JP2003324063A

JP2003324063A - 現像処理方法及び現像処理装置

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Publication number: JP2003324063A
Application number: JP2003053101A
Authority: JP
Inventors: Yuko Ono; 優子小野; Junichi Kitano; 淳一北野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2003-11-14
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP3909028B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レジストの現像液に対する溶解性を確保し，
適正な現像処理を実現する。【解決手段】ウェハ上に現像液が供給される前に，酸
性の液体が供給される。この酸性の液体により，露光処
理では十分に脱離しきれなかった不溶化機能を有する酸
脱離性の保護基が，レジストの主鎖から脱離する。この
結果，現像液が供給される前に，例えば溶解性の劣る露
光部と未露光部との境界部や未露光部の表層部の溶解性
が向上され，現像液中に当該境界部や表層部からの不溶
化物が浮遊しなくなる。そして，当該不溶化物がウェハ
に付着することがなくなるので，現像処理が適正に行わ
れ，ウェハ上に所望のレジストパターンが形成される。

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】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，例えばウェハ表面にポ
ジ型又はネガ型のレジストを塗布するレジスト塗布処
理，ウェハに所定パターンの光を照射し，ウェハを露光
する露光処理，露光後のウェハに現像液を供給し，当該
ウェハを現像する現像処理等が行われている。

【０００３】上述のレジスト塗布処理で用いられるレジ
ストには，光の照射により酸を発生させる光酸発生剤
（ＰＡＧ：Ｐｈｏｔｏａｃｉｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
が含まれている。そして，例えばポジ型レジストは，露
光により発生した酸により，現像液に対して不溶化機能
のある酸脱離性の保護基が脱離し，その露光部が現像液
に対して可溶となる。また，ネガ型レジストは，露光に
より発生した酸により，現像液に可溶である樹脂の架橋
反応を誘発し，その露光部が現像液に対して不溶とな
る。そして，上述の現像処理における現像液の供給によ
り，ポジ型の場合には，露光部が現像液に溶解し，ネガ
型の場合には，露光部が維持され，未露光部が現像液に
溶解して，ウェハ上に所定のレジストパターンが形成さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで，実際には，
露光部と未露光部との境界部は，化学的に言うと，いわ
ゆる「かぶり」の状態で露光量が十分でない。その境界
部は，現像液への溶解性が劣る。また，レジストは，例
えばポジ型の場合，未露光部であってもその表層部分が
現像液に若干溶ける（膜減り）。この未露光部のいわゆ
る膜減りしたものは，現像液への溶解性が極端に劣り，
現像液中に析出し易い。このように現像液への溶解性の
劣る部分が存在すると，例えば中途半端に保護基を脱離
したレジストポリマーが現像液中に浮遊し，その後当該
レジストポリマーの凝集等により，レジスト粒子に成長
し，当該レジスト粒子がウェハに再付着することがあ
る。このレジスト粒子の再付着は，現像欠陥の原因にな
り，適正な現像処理を妨げる。また，この場合，付着し
たレジスト粒子を除去する洗浄時間を十分に採る必要が
あり，この結果トータルの現像処理時間の長期化し，引
いてはスループットの低下を招く。

【０００５】本発明は，かかる点に鑑みてなされたもの
であり，所定部分のレジストの現像液に対する溶解性を
十分に確保し，適正な現像処理を行う現像処理方法及び
現像処理装置を提供することをその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば，レジストが塗布され，所定パターンに露光された基
板に対して現像液を供給し，基板を現像処理する現像処
理方法であって，レジストが塗布された後でかつ基板に
現像液を供給する前の段階で，基板に酸性の液体を供給
することを特徴とする現像処理方法が提供される。

【０００７】このように，基板上に現像液を供給する前
に，酸性の液体を供給することにより，当該酸の作用に
よりレジストの現像液に対する溶解性を変えることがで
きる。すなわち，露光部と未露光部の境界にあるレジス
トの溶解性を向上させることができる。また，例えば未
露光部のいわゆる腹減りする表層部のレジストの溶解性
を向上させることができる。したがって，その後供給さ
れる現像液中にレジスト粒子等の不溶化物が浮遊するこ
とがなく，当該不溶化物が基板に再付着することがない
ので，当該不溶化物の付着による現像欠陥を低減でき
る。この結果，適正な現像処理を行うことができる。な
お，酸性の液体は，有機酸，無機酸のいずれでもよく，
例えばフッ化水素，塩酸，硝酸，並びにこれらを希釈し
た液体が提案できる。なおレジストが塗布された後でか
つ基板に現像液を供給する前の段階とは，レジストが形
成された後，現像液を供給する前であればよく，露光の
前，露光の後であってもよい。

【０００８】レジストが塗布された後でかつ基板に現像
液を供給する前の段階であって，前記酸性の液体が供給
された後に，基板を洗浄（いわゆるリンス）するように
してもよい。この場合，基板上に供給された酸の液体が
基板上から排除され，その後に現像液が供給されるの
で，例えば酸が現像液の性質に影響を与えることを回避
できる。また，現像液が残存した酸と反応して不純物を
生成することも防止できる。

【０００９】請求項３の発明によれば，レジストが塗布
され，所定パターンに露光された基板に対して現像液を
供給し，基板を現像処理する現像処理方法であって，基
板に現像液を供給した後に，基板に酸性の液体を供給す
ることを特徴とする現像処理方法が提供される。この場
合であっても，いわゆる腹減りが起きる未露光部の表層
部や露光部と未露光部との境界部等の現像液の溶解性を
向上させることができるので，前記表層部，境界部から
分散した不溶性の高いレジストポリマー等を現像液に溶
解させることができる。したがって，レジストポリマー
から成長したレジスト粒子が基板に再付着することが防
止でき，当該付着による現像欠陥が低減できる。なお，
前記現像処理は，基板に前記酸性の液体が供給された後
に，再度当該基板に現像液を供給するようにしてもよ
い。

【００１０】酸性の液体の供給は，基板に現像液を供給
して現像処理した後，当該現像液を洗浄液によって洗浄
する際であってもよく，この場合，前記洗浄液に酸性の
液体を混合した混合液を基板に供給することによって行
ってもよい。また基板に現像液を供給して現像処理した
後，当該現像液を洗浄液によって洗浄した後であっても
よい。

【００１１】酸性の液体を基板に供給する際に，基板の
温度を室温以上，たとえば４０℃〜２００℃，好ましく
は，４０℃〜１６０℃に加熱しておくことが好ましい。
レジストの溶解性を高めて粒子等の不溶化物の発生をよ
り抑えることができるからである。同様に，酸性の液体
の温度の方も，室温以上，たとえば２５℃〜１００℃，
好ましくは，４０℃〜８０℃にしたものを用いることが
好ましい。

【００１２】酸性の液体に代えて，中性であっても，水
酸基又は水素を含む液体，たとえばオゾン水をバブリン
グして酸を投入したものを使用してもよい。これによっ
てレジストの溶解性を高めて粒子等の不溶化物の発生を
より抑えることができるからである。

【００１３】さらに酸性の液体に代えて，酸性の気体を
用いてもよい。この酸性の気体は，塩素ガスのように，
たとえばそれ自体酸性のガスであってもよく，前記した
酸性の液体の蒸気やミストを含むものであってもよい。
さらにまた酸性の気体を供給する場合も，基板の温度を
室温以上，たとえば４０℃〜２００℃，好ましくは，４
０℃〜１６０℃に加熱しておくことが好ましい。

【００１４】前記レジストは，ポジ型レジストであっ
て，前記現像液に対して不溶化機能を有する酸脱離性の
保護基を備えていてもよく，かかる場合，酸の供給によ
り前記保護基の脱離が促進され，例えば上記いわゆる腹
減りにより現像液中に分散したレジストポリマーの溶解
度が向上する。この結果，溶解性の劣るレジストポリマ
ーが現像液中で溶けずに浮遊することがなく，また凝集
したレジスト粒子等が基板に再付着することもないの
で，当該付着に起因する現像欠陥が低減される。また，
付着したレジスト粒子等の不溶化物を除去するための洗
浄時間を省略できるので，現像処理時間の短縮される。

【００１５】本発明の現像処理装置は，レジストが塗布
され，露光された基板に対して現像液を供給して，基板
を現像処理するための現像処理装置であって，基板に酸
性の液体を供給するための酸性液供給部を備えていても
よい。この現像処理装置によれば，基板に現像液を供給
する前又は後に，酸性の液体を供給することができる。
したがって，例えば露光により発生する酸を触媒とした
レジストの溶解性の変化が不十分な場合であっても，現
像液を供給する前又は後に，レジストの現像液に対する
溶解性を適切に変えることができ，適正な現像処理を行
うことができる。

【００１６】また酸性液供給部に代えて酸性気体供給部
をもった装置としてもよい。さらにまたこれらの現像処
理装置において，基板を加熱する基板加熱装置を備えて
いてもよい。

【００１７】

【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。図１は，本実施の形態にかかる現
像処理方法が実施される現像処理装置を備えた塗布現像
処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，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。

【００１８】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。

【００１９】カセットステーション２では，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。
カセットＣは，複数のウェハＷを多段に並べて収容でき
るものである。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。

【００２０】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。

【００２１】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。この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は塗布現像処理シ
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，G5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つ以上であれば任意に選択
可能である。

【００２２】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に化学増幅型のポジ型レジストを塗布
し，ウェハＷ上にレジスト膜を形成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実施さ
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。なお，本実施の形態では，例えば光酸発生剤と，
樹脂等の主鎖と，現像液に対して不溶化機能を備えた酸
脱離性の保護基から成る化学増幅型のポジ型レジストが
使用される。第２の処理装置群G2にも同様に，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
に配置されている。

【００２３】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３０，
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の受け渡しを行うためのエ
クステンション装置３２，レジスト液中の溶剤を蒸発さ
せるためのプリベーキング装置３３，３４，現像処理後
の加熱処理を行うポストベーキング装置３５が下から順
に例えば６段に積み重ねられている。

【００２４】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４４，４５，ポ
ストベーキング装置４６が下から順に例えば７段に積み
重ねられている。

【００２５】インターフェイス部４の中央部には，図１
に示すように例えばウェハ搬送体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。なお，露光装置は，レジスト膜の形成され
たウェハＷに所定パターンの光を照射し，ウェハＷを露
光処理するものである。

【００２６】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を水平に
吸着保持するスピンチャック６０が設けられている。例
えばスピンチャック６０の下方には，このスピンチャッ
ク６０を駆動させる駆動機構６１が設けられている。駆
動機構６１は，スピンチャック６０を所定の回転速度で
回転させる，モータ等を備えた回転駆動部（図示せず）
や，スピンチャック６０を上下動させる，モータ又はシ
リンダ等を備えた昇降駆動部（図示せず）を有してい
る。

【００２７】スピンチャック６０の外方には，スピンチ
ャック６０を取り囲むようにして，上面が開口した環状
のカップ６２が設けられている。このカップ６２は，前
記スピンチャック６０に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，周辺の機器の汚染を防
止する。カップ６２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６
２内の雰囲気を排気する排気管６４とが接続されてい
る。

【００２８】このカップ６２の外方には，カップ６２を
取り囲むようにして，上面が開口した略筒状のアウトカ
ップ６５が設けられており，カップ６２では受け止めき
れなかったウェハＷからの現像液等を受け止め，現像液
等の飛散を防止できる。

【００２９】図５に示すようにアウトカップ６５の外
方，例えばＭ方向負方向側（図５の左側）の外方には，
待機部Ｔが設置され，当該待機部Ｔには，ウェハＷに現
像液を供給する現像液供給ノズル７０が待機できる。本
実施の形態では，現像液として，例えばＴＭＡＨ（Ｎ
（ＣＨ_３）_４ＯＨ）等のアルカリ性の水溶液が用いられ
る。

【００３０】現像液供給ノズル７０は，図６に示すよう
に細長の形状を有しており，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の上部には，図示しない現像液供給源に連通す
る配管７１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７２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７２と
配管７１に連通した長手方向に長い液溜部７３が形成さ
れており，配管７１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，当該現像液を各現像液供給
口７２から同時に同流量，同圧力で吐出できる。

【００３１】現像液供給ノズル７０は，図５に示すよう
にアーム７５に保持されており，このアーム７５は，図
示しない移動機構によりＭ方向（図５の左右方向）に敷
設されたレール７６上を移動自在である。レール７６
は，待機部Ｔからアウトカップ６５のＭ方向正方向側の
外方まで延びており，現像液供給ノズル７０は，少なく
とも待機部Ｔからカップ６２のＭ方向正方向側の端部ま
で移動できる。現像液供給ノズル７０は，長手方向がＭ
方向の直角方向になるようにアーム７５に保持されてお
り，現像液供給ノズル７０の各現像液供給口７２から現
像液を吐出しながら現像液供給ノズル７０がウェハＷの
一端から他端まで移動することによって，ウェハＷ表面
全面に現像液を供給できる。なお，待機部Ｔには，現像
液供給ノズル７０を洗浄するために所定の溶剤を貯留で
きる洗浄槽７７が設けられている。

【００３２】また，アウトカップ６５のＭ方向正方向側
（図５の右側）の外方には，待機部Ｋが設置され，この
待機部Ｋには，ウェハＷに酸性の液体，例えばフッ化水
素を供給する酸性液体供給部としての酸性液供給ノズル
８０が待機している。酸性液供給ノズル８０は，例えば
筒状に形成され，図示しないフッ化水素の供給源からの
フッ化水素を下方に向けて吐出できるようになってい
る。

【００３３】酸性液供給ノズル８０は，例えばノズルア
ーム８１に保持されており，このノズルアーム８１は，
Ｍ方向に延びる直線状のレール８２上を移動自在に設け
られている。レール８２は，例えば現像液供給ノズル７
０のレール７６のカップ６２を介した反対側であって，
待機部Ｋからカップ６２のＭ方向負方向側の端部付近ま
で敷設されている。また，ノズルアーム８１は，酸性液
供給ノズル８０がカップ６２の中心部上方を通るように
酸性液供給ノズル８０を保持している。したがって，酸
性液供給ノズル８０は，待機部Ｋからスピンチャック６
０上のウェハＷの中心部上方まで移動できる。なお，レ
ール８２は，カップ６２に対してレール７６と同じ側に
設けられていてもよい。待機部Ｋには，例えば所定の溶
剤が貯留された貯留槽８３が設けられ，待機時に酸性液
供給ノズル８０の先端部を溶剤内に浸漬し，酸性液供給
ノズル８０の洗浄を行うことができる。これにより，酸
性液供給ノズル８０がフッ化水素により腐食されること
を防止できる。

【００３４】待機部ＫのＭ方向正方向側（図５の右側）
の外方には，ウェハＷに洗浄液を供給する洗浄液供給ノ
ズル９０の待機部Ｕが設置されている。洗浄液供給ノズ
ル９０は，リンスアーム９１に保持されており，このリ
ンスアーム９１は，例えば前記アーム７５と同じレール
７６上を移動可能である。洗浄液供給ノズル９０は，Ｍ
方向に移動して，ウェハＷの中心部上方に位置できるよ
うにリンスアーム９１に保持されている。なお，待機部
Ｕには，例えば洗浄液供給ノズル９０を洗浄するために
所定の溶剤が貯留される洗浄槽９２が設けられている。

【００３５】なお，ケーシング１８ａの側面には，ウェ
ハＷを現像処理装置１８内に搬入出するための搬送口１
００が設けられ，この搬送口１００は，シャッタ１０１
により開閉自在である。

【００３６】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。

【００３７】先ず，ウェハ搬送体７によりカセットＣか
ら取り出されたウェハＷは，第３の処理装置群G3に属す
るエクステンション装置３２に搬送され，次いで主搬送
装置１３によってアドヒージョン装置３１に搬送され
る。このアドヒージョン装置３１においてレジストの密
着性を向上させる，例えばHMDSが塗布されたウェハＷ
は，続いてクーリング装置３０に搬送され，所定の温度
に冷却された後，レジスト塗布装置１７に搬送される。
レジスト塗布処理１７では，例えば図８に示すような保
護基Ｒを有するポリビニルフェノール樹脂（図８の反応
前のもの）と光酸発生剤，酸拡散抑止剤等から成る液状
のポジ型レジストがウェハＷ上に塗布され，ウェハＷ上
にレジスト膜が形成される。なお，保護基Ｒには，上述
したように現像液に対する不溶化機能を備え，酸脱離性
を有するもの，例えばｔ−ブトキシカルボニルオキシ
基，イソプロキシカルボニル基，テトラヒドロピラニル
基，トリメチルシリル基又はｔ−ブトキシカルボニルメ
チル基等が選択される。

【００３８】その後ウェハＷは，主搬送装置１３によっ
てプリベーキング装置３３，エクステンション・クーリ
ング装置４１に順次搬送され，さらにウェハ搬送体５０
によって周辺露光装置５１に搬送され，各装置で所定の
処理が施される。次いでウェハＷは，露光装置（図示せ
ず）に搬送され，ウェハＷ上に所定パターンの光が照射
される。この光の照射により露光部のレジスト膜中に光
酸発生剤からの酸が発生し，当該酸により露光部のレジ
ストの保護基Ｒが主鎖から脱離し，その部位が水酸基に
置換される。この水酸基を備えたレジストは，アルカリ
性の現像液に可溶となる。

【００３９】この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，その後，ウェハＷはポストエクスポージャーベーキ
ング装置４４，クーリング装置４３で所定の処理が施さ
れた後，現像処理装置１８に搬送され，現像処理が行わ
れる。

【００４０】現像処理装置１８において現像処理の終了
したウェハＷは，ポストベーキング装置４６，クーリン
グ装置３０に順次搬送され，各装置において所定の処理
が施され，その後，エクステンション装置３２を介して
カセットＣに戻されて，一連のフォトリソグラフィー工
程が終了する。

【００４１】次に，上述した現像処理装置１８で行われ
る現像処理について詳しく説明する。図９は，この現像
処理のフローチャートを示す。

【００４２】先ず，ウェハＷが主搬送装置１３により搬
送口１００からケーシング１８ａ内に搬入され，スピン
チャック６０上に吸着保持される（ステップＳ１）。ウ
ェハＷが吸着保持されると，酸性液供給ノズル８０が待
機部ＫからウェハＷの中心部上方に移動する。このと
き，ウェハＷが所定の回転速度で回転され始める。そし
て，当該回転されたウェハＷ中心部に，酸性液供給ノズ
ル８０から所定量のフッ化水素が吐出され，ウェハＷ全
面にフッ化水素が供給される（ステップＳ２）。ステッ
プＳ２では，図８に示すようにフッ化水素の酸が，レジ
ストの主鎖に繋がっている保護基Ｒを脱離させ，その部
位が水酸基に置換される。これにより，未露光部の表
層，すなわち後の現像液の供給により現像液中に析出す
る腹減り部分の保護基Ｒが離脱する。また，中途半端に
露光された露光部と未露光部との境界部における保護基
Ｒも離脱する。この結果，当該未露光部表層と境界部の
レジストの現像液に対する溶解性が向上する。なお，露
光部に，露光処理時に保護基Ｒの脱離反応を行えなかっ
たものが残存している場合があり，このフッ化水素の供
給により当該露光部の保護基Ｒの脱離反応も行われる。

【００４３】ウェハＷにフッ化水素が供給されてから所
定時間経過後，ウェハＷの回転が停止され，酸性液供給
ノズル８０は，待機部Ｋに戻される。次いで，現像液供
給ノズル７０が，カップ６２の内側であってウェハＷの
Ｍ方向負方向側の端部付近のスタート位置Ｓまで移動
し，当該スタート位置Ｓから現像液を吐出しながらウェ
ハＷのＭ方向正方向側の端部付近のエンド位置Ｅまで移
動する（ステップＳ３）。これにより，ウェハＷ上に所
定量の現像液が液盛りされ，所定時間の静止現像が開始
される。この静止現像では，露光部のレジストは現像液
に溶解する。また，前記酸の供給により保護基Ｒが脱離
した，未露光部の表層部及び露光部と未露光部との境界
部も現像液に溶解する。一方，未露光部の表層以外の部
分は，保護基Ｒを有するので現像液に溶けない。こうし
て，ウェハＷ上に所定のレジストパターンが形成され
る。

【００４４】所定時間の静止現像が終了すると，洗浄液
供給ノズル９０がウェハＷの中心部上方まで移動すると
共にウェハＷが回転され，洗浄液供給ノズル９０から当
該ウェハＷに洗浄液，例えば純水が供給される（ステッ
プＳ４）。ウェハＷ上の現像液が純水に置換され，使用
済みの現像液がウェハＷ上から排除される。その後純水
の吐出が停止され，ウェハＷが高速回転されて，ウェハ
Ｗは振り切り乾燥される（ステップＳ５）。この乾燥処
理が終了すると，スピンチャック６０から主搬送装置１
３にウェハＷが受け渡され，ウェハＷが現像処理装置１
８外に搬出されて（ステップＳ６），一連の現像処理が
終了する。

【００４５】本実施の形態によれば，ウェハＷ上に現像
液が供給される前に酸性の液体であるフッ化水素を供給
するようにしたので，現像処理の開始時に，未露光部表
層のレジストの主鎖に繋がっている保護基Ｒを脱離さ
せ，当該部位を水酸基に置換して，未露光部表層の現像
液に対する溶解性を向上させることができる。また，露
光量の十分でない露光部と未露光部の境界部において，
保護基Ｒの脱離反応を促進させることができるので，当
該境界部の現像液に対する溶解性を向上させることがで
きる。したがって，従来のように未露光部表層や前記境
界部から現像液中に不溶性のレジストポリマーが分散し
浮遊することがないので，当該レジストポリマーの凝集
により粒径成長したレジスト粒子がウェハＷに再付着す
ることを防止できる。それ故，レジスト粒子等の不溶化
物の基板への再付着に起因する現像欠陥が低減される。
また，付着した不溶化物を除去する洗浄時間を設ける必
要がないので，トータルの現像処理時間を短縮できる。

【００４６】以上の実施の形態では，ウェハＷにフッ化
水素を供給した後，直ちに現像液を供給していたが，フ
ッ化水素が供給されたウェハＷを洗浄してから現像液を
供給するようにしてもよい。

【００４７】例えば，図１０に示すようにフッ化水素が
供給されるステップＳ２が終了した後に，洗浄液供給ノ
ズル９０がウェハＷ中心部上方まで移動し，回転された
ウェハＷに洗浄液，例えば純水が供給される（ステップ
Ｓ２’）。ウェハＷ上は純水に置換され，フッ化水素は
ウェハＷ上から除去される。この場合，ウェハＷ上に酸
の液体が残存し，その後供給される現像液の物性に悪影
響を与えたり，現像液と反応して不純物を生成すること
を回避できる。

【００４８】また，以上の実施の形態では，ウェハＷに
現像液を供給する前に，酸性の液体であるフッ化水素を
供給していたが，現像液を供給した後に酸性の液体を供
給してもよい。かかる場合，例えば現像液の供給，酸性
の液体の供給，純水の供給の順に現像処理が行われる。
このように現像液の供給後に酸性の液体を供給した場合
においても，露光部と未露光部の境界や未露光部の表層
から現像液中に分散した不溶性のレジストポリマーが，
可溶性に変更されるので，その後当該レジストポリマー
が凝集し，粒径成長してウェハＷに付着することが防止
できる。なお，現像液供給後の酸性の液体の供給の後
に，さらに現像液を供給し，その後純水の供給を行うよ
うにしてもよい。

【００４９】さらにまた，洗浄液を供給した後に酸性液
体を供給し，その後さらに洗浄液を供給して洗浄するよ
うにしてもよい。また洗浄液によってリンスする際に，
同時に酸性液体を供給するようにしてもよい。かかる場
合，酸性液供給ノズル８０から酸性液体を供給しつつ，
洗浄液供給ノズル９０から洗浄液を供給してもよく，酸
性液供給ノズル８０に接続される酸性液の配管と洗浄液
の配管を接続して，予め酸性液体と洗浄液とを混合した
液体を，ウエハＷに供給するようにしてもよい。

【００５０】また，本実施の形態における酸性液供給ノ
ズル８０は，ウェハＷの中心部にフッ化水素を供給する
ものであったが，現像液供給ノズル７０と同様の構成を
有し，ウェハＷ上を走査してウェハＷ全面に酸性の液体
を供給するものであってもよい。かかる場合，上述の現
像液供給ノズル７０のように，複数の供給口からフッ化
水素を吐出しながらウェハＷの一端部から他端部まで移
動し，ウェハＷ全面にフッ化水素を供給する。この例で
は，ウェハＷを回転させながらフッ化水素を供給する必
要が無いので，無駄になるフッ化水素が少なく，フッ化
水素の消費量を削減できる。

【００５１】前記実施の形態では，酸性液供給ノズル８
０を用いて，ウェハＷの中心部に酸性の液体を供給する
ようにしていたが，図１１に示したように，ウエハＷに
対して，酸性の気体を供給する酸性気体供給ノズル９３
を使用してもよい。図１１の例では，酸性気体供給ノズ
ル９３は，たとえばガスボンベなどの酸性気体供給源９
４に接続されており，酸性気体供給ノズル９３からウエ
ハＷに対して酸性の気体，たとえば塩素ガスを供給する
ことが可能である。このようにウエハＷに対して酸性液
体を供給する代わりに，酸性気体を供給しても，酸性液
体の供給と同様の効果が得られ，不溶化物の発生を抑え
ることが可能である。

【００５２】なお前記酸性液体の供給，酸性気体の供給
時には，基板であるウエハＷの温度を，たとえば４０℃
〜２００℃，好ましくは，４０℃〜１６０℃にまで加熱
して高温にしておけば，より溶解性をより高めることが
でき，不溶化物の発生を抑えることが可能である。酸性
液体を供給する場合，供給する酸性液体自体を高温，た
とえば２５℃〜１００℃，好ましくは４０℃〜８０℃ま
で加熱してこれをウエハＷに供給するようにしても同様
の効果が得られる。

【００５３】ウエハＷなどの基板を加熱するには，たと
えば図１１に示したように，スピンチャック６０にヒー
タなどの加熱装置９５を設けるか，あるいはケーシング
１８ａ内の天井部に，ランプなどの加熱装置９６を設け
ればよい。なおスピンチャック６０に加熱装置９５を設
ける場合，スピンチャック６０はウエハＷと同じ大きさ
か，それ以上にすることが好ましい。

【００５４】図１１の例では，酸性気体供給ノズル９３
は直接酸性気体供給源９４に接続されて，塩素ガスなど
それ自体酸性を有する気体を供給するようにしていた
が，図１２に示したように，タンク９７内に酸性液体を
貯留し，この中に不活性のキャリアガス，たとえば窒素
ガスやアルゴンガスなどのガス供給源９８からのガスを
供給して，タンク９７内の酸性液体をバブリングし，そ
の時に発生する酸性液体のミストや蒸気を該キャリアガ
スによって酸性気体供給ノズル９３に送るようにしても
よい。かかる構成によれば，ウエハＷに対して，酸性液
体のミストや蒸気を含有する気体を供給することができ
る。

【００５５】以上の実施の形態では，ウェハＷ上に塗布
されるレジストがポジ型レジストであったが，本発明
は，レジストがネガ型レジスト，例えばベース樹脂＋光
酸発生剤＋酸反応性架橋剤で構成されるものであっても
適用できる。このネガ型レジストは，酸によって誘発さ
れる架橋反応により現像液に対して不溶化されるもので
ある。そして，このネガ型レジストでは，露光処理時に
不十分であった架橋反応が，現像処理時の酸の供給によ
って誘発され，露光部の現像液に対する溶解性が十分に
下げられる。これにより，露光部のレジストが確実に残
存し，未露光部のレジストのみが現像液に溶解するの
で，所望のレジストパターンが形成される。

【００５６】以上の実施の形態は，本発明をウェハＷの
現像処理方法に適用したものであったが，本発明は半導
体ウェハ以外の基板，例えばＬＣＤ基板，フォトマスク
用のマスクレチクル基板等の現像処理方法にも適用でき
る。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば，所定部分のレジストの
現像液に対する溶解性が確保できるので，所望部分のレ
ジストが適切に現像液に溶けて，所望のレジストパター
ンを形成できる。したがって，歩留まりの向上が図られ
る。また，不溶化物が現像液中に浮遊することがなく，
不溶化物の基板への再付着を防止できるので，付着した
不溶化物を除去するための洗浄時間が短縮でき，スルー
プットの向上も図られる。

【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が実施され
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】現像処理装置の縦断面の説明図である。

【図５】現像処理装置の横断面の説明図である。

【図６】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】フッ化水素を加えたレジストについての保護基
の脱離反応を示す説明図である。

【図９】現像処理のフロー図である。

【図１０】現像処理の他の例を示すフロー図である。

【図１１】他の実施の形態にかかる現像処理装置の横断
面の説明図である。

【図１２】酸性気体供給装置の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１塗布現像処理システム１８現像処理装置７０現像液供給ノズル８０酸性液供給ノズルＳスタート位置Ｅエンド位置Ｗウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H096 AA25 BA11 BA20 FA05 GA29 GB03 JA03 5F046 LA03 LA04 LA07 LA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジストが塗布され，所定パターンに露
光された基板に対して現像液を供給し，基板を現像処理
する現像処理方法であって，レジストが塗布された後で
かつ基板に現像液を供給する前の段階で，基板に酸性の
液体を供給することを特徴とする，現像処理方法。
【請求項２】前記現像液を供給する前であって，前記
酸性の液体が供給された後に，基板を洗浄することを特
徴とする，請求項１に記載の現像処理方法。
【請求項３】レジストが塗布され，所定パターンに露
光された基板に対して現像液を供給し，基板を現像処理
する現像処理方法であって，基板に現像液を供給した後
に，基板に酸性の液体を供給することを特徴とする，現
像処理方法。
【請求項４】基板に前記酸性の液体が供給された後
に，当該基板に再度現像液を供給することを特徴とす
る，請求項３に記載の現像処理方法。
【請求項５】レジストが塗布され，所定パターンに露
光された基板に対して現像液を供給し，基板を現像処理
する現像処理方法であって，基板に現像液を供給して現
像処理した後，当該現像液を洗浄液によって洗浄する際
に，基板に酸性の液体を供給することを特徴とする，現
像処理方法。
【請求項６】酸性の液体を供給するにあたっては，前
記洗浄液に酸性の液体を混合した混合液を基板に供給す
ることによって行うことを特徴とする，請求項５に記載
の現像処理方法。
【請求項７】レジストが塗布され，所定パターンに露
光された基板に対して現像液を供給し，基板を現像処理
する現像処理方法であって，基板に現像液を供給して現
像処理した後，当該現像液を洗浄液によって洗浄した後
に，基板に酸性の液体を供給し，その後再び当該基板に
洗浄液を供給して洗浄することを特徴とする，現像処理
方法。
【請求項８】前記酸性の液体を基板に供給する際に，
基板の温度を室温以上に加熱しておくことを特徴とす
る，請求項１〜７のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項９】前記酸性の液体の温度は，室温以上の温
度であることを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに
記載の現像処理方法。
【請求項１０】前記酸性の液体に代えて，中性であっ
てかつ水酸基又は水素を含む液体を使用することを特徴
とする，請求項１〜９のいずれかに記載の現像処理方
法。
【請求項１１】レジストが塗布され，所定パターンに
露光された基板に対して現像液を供給し，基板を現像処
理する現像処理方法であって，レジストが塗布された後
でかつ基板に現像液を供給する前の段階で，基板に酸性
の気体を供給することを特徴とする，現像処理方法。
【請求項１２】レジストが塗布され，所定パターンに
露光された基板に対して現像液を供給し，基板を現像処
理する現像処理方法であって，基板に現像液を供給した
後に，基板に酸性の気体を供給することを特徴とする，
現像処理方法。
【請求項１３】レジストが塗布され，所定パターンに
露光された基板に対して現像液を供給し，基板を現像処
理する現像処理方法であって，基板に現像液を供給して
現像処理した後，当該現像液を洗浄液によって洗浄した
後に，基板に酸性の気体を供給し，その後再び当該基板
に洗浄液を供給して洗浄することを特徴とする，現像処
理方法。
【請求項１４】前記酸性の気体は，酸性の液体の蒸気
又はミストを含む気体であることを特徴とする，請求項
１１〜１３のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項１５】前記酸性の気体を基板に供給する際
に，基板の温度を室温以上に加熱しておくことを特徴と
する，請求項１１〜１４のいずれかに記載の現像処理方
法。
【請求項１６】前記レジストは，ポジ型レジストであ
って，前記現像液に対して不溶化機能を有する酸脱離性
の保護基を備えていることを特徴とする，請求項１〜１
５のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項１７】レジストが塗布され，露光された基板
に対して現像液を供給して，基板を現像処理するための
現像処理装置であって，基板に酸性の液体を供給するた
めの酸性液体供給部を備えたことを特徴とする，現像処
理装置。
【請求項１８】レジストが塗布され，露光された基板
に対して現像液を供給して，基板を現像処理するための
現像処理装置であって，基板に酸性の気体を供給するた
めの酸性気体供給部を備えたことを特徴とする，現像処
理装置。
【請求項１９】基板を加熱する基板加熱装置を備えた
ことを特徴とする，請求項１７又は１８に記載の現像処
理装置。