JP2009122691A - 現像処理方法および現像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像処理における析出系欠陥の発生、CD変動、リンス液によるレジストパターンの溶解を抑制する現像処理方法を提供する。
【解決手段】基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させ、現像後の基板から現像液を振り切り、基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給し、基板に純水を供給して基板上のリンス液を純水に置換し、基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる。
【選択図】図13
【解決手段】基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させ、現像後の基板から現像液を振り切り、基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給し、基板に純水を供給して基板上のリンス液を純水に置換し、基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる。
【選択図】図13
Description
本発明は、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およびそのようなリンス処理を含む現像処理方法および現像処理装置に関する。
例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)の表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定パターンで露光処理し、こうしてレジスト膜に形成された露光パターンを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術が用いられており、現像処理によって露光パターンに対応した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ー技術の各工程の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、洗浄液として純水を供給してウエハ上に残存する現像液を洗い流し、その後、ウエハを高速で回転してウエハ上に残存する現像液および洗浄液を振り切りウエハを乾燥させている。
ところで、近時、露光技術等の進歩により半導体デバイスの微細化が一層進行しており、微細か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、上述のような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、いわゆる「パターン倒れ」が発生することが問題となっている。
このような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溶液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。
しかしながら、リンス液にこのような界面活性剤を用いる場合には、従来の純水とは異なり、界面活性剤がパーティクルになってウエハを汚染する、つまり、析出系欠陥が生じて品質を低下させるという問題が生じている。また、界面活性剤がレジストパターンを溶解したり、CD(Critical Dimension)に変動を与えるという問題も発生している。界面活性剤を用いたリンス処理において、これらの問題を考慮した最適なプロセスは未だ見出されていない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、現像処理における析出系欠陥の発生を抑制する現像処理方法および現像処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明はCD変動を抑制する現像処理方法および現像処理装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、リンス液によるレジストパターンの溶解を抑制する現像処理方法および現像処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明の第1の態様に係る現像処理方法又は現像処理装置は、基板上に形成されたレジスト膜を所定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、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程又は手段と、現像後の基板から現像液を振り切る工程又は手段と、基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給する工程又は手段と、前記基板に純水を供給して、前記基板上のリンス液を純水に置換する工程又は手段と、前記基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程又は手段と、を有する。
また、この発明の第2の態様に係る現像処理方法又は現像処理装置は、基板上に形成されたレジスト膜を所定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、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程又は手段と、現像後の基板から現像液を振り切る工程又は手段と、基板上に純水を供給する工程又は手段と、基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給して、基板上の純水を前記リンス液に置換する工程又は手段と、前記基板を回転させて基板上のリンス液を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程又は手段と、を有する。
また、この発明の第3の態様に係る現像処理方法又は現像処理装置は、基板上に形成されたレジスト膜を所定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、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程又は手段と、現像後の基板から現像液を振り切る工程又は手段と、基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給する工程又は手段と、基板からリンス液を振り切る工程又は手段と、基板上に再び現像液を塗布し、現像を進行させる工程又は手段と、現像後の基板から現像液を振り切る工程又は手段と、基板上に純水を供給する工程又は手段と、基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程又は手段と、を有する。
また、この発明の第4の態様に係る現像処理方法又は現像処理装置は、基板上に形成されたレジスト膜を所定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、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程又は手段と、現像後の基板から現像液を振り切る工程又は手段と、基板上に純水を供給する工程又は手段と、基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給して、基板上の純水を前記リンス液に置換する工程又は手段と、基板上に純水を供給して、基板上のリンス液を純水に置換する工程又は手段と、基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程又は手段と、を有する。
また、この発明の第5の態様に係る現像処理方法又は現像処理装置は、基板上に形成されたレジスト膜を所定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、基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を基板に供給する工程又は手段と、基板から前記リンス液を振り切り、基板を乾燥させる工程又は手段と、基板上に現像液を塗布し、前記レジスト膜の現像を進行させる工程又は手段と、現像後の基板から現像液を振り切る工程又は手段と、基板上に純水を供給する工程又は手段と、基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程又は手段と、を有する。
また、第1乃至第5の態様に係る現像処理方法又は現像処理装置においては、前記リンス液に含まれる界面活性剤の分子量が1280以上であることが好ましい。
また、第1乃至第5の態様に係る現像処理方法又は現像処理装置においては、前記リンス液の前記基板への供給は、前記リンス液を略帯状に吐出するノズルを用いて、前記ノズルを前記基板上でスキャンさせながら、または前記ノズルを前記基板の径方向に一致するように前記基板上に配置し、基板を所定の回転数で回転させながら、前記ノズルから前記リンス液を略帯状に吐出することにより行うことが好ましい。
本発明によれば、界面活性剤を含有するリンス液を用いたリンス処理を行うことによるパーティクル等の析出系欠陥の発生が抑制され、また、CD変動が抑えられ、レジストパターンの溶解も抑制される。これにより、精密なレジストパターンを得ることができる。勿論、本発明は、パターン倒れの問題も解決するものである。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る方法が実施される現像処理装置を示す平面図、図2はその断面図である。なお、図示するように、以下の説明では、水平面の直交する2方向をX方向、Y方向とし、垂直方向をZ方向としている。
これらの図に示すように、この現像処理装置(DEV)は筐体1を有し、筐体1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1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2が配置されている。スピンチャック2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2の下方には駆動モータ3が配置されており、スピンチャック2は駆動モータ3によって回転駆動される。駆動モータ3は床板4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5がエアシリンダ等の駆動機構6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7が設けられている。このドレイン口7に廃液管8(図2参照)が接続され、この廃液管8は、図2に示すように、底板4と筐体1との間の空間Nを通って、下方の図示しない廃液口へ接続されている。
筐体1の側壁には、ウエハ搬送装置の搬送アームTが侵入するための開口1aが形成されており、この開口1aはシャッタ9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9が開けられて搬送アームTが筐体1内に侵入する。搬送アームTとスピンチャック2との間のウエハWの受け渡しは、昇降ピン5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11と、現像後のウエハWに水系洗浄液を供給する純水供給ノズル12と、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リンス液供給ノズル13とが、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設けられている。以下の説明では、水系洗浄液として純水(DIW)を取り上げて説明することとする。
現像液供給ノズル11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っている。そして、この現像液供給ノズル11は、第1のノズルスキャンアーム14の先端部に保持部材15aによって着脱可能に取り付けられており、第1のノズルスキャンアーム14は、底板4の上にY方向に沿って敷設された第1のガイドレール21上から垂直方向に延びた第1の垂直支持部材22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11は、第1の垂直支持部材22とともにY軸駆動機構23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1の垂直支持部材22はZ軸駆動機構24によって昇降可能となっており、現像液供給ノズル11は、第1の垂直支持部材22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11はウエハWの上方に位置され、その現像液供給ノズル11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1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。なお、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11を第1のガイドレール21に沿ってスキャンさせてもよい。
純水供給ノズル12はストレートノズルとして構成されている。この純水供給ノズル12は、第2のノズルスキャンアーム16の先端部に着脱可能に取り付けられている。底板4の上の第1のガイドレール21の外側には第2のガイドレール25が敷設されており、第2のノズルスキャンアーム16は、この第2のガイドレール25上から垂直方向に延びた第2の垂直支持部材26の上端部にX軸駆動機構29を介して取り付けられている。純水供給ノズル12は、第2の垂直支持部材26とともにY軸駆動機構27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2の垂直支持部材26はZ軸駆動機構28によって昇降可能となっており、純水供給ノズル12は、第2の垂直支持部材26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2のノズルスキャンアーム16は、X軸駆動機構29によりX方向に沿って移動可能に設けられている。なお、純水供給ノズル12の形状は特に限定されず、現像液供給ノズル11と同様、長尺で多数の吐出口が設けられているものであってもよく、吐出口がスリット状のスリットノズルであってもよい。
リンス液供給ノズル13は現像液供給ノズル11と同様に長尺状をなし、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、吐出されたリンス液が全体として帯状になるようになっている。このリンス液供給ノズル13は、第3のノズルスキャンアーム18の先端部に保持部材15bによって着脱可能に取り付けられている。底板4の上の第2のガイドレール25の外側には第3のガイドレール30が敷設されており、第3のノズルスキャンアーム18は、この第3のガイドレール30上から垂直方向に延びた第3の垂直支持部材31の上端部にX軸駆動機構34を介して取り付けられている。リンス液供給ノズル13は、第3の垂直支持部材31とともにY軸駆動機構32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3の垂直支持部材31はZ軸駆動機構33によって昇降可能となっており、リンス液供給ノズル13は、第3の垂直支持部材31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3のノズルスキャンアーム18は、X軸駆動機構34によりX方向に沿って移動可能に設けられている。
ウエハWへリンス液を供給する第1の方法は、リンス液供給ノズル13をウエハWの上方に位置させ、ウエハWを回転させながら、このリンス液供給ノズル13からリンス液を帯状に吐出する方法である。ウエハWへリンス液を供給する別の方法は、リンス液供給ノズル13をウエハW上でY方向にスキャンさせながら、このリンス液供給ノズル13からリンス液を帯状に吐出する方法である。この第2の方法では、ウエハWは回転させてもよいし、静止させた状態でもよい。また、リンス液供給ノズル13のY方向スキャンは、ウエハWのY方向端間で行ってもよいし、ウエハWのY方向端とウエハWの中心との間で行ってもよい。リンス液はウエハWから流れ落ちるように連続的に供給してもよいし、リンス液のパドルを形成して、所定時間保持してもよい、
Y軸駆動機構23,27,32、Z軸駆動機構24,28,33、X軸駆動機構29,34、および駆動モータ3は、駆動制御部40により制御されるようになっている。純水供給ノズル12とリンス液供給ノズル13は、Y方向で相互に追い越し可能となっている。
Y軸駆動機構23,27,32、Z軸駆動機構24,28,33、X軸駆動機構29,34、および駆動モータ3は、駆動制御部40により制御されるようになっている。純水供給ノズル12とリンス液供給ノズル13は、Y方向で相互に追い越し可能となっている。
図2に示すように、カップCPの右側には、現像液供給ノズル11が待機する現像液供給ノズル待機部71が設けられており、この現像液供給ノズル待機部71には現像液供給ノズル11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の左側には純水供給ノズル12およびリンス液供給ノズル13がそれぞれ待機する純水供給ノズル待機部72およびリンス液供給ノズル待機部73が設けられており、これらにはそれぞれ純水供給ノズル12およびリンス液供給ノズル13を洗浄する洗浄機構(図示せず)が設けられている。
図3に現像処理装置(DEV)の液供給系を示す概略図を示す。図3に示すように、現像液供給ノズル11には、現像液を貯留した現像液タンク41から現像液を供給する現像液供給配管42が接続されている。現像液供給配管42には、現像液を供給するためのポンプ43およびオン・オフバルブ44が介装されている。
純水供給ノズル12には、純水を貯留した純水タンク46から純水を供給する純水供給配管47が接続されている。純水供給配管47には、純水を供給するためのポンプ48およびオン・オフバルブ49が介装されている。
リンス液供給ノズル13には、純水タンク46から純水を供給する純水供給配管52が接続されている。そして、純水供給配管52の途中には、ミキシングバルブ54が設けられており、このミキシングバルブ54には界面活性剤溶液を貯留する界面活性剤溶液タンク55から延びる界面活性剤溶液供給配管56が接続されている。そして、ミキシングバルブ54において純水と界面活性剤溶液とが混合されるようになっている。したがって、リンス液供給ノズル13からは、純水と界面活性剤溶液とが混合した界面活性剤入りリンス液が吐出される。純水供給配管52および界面活性剤溶液供給配管56におけるミキシングバルブ54の上流側には、それぞれポンプ53および57が介装されている。また、純水供給配管52におけるミキシングバルブ54の下流側にはオン・オフバルブ58が介装されている。ポンプ43,48,53,57およびオン・オフバルブ44,49,58、ミキシングバルブ54は制御部60により制御されるようになっている。
このようにして界面活性剤溶液がインラインで希釈されるが、これは、処理条件やパターンの違いにより必要な界面活性剤量が異なるためであり、全ての場合に対応し得る濃度の高い界面活性剤溶液を適宜純水で希釈して用いるようになっている。
次に、リンス液供給ノズル13から吐出されるリンス液(つまり、界面活性剤溶液タンク55に貯留された界面活性剤溶液そのものがリンス液として用いられる場合にはその界面活性剤溶液を指し、界面活性剤溶液と純水とを所定の割合で混合する場合には混合によって得られる希釈溶液)について説明する。
ポリエチレングリコール系の界面活性剤の1つであるポリエチレングリコールソルビタン脂肪酸エステルであって、その疎水基の構造が異なる5種類の界面活性剤A〜Eを純水に溶解したときのその濃度と表面張力の関係を示すグラフを図4に、界面活性剤A〜Eを所定濃度含有する水溶液を用いて、現像処理の後にリンス処理を行ったときのCD変動を示すグラフを図5に、界面活性剤A〜Eを所定濃度含有する水溶液を用いて、現像処理の後にリンス処理を行ったときのパーティクル等の析出系欠陥の数を示すグラフを図6に、それぞれ示す。また、表1に、各界面活性剤の疎水基の構造と分子量、HLB(hydrophile-lipophile balance)値、二重結合の有無を示す。
表1に示されるように、界面活性剤A〜EのHLB値は10以上である。これはHLB値が10未満の場合には、界面活性剤による乳化(つまり、ミセルの発生)が起こり易く、このミセルがウエハW上に残ってパーティクルとなるおそれがあるためである。
図4に示されるように、界面活性剤A〜Eの濃度を高くしていくと、水溶液の表面張力が低下し、やがて一定となる。また、界面活性剤を純水に溶解させようとすると、一定濃度以上では界面活性剤の分子どうしの集合体であるミセルが形成されるようになる。このミセルの形成が始まると水溶液の表面張力は一定となるので、逆に水溶液の表面張力の変化から臨界ミセル濃度(以下「CMC」と記す)を知ることができる。図4に示されるように、界面活性剤A〜Eでは、CMCはおおよそ50〜100ppmの範囲に収まっていることがわかる。
図5に示されるように、CD変動は、界面活性剤の濃度の低い50ppm(CMC以下の濃度)のもので最も小さく、界面活性剤濃度の高い300ppm(CMC以上)で大きくなっている。また、図6に示されるように、析出系欠陥数は、界面活性剤の濃度が100ppm以下の場合には、界面活性剤A〜Eのいずれを用いても、リンス液として純水を用いた場合と比較して、大きくその数が低下していることがわかる。しかしながら、界面活性剤Aでは100ppm以上で、界面活性剤B〜Dでは300ppmで、リンス液として純水を用いた場合と比較して、より多くの析出系欠陥が測定される結果となった。これは、水溶液中に発生したミセルの影響と考えられる。また、同じ300ppmの濃度でも界面活性剤A〜Eで析出系欠陥数に差があるのは、その濃度でのミセルの形成のしやすさが関係しているものと考えられる。
これら図5および図6に示される結果によれば、CD変動を抑制し、かつ、析出系欠陥の発生を抑制する観点から、リンス液における界面活性剤濃度はCMC以下とすべきことがわかった。一方、リンス液における界面活性剤の濃度が極端に低いと、水溶液の表面張力が低下しないために、ウエハWに供給されたリンス液をウエハWから振り切る際にパターン倒れが生ずるおそれがあり、また、CD変動および析出系欠陥の発生の抑制効果が得られなくなる。したがって、このパターン倒れを防止する観点をも踏まえると、リンス液における界面活性剤の濃度は、CMC近傍であって、水溶液にミセルが発生しない濃度とすることが好ましい。界面活性剤A〜Eでは、特に界面活性剤Eを用いることが好ましく、その濃度は、50ppmまたはその前後とすることが好ましいことがわかる。
図7に、現像処理の後に界面活性剤A〜Cの100ppm濃度の水溶液を用いてリンス処理を行った場合の、界面活性剤の分子量とCD変動との関係を表すグラフを示す。また、図8に、現像処理の後に界面活性剤A〜Cの100ppm濃度の水溶液を用いてリンス処理を行った場合の、界面活性剤の分子量と析出系欠陥数との関係を表すグラフを示す。図7および図8に示されるように、界面活性剤の分子量が大きくなるとCD変動が抑えられ、また析出系欠陥数も低下することがわかった。
このことから、界面活性剤の分子量は、純水に溶解する範囲で大きいことが好ましいことがわかるが、その中でも界面活性剤の分子量としては、図6に示す純水を用いたリンス処理による析出系欠陥数である約3500を下回る値、つまり1280以上であることが望ましいと判断される。また、界面活性剤A〜Eは基本的に親水基部の分子量はほぼ同じであることから、表1と照合して、疎水基の炭素数は14以上であることが好ましいと判断される。なお、親水基部の重合度には分布があるために、界面活性剤A〜Eの分子量の差は各疎水基の分子量の差と完全には一致しない。
図9に、現像処理の後に界面活性剤C・Dの濃度が100ppmの水溶液を用いてリンス処理を行った場合のCD変動を表すグラフを示す。また、図10に、現像処理の後に界面活性剤C・Dの濃度が100ppmの水溶液を用いてリンス処理を行った場合の析出系欠陥数を表すグラフを示す。図9および図10に示されるように、界面活性剤Cの方が界面活性剤DよりもCD変動が抑えられ、また析出系欠陥数も低下していることがわかる。
界面活性剤Cと界面活性剤Dとの違いは、疎水基における二重結合の有無であるので、図9および図10に示す結果は、疎水基の二重結合がレジストパターンを溶解することによって生じたものと考えられる。このことから、リンス液には、疎水基が二重結合を含まず、単結合のみからなる界面活性剤を用いることが好ましいことが明らかとなった。なお、疎水基に三重結合を有する界面活性剤は、二重結合を有する界面活性剤と同様の性質を有すると考えられ、リンス液に含有させないことが好ましいと考えられる。
上述の通り、図4〜図10に示した結果から、界面活性剤を含有するリンス液では、界面活性剤の濃度がCMC以下であること、界面活性剤の分子量が大きく(好ましくは1280以上)、疎水基の炭素数が14以上であること、疎水基に二重結合が含まれないこと、の3つ条件のいずれかを満たすことで、CD変動および析出系欠陥の発生が抑制される。リンス液は、これら3つ条件を同時に満足していることが、最も好ましい。
なお、界面活性剤溶液タンク55に貯留された界面活性剤溶液に界面活性剤のミセルが生成すると、そのような界面活性剤溶液を純水で希釈しても、ミセルが完全に分解してミセルを構成していた界面活性剤が純水に溶解した状態にならないおそれがある。このため、界面活性剤溶液タンク55に貯留される界面活性剤溶液の濃度をCMC以下とすることが望ましい。
リンス液に溶解される界面活性剤はポリエチレングリコールソルビタン脂肪酸エステルに限定されるものではなく、その他のポリエチレングリコール系の界面活性剤、具体的には、下記の化2式に示すポリエチレングリコール直鎖アルキルエーテル、下記の化3式に示すポリエチレングリコール脂肪酸エステル、下記の化4式に示す直鎖アルキル付加型のポリエチレングリコールフェニルエーテル、下記の化5式に示す分岐鎖アルキル付加型のポリエチレングリコールフェニルエーテルでも、上述した界面活性剤濃度や疎水基の炭素数等の条件を満たすことで、ポリエチレングリコールソルビタン脂肪酸エステルを用いた場合と同じ効果が得られる。また、下記の化6式に示すアセチレングリコール系の界面活性剤であるEO付加型のアセチレングリコールについても同様である。なお、化2式〜化6式では、R2〜R5が疎水基を示している。
図11に第1の現像プロセスを示すフローチャートを示す。最初に、所定のパターンが露光され、ポストエクスポージャーベーク処理および冷却処理されたウエハWが、ウエハ搬送装置の搬送アームTによってカップCPの真上まで搬送され、昇降ピン5に受け渡され、スピンチャック2上に載置され、真空吸着される(STEP1)。
次いで、現像液供給ノズル11がウエハWの中心の上方に移動し、この現像液供給ノズル11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(STEP2)。なお、現像液供給ノズル11をガイドレール21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秒間静止させることにより現像を進行させる(STEP3)。この際に、現像液供給ノズル11をカップCP外に待避させ、リンス液供給ノズル13のノズルアーム18を移動させて、リンス液供給ノズル13をウエハWの中心の上方に位置させる(STEP4)。
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2により回転させ、現像液を振り切る(STEP5)。次いで、リンス液供給ノズル13から、上述した界面活性剤を所定量含有するリンス液を帯状に吐出しながら、ウエハWを所定の回転数(例えば、500〜2000rpm)で回転させて、リンス液によるリンス処理を行う(STEP6)。ここで、リンス液の供給前には、待避位置においてリンス液供給ノズル13のダミーディスペンスを行って、リンス液供給ノズル13に付着した界面活性剤の残渣等がウエハWに供給されないようにすることが望ましい。これによりリンス液に起因するパーティクルの発生をより確実に排除することができる。
リンス液供給ノズル13を用いることにより、リンス液を低インパクトでウエハWに短時間で供給することができ、これによりCD変動の抑制効果を高めることができる。なお、このリンス処理は、ウエハWを静止させた状態またはウエハWを所定の回転数(例えば、1000rpm以下)で回転させた状態で、リンス液供給ノズル13をガイドレール30に沿ってスキャンさせることによって行ってもよい。
所定時間、リンス液を供給した後に、リンス液供給ノズル13をカップCP外に待避させ、ウエハWの回転数を上昇させて、このリンス液を広げるとともにリンス液を振り切って、ウエハWを乾燥させる(STEP7)。この工程は、最初に、ウエハWの回転数を300rpm超1000rpm未満、例えば500rpmとし、5〜15秒、例えば10秒間行い、引き続き、ウエハWの回転数を1000〜4000rpm、例えば2000rpmとし、10〜20秒間、例えば15秒間が行うことが好ましい。このようにしてリンス液をウエハWから振り切ってウエハWをスピン乾燥することによって、パターン倒れの発生を効果的に抑制することができる。
こうして乾燥処理されたウエハWは、昇降ピン5によってスピンチャック2の上に持ち上げられ、ウエハ搬送装置の搬送アームTによって現像処理装置(DEV)から搬出され(STEP8)、ポストベーク処理が施される。
このような第1の現像プロセスでは、先に説明した所定の条件を満たす界面活性剤を所定濃度含有するリンス液を用いることによって、純水によるリンス処理を行わなくとも、パーティクル等の析出系欠陥の発生が抑制され、また、CD変動およびレジストパターンの溶解が抑制され、さらにパターン倒れの発生も防止することができる。これによって、高清浄性で精密なレジストパターンを得ることができる。
次に、第2の現像プロセスについて、図12に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、第1の現像プロセスと同様にして、露光処理されたウエハWがスピンチャック2に真空吸着される(STEP101)。次いで、現像液供給ノズル11がウエハWの中心の上方に移動し、この現像液供給ノズル11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(STEP102)。
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秒間静止させることにより現像を進行させる(STEP103)。この際に、現像液供給ノズル11のノズルアーム14をカップCP外に待避させて、純水供給ノズル12を移動させて、純水供給ノズル12をウエハWの中心の上方に位置させる(STEP104)。
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2により回転させ、現像液を振り切る(STEP105)。次いで、純水によるリンス処理を行う(STEP106)。この際には、ウエハWの回転数が500〜2000rpm、例えば1000rpmになった時点でその回転数を維持しながら純水を2秒間以上、例えば5秒間供給し、次いで、純水を供給したままウエハWの回転数を100〜1000rpm、例えば500rpmまで低下させ、その回転数で2秒間以上、例えば10秒間維持することが好ましい。STEP106でのウエハWの回転数については、処理するウエハWのサイズに合わせて最適な値が選択される。
なお、現像液を振り切った後に直接純水を供給するとウエハW上のレジスト膜に通常のリンスでは除去し難い難溶化層が形成される場合があるが、この場合には、純水のみのリンスに先立って純水+現像液のリンスを行うことによりレジスト膜上の難溶化層の生成を防止することができる。
このような純水リンスの後、純水供給ノズル12をカップCP外に待避させ、リンス液供給ノズル13のノズルアーム18を移動させて、リンス液供給ノズル13をウエハWのほぼ中央上方に位置させる(STEP107)。そして、ウエハWを好ましくは500rpm以下、例えば100rpmで回転させながら、上述した界面活性剤を所定量含有するリンス液をウエハWに供給して、レジスト膜上の純水および残留している現像液の大部分をリンス液に置換する(STEP108)。すなわち、レジスト膜の表面がリンス液に置換された状態となる。このように界面活性剤入りのリンス液供給の際にウエハWを500rpm以下で回転させることにより、リンス液の良好な置換性を維持しつつ飛散するリンス液の量を少なくすることができるため、リンス液の使用量を極力少なくすることができる。
こうしてウエハW上にリンス液を供給した後に、ウエハWの回転数を上昇させて、リンス液を広げるとともにリンス液を振り切って、ウエハWを乾燥させる(STEP109)。この工程は、最初に、ウエハWの回転数を300rpm超1000rpm未満、例えば500rpmとし、5〜15秒、例えば10秒間行い、引き続き、ウエハWの回転数を1000〜4000rpm、例えば2000rpmとし、10〜20秒間、例えば15秒間が行うことが好ましい。このようにしてリンス液をウエハWから振り切ってウエハWをスピン乾燥することによって、パターン倒れの発生を効果的に抑制することができる。
こうして乾燥処理されたウエハWは、昇降ピン5によってスピンチャック2の上に持ち上げられ、ウエハ搬送装置の搬送アームTによって現像処理装置(DEV)から搬出され(STEP110)、ポストベーク処理が施される。
このような第2の現像プロセスを用いた場合でも、先に説明した所定の条件を満たす界面活性剤を所定濃度含有するリンス液を用いることによって、純水によるリンス処理を行わなくとも、パーティクル等の析出系欠陥の発生が抑制され、また、CD変動およびレジストパターンの溶解が抑制される。さらに界面活性剤を所定濃度含むリンス液がウエハWに供給された後に、これを振り切ってウエハWを乾燥させるために、パターン倒れの発生も防止することができる。
図13は第3〜第6の現像プロセスの概略の処理フローを簡略化して示す図である。このうち第3,第5,第6の現像プロセスは、図13に示されるように、最終的に純水がウエハWの表面に供給された状態で、ウエハWからこの純水を振り切ってウエハWを乾燥させるプロセスであるために、純水の表面張力によるパターン倒れの問題が問題とならないレジストパターンの場合に用いられるプロセスである。なお、図13は先に説明した第1の現像プロセスおよび第2の現像プロセスの処理フローを併記している。
図13に示されるように、第3の現像プロセスは、現像液による現像処理、界面活性剤を含有するリンス液によるリンス処理、純水によるリンス処理、乾燥処理の順序で行われる。第4の現像プロセスは、現像液による現像処理、純水によるリンス処理、界面活性剤を含有するリンス液によるリンス処理、純水によるリンス処理、乾燥処理の順序で行われる。第5の現像プロセスは、現像液による現像処理、界面活性剤を含有するリンス液によるリンス処理、現像液による現像処理、純水によるリンス処理、乾燥処理の順序で行われる。第6の現像プロセスは、界面活性剤を含有するリンス液によるリンス処理、乾燥処理、現像液による現像処理、純水によるリンス処理、乾燥処理の順序で行われる。これらのプロセスによっても、析出系欠陥の発生やCD変動、レジストパターンを溶解を抑制することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、水系洗浄液として純水を例示したが、純水に他の物質が多少添加したものであってもよい。また、リンス液供給ノズル13として帯状にリンス液を吐出する形態のものを示したが、リンス液供給ノズル13としては、純水供給ノズル12と同様のストレートタイプのものを用いてもよい。この場合には、必要なリンス液流量が得られる範囲で、できるだけウエハWへのインパクトが小さくなる構造のものを用いることが好ましい。
さらに、上記実施の形態では本発明を半導体ウエハの現像処理に適用したが、これに限らず、微細なレジストパターンが形成される基板であれば、液晶表示装置(LCD)用基板等、他の基板の現像処理にも適用することができる。さらに、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施の形態の構成要素を適宜組み合わせたもの、あるいは上記実施の形態の構成要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。
1;筐体
2;スピンチャック
11;現像液供給ノズル
12;純水供給ノズル
13;リンス液供給ノズル
52;純水供給配管
54;ミキシングバルブ
56;界面活性剤溶液供給配管
DEV;現像処理装置
W;半導体ウエハ
2;スピンチャック
11;現像液供給ノズル
12;純水供給ノズル
13;リンス液供給ノズル
52;純水供給配管
54;ミキシングバルブ
56;界面活性剤溶液供給配管
DEV;現像処理装置
W;半導体ウエハ
Claims (12)
- 基板上に形成されたレジスト膜を所定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、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程と、
現像後の基板から現像液を振り切る工程と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給する工程と、
前記基板に純水を供給して、前記基板上のリンス液を純水に置換する工程と、
前記基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程と、
を有することを特徴とする現像処理方法。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程と、
現像後の基板から現像液を振り切る工程と、
基板上に純水を供給する工程と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給して、基板上の純水を前記リンス液に置換する工程と、
前記基板を回転させて基板上のリンス液を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程と、
を有することを特徴とする現像処理方法。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程と、
現像後の基板から現像液を振り切る工程と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給する工程と、
基板からリンス液を振り切る工程と、
基板上に再び現像液を塗布し、現像を進行させる工程と、
現像後の基板から現像液を振り切る工程と、
基板上に純水を供給する工程と、
基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程と、
を有することを特徴とする現像処理方法。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる工程と、
現像後の基板から現像液を振り切る工程と、
基板上に純水を供給する工程と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給して、基板上の純水を前記リンス液に置換する工程と、
基板上に純水を供給して、基板上のリンス液を純水に置換する工程と、
基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程と、
を有することを特徴とする現像処理方法。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を基板に供給する工程と、
基板から前記リンス液を振り切り、基板を乾燥させる工程と、
基板上に現像液を塗布し、前記レジスト膜の現像を進行させる工程と、
現像後の基板から現像液を振り切る工程と、
基板上に純水を供給する工程と、
基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる工程と、
を有することを特徴とする現像処理方法。 - 前記リンス液に含まれる界面活性剤の分子量が1280以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一項に記載の現像処理方法。
- 前記リンス液の前記基板への供給は、前記リンス液を略帯状に吐出するノズルを用いて、前記ノズルを前記基板上でスキャンさせながら、または前記ノズルを前記基板の径方向に一致するように前記基板上に配置し、基板を所定の回転数で回転させながら、前記ノズルから前記リンス液を略帯状に吐出することにより行うことを特徴とする請求項1乃至請求項6いずれか一項に記載の現像処理方法。
- 基板上に形成されたレジスト膜を所定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装置であって、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる手段と、
現像後の基板から現像液を振り切る手段と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給する手段と、
前記基板に純水を供給して、前記基板上のリンス液を純水に置換する手段と、
前記基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる手段と、
を有することを特徴とする現像処理装置。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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装置であって、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる手段と、
現像後の基板から現像液を振り切る手段と、
基板上に純水を供給する手段と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給して、基板上の純水を前記リンス液に置換する手段と、
前記基板を回転させて基板上のリンス液を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる手段と、
を有することを特徴とする現像処理装置。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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装置であって、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる手段と、
現像後の基板から現像液を振り切る手段と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給する手段と、
基板からリンス液を振り切る手段と、
基板上に再び現像液を塗布し、現像を進行させる手段と、
現像後の基板から現像液を振り切る手段と、
基板上に純水を供給する手段と、
基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる手段と、
を有することを特徴とする現像処理装置。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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装置であって、
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布し、現像を進行させる手段と、
現像後の基板から現像液を振り切る手段と、
基板上に純水を供給する手段と、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を供給して、基板上の純水を前記リンス液に置換する手段と、
基板上に純水を供給して、基板上のリンス液を純水に置換する手段と、
基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる手段と、
を有することを特徴とする現像処理装置。 - 基板上に形成されたレジスト膜を所定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装置であって、
基板上に疎水基の炭素数が11以上、かつ、二重結合および三重結合を有していない臨界ミセル濃度以下のポリエチレングリコール系の界面活性剤を含有するリンス液を基板に供給する手段と、
基板から前記リンス液を振り切り、基板を乾燥させる手段と、
基板上に現像液を塗布し、前記レジスト膜の現像を進行させる手段と、
現像後の基板から現像液を振り切る手段と、
基板上に純水を供給する手段と、
基板を回転させて基板上の純水を広げるとともに振り切り、基板を乾燥させる手段と、
を有することを特徴とする現像処理装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009007350A JP2009122691A (ja) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | 現像処理方法および現像処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009007350A JP2009122691A (ja) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | 現像処理方法および現像処理装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004207574A Division JP2006030483A (ja) | 2004-07-14 | 2004-07-14 | リンス処理方法および現像処理方法 |
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JP2009007350A Pending JP2009122691A (ja) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | 現像処理方法および現像処理装置 |
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JP (1) | JP2009122691A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013115274A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法、現像装置、及び半導体装置 |
-
2009
- 2009-01-16 JP JP2009007350A patent/JP2009122691A/ja active Pending
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JP2013115274A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法、現像装置、及び半導体装置 |
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