JP2006060084A - 現像装置及び現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を回転させつつ現像液を供給するにあたり、基板上の現像液の液流を制御して面内均一性の高いパターンを基板上に形成すること
【解決手段】 基板保持部であるスピンチャック２に水平に保持された基板例えばウエハＷを鉛直軸回りに正転させると共に、この基板の表面と対向して設けられた当該基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口４１を有する現像液ノズル４を基板の外側から中央部に向かって移動させつつ現像液をその表面に供給する。そして基板の表面に現像液が供給された後、当該基板を逆転させるように構成する。この場合、正転から逆転にすることで基板上の現像液の液流れのパターンが変るので、基板上のパターンの細部にまで現像液が行き届きやすくなる。その結果、現像後に面内均一性の高いパターンを得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面にレジストが塗布され、さらに露光された後の基板を現像する現像装置及び現像処理方法に関する。

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、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジストを塗布し、このレジストを所定のパターンで露光した後に、現像してレジスト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。

従来の現像装置としては、例えば図１６に示すように、基板保持部１上にウエハＷを水平に保持し、このウエハＷの表面から僅かに浮かせた位置に細孔の吐出孔を有する現像液ノズル１１を配置する。そしてウエハＷを鉛直軸回りに回転させると共に、現像液ノズル１１から現像液を吐出しながらウエハＷの回転半径方向に当該現像液ノズル１１を移動させることにより、ウエハＷの表面には螺旋状に現像液が液盛りされる（図１６（ａ））。そしてウエハＷの表面に現像液１２を液盛りした状態で所定の現像時間例えば６０秒が経過するまで静止現像を行った後（図１６（ｂ））、リンス液ノズル１３からウエハＷの中央にリンス液１４例えば純水を供給する（図１６（ｃ））。これにより現像液に対して不溶解性の部位のレジストが残って所定のレジストパターンを得ることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、鉛直軸回りの回転方向と交差する方向に伸びるパターン部を有するレジストを表面に備えたウエハＷに現像液を供給し、当該ウエハＷを正転させた後、逆転されることにより、パターンの側壁面にある除去したいレジスト層を確実に除去する手法が知られている（例えば特許文献２参照。）。更に、現像処理時にウエハＷを正転及び逆転させる手法は特許文献３によっても報告されている。

特開平７−２０３３０２号公報 特開２００３−２７２９８８号公報 特開２００２−７５８５４号公報

ところで、上述の特許文献１記載の現像手法には以下のような問題があった。即ち、ウエハＷを鉛直軸回りに回転しつつ現像液を供給しているので、ウエハＷの表面では回転方向とは反対の方向に放物線を描きながら中央部から外側に向かう現像液の液流れが形成される。露光によりレジストに転写されたパターンの形状やレイアウトによっては、現像液が接触してパターンが現れ始めたときに、その部分が液流れを阻害することがあり、そのため、その下流側に位置する部位への現像液が行き届きが悪くなってパターンの線幅精度が低下してしまう場合がある。このような液流れの阻害により生ずる線幅精度の低下は僅かなものであり、従来においては問題視されなかったが、近年においてパターンの微細化は益々進む傾向にあり、これに伴って液流れの阻害を抑制して線幅精度についてより高い精度を求める要請がある。

ここで、液流れの阻害が生じやすいパターンの一例を説明しておく。露光によりウエハＷの表面に複数のチップのパターンを転写する場合、例えばウエハＷを露光機に対し相対的に移動させてパターンを順次転写していくため、ウエハＷの表面には複数のチップが互いに向きを揃えて転写される。チップのパターンは用途により様々であるが、大まかに見ると、例えば図１７に模式的に示すように、１（ワン）チップのパターン内にはパターンが形成される部位１５と、パターンが形成されない部位１６とが分布していることがある。この場合、ウエハＷに現像液が供給されてもパターンが形成されない部位のレジストが溶解しないで残るので、この残ったレジストが現像液の流れの上流側にあると、流れの下流側にあたるパターンが形成される部位へ向かう流れが阻害される。

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、その表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を回転させつつ現像液を供給するにあたり、基板上の現像液の液流を制御して面内均一性の高いパターンを基板上に形成することのできる現像装置及び現像方法を提供することにある。

本発明の現像装置は、塗布液が表面に塗布され、露光され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、
この基板保持部を鉛直軸回りに正転又は逆転させる回転駆動機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口を有する現像液ノズルと、
この現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、 前記回転駆動機構により基板を正転させると共に、前記吐出口から現像液を吐出しつつ現像液ノズルを移動させて基板の表面に現像液を供給した後、回転駆動機構により当該基板を逆転させるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

前記基板の表面のレジストにはチップのパターンが向きを揃えて形成され、さらにチップには密にパターンが形成される部位と、粗にパターンが形成される部位とが並んでいる構成であってもよい。また前記制御部は、基板を逆転させているときに前記吐出口から基板の中央部に現像液を吐出するように更に制御する構成であってもよい。更に前記制御部は、基板を逆転させているときに前記吐出口から現像液を吐出しながら現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させるように更に制御する構成であってもよい。また更に、基板の回転を正転から逆転に切り替えるときに、基板を一旦静置させるようにしてもよい。

他の発明に係る現像装置は、塗布液が表面に塗布され、露光され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、
この基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状であって、かつ基板の中央部側に向かって傾斜する吐出口を有する現像液ノズルと、
この現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、現像液ノズルから基板の表面に供給された現像液を中央部側に押しやるための流体を供給する流体供給ノズルと、
前記現像液ノズルに続いて流体供給ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。前記流体は、例えば希釈現像液又は気体であってもよい。

更に他の発明に係る現像装置は、塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像装置において、
前記基板を傾斜姿勢で保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口を有する現像液ノズルと、
この現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、
前記回転駆動機構により基板を回転させると共に、前記吐出口から現像液を吐出しつつ現像液ノズルを移動させて基板の表面に現像液を供給するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。この基板の傾斜角は、例えば１度〜１０度であってもよい。

更に他の発明に係る現像装置は、塗布液が表面に塗布され、露光され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、
この基板保持部を鉛直軸回りに回転させると共にその回転軸が基板の中心から偏心している回転駆動機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口を有する現像液ノズルと、
基板の中心と回転軸を結ぶ直線の延長線上にある基板の一端から他端に向かって現像液ノズルを移動させる移動機構と、
前記回転駆動機構により基板を左右に振動させると共に、前記吐出口から現像液を吐出しつつ現像液ノズルを移動させて基板の表面に現像液を供給するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の現像方法は、塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
基板保持部により裏面側から基板を水平に保持する工程と、
この基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに正転させる工程と、
この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる工程と、
現像液ノズルを移動させつつ当該現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、
現像液ノズルが基板の中央部まで移動した後、基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに逆転させる工程と、を含むことを特徴とする。

前記基板の表面のレジストにはチップのパターンが向きを揃えて形成され、さらにチップには密にパターンが形成される部位と、粗にパターンが形成される部位とが並んでいてもよい。また基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに逆転させているときに前記吐出口から基板の中央部に現像液を吐出するようにしてもよい。更に、基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに逆転させているときに前記吐出口から現像液を吐出しながら現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させるようにしてもよい。また更に、基板の回転を正転から逆転に切り替えるときに、基板を一旦静置させるようにしてもよい。

他の発明に係る現像方法は、塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
基板保持部により裏面側から基板を水平に保持する工程と、
この基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる工程と、
この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる工程と、
現像液ノズルを移動させつつ当該現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、
この現像液ノズルに続いて、当該現像液ノズルから基板の表面に供給された現像液を中央部側に押しやるための流体を流体供給ノズルから基板に向けて供給する工程と、を含むことを特徴とする。前記流体は、例えば希薄現像液又は気体であってもよい。

更に他の発明に係る現像方法は、塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
基板保持部により裏面側から基板を傾斜姿勢に保持する工程と、
この基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる工程と、
この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる工程と、
この現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、を含むことを特徴とする。この基板の傾斜角は、例えば１度〜１０度であってもよい。

他の発明に係る現像方法は、塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
基板保持部により裏面側から基板を水平姿勢に保持する工程と、
この基板保持部に保持された基板を当該基板の中心から偏心した位置を回転軸として鉛直軸回りの左右に振動させる工程と、
この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の中心と回転軸を結ぶ直線の延長線上にある基板の一端から他端に向かって移動させる工程と、
現像液ノズルを移動させつつ当該現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基板を正転させると共に、現像液を螺旋状に供給した後、この基板を逆転させる構成としたことにより、基板上の現像液の液流れのパターンが変るので、例えば一方向の流れを形成する場合に比べてパターンの細部にまで現像液が行き届きやすくなる。その結果として現像液をパターンの隅々にまで行き届かせることができ、現像後に線幅が高い面内均一性を有するパターンを得ることができる。

また、基板の中央部側に向かって傾斜させた吐出口から現像液を供給すると共に、この現像液に続いて供給された流体により現像液を中央部側に押しやる構成、基板を傾斜姿勢に保持する構成、基板の中心から偏心した位置にて当該基板を左右に振動させた構成とした場合にも基板表面の現像液の流れのパターンを変えることができるので、上記発明と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る現像装置について図１及び図２を参照しながら説明する。図中２は、基板例えばウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平姿勢に保持するための基板保持部であるスピンチャックである。このスピンチャック２は回転軸２１を介して回転駆動機構をなす例えばモータである駆動機構２２と接続されており、ウエハＷを保持した状態で昇降可能であると共に、鉛直軸回りのうちの一の回転方向例えば時計回りと、反対の反時計回りに回転可能なように構成されている。即ち、スピンチャック２は、ウエハＷを支持した状態で正転及び逆転可能なように構成されている。またスピンチャック２に保持されたウエハＷの側方を囲むようにして、上方側が開口するカップ３体が設けられている。なお、本例では、スピンチャック２の回転軸（回転中心）上にウエハＷの中心が位置するように設定されている。但し、本発明においては必ずしも回転軸上にウエハＷの中心が位置していなくともよく、例えば回転軸から半径１〜１．５ｍｍ以内の領域にウエハＷの中心が位置していればよい。またカップ体３は、上部側が四角状に形成されると共に下部側が円筒状に形成された外カップ３１と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ３２とを備えており、さらに昇降部３３により外カップ３１は昇降自在なように構成されている。

またスピンチャック２に保持されたウエハＷの下方側には円形板３４が設けられており、この円形板３４の外側には断面が凹部状に形成された液受け部３５が全周に亘って設けられている。さらに液受け部３５の底面にはドレイン排出口３６が形成されている。また円形板３４の外側には断面山形のリング部材３７が設けられている。なお、図示は省略するが、円形板３４を貫通する例えば３本の基板支持ピンである昇降ピンが設けられており、この昇降ピンと図示しない基板搬送手段との協働作用によりウエハＷはスピンチャック２に受け渡しされるように構成されている。

スピンチャック３に保持されたウエハＷの上方に、このウエハＷの表面と対向するようにして現像液ノズル４が昇降可能且つ水平移動可能なように設けられている。現像液ノズル４について図３及び図４を用いて詳しく説明すると、現像液ノズル４は例えば下方に向かって幅が狭くなるようにくさび形に形成されており、その下端面には帯状の現像液を吐出するための例えば長さＬ１が８〜１５ｍｍ、幅Ｌ２が０．１〜１ｍｍの範囲内で形成される帯状例えばスリット状の吐出口４１が設けられている。この吐出口４１は、その長さ方向がウエハＷの周縁から中央部側に向かうように配置されている。ここで「周縁から中央部側に向かって伸びるスリット状」とは、ウエハＷの一端縁から中央部に向かう直線（半径）に沿って伸びる場合だけでなく、この線に対して僅かに角度をもたせて交差させている場合も含まれる。また「帯状」とは、実質的に帯状となっていればよく、例えば水平断面が厳密に長方形をなしていなくともよく、例えば台形状であったり、各辺が波形状である場合も帯状に含まれる。

また詳しくは図４に示すように、吐出口４１は、内部に形成された液貯留部４２と連通している。液貯留部４２は供給路例えば現像液配管４３の一端が接続され、この現像液配管４３の他端側は現像液の供給源４４と接続されている。現像液配管４３の途中には、現像液の温度を調節するための主温度調節部４５例えば熱交換器、及び図示しない送液手段例えば吐出ストロークを変えることで吐出流量を調節可能なベローズポンプ等が設けられている。更に、現像液配管４３の一部例えば現像液ノズル４の上端面近傍からある程度上流側に亘る部位には、その外側を囲むようにして温調水の流路例えば温調水用配管４６が設けられ、これにより現像液配管４３と温調水用配管４６とが重なり合う二重管４７が形成されている。即ち、当該二重管４７は補助温度調節部を構成しており、現像液と温調水の流路を仕切る管壁を介して現像液と温調水との間で熱交換が行われ、現像液が所定の温度に温調されるように構成されている。更に二重管４７の両端から伸びる温調水用配管４６は互いに繋がって循環路を形成しており、この循環路の途中には温調水貯留部４８及び温調水の温度を調節する温度調節部４９例えば熱交換器が設けられている。即ち、主温度調節部４５及び補助温度調節部である二重管４７により現像液が所定の温度例えば５〜６０℃に温調可能なように構成されている。なお、ここでいう「主」、「補助」は説明の便宜上付したものである。更に必ずしも主温度調節部４５及び補助温度調節部である二重管４７の両方を備えていなくともよく、いずれか一方を備えた構成としてもよい。

説明を図２に戻すと、現像液ノズル４は支持部材であるノズルアーム５の一端側に支持されており、このノズルアーム５の他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基体５１と接続されており、更に移動基体５１は例えばユニットの外装体底面にてＸ方向に伸びるガイド部材５２に沿って横方向に移動可能なように構成されている。また図中５３は現像液ノズル４の待機部であり、このノズル待機部５３でノズル先端部の洗浄などが行われる。

ウエハＷの表面と対向するようにリンス液例えば純水を吐出するための細孔の吐出孔６０を有する水平移動及び昇降自在なリンス液ノズル６が設けられている。リンス液ノズル６には供給路例えばリンス液配管６１の一端が接続されており、このリンス液配管６１の他端側はリンス液の供給源６２と接続され、その途中には図示しない送液手段例えば吐出ストロークを変えることで吐出流量を調節可能なベローズポンプ等が設けられている。更にリンス液ノズルはノズルアーム６３を介して図示しない昇降機構を備えた移動基体６４と接続されており、この移動基体６４は前記ガイド部材５２に沿って横方向に移動可能なように構成されている。また図中６５はリンス液ノズル６の待機部である。

図中７は制御部であり、この制御部７は駆動機構２２、昇降部３３、移動基体５１、６４の動作を制御する機能を有している。具体的には、駆動機構２２によりウエハＷを正転させると共に、吐出口４１から現像液を吐出しつつ現像液ノズル４を基板の外側から中央部に向かって移動させて当該ウエハＷの表面に現像液を供給した後、駆動機構２２により当該ウエハＷを逆転させるように制御する機能を有している。更にこの制御部７は、ウエハＷの表面に供給された現像液が前記所定の温度例えば５〜６０℃となるように主温度調節部４５及び補助温度調節部である二重管４７の温調動作を制御する機能を有している。より詳しく説明すると、制御部７の備えた記憶部例えばメモリにはレジストの種類に対応付けて例えば５〜６０℃の範囲内で決められた現像液の温度設定値の情報が記憶されており、現像処理しようとするウエハＷに塗布されたレジストの種類に基づいて現像液の温度設定値が決められる。つまり現像液に対するレジストの種類毎の溶解特性に応じて現像液の温度が制御される。なおレジストの種類に応じて現像液の温度設定値を決めることができれば必ずしも制御部７のメモリにそれら情報を記憶させていなくともよく、例えばオペレータが制御部７の入力手段を介して温度設定値を入力するようにしてもよい。

ここでレジストの種類に対応付けた現像液の温度設定値について一例を挙げておくと、例えばＫｒＦ光源用のレジストであって、例えば現像液に対して溶解性の低いレジスト種類であった場合には現像液の温度設定値を高く例えば４０〜６０℃に設定する。更に例えば近年適用可能性が検討されているＡｒＦ光源用のレジストであって、例えば現像液に対して溶解性の高いレジスト種類であった場合には現像液の温度設定値を低く例えば２０〜４０℃に設定する。更にはＩ線、Ｇ線などの光源用レジストのように、低温で溶解性が促進されるレジストの場合には温度設定値を例えば１０〜２０℃に設定する。通常はＫｒＦ又はＡｒＦ用であるかはその溶解速度で区別されており、ＫｒＦ用のものであるか、ＡｒＦ用のものであるかによって温度をきめるのではなく、レジストの溶解が促進される温度が高温側にあるか低温側にあるかを把握し、そしてその具体的な温度を設定するのである。

ここで、上述の現像装置により現像処理される基板例えばウエハＷの表面に、露光により転写されたパターンの一例について図５を用いて説明しておく。このウエハＷの表面には、例えば図５（ａ）に示すように、デバイス形成用のチップ２００のパターンが上下方向及び左右方向に間隔をおいて露光により転写されている。このチップ２００のパターンについて詳しく説明すると、図５（ｂ）に模式的に示すように、パターンが形成されないで当該部位に密にレジストが残る密パターン部位２０１と、パターンが形成されて当該部位に残るレジスト密度が小さい粗パターン部位２０２とが並んで配置されている。つまり、ウエハ表面の全てのチップ２００が該当するわけではないが、仮にこのウエハＷを鉛直軸回りに回転させたとすると、回転方向に密パターン部位２０１と粗パターン部位２０２とが並ぶ配置になるチップ２００がウエハＷに転写されていることとなる。また２０３は、現像処理後に線幅精度を確認するための検査用パターンである。なお図５に記載のチップは回路線幅を作成する過程での参考パターンであり、また作図の便宜上、パターンの粗密を誇張すると共にパターンを直線で記載してあるが、実際には所定の回路パターンにより形成されている。

続いて、上記現像装置を用いて基板例えばウエハＷを現像する工程について図６を用いて説明する。先ず、外カップ３１、内カップ３２が下降位置にあり、現像液ノズル４及びリンスノズル６がノズル待機部５３、６５の上方に夫々配置された状態において、その表面にレジストが塗布され、更に露光された後のウエハＷが図示しない基板搬送手段により搬入されると、この基板搬送手段と図示しない昇降ピンとの協働作用によりウエハＷはスピンチャック２に受け渡される。

次いで、外カップ３１が上昇位置に設定されると共に、図６（ａ）に示すように、現像液の吐出開始位置である例えばウエハＷの一端側の外縁から僅かに外側であってかつウエハＷの表面から僅かに高い位置に現像液ノズル４を位置させると共に、例えばウエハＷの他端側の外縁から僅かに外側であってかつウエハＷの表面から僅かに高い位置に吐出孔６０が設定されるようにリンス液ノズル６を配置する。

しかる後、図６（ｂ）に示すように、ウエハＷを鉛直軸回りに例えば５００〜１２００ｒｐｍの回転速度で正転例えば時計回りに回転させると共に、吐出口４１から現像液を帯状に吐出しながら現像液ノズル４をウエハＷの回転半径方向、つまりウエハＷの外側から中央部に向かって移動させる。これによりウエハＷの表面全体に螺旋状に現像液が供給される。ノズルの移動速度は、例えば８インチサイズのウエハＷの場合に１〜２秒でウエハＷの中央部上方例えばウエハＷの中心に吐出口４１が到達するように設定する。その一方で、例えば現像液ノズル４の移動開始のタイミングに併せて、ウエハＷの回転半径方向に現像液ノズル４と対向してリンス液ノズル６を同期に移動させて現像液ノズル４の近傍（待機位置）にリンス液ノズル６を設定する。つまりウエハＷの中央部上方をリンス液吐出位置とすると、リンス液ノズル６をその少し手前で停止させておく。

ウエハＷの中央部例えば中心上方まで現像液ノズル４が移動されると、図６（ｃ）に示すように、当該位置にて一旦現像液の吐出を停止する一方で、ウエハＷの回転を正転から逆転に切り替え、そして例えば５００〜１２００ｒｐｍの回転速度で逆転例えば反時計回りに回転させる。なお、詳しくはモータである駆動機構２２の正転動作が完全に停止してから例えば逆転用の電流を供給して逆転させるので、厳密には正転から逆転されるまでに一定の静置時間が生じる。逆転が開始されるタイミングに併せて現像液ノズル４からの現像液の吐出を開始し、回転するウエハＷの中央部に現像液を供給する。

このときウエハＷは回転していることから遠心力の作用によりウエハＷの表面に沿って現像液は外側に広がり、結果としてウエハＷの表面には薄膜状の液膜が形成される。そして現像液にレジストの溶解性の部位が溶解して、その後にパターンを形成する不溶解性の部位が残ることとなる。なお、厳密には現像液供給時において隣り合う現像液同士に僅かな隙間があったり、隣り合う帯状の現像液の一部が重なりあっていてもウエハＷが回転することで現像液がつながるので、この場合も技術的範囲に含まれる。

現像液ノズル４は、中央部にて例えば所定の時間の吐出をした後、吐出動作を停止して速やかに後退する。次いで図６（ｄ）に示すように、この現像液ノズル４と入れ替わるようにしてリンス液ノズル６がウエハＷの中央部上方に配置され、速やかにリンス液ノズル６から例えば所定の時間だけリンス液を吐出してウエハＷの表面にリンス液を供給する。なお、リンス液は少なくとも現像液が乾く前に供給すればよく、例えば２秒以内において現像液の吐出を停止する直前又は直後にリンス液を供給される。

ウエハＷの表面に供給されたリンス液は、回転するウエハＷの遠心力の作用により表面に沿って外側に広がり、ウエハＷ表面のレジスト溶解成分を含む現像液を洗い流し、これによりウエハＷの表面が洗浄される。続いて、リンス液の吐出を停止したリンス液ノズル６が後退すると、図６（ｅ）に示すように、ウエハＷを例えば２０００ｒｐｍの回転速度で高速回転させて表面の液を振り切るスピン乾燥がなされる。しかる後、外カップ３１が下降し、図示しない基板搬送手段によりウエハＷが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を正転させると共に、現像液を螺旋状に供給した後、ウエハＷを逆転させる構成としたことにより、ウエハ上の現像液の液流れのパターンが変るので、例えば一方向の流れを形成する場合に比べてパターンの細部にまで現像液が行き届きやすくなる。より詳しくは、例えば図７に示すように、正転時には密パターン部位２０１から粗パターン部位２０２に向かう流れが形成され、逆転時には粗パターン部位２０２から密パターン部位２０１に向かう液流れが形成され、これにより正転時に密パターン部位２０１により流れが阻害されたとしても、逆転時に粗パターン部位２０２に現像液を行き届かせることができる。その結果として現像液をパターンの隅々にまで行き届かせることができ、現像後に線幅が高い面内均一性を有するパターンを得ることができる。

続いて、本発明の他の実施の形態に係る現像装置について図８及び図９を参照しながら説明する。本例の現像装置は、現像液ノズル４の吐出口４１をウエハＷの中央部に向かって傾斜させると共に、この現像液ノズル４から基板例えばウエハＷの表面に供給した現像液Ｄを中央部側に押しやるための流体供給手段を備えたこと及びウエハＷを正転，逆転させないことを除いては図１記載の現像装置と同じ構成である。同じ構成を採用したところについては、同じ符号を付すことにより詳しい説明は省略する。より詳しく説明すると、現像液ノズル４の吐出口４１は、例えば縦の軸線に対して所定の傾斜角θ１例えば５〜４５度中央部側に向かって傾斜されて構成されている。更に、現像液ノズル４の進行方向の後方側には、内側下方に傾斜する吐出口８０を有し、現像液Ｄが供給されたウエハＷの表面に流体を斜めに供給して現像液Ｄを中央部側に押しやるための流体供給ノズル８が設けられている。この流体供給ノズル８は、支持部材８１により現像液ノズル４と一体的に支持されている。これにより、流体供給ノズル８は現像液ノズル４に続いてウエハＷの外側から中央部に向かってスライド移動可能なように構成されている。更に流体供給ノズル８には供給路８２例えば配管を介して流体の供給源８３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。

このような構成において、既述の場合と吐出口４１から現像液Ｄを吐出しつつ現像液ノズル４をスキャンさせると共に、吐出口８０から流体例えば希薄現像液又は窒素ガスなどの不活性ガスを吐出しつつ流体供給ノズルを現像液ノズル４に続いてスキャンする構成とする（図９参照）。この場合、現像液Ｄを内側下方に向かって斜めに供給することと、更に現像液Ｄに流体を吹き付けて中央部側に押しやることとが相俟って、回転数にもよるが、例えば５００〜１５００ｒｐｍに設定されていれば遠心力の作用に逆らって一瞬ではあるが外から内側に向かう液流れが形成され、その後は遠心力の作用により内から外側に向かう液流れが形成される。その結果、ウエハＷの表面のある部位で見ると、外から内、内から外の互いに対向する液流れが形成されるので、この液流れにより溶解成分の排出が促進されて線幅精度の高いパターンを形成することができる。但し、本例においては、必ずしも傾斜させた吐出口４１と流体供給ノズル８の両方を備えた構成にしなくともよく、少なくともいずれか一方を備えた構成であってもよい。

続いて、本発明の他の実施の形態に係る現像装置について図１０及び図１１を参照しながら説明する。本例の現像装置のスピンチャック２はウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着してウエハＷを傾斜姿勢に保持する構成としたこと及びウエハＷを正転，逆転させないことを除いては図１記載の現像装置と同じ構成である。同じ構成を採用したところについては、同じ符号を付すことにより詳しい説明は省略する。スピンチャック２はウエハＷを所定の傾斜角θ２例えば１０〜３０度の範囲内から選択される傾斜角で傾斜姿勢に保持されるように構成されている。なお、詳しくは、当該傾斜角θに対応させて前記ガイド部材５２に傾斜をもたせることにより、現像液ノズル４はウエハＷの傾斜した表面と略平行にスライド移動されるように構成されている。リング部材３７の上端面も傾斜されている。

この場合、既述の場合と同様の手順によりウエハＷは現像されるが、傾斜姿勢に保持したことにより、図１１に模式的に示すように、表面上の現像液Ｄには傾斜面に沿って下方側に向かう液流れが形成されようとする。ここで現像液Ｄを塗布しているときウエハＷは回転させているので、回転数にもよるが、例えば５００〜１５００ｒｐｍに設定されていれば、例えばウエハ表面のある部位で見ると、傾斜面の上方側に位置したときには、当該部位上にある現像液Ｄには外から中央部に向かう液流れが形成され、また傾斜面の下方側に位置したときには、当該部位上にある現像液には中央部から外に向かう液流れが形成される。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る。以上において、図１，図８及び図１１の実施の形態のうち少なくとも２つを組み合わせた構成としてもよい。

更に続いて、本発明の更に他の実施の形態に係る現像装置について図１２及び図１３を参照しながら説明する。本例の現像装置のスピンチャック２はウエハＷの中心から偏心した位置にて裏面側中央部を吸引吸着してウエハＷを水平姿勢に保持する構成としたことを除いては図１記載の現像装置と同じ構成である。同じ構成を採用したところについては、同じ符号を付すことで詳しい説明を省略する。具体的には前記偏心した位置で保持し、例えば直径３００ｍｍのウエハＷの場合にはその中心から径方向に沿って例えば１〜１５ｍｍ離れたところに回転軸が位置するように設定されている。

例えば図１３に示すように、回転軸を中心として、この回転軸とウエハＷの中心とを結ぶ直線が左右に所定の角度例えば３０〜９０度回転するようにウエハＷを振動させると共に、吐出口４１から現像液Ｄを吐出しつつ現像液ノズル４を回転軸とウエハＷの中心とを結ぶ直線の延長線上に位置するウエハＷの例えば回転軸寄りの一端から他端に亘って現像液ノズル４をスライド移動させる。続いて、例えば現像液ノズル４がウエハＷの他端と通過するタイミングに合わせて、吐出口６０からリンス液を吐出しつつリンス液ノズル６を回転軸とウエハＷの中心とを結ぶ直線の延長線上に位置するウエハＷの例えば回転軸寄りの一端から他端に亘ってスライド移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る。

本発明においては、基板はウエハＷに限られず、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。更には既述の現像液ノズル４の構成は、例えばレジストを基板に塗布するための塗布液ノズルなどにも適用することができる。

最後に上述の現像装置が組み込まれ塗布・現像装置の一例の構成について図１４及び図１５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Ｃ１を搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアＣ１を複数個載置可能な載置部９０ａを備えたキャリアステーション９０と、このキャリアステーション９０から見て前方の壁面に設けられる開閉部９１と、開閉部９１を介してキャリアＣ１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９２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９３により囲まれる空間内に置かれている。また図中９４、９５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１５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９６の上に、塗布ユニットＣＯＴ、本発明に係る現像装置を備えた現像ユニット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。また上述の棚ユニット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、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９７及び第２の搬送室９８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、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Ｃ１が載置台９０に載置されると、開閉部９１と共にキャリアＣ１の蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１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ＣＯＴにてレジスト液が塗布される。続いてウエハ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９０上の元のキャリアＣ１へと戻される。

本発明の実施の形態にかかる現像装置を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態にかかる現像装置を示す平面図である。 上記現像装置の現像液ノズルを示す斜視図である。 上記現像装置の現像液ノズルを示す縦断面図である。 上記現像装置で現像されるウエハＷの一例を示す説明図である。 上記現像装置を用いてウエハを現像処理する工程を示す工程図である。 ウエハの表面に供給された現像液の液流れの様子を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態にかかる現像装置を示す縦断面図である。 ウエハの表面に供給された現像液の液流れの様子を示す説明図である。 本発明の更に他の実施の形態にかかる現像装置を示す縦断面図である。 ウエハの表面に供給された現像液の液流れの様子を示す説明図である。 本発明の更に他の実施の形態にかかる現像装置を示す縦断面図である。 ウエハの表面に供給された現像液の液流れの様子を示す説明図である。 上記現像装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例を示す平面図である。 上記現像装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例を示す斜視図である。 従来の現像装置を示す説明図である。 従来の他の現像装置を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
２ スピンチャック
２２ 駆動機構
４ 現像液ノズル
４１ 吐出口
６ リンス液ノズル

Claims (22)

1. 塗布液が表面に塗布され、露光され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、
   この基板保持部を鉛直軸回りに正転又は逆転させる回転駆動機構と、
   前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口を有する現像液ノズルと、
   この現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、 前記回転駆動機構により基板を正転させると共に、前記吐出口から現像液を吐出しつつ現像液ノズルを移動させて基板の表面に現像液を供給した後、回転駆動機構により当該基板を逆転させるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 基板の表面のレジストにはチップのパターンが向きを揃えて形成され、さらにチップには密にパターンが形成される部位と、粗にパターンが形成される部位とが並んでいることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記制御部は、基板を逆転させているときに前記吐出口から基板の中央部に現像液を吐出するように更に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記制御部は、基板を逆転させているときに前記吐出口から現像液を吐出しながら現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させるように更に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
5. 基板の回転を正転から逆転に切り替えるときに、基板を一旦静置させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の現像装置。
6. 塗布液が表面に塗布され、露光され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、
   この基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
   前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状であって、かつ基板の中央部側に向かって傾斜する吐出口を有する現像液ノズルと、
   この現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、
   前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、現像液ノズルから基板の表面に供給された現像液を中央部側に押しやるための流体を供給する流体供給ノズルと、
   前記現像液ノズルに続いて流体供給ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする現像装置。
7. 前記流体は、希釈現像液であることを特徴とする請求項６記載の現像装置。
8. 前記流体は、気体であることを特徴とする請求項６記載の現像装置。
9. 塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像装置において、
   前記基板を傾斜姿勢で保持する基板保持部と、
   この基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
   前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口を有する現像液ノズルと、
   この現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる移動機構と、
   前記回転駆動機構により基板を回転させると共に、前記吐出口から現像液を吐出しつつ現像液ノズルを移動させて基板の表面に現像液を供給するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする現像装置。
10. 基板の傾斜角は、１度〜１０度であることを特徴とする請求項９記載の現像装置。
11. 塗布液が表面に塗布され、露光され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、
    この基板保持部を鉛直軸回りに回転させると共にその回転軸が基板の中心から偏心している回転駆動機構と、
    前記基板保持部に保持された基板の表面と対向して配置され、この基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口を有する現像液ノズルと、
    基板の中心と回転軸を結ぶ直線の延長線上にある基板の一端から他端に向かって現像液ノズルを移動させる移動機構と、
    前記回転駆動機構により基板を左右に振動させると共に、前記吐出口から現像液を吐出しつつ現像液ノズルを移動させて基板の表面に現像液を供給するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする現像装置。
12. 塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
    基板保持部により裏面側から基板を水平に保持する工程と、
    この基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに正転させる工程と、
    この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる工程と、
    現像液ノズルを移動させつつ当該現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、
    現像液ノズルが基板の中央部まで移動した後、基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに逆転させる工程と、を含むことを特徴とする現像方法。
13. 基板の表面のレジストにはチップのパターンが向きを揃えて形成され、さらにチップには密にパターンが形成される部位と、粗にパターンが形成される部位とが並んでいることを特徴とする請求項１２記載の現像方法。
14. 基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに逆転させているときに前記吐出口から基板の中央部に現像液を吐出することを特徴とする請求項１２又は１３記載の現像方法。
15. 基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに逆転させているときに前記吐出口から現像液を吐出しながら現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させることを特徴とする請求項１２又は１３記載の現像方法。
16. 基板の回転を正転から逆転に切り替えるときに、基板を一旦静置させることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか一つに記載の現像方法。
17. 塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
    基板保持部により裏面側から基板を水平に保持する工程と、
    この基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる工程と、
    この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる工程と、
    現像液ノズルを移動させつつ当該現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、
    この現像液ノズルに続いて、当該現像液ノズルから基板の表面に供給された現像液を中央部側に押しやるための流体を流体供給ノズルから基板に向けて供給する工程と、を含むことを特徴とする現像方法。
18. 前記流体は、希薄現像液であることを特徴とする請求項１７記載の現像方法。
19. 前記流体は、気体であることを特徴とする請求項１７記載の現像方法。
20. 塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
    基板保持部により裏面側から基板を傾斜姿勢に保持する工程と、
    この基板保持部に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる工程と、
    この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の外側から中央部に向かって移動させる工程と、
    この現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、を含むことを特徴とする現像方法。
21. 基板の傾斜角は、１度〜１０度であることを特徴とする請求項２０記載の現像方法。
22. 塗布液が表面に塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法において、
    基板保持部により裏面側から基板を水平姿勢に保持する工程と、
    この基板保持部に保持された基板を当該基板の中心から偏心した位置を回転軸として鉛直軸回りの左右に振動させる工程と、
    この基板の表面と対向する現像液ノズルを基板の中心と回転軸を結ぶ直線の延長線上にある基板の一端から他端に向かって移動させる工程と、
    現像液ノズルを移動させつつ当該現像液ノズルに設けられた基板の周縁から中央部側に伸びる帯状の吐出口から現像液を基板の表面に向けて吐出する工程と、を含むことを特徴とする現像方法。

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