で変更
される。

【００４７】その後，再びウェハＷを静止した状態で４
８ｓｅｃ間ウェハＷの現像が行われ，その静止現像が終
了すると，ウェハＷの現像工程が終了する。従って，こ
の実施の形態では，現像液の供給工程とその直後の静止
現像工程とを合わせて１０ｓｅｃ，その後の回転工程が
２ｓｅｃ，そして再度静止現像工程が４８ｓｅｃ行わ
れ，これらを合わせると６０ｓｅｃ間の現像工程が行わ
れたことになる。

【００４８】その後，洗浄ノズル７１がウェハＷの中心
部上方まで移動され，ウェハＷの所定速度の回転が開始
されるとともに，洗浄ノズル７１と裏面洗浄ノズル６７
からウェハＷに洗浄液が供給され，ウェハＷが洗浄され
る。なお，このときカップ６５が上昇され，ウェハＷか
ら飛散した洗浄液等がそのカップ６５によって受け止め
られる。

【００４９】洗浄液の供給が停止されると，ウェハＷが
更に高速で回転され，ウェハＷが乾燥される。そして，
ウェハＷのこの乾燥工程が終了すると，ウェハＷの現像
処理が終了し，ウェハＷは主搬送装置１３によって現像
処理装置１８から搬出される。

【００５０】以上の実施の形態では，ウェハＷの現像工
程中にウェハＷを回転させ，現像液を攪拌させたため，
上述したいわゆる現像液の流れ現象によって生じる現像
液の濃度の斑が解消され，ウェハＷ面内における現像速
度の均一化が図られる。したがって，ウェハＷの回転後
の現像が斑なく行われ，ウェハＷ面内の回路パターンの
線幅のばらつきが抑制される。実際に，発明者等による
実験では，従来方式にて線幅のばらつきが３σ＝１８ｎ
ｍ（２５０ｎｍＬｉｎｅパターンにて）であったものが
本方式では３σ＝８ｎｍとなり，線幅のばらつきが改善
されることが認められている。

【００５１】また，回転後にウェハＷ上に残存する現像
液の液膜の厚みが所定の厚み，すなわち８〜１００μｍ
になるようにしたので，回転後の残りの現像処理中に，
現像液が乾燥して現像が好適に行われないことが防止さ
れる。

【００５２】さらに前記実施の形態における撹拌工程
は，ウエハを一方向に回転（正転）させて行っていた
が，かかる回転の後，今時は逆の方向に回転（反転）さ
せてさらに撹拌するようにしてもよい。このように正
転，反転させることで，基板上の現像液の濃度がさらに
均一化される。

【００５３】なお正転の後，反転させる際のウエハの回
転速度は，晴天時の回転速度よりも速い方が好ましく，
たとえば正転時が１００ｒｐｍの速度で２秒間回転させ
たときには，反転時はそれより速い，たとえば２５０ｒ
ｐｍの速度でウエハを回転させるようにするとよい。

【００５４】スピンチャック６０のそのような正転，反
転の制御は，回転制御装置６２によって行われる。すな
わちまずスピンチャック６０が所定の時間正転すると，
このスピンチャック６０を停止させる。次いで今度はス
ピンチャック６０を所定の時間，正転時より速い速度で
逆回転させるように回転駆動機構６１を制御するように
回転制御装置６２がプログラムされている。

【００５５】また撹拌して，ウエハＷの現像液を振り切
った後，さらに現像液供給ノズル７０を，図４中の矢印
の方向とは逆の方向にウエハＷの他端から一端まで移動
させながら，ウエハＷ表面に対して再度現像液を供給す
るようにしてもよい。これによって現像処理の均一性を
向上させることができる。

【００５６】以上の実施の形態では，ウェハＷ表面全面
に現像液を供給する工程を，現像液供給ノズル７０がウ
ェハＷの一端から他端まで移動しながら，現像液を供給
するいわゆるノズルスキャンによって行っていたが，現
像液供給ノズル７０を停止させた状態で，回転されたウ
ェハＷに対して現像液を供給することによって行うよう
にしてもよい。この場合，例えば図１２に示すように，
現像液供給ノズル７０をウェハＷ中心部上方まで移動さ
せ，その後所定の回転速度，例えば３０ｒｐｍで回転さ
れたウェハＷ上に現像液を吐出して，ウェハＷ表面全面
に現像液を供給する。そして，その後は，前記実施の形
態と同様に例えば９ｓｅｃの静止現像が行われ，２．０
ｓｅｃ間のウェハＷの回転（攪拌）工程が行われ，その
後，再び４８ｓｅｃの静止現像が行われて，ウェハＷの
現像処理が終了する。かかるプロセスを実施することに
より，前記実施の形態同様にウェハＷ面内における現像
速度が均一化され，ウェハＷ上にばらつきのない線幅が
形成される。

【００５７】また，ウェハＷが回転している状態で，現
像液供給ノズル７０がこのウェハＷ上で停止又は移動し
ているときに，ウェハＷに対して現像液を供給して，ウ
ェハＷ表面全面に現像液を供給するようにしてもよい。

【００５８】この場合，例えばウェハＷが高速回転，例
えば１０００ｒｐｍで回転され，そのウェハＷ上を現像
液供給ノズル７０が現像液を吐出しながらウェハＷの一
端部外方の位置Ｓ（図５中に示す）からウェハＷ中心上
方まで移動する。このとき，ウェハＷ上には現像液の薄
い膜が形成される。そして，現像液供給ノズル７０がウ
ェハＷ中心部上方で停止し，現像液を吐出した状態でウ
ェハＷの回転が例えば１００ｒｐｍに減速される。そし
て，この状態で所定時間現像液がウェハＷ上に供給さ
れ，所定の厚み，例えば１ｍｍの現像液の液膜が形成さ
れる。その後現像液の吐出が停止され，現像液の供給工
程が終了すると，上述した実施の形態と同様に，例えば
５ｓｅｃの静止現像が行われ，その後２．０ｓｅｃのウ
ェハＷの回転（攪拌）工程が行われ，最後に再び４８ｓ
ｅｃの静止現像が行われて，ウェハＷの現像処理が終了
する。かかるプロセスを実施することにより，上述した
実施の形態同様にウェハＷ面内における現像速度が均一
化され，ウェハＷ上にばらつきのない線幅が形成され
る。

【００５９】いずれの場合でも，撹拌して，ウエハＷの
現像液を振り切った後，図１２中の矢印方向とは逆の方
向にウエハＷを回転させて現像液供給ノズル７０からウ
エハＷの表面に再び現像液を供給するようにしていもよ
い。これによって現像処理の均一性がさらに向上する。

【００６０】また，上述した実施の形態における各現像
処理方法において，前記現像液の攪拌工程後に現像液の
液膜の厚みを測定し，その測定結果に基づいて前記攪拌
工程時のウェハＷの回転時間を変更するようにしてもよ
い。この場合，例えば図１３に示すように，現像処理装
置１８内のスピンチャック６０上方に，現像液の液膜の
厚みを測定できる装置，例えばレーザ変位計９５を設け
る。このレーザ変位計９５で測定された測定値が，スピ
ンチャック６０の回転を制御する回転制御装置６２に送
信されるようにする。また，回転制御装置６２には，そ
の送信された測定結果に基づいて，回転時間の設定を適
切なものに変更する機能，例えば現像液の膜厚の許容値
を記憶し，測定された膜厚とその許容値を比較して，そ
の測定値が前記許容値を下回った場合にのみ回転時間の
設定を修正する機能を設ける。

【００６１】そして，ウェハＷの回転が終了した後に，
現像液の液膜の厚みが測定され，その測定値に基づい
て，回転時間の設定が変更される。例えば現像液の膜液
の厚みが５μｍ以下の場合には，回転時間が例えば２．
０ｓｅｃから１．５ｓｅｃに変更され，回転時間を減ら
すことによって，現像液の液膜の厚みが所定の厚み以上
になるように修正される。このように，回転後の現像液
の液膜の厚みを測定し，その測定結果に基づいて回転時
間の設定を変更することによって，次に処理されるウェ
ハＷの回転後の液膜の厚みが適切なものとなり，例えば
薄すぎて現像液が乾燥し，その後の現像が好適に行われ
ない等の弊害が防止される。また，膜厚が厚すぎる場合
においても膜厚が薄くなるような回転時間の変更をして
もよい。

【００６２】なお，前記現像液の液膜の厚みの測定結果
に基づいて，前記回転時間を変更するようにしていた
が，ウェハＷの回転速度若しくは回転加速度を変更する
ようにしてもよい。また，回転時間，回転速度，回転加
速度全てを変更するようにしてもよいし，そのうちのい
ずれか２つのパラメータを変更するようにしてもよい。
また測定結果に基づいて，基板の回転後に前記回転駆動
部材を停止させて基板を現像する際の現像時間を制御す
るようにしてもよい。

【００６３】なお，以上で説明した実施の形態は，半導
体ウェハデバイス製造プロセスのフォトリソグラフィー
工程におけるウェハＷの現像処理方法についてであった
が，本発明は半導体ウェハ以外の基板例えばＬＣＤ基板
の現像処理方法においても応用できる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば，基板表面の現像液を攪
拌させることによって，基板面内において基板上の現像
液の濃度が均一になり，基板面内における現像速度が同
一になるため，その後の現像が均一に行われる。したが
って，基板上に形成される回路パターンの線幅が所定の
幅に形成され，歩留まりの向上が図られる。

【００６５】基板を回転させることによって現像液を攪
拌させることで，既存の装置の機能を用いて，容易に攪
拌工程を含む現像処理方法を実施することができる。

【００６６】また攪拌工程後の現像液の厚みを所定の厚
み以上にすることで，現像液の乾燥等が防止され，その
後の現像が好適に行われるため，歩留まりの向上が図ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかる現像処理方法で使用され
る現像処理装置を有する塗布現像処理システムの外観を
示す平面図である。

【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。

【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。

【図４】本実施の形態で用いられる現像処理装置の縦断
面の説明図である。

【図５】本実施の形態で用いられる現像処理装置の横断
面の説明図である。

【図６】図４の現像処理装置で用いられる現像液供給ノ
ズルの斜視図である。

【図７】図６の現像液供給ノズルの縦断面図である。

【図８】現像液の供給開始から現像終了までの時間配分
を示す説明図である。

【図９】ウェハ上に現像液が供給され，現像液の液膜が
形成された状態を示す説明図である。

【図１０】ウェハが回転され，ウェハ上の現像液が振り
切られている状態を示す説明図である。

【図１１】ウェハの回転が終了し，ウェハ上に薄い膜が
形成されている状態を示す説明図である。

【図１２】現像液の供給工程における他の供給態様を示
す斜視図である。

【図１３】現像液の膜厚を測定するレーザ変位計を設け
た場合の現像処理装置の縦断面の説明図である。

【符号の説明】

１ 塗布現像処理システム １８ 現像処理装置 ６０ スピンチャック ７０ 現像液供給ノズル ８６ 現像液供給口 Ｓ スタート位置 Ｅ エンド位置 Ｗ ウェハ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像液供給手段が基板に対して相対的に
   移動しながら，基板表面に現像液を供給して，基板を現
   像処理する方法であって，基板表面に現像液が供給され
   る第１の工程と，基板が第１の所定時間現像される第２
   の工程とを有し，前記第２の工程は，前記第１の工程終
   了後第２の所定時間経過後に，前記基板表面の現像液を
   攪拌させる工程を有することを特徴とする，現像処理方
   法。
2. 【請求項２】 前記現像液の攪拌工程は，前記基板を回
   転させることによって行われることを特徴とする，請求
   項１に記載の現像処理方法。
3. 【請求項３】 前記回転による撹拌工程は，前記基板を
   正転させ，その後反転させることによって行われること
   を特徴とする，請求項２に記載の現像処理方法。
4. 【請求項４】 前記反転は，正転時の回転速度よりも速
   い速度で行われることを特徴とする，請求項３に記載の
   現像処理方法。
5. 【請求項５】 前記基板の回転は，前記現像液攪拌工程
   後の現像液の厚みが，所定の厚み以上になるように行わ
   れることを特徴とする，請求項２，３又は４のいずれか
   に記載の現像処理方法。
6. 【請求項６】 前記現像液の攪拌工程後の現像液の厚み
   を測定する工程と，前記測定結果に基づいて，前記基板
   を回転させる時間を変更する工程とを有することを特徴
   とする，請求項２，３又は４のいずれかに記載の現像処
   理方法。
7. 【請求項７】 前記現像液の攪拌工程後の現像液の厚み
   を測定する工程と，前記測定結果に基づいて，前記基板
   の回転速度を変更する工程とを有することを特徴とす
   る，請求項２，３又は４のいずれかに記載の現像処理方
   法。
8. 【請求項８】 前記現像液の攪拌工程後の現像液の厚み
   を測定する工程と，前記測定結果に基づいて，前記基板
   の回転の加速度を変更する工程とを有することを特徴と
   する，請求項２，３又は４のいずれかに記載の現像処理
   方法。
9. 【請求項９】 前記第１の工程は，前記現像液供給手段
   が，前記基板の一端から他端まで移動しながら，前記基
   板に対して現像液を供給することによって行われること
   を特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７又は
   ８のいずれかに記載の現像処理方法。
10. 【請求項１０】 前記撹拌させる工程の後，前記現像液
    供給手段を，前記基板の他端から一端まで移動させなが
    ら，前記基板表面に対して再度現像液を供給する工程を
    さらに有することを特徴とする，請求項９に記載の現像
    処理方法。
11. 【請求項１１】 前記第１の工程は，前記現像液供給手
    段を基板上方で停止させ，基板を回転させている状態
    で，当該基板に対して現像液を供給することによって行
    われることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，
    ６，７又は８のいずれかに記載の現像処理方法。
12. 【請求項１２】 前記撹拌させる工程の後，前記現像液
    供給手段を基板上方で停止させ，基板を前記回転とは逆
    方向に回転させている状態で，当該基板に対して再度現
    像液を供給する工程をさらに有する，ことを特徴とす
    る，請求項１１に記載の現像処理方法。
13. 【請求項１３】 前記第１の工程は，基板が回転してい
    る状態で，前記現像液供給手段がこの基板上を停止又は
    移動しているときに，当該基板に対して現像液を供給す
    ることによって行われることを特徴とする，請求項１，
    ２，３，４，５，６，７又は８のいずれかに記載の現像
    処理方法。
14. 【請求項１４】 前記撹拌させる工程の後，基板を前記
    回転とは逆方向に回転させている状態で，前記現像液供
    給手段を基板上方で停止又は移動しながら当該基板に対
    して再度現像液を供給する工程をさらに有することを特
    徴とする，請求項１３に記載の現像処理方法。
15. 【請求項１５】 現像液供給手段を基板に対して相対的
    に移動させながら，基板表面に現像液を供給して基板を
    現像処理する装置であって，前記基板を保持して回転さ
    せる回転駆動部材と，前記現像液供給後に前記回転駆動
    部材を正反転させる回転制御装置とを有することを特徴
    とする，現像処理装置。
16. 【請求項１６】 さらに基板表面に供給された現像液の
    膜厚を測定する測定装置を有し，前記測定装置による測
    定結果に基づいて，少なくとも基板の回転時間又は回転
    速度を制御する制御装置とを有することを特徴とする，
    請求項１５に記載の現像処理装置。
17. 【請求項１７】 さらに基板表面に供給された現像液の
    膜厚を測定する測定装置を有し，前記測定装置による測
    定結果に基づいて，基板の回転後に前記回転駆動部材を
    停止させて基板を現像する際の現像時間を制御する制御
    装置をさらに有することを特徴とする，請求項１５に記
    載の現像処理装置。