JP2006080315A - 基板洗浄方法及び現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光された半導体ウエハの表面に現像液を供給して現像を行った後に、基板の表面の溶解物を洗浄するにあたって、高い洗浄効果を得ること。
【解決手段】 現像を終えたウエハを回転させながら、ノズルからウエハ中心部に洗浄液を吐出してその洗浄液を周囲に広げて液膜を形成し、次いで前記ノズルを移動させて、基板の中心部に乾燥領域を発生させ、基板を１５００ｒｐｍの回転数で回転させその遠心力により前記乾燥領域を周囲に広げる。前記ノズルは乾燥領域に追いつかれない速度でウエハの中心から例えば８０ｍｍ〜９５ｍｍ離れた位置まで移動し、そこで洗浄液の吐出を停止する。また予めこの位置に別のノズルを配置して、ここから洗浄液を吐出しておき、乾燥領域がそこへ到達する直前にその吐出を停止してもよい。ウエハの中心に乾燥領域のコアを形成する場合、ガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止することが好ましい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、露光された基板の表面に現像液を供給して現像を行った後に基板の表面を洗浄する方法及びこの方法を実施するための現像装置に関する。

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、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作成している。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。

このような一連の処理の中で、現像処理においてはウエハ上に現像液を液盛りし、その後例えば所定時間ウエハを静止した状態とし、レジストの溶解性部位を溶解させてパターンが形成される。そしてレジストの溶解物を現像液と共にウエハ表面から除去するために洗浄処理が行われるが、その手法としては従来からウエハの中心部に洗浄液を供給し、その遠心力により液膜を広げ、その液流に載せて前記溶解物及び現像液をウエハ上から除去することが行われている。しかしこのスピン洗浄は、溶解生成物を十分に取り除くことができず、パターンの線幅が広いときには問題視されてこなかったが、線幅が狭くなってくると、残留した溶解生成物が現像欠陥として現れる度合いが強くなる。このためスピン洗浄を例えば６０秒もの長い時間行うようにしているのが現状であるが、スループットの低下の大きな要因になっている。最近では半導体デバイスのコスト競争が激化し、半導体製造プロセスのスループットの向上が要請されており、レジストパターンの形成に要する工程数が多いことから、できるだけ各工程の時間を短縮することが要求されている。またこのように長く洗浄を行っても、やはり溶解生成物の取り残しがあり、十分な洗浄ができているとは言い難い場合もある。

図１３はスピン洗浄のイメージを示す図であり、スピンチャック１により回転しているウエハＷの中心部にノズル１１から洗浄液Ｒを吐出して周囲に広げると、その液流とウエハＷの表面との間の界面に溶解生成物Ｐが留まっていると考えられる。言い換えると液流の下面がパターン表面になじまないかあるいは他の要因により界面における液流が弱いと考えられる。

一方、特許文献１には、角形基板を２００ｒｐｍ程度の遅い回転数で回転させながらその中心部に洗浄液を供給し、その後直ちに窒素ガスを吹き付け、洗浄液の供給点と窒素ガスの供給点とを一体で基板の中心部から周縁部まで移動させ、洗浄液の供給については基板の内接円に達した際に停止することが記載されている。

しかしながら洗浄液の供給点を基板の中心部から外側に移動させながらその手前側にガスを吹き付けると、ガスの吹きつけにより洗浄液の液流が大きく乱れ、ウエハＷの表面から離れたパーティクルが液流に乗れずにその表面に取り残され、上述のスピン洗浄よりも効果的ではあるが、高い洗浄効果を得ることは難しい。

特開２００２−５７０８８号公報：段落００４７、００４９

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、露光された基板の表面に現像液を供給して現像を行った後に基板の表面を洗浄するにあたって、高い洗浄効果を得ることができ、しかも洗浄時間が短くて済むことのできる洗浄方法及び現像装置を提供することにある。

本発明は、露光された基板の表面に現像液を供給して現像を行った後に基板の表面を洗浄する方法において、
基板を水平に保持した基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら基板の中心部に洗浄液を供給する工程と、
その後、基板保持部を回転させたまま、洗浄液の供給を停止するかまたは洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動することにより、洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させる工程と、
基板保持部を１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させた状態で、前記乾燥領域内に洗浄液を供給することなく、前記乾燥領域を基板の中心部から外に向かって広げる工程と、
前記基板の表面における前記乾燥領域の外側領域に洗浄液を供給する工程と、を含むことを特徴とする。

基板の回転数の上限については特に規定していないが、基板の外側に向かって乾燥領域が円状に広がりながら当該領域の縁において洗浄液が基板表面のパーティクルを除去する効果が得られる回転数であればよい。

本発明は、前記乾燥領域の外側領域に洗浄液を供給する工程を行った後、基板の周縁よりも中心部側に寄った位置であって、基板の中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置において、当該洗浄液の供給を停止する工程を含むようにしてもよい。この場合、基板が８インチサイズ以上の大きさの半導体ウエハであれば、前記予め設定された距離は、基板の中心部より５０ｍｍ以上、９５ｍｍ以下の距離であることが好ましい。前記乾燥領域の外側領域に洗浄液を供給する工程は、基板の中心部に洗浄液を供給したノズルにより行うようにしてもよいし、あるいは基板の中心部に洗浄液を供給したノズルとは別のノズルにより行うようにしてもよい。

洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させる工程は、洗浄液の供給を停止するかまたは洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動することに加えて、ガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止する工程を含むことが好ましい。

他の発明は、露光された基板の表面に現像液ノズルにより現像液を供給して現像を行い、続いて当該基板の表面を洗浄する現像装置において、
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の回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、
この洗浄液ノズルを移動させるためのノズル駆動機構と、
基板保持部を回転させながら前記洗浄液ノズルから基板の中心部に洗浄液を供給するステップと、洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動させることにより洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップと、基板保持部を１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させた状態とすることにより前記乾燥領域を基板の中心部から外に向かって広げると共にその洗浄液の供給位置が乾燥領域に追いつかれない速度で洗浄液ノズルを基板の外側に向かって移動するステップと、を実行するように作成されたプログラムと、
を備えたことを特徴とする。

前記プログラムは、洗浄液ノズルを乾燥領域に追いつかれない速度で基板の外側に向かって移動するステップに加えて、基板の周縁よりも中心部側に寄った位置であって、基板の中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置において、当該洗浄液ノズルからの洗浄液の供給を停止するステップを実行するように作成されていてもよい。また上記の現像装置は、ガスを基板に吹き付けるためのガスノズルを更に備えた構成であってもよく、この場合、洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップは、洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動させた直後にガスノズルからガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止するステップとすることができる。

更に他の発明は、露光された基板の表面に現像液ノズルにより現像液を供給して現像を行い、続いて当該基板の表面を洗浄する現像装置において、
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の回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給する第１の洗浄液ノズル及び第２の洗浄液ノズルと、
基板保持部を回転させながら前記第１の洗浄液ノズルから基板の中心部に洗浄液を供給すると共に基板の中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置に第２の洗浄液ノズルから洗浄液を供給するステップと、第１の洗浄液ノズルの洗浄液の供給を止めることにより洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップと、基板保持部を１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させた状態とすることにより前記乾燥領域を基板の中心部から外に向かって広げるステップと、前記乾燥領域がその供給位置に到達する前に、第２の洗浄液ノズルの洗浄液の供給を止めるかあるいはその供給位置が乾燥領域に追いつかれない速度で当該第２の洗浄液ノズルを基板の外側に向かって移動するステップと、を実行するように作成されたプログラムと、
を備えたことを特徴とする。

この発明の現像装置は、ガスを基板に吹き付けるためのガスノズルを更に備え、洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップは、第１の洗浄液ノズルの洗浄液の供給を止めた直後にガスノズルからガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止するステップとすることができる。

本発明によれば、現像を終えた基板を回転させながらその中心部から洗浄液を周囲に広げて液膜を形成し、次いで基板の中心部に乾燥領域を発生させて基板を１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させその遠心力により前記乾燥領域を周囲に広げるようにしているので、現像時の溶解生成物の除去効果が大きく、基板の表面上の異物を低減でき、現像欠陥を抑えることができる。これは、乾燥領域の外縁に相当する液膜の切れ目が外に向かって勢いよく走るので、液膜の切れ目部分において、現像時の溶解生成物を液流にのせて運び去る作用が大きいことに起因すると考えられる。
また基板の中心部から洗浄液を周囲に広げて液膜を形成した後、ガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止するようにすれば、中心部に近い領域において、ガスの吹き付けを利用しない場合に比べ、より確実に乾燥領域を発生させることができ、中心部に近い領域における洗浄効果をより高めることができる。

更に基板の周縁よりも中心部側に寄った位置であって、基板の中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置において、洗浄液の供給を停止するようにすれば、洗浄液を供給したときに１５００ｒｐｍ以上の回転数であることに基づく、基板の大きな遠心力により洗浄液が乱れるという現象を避けることができ、洗浄効果を高めることができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１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。スピンチャック２は回転軸２１を介して回転機構を含む駆動機構２２と接続されており、ウエハＷを保持した状態で回転及び昇降可能なように構成されている。なお、本例では、スピンチャック２の回転軸２１上にウエハＷの中心が位置するように設定されている。

スピンチャック２上のウエハＷ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。このカップ体３は、上部側が四角状であり下部側が円筒状の外カップ３１と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ３２とからなり、外カップ３１の下端部に接続された昇降部３３により外カップ３１が昇降し、更に内カップ３２は外カップ３１の下端側内周面に形成された段部に押し上げられて昇降可能なように構成されている。

またスピンチャック２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。液受け部３５の底面にはドレイン排出口３６が形成されており、ウエハＷからこぼれ落ちるか、あるいは振り切られて液受け部３５に貯留された現像液や洗浄液はこのドレイン排出口３６を介して装置の外部に排出される。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。

更に本例の現像装置は、現像液ノズル２３及び洗浄液ノズル４を備えている。現像液ノズル２３は、スピンチャック２に保持されたウエハＷの直径方向に伸びる帯状の吐出口例えばスリット状の吐出口２３ａ（図２参照）を備えている。このノズル２３は現像液供給路２４例えば配管を介して現像液供給系２５に接続されている。この現像液供給系２５は、現像液供給源、供給制御機器などを含むものである。

前記現像液ノズル２３は支持部材であるノズルアーム２６の一端側に支持されており、このノズルアーム２６の他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基体２７と接続されており、更に移動基体２７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２８に沿って、昇降機構と共に移動機構をなす図示しない駆動源により横方向に移動可能なように構成されている。また図中２９は現像液ノズル２３の待機部であり、このノズル待機部２９でノズル先端部の洗浄などが行われる。

洗浄液ノズル４は細孔の例えば口径４．３ｍｍの吐出孔４１（図２参照）を有し（１／４インチチューブ：チューブ肉厚が１．０ｍｍ）、洗浄液供給路４２例えば配管を介して洗浄液供給系４３に接続されている。この洗浄液供給系４３は、洗浄液供給源、供給制御機器などを含むものであり、供給制御機器は、吐出流量可能なポンプ及びバルブなどを備えている。更に洗浄液ノズル４はノズルアーム４４を介して図示しない昇降機構を備えた移動基体４５と接続されており、この移動基体４５は昇降機構と共に移動機構をなす図示しない駆動源により例えば前記ガイド部材２８に沿って現像液ノズル２３と干渉しないで横方向に移動可能なように構成されている。また図中４６は洗浄液ノズル６の待機部である。

更に図中５はコンピュータからなる制御部であり、この制御部５は、この現像装置が行う後述の動作における各ステップを実行するためのプログラムを備えていて、現像液供給系２５、現像液ノズル２３を移動させるための移動機構、洗浄液供給系４３、洗浄ノズル４を移動させるための移動機構、スピンチャック２を駆動する駆動機構２２及びカップ３２の昇降部３３などを制御するための制御信号を、前記プログラムに基づいて出力するように構成されている。

続いて、上記現像装置を用いて基板であるウエハＷを現像し、その後洗浄する一連の工程について説明する。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２３及び洗浄ノズル４がノズル待機部２９、４６にて夫々待機している状態において、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及び内カップ３２が上昇位置に設定されると共に、ウエハＷの左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２３を配置すると共に、例えばウエハＷのの右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４１が設定されるように洗浄液ノズル４を配置する。本例では、ウエハＷの表面から例えば１〜２０ｍｍ高い位置に吐出口２３ａが設定されている。

しかる後、ウエハＷを鉛直軸回りに例えば５００ｒｐｍ以上、一例として本例では例えば１０００〜１２００ｒｐｍの回転速度で回転させると共に、吐出口２３ａから現像液Ｄを帯状に吐出しながら現像液ノズル２３をウエハＷの回転半径方向、つまりウエハＷの外側から中央側に向かって移動させる。吐出口２３ａから帯状に吐出された現像液Ｄは、例えば図３に模式的に示すように、ウエハＷの外側から内側に向かって互いに隙間のないように並べられていき、これによりウエハＷの表面全体に螺旋状に現像液Ｄが供給される。そして回転しているウエハＷの遠心力の作用によりウエハＷの表面に沿って現像液Ｄ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Ｄ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。

このような現像の手法の利点について触れておくと、鉛直軸回りに回転するウエハＷに対して、その回転半径方向に伸びる帯状の現像液を供給する構成とすることにより、幅の広い帯状の現像液をウエハＷの表面に並べることができる。このため現像液ノズル２３の移動速度を大きく設定することができ、現像時間の短縮化を図ることができる。また現像が行われている間はウエハＷを回転させる構成とすることにより、レジスト溶解成分をレジスト表面、特にレジストパターンの谷間にあたる部位から溶解成分を掻き出して除去することができる。

次いでこの現像液ノズル２３と入れ替わるようにして洗浄液ノズル４がウエハＷの中央部上方に配置され、そして現像液ノズル２３が現像液の供給を停止した直後に速やかに洗浄液ノズル４から洗浄液Ｒを吐出してウエハＷの表面の洗浄を行う。以下にこの洗浄工程について図４及び図５を参照しながら詳述すると、この洗浄工程は以下のステップにより行われる。

ステップ１： 図４（ａ）に示すように、洗浄液ノズル４をウエハＷの中心部に対向しかつウエハＷの表面から例えば１５ｍｍの高さの位置に設定し、スピンチャック２を１０００ｒｐｍの回転数で回転させながら、洗浄液ノズル４からウエハＷの中心部に洗浄液例えば純水を例えば５００ｍｌ／分の流量で例えば５秒間吐出する。これにより洗浄液が遠心力によりウエハＷの中心部から周縁に向かって広がりウエハＷの表面全体に液膜が形成される。なおウエハＷの中心部とは、中心点あるいはその近傍を意味する。

ステップ２： 次いで図４（ｂ）に示すように、スピンチャック２を１５００ｒｐｍ以上例えば２０００ｒｐｍの回転数で回転させながら洗浄液を例えば２５０ｍｌ／分の流量で吐出しながら洗浄液ノズル４をウエハＷの中心部から予め設定された位置に向かって例えば２０ｍｍ／秒の移動速度で移動させる。このように洗浄液の供給位置をウエハＷの中心部から外側に移動させることにより、乾燥領域がウエハＷの中心部に発生する。つまりウエハＷの中心部に今まで供給されていた洗浄液がなくなるので、液膜がウエハＷの中心部から乾き始めて乾燥領域のいわばコアがウエハＷの中心部に発生する。そしてその乾燥領域（コア）６が広がっていく。このとき洗浄液ノズル４は、ここから吐出した洗浄液の供給位置が乾燥領域６に追いつかれない速度で外側に向かって移動することが重要である。従って洗浄液ノズル４の好ましい移動速度は、ウエハＷの回転数及び洗浄液の吐出流量によって多少変わってくる。なお乾燥領域６とは、洗浄液が蒸発することによりウエハＷの表面が露出した領域であるが、ウエハＷの表面にミクロレベルの液滴が付着している場合もこの乾燥領域に相当する。

ステップ３： 続いて図４（ｃ）に示すように、ウエハＷの周縁よりも中心部側に寄った位置であって、ウエハＷの中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置において、当該洗浄液ノズル４の移動を停止し、その後直ぐに洗浄液ノズル４からの洗浄液の供給を停止する。ここでいう「予め設定された距離」とは、例えば５０ｍｍ〜９５ｍｍであることが好ましい。その理由は、ウエハＷの中心部に近い位置において洗浄液の吐出を停止すると、ウエハＷの周縁に近い領域が大きな遠心力により液が飛ばされて乾燥し始めてしまうおそれがある。このため乾燥領域６が発生した後、乾燥領域６の外側にてできるだけ多くの量の洗浄液をウエハＷ上に供給しておくことが望ましい。この洗浄液の停止のタイミングは、乾燥領域６が洗浄液の供給位置に到達する前であり、例えば洗浄液ノズル４をウエハＷの中心部から８０ｍｍ離れた位置で移動を停止する場合には洗浄液ノズル４の移動を停止した後、例えば１秒以内である。このステップについては、乾燥領域６が洗浄液の供給位置に到達する直前まで洗浄液を供給していることが好ましい。なお洗浄液ノズル４の移動を停止させずに洗浄液の供給のみ停止するようにしてもよい。

しかし洗浄液ノズル４の落ち着く先が、ウエハＷの中心部から離れすぎると、洗浄液に作用する遠心力が大きくなってくるので、ウエハＷの表面に吐出された洗浄液が外側に跳ねる格好になって液流が乱れ、このためウエハＷ上の溶解生成物あるいは現像の段階までに付着したパーティクルである異物が巻き上げられ、後から追ってくる乾燥領域６の界面の移動による異物の除去作用が機能しなくなり、結果としてウエハＷ上に残留するおそれが大きい。一方洗浄液ノズル４の落ち着く先が、ウエハＷの中心部に近いと、乾燥領域６が直ぐに到達してしまい、それまでに洗浄液の吐出を停止しなければならないことから、ウエハＷの周縁部に洗浄液を十分に行き渡らせることができなくなってしまう。こうした観点から、ウエハＷの周縁側に洗浄液を供給して液膜を維持しておくために洗浄液ノズル４をウエハＷの中心部から例えば５０ｍｍ〜９５ｍｍ離れた位置まで洗浄液を吐出させながら移動させ、その位置にて乾燥領域６が到達する直前まで洗浄液を吐出していることが好ましいということになる。なお洗浄液ノズル４の移動を停止せずに洗浄液を吐出したままウエハＷの外縁まで移動させる場合であっても、従来のスピン洗浄よりは洗浄効果が高いので、本発明の範囲に含まれる。

ステップ４： 洗浄液ノズル４の洗浄液の吐出を停止した後は、そのままの回転数（この例では２０００ｒｐｍの回転数）でウエハＷを回転させる。これにより図４（ｄ）に示すように乾燥領域６が外側に向かって広がる。このように乾燥領域６が広がっていくと、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、乾燥領域６の外縁、即ち洗浄液Ｒの内縁が液の蒸発によりその界面が外側に押されて上に盛り上がり、この状態でウエハＷの外縁まで走ることになる。このように液が盛り上がろうとすることから、ウエハＷと液との界面に潜んでいる異物が掻き上げられて当該界面から離脱し、液流に乗ってウエハＷの外まで運ばれいくものと考えられる。

ステップ５： 乾燥領域６がウエハＷの周縁まで広がった後、洗浄液ノズル４をウエハＷ上から退避させると共にウエハＷの回転による遠心力により、この例ではウエハＷの回転数を２０００ｒｐｍに設定したままウエハＷ上の液滴を振り切って乾燥を行う。この振り切り乾燥工程におけるウエハＷの回転数は例えば２０００〜２５００ｒｐｍであることが好ましい。

以上の一連のステップ１〜５は、制御部５のメモリ内に格納されているプログラムをＣＰＵが読み出し、その読み出した命令に基づいて既述の各機構を動作するための制御信号を出力することにより実行される。なおステップ１におけるウエハＷの表面全体に液膜を形成する工程では、ウエハＷの全面を濡らすことができればよいので、ウエハＷの回転数及び洗浄液の吐出流量は特に限定されるものではなく、例えばステップ２における回転数及び吐出流量と同じであってもよい。

上述の実施の形態によれば、現像を終えたウエハＷを回転させながらその中心部から洗浄液を周囲に広げて液膜を形成し、次いでウエハＷの中心部に乾燥領域６を発生させてウエハＷを１５００ｒｐｍの回転数で回転させその遠心力により乾燥領域６を周囲に広げるようにしているので、図５にて洗浄のメカニズムを推測したように、また後述の実施例からも裏付けられるように現像時の溶解生成物の除去効果が大きく、ウエハＷの表面上の異物を低減でき、現像欠陥を抑えることができる。洗浄時間つまり洗浄液を供給してから振り切り乾燥を行える状態に至るまでの時間も例えば１０秒以内と極めて短くて済み、スループットの向上を図れる。
（第２の実施の形態）
この実施の形態は、洗浄液ノズル４の他にガスをウエハＷの表面に吹き付けるためのガスノズルを更に備えている点が第１の実施の形態の構成と異なる。図６に示すようにこのガスノズル７は、洗浄液ノズル４と一体に、即ち共通のアームにより移動できるように構成してもよいし、あるいは洗浄液ノズル４とは独立して移動できる構成であってもよい。図６では、ガスノズル７は支持部７１を介して洗浄液ノズル４に固定されている。ガスノズル７は、ガス供給路７２例えばガス供給管を介してガス供給系７３に接続されている。このガス供給系７３は、ガス供給源、バルブ、流量調整部などを含んでおり、制御部５によりガスの供給制御が行われるようになっている。

この実施の形態においては、現像が行われた後、図７に示すようにしてウエハＷの洗浄が行われるが、第１の実施の形態と異なる点は、ウエハＷの中心部に洗浄液を吐出した後、当該中心部にガスを吹き付け、直ぐにその吹きつけを停止する点であり、そのほかは第１の実施の形態と同じである。以下に第１の実施の形態と異なる点を中心に洗浄工程を述べる。

ステップ１： 図７（ａ）に示すように、洗浄液ノズル４からウエハＷの中心部に洗浄液例えば純水を吐出する。

ステップ２： 次いで図７（ｂ）に示すように、洗浄液を既述の流量で吐出しながら洗浄液ノズル４をウエハＷの中心部から少し離れた位置まで移動し、即ち洗浄液ノズル４とガスノズル７との離間距離に相当する距離だけ移動し、ガスノズル７からウエハＷの中心部にガスを例えば１秒間吐出し、図７（ｃ）に示すようにその吐出を停止する。このように洗浄液の供給位置をウエハＷの中心部から外し、かつガスを当該中心部に供給することにより、ウエハＷの中心部に確実に乾燥領域６のコアを形成することができる。

ステップ３： その後、図７（ｄ）に示すように洗浄液ノズル４を洗浄液を吐出したまま第１の実施の形態のように、予め設定された位置例えばウエハＷの中心部から５０ｍｍ〜９５ｍｍ離れた、例えば８０ｍｍ離れた位置まで移動させ、図７（ｅ）に示すように当該洗浄液ノズル４を停止し、ここからの洗浄液の供給を停止する。この場合においても、洗浄液ノズル４の洗浄液の供給位置が乾燥領域６に追いつかれないようにすることが重要である。

ステップ４： 洗浄液ノズル４の洗浄液の吐出を停止した後は、そのままの回転数でウエハＷを回転させ、これにより乾燥領域６が既述のように外側に向かって広がる。その後、図７（ｆ）に示すように洗浄液ノズル４をウエハＷ上から退避させると共に第１の実施の形態と同様にしてウエハＷ上の液滴を振り切って乾燥を行う。

以上の一連のステップ１〜４は、制御部５のメモリ内に格納されているプログラムに基づいて実行される。

この実施の形態のようにウエハＷの中心部から洗浄液を周囲に広げて液膜を形成した後、ガスをウエハＷの中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止するようにすれば、ウエハＷ中心部に近い領域において、ガスの吹き付けを利用しない場合に比べ、より確実に乾燥領域を発生させることができ、中心部に近い領域における洗浄効果をより高めることができる。
（第３の実施の形態）
この実施の形態は、２本の洗浄液ノズルを用い、一方の洗浄液ノズルをウエハＷの中心部への洗浄液供給用とし、他方の洗浄液ノズルを中心部から設定距離離れた位置への洗浄液供給用とした点が第１の実施の形態と異なる。以下に第１の実施の形態と異なる点を中心に洗浄工程を述べる。

ステップ１： 図８（ａ）に示すように、一方の洗浄液ノズル４及び他方の洗浄液ノズル８を夫々ウエハＷの中心部及びその中心部から例えば８０ｍｍ離れた位置の上方に位置させる。そして両方の洗浄液ノズル４、８から同時に洗浄液例えば純水を吐出する。

ステップ２： 次いで図８（ｂ）に示すように、一方の洗浄液ノズル４について洗浄液を例えば５秒間吐出した後、その吐出を停止する。これにより乾燥領域６がウエハＷの中心部に発生する。

ステップ３： 乾燥領域６がウエハＷの外に広がっていくが、図８（ｃ）に示すように、他方の洗浄液ノズル８について、乾燥領域６がその供給位置に到達する前に洗浄液の吐出を停止する。

ステップ４： 洗浄液ノズル８の洗浄液の吐出を停止した後は、そのままの回転数でウエハＷを回転させ、これにより乾燥領域６が既述のように外側に向かって広がる。その後、図８（ｄ）に示すように洗浄液ノズル４及び８をウエハＷ上から退避させると共に第１の実施の形態と同様にしてウエハＷ上の液滴を振り切って乾燥を行う。

以上の一連のステップ１〜４は、制御部５のメモリ内に格納されているプログラムに基づいて実行される。

この実施の形態においても実施の形態１と同様の効果が得られる。なお洗浄液ノズル４及び８は、夫々別の移動機構により独立して移動することができるように構成してもよいが、共通の移動機構により一体になって移動できる構成であってもよい。
（第４の実施の形態）
この実施の形態は、第２の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせたものであり、要部の構成は図９に示すとおりである。この実施の形態では２本の洗浄液ノズル４、８を用いており、第２の実施の形態のように一方の洗浄液ノズル４についてウエハＷの中心部に洗浄液を供給した後、供給位置が乾燥領域６の外に位置するという点を考慮しなくて済むことから、洗浄液ノズル４とガスノズル７とは接近して設けられ、例えば両者は共通の移動機構により移動できるようになっている。以下にこの例の洗浄工程について説明する。

ステップ１： 図１０（ａ）に示すように、一方の洗浄液ノズル４及び他方の洗浄液ノズル８を夫々ウエハＷの中心部及びその中心部から例えば８０ｍｍ離れた位置の上方に位置させる。そして両方の洗浄液ノズル４、８から同時に洗浄液例えば純水を吐出する。

ステップ２： 次いで図１０（ｂ）に示すように、一方の洗浄液ノズル４について洗浄液を例えば５秒間吐出した後、その吐出を停止し、その直後にガスノズル７からウエハＷの中心部にガスを例えば１秒間吐出する。これによりウエハＷの中心部に確実に乾燥領域６のコアを形成することができる。

ステップ３： 次いで図１０（ｃ）に示すようにガスノズル７からのガスの供給を停止し、例えば２０００ｒｐｍの回転数でウエハＷを回転させておくことにより、乾燥領域６が外側に広がっていく。このとき他方の洗浄液ノズル８については洗浄液ノズルを吐出したままである。

ステップ４： 乾燥領域６がウエハＷの外に広がっていくが、図１０（ｄ）に示すように、他方の洗浄液ノズル８について、乾燥領域６がその供給位置に到達する前に洗浄液の吐出を停止する。

ステップ５： 洗浄液ノズル８の洗浄液の吐出を停止した後は、そのままの回転数でウエハＷを回転させ、これにより乾燥領域６が既述のように外側に向かって広がる。その後、図１０（ｅ）に示すように洗浄液ノズル４、ガスノズル７及び洗浄液ノズル８をウエハＷ上から退避させると共に第１の実施の形態と同様にしてウエハＷ上の液滴を振り切って乾燥を行う。

以上の一連のステップ１〜５は、制御部５のメモリ内に格納されているプログラムに基づいて実行される。

この実施の形態では、ガスノズル７を用いた第２の実施の形態と同様の効果が得られるが、第２の実施の形態よりは、種々の設定が容易である利点がある。即ち、第２の実施の形態では、一方の洗浄液ノズル４からウエハＷの中心部から移動させたとほぼ同時にガスノズル７を当該中心部に位置させてガスを吹き付けなければならないことと、洗浄液ノズル４からの洗浄液の供給位置を乾燥領域に追いつかれないように移動させることとの両方を満足させる必要があるが、第４の実施の形態では、２本の洗浄液ノズル４、８を用いているので、このような配慮をしなくて済むからである。

本発明で用いる洗浄液は純水に限られるものではなく、例えば界面活性剤であってもよい。この場合、界面活性剤で既述のようにして洗浄を行った後、純水によりウエハＷ上を洗浄してもよい。また既述の洗浄を行う前に前洗浄を行ってもよく、この前洗浄としては例えばウエハＷを回転させながらその中心部に洗浄液を連続してあるいは間欠的に吐出する手法などを適用することができる。
（実験例）
実施例１：レジストが塗布され、露光が行われ、かつ現像が終了した後の１２インチサイズのウエハについて、上述第２の実施の形態により洗浄を行った。

比較例１：実施例１において（第２の実施の形態において）、前記ウエハと同様のウエハを用い、ガスノズル７からその中心部にガスを吹き付けた後、その吹きつけを継続し、洗浄液ノズル４の洗浄液供給位置の直ぐ内側にガスノズル７からガスを吹き付けながら両ノズル４、７をウエハＷの外縁まで移動させた。ウエハの回転数及び洗浄液の吐出流量については、実施例１と同様に設定した。

比較例２：ウエハの中心部に洗浄液ノズルから洗浄液を１ｌ／分の流量で１５秒間吐出し、いわゆる従来のスピン洗浄を行った。

各ウエハについてパーティクル数をカウントし、そのカウント値について、比較例２を１００％とすると、比較例１は２８％であり、実施例１は８％であった。従ってガスをウエハの中心に吹き付けて、洗浄液の供給位置の移動と共に吹きつけ位置をウエハの外縁まで移動させる手法を採用すると、ウエハの中心部に洗浄液を吐出するだけの手法に比べてかなり高い洗浄効果が得られるが、ガスの吹きつけをウエハの中心部のみに行った本発明によれば、それよりも格段に高い洗浄効果が得られることが分かる。
（現像装置を適用した塗布・現像装置の例）
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１１及び図１２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１６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。

本発明の第１の実施の形態にかかる現像装置を示す縦断面図である。 上記第１の実施の形態にかかる現像装置を示す平面図である。 ウエハの表面に現像液が供給される様子を示す説明図である。 上記第１の実施の形態において現像後のウエハを洗浄する様子を段階的に示す説明図である。 ウエハの表面が洗浄される様子を模式的に示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる現像装置の要部を示す側面図である。。 上記第２の実施の形態において現像後のウエハを洗浄する様子を段階的に示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態において現像後のウエハを洗浄する様子を段階的に示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態にかかる現像装置の要部を示す側面図である。。 上記第３の実施の形態において現像後のウエハを洗浄する様子を段階的に示す説明図である。 前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。 前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。 従来の洗浄方法によるウエハ表面の洗浄の様子を模式的に示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
２ スピンチャック
２３ 現像液ノズル
２８ ガイドレール
３ カップ体
４ 洗浄液ノズル
４２ 洗浄液供給路
４３ 洗浄液供給系
４４ ノズルアーム
４５ 移動基体
５ 制御部
Ｒ 洗浄液
Ｐ パーティクル

Claims (12)

1. 露光された基板の表面に現像液を供給して現像を行った後に基板の表面を洗浄する方法において、
   基板を水平に保持した基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら基板の中心部に洗浄液を供給する工程と、
   その後、基板保持部を回転させたまま、洗浄液の供給を停止するかまたは洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動することにより、洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させる工程と、
   基板保持部を１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させた状態で、前記乾燥領域内に洗浄液を供給することなく、前記乾燥領域を基板の中心部から外に向かって広げる工程と、
   前記基板の表面における前記乾燥領域の外側領域に洗浄液を供給する工程と、を含むことを特徴とする基板洗浄方法。
2. 前記乾燥領域の外側領域に洗浄液を供給する工程を行った後、基板の周縁よりも中心部側に寄った位置であって、基板の中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置において、当該洗浄液の供給を停止する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
3. 基板は、８インチサイズ以上の大きさの半導体ウエハであり、前記予め設定された距離は、基板の中心部より５０ｍｍ以上、９５ｍｍ以下の距離であることを特徴とする請求項２記載の基板洗浄方法。
4. 前記乾燥領域の外側領域に洗浄液を供給する工程は、基板の中心部に洗浄液を供給したノズルにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の基板洗浄方法。
5. 前記乾燥領域の外側領域に洗浄液を供給する工程は、基板の中心部に洗浄液を供給したノズルとは別のノズルにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の基板洗浄方法。
6. 洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させる工程は、洗浄液の供給を停止するかまたは洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動することに加えて、ガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の基板洗浄方法。
7. 露光された基板の表面に現像液ノズルにより現像液を供給して現像を行い、続いて当該基板の表面を洗浄する現像装置において、
   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の回りに回転させる回転機構と、
   前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、
   この洗浄液ノズルを移動させるためのノズル駆動機構と、
   基板保持部を回転させながら前記洗浄液ノズルから基板の中心部に洗浄液を供給するステップと、洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動させることにより洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップと、基板保持部を１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させた状態とすることにより前記乾燥領域を基板の中心部から外に向かって広げると共にその洗浄液の供給位置が乾燥領域に追いつかれない速度で洗浄液ノズルを基板の外側に向かって移動するステップと、を実行するように作成されたプログラムと、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
8. 前記プログラムは、洗浄液ノズルを乾燥領域に追いつかれない速度で基板の外側に向かって移動するステップに加えて、基板の周縁よりも中心部側に寄った位置であって、基板の中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置において、当該洗浄液ノズルからの洗浄液の供給を停止するステップを実行するように作成されていることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
9. ガスを基板に吹き付けるためのガスノズルを更に備え、
   洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップは、洗浄液の供給位置を基板の中心部から外側に移動させた直後にガスノズルからガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止するステップであることを特徴とする請求項７または８に記載の現像装置。
10. 露光された基板の表面に現像液ノズルにより現像液を供給して現像を行い、続いて当該基板の表面を洗浄する現像装置において、
    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の回りに回転させる回転機構と、
    前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給する第１の洗浄液ノズル及び第２の洗浄液ノズルと、
    基板保持部を回転させながら前記第１の洗浄液ノズルから基板の中心部に洗浄液を供給すると共に基板の中心部から予め設定された距離だけ外側に離れた位置に第２の洗浄液ノズルから洗浄液を供給するステップと、第１の洗浄液ノズルの洗浄液の供給を止めることにより洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップと、基板保持部を１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させた状態とすることにより前記乾燥領域を基板の中心部から外に向かって広げるステップと、前記乾燥領域がその供給位置に到達する前に、第２の洗浄液ノズルの洗浄液の供給を止めるかあるいはその供給位置が乾燥領域に追いつかれない速度で当該第２の洗浄液ノズルを基板の外側に向かって移動するステップと、を実行するように作成されたプログラムと、
    を備えたことを特徴とする現像装置。
11. ガスを基板に吹き付けるためのガスノズルを更に備え、
    洗浄液の乾燥領域を基板の中心部に発生させるステップは、第１の洗浄液ノズルの洗浄液の供給を止めた直後にガスノズルからガスを基板の中心部に吹き付け、直ぐにその吹き付けを停止するステップであることを特徴とする請求項１０記載の現像装置。
12. 基板は、８インチサイズ以上の大きさの半導体ウエハであり、前記予め設定された距離は、基板の中心部より５０ｍｍ以上、９５ｍｍ以下の距離であることを特徴とする請求項８、１０または１１記載の現像装置。
    
    

Images