JP2005332882A - 現像装置及び現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レジストなどの塗布液を表面に塗布し、露光した後の基板の表面に現像液を供給して現像するにあたり、基板の表面に面内均一性の高い現像液の液膜を形成すると共にこの液膜に液流れが生じるのを抑制して面内均一性の高い現像処理をすること
【解決手段】 現像液に対して親水性を有する基板例えばウエハＷと同じか又はウエハＷよりも大きいメッシュ部材５１を含み、現像液ノズル３からの現像液をその裏面側に通過させてウエハＷの表面に現像液を供給するための液流抑制板５を、ウエハＷの表面と対向し且つウエハＷの表面に供給される現像液の液膜の表面と接するか又は液膜中に浸水する位置に配置し、このメッシュ部材５１を介して現像液をウエハＷ表面に供給する構成とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えばレジストなどの塗布液を表面に塗布し、露光した後の基板の表面に現像液を供給して現像処理を行う現像装置及び現像方法に関する。

従来、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、例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面に薄膜状にレジストを塗布し、露光により所定の回路パターンを転写した後、現像液を供給して現像することにより当該ウエハの表面にマスク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。

露光後のウエハに対して現像処理を行う手法としては、例えば図１５に示すように、ウエハＷの直径と同じか又は直径よりも長い直線状の吐出口１０を備えた現像液ノズル１をウエハＷの表面から僅かに浮かせた位置に配置し、吐出口１０から現像液を吐出すると共に当該現像液ノズル１をウエハＷの一端から他端に向かってスライド移動（スキャン）させる。これによりウエハＷの表面に例えば厚み３ｍｍ程度の現像液の液膜が形成され、この状態で静止現像を行うことによりレジストが現像されてウエハＷの表面に所定のマスクパターン（レジストパターンと呼ぶこともある）が形成される。その後、ウエハＷはリンス液例えば純水により洗浄され、続いて乾燥されて現像処理を終了する。

上述のように現像液ノズル１をスキャンさせて現像液を液盛りする場合、ウエハＷ上に供給された現像液と、吐出口１０から吐出された現像液とが表面張力により繋がった状態で現像液ノズル１が移動するので、ウエハＷ表面上の現像液には僅かではあるが現像液の揺り戻しによる液流れ（流動）が生じる場合がある。ウエハＷ上の現像液に流動が生じると、その面内において現像液濃度、つまりレジスト溶解成分の濃度にばらつきが生じてしまい、このため現像反応の進行が面内で不均一となり、結果として一連の工程を終えたウエハＷの表面に形成されるマスクパターンの線幅の面内均一性が低下してしまう懸念があった。

このような現像液の液流れを抑制する手法の一つとして、例えば図１６に示すように、その裏面側に現像液を通過させる多数の通流孔１１が穿設された液流抑制板１２をウエハＷの表面と対向させて配置し、現像液ノズル１からの現像液を当該通流孔１１を介してウエハＷの表面に供給する手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−１００５８９号公報（段落００１５〜００１８、図４）

しかしながら上述の現像手法は以下のような問題があった。即ち、特許文献１のように、面状体の表面に多数の通流孔１１を形成して液流抑制板１２を構成した場合、これら通流孔１１の中には表面張力により現像液が通過できない孔がある場合がある。そのため液流規制板１２の面内でみると、現像液が通過する通流孔１１と通過しない通流孔１１との分布ができてしまい、結果としてウエハＷ表面に面内均一な厚みの現像液の液膜を形成できない場合がある。このような厚みの不均一により生じる線幅精度のばらつきは従来においては特に問題とならなかったが、近年、デバイスの微細化が益々進んでおり、これに伴い、より細い線幅で密なマスクパターンを形成して欲しいとの要請が強まっている。従って、現像液の液流れを抑制すると共に、より確実に面内均一性の高い厚みの液膜をウエハＷ表面に形成することのできる手法の開発が必要である。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は例えばレジストなどの塗布液を表面に塗布し、露光した後の基板の表面に現像液を供給して現像するにあたり、基板の表面に面内均一性の高い現像液の液膜を形成すると共にこの液膜に液流れが生じるのを抑制して面内均一性の高い現像処理をすることのできる現像装置及びその方法を提供することにある。

本発明の現像装置は、塗布液を表面に塗布し、露光した後の基板を現像する現像装置において、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に現像液を供給する現像液ノズルと、
前記現像液に対して親水性を有する基板と同じか又は基板よりも大きいメッシュ部材を含み、前記現像液ノズルからの現像液をその裏面側に通過させて基板の表面に現像液を供給するための液流抑制板と、
この液流抑制板を、前記基板の表面と対向し且つ基板の表面に供給される現像液の液膜の表面と接するか又は液膜中に浸水する位置と退避位置との間で移動させる液流抑制板移動機構と、を備えたことを特徴とする。

前記液流抑制板のメッシュ部材に対する現像液の接触角は例えば３０度未満であってもよい。また現像液が供給される基板の表面に塗布された塗布液は現像液に対して撥水性を有しており、さらに、基板の表面に形成する現像液の厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。更に前記メッシュ部材は現像液に対して親水性を有する第１のメッシュ部と、この第１のメッシュ部よりも上方側に設けられ、第１のメッシュ部よりも親水性の小さい第２のメッシュ部と、を備えた構成であってもよく、この場合、前記第２のメッシュ部に対する現像液の接触角は７０度以上であってもよい。

前記メッシュ部材は、一の方向に間隔をおいて並べられた線状部材と、これに交差する他の方向に間隔をおいて並べられた線状部材により網目状に形成されており、一の方向に並べられた線状部材の線径を他の方向に並べられた線状部材の線径よりも大きくした構成であってもよく、この場合、例えば前記現像液供給ノズルは基板の有効領域の幅とほぼ同じ長さに亘って吐出口を有し、また、この現像液ノズルを基板の一端側から他端側に亘って移動させるノズル移動機構と、を備え、ノズルの移動方向に伸びる線状部材の線径を他の方向に伸びる線状部材の線径よりも大きくした構成であってもよい。あるいは前記メッシュ部材は、一の方向に間隔をおいて並べられた線状部材と、これに交差する方向に間隔をおいて並べられた線状部材により網目状に形成されており、いずれか一方又は両方の配列方向に並ぶ線状部材のなかに所定の本数毎に間隔おいて線径の大きい線状部材を配置した構成であってもよい。また前記液流抑制板のメッシュ部材は、基板の表面と対向する部位の目開きよりも基板の外側にある部位の目開きを大きくした構成であってもよい。

前記基板保持部に保持された基板の外周面を隙間を介して囲むように設けられ、少なくとも前記メッシュ部材よりも現像液に対する親水性の小さい液受け板を備えた構成であってもよく、この場合、液受け板の表面に対する現像液の接触角は４０度〜７０度であってもよい。更にまた、液流抑制板の退避位置には、この液流抑制板を洗浄する洗浄手段が設けられている構成であってもよい。

本発明の現像装置は、レジストを表面に塗布し、露光した後の基板に現像液を供給して現像する現像方法において、
前記基板を水平に保持する工程と、
この基板の表面に供給される現像液の液膜の表面と接するか又は液膜中に浸水する高さ位置に、現像液に対して親水性を有するメッシュ部材を含む液流抑制板を配置する工程と、
この液流抑制板の表面に現像液を供給し、その裏面側に現像液を通過させて基板の表面に現像液を供給する工程と、を含むことを特徴とする。

前記メッシュ部材に対する現像液の接触角は例えば３０度未満であってもよい。また現像液が供給される基板の表面に塗布されたレジストは現像液に対して撥水性を有しており、また基板の表面に形成する現像液の厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍであってもよい。更に、基板の現像を行った後、液流抑制板を洗浄手段に移動させて洗浄を行なう工程を更に含むようにしてもよい。

本発明によれば、基板に供給される現像液の表面と接するか又は液中に浸水する高さ位置に、現像液に対して親水性を有するメッシュ部材を含む液流抑制板を設けた構成とすることにより、基板と液流抑制板の隙間にある現像液の液膜に液流れ現象（流動）が発生するのを抑制することができる。また親水性であるため現像液の濡れ性がよく、このため液流抑制板の面内で均一に現像液を通過させることができるので、基板の表面に厚みの均一な現像液の液膜を形成することができる。その結果として、現像後の基板の表面には線幅について面内均一性の高いマスクパターンを形成することができる。

本発明の実施の形態に係る現像装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお図１は現像装置の全体構成を示し、図２及び図３は当該現像装置の現像手段及び洗浄手段を夫々示してある。図中２は基板例えばウエハＷを水平姿勢に保持するための基板保持部であるバキュームチャックである。このバキュームチャック２の表面にはウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着するための図示しないバキューム孔が設けられている。このバキューム孔は、図示は省略するが、吸引路を介して吸引手段例えば吸引ポンプと接続されており、当該吸引ポンプによりバキューム孔を負圧にすることによりバキュームチャック２の表面にウエハＷの裏面が吸引吸着されるように構成されている。

前記バキュームチャック２の表面に保持されたウエハＷの側方及び下方を囲むようにして液受け部をなす矩形のカップ体２１が設けられており、このカップ体２１の底部にはウエハＷ表面からこぼれ落ちた現像液やリンス液などのドレインを排出するための排出口２２が設けられている。またウエハＷの裏面側周縁部と隙間をあけて対向する裏面洗浄部２３が全周に亘って設けられており、この裏面洗浄部２３の上端面にはウエハＷの裏面側周縁部にリンス液例えば純水を供給するための吐出口２４が全周に亘って形成され、更に当該吐出口２４の外側にはウエハＷに供給されたリンス液を吸引するための吸引口２５が全周に亘って形成されている。吐出口２４は供給路例えば配管を介して図示しないリンス液の供給源と接続されており、また吸引口２５は吸引路例えば配管を介して図示しない吸引手段と接続されている。なお、図１では作図の便宜上、吐出口２４及び吸引口２５の記載を省略してある。

また前記裏面洗浄部２３の内側にはカップ体２１の底部に形成された貫通孔を介して昇降自在に設けられ、例えば装置の外部から進入してくるウエハ搬送手段との間でウエハＷの受け渡しをするための例えば３本の基板支持ピン２６が設けられている。各基板支持ピン２６は共通のベース部材２７により連結されており、更にベース部材２７は昇降部２８と接続されている。そして昇降部２８の昇降作用により基板支持ピン２６はウエハＷを裏面側から支持した状態で昇降可能なように構成されている。

またバキュームチャック２に保持されたウエハＷの表面に現像液を供給するための、ウエハＷの有効領域（デバイス形成領域）の幅と同じか又はこの幅よりも長い直線状の吐出口３０を備えた進退自在且つ昇降自在な現像液ノズル３がウエハＷの表面と対向して設けられている。前記直線状の吐出口３０はスリット状に形成することもあり、また複数の細径の吐出孔をノズルの長手方向に並べて形成することもある。この現像液ノズル３は供給路３１例えば配管を介して現像液の供給源３２と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。

更に、例えば現像後のウエハＷの表面にリンス液例えば純水を供給するためのリンスノズル３３がウエハＷの表面と対向する位置まで進退自在且つ昇降自在に設けられている。このリンスノズル３３は例えば上記現像液ノズル３と同じ形状に構成されており、ウエハＷの有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い直線状の吐出口を有している。更にリンスノズル３３は供給路３４例えば配管を介してリンス液の供給源３５と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。

また更に、前記リンスノズル３３によりウエハＷ表面に供給されたリンス液を吸引除去することによりウエハＷを乾燥させるための吸引ノズル３６がウエハＷの表面と対向する位置まで進退自在且つ昇降自在に設けられている。この吸引ノズル３６は上記現像液ノズル３と同じ形状に構成されており、ウエハＷの有効領域の幅と同じか、又はこの幅よりも長い直線状の吸引口を有している。更に吸引ノズル３６は吸引路３７例えば配管を介して吸引手段３８例えば吸引ポンプやエジェクタと接続されており、その途中には図示しない吸引圧調整部が設けられている。

上述の現像液ノズル３、リンスノズル３３及び吸引ノズル３６は、ノズルアーム４，４１，４２により各々独立して支持されており、このノズルアーム４，４１，４２の基端側は移動基体４３，４４，４５と夫々接続されている（図１参照）。更に、各々の移動基体４３，４４，４５は図示しない昇降機構を備えており、これにより現像液ノズル３，リンスノズル３３及び吸引ノズル３６を各々独立して昇降可能なように構成されている。また移動基体４３，４４，４５は、バキュームチャック２上のウエハＷのＹ方向に伸びる直径と並んで伸びるガイドレール４６により支持されており、図示しない駆動機構により各々独立してスライド移動可能なように構成されている。なお、図１では一本のガイドレール４６に移動基体４３，４４，４５を支持した構成を記載しているが、各々の移動基体４３，４４，４５に対して専用のガイドレールを設けた構成とすることもある。

またバキュームチャック２に保持されたウエハＷの上方には、当該ウエハＷの表面に形成される現像液の液膜の表面と接する高さ位置に液流抑制板５が設けられている。具体的には、現像液の厚みの目標値は例えば０．５〜３．０ｍｍであり、この目標値に対応する高さ位置に液流抑制板５は設定されている。当該液流抑制板５について図４を用いて詳しく説明すると、この液流抑制板５は平面角状の例えば幅（外周縁から内周縁までの長さ）１０〜３０ｍｍ、例えば厚み１０〜３０ｍｍの外枠５０を備えており、この外枠５０の内側開口領域にはウエハＷの有効領域と同じか、あるいは有効領域よりも大きいメッシュ部材５１がウエハＷの表面と対向して設けられている。当該メッシュ部材５１は例えば線径０．１〜１．０ｍｍの線状部材を前後方向（Ｘ方向）及び左右（Ｙ方向）に間隔を置いて配列することにより網目状に形成され、互いに隣り合う線状部材により囲まれた領域（開口部）の幅及び長さは例えば０．２〜１．０ｍｍに設定されている（但し、作図の便宜上開口部を実際よりも広く記載してある）。なお、本例のメッシュ部材５１の開口部は正方形に記載してあるが必ずしも正方形にしなくともよく、例えば長方形とすることもあり、またひし形や三角形とすることもある。つまり例えば線径０．１〜１．０ｍｍの線状部材を用いて開口部の大きさを前記したものと同等に形成したものであれば線状部材の配列方向は特に限定されない。なお、メッシュ部材５１は、その面内で厚さ方向のたわみがないか、あるいはあったとしても０．３ｍｍ以下となるように構成するのが好ましい。このような構成とすれば、メッシュ部材５１を現像液の表面に面内均一に接触させることができ得策である。また、前記線状部材は、断面が円形のものに限られず、例えば断面が楕円、角形、三角形に形成されていてもよい。

前記メッシュ部材５１の材質は、例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＦＡ（パーフロロアルコキシエチレン）あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの樹脂が選択されており、更にその表面は現像液の接触角が例えば３０度未満となるように表面処理例えば親水化処理がなされている。この親水化処理は例えばプラズマ照射、ＵＶ照射などにより行われるが、選択した材質が前記所定の接触角を有していれば特に親水化処理を行う必要はない。また材質は樹脂に限定されることはないが、現像液がアルカリ性であるためアルカリに対し耐食性を有する材質を選択するのが好ましい。更にまた外枠５０は例えばメッシュ部材５１と同じ材質が選択される。

説明を図１に戻し、液流抑制板５は外枠５０の一側縁の裏面と、この一側縁と対向する位置にある他側縁の裏面とを一対の支持部材５２Ａ，５２Ｂにより例えば着脱自在に支持されており、更にこの支持部材５２Ａ，５２Ｂはその基端側を移動基体５３Ａ，５３Ｂにより支持されている。移動基体５３Ａ，５３Ｂは図示しない昇降機構を備えており、これにより液流規制板５を水平姿勢で昇降可能なように構成されている。また移動基体５３Ａ，５３Ｂは、装置底部に配設されたガイドレール５４により支持されており、図示しない駆動機構によりスライド移動可能なように構成されている。即ち、バキュームチャック２上のウエハＷの表面と対向する位置と、後述する洗浄手段による洗浄位置との間で液流抑制板５を移載可能なように構成されている。この例では、一対の支持部材５２Ａ，５２Ｂ、移動基体５３Ａ，５３Ｂ及びガイドレール５４は、液流抑制板５をウエハＷ上の処理位置（現像液に接触あるいは浸水する位置）と退避位置との間で移動させる液流抑制板移動機構を構成するものであり、この退避位置は前記洗浄位置を兼用している。但し、当該退避位置は洗浄位置に限定させるものではなく、例えば液流抑制板５をウエハＷの上方位置で待機させるといった場合など、ウエハＷ表面に接近させるプロセス位置とは別の位置に液流抑制板５を位置させる場合も含んでいる。

続いて、液流抑制板５を洗浄するための洗浄手段について詳しく説明する（図３参照）。図中５５は、洗浄手段の一部を構成する液受け部をなすカップ体であり、液流抑制板５は前記支持部材５２Ａ，５２Ｂにより支持された状態で当該カップ体５５の側壁で囲まれた内部領域に例えば水平姿勢に配置されて洗浄される。また図中５５ａは液流抑制板５からこぼれ落ちた洗浄液などのドレインを排出するための排出口である。更に前記洗浄位置に配置された液流抑制板５の表面と隙間をあけて対向する位置まで進退自在且つ昇降自在な洗浄ノズル６が設けられており、この洗浄ノズル６は液流規制板５の幅（一辺の長さ）と同じか又はこの幅よりも長い直線状の洗浄液吐出口６０を備えている。当該洗浄液吐出口６０はスリット状に形成することもあり、また複数の細径の吐出孔をノズルの長手方向に並べて形成することもある。また洗浄ノズル６には供給路６１例えば配管を介して洗浄液例えば純水の供給源６２と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。

また更に、洗浄液が供給された後の液流抑制板５の表面に乾燥用気体を供給することにより当該液流抑制板５を乾燥させるための進退自在且つ昇降自在な乾燥ノズル６３が設けられている。この乾燥ノズル６３は例えば上記洗浄ノズル６と同じ形状に構成されており、液流規制板５の幅（一辺の長さ）と同じか又はこの幅よりも長い直線状の乾燥用気体吐出口６４を有している。乾燥ノズル６３は供給路６５例えば配管を介して乾燥用気体例えば温度及び湿度が調整された乾燥エアあるいは乾燥窒素の供給源６６と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。なお、実際には現像液ノズル３や洗浄ノズル６の進行方向に対し交差する方向に伸びるように支持部材５２が配置されているが、図２及び図３では作図の便宜上同方向に記載してある。

上述の洗浄ノズル６及び乾燥ノズル６３は、ノズルアーム６７Ａ，６７Ｂにより各々独立して支持されており、このノズルアーム６７Ａ，６７Ｂの基端側は移動基体６８Ａ，６８Ｂと夫々接続されている（図１参照）。更に、各々の移動基体６８Ａ，６８Ｂは図示しない昇降機構を備えており、これにより洗浄ノズル６及び乾燥ノズル６３を各々独立して昇降可能なように構成されている。また移動基体６８Ａ，６８Ｂは、装置底部に配設されたガイドレール６９により支持されており、図示しない駆動機構により各々独立してスライド移動可能なように構成されている。

上述の現像装置は図示しない制御部を備えており、この制御部は昇降部２８、移動基体４３（４４，４５，５３）の動作を制御する機能を有している。また、例えばウエハＷの表面に塗布されたレジストの種類に応じて現像液の液膜の厚みの目標値を変える場合、現像液の厚みの目標値が分かれば液流抑制板５の高さの設定値が決まるので、レジストの種類に対応付けた高さの設定値の情報を制御部に記憶させておき、例えばロットの先頭にあたるウエハＷを処理する際にこの情報を読み出して液流抑制板５の高さを調整する構成としてもよい。

続いて、表面にレジストを塗布し、露光した後の基板例えばウエハＷを現像処理する工程について上述の現像装置を用いて行った例を一例に挙げて説明する。先ず、液流抑制板５がカップ体５５の上方位置にて待機すると共に各ノズル３，３３，３６がカップ体２１の外側の待機位置にある状態にて、図示しないウエハ搬送手段により図示しないウエハ搬送口を介してウエハＷは装置内に搬入され、バキュームチャック２の上方位置に案内される。次いでウエハ搬送手段と基板支持ピン２６との協働作用によりウエハＷはバキュームチャック２に受け渡され、水平姿勢に保持される。

しかる後、ウエハＷの表面の上方位置まで液流抑制板５がスライド移動し、次いで下降して所定の高さ位置例えばウエハＷ表面との離間距離が０．５〜３．０ｍｍとなる高さ位置に設定される。その後、液流抑制板５の表面から例えば０．２〜１．０ｍｍ浮かせた位置であって且つウエハＷの一端縁の僅かに外側の吐出開始位置に現像液ノズル３が配置され、続いて例えば図５（ａ）に模式的に示すように、目標とする液膜の厚みとなる所定の流量で吐出口３０から現像液Ｄを吐出すると共に現像液ノズル３をウエハＷの一端から他端に向かって所定の移動速度でスライド移動（スキャン）させる。現像液ノズル３からの現像液Ｄは、例えばその吐出圧、自重、加速度などの下方に向かう作用が相俟ってメッシュ部材５１を例えば染み出すようにして通過してウエハＷの表面に供給され、これにより例えば図５（ｂ）に模式的に示すように、ウエハＷの表面とメッシュ部材５１表面との隙間に表面張力により保持された現像液Ｄの液膜が形成される。この液膜が形成された状態を例えば所定の時間保持して静止現像が行われると、レジストの一部が現像液に溶解し、残ったレジストによりマスクパターンが形成される。なお、ウエハＷの他端側を通過した現像液ノズル３は現像液の吐出を停止すると共に更に前方側に移動してから待機する。

続いてリンスノズル３３が既述の吐出開始位置に配置され、その吐出口からリンス液を吐出すると共に当該リンスノズル３３をウエハＷの一端から他端に向かってスキャンさせる。リンス液も現像液と同様にメッシュ部材５１を通過してウエハＷに供給され、これによりウエハＷ及び液流抑制板５に付着した現像液がリンス液に置換されて洗浄される。なお、１回のスキャンでは現像液の置換が充分でない場合など、その洗浄具合によってはリンスノズル３３をウエハＷの他端から一端に向かってスキャンさせるようにしてもよく、更にはこの往復動作を例えば２〜３回繰り返すようにしてもよい。しかる後、リンスノズル３３はリンス液の吐出を停止すると共にウエハＷの他端側の更に前方に移動して待機する。

また上記リンスノズル３３による洗浄と共に、あるいはリンスノズル３３による洗浄後に、吐出口２４からウエハＷの裏面側周縁部に向かって洗浄液を吐出すると共に、ウエハＷに供給された洗浄液を吸引口２５から吸引する。これによりウエハＷの裏面側周縁部が洗浄され、乾燥される。

続いて液流抑制板５が上昇し、スライド移動してカップ体５５の内側領域（洗浄位置）に配置される一方で、ウエハＷの表面から僅かに浮かせた位置であって且つウエハＷの一端縁の僅かに外側の吸引開始位置に吸引ノズル３６が配置される。そして吸引手段３８により吸引ノズル３６の吸引口を負圧状態にすると共に当該吸引ノズル３６をウエハＷの一端から他端に向かってスキャンさせる。このときウエハＷの表面に付着しているリンス液は当該吸引ノズル３６の吸引口を介して吸引され、これによりリンス液が除去されてウエハＷが乾燥される。なお、１回のスキャンでは吸引が充分でない場合など、その吸引具合によっては吸引ノズル３６をウエハＷの他端から一端に向かってスキャンさせるようにしてもよく、更にはこの往復動作を例えば２〜３回繰り返すようにしてもよい。

上記乾燥工程を行う一方で、後退した液流抑制板５の洗浄処理が行われる。具体的には、先ず、液流抑制板５は支持部材５２Ａ，５２Ｂにより支持された状態でカップ体５５内の洗浄位置に配置される。次いで、洗浄ノズル６の吐出口６０から洗浄液を吐出すると共に当該洗浄ノズル６を液流抑制板５の表面から僅かに浮かせた状態でスライド移動させる。続いて乾燥ノズル６３の吐出口６４から乾燥気体例えば温度及び湿度が調整された乾燥空気又は乾燥窒素を吐出すると共に当該乾燥ノズル６３を液流抑制板５の表面から僅かに浮かせた状態でスライド移動させる。これにより液流抑制板５が洗浄され、乾燥される。

しかる後、吸引ノズル３６は吸引動作を停止すると共にウエハＷの他端側の更に前方に移動して待機する。その一方でこの乾燥したウエハＷは基板支持ピン２６を介してバキュームチャック２からウエハ搬送手段に受け渡され、装置の外部に搬出されて現像処理を終了する。

上述の実施の形態によれば、ウエハＷ表面に液盛りされた現像液の表面と接する高さに親水性を有するメッシュ部材５１を含む液流抑制板５を設けた構成とすることにより、このメッシュ部材５１の表面に対する表面張力の作用によりウエハＷ上の現像液の表面をいわば押さえつけて保持することができる。このため現像液に液流れ現象（流動）が発生するのを抑制することができ。その結果、現像液の濃度が面内で均一な状態を維持することができるので、一連の現像処理を行ったウエハＷの表面には線幅精度が面内均一なレジストパターンを形成することができる。更に上述の実施の形態によれば、現像液に対して所定の親水性を有するメッシュ部材５１を介して現像液をウエハＷ表面に供給する構成とすることにより、現像液の濡れ性が良いので、現像液ノズル３からの現像液を速やかに裏面側に通過させてウエハＷに供給することができると共に当該メッシュ部材５１の面内において現像液を均一に通過させることができる。このためウエハＷ表面に均一な厚みの現像液膜を形成することができる。即ち、本例によればウエハＷの表面に面内均一性の高い現像液の液膜を形成すると共にこの液膜に液流れが生じるのを抑制して面内均一性の高い現像処理をすることができる。

ここで、「背景技術」の欄でも述べたように、近年、デバイスの微細化が益々進んでいるため、レジストパターンの線幅が細くなると共にパターン密度が高くなり、更にこれに伴い露光の光も波長の短いものが選択される傾向にある。そのため、これまで使われていたレジストでは底部まで露光の光が透過することができず、露光不良が生じることが懸念されることから、より光の透過し易い透明度の高いレジストを塗布して対応する検討が進められている。透明度の高いレジストの中には現像液に対し撥水性例えば現像液の接触角が８０度以上あるものが多く、そのため前記したように薄膜化しようとするとウエハＷの表面に弾かれて面内均一な厚みに液盛りすることができず、従って、このような撥水性のレジストに対しては薄膜化を図るのが難しいという懸念がある。

しかしながら本実施例では現像液の表面に接する高さに接するように配置される液流抑制板５のメッシュ部材５１について、現像液に対して３０度未満の親水性を有する構成としたことにより、現像液の濡れ性が良いのでその表面張力の作用により現像液を面内に広げることができ、このため例えば透明度の高い撥水性のレジストが塗布されたウエハＷに対して少量の現像液を液盛りしたとしてもその面内で現像液が塗布される部位と塗布されない部位の分布が生じることが少ない。現像液は例えばリサイクルが困難といった理由から一般的に高価であるため、例えば厚みの目標値を０．５ｍｍに設定して現像液の使用量を低減すれば、その分において製造コストの低減を図れるので本実施例は極めて有効である。

更には、線径の小さい（つまり厚みの小さい）線状部材でメッシュ部材５１を構成することにより、現像液の液盛り時においてメッシュ部材５１の開口部の内側まで表面張力により現像液が満たされたとしても線状部材のある部位との間で現像液の厚みに差ができることが少ない。このため例えば０．５ｍｍといった薄膜状に現像液を形成したとしてもウエハＷの面内で厚みの均一な現像液を形成することができるので、上述の親水化したことによる作用と相俟ってより確実に現像液の使用量を低減化を図ることができる。

なお、液流抑制板５は線状部材の線径及び開口部の大きさ（メッシュの目開き）が互いに異なる複数の液流抑制板５を用意しておき、例えばウエハＷに供給する現像液の種類に応じてこれら液流抑制板５を取り替えるようにしてもよい。具体的には、例えば表面張力の小さい現像液の場合には目開きの大きい液流抑制板５を用いるようにし、反対に表面張力の大きい現像液の場合には目開きの小さい液流抑制板５を用いるようにすることが一例として挙げられる。

また上述の実施の形態においては、液流抑制板５を後退させるタイミングはリンスノズル３３によりウエハＷを洗浄した後に限られず、ウエハＷに現像液を供給した後であってリンス液を供給する前に後退させるようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明においては、メッシュ部材５１は樹脂のみ形成された構成に限られず、例えば図６に示すように、例えば樹脂で形成された線状部材の内部に抵抗発熱体例えば銅、ステンレス、ニクロム線などの金属線７を通しておき、図示は省略するが、この金属線７と配線を介して接続された電源により当該金属線７に電流を供給して例えばジュール熱の作用によりメッシュ部材５１を加熱する構成であってもよい。加熱温度は例えば現像反応が促進される温度例えば４０〜６０℃に設定する。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお、金属線７の表面を樹脂でコーティングしてメッシュ部材５１を形成するようにしてもよく、あるいは導電性のある材質例えば導電性セラミックスなどで形成してもよい。

更には、上記の構成において、メッシュ部材５１を加熱する構成に限られず、例えばメッシュ部材５１に所定の電圧を印加して電界を形成するようにしてもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができ、更に本例によればメッシュ部材５１に電界を形成させることにより現像液中のレジスト溶解成分が引っ張られてウエハＷから引き離すことができるので、レジスト溶解成分の影響により現像反応が面内で不均一に進行するのを抑えることができる。つまり、レジスト溶解成分はその極性により帯電した状態で現像液中に存在しているので、このようにメッシュ部材５１に例えば引力の作用が得られるように電界を持たせることによりこれらの挙動を制御することができるのである。また予期せぬ事態により現像液にパーティクルが混入した場合であっても同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、液流抑制板５に振動発生手段例えば超音波発振子を設け、所定のタイミングで振動させる構成であってもよい。この場合、例えばウエハＷの表面に現像液を液盛りした後、一定時間例えば１０秒間静止させ、その後に所定の時間例えば１０秒間振動させるようにする。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができ、更にこの場合には所定のタイミングで振動発生器によりメッシュ部材５１を振動させることにより、ウエハＷ上の現像液の撹拌をすることができるので、レジストの溶解成分の濃度の均一化が図れ、パターンの解像速度を高めることができる。

更に本発明においては、メッシュ部材５１の表面の全てを親水性にするとは限られず、例えば図７に示すように、その上面側例えばその断面でみて上側半円面を疎水化処理することにより現像液の接触角が例えば７０度以上の疎水化面７１（第２のメッシュ部）を形成するようにしてもよい。なお下面側の親水化面（第１のメッシュ部）は既述のように接触角を３０度未満に設定する。このような構成であっても現像液の液流れを抑制して上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に本例の場合、親水性を有する下面側に引き込まれようとする現像液を疎水化面が上方から後押しするようにして裏面側に通過させることができ、更には一旦通過した現像液は疎水化面に弾かれてウエハＷ表面に押さえつけられるので、より確実に現像液の液流れを抑制することができる。なお、メッシュ部材５１の上面を疎水化処理して疎水化面７１を形成する構成に限られず、例えば図８に示すように、親水化処理された第１のメッシュ部材５１Ａ（第１のメッシュ部）と、この第１のメッシュ部材５１Ａの上方に疎水化処理された第２のメッシュ部材５１Ｂ（第２のメッシュ部）を並べて設けた構成であってもよい。

更に本発明においては、メッシュ部材５１は線径の同じ線状部材を前後方向（Ｘ方向）及び左右方向（Ｙ方向）に並べた構成に限られず、例えば図９に模式的に示すように、現像液ノズル３のスキャン方向（Ｙ方向）に伸びる線状部材の線径を左右方向のものに比べて大きく設定するようにしてもよい。この場合であっても現像液の液流れを抑制して上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に本例によれば線径を大きくしたことによりメッシュ部材５１の強度を高めることができるので、その中央部にたるみが生じるのを抑えることができる。なお、スキャン方向に伸びる線状部材の全ての線径を大きくする構成に限られず、例えば数本から数十本おきに線径の大きい線状部材を配置するようにしてもよい。

そして更に本発明においては、上記のように現像液ノズル３のスキャン方向に伸びる線状部材の線径を大きくする構成に限られず、現像液ノズル３の長さ方向に伸びる線状部材の線径を大きくするようにしてもよい。更には、例えば図１０に模式的に示すように、線径の大きい線状部材の配置間隔を前後方向と左右方向とで変えるようにしてもよい。具体的には、例えばスキャン方向では線径の大きい線状部材の配置間隔を狭く設定し、幅方向では配置間隔を広く設定することが一例として挙げられる。この場合であってもメッシュ部材５１の強度を確保して上述の場合と同様の効果を得ることができる。

また更に本発明においては、メッシュ部材５１の開口部の大きさ、つまりメッシュの目開きを面内で均一にする構成に限られず、例えば目開きの大きい部位と目開きの小さい部位の分布を面内で設けた構成であってもよい。具体的には、例えば図１１に示すように、ウエハＷの外側に対応する部位の目開きをウエハＷの表面と対向する部位の目開きよりも大きく設定する。このような構成であっても現像液の液流れを抑制して上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に本例の場合はウエハＷの外側に位置する部位の目開きを大きくしたことによりウエハＷの外側にはみ出した吐出口３０からの現像液が速やかにメッシュ部材５１を通過して落下する。つまりウエハＷの外側にあるメッシュ部材５１の表面に現像液が付着して残った状態となるのを抑制することができるので、この外側にある現像液にウエハＷ表面の現像液が引っ張られて液流れが生じることが少ない。

更に本発明においては、例えば図１２に示すように、バキュームチャック２に保持されたウエハＷの外縁を隙間を介して囲むように設けられ、液流抑制板５の表面と同じか又はこれよりも大きいの外形角型の補助板７３を設けるようにしてもよい。この補助板７３の表面は例えば親水化処理を行うことにより現像液に対して例えば４０〜７０度の接触角を有するように構成されている。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができ、更に本例によればウエハＷの外側にはみ出した吐出口３０から吐出された現像液を補助板７１で受け止めることにより、落下する現像液にウエハＷ表面の現像液が引っ張られて液膜に液流れが生じるのを抑えることができる。但し、補助板７３表面に対する接触角が小さすぎると補助板７３の張力が足らずに補助板７３表面にて液流れが生じ、この流れにウエハＷ表面の現像液が引っ張られてしまう場合がある。反対に接触角が大きすぎると補助板７３の張力が強すぎてウエハＷ表面の現像液が引っ張られてしまう。このような理由から補助板７３の表面張力は前記したように４０〜７０度に設定するのが好ましい。

なお、本発明においては、現像液の表面と接する高さ、つまり現像液の表面を押える高さ位置に液流抑制板５を設定する構成に限られず、例えば現像液の液膜中にメッシュ部材５１の一部あるいは全部が浸水する高さに設定していてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。但し、装置内を流れる僅かな気流によっても現像液の液流れ（流動）現象が生じる場合があるので、より確実に液流れを抑制するためには現像液の表面と接する高さに設定するのが好ましい。

更に本発明においては、液流抑制板５は平面角状に限られず、例えば円形、楕円あるいは多角形であってもよい。更には、外枠５０を屏風状に形成して液流抑制板５を折り畳み可能な構成としてもよく、またロール状に丸めるようにして待機時の占有面積を小さくするようにしてもよい。

更に本発明においては、直線状の吐出口３０を備えた現像液ノズル３をウエハＷの一端から他端に向かってスキャンする構成に限られず、例えばウエハＷの直径方向に現像液ノズル３を配置しておき、吐出口３０から現像液を吐出すると共にウエハＷと液流抑制板５とを一体的に鉛直軸回りに１８０度回転させて液盛りするようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。また現像処理する基板は半導体ウエハ以外の基板、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板であってもよい。

最後に本発明の現像装置が組み込まれた塗布・現像装置の一例の構成について図１３及び図１４を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納された キャリアＣを搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアＣを複数個載置可能な載置部８０を備えた キャリアステーション８と、この キャリアステーション８から見て前方の壁面に設けられる開閉部８１と、開閉部８１を介してキャリアＣからウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

キャリア載置部Ｂ１の奥側には筐体８２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハＷの受け渡しを行うウエハ搬送手段である主搬送手段Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３は キャリア載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、 キャリア載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁８３により囲まれる空間内に置かれている。また図中８４、８５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図１４に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部８６の上に、塗布ユニットＣＯＴ、上述の現像装置をユニット化した現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせはウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室８７及び第２の搬送室８８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他に、棚ユニットＵ６及びバッファキャリアＣ０が設けられている。

この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣが載置台８０に載置されると、開閉部８１と共に キャリアＣの蓋体が外されて受け渡し手段ＡＲ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後、塗布ユニットにてレジスト膜が形成されると、ウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台８０上の元のキャリアＣへと戻される。

本発明の実施の形態に係る現像装置を示す斜視図である。 上記現像装置の現像手段を示す縦断面図である。 上記液流抑制板を洗浄する手段を示す縦断面図である。 上記現像装置の液流抑制板を示す説明図である。 上記現像手段によりウエハに現像液を供給する様子を示す説明図である。 液流抑制板の他の例を示す説明図である。 液流抑制板の他の例を示す説明図である。 液流抑制板の他の例を示す説明図である。 液流抑制板の他の例を示す説明図である。 液流抑制板の他の例を示す説明図である。 液流抑制板の他の例を示す説明図である。 液流抑制板の他の例を示す説明図である。 本発明の現像装置が組み込まれた塗布・現像装置を示す平面図である。 上記塗布・現像装置の斜視図である。 従来の現像手法を示す説明図である。 従来のウエハ表面の現像液の液流れを抑える手法を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
２ バキュームチャック
３ 現像液ノズル
５ 液流抑制板
５１ メッシュ部材
６ 洗浄ノズル
６３ 乾燥ノズル

Claims (16)

1. 塗布液を表面に塗布し、露光した後の基板を現像する現像装置において、
   前記基板を水平に保持する基板保持部と、
   この基板保持部に保持された基板の表面に現像液を供給する現像液ノズルと、
   前記現像液に対して親水性を有する基板と同じか又は基板よりも大きいメッシュ部材を含み、前記現像液ノズルからの現像液をその裏面側に通過させて基板の表面に現像液を供給するための液流抑制板と、
   この液流抑制板を、前記基板の表面と対向し且つ基板の表面に供給される現像液の液膜の表面と接するか又は液膜中に浸水する位置と退避位置との間で移動させる液流抑制板移動機構と、を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記液流抑制板のメッシュ部材に対する現像液の接触角は３０度未満であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 現像液が供給される基板の表面に塗布された塗布液は現像液に対して撥水性を有しており、さらに、基板の表面に形成する現像液の厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記メッシュ部材は現像液に対して親水性を有する第１のメッシュ部と、この第１のメッシュ部よりも上方側に設けられ、第１のメッシュ部よりも親水性の小さい第２のメッシュ部と、を備えた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。
5. 前記第２のメッシュ部に対する現像液の接触角は７０度以上であることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 前記メッシュ部材は、一の方向に間隔をおいて並べられた線状部材と、これに交差する他の方向に間隔をおいて並べられた線状部材により網目状に形成されており、一の方向に並べられた線状部材の線径を他の方向に並べられた線状部材の線径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の現像装置。
7. 前記現像液供給ノズルは基板の有効領域の幅とほぼ同じ長さに亘って吐出口を有し、また、この現像液ノズルを基板の一端側から他端側に亘って移動させるノズル移動機構と、を備え、
   前記現像液ノズルの移動方向に伸びる線状部材の線径を他の方向に伸びる線状部材の線径よりも大きくしたことを特徴とする請求項６記載の現像装置。
8. 前記メッシュ部材は、一の方向に間隔をおいて並べられた線状部材と、これに交差する他の方向に間隔をおいて並べられた線状部材により網目状に形成されており、いずれか一方又は両方の配列方向に並ぶ線状部材のなかに所定の本数毎に間隔をおいて線径の大きい線状部材を配置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の現像装置。
9. 前記液流抑制板のメッシュ部材は、基板の表面と対向する部位の目開きよりも基板の外側にある部位の目開きを大きくしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の現像装置。
10. 基板保持部に保持された基板の外周面を隙間を介して囲むように設けられ、少なくとも前記メッシュ部材よりも現像液に対する親水性の小さい液受け板を設けたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の現像装置。
11. 前記液受け板の表面に対する現像液の接触角は４０度〜７０度であることを特徴とする請求項１０記載の現像装置。
12. 液流抑制板の退避位置には、この液流抑制板を洗浄する洗浄手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の現像装置。
13. 塗布液を表面に塗布し、露光した後の基板に現像液を供給して現像する現像方法において、
    前記基板を水平に保持する工程と、
    この基板の表面に供給される現像液の液膜の表面と接するか又は液膜中に浸水する高さ位置に、現像液に対して親水性を有するメッシュ部材を含む液流抑制板を配置する工程と、
    この液流抑制板の表面に現像液を供給し、その裏面側に現像液を通過させて基板の表面に現像液を供給する工程と、を含むことを特徴とする現像方法。
14. 前記メッシュ部材に対する現像液の接触角は３０度未満であることを特徴とする請求項１３記載の現像方法。
15. 現像液が供給される基板の表面に塗布された塗布液は現像液に対して撥水性を有しており、また基板の表面に形成する現像液の厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１３又は１４記載の現像方法。
16. 基板の現像を行った後、液流抑制板を洗浄手段に移動させて洗浄を行なう工程を更に含むことを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか一つに記載の現像方法。
    

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