JP2011124352A - 現像処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板上のＥＵＶ用レジスト膜に所定のレジストパターンを適切に形成する。
【解決手段】ウェハＷ上にＥＵＶ用レジスト膜が形成された後、ウェハＷ上のＥＵＶ用レジスト膜にＥＵＶが照射され、当該ＥＵＶ用レジスト膜に所定のパターンが選択的に露光される。その後、２．３８質量％未満の濃度であって、供給機器群１３８で５℃以上かつ２３℃未満の温度に調節された現像液が、現像液ノズル１３３からウェハＷ上のＥＵＶ用レジスト膜に供給され、当該ＥＵＶ用レジスト膜が現像される。このとき、現像処理時間は１０秒以上かつ３０秒未満である。その後、純水ノズル１４０からウェハＷ上に純水が供給され、当該ウェハＷが洗浄される。このとき、純水の供給時間は３０秒以下である。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板上に現像液を供給して、基板上のＥＵＶ用レジスト膜を現像する現像処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に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、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。
上述したレジストパターン形成には、近年、化学増幅型レジストが広く用いられている。この化学増幅型レジストは、露光することにより酸が生成され、この酸が加熱処理により拡散してレジスト内で化学反応が進行し、露光された領域の現像液に対する溶解性が変化するものである。
また、上述した露光処理は、露光光源として例えばＫｒＦレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）などを出力する光源を用いて、このレーザをウェハ上のレジスト膜に照射することにより行われている。かかる場合、露光処理後に行われる現像処理では、例えば濃度が２．３８質量％の現像液をウェハ上に供給し、当該ウェハ上のレジスト膜を現像している（特許文献１）。そして、この現像処理において、例えば現像液の温度を２３℃とし、現像処理時間を３０秒〜６０秒としている。
特開２００５−２２１８０１号公報
ところで、近年、半導体デバイスのさらなる高集積化を図るため、ウェハ上に形成されるレジストパターンの微細化が進められている。このため、上述した露光処理に使用される露光光源には、ＫｒＦレーザ、ＡｒＦレーザ、Ｆ２レーザよりさらに短波長、例えば１３ｎｍ〜１４ｎｍの極紫外線（ＥＵＶ；Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）を出力する光源を用いることが検討されている。
しかしながら、このようなＥＵＶによる露光処理を行う、いわゆるＥＵＶリソグラフィーで用いられるＥＵＶ用レジストは、ＫｒＦ用レジスト、ＡｒＦ用レジスト、Ｆ２用レジストとレジスト構造が異なる。すなわち、ＥＵＶ用レジストは、ＫｒＦ用レジスト、ＡｒＦ用レジスト、Ｆ２用レジストよりも低分子となる。このため、ＥＵＶ用レジストは現像液による化学反応が進行し易く、上述した従来の方法でウェハ上に現像液を供給して、当該ウェハ上のＥＵＶ用レジスト膜を現像した場合、特にレジストパターンのＬＷＲ（Ｌｉｎｅ Ｗｉｄｔｈ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が悪くなっていた。したがって、従来の方法で現像処理を行った場合、ウェハ上のＥＵＶ用レジスト膜に所定のレジストパターンを形成することができなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上のＥＵＶ用レジスト膜に所定のレジストパターンを適切に形成することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に現像液を供給して、基板上のＥＵＶ用レジスト膜を現像する現像処理方法であって、前記現像液の温度は５℃以上かつ２３℃未満であることを特徴としている。
発明者らが調べたところ、現像液の温度を５℃以上かつ２３℃未満にした場合、現像処理において、現像液によるＥＵＶ用レジスト膜の化学反応、特にＥＵＶ用レジスト膜中への現像液の浸透を抑制できることが分かった。これにより、ＥＵＶ用レジスト膜に形成されるレジストパターンのＬＷＲを従来よりも改善できることが分かった。したがって、本発明によれば、基板上のＥＵＶ用レジスト膜に所定のレジストパターンを適切に形成することができる。
前記現像液による現像処理時間は１０秒以上かつ３０秒未満であるのが好ましい。
前記現像液の濃度は２．３８質量％未満であるのが好ましい。
基板上に前記現像液を供給後、基板上に洗浄液を供給して基板を洗浄し、前記洗浄液の供給時間は３０秒以下であるのが好ましい。
別な観点による本発明によれば、前記基板の現像処理方法を現像処理装置によって実行させるために、当該現像処理装置を制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
本発明によれば、基板上のＥＵＶ用レジスト膜に所定のレジストパターンを適切に形成することができる。
本実施の形態にかかる現像処理方法を実行する現像処理装置を備えた塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。 本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。 現像処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 現像処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 現像液の温度と、レジストパターンのＬＷＲ及びＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度との関係を示すグラフである。 現像液の温度と、露光余度及びＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度との関係を示すグラフである。 現像処理時間と、レジストパターンのＬＷＲ及びＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度との関係を示すグラフである。 現像処理時間と、露光余度及びＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度との関係を示すグラフである。 現像液の濃度と、レジストパターンのＬＷＲ及びＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度との関係を示すグラフである。 現像液の濃度と、露光余度及びＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度との関係を示すグラフである。 現像処理時間が３０秒であって、純水の供給時間を変化させた場合に、露光処理のドーズ量とＥＵＶ用レジスト膜の膜厚との関係を示すグラフである。 現像処理時間が１５秒であって、純水の供給時間を変化させた場合に、露光処理のドーズ量とＥＵＶ用レジスト膜の膜厚との関係を示すグラフである。 現像処理時間が６０秒であって、純水の供給時間を変化させた場合に、露光処理のドーズ量とＥＵＶ用レジスト膜の膜厚との関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる現像処理方法を実行する現像処理装置を備えた塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図である。図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。なお、本実施の形態において、塗布現像処理システム１では、ＥＵＶを用いた露光処理を行う、いわゆるＥＵＶリソグラフィー処理が行われる。
塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハ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ー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置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ている露光装置４との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。なお、露光装置４は、ＥＵＶ（波長１３ｎｍ〜１４ｎｍ）を出力する光源（図示せず）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６が設けられ、当該カセット載置台６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っている。カセットステーション２には、搬送路７上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体８が設けられている。ウェハ搬送体８は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。
ウェハ搬送体８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に属する温度調節装置６０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセスできる。
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のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、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。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、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の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム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ェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１１が設けられている。第２の搬送アーム１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５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ェハＷを搬送できる。
図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウェハＷにＥＵＶ用のレジスト液を塗布するレジスト塗布装置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装置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、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置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４０、４１がそれぞれ設けられている。なお、ＥＵＶ用レジストは、ＥＵＶリソグラフィーで用いられるレジストであり、ＫｒＦ用レジストやＡｒＦ用レジスト、Ｆ２用レジストなどの従来のレジストよりも低分子化されている。
図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２、６３及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６４〜６７が下から順に８段に重ねられている。
第４の処理装置群Ｇ４には、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７０〜７３及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７４〜７７が下から順に８段に重ねられている。
第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８２、ポストエクスポージャーベーキング装置８３〜８７が下から順に８段に重ねられている。
図１に示すように第１の搬送装置Ａ１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、図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するための疎水化処理装置９０、９１、ウェハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。
インターフェイスステーション５には、図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション５に隣接した露光装置４と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
次に、上述した現像処理装置３０〜３４の構成について説明する。現像処理装置３０は、図４に示すように側面にウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成された処理容器１１０を有している。
処理容器１１０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１２０が設けられている。スピンチャック１２０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１２０上に吸着保持できる。
スピンチャック１２０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１２１を有し、そのチャック駆動機構１２１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１２１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１２０は上下動可能になっている。
スピンチャック１２０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１２２が設けられている。カップ１２２は、上面にスピンチャック１２０が昇降できるようにウェハＷよりも大きい開口部が形成されている。カップ１２２の下面には、回収した液体を排出する排出管１２３と、カップ１２２内の雰囲気を排気する排気管１２４が接続されている。
図５に示すようにカップ１２２のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１３０が形成されている。レール１３０は、例えばカップ１２２のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１３０には、例えば二本のアーム１３１、１３２が取り付けられている。
第１のアーム１３１には、図４及び図５に示すように現像液を供給する現像液ノズル１３３が支持されている。第１のアーム１３１は、図５に示すノズル駆動部１３４により、レール１３０上を移動自在である。これにより、現像液ノズル１３３は、カップ１２２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１３５からカップ１２２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム１３１は、ノズル駆動部１３４によって昇降自在であり、現像液ノズル１３３の高さを調整できる。
現像液ノズル１３３には、図４に示すように、現像液供給源１３６に連通する供給管１３７が接続されている。現像液供給源１３６内には、現像液が貯留されている。この現像液供給源１３６内の現像液は、２．３８質量％未満の濃度に調節されている。供給管１３７には、現像液の流れを制御するバルブや流量調節部、現像液の温度を調節する温度調節部等を含む供給機器群１３８が設けられている。
第２のアーム１３２には、洗浄液として純水を供給する純水ノズル１４０が支持されている。第２のアーム１３２は、図５に示すノズル駆動部１４１によってレール１３０上を移動自在であり、純水ノズル１４０を、カップ１２２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部１４２からカップ１２２内のウェハＷの中心部上方まで移動させることができる。また、ノズル駆動部１４１によって、第２のアーム１３２は昇降自在であり、純水ノズル１４０の高さを調節できる。なお、本実施の形態では、ウェハＷの洗浄処理を行う洗浄液として純水を用いたが、他の洗浄液を用いてもよい。
純水ノズル１４０には、図4に示すように純水供給源１４３に連通する供給管１４４が接続されている。純水供給源１４３内には、純水が貯留されている。供給管１４４には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１４５が設けられている。なお、以上の構成では、現像液を供給する現像液ノズル１３３と純水を供給する純水ノズル１４０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、現像液ノズル１３３と純水ノズル１４０の移動と供給タイミングを制御してもよい。
なお、現像処理装置３１〜３４の構成は、上述した現像処理装置３０の構成と同様であるので説明を省略する。
以上の塗布現像処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、現像処理装置３０〜３４におけるウェハＷの現像処理を実行するプログラムが格納されている。またこれに加えて、プログラム格納部には、カセットステーション２、処理ステーション３、露光装置４、インターフェイスステーション５間のウェハＷの搬送や、処理ステーション３における駆動系の動作などを制御して、塗布現像処理システム１におけるウェハ処理を実行するプログラムが格納されている。なお、このプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部２００にインストールされたものであってもよい。
本実施の形態にかかる塗布現像処理システム１は以上のように構成されている。次に、その塗布現像処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。
先ず、未処理のウェハＷが複数枚収容されたカセットＣがカセット載置台６上に載置されると、カセットＣ内のウェハＷがウェハ搬送体８によって一枚ずつ取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によってボトムコーティング装置２３に搬送され、ウェハＷ上に反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によって加熱装置９２、高精度温度調節装置６２、疎水化処理装置９０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によってレジスト塗布装置２０に搬送される。レジスト塗布装置２０では、ウェハＷ上にＥＵＶ用のレジスト液が塗布され、当該ウェハＷ上にＥＵＶ用レジスト膜が形成される。
ＥＵＶ用レジスト膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によってプリベーキング装置７０に搬送され、プリベーク処理が施される。続いて第２の搬送装置Ａ２によって周辺露光装置９４、高精度温度調節装置８２に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後ウェハＷは、インターフェイスステーション５のウェハ搬送体１０１によって露光装置４に搬送される。露光装置４では、ウェハＷ上のＥＵＶ用レジスト膜にＥＵＶが照射され、当該ＥＵＶ用レジスト膜に所定のパターンが選択的に露光される。
露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８３に搬送され、露光後ベーク処理が施される。その後ウェハＷは、第２の搬送装置Ａ２によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節される。
その後ウェハＷは、第２の搬送装置Ａ２によって現像処理装置３０に搬送される。現像処理装置３０に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック１２０に吸着保持される。続いて第１のアーム１３１により待機部１３５の現像液ノズル１３３がウェハＷの外周部上方まで移動する。
次に、チャック駆動機構１２１を制御してスピンチャック１２０によりウェハＷを所定の回転数で回転させる。続いて現像液ノズル１３３から、２．３８質量％未満の濃度の現像液がウェハＷの外周部に供給される。このとき、現像液ノズル１３３から供給される現像液は、供給機器群１３８の温度調節部によって５℃以上かつ２３℃未満の温度に調節されている。その後、現像液ノズル１３３は、ウェハＷの中心部に移動しながら、ウェハＷ上のＥＵＶ用レジスト膜に現像液を供給する。そうすると、現像液ノズル１３３から供給された帯状の現像液は、螺旋状にウェハＷ上に供給されることになる。そして、現像液はウェハＷ上を均一に拡散し、ウェハＷの全面が現像液に覆われる。これにより、ウェハＷ上のＥＵＶ用レジスト膜が現像され、ＥＵＶ用レジスト膜の露光部分が溶解して、ウェハＷ上にレジストパターンが形成される。なお、かかるウェハＷの現像処理において、現像液ノズル１３３からウェハＷに供給される現像液による現像処理時間は１０秒以上かつ３０秒未満である。
ウェハＷの現像処理が終了すると、第１のアーム１３１により現像液ノズル１３３がウェハＷの中心部上方から待機部１３５に移動する。同時に、第２のアーム１３２により待機部１４２の純水ノズル１４０がウェハＷの中心部上方まで移動する。その後、ウェハＷを回転させると共に、純水ノズル１４０から純水がウェハＷの中心部に供給され、ウェハＷの洗浄処理が行われる。なお、かかるウェハＷの洗浄処理において、純水ノズル１４０からウェハＷに供給される純水の供給時間は３０秒以下である。
その後、純水ノズル１４０からの純水の供給を停止すると共に、ウェハＷを加速回転させて、ウェハＷ上の純水を乾燥させて除去する。こうして一連のウェハＷの現像処理が終了する。
現像処理装置３０においてウェハＷのＥＵＶ用レジスト膜が現像されると、ウェハＷは、第２の搬送装置Ａ２によってポストベーキング装置７４に搬送され、ポストベーク処理が施された後、第１の搬送装置Ａ１によって高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体８によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
以上の実施の形態によれば、現像処理装置３０で行われるウェハＷの現像処理において、ウェハＷのＥＵＶ用レジスト膜に供給される現像液の温度を５℃以上かつ２３℃未満にしているので、現像液によるＥＵＶ用レジスト膜の化学反応、特にＥＵＶ用レジスト膜中への現像液の浸透を抑制できる。これにより、ＥＵＶ用レジスト膜に形成されるレジストパターンのＬＷＲを改善することができる。したがって、ウェハＷ上のＥＵＶ用レジスト膜に所定のレジストパターンを適切に形成することができる。
ここで、現像液の温度を５℃以上かつ２３℃未満にした場合に、ＥＵＶ用レジスト膜に形成されるレジストパターンのＬＷＲを改善できる効果について説明する。発明者らは、現像液の温度を５℃〜４０℃の範囲で変化させて、レジストパターンのＬＷＲを計測し、上記効果について検証を行った。なお、本検証では、レジストパターンのＬＷＲに加えて、ＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度（Ｅｓｉｚｅ）についても計測した。この検証の結果を図６に示す。図６の横軸は現像液の温度を示し、縦軸はレジストパターンのＬＷＲとＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度について示している。図６では、レジストパターンのＬＷＲとして、標準条件（現像液の温度が２３℃）でのＬＷＲに対する、各現像液の温度条件でのＬＷＲの比率（以下、「標準化ＬＷＲ」という。）を示している。同様に、ＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度についても、標準条件（現像液の温度が２３℃）でのレジスト感度に対する、各現像液の温度条件でのレジスト感度の比率（以下、「標準化レジスト感度」という。）を示している。なお、ここでいう標準条件とは、従来の現像液の条件である。
図６を参照すると、現像液の温度が２３℃未満の範囲で標準化ＬＷＲは１より小さくなり、レジストパターンのＬＷＲが改善されることが分かった。また、現像液の温度が５℃以上の範囲で標準化ＬＷＲは大きくなる傾向にあるが、許容範囲内であることが確認されている。したがって、レジストパターンのＬＷＲが改善される現像液の温度の範囲として、５℃以上かつ２３℃未満が適切であることが分かった。なお、ＬＷＲとレジスト感度はトレードオフの関係にあるため、現像液の温度が５℃以上かつ２３℃未満の場合、レジスト感度は若干悪化するが許容範囲内であることが確認されている。
また、本検証では、露光余度（ＥＬ；Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｌａｔｉｔｕｄｅ）についても検証を行った。露光余度とは、露光処理のドーズ量に対するレジストパターンの線幅の影響を示すものである。すなわち、露光余度が大きいと、ドーズ量を変化させてもレジストパターンの線幅の目標寸法からの変化が小さく、フォトリソグラフィーのパフォーマンスが向上する。本検証の結果を図７に示す。図７では、露光余度として、標準条件（現像液の温度が２３℃）での露光余度に対する、各現像液の温度条件での露光余度の比率（以下、「標準化露光余度」という。）を示している。
図７を参照すると、現像液の温度が５℃以上かつ２３℃未満の範囲で標準化露光余度は１より大きくなり、露光余度が向上することが分かった。したがって、この点からも、現像液の温度を５℃以上かつ２３℃未満とするのが適切である。
また、以上の実施の形態によれば、ウェハＷのＥＵＶ用レジスト膜に供給される現像液による現像処理時間を１０秒以上かつ３０秒未満にしているので、現像液によるＥＵＶ用レジスト膜の化学反応をさらに抑制できる。したがって、ＥＵＶ用レジスト膜に形成されるレジストパターンのＬＷＲをさらに改善することができる。
ここで、現像処理時間を１０秒以上かつ３０秒未満にした場合に、ＥＵＶ用レジスト膜に形成されるレジストパターンのＬＷＲを改善できる効果について説明する。発明者らは、現像処理時間を１０秒〜９０秒の範囲で変化させて、レジストパターンのＬＷＲを計測し、上記効果について検証を行った。なお、本検証においても、レジストパターンのＬＷＲに加えて、ＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度についても計測した。この検証の結果を図８に示す。なお、図８の横軸は現像処理時間を示しており、縦軸はレジストパターンのＬＷＲとＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度について示している。これらＬＷＲとレジスト感度としては、図６と同様に標準化ＬＷＲと標準化レジスト感度が示されている。また、このときの標準条件は現像処理時間が３０秒の場合である。
図８を参照すると、現像処理時間が１０秒以上かつ３０秒未満の範囲で標準化ＬＷＲは１より小さくなり、レジストパターンのＬＷＲが改善されることが分かった。したがって、レジストパターンのＬＷＲが改善される現像処理時間の範囲として、１０秒以上かつ３０秒未満が適切であることが分かった。なお、現像処理時間が１０秒以上かつ３０秒未満の場合、レジスト感度は若干悪化するが許容範囲内であることが確認されている。
また、本検証では、露光余度についても検証を行った。この検証の結果を図９に示す。図９では、露光余度として、図７と同様に標準化露光余度が示されている。図９を参照すると、現像処理時間が１０秒以上かつ３０秒未満の範囲で標準化露光余度は１より大きくなり、露光余度が向上することが分かった。したがって、この点からも、現像処理時間を１０秒以上かつ３０秒未満とするのが適切である。
また、以上の実施の形態によれば、ウェハＷのＥＵＶ用レジスト膜に供給される現像液の濃度を２．３８質量％未満にしているので、現像液によるＥＵＶ用レジスト膜の化学反応をさらに抑制できる。したがって、ＥＵＶ用レジスト膜に形成されるレジストパターンのＬＷＲをさらに改善することができる。
ここで、現像液の濃度を２．３８質量％未満にした場合に、ＥＵＶ用レジスト膜に形成されるレジストパターンのＬＷＲを改善できる効果について説明する。発明者らは、現像液の濃度を１質量％〜３．５質量％の範囲で変化させて、レジストパターンのＬＷＲを計測し、上記効果について検証を行った。なお、本検証においても、レジストパターンのＬＷＲに加えて、ＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度についても計測した。この検証の結果を図１０に示す。なお、図１０の横軸は現像液の濃度を示しており、縦軸はレジストパターンのＬＷＲとＥＵＶ用レジスト膜のレジスト感度について示している。これらＬＷＲとレジスト感度としては、図６と同様に標準化ＬＷＲと標準化レジスト感度が示されている。また、このときの標準条件は現像液の濃度が２．３８質量％の場合である。
図１０を参照すると、現像液の濃度が２．３８質量％未満の範囲で標準化ＬＷＲは１より小さくなり、レジストパターンのＬＷＲが改善されることが分かった。したがって、レジストパターンのＬＷＲが改善される現像液の濃度の範囲として、２．３８質量％未満が適切であることが分かった。なお、現像液の濃度が２．３８質量％未満の場合、レジスト感度は若干悪化するが許容範囲内であることが確認されている。
また、本検証では、露光余度についても検証を行った。この検証の結果を図１１に示す。図１１では、露光余度として、図７と同様に標準化露光余度が示されている。図１１を参照すると、現像液の濃度が２．３８質量％未満の範囲で標準化露光余度は１より大きくなり、露光余度が向上することが分かった。したがって、この点からも、現像液の濃度を２．３８質量％未満とするのが適切である。
さらに、以上の実施の形態では、現像処理装置３０で行われるウェハＷの洗浄処理において、純水ノズル１４０からウェハＷに供給される純水の供給時間を３０秒以下にしている。発明者が調べたところ、純水の供給時間が長いとＥＵＶ用レジスト膜が膨潤し、ＥＵＶ用レジスト膜の膜厚が厚くなることが分かった。これに対して、純水の供給時間を短時間、より好ましくは３０秒以下にすると、このＥＵＶ用レジスト膜の膨潤が抑制され、レジストパターンを適切な寸法で形成できることが分かった。
ここで、純水の供給時間を短時間、より好ましくは３０秒以下にした場合に、ＥＵＶ用レジスト膜の膨潤が抑制される効果について説明する。発明者らは、露光処理のドーズ量を変化させた場合に、純水の供給時間を１５秒、３０秒、６０秒の条件で変化させて、上記効果について検証を行った。また、この場合の現像処理における現像処理時間は３０秒であった。この検証結果を図１２に示す。図１２の横軸は、露光処理のドーズ量を示し、縦軸はＥＵＶ用レジスト膜の膜厚を示している。
図１２を参照すると、ドーズ量が９．５ｍｊ／ｃｍ２〜１０．５ｍｊ／ｃｍの範囲において、ＥＵＶ用レジスト膜の未露光部分と露光部分の不安定な領域、すなわちＥＵＶ用レジスト膜の側壁面に該当する領域では、純水の供給時間によって膜減り方が異なる。純水の供給時間が６０秒の場合、膜減り量が小さく、膜厚が厚い。すなわち、ＥＵＶ用レジスト膜が膨潤している。これに対して、純水の供給時間が１５秒又は３０秒の場合、膜減り量が大きく、ＥＵＶ用レジスト膜の膨潤を抑制できる。したがって、純水の供給時間は短時間であることが適切であり、より好ましくは３０秒以下であればよいことが分かった。
また、ドーズ量が小さい範囲では、ＥＵＶ用レジスト膜の膜減り量が小さく、現像処理の前後においてＥＵＶ用レジスト膜の膜厚の変化が小さいことが分かった。したがって、ＥＵＶ用レジスト膜を適切な膜厚で形成することができる。
なお、図１３は現像処理における現像処理時間を１５秒にした場合であり、図１４は現像処理時間を６０秒にした場合である。これら図１３及び図１４を参照しても、純水の供給時間は短時間、より好ましくは３０秒以下であれば、ＥＵＶ用レジスト膜の膨潤を抑制することができることが分かった。すなわち、現像処理時間に関わらず、純水の供給時間を短時間にすればＥＵＶ用レジスト膜の膨潤を抑制することができることが分かった。
以上の実施の形態では、現像液の温度を５℃以上かつ２３℃未満としたが、現像液の温度は２３℃以上かつ４０℃以下であってもよい。かかる場合、図６を参照すると、標準化ＬＷＲの範囲は１より僅かに大きくなるが許容範囲であることが確認されている。
また同様に、現像処理時間を１０秒以上かつ３０秒未満としたが、現像処理時間を３０秒としてもよい。さらに、現像液の濃度を２．３８質量％未満としたが、現像液の濃度は２．３８質量％以上かつ３．０質量％以下であってもよい。
以上の実施の形態では、現像液の温度調節部を供給機器群１３８内に設けていたが、この温度調節部を現像液ノズル１３３付近に設けてもよい。かかる場合、現像液の温度を瞬時かつ確実に所定の温度に調節することができる。
以上の実施の形態では、現像液供給源１３６内に所定の濃度の現像液を貯留しているが、この現像液供給源１３６に現像液の濃度を調節する濃度調節部を設けてもよい。かかる場合、現像液の濃度を瞬時に所定の濃度に調節することができる。
以上の実施の形態では、現像液ノズル１３３をウェハＷの外周部から中心部に移動させながら、ウェハＷ上のＥＵＶ用レジスト膜に現像液を供給していたが、ウェハＷの中心部に現像液を供給してもよい。かかる場合、ウェハＷの回転により生じる遠心力によって、ウェハＷの中心部に供給された現像液はウェハＷ上を拡散する。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板上に現像液を供給して、基板上のＥＵＶ用レジスト膜を現像する際に有用である。
１ 塗布現像処理システム
４ 露光装置
２０〜２２ レジスト塗布装置
３０〜３４ 現像処理装置
１３３ 現像液ノズル
１３６ 現像液供給源
１３７ 供給管
１３８ 供給機器群
１４０ 純水ノズル
１４３ 純水供給源
１４４ 供給管
１４５ 供給機器群
２００ 制御部
Ｗ ウェハ

Claims (6)

  1. 基板上に現像液を供給して、基板上のＥＵＶ用レジスト膜を現像する現像処理方法であって、
    前記現像液の温度は５℃以上かつ２３℃未満であることを特徴とする、基板の現像処理方法。
  2. 前記現像液による現像処理時間は１０秒以上かつ３０秒未満であることを特徴とする、請求項１に記載の基板の現像処理方法。
  3. 前記現像液の濃度は２．３８質量％未満であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の現像処理方法。
  4. 基板上に前記現像液を供給後、基板上に洗浄液を供給して基板を洗浄し、
    前記洗浄液の供給時間は３０秒以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の基板の現像処理方法を現像処理装置によって実行させるために、当該現像処理装置を制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。
  6. 請求項５に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
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