JP2007095888A - リンス処理方法、現像処理方法及び現像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像処理後の基板のリンス処理において、パターン倒れを発生させることなく基板乾燥でき、パターン線幅の変動を抑制すると共に析出系欠陥の残留を低減し、生産性を向上することのできるリンス処理方法、現像処理方法及び現像装置を提供する。
【解決手段】露光パターンを現像処理した後の基板Ｗを洗浄するリンス処理方法において、前記基板Ｗ上に純水を供給し、純水により基板洗浄するステップＳ５と、前記基板Ｗ上に所定濃度の界面活性剤からなる第一のリンス液を供給し、前記第一のリンス液により基板洗浄するステップＳ６と、前記基板Ｗ上に前記第一のリンス液よりも低濃度の界面活性剤からなる第二のリンス液を供給し、前記第二のリンス液により基板洗浄するステップＳ７とを実行する。
【選択図】図７
【解決手段】露光パターンを現像処理した後の基板Ｗを洗浄するリンス処理方法において、前記基板Ｗ上に純水を供給し、純水により基板洗浄するステップＳ５と、前記基板Ｗ上に所定濃度の界面活性剤からなる第一のリンス液を供給し、前記第一のリンス液により基板洗浄するステップＳ６と、前記基板Ｗ上に前記第一のリンス液よりも低濃度の界面活性剤からなる第二のリンス液を供給し、前記第二のリンス液により基板洗浄するステップＳ７とを実行する。
【選択図】図７
Description
本発明は、フォトリソグラフィ工程において、露光パターンを現像処理した後の半導体ウエハ等の基板をリンス処理するリンス処理方法、そのリンス処理方法を含む現像処理方法、及びその現像処理方法を実施する現像装置に関する。
半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィ工程においては、例えば被処理基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと称呼する）上に、塗布液である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、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる加熱処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われ、ウエハ上に所定のレジストパターンが形成される。
このようなフォトリソグラフィ工程中の現像処理においては、ウエハに現像液を供給して現像液パドルを形成し、所定時間、自然対流により現像処理を進行させた後、現像液を振り切り、次いで、リンス液として純水を供給し、ウエハ上に残存する現像液およびリンス液を振り切り、ウエハを乾燥させている。
ところで、近年、露光技術等の進歩により、半導体ウエハの微細化が一層進行しており、微細且つ高アスペクト比のレジストパターンが出現するに至り、現像工程における最終の振り切り乾燥において、リンス液がパターン間から抜け出る際に、リンス液の表面張力によりレジストパターンが引っ張られて倒れるという、所謂「パターン倒れ」が発生することが問題となっている。
また、パターン微細化に伴い、フォトレジストとして、化学増幅型レジストが使用されるようになり、現像工程において多量の析出物（析出系欠陥）が発生することも問題となっている。
また、パターン微細化に伴い、フォトレジストとして、化学増幅型レジストが使用されるようになり、現像工程において多量の析出物（析出系欠陥）が発生することも問題となっている。
前記「パターン倒れ」の問題を解決する技術として、特許文献１には、例えばリンス液中に界面活性剤を混入してリンス液の表面張力を低下させる技術が提案されている。また、特許文献２には、現像処理後に基板のリンス処理を行う際に界面活性剤を供給するプロセスが開示されている。
また、析出系欠陥増加の問題に対しては、従来から、リンス処理時間をより長く確保することにより析出物を取り除くようになされている。
特開平７−１４２３４９号公報
特開２００１−５１９１号公報
また、析出系欠陥増加の問題に対しては、従来から、リンス処理時間をより長く確保することにより析出物を取り除くようになされている。
しかしながら、パターン倒れの問題に対し、リンス液として界面活性剤を用いる場合には、現像処理後に膨潤し浸透性が高くなった状態のレジストパターンに界面活性剤が浸透し、パターン線幅（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）に変動を与えるという問題が生じていた。
また、析出系欠陥増加の問題に対し、リンス時間を延長する場合には、スループットが低下し、生産性が低下していた。
また、析出系欠陥増加の問題に対し、リンス時間を延長する場合には、スループットが低下し、生産性が低下していた。
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、現像処理後の基板のリンス処理において、パターン倒れを発生させることなく基板乾燥でき、パターン線幅の変動を抑制すると共に析出系欠陥の残留を低減し、生産性を向上することのできるリンス処理方法、現像処理方法及び現像装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明にかかるリンス処理方法は、露光パターンを現像処理した後の基板を洗浄するリンス処理方法において、前記基板上に純水を供給し、純水により基板洗浄するステップと、前記基板上に所定濃度の界面活性剤からなる第一のリンス液を供給し、前記第一のリンス液により基板洗浄するステップと、前記基板上に前記第一のリンス液よりも低濃度の界面活性剤からなる第二のリンス液を供給し、前記第二のリンス液により基板洗浄するステップとを実行することに特徴を有する。
尚、前記第一のリンス液の濃度は、５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、前記第二のリンス液の濃度は、１００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍであるのが好ましい。
尚、前記第一のリンス液の濃度は、５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、前記第二のリンス液の濃度は、１００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍであるのが好ましい。
また、前記課題を解決するために、本発明にかかる現像処理方法は、基板上に形成されたレジスト膜を所定のパターンに露光した後、露光パターンを現像する現像処理方法であって、露光後のレジスト膜に現像液を塗布し現像を進行させるステップと、現像後の基板を回転させ、現像液を振り切るステップと、前記基板上に純水を供給し、純水により基板洗浄するステップと、前記基板上に所定濃度の界面活性剤からなる第一のリンス液を供給し、前記第一のリンス液により基板洗浄するステップと、前記基板上に前記第一のリンス液よりも低濃度の界面活性剤からなる第二のリンス液を供給し、前記第二のリンス液により基板洗浄するステップとを実行することに特徴を有する。
尚、前記第一のリンス液の濃度は、５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、前記第二のリンス液の濃度は、１００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍであるのが好ましい。
尚、前記第一のリンス液の濃度は、５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、前記第二のリンス液の濃度は、１００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍであるのが好ましい。
このようなリンス処理方法または現像処理方法によれば、現像処理後において、先ず純水での洗浄によりパターン線幅（ＣＤ）の変動が抑制され、次いで、高濃度の界面活性剤での洗浄により析出系欠陥の大幅な除去がなされ、最後に低濃度の界面活性剤での洗浄によりパターン線幅（ＣＤ）の抑制がなされると共にリンス液の表面張力が低下した状態に維持される。
したがって、パターン線幅の変動抑制、及び析出系欠陥の除去が達成され、且つ、振り切り乾燥の際にパターン倒れが防止される。また、界面活性剤を用いることによりリンス時間を延長することなく析出系欠陥を除去できるため、スループット低下を防止し、生産性を向上することができる。
したがって、パターン線幅の変動抑制、及び析出系欠陥の除去が達成され、且つ、振り切り乾燥の際にパターン倒れが防止される。また、界面活性剤を用いることによりリンス時間を延長することなく析出系欠陥を除去できるため、スループット低下を防止し、生産性を向上することができる。
また、前記第二のリンス液により基板洗浄するステップの後、前記基板を所定時間、第一の回転速度で回転させ、基板上のリンス液を基板周縁に移動させるステップと、前記基板を所定時間、前記第一の回転速度より速い第二の回転速度で回転させ、前記基板の周縁に移動させたリンス液を振り切り、基板乾燥するステップとを実行することが望ましい。
このようにすることにより、基板周縁が先に乾燥することがなく、析出系欠陥をリンス液と共に振り切ることができ、乾燥処理後に基板上に残存する析出系欠陥数が低減される。
このようにすることにより、基板周縁が先に乾燥することがなく、析出系欠陥をリンス液と共に振り切ることができ、乾燥処理後に基板上に残存する析出系欠陥数が低減される。
また、前記課題を解決するために、本発明にかかる現像装置は、前記リンス処理方法、または、前記現像処理方法を実施することに特徴を有する。
この現像装置によれば、前記したリンス処理方法または現像処理方法による効果を得ることができる。
この現像装置によれば、前記したリンス処理方法または現像処理方法による効果を得ることができる。
本発明によれば、現像処理後の基板のリンス処理において、パターン倒れを発生させることなく基板乾燥でき、パターン線幅の変動を抑制すると共に析出系欠陥の残留を低減し、生産性を向上することのできるリンス処理方法、現像処理方法及び現像装置を得ることができる。
以下、本発明に係るリンス処理方法、現像処理方法及び現像装置につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。先ず、本発明に係るリンス処理方法、現像処理方法及び現像装置が適用される塗布現像装置について簡単に説明する。
図１は、塗布現像装置の概略構成を示す平面図、図２は、図１の塗布現像装置の正面図、図３は、図１の塗布現像装置の背面図である。
図示する塗布現像装置１は、露光装置（図示せず）と連携し、被処理基板である半導体ウエハに対し、一連のフォトリソグラフィ工程を行い、ウエハ上に所定のレジストパターンを形成する。
図１は、塗布現像装置の概略構成を示す平面図、図２は、図１の塗布現像装置の正面図、図３は、図１の塗布現像装置の背面図である。
図示する塗布現像装置１は、露光装置（図示せず）と連携し、被処理基板である半導体ウエハに対し、一連のフォトリソグラフィ工程を行い、ウエハ上に所定のレジストパターンを形成する。
図１に示すように、塗布現像装置１は、例えば２５枚のウエハＷをカセット単位で外部から搬入出したり、カセットＣに対してウエハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィ工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各処理ユニットを多段に配置してい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、図示しない露光装置との間でウエハ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。
カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になされている。また、カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に沿って移動可能なウエハ搬送体７が設けられている。このウエハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ軸方向に配列された各カセットのウエハＷに対して選択的にアクセスできるよう構成されている。
さらにウエハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調ユニット６０やトランジションユニット６１に対してもアクセスできるようになされている。
カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。
処理ステーション３において、図１中の下側に、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。また、図１中の上側に、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。
処理ステーション３において、図１中の下側に、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。また、図１中の上側に、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。
第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４との間には、第１の搬送装置１０が設けられ、この第１の搬送装置１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５との間には、第２の搬送装置１１が設けられ、この第２の搬送装置１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
また、第１の処理装置群Ｇ１には、ウエハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば図２に示すようにウエハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）２３、２４が下から順に５段に重ねられている。
第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウエハＷに現像液を供給して現像処理する本発明に係る現像装置としての現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。
また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室（ＣＨＭ）３５、３６がそれぞれ設けられている。
また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室（ＣＨＭ）３５、３６がそれぞれ設けられている。
また、図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温調ユニット（ＴＣＰ）６０、ウエハＷの受け渡しを行うためのトランジションユニット（ＴＲＳ）６１、精度の高い温度管理下でウエハＷを温度調節する高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４及びウエハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）６５〜６８が順に９段に重ねられている。
第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）７０、レジスト塗布処理後のウエハＷを加熱処理するプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４及び現像処理後のウエハＷを加熱処理するポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
第５の処理装置群Ｇ５では、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３、露光後のウエハＷを加熱処理する複数のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
また、第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１、ウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）９２、９３が下から順に４段に重ねられている。
また、第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４が配置されている。
また、第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４が配置されている。
また、インターフェイス部４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路４０上を移動するウエハ搬送体４１と、バッファカセット４２が設けられている。ウエハ搬送体４１は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向にも回転可能であり、インターフェイス部４に隣接した露光装置２００と、バッファカセット４２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
このように構成された塗布現像装置１と図示しない露光装置とにより、現像処理までの一連のフォトリソグラフィ工程は、次のように行われる。
先ず、カセットステーション２において、未処理のウエハＷを収容したカセットＣから１枚のウエハＷが、ウエハ搬送体７により第３の処理装置群Ｇ３のトランジションユニット（ＴＲＳ）６１に搬送される。そこでウエハＷは、位置合わせが行われた後、アドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１へ搬送され疎水化処理が行われる。次いで高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４にて所定の冷却処理が行われ、第１の処理装置群Ｇ１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２２に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。尚、トラジション装置６１からレジスト塗布装置２０〜２２までのウエハＷの搬送は第１の搬送装置１０により行われる。
先ず、カセットステーション２において、未処理のウエハＷを収容したカセットＣから１枚のウエハＷが、ウエハ搬送体７により第３の処理装置群Ｇ３のトランジションユニット（ＴＲＳ）６１に搬送される。そこでウエハＷは、位置合わせが行われた後、アドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１へ搬送され疎水化処理が行われる。次いで高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４にて所定の冷却処理が行われ、第１の処理装置群Ｇ１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２２に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。尚、トラジション装置６１からレジスト塗布装置２０〜２２までのウエハＷの搬送は第１の搬送装置１０により行われる。
そして、ウエハＷは、第１の搬送装置１０により、第４の処理装置群Ｇ４のプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４に搬送されて所定の加熱処理、即ちプリベーク処理が行われる。プリベークされたウエハＷは、周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４に搬送され、そこでウエハＷのエッジ部のみが露光処理される。
その後、ウエハＷは、高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３において冷却処理がなされ、インターフェイス部４のウエハ搬送体４１によりバッファカセット４２に一時保管される。
そしてバッファカセット４２に一時的に保持されたウエハＷは、ウエハ搬送体４１により取り出され、図示しない露光装置に引き渡され、そこで所定の露光処理が行われる。
そしてバッファカセット４２に一時的に保持されたウエハＷは、ウエハ搬送体４１により取り出され、図示しない露光装置に引き渡され、そこで所定の露光処理が行われる。
露光処理を終えたウエハＷは、再びインターフェイス部４を介して第５の処理装置群Ｇ５のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９に搬送され、そこで露光後の加熱処理が行われる。
次いでウエハＷは、第２の搬送装置１１により第２の処理装置群Ｇ２の現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４に搬送されて現像処理が行われ、次いで第４の処理装置群Ｇ４のポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９に搬送されて、そこで、現像処理後の加熱処理が行われる。そしてウエハＷは、第３の処理装置群Ｇ３の高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４で冷却処理が行われ、ウエハ搬送体７によりカセットＣに戻される。
次いでウエハＷは、第２の搬送装置１１により第２の処理装置群Ｇ２の現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４に搬送されて現像処理が行われ、次いで第４の処理装置群Ｇ４のポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９に搬送されて、そこで、現像処理後の加熱処理が行われる。そしてウエハＷは、第３の処理装置群Ｇ３の高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４で冷却処理が行われ、ウエハ搬送体７によりカセットＣに戻される。
続いて本発明に係るリンス処理方法、現像処理方法及び現像装置が適用される現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４の構造について図４、図５に基づいて詳細に説明する。尚、複数の現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４は、夫々同様の構成をなすため、図４、図５には現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０の構造のみを示す。図４は現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０の平面図、図５はその断面図である。
この現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０は、筐体１００を有し、筐体１００の天井には筐体内に清浄空気のダウンフローを形成するためのファン・フィルタユニットＦが設けられている。また、筐体１００内の中央部には、環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック１２が配置されている。スピンチャック１２は、真空吸着によってウエハＷを固定保持する。スピンチャック１２の下方には、駆動モータ１３が配置されており、スピンチャック１２は駆動モータ１３によって回転駆動されるようになっている。駆動モータ１３は床板１４に取り付けられている。
カップＣＰの中には、ウエハＷを受け渡しする際の昇降ピン１５がエアシリンダ等の駆動機構１６により昇降可能に設けられている。また、カップＣＰ内には、廃液用のドレイン口１７が設けられている。このドレイン口１７に廃液管１８が接続され、この廃液管１８は図５に示すように、底板１４と筐体１００との間の空間Ｎを通って、下方の図示しない排液口へ接続されている。
また、筐体１００の側壁には、第２の搬送装置１１の搬送アームＴが侵入するための開口１００ａが形成されており、この開口１００ａはシャッタ１９により開閉可能となっている。そして、ウエハＷの搬入出に際しては、シャッタ１９が開けられて搬送アームＴが筐体１００内に侵入する。搬送アームＴとスピンチャック１２との間のウエハＷの受け渡しは、昇降ピン１５が上昇した状態で行われる。
カップＣＰの上方には、ウエハＷの表面に現像液を供給するための現像液供給ノズル２５と、現像後のウエハＷに界面活性剤のリンス液を供給する第一のリンス液供給ノズル２６と、現像後のウエハＷに純水（ＤＩＷ）のみ、または界面活性剤を純水に溶解させてなるリンス液を供給する第二のリンス液供給ノズル２７とが設けられている。これら各ノズルは、ウエハＷ上の供給位置とウエハＷの外方の待機位置との間で移動可能になされている。
現像液供給ノズル２５は、長尺状をなしその長手方向を水平にして配置され、下面に複数の吐出口を有しており、吐出された現像液が全体として帯状になるようになされている。そして、この現像液供給ノズル２５は、第一のノズルスキャンアーム２８の先端部に保持部材２８ａによって着脱自在に取り付けられており、第一のノズルスキャンアーム２８は、底板１４上にＹ方向に沿って敷設された第一のガイドレール２９上から垂直方向に延びた第一の垂直支持部材３７の上端部に取り付けられている。
そして、現像液供給ノズル２５は、第一の垂直支持部材３７とともにＹ軸駆動機構３９によってＹ方向に沿って水平移動するようになっている。
また、第一の垂直支持部材３７は、Ｚ軸駆動機構４０によって昇降可能となされており、現像液供給ノズル２５は、第一の垂直支持部材３７の昇降によってウエハＷに近接した吐出可能位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになっている。
また、第一の垂直支持部材３７は、Ｚ軸駆動機構４０によって昇降可能となされており、現像液供給ノズル２５は、第一の垂直支持部材３７の昇降によってウエハＷに近接した吐出可能位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになっている。
ウエハＷに現像液を塗布する際には、現像液供給ノズル２５はウエハＷの上方に位置され、その現像液供給ノズル２５から現像液を帯状に吐出させながら、ウエハＷを１／２回転以上、例えば一回転させることにより、現像液がウエハＷ全面に塗布され、現像液パドルが形成される。尚、現像液吐出の際には、ウエハＷを回転させずに現像液供給ノズル２５を第一のガイドレール２９に沿ってスキャンさせてもよい。
第一のリンス液供給ノズル２６は、ストレートノズルとして構成されている。この第一のリンス液供給ノズル２６は、第二のノズルスキャンアーム４３の先端部に着脱可能に取り付けられている。底板１４上の第一のガイドレール２９の外側には第二のガイドレール４４が敷設されており、第二のノズルスキャンアーム４３は、この第二のガイドレール４４上から垂直方向に延びた第二の垂直支持部材４５の上端部にＸ軸駆動機構４６を介して取り付けられている。
第一のリンス液供給ノズル２６は、第二の垂直支持部材４５と共に、Ｙ軸駆動機構４７によってＹ方向に沿って水平移動するようになされている。また、第二の垂直支持部材４５の昇降によってウエハＷに近接した吐出可能位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになっている。また、第二のノズルスキャンアーム４３は、Ｘ軸駆動機構４６によりＸ方向に沿って移動可能に設けられている。
また、第二のリンス液供給ノズル２７は、第一のリンス液供給ノズル２６と同様ストレートノズルとして構成されている。この第二のリンス液供給ノズル２７は、第三のノズルスキャンアーム４９の先端部に着脱可能に取り付けられている。底板１４上の第二のガイドレール４４の外側には、第三のガイドレール５０が敷設されており、第三のノズルスキャンアーム４９は、この第三のガイドレール５０上から垂直方向に延びた第三の垂直支持部材５１の上端部にＸ軸駆動機構５２を介して取り付けられている。
第二のリンス液供給ノズル２７は、第三の垂直支持部材５１と共にＹ軸駆動機構５３によってＹ方向に沿って水平移動するようになされている。また、第三の垂直支持部材５１は、Ｚ軸駆動機構５４によって昇降可能となっており、第二のリンス液供給ノズル２７は、第三の垂直支持部材５１の昇降によってウエハＷに近接した吐出可能位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになっている。また、第三のノズルスキャンアーム４９は、Ｘ軸駆動機構５２によりＸ方向に沿って移動可能に設けられている。
尚、Ｙ軸駆動機構３９、４７、５３、Ｚ軸駆動機構４０、４８、５４、Ｘ軸駆動機構４６、５２、及び駆動モータ１３は、駆動制御部５５により制御されるようになっている。第一のリンス液供給ノズル２６と第二のリンス液供給ノズル２７は、Ｙ方向で相互に追い越し可能となっている。
また、図４に示すように、カップＣＰの右側には、現像液供給ノズル２５が待機する現像液供給ノズル待機部５６が設けられており、この現像液供給ノズル待機部５６には現像液供給ノズル２５を洗浄する洗浄機構（図示せず）が設けられている。また、カップＣＰの左側には、第一のリンス液供給ノズル２６と第二のリンス液供給ノズル２７とが夫々待機する第一のリンス液供給ノズル待機部５７と第二のリンス液供給ノズル待機部５８とが設けられており、それらには、夫々ノズルを洗浄する洗浄機構（図示せず）が設けられている。
また、図４に示すように、カップＣＰの右側には、現像液供給ノズル２５が待機する現像液供給ノズル待機部５６が設けられており、この現像液供給ノズル待機部５６には現像液供給ノズル２５を洗浄する洗浄機構（図示せず）が設けられている。また、カップＣＰの左側には、第一のリンス液供給ノズル２６と第二のリンス液供給ノズル２７とが夫々待機する第一のリンス液供給ノズル待機部５７と第二のリンス液供給ノズル待機部５８とが設けられており、それらには、夫々ノズルを洗浄する洗浄機構（図示せず）が設けられている。
次に、図６に基づいて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０の処理液供給系について説明する。図６は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０の液供給系を示す概略図である。
図６に示すように、現像液供給ノズル２５には、現像液を貯留した現像液タンク１５１から現像液を供給する現像液供給配管１５２が接続されている。現像液供給配管１５２には、現像液を供給するためのポンプ１５３及びオン・オフバルブ１５４が介装されている。
図６に示すように、現像液供給ノズル２５には、現像液を貯留した現像液タンク１５１から現像液を供給する現像液供給配管１５２が接続されている。現像液供給配管１５２には、現像液を供給するためのポンプ１５３及びオン・オフバルブ１５４が介装されている。
また、第一のリンス液供給ノズル２６には、界面活性剤溶液タンク１５５から界面活性剤溶液を供給する界面活性剤溶液供給配管１５６が接続されている。この界面活性剤溶液供給配管１５６には、界面活性剤溶液を供給するためのポンプ１５７及びオン・オフバルブ１５８が介装されている。
尚、界面活性剤溶液タンク１５５から供給される界面活性剤溶液としては、例えば、その分子量が１６００以下であり、且つ、その疎水基の炭素数が１０以上であるポリエチレングリコール系またはアセチレングリコール系の界面活性剤を含有する水溶液が望ましい。さらに前記界面活性剤の疎水基が二重結合及び三重結合していないことが望ましい。
尚、界面活性剤溶液タンク１５５から供給される界面活性剤溶液としては、例えば、その分子量が１６００以下であり、且つ、その疎水基の炭素数が１０以上であるポリエチレングリコール系またはアセチレングリコール系の界面活性剤を含有する水溶液が望ましい。さらに前記界面活性剤の疎水基が二重結合及び三重結合していないことが望ましい。
また、第二のリンス液供給ノズル２７には、界面活性剤溶液タンク１５５から界面活性剤溶液を供給する界面活性剤溶液供給配管１５９が接続されている。そして、界面活性剤溶液供給配管１５９の途中には、ミキシングバルブ１６１が設けられており、このミキシングバルブ１６１には純水を貯留する純水タンク１６２から延びる純水供給配管１６３が接続されている。そして、ミキシングバルブ１６１において界面活性剤溶液と純水とが混合可能になされている。
尚、界面活性剤溶液供給配管１５６及び純水供給配管１６３におけるミキシングバルブ１６１の上流側には、夫々ポンプ１６０、１６４が夫々介装されている。また、ミキシングバルブ１６１の下流側にはオン・オフバルブ１６５が介装されている。
尚、界面活性剤溶液供給配管１５６及び純水供給配管１６３におけるミキシングバルブ１６１の上流側には、夫々ポンプ１６０、１６４が夫々介装されている。また、ミキシングバルブ１６１の下流側にはオン・オフバルブ１６５が介装されている。
したがって、第二のリンス液供給ノズル２７からは、界面活性剤溶液と純水とが混合したリンス液、即ち、第一のリンス液供給ノズル２６から吐出されるリンス液よりも界面活性剤の濃度が低いリンス液が吐出可能になされている。
或いは、ポンプ１６０とミキシングバルブ１６１の動作制御により、界面活性剤溶液の供給が遮断され、第二のリンス液供給ノズル２７から純水のみを吐出することも可能になされている。
或いは、ポンプ１６０とミキシングバルブ１６１の動作制御により、界面活性剤溶液の供給が遮断され、第二のリンス液供給ノズル２７から純水のみを吐出することも可能になされている。
尚、ポンプ１５３、１５７、１６０、１６４及びオン・オフバルブ１５４、１５８、１６５、ミキシングバルブ１６１は制御部２００により制御されるようになっている。
続いて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０における現像から洗浄（リンス処理）までの処理工程について図７のフローに基づき説明する。
先ず、所定のパターンが露光され、ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）処理及び冷却処理されたウエハＷが、第２の搬送装置１１の搬送アームＴによってカップＣＰの真上まで搬送され、昇降ピン１５に受け渡され、スピンチャック１２上に載置され、真空吸着される（図７のステップＳ１）。
先ず、所定のパターンが露光され、ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）処理及び冷却処理されたウエハＷが、第２の搬送装置１１の搬送アームＴによってカップＣＰの真上まで搬送され、昇降ピン１５に受け渡され、スピンチャック１２上に載置され、真空吸着される（図７のステップＳ１）。
次いで、現像液供給ノズル２５がウエハＷの中心上方に移動し、この現像液供給ノズル２５から現像液が帯状に吐出されながら、ウエハＷが１／２回転以上、例えば１回転されることにより、現像液がウエハＷ全面に塗布され、現像液パドルが形成される（図７のステップＳ２）。尚、現像液供給ノズル２５をガイドレール２９に沿ってスキャンしながら現像液を吐出してもよい。
このようにして現像液をウエハＷ上に塗布した状態で適宜の時間、例えば６０秒以上静止させることにより現像を進行させる（図７のステップＳ３）。この際に、現像液供給ノズル２５をカップＣＰ外に待避させ、第二のリンス液供給ノズル２７のノズルアーム４９を移動させて、第二のリンス液供給ノズル２７をウエハＷの中心の上方に位置させる。
現像反応を進行させるための所定時間が経過した後に、ウエハＷをスピンチャック１２により回転させ、現像液を振り切る（図７のステップＳ４）。
現像反応を進行させるための所定時間が経過した後に、ウエハＷをスピンチャック１２により回転させ、現像液を振り切る（図７のステップＳ４）。
次いで、第二のリンス液供給ノズル２７から、所定時間（例えば１ｓｅｃ〜１０ｓｅｃ）、純水を吐出しながら、ウエハＷを所定の回転数（例えば１２００ｒｐｍ）で回転させて、洗浄を行う（図７のステップＳ５）。
この洗浄工程において、先ず界面活性剤を含まない純水による洗浄を行うのは、現像処理直後に膨潤し浸透性が高くなった状態のレジストパターンに界面活性剤を供給すると、界面活性剤がパターンに浸透し、パターン線幅が変動するため、これを防止するためである。
即ち、先ず、純水洗浄を行うことにより、ウエハＷ上の現像液が純水に置き換わり洗い流されると共に、パターン線幅（ＣＤ）の変動が抑制される。
この洗浄工程において、先ず界面活性剤を含まない純水による洗浄を行うのは、現像処理直後に膨潤し浸透性が高くなった状態のレジストパターンに界面活性剤を供給すると、界面活性剤がパターンに浸透し、パターン線幅が変動するため、これを防止するためである。
即ち、先ず、純水洗浄を行うことにより、ウエハＷ上の現像液が純水に置き換わり洗い流されると共に、パターン線幅（ＣＤ）の変動が抑制される。
次いで、第一のリンス液供給ノズル２６をウエハＷの中心上方に移動させると同時に第二のリンス液供給ノズル２７を待避させる。そして、第一のリンス液供給ノズル２６から、所定時間（例えば１ｓｅｃ〜１０ｓｅｃ）、所定濃度（例えば５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ）の界面活性剤溶液（第一のリンス液）を吐出しながら、ウエハＷを所定の回転数（例えば１２００ｒｐｍ）で回転させて、洗浄を行う（図７のステップＳ６）。
この界面活性剤溶液による洗浄により、基板上のリンス液の表面張力が低下し、ウエハ上に残る析出系欠陥の大半がリンス液と共にウエハＷ外に除去される。
この界面活性剤溶液による洗浄により、基板上のリンス液の表面張力が低下し、ウエハ上に残る析出系欠陥の大半がリンス液と共にウエハＷ外に除去される。
次いで、第二のリンス液供給ノズル２７をウエハＷの中心上方に再び移動させると同時に第一のリンス液供給ノズル２６を待避させる。そして、第二のリンス液供給ノズル２７から、所定時間（例えば１ｓｅｃ〜１０ｓｅｃ）、純水と混合された所定濃度（例えば１００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ）の界面活性剤溶液（第二のリンス液）を吐出しながら、ウエハＷを所定の回転数（例えば１２００ｒｐｍ）で回転させて、洗浄を行う（図７のステップＳ７）。
この第二のリンス液供給ノズル２７から吐出される界面活性剤溶液は、第一のリンス液供給ノズル２６から吐出される界面活性剤溶液よりも低濃度になされるため、レジストパターンへの界面活性剤溶液の浸透率が低減され、パターン線幅（ＣＤ）の変動が抑制される。また、リンス液の表面張力は低下した状態に維持される。
この第二のリンス液供給ノズル２７から吐出される界面活性剤溶液は、第一のリンス液供給ノズル２６から吐出される界面活性剤溶液よりも低濃度になされるため、レジストパターンへの界面活性剤溶液の浸透率が低減され、パターン線幅（ＣＤ）の変動が抑制される。また、リンス液の表面張力は低下した状態に維持される。
前記ステップＳ７によりリンス液がウエハＷに供給された後、リンス液供給ノズル２７がカップＣＰ外に待避され、ウエハＷの回転数が下げられる（第一の回転速度：例えば５００ｒｐｍ）。そして、所定時間、低回転速度でウエハＷが回転されることにより、ウエハＷの周縁にリンス液が移動される（図７のステップＳ８）。これにより、リンス液における洗浄で洗い流されなかったウエハＷ上の析出系欠陥が、ウエハＷの周縁に移動したリンス液中に集められる。
次いで、ウエハＷの回転数が高回転速度にまで上げられ（第二の回転速度：例えば２０００ｒｐｍ）、ウエハＷの周縁に移動したリンス液がウエハＷ外に振り切られる。そして、所定時間、高回転速度でウエハＷを回転させることにより、ウエハＷの乾燥処理が行われる（図７のステップＳ９）。これにより、リンス中に集められた析出系欠陥も同時にウエハＷ外に振り切られる。
尚、前記ステップＳ８でのウエハＷの低速回転の工程を省略し、高回転数でのみウエハＷを乾燥処理する場合、ウエハＷの周縁が先に急速に乾燥し、ウエハＷ上に残る析出系欠陥が排除されずにウエハＷ周縁に堆積する虞がある。
そこで、前記のように高回転速度でのウエハＷの乾燥処理（ステップＳ９）の前に、低回転速度でのウエハＷの回転工程（ステップＳ８）を実施することにより、ウエハＷの周縁からの急速な乾燥が抑制される。したがって、析出系欠陥がリンス液と同時に振り切られ、ウエハ上に残る析出系欠陥をより低減することができる。
そこで、前記のように高回転速度でのウエハＷの乾燥処理（ステップＳ９）の前に、低回転速度でのウエハＷの回転工程（ステップＳ８）を実施することにより、ウエハＷの周縁からの急速な乾燥が抑制される。したがって、析出系欠陥がリンス液と同時に振り切られ、ウエハ上に残る析出系欠陥をより低減することができる。
また、前記ステップＳ９において、ウエハＷ外に振り切られるリンス液は、界面活性剤溶液であるため、リンス液の表面張力は低下した状態が維持されている。したがって、析出系欠陥はウエハＷ外に振り切られ易くなり、且つ、振り切り乾燥の際のパターン倒れが防止される。
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、露光パターンを現像処理した後のウエハＷのリンス処理において、純水による洗浄と、高濃度の界面活性剤溶液による洗浄と、低濃度の界面活性剤溶液による洗浄とが順次行われる。
即ち、先ず純水での洗浄によりパターン線幅（ＣＤ）の変動が抑制され、次いで、高濃度の界面活性剤での洗浄により析出系欠陥の大幅な除去がなされ、最後に低濃度の界面活性剤での洗浄によりパターン線幅（ＣＤ）の抑制がなされると共にリンス液の表面張力が低下した状態に維持される。
これにより、パターン線幅の変動抑制、及び析出系欠陥の除去が達成され、且つ、振り切り乾燥の際にパターン倒れが防止される。また、界面活性剤を用いることによりリンス時間を延長することなく析出系欠陥を除去できるため、スループット低下を防止し、生産性を向上することができる。
即ち、先ず純水での洗浄によりパターン線幅（ＣＤ）の変動が抑制され、次いで、高濃度の界面活性剤での洗浄により析出系欠陥の大幅な除去がなされ、最後に低濃度の界面活性剤での洗浄によりパターン線幅（ＣＤ）の抑制がなされると共にリンス液の表面張力が低下した状態に維持される。
これにより、パターン線幅の変動抑制、及び析出系欠陥の除去が達成され、且つ、振り切り乾燥の際にパターン倒れが防止される。また、界面活性剤を用いることによりリンス時間を延長することなく析出系欠陥を除去できるため、スループット低下を防止し、生産性を向上することができる。
さらには、ウエハＷのリンス液振り切り乾燥の際、先ず、低回転速度でウエハＷが所定時間、回転され、次いで、高回転速度でウエハＷの乾燥処理がなされる。これにより、ウエハＷ周縁が先に乾燥することがなく、乾燥処理後にウエハ上に残存する析出系欠陥数が低減される。
尚、前記実施の形態において、界面活性剤溶液と純水とを混合して吐出する、或いは、純水のみを吐出する第二のリンス液供給ノズル２７は、ミキシングバルブ１６１において２つを混合し、１つのストレートノズルからリンス液を吐出する形態としたが、本発明に係る現像装置においては、その形態に限定されるものではない。
例えば、第二のリンス液供給ノズル２７は、図８に示すように、界面活性剤溶液を吐出するストレートノズル２７ａと純水を吐出するストレートノズル２７ｂとを、下部に吐出口２７ｄが形成されたノズルケース２７ｃ内に設置する構成としてもよい。
即ち、純水のみ吐出する場合には、ストレートノズル２７ｂから純水を吐出し、ストレートノズル２７ａからの吐出を停止することにより、吐出口２７ｄからウエハＷ上に純水が吐出される。
また、界面活性剤溶液と純水とを混合する場合には、ストレートノズル２７ａから界面活性剤溶液を吐出し、ストレートノズル２７ｂから純水を吐出することにより、ノズルケース２７ｃ内で２つが混合され、吐出口２７ｄからウエハＷ上に純水と混合された界面活性剤溶液が吐出される。
即ち、純水のみ吐出する場合には、ストレートノズル２７ｂから純水を吐出し、ストレートノズル２７ａからの吐出を停止することにより、吐出口２７ｄからウエハＷ上に純水が吐出される。
また、界面活性剤溶液と純水とを混合する場合には、ストレートノズル２７ａから界面活性剤溶液を吐出し、ストレートノズル２７ｂから純水を吐出することにより、ノズルケース２７ｃ内で２つが混合され、吐出口２７ｄからウエハＷ上に純水と混合された界面活性剤溶液が吐出される。
或いは、第二のリンス液供給ノズル２７は、図９に示すように、界面活性剤溶液を吐出するストレートノズル２７ａと純水を吐出するストレートノズル２７ｂとで構成してもよい。
即ち、純水のみ吐出する場合には、ストレートノズル２７ｂから純水を吐出し、ストレートノズル２７ａからの吐出を停止することにより、ウエハＷ上には純水のみ供給される。
また、界面活性剤溶液と純水とを混合する場合には、双方のノズルから同時に吐出され、ウエハＷ上で混合される。
即ち、純水のみ吐出する場合には、ストレートノズル２７ｂから純水を吐出し、ストレートノズル２７ａからの吐出を停止することにより、ウエハＷ上には純水のみ供給される。
また、界面活性剤溶液と純水とを混合する場合には、双方のノズルから同時に吐出され、ウエハＷ上で混合される。
また、図９に示す構成の場合、図１０に示すように、ストレートノズル２７ａとストレートノズル２７ｂとを、現像液供給ノズル２５と共通のアーム（保持部材）により保持する構成としてもよい。その場合、ノズルの移動制御等を考慮し、図示するように長尺状の吐出口２５ａを有する現像液供給ノズル２５をコンパクトな形状とするのが望ましい。
このように構成すれば、現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０において部材を共用化できるため、その装置構成をより小さなものとすることができ、コスト低減、フットプリント縮小の効果を得ることができる。
尚、図１０に示す構成により現像液をウエハＷ上に供給する際には、ウエハＷを鉛直軸周りに回転させ、吐出口２５ａから帯状の現像液を吐出しながらノズル２５をウエハＷの外側から中央部に向って移動させればよい。これによりウエハＷの表面全体に、現像液を螺旋状に供給することができる。
このように構成すれば、現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０において部材を共用化できるため、その装置構成をより小さなものとすることができ、コスト低減、フットプリント縮小の効果を得ることができる。
尚、図１０に示す構成により現像液をウエハＷ上に供給する際には、ウエハＷを鉛直軸周りに回転させ、吐出口２５ａから帯状の現像液を吐出しながらノズル２５をウエハＷの外側から中央部に向って移動させればよい。これによりウエハＷの表面全体に、現像液を螺旋状に供給することができる。
また、前記実施の形態においては、被処理基板として半導体ウエハを例としたが、本発明における基板は、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板、ＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。
本発明は、例えば、フォトリソグラフィ工程において、露光パターンを現像処理した後の半導体ウエハ等の基板をリンス処理するリンス処理方法、そのリンス処理方法を実施する現像処理方法及び現像装置に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。
１ 塗布現像装置
２６ 第一のリンス液供給ノズル
２７ 第二のリンス液供給ノズル
３０〜３４ 現像処理ユニット（現像装置）
Ｗ ウエハ（基板）
２６ 第一のリンス液供給ノズル
２７ 第二のリンス液供給ノズル
３０〜３４ 現像処理ユニット（現像装置）
Ｗ ウエハ（基板）
Claims (6)
- 露光パターンを現像処理した後の基板を洗浄するリンス処理方法において、
前記基板上に純水を供給し、純水により基板洗浄するステップと、
前記基板上に所定濃度の界面活性剤からなる第一のリンス液を供給し、前記第一のリンス液により基板洗浄するステップと、
前記基板上に前記第一のリンス液よりも低濃度の界面活性剤からなる第二のリンス液を供給し、前記第二のリンス液により基板洗浄するステップとを実行することを特徴とするリンス処理方法。 - 前記第一のリンス液の濃度は、５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍであって、
前記第二のリンス液の濃度は、１００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載されたリンス処理方法。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定のパターンに露光した後、露光パターンを現像する現像処理方法であって、
露光後のレジスト膜に現像液を塗布し現像を進行させるステップと、
現像後の基板を回転させ、現像液を振り切るステップと、
前記基板上に純水を供給し、純水により基板洗浄するステップと、
前記基板上に所定濃度の界面活性剤からなる第一のリンス液を供給し、前記第一のリンス液により基板洗浄するステップと、
前記基板上に前記第一のリンス液よりも低濃度の界面活性剤からなる第二のリンス液を供給し、前記第二のリンス液により基板洗浄するステップとを実行することを特徴とする現像処理方法。 - 前記第二のリンス液により基板洗浄するステップの後、
前記基板を所定時間、第一の回転速度で回転させ、基板上のリンス液を基板周縁に移動させるステップと、
前記基板を所定時間、前記第一の回転速度より速い第二の回転速度で回転させ、前記基板の周縁に移動させたリンス液を振り切り、基板乾燥するステップとを実行することを特徴とする請求項３に記載された現像処理方法。 - 前記第一のリンス液の濃度は、５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍであって、
前記第二のリンス液の濃度は、１００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載された現像処理方法。 - 前記請求項１または請求項２に記載されたリンス処理方法、または、前記請求項３乃至請求項５のいずれかに記載された現像処理方法を実施することを特徴とする現像装置。
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