JP2010034268A - 現像処理方法及び現像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】洗浄・乾燥時間の短縮が図れると共に、乾燥縞の欠陥除去を図れるようにした現像処理方法及び現像処理装置を提供する。
【解決手段】露光された半導体ウエハWの表面に現像液を供給して現像を行った後に、ウエハの表面に純水を供給して洗浄を行う現像処理方法において、ウエハを水平に保持したスピンチャックを鉛直軸回りに回転させながらウエハの中心部上方からリンスノズル58より純水を供給すると同時に、リンスノズルに隣接するディフューザ53によりウエハの回転により生じる気流Aを純水の液膜Fに誘導拡散し、リンスノズルとディフューザとを平行状態にしてウエハの中心部からウエハの外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、ウエハの洗浄及び乾燥を行う。
【選択図】 図5

Description

この発明は、露光された基板を現像した後に、洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理方法及び現像処理装置に関するものである。
一般に、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハ等の基板の上にフォトレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路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においては、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が用いられている。
一般の現像処理では、レジストの溶解物を現像液と共に基板表面から除去するために洗浄処理が行われる。
従来のこの種の洗浄処理の手法として、基板の中心部に洗浄液を供給し、その遠心力により液膜を拡げ、その液流に載せて上記溶解物及び現像液を基板上から除去するスピン洗浄方法が知られている。
また、別の洗浄手法として、基板を水平に保持しながら鉛直軸回りに回転させ、基板の上方で中心側に位置する不活性ガスノズルと、基板の上方で外周側に位置する洗浄液供給ノズルとを、基板の中心から外周にかけて径方向に同時に移動させて、基板表面の洗浄液膜を噴射不活性ガスによって排除し乾燥する方法(装置)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3322853号公報(特許請求の範囲、図2)
しかしながら、前者すなわちスピン洗浄方法においては、溶解生成物を十分に取り除くことができず、残留した溶解生成物が現像欠陥として現れる度合いが高くなる。このため、スピン洗浄を長時間行っているのが現状でありスループットの低下の大きな要因になっている。また、レジスト材料の高撥水化に伴い長く洗浄を行っても、溶解生成物の取り残しがあり、十分な洗浄が行えない懸念がある。
一方、後者すなわち特許文献1記載の技術においては、基板の上方中心側に位置する不活性ガスノズルと、基板の上方で外周側に位置する洗浄液供給ノズルとを、基板の中心から外周にかけて径方向に同時に移動させながら洗浄液と不活性ガスを基板に供給するため、上記スピン洗浄に比べて洗浄時間の短縮を図ることができる。しかし、特許文献1記載の技術においては、洗浄液供給ノズルより供給(吐出)された洗浄液の中心側の横で不活性ガスを供給(噴射)しながら基板の外周縁に移動すると、乾燥した領域に液滴が飛散して乾燥縞となる欠陥が発生する問題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、洗浄・乾燥時間の短縮が図れると共に、乾燥縞の欠陥除去を図れるようにした現像処理方法及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、この発明の現像処理方法は、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、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理方法を前提とし、第1の現像処理方法は、基板を水平に保持した基板保持部を鉛直軸回りに回転させながら基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、洗浄液供給ノズルに隣接する気流誘導拡散部により基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散し、 上記洗浄液供給ノズルと気流誘導拡散部とを平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、ことを特徴とする。
また、この発明の第2の現像処理方法は、基板を水平に保持した基板保持部を鉛直軸回りに回転させながら基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、上記洗浄液供給ノズルにそれぞれ隣接する気流誘導拡散部と該気流誘導拡散部と協働して不活性ガスの気流を洗浄液の液膜に誘導する不活性ガスノズルにより不活性ガスを上記液膜に誘導拡散し、 上記洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、ことを特徴とする。
また、第2の現像処理方法において、基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する前に、補助不活性ガスノズルより基板の中心部に不活性ガスを供給して基板中心部に乾燥域を形成し、その後、基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給するようにしてもよい(請求項3)。
また、この発明の第1の現像処理装置は、この発明の第1の現像処理方法を具現化するもので、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、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理装置において、 基板を水平に保持する基板保持部と、 上記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、 基板の上方に位置し、基板表面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、 上記洗浄液供給ノズルに対して平行に隣接し、基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散させる気流誘導拡散部と、 上記洗浄液供給ノズル及び気流誘導拡散部を互いに平行状態に保持すると共に、基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に移動させる移動機構と、 上記回転機構、上記洗浄液供給ノズルと洗浄液供給源とを接続する洗浄液供給管に介設される開閉弁及び上記移動機構に接続される制御手段と、を具備し、 上記制御手段により、鉛直軸回りに回転する基板の中心部に洗浄液を供給すると同時に、基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散しながら、上記洗浄液供給ノズルと気流誘導拡散部とを平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、ことを特徴とする(請求項4)。
また、この発明の第2の現像処理装置は、この発明の第2の現像処理方法を具現化するもので、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、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理装置において、 基板を水平に保持する基板保持部と、
上記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、 基板の上方に位置し、基板表面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、 上記洗浄液供給ノズルに隣接する気流誘導拡散部と、 上記気流誘導拡散部と協働して不活性ガスの気流を洗浄液の液膜に誘導する不活性ガスノズルと、 上記洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態に保持すると共に、基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に移動させる移動機構と、 上記回転機構、上記洗浄液供給ノズルと洗浄液供給源とを接続する洗浄液供給管に介設される第1の開閉弁と、上記不活性ガスノズルと不活性ガス供給源とを接続する不活性ガス供給管に介設される第2の開閉弁及び上記移動機構に接続される制御手段と、を具備し、 上記制御手段により、鉛直軸回りに回転する基板の中心部に洗浄液を供給すると同時に、上記気流誘導拡散部と不活性ガスノズルとが協働して不活性ガスを洗浄液の液膜に誘導拡散しながら、上記洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、ことを特徴とする(請求項5)。
また、請求項6記載の発明は、請求項5記載の現像処理装置において、 上記洗浄液供給ノズルに隣接される補助不活性ガス供給ノズルと、 上記補助不活性ガス供給ノズルを基板の中心部に移動させる移動機構と、 上記補助不活性ガス供給ノズルと不活性ガス供給源とを接続する不活性ガス供給管に介設される第3の開閉弁と、を更に具備すると共に、 上記移動機構及び第3の開閉弁に上記制御手段を接続してなり、 上記制御手段により、基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する前に、上記補助不活性ガスノズルより基板の中心部に不活性ガスを供給して基板中心部に乾燥域を形成し、その後、基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に上記不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する、ことを特徴とする。
この発明の現像処理装置において、上記気流誘導拡散部を任意の形状にすることができる。例えば、気流誘導拡散部を平板状部材にて形成してもよい(請求項7)。
また、不活性ガスノズルを用いる場合は、上記気流誘導拡散部を互いに平行な複数の部材にて形成し、各部材間の隙間内に不活性ガスノズルの供給口を配設する構成としてもよい(請求項8)。
また、不活性ガスノズルを用いる場合、気流誘導拡散部は、不活性ガスノズルを内方側に収容する断面略コ字状部材にて形成するか(請求項9)、不活性ガスノズルの少なくとも一部を嵌挿する保持溝を有する部材にて形成するか(請求項10)、不活性ガスノズルを内方側に収容する断面略円弧状部材にて形成するか(請求項11)、又は、不活性ガスノズルを内方側に収容する第1の断面略円弧状部と、該第1の断面略円弧状部の両側端にそれぞれ連なる第2の断面略円弧状部及び第3の断面略円弧状部とを有する部材にて形成するか(請求項12)、あるいは、洗浄液供給ノズル側に対する裏面側に幅方向に連続する波形状凹凸部を有する部材にて形成することができる(請求項13)。
加えて、上記気流誘導拡散部を、不活性ガスノズルに接続する空洞室を有する中空部材にて形成してもよい。この場合、上記中空部材の一側に洗浄液供給ノズルの供給口に向かって下り勾配の傾斜面を設け、上記空洞室の底部に多数のガス吐出口を設ける構造としてもよい(請求項14)。また、上記中空部材を、洗浄液供給ノズルと平行な扁平箱状に形成し、該中空部材における上記洗浄液供給ノズル及び気流誘導拡散部の移動方向の後方上端角部に上記不活性ガスノズルを接続し、上記空洞室の底部及び上記移動方向先方の側壁に連なるスリット状のガス吐出口を設ける構造としてもよい(請求項15)。
請求項1,4,7記載の発明によれば、水平に保持され、鉛直軸回りに回転する基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、洗浄液供給ノズルに隣接する気流誘導拡散部により基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散することにより、液膜を薄くして乾燥域を形成することができる。この状態で、洗浄液供給ノズルと気流誘導拡散部とを平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させることで、洗浄液供給ノズルより供給(吐出)された洗浄液の乾燥域側への飛散を気流誘導拡散部によって阻止することができるので、乾燥域に洗浄液の液滴が飛散されることなく基板の洗浄及び乾燥を行うことができる。
請求項2,5,7,9〜13記載の発明によれば、水平に保持され、鉛直軸回りに回転する基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、気流誘導拡散部と該気流誘導拡散部と協働して不活性ガスの気流を洗浄液の液膜に誘導する不活性ガスノズルにより不活性ガスを液膜に誘導拡散することにより、液膜を薄くして乾燥域を形成することができる。この状態で、洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させることで、洗浄液供給ノズルより供給(吐出)された洗浄液の乾燥域側への飛散を気流誘導拡散部によって阻止することができるので、乾燥域に洗浄液の液滴が飛散されることなく基板の洗浄及び乾燥を行うことができる。
請求項3,6記載の発明によれば、基板表面に洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する前に、補助不活性ガスノズルより基板の中心部に不活性ガスを供給して基板中心部に乾燥域を形成し、その後、基板表面に洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給することにより、乾燥の促進が図れる。
また、請求項8記載の発明によれば、気流誘導拡散部を互いに平行な複数の部材にて形成し、各部材間の隙間内に不活性ガスノズルの供給口を配設することにより、多くの不活性ガス量によって液膜を薄くする領域すなわち乾燥領域を拡げることができる。
また、請求項14記載の発明によれば、空洞部を有する中空部材の一側に洗浄液供給ノズルの供給口に向かって下り勾配の傾斜面を設け、空洞室の底部に多数のガス吐出口を設けることにより、不活性ガスノズルより供給された不活性ガスを一旦空洞室に溜めた後、空洞室の底部に設けられた多数のガス吐出口より吐出して洗浄液の液膜に吹き付けることができる。
また、請求項15記載の発明によれば、空洞部を有する中空部材を、洗浄液供給ノズルと平行な扁平箱状に形成し、該中空部材における洗浄液供給ノズル及び気流誘導拡散部の移動方向の後方上端角部に不活性ガスノズルを接続し、空洞室の底部及び上記移動方向先方の側壁に連なるスリット状のガス吐出口を設けることにより、不活性ガスノズルより供給された不活性ガスを一旦空洞室に溜めた後、ガス吐出口より吐出して洗浄液の液膜に吹き付けることができる。この際、不活性ガスノズルは洗浄液供給ノズル及び気流誘導拡散部の移動方向に吹き付けられる。
この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
(1)請求項1,4,7記載の発明によれば、回転する基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、気流誘導拡散部により基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散することにより、液膜を薄くして乾燥域を形成することができる。また、洗浄液供給ノズルと気流誘導拡散部とを平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させることで、洗浄液供給ノズルより供給(吐出)された洗浄液の乾燥域側への飛散を気流誘導拡散部によって阻止することができるので、乾燥域に洗浄液の液滴が飛散されることなく基板の洗浄及び乾燥を行うことができる。したがって、洗浄・乾燥時間の短縮が図れると共に、乾燥縞の欠陥除去を図ることができる。
(2)請求項2,5,7,9〜13記載の発明によれば、回転する基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、気流誘導拡散部と該気流誘導拡散部と協働して不活性ガスの気流を洗浄液の液膜に誘導する不活性ガスノズルにより不活性ガスを液膜に誘導拡散することにより、液膜を薄くして乾燥域を形成することができる。また、洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させることで、洗浄液供給ノズルより供給(吐出)された洗浄液の乾燥域側への飛散を気流誘導拡散部によって阻止することができるので、乾燥域に洗浄液の液滴が飛散されることなく基板の洗浄及び乾燥を行うことができる。したがって、洗浄・乾燥時間の短縮が図れると共に、乾燥縞の欠陥除去を図ることができる。
(3)請求項3,6記載の発明によれば、基板表面に洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する前に、補助不活性ガスノズルより基板の中心部に不活性ガスを供給して基板中心部に乾燥域を形成するので、上記(2)に加えて更に乾燥の促進が図れる。
(4)請求項8記載の発明によれば、多くの不活性ガス量によって液膜を薄くする領域すなわち乾燥領域を拡げることができるので、上記(2),(3)に加えて更に乾燥の促進が図れる。
(5)請求項14記載の発明によれば、不活性ガスノズルより供給された不活性ガスを一旦空洞室に溜めた後、空洞室の底部に設けられた多数のガス吐出口より吐出して洗浄液の液膜に吹き付けることができるので、上記(2),(3)に加えて更に不活性ガスの誘導拡散領域を均一にして乾燥の促進を図ることができる。
(6)請求項15記載の発明によれば、不活性ガスノズルより供給された不活性ガスを一旦空洞室に溜めた後、ガス吐出口より吐出して洗浄液の液膜に吹き付けることができ、不活性ガスノズルは洗浄液供給ノズル及び気流誘導拡散部の移動方向に吹き付けられるので、上記(2),(3)に加えて更に不活性ガスの誘導拡散領域を均一にして乾燥の促進を図ることができると共に、基板中心側の乾燥域を確実に確保することができる。
以下、この発明の最良の形態について、添付図面に基づいて説明する。
図1は、この発明に係る現像処理装置を適用する塗布・現像処理装置に露光処理装置を接続した処理システムの全体を示す概略平面図、図2は、上記処理システム概略斜視図である。
上記処理システムは、被処理基板である半導体ウエハW(以下にウエハWという)を複数枚例えば25枚密閉収納するキャリア10を搬出入するためのキャリアステーション1と、このキャリアステーション1から取り出されたウエハWにレジスト塗布,現像処理等を施す処理部2と、ウエハWの表面に光を透過する液層を形成した状態でウエハWの表面を液浸露光する露光部4と、処理部2と露光部4との間に接続されて、ウエハWの受け渡しを行うインターフェース部3とを具備している。
キャリアステーション1は、キャリア10を複数個並べて載置可能な載置部11と、この載置部11から見て前方の壁面に設けられる開閉部12と、開閉部12を介してキャリア10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。
インターフェース部3は、処理部2と露光部4との間に前後に設けられる第1の搬送室3A及び第2の搬送室3Bにて構成されており、それぞれに第1のウエハ搬送部30A及び第2のウエハ搬送部30Bが設けられている。
また、キャリアステーション1の奥側には筐体20にて周囲を囲まれる処理部2が接続されており、この処理部2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及び液処理ユニットU4,U5の各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が交互に配列して設けられている。また、主搬送手段A2,A3は、キャリアステーション1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21により囲まれる空間内に置かれている。また、キャリアステーション1と処理部2との間、処理部2とインターフェース部3との間には、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22が配置されている。
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、その組み合わせはウエハWを加熱(ベーク)する加熱ユニット(HP)、ウエハWを冷却する冷却ユニット(CPL)等が含まれる。また、液処理ユニットU4,U5は、例えば図2に示すように、レジストや現像液などの薬液収納部の上に反射防止膜を塗布するボトム反射防止膜塗布ユニット(BCT)23,塗布ユニット(COT)24、ウエハWに現像液を供給して現像処理する現像ユニット(DEV)25等を複数段例えば5段に積層して構成されている。この発明に係る現像処理装置50は現像ユニット(DEV)25に設けられている。
<第1実施形態>
図3は、この発明に係る現像処理装置の第1実施形態を示す概略断面図、図4は、上記現像処理装置の概略平面図である。
上記現像処理装置50は、図3及び図4に示すように、ウエハWの搬入出口51aを有するケーシング51内に、ウエハWの裏面側中央部を吸引吸着して水平に保持する基板保持部をなすスピンチャック40を具備している。なお、搬入出口51aにはシャッタ51bが開閉可能に配設されている。
上記スピンチャック40は軸部41を介して例えばサーボモータ等の回転機構42に連結されており、この回転機構42によりウエハWを保持した状態で回転可能に構成されている。なお、回転機構42は、制御手段であるコントローラ60に電気的に接続されており、コントローラ60からの制御信号に基づいてスピンチャック40の回転数が制御されるようになっている。
また、スピンチャック40に保持されたウエハWの側方を囲むようにしてカップ43が設けられている。このカップ43は、円筒状の外カップ43aと、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ43bとからなり、外カップ43aの下端部に接続された例えばシリンダ等の昇降機構44により外カップ43aが昇降し、更に内カップ32は外カップ43a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。なお、昇降機構44はコントローラ60に電気的に接続されており、コントローラ60からの制御信号に基づいて外カップ43aが昇降するように構成されている。
また、スピンチャック40の下方側には円形板45が設けられており、この円形板45の外側には断面が凹部状に形成された液受け部46が全周に亘って設けられている。液受け部46の底面にはドレイン排出口47が形成されており、ウエハWから零れ落ちるか、あるいは振り切られて液受け部46に貯留された現像液やリンス液はこのドレイン排出口47を介して装置の外部に排出される。また、円形板45の外側には断面山形のリング部材48が設けられている。なお、図示は省略するが、円形板45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40に受け渡しされるように構成されている。
一方、スピンチャック40に保持されたウエハWの上方側には、ウエハWの表面の中央部と隙間を介して対向するようにして、昇降及び水平移動可能な現像液供給ノズル52(以下に現像ノズル52という)が設けられている。この場合、現像ノズル52は、帯状に現像液を吐出(供給)するスリット状の吐出口(図示せず)を有している。この吐出口は、例えば、その長さ方向がウエハWの中心部から外周部に向かうように配置されている。なお、吐出口は、ウエハWの中心部から外周部に向かう直線(半径)に沿って伸びる場合だけでなく、この直線に対して僅かに角度をもたせて交差させてもよい。
現像ノズル52は、ノズルアーム54Aの一端側に支持されており、このノズルアーム54Aの他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基台55Aと連結されており、更に移動基台55Aは例えばボールねじやタイミングベルト等のノズル移動機構56AにてX方向に伸びるガイド部材57Aに沿って横方向に移動可能なように構成されている。このように構成することにより、ノズル移動機構56Aを駆動することにより、現像ノズル52は、ウエハWの中心部から外周部に向かう直線(半径)に沿って移動する。
なお、カップ43の一方の外方側には、現像ノズル52の待機部59Aが設けられており、この待機部59Aで現像ノズル52のノズル先端部の洗浄などが行われる。
また、スピンチャック40に保持されたウエハWの上方側には、ウエハWの表面の中央部と隙間を介して対向するようにして、洗浄液であるリンス液例えば純水を吐出(供給)するリンスノズル58と、このリンスノズル58に平行に隣接する気流誘導拡散部53(以下にディフューザ53という)が昇降及び水平移動可能に設けられている。この場合、ディフューザ53は、図5に示すように、リンスノズル58の吐出口側に向かって下り勾配に傾斜する板状部材にて形成されており、ウエハWの回転により生じる気流Aを純水DIWの液膜Fに誘導拡散させるように形成されている。
このリンスノズル58とディフューザ53は、ノズルアーム54Bの一端側に互いに平行状態に保持されており、このノズルアーム54Bの他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基台55Bと連結されており、更に移動基台55Bは例えばボールねじやタイミングベルト等のノズル移動機構56BにてX方向に伸びるガイド部材57Bに沿って横方向に移動可能、すなわちウエハWの中心部から基板の外周縁に向かって径方向に移動可能なように構成されている。なお、カップ43の一方の外方側には、リンスノズル58の待機部59Bが設けられている。
なお、現像ノズル52は、開閉弁Vを介設した現像液供給管70を介して現像液供給源71に接続されている。また、リンスノズル58は、リンスノズル58と洗浄液供給源である純水供給源73とを接続する純水供給管72に第1の開閉弁V1が介設されている。
なお、上記ノズル移動機構56A,56B、開閉弁V,V1は、それぞれ上記コントローラ60に電気的に接続されており、コントローラ60に予め記憶された制御信号に基づいて現像ノズル52の水平移動、リンスノズル58及びディフューザ53の水平移動、開閉弁V,V1の開閉駆動が行われるように構成されている。
次に、上記のように構成される現像処理装置50の動作態様について説明する。まず、ノズル移動機構56Aを駆動して現像ノズル52をウエハ表面の中心部上方位置に移動し、回転するウエハWの表面に現像ノズル52より現像液を吐出(供給)した状態で、現像ノズル52をウエハWの中心部から外周部に向かう直線(半径)に沿って移動して現像処理を行う。この現像処理後、ノズル移動機構56Bを駆動してリンスノズル58及びディフューザ53をウエハ表面の中心部上方位置に移動し、回転するウエハWの表面にリンスノズル58よりリンス液すなわち純水を吐出(供給)すると同時に、ディフューザ53によりウエハWの回転により生じる気流Aを純水DIWの液膜Fに誘導拡散する。これによりリンスノズル58より吐出(供給)された純水DIWによってウエハ表面のレジスト溶解成分を含む現像液が洗い流されると同時に、ディフューザ53によって誘導拡散された気流Aを液膜Fに当てて純水DIWの乾燥を促す。その後、回転機構42の駆動によりウエハWを高速回転例えば回転数を2000rpmにしてウエハ表面の液を振り切るスピン乾燥処理を行う。
次に、上記塗布・現像装置を用いてウエハWを処理する手順について、図1及び図2を参照しながら簡単に説明する。ここでは、ウエハWの表面にボトム反射防止膜(BARC)を形成し、その上層にノントップコートレジストを塗布した場合について説明する。まず、例えば25枚のウエハWを収納したキャリア10が載置部11に載置されると、開閉部12と共にキャリア10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、塗布処理の前処理として例えばユニット(BCT)23にてその表面にボトム反射防止膜(BARC)が形成される。その後、主搬送手段A2により棚ユニットU1〜U3の一つの棚をなす加熱処理部に搬送されてプリベーク(CLHP)され、更に冷却された後、主搬送手段A2によりウエハWは塗布ユニット(COT)24内に搬入され、ウエハWの表面全体に薄膜状にノントップコートレジストが塗布される。その後、主搬送手段A2により棚ユニットU1〜U3の一つの棚をなす加熱処理部に搬送されてプリベーク(CLHP)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ース部3へ搬送される。このインターフェース部3において、第1の搬送室3A及び第2の搬送室3Bの第1のウエハ搬送部30A及び第2のウエハ搬送部30Bによって露光部4に搬送され、ウエハWの表面に対向するように露光手段(図示せず)が配置されて液浸露光が行われる。液浸露光を終えたウエハWは逆の経路で主搬送手段A3まで搬送され、現像ユニット(DEV)25に搬入される。現像ユニット(DEV)25に搬入されたウエハWは、現像処理装置50によって、上述したように、現像処理後、リンスノズル58及びディフューザ53をウエハ表面の中心部上方位置に移動し、回転するウエハWの表面にリンスノズル58より純水を吐出(供給)すると同時に、ディフューザ53によりウエハWの回転により生じる気流Aを純水DIWの液膜Fに誘導拡散して洗浄及び乾燥処理が施され、所定のレジストパターンが形成される。
その後、ウエハWは主搬送手段A3により現像ユニット(DEV)25から搬出され、主搬送手段A2、受け渡し手段A1を経由して載置部11上の元のキャリア10へと戻されて一連の塗布・現像処理を終了する。
なお、上記実施形態では、ウエハWの表面にボトム反射防止膜(BARC)を形成し、その表面にレジスト層を形成した場合について説明したが、ボトム反射防止膜(BARC)なしの場合においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。この場合の処理手順は、レジスト塗布工程→プリベーク工程→液浸露光工程→ポストエクスポージャーベーク工程→現像工程(現像処理→洗浄・乾燥処理)の順に処理される。
<第2実施形態>
図6は、この発明に係る現像処理装置の第2実施形態を示す概略断面図、図7は、上記現像処理装置の概略平面図である。
第2実施形態の現像処理装置50Aは、リンスノズル58に隣接してこのリンスノズル58に対して互いに平行なディフューザ53と不活性ガスノズル80を設け、ディフューザ53と不活性ガスノズル80とが協働して不活性ガスノズル80より吐出(供給)される不活性ガス例えば窒素(N2)ガスを、リンスノズル58より吐出(供給)された純水DIWの液膜Fに誘導拡散して、乾燥域Dを形成するようにした場合である。
この場合、ディフューザ53は、図8に示すように、リンスノズル58の吐出口側に向かって下り勾配に傾斜する板状部材にて形成されている。また、不活性ガスノズル80(以下にN2ガスノズル80という)は、板状部材にて形成されるディフューザ53と平行に沿設される構造{図8(a))、あるいは、水平に配設されてN2ガスを板状部材にて形成されるディフューザ53に向かって吐出する構造{図8(b)}となっている。
上記のように構成されるディフューザ53とN2ガスノズル80とが協働してN2ガスノズル80より吐出(供給)されるN2ガスを、リンスノズル58より吐出(供給)された純水DIWの液膜Fに誘導拡散して、乾燥域Dを形成する。
上記リンスノズル58とディフューザ53及びN2ガスノズル80は、上記ノズルアーム54Bの一端側に互いに平行状態に保持されており、このノズルアーム54Bの他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基台55Bと連結されており、更に移動基台55Bは例えばボールねじやタイミングベルト等のノズル移動機構56BにてX方向に伸びるガイド部材57Bに沿って横方向に移動可能、すなわちウエハWの中心部から基板の外周縁に向かって径方向に移動可能なように構成されている。なお、カップ43の一方の外方側には、リンスノズル58の待機部59Bが設けられている。
なお、N2ガスノズル80は、第2の開閉弁V2を介設したN2ガス供給管75を介してN2ガス供給源74に接続されている。
なお、第2実施形態において、その他の部分は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
なお、第2実施形態において、上記ノズル移動機構56A,56B、開閉弁V,V1,V2は、それぞれ上記コントローラ60に電気的に接続されており、コントローラ60に予め記憶された制御信号に基づいて現像ノズル52の水平移動、リンスノズル58及びディフューザ53の水平移動、開閉弁V,V1,V2の開閉駆動が行われるように構成されている。
第2実施形態の現像処理装置50Aによれば、現像処理後、リンスノズル58とディフューザ53及びN2ガスノズル80をウエハ表面の中心部上方位置に移動し、回転するウエハWの表面にリンスノズル58より純水を吐出(供給)すると同時に、ディフューザ53とN2ガスノズル80とが協働してN2ガスノズル80より吐出(供給)されるN2ガスを、リンスノズル58より吐出(供給)された純水DIWの液膜Fに誘導拡散して、乾燥域Dを形成することができる。
上記説明では、1枚の板状のディフューザ53とN2ガスノズル80の場合について説明したが、図9(a),(b)に示すように、ディフューザ53Aを、隙間76をおいて互いに平行な複数(図面では、3枚の場合を示す)の部材にて形成し、各部材間の隙間76内にN2ガスノズル80の供給口(吐出口)80aを配設してもよい。このように構成することにより、N2ガスの供給量(吐出量)を増やすことができるので、更に乾燥域Dを拡げることができ、乾燥の促進を図ることができる。
なお、上記ディフューザ53は必ずしも板状部材である必要はなく、別の形状にしてもよい。例えば、N2ガスノズル80を内方側に収容する断面略コ字状部材53a{図10(a)参照}、N2ガスノズル80の少なくとも一部を嵌挿する保持溝53hを有する部材53b{図10(b)参照}、N2ガスノズル80を内方側に収容する断面略円弧状部材53c{図10(c)参照}、N2ガスノズル80を内方側に収容する第1の断面略円弧状部53iと、該第1の断面略円弧状部53iの両側端にそれぞれ連なる第2の断面略円弧状部53j及び第3の断面略円弧状部53kとを有する断面略W字状の部材53d{図10(d)参照}、あるいは、リンスノズル58側に対する裏面側に幅方向に連続する三角波形状凹凸部53lを有する部材53e{図10(e)参照}としてもよい。
また、図11に示すように、気流誘導拡散部を、N2ガスノズル80に接続する空洞室53mと、該空洞室53mの底部53nに設けられるガス吐出口53おを有する中空部材53fによって形成してもよい。この場合、中空部材53fの一側にリンスノズル58の供給口58aに向かって下り勾配の傾斜面53pが設けられ、空洞室53mの底部53nに多数のガス吐出口53が設けられている。
上記のように構成することにより、N2ガスノズル80より供給されたN2ガスを一旦空洞室53mに溜めた後、ガス吐出口53より吐出して純水DIWの液膜Fに吹き付けることができるので、N2ガスの誘導拡散領域を均一にして乾燥の促進を図ることができる。
また、図12に示すように、気流誘導拡散部を、N2ガスノズル80に接続する空洞室53mと、該空洞室53mの底部53nに設けられるガス吐出口53aを有する中空部材53gによって形成してもよい。この場合、中空部材53gをリンスノズル58と平行な扁平箱状に形成し、該中空部材53gにおけるリンスノズル58及び気流誘導拡散部の移動方向の後方上端角部53qにN2ガスノズル80を接続し、底部53n及び移動方向先方の側壁53rに連なるスリット状のガス吐出口53sが設けられている。
上記のように構成することにより、N2ガスノズル80より供給されたN2ガスを一旦空洞室53mに溜めた後、ガス吐出口53sより吐出して純水DIWの液膜Fに吹き付けることができる。この際、N2ガスはリンスノズル58及び気流誘導拡散部の移動方向に吹き付けられるので、N2ガスの誘導拡散領域を均一にして乾燥の促進を図ることができると共に、ウエハW中心側の乾燥域を確実に確保することができる。
<第3実施形態>
図13は、この発明に係る現像処理装置の第3実施形態の要部を示す概略断面図である。第3実施形態は、ウエハ表面にリンスノズル58より純水を供給すると同時にN2ガスノズル80よりN2ガスを供給する前に、ウエハWの中心部に乾燥域を形成するようにした場合である。
すなわち、第3実施形態の現像処理装置50Bは、リンスノズル58に隣接される補助不活性ガス供給ノズルである補助N2ガスノズル80と、補助N2ガスノズル80AをウエハWの中心部に移動させる上記移動機構(図13では図示省略)と、補助N2ガスノズル80AとN2ガス供給源74とを接続するN2ガス供給管に介設される第3の開閉弁V3と、を更に具備すると共に、移動機構及び第3の開閉弁V3に上記コントローラ60電気的に接続した場合である。なお、第3実施形態において、その他の部分は第2実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
上記のように構成される第3実施形態の現像処理装置50Bによれば、コントローラ60により、ウエハ表面にリンスノズル58より純水を供給(吐出)すると同時にN2ガスノズル80よりN2ガスを供給する前に、補助N2ガスノズル80AよりウエハWの中心部にN2ガスを供給してウエハWの中心部に乾燥域を形成し、その後、ウエハ表面にリンスノズル58より純水を供給(吐出)すると同時にN2ガスノズルよりN2ガスを供給(吐出)することにより、乾燥の促進が図れる。
なお、図13では、N2ガスノズル80と補助N2ガスノズル80Aを、それぞれN2ガス供給管75を介してN2ガス供給源74に接続する場合について説明したが、図14に示すように、N2ガスノズル80とN2ガス供給源74とを接続するN2ガス供給管75から分岐管77を介して補助N2ガスノズル80Aを接続し、N2ガス供給管75と分岐管77の分岐部に第2の開閉弁Vtと第3の開閉弁V3を兼用する切換弁V4を介設してもよい。この切換弁V4にコントローラ60が電気的に接続され、コントローラ60からの制御信号に基づいて切換弁V4が切換制御されるようになっている。
このように構成される現像処理装置によれば、ウエハ表面にリンスノズル58より純水を供給(吐出)すると同時にN2ガスノズル80よりN2ガスを供給する前に、コントローラ60からの制御信号によって切換弁V4を補助N2ガスノズル80A側に切り換えて、補助N2ガスノズル80AよりウエハWの中心部にN2ガスを供給してウエハWの中心部に乾燥域を形成し、その後、コントローラ60からの制御信号によって第1の開閉弁V1を開放すると共に、切換弁V4をN2ガスノズル80側に切り換えてウエハ表面にリンスノズル58より純水を供給(吐出)すると同時にN2ガスノズルよりN2ガスを供給(吐出)することにより、乾燥の促進が図れる。
この発明に係る現像処理装置を適用した塗布・現像処理装置に露光処理装置を接続した処理システムの全体を示す概略平面図である。 上記処理システムの概略斜視図である。 この発明に係る現像処理装置の第1実施形態を示す概略断面図である。 上記第1実施形態の現像処理装置を示す概略平面図である。 第1実施形態におけるリンスノズルとディフューザを示す概略斜視図(a)及び(a)のI−I線に沿う断面図(b)である。 この発明に係る現像処理装置の第2実施形態を示す概略断面図である。 上記第1実施形態の現像処理装置を示す概略平面図である。 この発明におけるリンスノズル、ディフューザ及びN2ガスノズルの別の例を示す概略側面図である。 この発明におけるリンスノズル、ディフューザ及びN2ガスノズルの更に別の例を示す概略側面図である。 この発明におけるディフューザの別の形状を示す断面斜視図である。 この発明におけるディフューザを中空部材にて形成した場合の概略斜視図(a)及び概略断面図(b)である。 この発明におけるディフューザを別の中空部材にて形成した場合の概略斜視図(a)及び概略断面図(b)である。 この発明に係る現像処理装置の第3実施形態の要部を示す概略断面図である。 第3実施形態の別の要部を示す概略断面図である。
符号の説明
W 半導体ウエハ(基板)
40 スピンチャック(基板保持部)
42 回転機構
50,50A,50B 現像処理装置
52 現像ノズル
53 ディフューザ(気流誘導拡散部)
53a 断面略コ字状部材
53b 保持溝53hを有する部材
53c 断面略円弧状部材
53d 断面略山形状部材
53e 波形状凹凸部53lを有する部材
53f 中空部材
53m 空洞部
53n 底部
53o ガス吐出口
53s スリット状ガス吐出口
56A ノズル移動機構
56B ノズル移動機構
58 リンスノズル
58a 供給口
60 コントローラ(制御手段)
72 純水供給管(洗浄液供給管)
73 純水供給源(洗浄液供給源)
74 N2ガス供給源(不活性ガス供給源)
75 N2ガス供給管(不活性ガス供給管)
76 隙間
80 N2ガスノズル(不活性ガスノズル)
80A 補助N2ガスノズル(補助不活性ガス供給ノズル)
V1 第1の開閉弁
V2 第2の開閉弁
V3 第3の開閉
V4 弁切換弁(第2の開閉弁兼第3の開閉弁)

Claims (15)

  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、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理方法において、
    基板を水平に保持した基板保持部を鉛直軸回りに回転させながら基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、洗浄液供給ノズルに隣接する気流誘導拡散部により基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散し、
    上記洗浄液供給ノズルと気流誘導拡散部とを平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、
    ことを特徴とする現像処理方法。
  2. 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、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理方法において、
    基板を水平に保持した基板保持部を鉛直軸回りに回転させながら基板の中心部上方から洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に、上記洗浄液供給ノズルにそれぞれ隣接する気流誘導拡散部と該気流誘導拡散部と協働して不活性ガスの気流を洗浄液の液膜に誘導する不活性ガスノズルにより不活性ガスを上記液膜に誘導拡散し、
    上記洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、
    ことを特徴とする現像処理方法。
  3. 請求項2記載の現像処理方法において、
    基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する前に、補助不活性ガスノズルより基板の中心部に不活性ガスを供給して基板中心部に乾燥域を形成し、その後、基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する、ことを特徴とする現像処理方法。
  4. 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、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理装置において、
    基板を水平に保持する基板保持部と、
    上記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
    基板の上方に位置し、基板表面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
    上記洗浄液供給ノズルに対して平行に隣接し、基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散させる気流誘導拡散部と、
    上記洗浄液供給ノズル及び気流誘導拡散部を互いに平行状態に保持すると共に、基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に移動させる移動機構と、
    上記回転機構、上記洗浄液供給ノズルと洗浄液供給源とを接続する洗浄液供給管に介設される開閉弁及び上記移動機構に接続される制御手段と、を具備し、
    上記制御手段により、鉛直軸回りに回転する基板の中心部に洗浄液を供給すると同時に、基板の回転により生じる気流を洗浄液の液膜に誘導拡散しながら、上記洗浄液供給ノズルと気流誘導拡散部とを平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、ことを特徴とする現像処理装置。
  5. 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、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄を行う現像処理装置において、
    基板を水平に保持する基板保持部と、
    上記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
    基板の上方に位置し、基板表面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
    上記洗浄液供給ノズルに隣接する気流誘導拡散部と、
    上記気流誘導拡散部と協働して不活性ガスの気流を洗浄液の液膜に誘導する不活性ガスノズルと、
    上記洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態に保持すると共に、基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に移動させる移動機構と、
    上記回転機構、上記洗浄液供給ノズルと洗浄液供給源とを接続する洗浄液供給管に介設される第1の開閉弁と、上記不活性ガスノズルと不活性ガス供給源とを接続する不活性ガス供給管に介設される第2の開閉弁及び上記移動機構に接続される制御手段と、を具備し、
    上記制御手段により、鉛直軸回りに回転する基板の中心部に洗浄液を供給すると同時に、上記気流誘導拡散部と不活性ガスノズルとが協働して不活性ガスを洗浄液の液膜に誘導拡散しながら、上記洗浄液供給ノズル、気流誘導拡散部及び不活性ガスノズルを互いに平行状態にして基板の中心部から基板の外周縁に向かって径方向に同時に移動させて、基板の洗浄及び乾燥を行う、ことを特徴とする現像処理装置。
  6. 請求項5記載の現像処理装置において、
    上記洗浄液供給ノズルに隣接される補助不活性ガス供給ノズルと、
    上記補助不活性ガス供給ノズルを基板の中心部に移動させる移動機構と、
    上記補助不活性ガス供給ノズルと不活性ガス供給源とを接続する不活性ガス供給管に介設される第3の開閉弁と、を更に具備すると共に、
    上記移動機構及び第3の開閉弁に上記制御手段を接続してなり、
    上記制御手段により、基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する前に、上記補助不活性ガスノズルより基板の中心部に不活性ガスを供給して基板中心部に乾燥域を形成し、その後、基板表面に上記洗浄液供給ノズルより洗浄液を供給すると同時に上記不活性ガスノズルより不活性ガスを供給する、ことを特徴とする現像処理装置。
  7. 請求項4ないし6のいずれかに記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部が平板状部材である、ことを特徴とする現像処理装置。
  8. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部は、隙間をおいて互いに平行な複数の部材であり、各部材間の隙間内に不活性ガスノズルの供給口を配設してなる、ことを特徴とする現像処理装置。
  9. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部が不活性ガスノズルを内方側に収容する断面略コ字状部材である、ことを特徴とする現像処理装置。
  10. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部が不活性ガスノズルの少なくとも一部を嵌挿する保持溝を有する部材である、ことを特徴とする現像処理装置。
  11. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部が不活性ガスノズルを内方側に収容する断面略円弧状部材である、ことを特徴とする現像処理装置。
  12. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部が不活性ガスノズルを内方側に収容する第1の断面略円弧状部と、該第1の断面略円弧状部の両側端にそれぞれ連なる第2の断面略円弧状部及び第3の断面略円弧状部とを有する部材である、ことを特徴とする現像処理装置。
  13. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部が洗浄液供給ノズル側に対する裏面側に幅方向に連続する波形状凹凸部を有する部材である、ことを特徴とする現像処理装置。
  14. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部は、不活性ガスノズルに接続する空洞室を有する中空部材によって形成され、上記中空部材は、その一側に洗浄液供給ノズルの供給口に向かって下り勾配の傾斜面を設け、上記空洞室の底部に多数のガス吐出口を設けてなる、ことを特徴とする現像処理装置。
  15. 請求項5又は6に記載の現像処理装置において、
    上記気流誘導拡散部は、不活性ガスノズルに接続する空洞室を有する中空部材によって形成され、上記中空部材は、洗浄液供給ノズルと平行な扁平箱状に形成され、該中空部材における上記洗浄液供給ノズル及び気流誘導拡散部の移動方向の後方上端角部に上記不活性ガスノズルを接続し、上記空洞室の底部及び上記移動方向先方の側壁に連なるスリット状のガス吐出口を設けてなる、ことを特徴とする現像処理装置。
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