JP2007142181A - 基板処理方法及びリンス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸液の追随性を確保しつつ、意図しない基板ベベル部の段差、ダストの発生源となる基板ベベル部のレジスト膜或いは保護膜を除去することができ、レジストパターンの製造歩留まり向上をはかる。
【解決手段】液浸露光により被処理基板上にレジストパターンを形成する基板処理方法において、被処理基板１０に対し、基板表面側１１の中央部、周辺部を面取り加工された基板表面側のベベル部１４、及び端部１３にレジスト膜２３を形成した後、レジスト膜２３と露光装置の投影光学系の最も基板側の構成要素との間に屈折率が空気よりも大きい液体が存在する状態で、レジスト膜２３に所望パターンの潜像を形成する露光工程を行い、潜像が形成されたレジスト膜２３を現像し、露光工程後に基板１０の端部１３にリンス液３４を供給し、基板１０の端部１３のレジスト膜２３を除去する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェハ等の被処理基板上に液浸露光によってレジストパターンを形成するための基板処理方法に係わり、特に現像処理前後の洗浄処理の改良をはかった基板処理方法に関する。また本発明は、上記の基板処理方法に使用する基板処理装置に関する。

近年、半導体装置の微細化に伴い様々なリソグラフィー技術が検討されており、次世代のリソグラフィー技術としては、液浸露光法が注目されている。この液浸露光法は、投影レンズと露光対象であるレジスト膜との間の光路を占める媒質の屈折率を大きくすることで、投影レンズの光軸下流側における臨界角を大きくし、光路媒質が空気である露光の場合に比べて、限界解像以下での微細パターンによる回折光の投影が可能となる。現在、開発の主流とされている液浸露光装置は、レジスト膜と投影レンズとの間に位置する光路周辺部のみに光路媒質を占める方式（部分液浸露光装置）である。

しかしながら、部分液浸露光装置を用いた液浸リソグラフィー工程においては、次の問題が発生することが懸念される。

Ａ）液浸液と基板との相互作用
液浸液と基板が直接接触するため、レジスト膜の含有成分或いは吸着成分が液浸液に溶出する場合がある。レジスト中のＰＡＧ（及び光発生酸）、クエンチャー、基板からのアミンなどは、液浸液に接している投影光学系の最終要素に対して作用し、前記光学系要素を劣化させる。また、一部のメタル不純物もレンズに対して影響を与える可能性がある。このため、レジスト膜の樹脂の種類、或いは溶出する添加物であるＰＡＧやクエンチャー自身の種類、或いはレジスト薬液の溶剤の変更などが検討されている。

一方、レジスト膜の上層に保護膜を形成し、前記レジスト膜からの溶出を抑制することも検討されている。保護膜もレジスト膜と同様に回転塗布により形成される。保護膜としては、東京応化工業製ＴＳＰ−３Ａを典型例とする溶剤剥離型、レジストの現像時にレジスト同時に現像液に溶解する現像溶解型がある。

Ｂ）ウェハエッジ露光における保持された液浸液の追随性
基板エッジ部の単位露光領域を露光する際に、シャワーヘッド及び内部に保持された液浸液が基板エッジ部を通過する。この際、シャワーヘッドとウェハ間に保持された液浸液がウェハステージの移動に追随しきれない可能性がある。その結果、シャワーヘッド内に気泡を巻き込むことにより、気泡によるレンズ効果或いはフレアが発生することで、パターン欠陥が発生する可能性がある。また、逆に、基板エッジ部の段差に液浸液が残留することで、ウォーターマークに起因する欠陥が発生する可能性もある。また、極端な場合には、シャワーヘッド内の液浸液が制御しきれない動きが発生することで、ウェハステージの高さ方向の制御が当該部位において悪化し、フォーカス制御の劣化によるパターン欠陥が発生する可能性もある。

最上層に存在するレジスト膜或いは保護膜は、基板エッジ部においてエッジリンスによる段差を設けないことが、前記Ａ）記載の液浸液の追随性の観点から有利であることは明白である。しかし、一方で基板エッジ部、特にベベル部の側面近くまでにレジスト膜或いは保護膜を形成し、レジストパターン形成以降にも存在した場合、基板エッジ部の加工状態に差が生じ、意図しない基板ベベル部の段差、ダストの発生源となる。
特開昭５７−１５３４３３号公報 W. Hinsberg etc, Proc. SPIE vol. 5376, pp.21-33 (2004) J. Talylor etc, Proc. SPIE vol.5376, pp.34-43 (2004)

このように、従来の液浸露光によるレジストパターンの形成方法においては、液浸液の追随性の観点からは最上層に存在するレジスト膜或いは保護膜は基板エッジ部においても存在することが有利であるが、この場合、基板エッジ部の加工状態に差が生じ、意図しない基板ベベル部の段差、ダストの発生源となる問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、液浸液の追随性を確保しつつ、意図しない基板ベベル部の段差、ダストの発生源となる基板ベベル部のレジスト膜或いは保護膜を除去することができ、レジストパターンの製造歩留まり向上をはかり得る基板処理方法及びこの方法に用いる基板処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。

即ち、本発明の一態様は、液浸露光法を用いてレジストパターンを形成するための基板処理方法であって、被処理基板に対し、基板表面側の中央部、周辺部を面取り加工された基板表面側のベベル部、及び端部にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜と露光装置の投影光学系の最も基板側の構成要素との間に屈折率が空気よりも大きい液体が存在する状態で、前記レジスト膜に所望パターンの潜像を形成するパターン露光工程と、前記潜像が形成されたレジスト膜を現像する工程と、前記露光工程後に、前記基板の端部にリンス液を供給し、前記基板の端部のレジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の一態様は、液浸露光法を用いてレジストパターンを形成するための基板処理方法であって、被処理基板に対し、基板表面側の中央部、又は周辺部を面取り加工された基板表面側のベベル部及び基板表面側の中央部にレジスト膜を形成する工程と、前記基板の表面上に前記レジスト膜を覆うように、且つ前記基板の端部に達するように保護膜を形成する工程と、前記保護膜と露光装置の投影光学系の最も基板側の構成要素との間に屈折率が空気よりも大きい液体が存在する状態で、前記レジスト膜に所望パターンの潜像を形成するパターン露光工程と、前記露光工程後に、前記保護膜を剥離する工程と、前記保護膜の剥離工程後に、前記潜像が形成されたレジスト膜を現像する工程と、前記露光工程後に、前記基板の端部にリンス液を供給し、前記基板の端部に残った保護膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の一態様は、液浸露光法を用いてレジストパターンを形成するための基板処理方法であって、被処理基板に対し、基板表面側の中央部、又は周辺部を面取り加工された基板表面側のベベル部及び基板表面側の中央部にレジスト膜を形成する工程と、前記基板の表面上に前記レジスト膜を覆うように、且つ前記基板の端部に達するように、前記レジストの現像液で剥離できる保護膜を形成する工程と、前記保護膜と露光装置の投影光学系の最も基板側の構成要素との間に屈折率が空気よりも大きい液体が存在する状態で、前記レジスト膜に所望パターンの潜像を形成するパターン露光工程と、前記露光工程後に、前記保護膜の剥離と前記レジスト膜の現像を連続して行う工程と、前記現像工程後に、前記基板の端部にリンス液を供給し、前記基板の端部に残った保護膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の一態様は、液浸露光に供される被処理基板を現像又は洗浄するための基板処理装置であって、被処理基板を載置して回転するステージと、前記基板の上方及び／又は下方に設置され、基板周辺部に対して斜め方向から基板の外側方向に第１のリンス液を吹き付ける第１のノズルと、前記基板の上方及び／又は下方に設置され、基板周辺部に対して斜め方向から基板の外側方向に第２のリンス液を吹き付ける第２のノズルと、前記基板の上方に設置され、基板の中心部に対して現像液又はリンス液を吹き付ける第３のノズルと、を具備してなることを特徴とする。

本発明によれば、露光時には基板エッジにおける段差を無くして液浸液の追随性を確保することができ、良好な液浸露光を行うことができる。そして、露光後には、ダストの発生源となる基板エッジ部のレジスト膜或いは保護膜を除去することができるため、レジストパターンの製造歩留まり向上をはかることができる。

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。

（第１の実施形態）
図１〜図４は、本発明の第１の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図である。

本実施形態は、例えば１９３ｎｍ光のＡｒＦ露光による部分液浸露光装置を用いた液浸リソグラフィーであり、保護膜を使用せずに、レジスト膜と液浸液が直接接する例であり、従って液浸液への溶出物が液浸露光装置の状態を劣化させない程度のレジスト膜材料を用いる必要がある。

素子形成工程において、基板表面の薄膜を加工するために、基板上にリソグラフィー工程によってレジストパターンを形成し、このレジストパターンを加工マスクとして基板表面の薄膜を加工する。薄膜とレジスト膜との間には、反射防止膜或いはレジストパターンを転写して前記薄膜の加工マスクとして機能するハードマスクを用いる場合もある。ハードマスクの例としては、ＳｉＯＨＮ系膜，ＳｉＣ膜，ポリＳｉ膜，アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）膜などがある。また、ハードマスクを形成した上に、反射防止膜を形成する場合もある。さらには、反射防止膜とハードマスク層を兼ねる２層反射防止膜がある。具体例として、下層に有機膜或いはスパッタカーボン膜、下層膜とレジスト膜の中間層にＳＯＧ（Spin On Glass）膜或いはＳｉＯＮＨ系の膜がある。

まず、図１（ａ）に示すように、素子形成に用いる被加工膜が形成された被処理基板１０上に、下層膜２１を形成する。ここで、基板１０は、表面側１１と裏面側１２及び端部１３以外に、搬送中のダストや割れを防止するために終端部を面取り加工したベベル部１４を有するものとする。また、本実施形態では、基板１０の表面側１１の素子形成領域であって平坦とみなせる領域を中央部、ベベル部１４及び端部１３を含んだ基板１０の周辺部をエッジ部と称することにする。

下層膜２１の形成方法としては、炭素含有量が高い、典型例としては７６％以上である有機膜を回転塗布工程で形成した後、加熱工程を行う。回転塗布においては、基板１０の端部１３及び基板裏面側１２（裏面側のベベル部を含む）に塗膜が形成される場合がある。これは、基板搬送過程においてダスト源となるなど、問題を引き起こす場合がある。そこで、図１（ｂ）に示すように、回転塗布工程中において、基板裏面側１２にリンス液３１を供給するバックリンスを実施し、基板１０の搬送時に搬送ケースと接触する端部１３及び裏面側１２の膜を除去する。これにより、図１（ｃ）に示すような構造が得られる。

加熱工程の典型例は、２００℃，６０秒の第１の加熱工程と、３００℃，６０秒の第２の加熱工程である。なお、材料によっては単一の温度による加熱工程でもよく、また前記２段階の加熱工程は同一或いは別々のユニットで行っても良い。他の典型例としては、スパッタ法により形成する炭素膜層である。

次いで、図１（ｄ）に示すように、下層膜２１上に、中間層２２を形成する。中間層２２の典型例はＳＯＧ膜であり、回転塗布工程で形成した後、加熱工程を行う。回転塗布法においては、図２（ｅ）に示すように、基板表面側１１及び裏面側１２にリンス液３２を供給するエッジリンス及びバックリンスを実施する。これにより、図２（ｆ）に示すように、中間層２２が基板表面側１１の下層膜２１上のみに存在し、且つ下層膜２１よりも内側に後退した構造が得られる。

加熱工程の典型例は、２００℃，６０秒の第１の加熱工程と、３００℃，６０秒の第２の加熱工程である。なお、材料によっては単一の温度による加熱工程でもよく、また前記２段階の加熱工程は同一或いは別々のユニットで行っても良い。

中間層２２の他の例は、プラズマＣＶＤ工程で形成されるＳｉＯＨＮ膜である。この場合には、ベベル部１４、端部１３、場合によっては基板裏面側１２にもＳｉＯＨＮ層が形成される。裏面側１２、端部１３及びベベル部１４に堆積されたＳｉＯＨＮ膜は、必要に応じて、裏面エッチング或いは裏面ＣＭＰ工程、ベベルＣＭＰ工程によって除去しても良い。

次いで、図２（ｇ）に示すように、中間層２２の上に例えば（ＪＳＲ株式会社製：AR2014）からなるポジ型のレジスト膜２３を形成する。中間層２２或いは／及び下層膜２１が液浸液に対する溶出物を含有或は吸着している場合には、レジスト膜２３は前記溶出物の発生源となる膜の全てを覆うように、バックリンス（及び場合によってはエッジリンス）によって、ウェハエッジ部の塗布状態を制御する。典型的な方法は、回転塗布工程で形成した後、加熱工程を行う。

回転塗布法においては、図３（ｈ）に示すように、レジスト膜２３に対する第１のエッジリンス工程を行う。即ち、基板裏面側１２にリンス液３３を供給するバックリンスを実施する。これにより、図３（ｉ）に示すように、下層膜２１及び中間層２２がレジスト膜２３により覆われ、且つレジスト膜２３は基板周辺のベベル部１４及び端部１３に残ることになる。レジスト膜２３の加熱工程は、レジスト樹脂のガラス転移温度以下で行うことが多く、一般的には９０℃から１５０℃以下で行う。

次いで、図３（ｊ）に示すように、基板表面側１１の中央部にパターンを露光し、レジスト膜２３に所望パターンの潜像を形成する。具体的には、液浸露光装置を用いて、露光マスク上のパターンを通じてエネルギー線を照射することにより、レジスト膜２３中に潜像を形成する。

次いで、図４（ｋ）に示すように、基板周辺部のレジスト膜２３を露光し、図４（ｌ）に示すように基板周辺部に位置するレジスト膜２３の全体を感光させる。即ち、基板エッジ露光を行う。典型的な方法としては、高圧水銀ランプとフィルターを組み合わせて、所定の波長範囲のみを照射する。ＡｒＦ用レジストにおける典型的な照射量は５０〜５００Ｊ／ｃｍ² である。照射部位は感光し、後述する現像工程において溶解する。

パターン露光後の基板に対して、必要に応じて、レジスト種に応じた加熱工程（ＰＥＢ工程）を実施する。ＡｒＦレジストにおいて典型的なＰＥＢ条件は、９０℃〜１４０℃であり、ＰＥＢ時間は９０秒である。

次いで、図４（ｍ）に示すように、レジスト膜２３に対する第２のエッジリンス工程を行う。即ち、レジスト膜２３を溶解させる薬液３４を基板上方から基板端部１３に吐出し、端部１３のレジスト膜２３を除去する。このレジスト膜２３に対する第２のエッジリンス工程は、基板側面に対して実施することから、エッジリンス薬液３４は基板表面に対する鉛直方向に対して角度を有する方向で行うことが望ましい。レジスト膜２３に対する第２のエッジリンス液３４は、レジスト膜２３を溶解させるが、基板１０、中間層２２、下層膜２１の膜質や組成にレジストパターン形状や露光プロセスマージン等の観点において、事実上保護膜影響を与えないことが必要である。

パターン露光工程からの経過時間、即ちＰＥＤ（Post Exposure Delay）の観点から望ましいのは、レジスト膜２３に対する第２のエッジリンスをＰＥＢ工程以降に実施することである。さらに、レジスト膜２３の種類によっては、基板周辺露光を実施した部位のレジスト膜２３の溶解性が、レジスト膜２３の第２のエッジリンス溶液によって変質する可能性があることから、さらに望ましい実施順序は、レジストパターンの現像工程後である。但し、リソグラフィー工程を実施する塗布現像装置から一度搬出した後に実施する場合には、基板搬送容器との接触を防止できない限り、基板側面のレジスト膜２３がダスト源となる。従って、当該塗布現像装置の内部で、レジスト膜２３の第２のエッジリンス工程を行うことが望ましい。

次いで、図４（ｎ）に示すように、レジスト膜２３に対して、所定の現像液による現像工程を行う。レジストがポジ型レジストであれば、所定の露光量以上が照射された部位が溶解する。現像液は典型的には２．３８％のＴＭＡＨ水溶液である。界面活性剤をさらに含む場合も存在する。

現像後のレジスト膜２３に対して更にリンス工程を実施し、溶解したレジスト膜、現像液及び前記リンス液を除去し、所望のレジストパターン２４を得る。また、基板周辺露光工程を実施した場合、周辺露光領域のレジストパターンも溶解する。

これ以降は、レジストパターン２４を加工マスクにして、中間層２２を加工する。続いて、中間層２２のパターンを加工マスクにして、下層膜２１を加工する。そして、この下層膜２１のパターンを加工マスクにして、基板１０上の被加工膜を加工する。

このように本実施形態によれば、液浸露光によってレジストパターンを形成することができる。そしてこの場合、レジスト膜２３を基板１０の表面側の中央部だけでなく、ベベル部１４及び端部１３に形成した状態で液浸露光を行うことから、意図しない基板ベベル部の段差等により液浸液の追随性が劣化することはなく、良好な液浸露光を行うことができる。即ち、基板エッジ分の段差が比較的緩やかであることから、後述する比較例１で示した基板エッジの段差に起因した問題は改善される。また、レジスト膜２３の露光後に基板１０の端部１３のレジスト膜２３に対して第２のエッジリンスを施しているため、後述する比較例２とは異なり、ダストの発生源となる基板端部１３のレジスト膜２３を除去することができ、レジストパターンの製造歩留まり向上をはかることができる。

（比較例１）
前記図３（ｈ）に示したレジスト膜２３の第１のエッジリンス工程において、図５（ａ）に示すように、基板裏面側からだけではなく基板表面側からもリンス液３３を供給すると、図５（ｂ）に示すように、レジスト膜２３の端部に段差が生じてしまう。

即ち、基板エッジ部において、レジスト膜２３と中間層２２或いは下層膜２１の表面の間に段差が存在する。このため、部分液浸露光時に、ウェハステージの移動において、シャワーヘッド内に保持された液浸液に意図しない流れが生じる。ウェハステージとシャワーヘッドを相対移動として記述すると、シャワーヘッドの進行方向の端が段差部位を通過する時に気泡を巻き込むことでフレアやレンズ効果によるパターン欠陥が発生し、シャワーヘッドの進行方向と逆側が段差部位を通過することで基板上に液浸液を残留させることで発生するウォーターマークに起因するパターン欠陥が発生する可能性がある。

また、さらには液浸液の意図しない流れによって、段差部位を通過後、即ち相対移動でウェハの外側からウェハ内部シャワーヘッドが移動する場合において、ウェハステージの高さ制御、即ちフォーカス制御が狂う場合が考えられる。図５（ｃ）がこの状態を示しており、図中の２５は残留水滴、２６は気泡による結像不良部を示している。

また、液浸液と中間層２２及び下層膜２１が直接接する。このため、中間層２２及び／或いは下層膜２１の含有物或は／及び吸着物が液浸液へ溶出し、液浸液と接する投影光学系の要素に損傷を与える。また、中間層２２或いは／及び下層膜２１が液浸液を吸収する場合、露光中に当該膜の光学定数が変化し、パターン欠陥を発生する。

この場合、図５（ｄ）に示すように、周辺露光を行った後に、現像処理を施すと、図６（ｅ）に示すように、ウォーターマーク２７等が形成される。そして、レジスト膜２３に現像処理を施すと、図６（ｆ）に示すように、ウォーターマーク２７に起因するパターン欠陥２８が発生する。

先に説明した第１の実施形態では、レジスト膜２３に対する第１のエッジリンスを裏面側からのみ行い、レジスト膜２３を基板１０の端部１３に残しているので、上記の問題を未然に防止することができるのである。

（比較例２）
従来方法では一般に、レジスト膜２３に対しては第１のエッジリンスしか行わない。第１の実施形態において、レジスト膜２３に対して第１のエッジリンスのみを行い、第２のエッジリンスを施さないと、次のような問題が発生する可能性がある。

前記液浸液の追随性のために第１の実施形態と同様に、基板ベベル部１４及び基板端部１３までレジスト膜２３を形成する。周辺露光工程においては、基板上部から露光光を照射するため、端部１３に存在するレジスト膜２３に対しては、十分な照射量を与えることは難しい。また、現像工程において、現像液は基板１０上に液膜を形成し、所定間保持した後に現像液を振り切る、或いはリンス液によって洗い流すことが一般的である。

従って、基板１０の端部１３は十分な時間、或いは十分な濃度を有する現像液に接することはなく、当該位置に存在し、かつ周辺露光が不十分であるレジスト膜２３を溶解除去することは困難である。このため、図７に示すように、基板１０の端部１３にレジスト膜２３が残ってしまう。そして、この残留レジスト膜２３はダストの発生源となる。

また、当該リソグラフィー工程以前の工程や基板の搬送過程において、基板ベベル部の側面に微小亀裂や溝などが形成される場合がある。回転塗布工程においてレジスト膜が前記微小亀裂や溝に入り込んだ場合、通常のエッジリンスやバックリンス、或いは基板周辺露光工程と現像工程によって除去することは困難である。溝や亀裂に入り込んだレジスト膜は、当該リソグラフィー工程の後に実施する加工工程において、ダスト源となり、当該基板の歩留まりを低下させる場合がある。

先に説明した第１の実施形態では、レジスト膜２３に対する第２のエッジリンスを行うことにより、基板１０の端部１３に残ったレジスト膜２３を確実に除去しているので、上記の問題を未然に防止することができるのである。

（第２の実施形態）
図８及び図９は、本発明の第２の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図である。なお、前記図１〜図４と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態は、露光装置が部分液浸露光装置を用いた液浸リソグラフィーであり、レジスト膜上に保護膜を使用する場合であって、保護膜の剥離を溶剤で行う方法である。本実施形態における下層膜２１、中間層２２の形成工程などは、基本的に第１の実施形態と同様であることから、レジスト膜形成工程及び保護膜形成工程、保護膜剥離工程を中心に記載する。

第１の実施形態と同様にして、素子形成に用いる被加工膜が形成された基板１０上に、下層膜２１を形成し、その上に中間層２２を形成する。次いで、中間層２２の上に、例えば（ＪＳＲ株式会社：AR2014）からなるレジスト膜２３を形成する。典型的な方法は、回転塗布工程で形成した後、加熱工程を行う。回転塗布法においては、図８（ａ）に示すように、エッジリンス及びバックリンスを実施する。エッジリンスの位置は、当該リソグラフィー工程後に実施する加工工程に依存する。ここでは、中間層２２がレジスト膜２３よりも外側に位置する条件とする。これにより、図８（ｂ）に示すように、レジスト膜２３は中間層２２よりも基板の内側方向に後退したものとなる。

次いで、図８（ｃ）に示すように、レジスト膜２３が形成された基板１０上に、例えば（東京応化工業製 TSP3A）からなる保護膜４１を形成する。保護膜４１の形成の典型例は回転塗布法である。ここで、レジスト膜２３、更にはレジスト膜２３よりも下層膜からの液浸液への溶出を抑制することが、保護膜４１を使用する目的の一つである。従って、中間層２２及び／又は下層膜２１からの液浸液への溶出物が存在する場合、保護膜４１は当該膜の全てを覆うことが望ましい。

また、（背景技術）の項でＢ）で記載したように、レジスト膜２３や中間層２２などの基板エッジ部の段差や膜種の違いによるシャワーノズル内の液浸液の追随性の低下を防止する意味であっても、保護膜４１は当該段差を含む膜の全てを覆うことが望ましい。本実施形態では、保護膜４１を形成した後に、保護膜４１に対して基板裏面側から第１のエッジリンス（バックリンス）を施すことにより、保護膜４１が基板１０の表面側１１とベベル部１４及び端部１３に残るようにした。

次いで、図８（ｄ）に示すように、基板表面側１１の中央部に位置するレジスト膜２３に対して、部分液浸露光装置によるパターン露光を実施する。続いて、図９（ｅ）に示すように、基板周辺部の所定範囲について、基板周辺露光工程を行う。さらに、レジスト膜２３の種類に応じて、レジスト膜２３の潜像を現像液に対する溶解性に変化させるために、必要に応じてＰＥＢ工程を実施する。

次いで、加熱工程を実施した基板に対して、所定の薬液（所定の剥離液）を用いて、図９（ｆ）に示すように、保護膜４１の剥離を実施する。剥離液として望ましい特性は、保護膜は溶解して除去できるが、レジスト膜及びその含有物を溶解しないことである。例えば低分子アルコール、低分子エーテル、低分子ケトンなどの有機溶媒を用いることができる。

次いで、図９（ｇ）に示すように、保護膜４１の剥離を実施したレジスト膜２３に対して、所定現像液による現像工程を実施し、レジストパターン２４を形成する。

なお、本実施形態においては、周辺露光工程はパターン露光工程とＰＥＢ工程の間に実施するとして記載したが、保護膜４１の形成からパターン露光工程の間であっても良い。また、保護膜４１の剥離工程はＰＥＢ工程と現像工程の間に実施するとして記載したが、パターン露光から現像工程の間に実施することが可能である場合もある。前記溶出の抑制と液浸液の追随性とを共に満足させる場合には、保護膜４１は基板ベベル部側面までを覆う必要が発生する。

次いで、図９（ｈ）に示すように、基板１０の端部１３にリンス液３５を吹き付けることにより、保護膜４１に対する第２のエッジリンス工程を行う。即ち、保護膜４１を溶解させる薬液３５を基板下方から基板端部１３に吐出し、端部１３の保護膜４１を除去する。この第２のエッジリンスは、基板側面に対して実施することから、エッジリンス薬液は基板表面に対する鉛直方向に対して角度を有する方向で行うことが望ましい。保護膜４１に対する第２のエッジリンス液は、保護膜４１を溶解させるが、基板１０、中間層２２、下層膜２１、レジスト膜２３の膜質や組成にレジストパターン形状や露光プロセスマージン等の観点において、事実上保護膜４１の影響を与えないことが必要である。従って、保護膜４１に対する第２のエッジリンス溶液として最も可能性が高い薬液は、保護膜４１の剥離溶液自身、或いは保護膜４１の塗布溶液である。

パターン露光工程からの経過時間、即ちＰＥＤ（Post Exposure Delay）の観点から望ましいのは、ＰＥＢ工程以降に実施することである。さらに、レジスト膜２３の種類によっては、基板周辺露光を実施した部位のレジスト膜２３の溶解性が、保護膜４１の第２のエッジリンス溶液によって変質する可能性があることから、さらに望ましい実施順序は、レジストパターンの現像工程後である。但し、リソグラフィー工程を実施する塗布現像装置から一度搬出した後に実施する場合には、基板搬送容器との接触を防止できない限り、基板側面の保護膜４１がダスト源となる。従って、当該塗布現像装置の内部で、保護膜４１の第２のエッジリンス工程を行うことが望ましい。

このように本実施形態によれば、レジスト膜２３上に保護膜４１を形成した状態で、液浸露光によってレジストパターンを形成することができる。そしてこの場合、保護膜４１を基板１０の表面側の中央部だけでなく、ベベル部１４及び端部１３に形成した状態で液浸露光を行うことから、意図しない基板ベベル部の段差等により液浸液の追随性が劣化することはなく、良好な液浸露光を行うことができる。また、レジスト膜２３の現像後に基板１０の端部１３の保護膜４１に対して第２のエッジリンスを施しているため、後述する比較例３とは異なり、ダストの発生源となる基板端部１３のレジスト膜２３を除去することができ、レジストパターンの製造歩留まり向上をはかることができる。

（比較例３）
先に説明した第２の実施形態においては、保護膜４１に対して第２のエッジリンス工程を施したが、従来一般的な方法では保護膜に対しては第１のエッジリンスしか行っていない。従来方法のように保護膜４１に対し第１のエッジリンスのみを行い、第２のエッジリンスを施さないと、次のような問題が発生する可能性がある。

第２の実施形態でも説明したが、前記溶出の抑制と液浸液の追随性とを共に満足させる場合には、保護膜４１は基板１０の端部１３までを覆う必要がある。基板１０の上面から保護膜４１の剥離液を吐出することで、特に剥離液の液膜を保持する方法では、基板端部１３に存在する保護膜４１を除去することは困難である。そして、基板１０の端部１３に保護膜４１が残ると、この残留保護膜４１はダストの発生源となる。

先に説明した第２の実施形態では、保護膜４１に対する第２のエッジリンスを行うことにより、基板１０の端部１３に残った保護膜４１を確実に除去しているので、上記の問題を未然に防止することができるのである。

（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図である。なお、図１〜図４と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態は、露光装置が部分液浸露光装置を用いた液浸リソグラフィーであり、レジスト膜上に保護膜を使用する場合であって、前記保護膜の剥離をレジスト膜の現像液で行う方法である。本実施形態おける下層膜２１、中間層２２の形成工程などは、基本的に第１の実施形態と同様であることから、レジスト膜形成工程及び保護膜形成工程、保護膜剥離工程を中心に記載する。

第１の実施形態と同様にして、素子形成に用いる被加工膜が形成された基板１０上に、下層膜２１を形成し、その上に中間層２２を形成する。次いで、第２の実施形態と同様にして、前記図８（ａ）（ｂ）に示すように、中間層２２の上にレジスト膜２３を形成する。

次いで、図１０（ａ）に示すように、レジスト膜２３が形成された基板１０上に、保護膜４２を形成する。保護膜４２の形成の典型例は回転塗布法である。保護膜４２は、現像液可溶型である。ここで、レジスト膜２３、更にはレジスト膜２３よりも下層膜からの液浸液への溶出を抑制することが、保護膜４２を使用する目的の一つである。従って、中間層２２及び／又は下層膜２１からの液浸液への溶出物が存在する場合、保護膜４２は当該膜の全てを覆うことが望ましい。

また、（背景技術）の項のＢ）で記載したように、レジスト膜２３や中間層２２などの基板エッジ部の段差や膜種の違いによるシャワーノズル内の液浸液の追随性の低下を防止する意味であっても、保護膜４２は当該段差を含む膜の全てを覆うことが望ましい。本実施形態では、保護膜４２を形成した後に、保護膜４２に対して基板裏面側から第１のエッジリンス（バックリンス）を施すことにより、保護膜４２が基板１０の表面が１１とベベル部１４及び端部１３に残るようにした。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、前記基板に対して、部分液浸露光装置によるパターン露光を実施する。続いて、基板周辺部の所定範囲について基板周辺露光工程を行う。そして、レジスト膜２３の種類に応じて、レジスト膜２３の潜像を現像液に対する溶解性に変化させるために、必要に応じてＰＥＢ工程を実施する。

次いで、図１０（ｃ）に示すように、加熱工程を実施した基板に対して、所定現像による現像工程を実施する。本現像工程において、レジスト膜２３の露光部と共に、現像液可溶型の保護膜４２が除去される。

なお、本実施形態においては、周辺露光工程はパターン露光工程とＰＥＢ工程の間に実施するとして記載したが、保護膜４２の形成からパターン露光工程の間であっても良い。前記溶出の抑制と液浸液の追随性とを共に満足させる場合には、保護膜４２は基板ベベル部側面までを覆う必要が発生する。

次いで、図１０（ｄ）に示すように、パターン露光工程以降において、基板１０の端部１３にリンス液３６を吹き付けることにより、保護膜４２に対する第２のエッジリンス工程を行う。即ち、保護膜４２を溶解させる薬液を基板下方から基板端部１３に吐出し、端部１３の保護膜４２を除去する。この第２のエッジリンスは、基板側面に対して実施することから、エッジリンス薬液は基板表面に対する鉛直方向に対して角度を有する方向で行うことが望ましい。保護膜４２に対する第２のエッジリンス液は、保護膜４２を溶解させるが、基板１０、中間層２２、下層膜２１、レジスト２３の膜質や組成にレジストパターン形状や露光プロセスマージン等の観点において、事実上保護膜４２の影響を与えないことが必要である。従って、保護膜４２に対する第２のエッジリンス溶液として最も可能性が高い薬液は、保護膜４２の剥離溶液自身、或いは保護膜４２の塗布溶液である。

パターン露光工程からの経過時間、即ちＰＥＤ（Post Exposure Delay）の観点から望ましいのは、ＰＥＢ工程以降に実施することである。さらに、レジスト膜２３の種類によっては、基板周辺露光を実施した部位のレジスト膜２３の溶解性が、保護膜４２の第２のエッジリンス溶液によって変質する可能性があることから、さらに望ましい実施順序は、レジストパターンの現像工程後である。但し、リソグラフィー工程を実施する塗布現像装置から一度搬出した後に実施する場合には、基板搬送容器との接触を防止できない限り、基板側面の保護膜４２がダスト源となる。従って、当該塗布現像装置の内部で、保護膜４２の第２のエッジリンス工程を行うことが望ましい。また、プロセス時間の観点からは、レジストの現像工程と保護膜の剥離工程を同時に行うことが最も望ましい
このように本実施形態によれば、レジスト膜２３上に保護膜４２を形成した状態で、液浸露光によってレジストパターンを形成することができる。そしてこの場合、保護膜４２を基板１０の表面側の中央部だけでなく、ベベル部１４及び端部１３に形成した状態で液浸露光を行うことから、意図しない基板ベベル部の段差等により液浸液の追随性が劣化することはなく、良好な液浸露光を行うことができる。また、レジスト膜２３の現像後に基板１０の端部１３の保護膜４２に対して第２のエッジリンスを施しているため、後述する比較例４とは異なり、ダストの発生源となる基板端部１３のレジスト膜２３を除去することができ、レジストパターンの製造歩留まり向上をはかることができる。

また、保護膜４２としてレジスト２３の現像液で剥離可能な材料を用いているので、レジスト２３の現像時に保護膜４２を剥離することができ、工程の簡略化をはかることが可能となる。

（比較例４）
先に説明した第３の実施形態においては、保護膜４２に対して第２のエッジリンス工程を施したが、この第２のエッジリンス工程を行わないと次のような問題が発生する可能性がある。

第３の実施形態でも説明したが、前記溶出の抑制と液浸液の追随性とを共に満足させる場合には、保護膜４２は基板１０の端部１３までを覆う必要がある。基板１０の上面から現像液を吐出することで、特に現像液を保持する方法では、基板端部１３に存在する保護膜４２を除去することは困難である。そして、基板１０の端部１３に保護膜４２が残ると、この残留保護膜４２はダストの発生源となる。

先に説明した第３の実施形態では、保護膜４２に対する第２のエッジリンスを行うことにより、基板１０の端部１３に残った保護膜４２を確実に除去しているので、上記の問題を未然に防止することができるのである。

（第４の実施形態）
図１１は、本発明の各実施形態に用いた液浸露光装置の概略構成を示す断面図である。

図中の１０１は被処理基板であり、この基板１０１は移動可能なステージ１０２上に載置され、ステージ１０２の基板周辺部には補助板１０３が設けられている。ステージ１０２の上方には、投影光学系１１３が配置され、更にその上にマスク１１１を載置するマスクステージ１１２が配置されている。そして、マスク１１１のパターンが、投影光学系１１３により基板表面に結像されるものとなっている。

投影光学系１１３の下部には、投影光学系１１３の最下部と基板１０１との間に液浸液１１５を保持するためのシャワーヘッド１１４が取り付けられている。そして、液浸液供給機構１１６からシャワーヘッド１１４に液浸液が供給され、液浸液回収機構１１７により液浸液１１５が回収されるようになっている。

このような構成であれば、液浸液１１５が存在する領域で部分液浸露光を行い、更にウェハステージ１０２を移動させることにより、基板上の全体の領域を露光することが可能である。

図１２は、本発明の各実施形態に用いた基板処理装置を示す概略構成図である。

図中の２０１は被処理基板であり、この基板２０１上にレジスト膜２０２及び保護膜２０３が形成されている。基板２０１はスピンチャック２１１上に載置され吸着される。スピンチャック２１１は、回転機構２１２により回転可能となっている。

スピンチャック２１１の上方の中心部には、現像液又はリンス液を供給するためのノズル２２０が設けられている。スピンチャック２１１の上方の周辺部には、リンス液を供給するためのノズル２２１，２２２が設けられている。ここで、ノズル２２１，２２２の先端側は基板外側方向に傾けられており、これにより基板中央部にリンス液を供給することなく基板エッジ部のみをリンスすることが可能となっている。スピンチャック２１１の下方の周辺部にはリンス液を供給するためのノズル２３１，２３２が設けられている。ノズル２３１，２３２もノズル２２１，２２２と同様に、先端側が基板外側方向に傾けられている。

このような構成であれば、第１の実施形態においては、ノズル２２１，２２２からそれぞれ第１及び第２のリンス液を供給することによって、例えば前記図１（ｂ）及び前記図３（ｈ）に示すようなバックリンスを行うことができる。また、ノズル２３１，ノズル２３２から第１及び第２のリンス液を供給することによって、エッジリンス及びバックリンスを実施することができる。また、ノズル２２０若しくは図示されていない現像ノズルから現像液を供給することによって、例えば前記図４（ｎ）に示すような現像処理を実施することができる。

また、ノズル２２１，２２２の先端側を基板内側方向に傾け、基板２０１の端部にそれぞれ第１及び第２リンス液を吹き付けるようにすれば、前記図４（ｍ）に示すようなレジスト膜２３に対する第２のエッジリンス工程を行うことができる。さらに、ノズル２３１，２３２の先端側を基板内側方向に傾け、基板２０１の端部にリンス液を吹き付けるようにすれば、前記図９（ｈ）又は前記図１０（ｄ）に示すような保護膜４１に対する第２のエッジリンス工程を行うことができる。

また、本実施形態における第１のリンス液は純水、第２のリンス液は現像液を用いているが、これらの薬液に何ら限定されるものではなく、例えば第２のリンス液が純水であっても良い。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、レジスト膜としてはポジ型を用いたが、ネガ型であっても同様に適用することができる。また、レジスト膜や保護膜の材料は、仕様に応じて適宜変更可能である。同様に、リンス液や現像液の材料も、仕様に応じて適宜変更可能である。また、本発明に用いる液浸露光装置は前記図１１に何ら限定されるものではなく、レジスト膜と投影レンズとの間に位置する光路周辺部のみに光路媒質を占めさせる部分液浸露光装置であればよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

第１の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図。 第１の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図。 第１の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図。 第１の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図。 第１の比較例に係わる基板処理工程を示す断面図。 第１の比較例に係わる基板処理工程を示す断面図。 第２の比較例に係わる基板処理工程を示す断面図。 第２の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図。 第２の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図。 第３の実施形態に係わる基板処理方法を説明するための工程断面図。 本発明の各実施形態に用いた液浸露光装置を示す概略構成図。 本発明の各実施形態に用いた基板処理装置を示す概略構成図。

符号の説明

１０…被処理基板、２１…下層膜、２２…中間層、２３…レジスト膜、２４…レジストパターン、２５…残留水滴、２６…結像不良部、２７…ウォーターマーク、２８…パターン欠陥、３１〜３７…リンス液、４１，４２…保護膜、１０１…被処理基板、１０２…ステージ、１０３…補助板、１１１…マスク、１１２…マスクステージ、１１３…投影光学系、１１４…シャワーヘッド、１１５…液浸液、１１６…液浸液供給機構、１１７…液浸液回収機構、２０１…被処理基板、２０２…レジスト膜、２０３…保護膜、２１１…スピンチャック、２１２…回転機構、２２０，２２１，２２２，２３１，２３２…ノズル

Claims (5)

1. 被処理基板に対し、基板表面側の中央部、周辺部を面取り加工された基板表面側のベベル部、及び端部にレジスト膜を形成する工程と、
   前記レジスト膜と露光装置の投影光学系の最も基板側の構成要素との間に屈折率が空気よりも大きい液体が存在する状態で、前記レジスト膜に所望パターンの潜像を形成するパターン露光工程と、
   前記潜像が形成されたレジスト膜を現像する工程と、
   前記露光工程後に、前記基板の端部にリンス液を供給し、前記基板の端部のレジスト膜を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする基板処理方法。
2. 前記レジスト膜を形成する工程として、
   前記基板の表面側にレジスト膜を回転塗布により形成した後、バックリンスを施して前記基板の裏面側のレジスト膜を除去することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
3. 被処理基板に対し、基板表面側の中央部、又は周辺部を面取り加工された基板表面側のベベル部及び基板表面側の中央部にレジスト膜を形成する工程と、
   前記基板の表面上に前記レジスト膜を覆うように、且つ前記基板の端部に達するように保護膜を形成する工程と、
   前記保護膜と露光装置の投影光学系の最も基板側の構成要素との間に屈折率が空気よりも大きい液体が存在する状態で、前記レジスト膜に所望パターンの潜像を形成するパターン露光工程と、
   前記露光工程後に、前記保護膜を剥離する工程と、
   前記保護膜の剥離工程後に、前記潜像が形成されたレジスト膜を現像する工程と、
   前記露光工程後に、前記基板の端部にリンス液を供給し、前記基板の端部に残った保護膜を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする基板処理方法。
4. 被処理基板に対し、基板表面側の中央部、又は周辺部を面取り加工された基板表面側のベベル部及び基板表面側の中央部にレジスト膜を形成する工程と、
   前記基板の表面上に前記レジスト膜を覆うように、且つ前記基板の端部に達するように、前記レジストの現像液で剥離できる保護膜を形成する工程と、
   前記保護膜と露光装置の投影光学系の最も基板側の構成要素との間に屈折率が空気よりも大きい液体が存在する状態で、前記レジスト膜に所望パターンの潜像を形成するパターン露光工程と、
   前記露光工程後に、前記保護膜の剥離と前記レジスト膜の現像を連続して行う工程と、
   前記現像工程後に、前記基板の端部にリンス液を供給し、前記基板の端部に残った保護膜を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする基板処理方法。
5. 被処理基板を載置して回転するステージと、
   前記基板の上方及び／又は下方に設置され、基板周辺部に対して斜め方向から基板の外側方向に第１のリンス液を吹き付ける第１のノズルと、
   前記基板の上方及び／又は下方に設置され、基板周辺部に対して斜め方向から基板の外側方向に第２のリンス液を吹き付ける第２のノズルと、
   前記基板の上方に設置され、基板の中心部に対して現像液又はリンス液を吹き付ける第３のノズルと、
   を具備してなることを特徴とする基板処理装置。

Images