JP2013162040A - 基板処理装置、これを備える塗布現像装置、及び基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置、これを備える塗布現像装置、及び基板処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板上に形成されるパターンのスペース間から液体を容易に排出する。
【解決手段】基板を保持し、該基板の中心部を回転中心として当該基板を回転可能な基板保持部と、前記基板保持部により回転される前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動可能で、当該基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給部と、前記リンス液供給部とともに前記基板の中央から外縁に向かって移動可能で、前記基板の表面に垂直な方向から傾くとともに前記基板の半径方向から前記基板の回転方向下流側にずれた供給方向から、前記基板保持部により回転される前記基板の表面に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給部とを備える基板処理装置により上記の課題が達成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板処理装置、これを備える塗布現像装置、及び基板処理方法に関する。
半導体集積回路（ＩＣ）を製造時のフォトリソグラフィー工程は、基板上に形成されたフォトレジスト膜を所定のマスク（レチクル）を通して露光し、露光されたフォトレジスト膜を現像液で現像し、現像液を純水等でリンスした後に、基板を乾燥するという手順で行われる。
乾燥の際には、基板を回転することにより生じる遠心力によって基板上に残る純水等を振り切るが、それだけでは基板表面にウォーターマークなどが発生する場合がある。これを防ぐため、純水を供給する純水ノズルと、不活性ガスを噴射する不活性ガスノズルとを用いる基板処理方法が知られている（例えば特許文献１参照）。この基板処理方法においては、具体的には、純水と不活性ガスを噴射しながら、純水ノズル及び不活性ガスノズルが被乾燥基板の表面に対して平行で且つ被乾燥基板の中心から外周にかけて径方向に同時に移動される。このような方法によれば、基板中心部から外周に向けて乾燥領域がほぼ同心円状に広がっていくので、ウォーターマークや汚染を発生させることなく、ほぼ清浄に乾燥することができる。
特許第３３２２８５３号明細書
ところで、近年の更なる高集積度化にともない、ＩＣの限界寸法（ＣＤ）は２０ｎｍ程度にまで減少している。このような限界寸法で形成されるパターンにおいては、配線間のスペースが狭くなるとともに、アスペクト比も大きくなる傾向がある。そのようなパターンでは、純水等の乾燥の際、配線間のスペースから純水を排出するのが難しくなっている。スペースに純水が部分的に残ると、純水の表面張力により、そのスペースを形成するラインが倒壊してしまい、欠陥が生じることとなる。
本発明は、このような事情に照らしてなされ、基板上に形成されるパターンのスペース間から液体を容易に排出できる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
本発明の第１の態様によれば、基板を保持し、該基板の中央部を回転中心として当該基板を回転可能な基板保持部と、前記基板保持部により回転される前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動可能で、当該基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給部と、前記リンス液供給部とともに前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動可能で、前記基板の表面に垂直な方向から傾くとともに前記基板の半径方向から前記基板の回転方向下流側にずれた供給方向から、前記基板保持部により回転される前記基板の表面に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給部とを備える基板処理装置が提供される。
本発明の第２の態様によれば、基板にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト膜形成部と、第１の態様の基板処理装置とを備え、前記基板処理装置が前記フォトレジスト膜形成部により形成され、露光された前記フォトレジスト膜に対して現像液を供給する現像液供給部を更に備える、塗布現像装置が提供される。
本発明の第３の態様によれば、基板を保持し、該基板の中央部を回転中心として当該基板を回転する回転ステップと、回転される前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿ってリンス液供給部を移動しながら、当該リンス液供給部から当該基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給ステップと、前記リンス液供給部とともに前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って第１の不活性ガス供給部を移動しながら、当該第１の不活性ガス供給部により、前記基板の表面に垂直な方向から傾くとともに前記基板の半径方向から前記基板の回転方向下流側にずれた供給方向から、回転される前記基板の表面に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給ステップとを備える基板処理方法が提供される。
本発明の実施形態によれば、基板上に形成されるパターンのスペース間から液体を容易に排出できる基板処理装置及び基板処理方法が提供される。
本発明の実施形態によるフォトレジスト塗布現像装置を示す概略平面図である。 図１のフォトレジスト塗布現像装置の概略斜視図である。 図１のフォトレジスト塗布現像装置の概略側面図である。 本発明の実施形態による基板処理装置としての現像モジュールを示す概略側面図である。 図４の現像モジュールを示す概略平面図である。 図４及び図５の現像モジュールに備わる複合ノズルを示す概略斜視図である。 図６の複合ノズルを示す概略上面図である。 図７のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 本発明の実施形態による基板処理装置としての現像モジュールの効果を説明する説明図である。 本発明の実施形態による基板処理装置としての現像モジュールの実施例の結果を比較例の結果とともに示すグラフである。 本発明の実施形態による基板処理装置としての現像モジュールに備わる複合ノズルの変形例を示す概略斜視図である。 変形例の複合ノズルにおける傾斜ノズルの傾きと、複合ノズルの位置との関係を示すグラフである。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
（第１の実施形態）
まず、図１から図４までを参照しながら、本発明の第１の実施形態によるフォトレジスト塗布現像装置（以下、単に塗布現像装置という）を説明する。図１及び図２に示すように、塗布現像装置１００には、キャリアステーションＳ１、処理ステーションＳ２、及びインターフェイスステーションＳ３がこの順に並んで設けられている。また、塗布現像装置１００のインターフェイスステーションＳ３側には露光装置Ｓ４が結合されている。
キャリアステーションＳ１は載置台２１及び搬送機構Ｃを有する。載置台２１上には、所定の枚数（例えば２５枚）の半導体ウエハ（以下、ウエハ）Ｗが収容されるキャリア２０が載置される。本実施形態では、載置台２１には４つのキャリア２０を並べて載置することができる。以下の説明では、図１に示すように、キャリア２０が並ぶ方向をＸ方向とし、これと直交する方向をＹ方向とする。搬送機構Ｃは、キャリア２０からウエハＷを取り出し、処理ステーションＳ２に搬送するとともに、処理ステーションＳ２において処理された処理済みのウエハＷを受け取り、キャリア２０に収容する。
処理ステーションＳ２は、図１及び図２に示すように棚ユニットＵ１、棚ユニットＵ２、及び棚ユニットＵ３と、互いに積層される第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、及び第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とを有している。
棚ユニットＵ１は、図３に示すように、例えば下から順に積層された、受け渡しモジュールＴＲＳ１、ＴＲＳ１、ＣＰＬ１１、ＣＰＬ２、ＢＦ２、ＣＰＬ３、ＢＦ３、ＣＰＬ４、及びＴＲＳ４を有する。また、図１に示すように、棚ユニットＵ１の＋Ｘ方向側には、昇降自在な搬送機構Ｄが設けられ、棚ユニットＵ１の各モジュール間では搬送機構ＤによりウエハＷが搬送される。
棚ユニットＵ２は、図３に示すように、例えば下から順に積層された、受け渡しモジュールＴＲＳ６、ＴＲＳ６、及びＣＰＬ１２を有する。
なお、受け渡しモジュールのうち、参照符号「ＣＰＬ＋数字」が付されている受け渡しモジュールには、ウエハＷを加熱する加熱モジュールを兼ねるものがあり、ウエハＷを冷却して所定の温度（例えば２３℃）に維持する冷却モジュールを兼ねるものがある。参照符号「ＢＦ＋数字」が付されている受け渡しモジュールは、複数枚のウエハＷを載置可能なバッファモジュールを兼ねている。また、受け渡しモジュールＴＲＳ、ＣＰＬ、ＢＦ等には、ウエハＷが載置される載置部が設けられている。
棚ユニットＵ３には、積層される第１のブロックＢ１から第４のブロックＢ４に対向するように積層される４つの処理装置群（不図示）が設けられている。各処理装置群には、第１のブロックＢ１から第４のブロックＢ４のそれぞれにおいて行われる処理に対する前処理及び後処理を行う、冷却ユニット、加熱ユニット、及び疎水化処理ユニット等の種々の処理ユニット（不図示）が設けられている。また、棚ユニットＵ３の各処理装置群と、各ブロックＢ１からＢ４との間のウエハＷの受け渡しは、それぞれ搬送アームＡ１、Ａ２、Ａ３、及びＡ４により行われる。搬送アームＡ１からＡ４はＹ軸方向に沿って移動可能である。
また、第１のブロックＢ１には、現像モジュール２２（図１）、搬送アームＡ１、及びシャトルアームＥ（図３）が設けられている。詳しくは、第１のブロックＢ１内には２つの現像モジュール２２が上下に積層されている。後述するように各現像モジュール２２は、ウエハＷを保持してウエハＷの中心を回転中心として回転するスピンチャックと、チャックにより保持されるウエハＷに種々の流体を供給する複合ノズルと、スピンチャックにより保持されるウエハＷを取り囲むように配置されるカップ部とを有している。複合ノズルには、現像液を供給する現像液供給ノズルと、現像液をリンスするリンス液をウエハＷの表面に供給するリンス液供給ノズルと、リンス液による現像液のリンスを補助する不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノズルが設けられている。このような構成により、現像モジュール２２内において、露光されたフォトレジスト膜が現像される。
第２のブロックＢ２、第３のブロックＢ３、及び第４のブロックＢ４は、第１のブロックＢ３と同様の構成を有している。ただし、第２のブロックＢ２では、反射防止膜用の薬液がウエハＷに供給され、フォトレジスト膜の下地層となる下部反射防止膜が形成される。また、第４のブロックＢ４においても反射防止膜用の薬液がウエハＷに供給され、フォトレジスト膜の上に上部反射防止膜が形成される。なお、図３に示す参照記号Ａ２、Ａ３、Ａ４は、それぞれ第２のブロックＢ２、第３のブロックＢ３、及び第４のブロックＢ４に設けられた搬送アームである。
また、インターフェイスステーションＳ３には、図１及び図３に示すように、インターフェイスアームＦが設けられている。インターフェイスアームＦは、処理ステーションＳ２の棚ユニットＵ２の＋Ｙ方向側に配置されている。棚ユニットＵ２の各モジュール間、及び各モジュールと露光装置Ｓ４との間においては、インターフェイスアームＦによりウエハＷが搬送される。
上記の構成を有する塗布現像装置１００においては、以下のようにウエハＷが各モジュールに搬送されて、フォトレジスト膜が形成され、露光されたフォトレジスト膜が現像される。まず、キャリアステーションＳ１の搬送機構Ｃによって載置台２１上のキャリア２０からウエハＷが取り出され、処理ステーションＳ２の棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＣＰＬ２へ搬送される（図３参照）。受け渡しモジュールＣＰＬ２に搬送されたウエハＷは、第２のブロックＢ２の搬送アームＡ２により、第２のブロックＢ２の熱処理モジュール及び塗布モジュールに順次搬送され、ウエハＷ上に下部反射防止膜が形成される。
下部反射防止膜が形成されたウエハＷは、搬送アームＡ２により棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＢＦ２へ搬送され、搬送機構Ｄ（図１）により棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＣＰＬ３へ搬送される。次に、ウエハＷは、第３のブロックＢ３の搬送アームＡ３により受け取られ、第３のブロックＢ３の熱処理モジュールＴＭ及び塗布モジュール２３（図３）に順次搬送され、下部反射防止膜上にフォトレジスト膜が形成される。
フォトレジスト膜が形成されたウエハＷは、搬送アームＡ３により、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＢＦ３に搬送される。
なお、フォトレジスト膜が形成されたウエハＷは、第４のブロックＢ４において更に反射防止膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハＷは受け渡しモジュールＣＰＬ４を介し、第４のブロックＢ４の搬送アームＡ４に受け取られ、第４のブロックＢ４の熱処理モジュール及び塗布モジュールに順次搬送され、フォトレジスト膜上に上部反射防止膜が形成される。この後、ウエハＷは、搬送アームＡ４により、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＴＲＳ４に受け渡される。
フォトレジスト膜（又は、その上に更に上部反射防止膜）が形成されたウエハＷは、搬送機構Ｄにより、受け渡しモジュールＢＦ３（又は受け渡しモジュールＴＲＳ４）から受け渡しモジュールＣＰＬ１１へ搬送される。受け渡しモジュールＣＰＬ１１に搬送されたウエハＷは、シャトルアームＥにより棚ユニットＵ２の受け渡しモジュールＣＰＬ１２に搬送された後、インターフェイスステーションＳ３のインターフェイスアームＦに受け取られる。
この後、ウエハＷはインターフェイスアームＦにより露光装置Ｓ４に搬送され、所定の露光処理が行われる。露光処理が行われたウエハＷは、インターフェイスアームＦにより、棚ユニットＵ２の受け渡しモジュールＴＲＳ６に搬送され、処理ステーションＳ２に戻される。処理ステーションＳ２に戻されたウエハＷは、第１のブロックＢ１へ搬送され、現像モジュール１１において現像処理が行われる。現像処理が行われたウエハＷは、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ１のいずれかの受け渡しモジュールへ搬送され、搬送機構Ｃによりキャリア２０に戻される。
本実施形態による塗布現像装置１００は後述する現像モジュール２２を備えているため、現像モジュール２２により発揮される効果や利点が塗布現像装置１００においても発揮される。
（第２の実施形態）
次に、図４から図６までを参照しながら、本発明の第２の実施形態による基板処理装置としての現像モジュールについて説明する。この現像モジュールは、上述の塗布現像装置１００において、第３のブロックＢ１の現像モジュール２２として用いられる。図４は、現像モジュール２２の構成を模式的に示す断面図であり、図５はその平面図である。
現像モジュール２２は、ウエハＷの裏面中央部を吸着し、ウエハＷを水平に保持するとともに、ウエハＷを回転するスピンチャック２を備える。図４に示すようにスピンチャック２は回転軸２１を介して駆動機構２２と接続されており、駆動機構２２により、ウエハＷが回転され、昇降される。
また、スピンチャック２に保持されるウエハＷを囲むようにして上方が開口するカップ部３が設けられている。このカップ部３は、上部側が四角状で下部側が円筒状の外カップ３１と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ３２とから構成される。外カップ３１の下端部に接続された昇降部３３により外カップ３１が昇降し、外カップ３１の下端において内周方向に延びる段部３１ａが内カップ３２の下端に接することにより内カップ３２が昇降される。
また、図４に示すようにスピンチャック２の下方側には円形板３４が設けられており、この円形板３４を取り囲むように、凹状の断面形状を有する液受け部３５が設けられている。液受け部３５の底面にはドレイン排出口３６が形成されており、ウエハＷからこぼれ落ちるか、又は振り切られて液受け部３５に受け取られた現像液やリンス液はこのドレイン排出口３６を介して装置の外部に排出される。
また、円形板３４の外側には断面山形のリング部材３７が設けられている。なお、円形板３４を貫通する例えば３本の昇降ピン（不図示）が設けられており、この昇降ピンは、搬送アームＡ１（図１）と協働してウエハＷをスピンチャック２に受け渡す。
また、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面と対向して、昇降及び水平移動可能な複合ノズル４が設けられている。図５に示すように、複合ノズル４はノズルアーム５の一端側に支持され、このノズルアーム５の他端側は昇降可能な駆動部５１と接続されている。さらに、駆動部５１は、カップ部３の外側でＸ方向に延びるガイド部材５２に沿ってＸ方向に移動することができる。これにより、複合ノズル４は、スピンチャック２により保持されるウエハＷの中央から周縁に向かう方向に並進移動することができる。また、カップ部３の外側には、複合ノズル４の待機部５３が設けられている。複合ノズル４の待機時には、ノズル待機部５３にて各ノズル（後述）の先端の洗浄などが行われる。
また、図４及び図５に示すように現像モジュール１１には、コンピュータからなる制御部７が設けられている。制御部７は、駆動機構２２、昇降部３３、及び駆動部５１などの動作を制御する。さらに、制御部７は、複合ノズル４からウエハＷに供給される現像液、リンス液、及び脱イオン水（後述）の供給などを制御する。また、制御部７には、複合ノズル４（ノズルアーム５）の移動、各ノズルからの流体の供給、ウエハＷの回転等を制御するコンピュータプログラムが格納される記憶部７ａが設けられている。制御部７は記憶部７ａからプログラムを読み込み、後述の基板処理方法が実施されるように現像モジュール２２を制御する。なお、この現像処理プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記録媒体７ｂに記録され収納され、制御部７の記憶部に格納される。なお、制御部７は、上述の塗布現像装置１００の全体を制御する機能を有して良い。
次に図６を参照しながら、複合ノズル４について説明する。複合ノズル４は、スピンチャック２（図４）により保持されるウエハＷに現像液を供給する現像液ノズル４ａと、ウエハＷにリンス液を供給してウエハ上の現像液をリンスするリンス液ノズル４ｂと、ウエハＷに対して不活性ガスを供給する不活性ガスノズル４ｃ及び傾斜ノズル４ｄとを有している。
現像液ノズル４ａは、下方に向かって幅が狭くなるようにくさび形に形成されており、その下面には帯状の現像液を吐出するためのスリット状の吐出口（不図示）が設けられている。この吐出口は、その長手方向がウエハＷの周縁から中央に向かうように配置されている。
リンス液ノズル４ｂは、現像液ノズル４ａよりも複合ノズル４の先端側に位置し、ウエハＷの表面に垂直な方向に延びるように設けられている。これにより、ウエハＷの表面に対して垂直方向からリンス液を供給することができる。
不活性ガスノズル４ｃは、リンス液ノズル４ｂに隣接し、ウエハＷの表面に垂直な方向に延びるように設けられている。具体的には、不活性ガスノズル４ｃは、駆動部５１により複合ノズル４（ノズルアーム５）を動かしながらリンス液ノズル４ｂからウエハＷの表面にリンス液を供給する場合に、その移動方向において、リンス液ノズル４ｂよりも上流側に配置される。このため、複合ノズル４が移動する際、不活性ガスノズル４ｃはリンス液ノズル４ｂの後について移動しつつ、ウエハＷの表面に不活性ガスを供給する。
傾斜ノズル４ｄは、図６に示すように、フレーム４ｆの内側に設けられた治具４ｇによって、リンス液ノズル４ｂ及び不活性ガスノズル４ｃと異なり、ウエハＷの表面に垂直な方向から傾いて設けられている。具体的には、スピンチャック４に保持されるウエハＷと複合ノズル４とを上から見ると、図７に示すように、傾斜ノズル４ｄからの不活性ガスの供給方向Ｄ１は、ウエハＷの半径方向ＤＲからウエハＷの回転方向ＤＷの下流側に角度θｈでずれている。換言すると、ウエハＷの表面に投影された不活性ガスの供給方向は、半径方向ＤＲからウエハＷの回転方向ＤＷの下流方向に向かって角度θｈでずれている。また、図７のＩ−Ｉ線に沿った概略断面図である図８を参照すると、傾斜ノズル４ｄは、ウエハＷの表面に垂直な方向から角度θｖで傾いている。
なお、角度θｈは、０°より大きく９０°以下であって良いが、例えば０°から４５°の範囲にあることが好ましい。また角度θｖは、ウエハＷの表面に不活性ガスを供給可能であれば特に限定されないが、例えば０°から６０°の範囲にあることが好ましい。
また、図８に示すように、傾斜ノズル４ｄから供給される不活性ガスは、不活性ガスノズル４ｃから供給される不活性ガスとウエハＷの表面上におけるほぼ同一の位置に吹き付けられる。換言すると、傾斜ノズル４ｄの延長線と、不活性ノズル４ｃの延長線とは、ウエハＷの表面において互いに交わる。傾斜ノズル４ｄによる効果や利点については後述する。
なお、現像液ノズル４ａ、リンス液ノズル４ｂ、不活性ガスノズル４ｃ、及び傾斜ノズル４ｄには、対応した流体供給源が所定の配管（ともに不図示）を介して接続されている。リンス液としては、例えば純水や脱イオン水（ＤＩＷ）を使用することができ、不活性ガスとしては、例えばチッ素（Ｎ２）ガスや、ヘリウム（Ｈｅ）及びアルゴン（Ａｒ）などとの希ガスなどを使用することができる。また、配管には、流量調整器とバルブ（ともに不図示）が設けられ、制御部７の制御の下で、供給の開始及び停止、並びに流量が制御される。また、これらのノズル４ａ〜４ｄは、所定の治具によりフレーム４ｆに取り付けられ、フレーム４ｆとともに複合ノズル４を構成している。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による基板処理方法について、上述の現像モジュール２２を備える塗布現像装置１００を用いて実施する場合を例にとり説明する。
まず、露光されたフォトレジスト膜が形成されるウエハＷを搬送アームＡ１（図１）により現像モジュール２２内へ搬送し、昇降ピン（不図示）によりスピンチャック４に受け渡す。スピンチャック４によりウエハＷを回転させるとともに、駆動部５１（図５）によりノズルアーム５を動かして、複合ノズル４（図６）をウエハＷの中央上方に位置させ、現像液ノズル４ａから現像液をウエハＷに対して供給する。現像液がウエハＷの表面全体に広がった後に、現像液の供給を停止するとともに、ウエハＷの回転を停止する。これにより、ウエハＷの表面全体が現像液の液膜で覆われ、露光されたフォトレジスト膜が現像される。
所定の時間が経過した後、スピンチャック４により再びウエハＷを回転し始めるとともに、ウエハＷの中央上方からウエハＷの表面に対して垂直な方向に、複合ノズル４のリンス液ノズル４ｂからリンス液（例えばＤＩＷ）を供給する。リンス液は、ウエハＷの回転による遠心力によりウエハＷの周縁に向かって流れ、ウエハＷの表面全体を覆っていた現像液の液膜をウエハＷの周縁から外側に押し流す。これにより、ウエハＷの表面には全体に亘ってＤＩＷの液膜が形成される。
次いで、ウエハＷを回転したまま、リンス液ノズル４ｂからＤＩＷを供給しながら、駆動部５１によりノズルアーム５を移動することにより、ウエハの中央から周縁に向かう方向へ複合ノズル４を移動させていく。リンス液ノズル４ｂがウエハＷの中央上方から周縁方向にずれて、不活性ガスノズル４ｃがウエハＷの中央上方に達した時に、不活性ガスノズル４ｃからウエハＷの表面中央部に向かって不活性ガス（例えばＮ２ガス）を吹き付ける。また、これに合わせて、傾斜ノズル４ｄからもウエハＷの表面に向かって不活性ガス（例えばＮ２ガス）を吹き付ける。ここで、傾斜ノズル４ｄからのＮ２ガスは、ウエハＷの表面に垂直な方向から角度θｖで傾き、ウエハＷの半径方向からウエハＷの回転方向下流側に角度θｈでずれている。この後、ウエハＷの表面に対して、リンス液ノズル４ｂからのＤＩＷの供給と、不活性ガスノズル４ｃ及び傾斜ノズル４ｄからのＮ２ガスの供給を継続したまま、複合ノズル４をウエハＷの周縁まで移動させる。このとき、遠心力によってＤＩＷがウエハＷの周縁へ押し流されるとともに、ウエハＷの周縁に向かって移動するリンス液ノズル４ｂよりもウエハＷの中央側にウエハＷの表面に対してＮ２ガスが吹き付けられるので、ウエハＷの表面が中央側から乾燥する。
複合ノズル４がウエハＷの周縁から外側に至った時点で、ＤＩＷ及びＮ２ガスの供給を停止するとともに、ウエハＷの回転を停止させることにより、現像、リンス、及び乾燥といった工程が終了する。この後、現像モジュール２２から例えば棚ユニットＵ１の加熱モジュール（不図示）へウエハＷが搬送される。
本実施形態による基板処理方法においては、ウエハＷの表面に対してリンス液ノズル４ｂからＤＩＷを供給しながら、複合ノズル４をウエハＷの周縁に向かって移動するとき、リンス液ノズル４ｂよりもウエハＷの中央側において傾斜ノズル４ｄからウエハＷの表面に対し、傾いた方向からＮ２ガスが吹き付けられる。その方向は、ウエハＷの表面に垂直な方向から傾き、ウエハＷの半径方向からウエハＷの回転方向の下流側に向かう方向である。すなわち、傾斜ノズル４ｄからのＮ２ガスは、ウエハＷの回転によりウエハＷ上の液膜に働く遠心力と交差する方向へＤＩＷを押し流すことができる。
図９に示すように、ウエハＷのフォトレジスト膜（マスク）内で、ウエハＷ上の液膜に働く遠心力の方向に延びるスペースＳ１の場合には、スペースＳ１に溜まったＤＩＷは遠心力によってスペースＳ１の長手方向に押し出されるので、容易に排出され得る。しかし、図９に示すように、遠心力の方向と例えば直交する方向に延びるスペースＳ２の場合には、スペースＳ１に溜まったＤＩＷは遠心力によっても排出され難い。しかし、本実施形態による基板処理方法によれば、傾斜ノズル４ｄからのＮ２ガスにより、遠心力と交差する方向へ液体を押し流すことができるため、図９に示すようなスペースＳ２からもＤＩＷを排出することができる。このため、スペースにＤＩＷが残留することにより生じ得るパターンの倒壊を低減することが可能となる。
また、本実施形態による基板処理方法によれば、ウエハＷの中央部に対して不活性ガスノズル４ｃからＮ２ガスを吹き付けるため、ウエハＷの中央におけるＤＩＷの液膜を吹き切ることができる。ウエハＷの中央（回転中心）では、ウエハＷ上の液膜に働く遠心力が弱いため、遠心力だけでは液膜が吹き切られ難く、微小な液滴が残るおそれがあるが、不活性ガスノズル４ｃからＮ２ガスにより、液膜を吹き切ることが可能となる。
（実施例）
次に、第３の実施形態による基板処理方法の実施例について説明する。この実施例は、上述の基板処理方法に従って、ウエハＷ上の露光後のフォトレジスト膜を現像し、現像液をＤＩＷでリンスし、ウエハＷを乾燥させた。その後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により欠陥を観測し、観測された欠陥中のフォトレジスト膜中のレジストパターンの倒壊箇所を抽出した。また、比較のため、ウエハＷの乾燥の際に、傾斜ノズル４ｄを使用せずに不活性ガスノズル４ｃのみを使用した比較例を実施した（他の条件は実施例と同様）。
その結果を図１０に示す。比較例においてはパターン倒壊箇所が１０８箇所も観測されたが、実施例１及び２においては、パターン倒壊箇所はそれぞれ５箇所及び７箇所となり、パターン倒壊が大幅に低減されたことがわかる。なお、ウエハ乾燥時の不活性ガスノズル４ｃからのＮ２ガス供給量は、実施例１において５リットル／分であり、実施例２において１０リットル／分である（その他の条件は実施例１及び２において同一）。以上の結果から、本実施形態による基板処理方法の効果が理解される。
（変形例１）
次に、図１１を参照しながら、第２の実施形態による基板処理装置としての現像モジュールの変形例について説明する。変形例の現像モジュールは、複合ノズル４と異なる複合ノズル１４０を有している点で、現像モジュール２２と異なり、他の構成において現像モジュール２２と同一である。以下、複合ノズル１４０と複合ノズル４との相違点を中心に説明し、同じ構成に関する重複する説明を省略する。
図１１を参照すると、複合ノズル１４０は、スピンチャック２（図４）により保持されるウエハＷに現像液を供給する現像液ノズル４ａと、ウエハＷにリンス液を供給してウエハＷ上の現像液をリンスするリンス液ノズル４ｂと、ウエハＷに対して不活性ガスを供給する傾斜ノズル１４ｄとを有している。また、複合ノズル１４０のフレーム４ｆの下端には、コの字形状を有する支持具１４ａが取り付けられている。支持具１４ａの底部には穴が設けられており、この穴には傾斜ノズル１４ｄの外径より僅かに大きい内径を有し、弾力性を有する材料で形成される環状部材１４ｒが嵌め込まれている。そして、この環状部材１４ｒには、傾斜ノズル１４ｄの先端部が差し込まれている。これにより、傾斜ノズル１４ｄは環状部材１４ｒを支点として旋回移動することが可能となる。
また、複合ノズル１４０には、傾斜ノズル１４ｄの傾きを変えるための駆動部１４１が設けられている。駆動部１４１は、本変形例では、複合ノズル１４０の長手方向（図中のＹ軸方向）に傾斜ノズル１４ｄを傾けるＹ方向駆動部４１Ｙと、Ｙ軸方向と直交する方向（図中のＸ軸方向）に傾斜ノズル１４ｄを傾けるＸ軸方向駆動部４１Ｘとを有している。
Ｙ方向駆動部４１Ｙは、Ｙ軸方向に延びるボールネジ４１ａと、これを回転するモータ４１ｂと、ボールネジ４１ａに嵌まりボールネジ４１ａの回転により移動可能なナット４１ｃと、を有している。また、ナット４１ｃは、傾斜ノズル１４ｄに取り付けられたフランジ部材ＦＲと結合されている。ナット４１ｃとフランジ部材ＦＲとの結合部は、ナット４１ｃがボールネジ４１ａに沿ってＹ軸方向に移動するときに、ナット４１ｃの移動により生じるＹ軸方向の力をフランジ部材ＦＲひいては傾斜ノズル１４ｄに伝達することができる。
また、Ｘ方向駆動部４１Ｘは、Ｘ軸方向に延びるボールネジ４１ｅと、これを回転するモータ４１ｆと、ボールネジ４１ｅに嵌まりボールネジ４１ｅの回転により移動可能なナット４１ｇと、を有している。また、ナット４１ｇは、傾斜ノズル１４ｄに取り付けられたフランジ部材ＦＲと結合されている。この結合部も、ナット４１ｃとフランジ部材ＦＲとの結合部と同様に構成されている。
また、モータ４１ｂ及び４１ｆは、制御部７と電気的に接続され、制御部７により制御される。制御部７は、例えば複合ノズル１４０が取り付けられるノズルアーム５を駆動する駆動部５１へ出力する信号と同期して、モータ４１ｂ及び４１ｆを制御することができる。
また、モータ４１ｂは、フレーム４ｆにＸ軸方向に延びるように取り付けられたガイドレール４１Ｒｙによって、Ｘ軸方向に移動可能に支持されている。また、モータ４１ｆは、フレーム４ｆにＹ軸方向に延びるように取り付けられたガイドレール４１Ｒｘによって、Ｙ軸方向に移動可能に支持されている。
このような構成により、例えばモータ４１ｆによりボールネジ４１ｅが回転して、ナット４１ｇがＸ軸の＋方向に移動すると、その移動距離に対応した角度だけ、傾斜ノズル１４ｄが環状部材１４ｒを支点としてＸ軸の＋方向に傾く。これに伴って傾斜ノズル１４ｄの先端は、Ｘ軸の−方向側に向くこととなる。また、モータ４１ｆによりボールネジ４１ｅが逆に回転し、ナット４１ｇがＸ軸の−方向に移動すると、その移動距離に対応した角度だけ、傾斜ノズル１４ｄは環状部材１４ｒを支点としてＸ軸の−方向に傾き、傾斜ノズル１４ｄの先端はＸ軸の＋方向側に向くこととなる。
また、モータ４１ｂによりボールネジ４１ａが回転して、ナット４１ｃがＹ軸の＋方向に移動すると、その移動距離に対応した角度だけ、傾斜ノズル１４ｄが環状部材１４ｒを支点としてＹ軸の＋方向に傾く。これに伴って傾斜ノズル１４ｄの先端は、Ｙ軸の−方向側に向くこととなる。モータ４１ｂによりボールネジ４１ａが逆に回転し、ナット４１ｃがＹ軸の−方向に移動すると、その移動距離に対応した角度だけ、傾斜ノズル１４ｄが環状部材１４ｒを支点としてＹ軸の−方向に傾き、傾斜ノズル１４ｄの先端はＹ軸の＋方向側に向くこととなる。
なお、ナット４１ｇがＸ軸方向に移動するときには、Ｙ方向駆動部４１Ｙは、モータ４１ｂがガイドレール４１Ｒｙに沿って移動するため、Ｘ軸方向に移動することができる。また、ナット４１ｃがＹ軸方向に移動するときには、Ｘ方向駆動部４１Ｘは、モータ４１ｆがガイドレール４１Ｒｘに沿って移動するため、Ｙ軸方向に移動することができる。すなわち、モータ４１ｂがガイドレール４１Ｒｙに沿ってＸ軸方向に移動可能であるため、傾斜ノズル１４ｄがＸ軸方向に傾斜するのが妨げられることはなく、また、モータ４１ｆがガイドレール４１Ｒｘに沿ってＹ軸方向に移動可能であるため、傾斜ノズル１４ｄがＹ軸方向に傾斜するのが妨げられることはない。
以上のとおり、制御部７に制御される駆動部１４１（Ｘ方向駆動部４１Ｘ、Ｙ方向駆動部４１Ｙ）により、傾斜ノズル１４ｄのウエハＷの表面に対する角度が自在に変更され得る。換言すると、上述の傾斜ノズル４ｄにおいては、角度θｈ及びθｖ（図７及び図８）が固定されていたが、傾斜ノズル１４ｄではこれらの角度を変更することが可能である。例えば、傾斜ノズル１４ｄは、複合ノズル１４０がウエハＷの中央上方に位置するときにはウエハＷの表面に対して垂直になり、ウエハＷの周縁に向かって移動していく間に、ウエハＷの表面に垂直な方向から傾くとともにウエハＷの半径方向からウエハＷの回転方向下流側にずれた方向を向くことができる。
なお、傾斜ノズル１４ｄからのＮ２ガスは、リンス液ノズル４ｃからのＤＩＷよりもウエハＷの中央側に供給されるように、傾斜ノズル１４ｄとリンス液ノズル４ｃとの距離が調整され、また、角度θｈ及びθｖが調整される。
（変形例２）
次に、本発明の実施形態による基板処理方法の変形例（２）として、変形例１の基板処理装置を用いて実施する場合を例にとり説明する。変形例２の基板処理方法においては、まず、第３の実施形態で説明したように、露光されたフォトレジスト膜が現像される。このとき、傾斜ノズル１４ｄ（図１１）は、制御部７で駆動部１４１を制御することにより、ウエハＷの表面に対して垂直な方向を向いている。
次に、スピンチャック４により再びウエハＷを回転し始めるとともに、ウエハＷの中央上方からウエハＷの表面に対して垂直な方向に、複合ノズル１４０のリンス液ノズル４ｂからリンス液（例えばＤＩＷ）を供給する。これにより、ウエハＷの周縁に押し流され、ウエハＷの表面の全体に亘ってＤＩＷの液膜が形成される。
次いで、ウエハＷを回転したまま、リンス液ノズル４ｂからＤＩＷを供給しながら、駆動部５１によりノズルアーム５を移動することにより、ウエハの中央から周縁に向かう方向へ複合ノズル４を移動させていく。リンス液ノズル４ｂがウエハＷの中央上方から周縁方向にずれて、傾斜ノズル１４ｄがウエハＷの中央上方に達した時に、傾斜ノズル１４ｄからウエハＷの表面中央部に向かってＮ２ガスを吹き付ける。この後、ウエハＷの表面に対して、リンス液ノズル４ｂからのＤＩＷの供給と、傾斜ノズル１４ｄからのＮ２ガスの供給を継続したまま、複合ノズル１４０をウエハＷの周縁まで移動させる。
この移動中、制御部７は、ノズルアーム５の移動距離に応じて駆動部１４１を制御し、傾斜ノズル１４ｄの角度を変更する。例えば、図１２（ａ）に示すように複合ノズル１４０（ノズルアーム５）がウエハＷの中心（位置０）からウエハＷの周縁（位置１５０ｍｍ）まで移動する際に、ウエハＷの表面に対する角度θｖが０°（ウエハＷの表面に垂直）から例えば６０°まで変化するように駆動部１４１が制御される。同時に、図１２（ｂ）に示すように複合ノズル１４０がウエハＷの中心からウエハＷの周縁まで移動する際に、ウエハＷの表面に対する角度θｈが０°（ウエハＷの半径方向）から例えば４５°まで変化するように駆動部１４１が制御される。なお、複合ノズル１４０の位置は、ノズルアーム５の駆動部５１（図４及び図５））に対して制御部７から出力される信号（例えばパルス数）に基づいて求めることができる。
傾斜ノズル１４ｄがこのように制御されながら、複合ノズル１４０がウエハＷの周縁の外側まで移動すると、変形例２の基板処理方法が終了する。
変形例２の基板処理方法によれば、傾斜ノズル１４ｄは、ウエハＷの表面の中央部に対しては、Ｎ２ガスを垂直方向から吹き付け、ウエハＷの周縁に近づくに従って、ウエハＷの表面に垂直な方向から傾くとともにウエハＷの半径方向からウエハＷの回転方向下流側にずれた方向からＮ２ガスを吹き付けることができる。ウエハＷの周縁側においては、ウエハＷの回転によりウエハＷ上の液膜に働く遠心力と交差する方向へＤＩＷを押し流すことができる。したがって、スペースに溜まるＤＩＷを排出することができ、スペースにＤＩＷが残留することにより生じ得るパターンの倒壊を低減することが可能となる。
また、ウエハＷの中央上方ではウエハＷの表面に対して垂直であるため、ウエハＷの中央部に対して垂直方向からＮ２ガスを吹き付けて、ウエハＷの中央におけるＤＩＷの液膜を吹き切ることができる。そして、ウエハＷの周縁に近づくほど角度θｈもθｖも大きくなるため、ウエハＷの外縁側で液膜に働く遠心力が大きくなるのに応じて、液膜を押し流す方向が変更される。したがって、ＤＩＷの液膜を効率的に排出することが可能となる。
上記の実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されさるものではなく、添付の請求の範囲の要旨内で変形や変更が可能である。
例えば、第３の実施形態による基板処理方法において、複合ノズル４がウエハＷの周縁に近づくにつれて、不活性ガスノズル４ｃからのＮ２ガスの供給量を低下させても良い。これによれば、傾斜ノズル４ｄからのＮ２ガスの供給量を相対的に増加させることができる。したがって、遠心力と交差する方向へ液体を押し流す力を増大させることができる。
また、不活性ガスノズル４ｃからのＮ２ガスの供給量にかかわらず、複合ノズル４がウエハＷの周縁に近づくに従って、傾斜ノズル４ｄからのＮ２ガスの供給量を増加させても良い。また、上述のとおり、不活性ガスノズル４ｃからのＮ２ガスは、ウエハＷの中央において液膜を吹き切るために供給されるので、中央部でのＤＩＷの液膜が吹き切られた後に、不活性ガスノズル４ｃからのＮ２ガスの供給を停止しても良い。
また、複合ノズル４がウエハＷの中央から周縁に至る途中で、不活性ガスノズル４ｃからのＮ２ガスの供給を停止しても良い。さらに、不活性ガスノズル４ｃからのＮ２ガスの供給の停止にかかわりなく、複合ノズル４がウエハＷの中央から所定の位置に到達した時に、傾斜ノズル４ｄからのＮ２ガスの供給を開始しても良い。
また、第１の実施形態においては、リンス液ノズル４ｂ、不活性ガスノズル４ｃ、及び傾斜ノズル４ｄが複合ノズル４に設けられ、これらのノズル４ｂ、４ｃ、及び４ｄが揃って移動するが、例えばリンス液ノズル４ｂと傾斜ノズル４ｄを別個のノズルアームに設け、それぞれのノズルアームにより移動させても良い。また、スピンチャック４に保持されるウエハＷの表面中央部に不活性ガスを供給する不活性ガスノズル４ｃを複合ノズル４と別のノズルアームに設けても良い。この場合、不活性ガスノズル４ｃは、リンス液ノズル４ｂ及び傾斜ノズル４ｄとともに移動しなくて良い。例えば、ウエハＷの中央部に不活性ガスを供給し、当該中央部での液膜を吹き切った後、カップ部３の外へ移動しても構わない。
また、第１の実施形態においては、傾斜ノズル４ｄに加えて、傾斜ノズル４ｄの供給方向と異なる方向からウエハＷの表面に不活性ガスを供給する他の傾斜ノズルを設けても良い。
変形例２においては、傾斜ノズル１４ｄは、同時に、ウエハＷの表面に垂直な方向から傾くとともにウエハＷの半径方向からウエハＷの回転方向下流側にずれるように駆動させるが、傾斜ノズル１４ｄをウエハＷの半径方向に沿って（半径方向に沿ってウエハＷの周縁を向くように）ウエハＷの表面に垂直な方向から傾け始めてから、ウエハＷの半径方向からウエハＷの回転方向下流側にずれるようにしても良い。換言すると、角度θｖを変更し始めてから、角度θｈを変更するようにしても良い。
また、傾斜ノズル１４ｄからの不活性ガスの供給量を、複合ノズル１４０の位置に応じて変更しても良い。具体的には、複合ノズル１４０がウエハＷの中央から周縁に移動するのに伴い、傾斜ノズル１４ｄからの不活性ガスの供給量を減らしても良く増やしても良いが、遠心力と交差する方向にＤＩＷを押し流す観点から、増やすことが好ましい。
また、現像液ノズル４ａに代わり、他の薬液を供給する薬液供給ノズルを複合ノズル４に設けても良い。換言すると、本発明の実施形態による基板処理装置は、現像モジュールに限定されることなく、現像処理以外の処理を行う装置であって良く、本発明の実施形態による基板処理方法は、現像処理以外の処理を行う方法であっても良い。また、現像液ノズル４ａ及び薬液供給ノズルは、複合ノズル４とは別のノズルアームに設けても良い。
また、リンス液もＤＩＷに限定されることなく、例えばシンナーやアルコール、用座などの液体であっても良い。
また、上述の現像モジュール２２は、スピンチャック２によりウエハＷを保持し回転するが、スピンチャック２に代わり、ウエハＷの周縁を３個以上の把持部で把持しウエハＷを回転する回転機構を有しても良い。
また、上述の実施形態（又は変形例１）において複合ノズル４（又は１４０）は、駆動部５１により並進移動可能なノズルアーム５の先端に取り付けられ、ウエハＷの中央から周縁まで直線的に移動するが、一端を支点として回動可能なノズルアームの先端に取り付けられて、ウエハＷの中央から周縁まで円弧状に移動しても良い。
上述のウエハＷは、シリコン基板などの半導体ウエハ、フラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）用のガラス基板、樹脂基板などであって良い。
２・・・スピンチャック、４、１４０・・・複合ノズル、４ａ・・・現像液ノズル、４ｂ・・・リンス液ノズル、４ｃ・・・不活性ガスノズル、４ｄ・・・傾斜ノズル、５・・・ノズルアーム、５１、１４１・・・駆動部、４１Ｘ・・・Ｘ軸方向駆動部、４１Ｙ・・・Ｙ方向駆動部、２２・・・現像モジュール、１００・・・塗布現像装置。

Claims (11)

  1. 基板を保持し、該基板の中心部を回転中心として当該基板を回転可能な基板保持部と、
    前記基板保持部により回転される前記基板の中央から外縁に向かって移動可能で、当該基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
    前記リンス液供給部とともに前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動可能で、前記基板の表面に垂直な方向から傾くとともに前記基板の半径方向から前記基板の回転方向下流側にずれた供給方向から、前記基板保持部により回転される前記基板の表面に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給部と
    を備える基板処理装置。
  2. 前記第１の不活性ガス供給部が前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動するのに伴って、前記基板の表面に垂直な方向と前記供給方向とのなす角が大きくなり、前記基板の半径方向から前記基板の回転方向下流側に前記供給方向がずれるずれ角が大きくなるように、前記第１の不活性ガス供給部を駆動する駆動部を更に備える、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記なす角が０°から６０°までの範囲にあり、前記ずれ角が０°から４５°までの範囲にある、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記基板保持部により回転される前記基板の中央に対し、前記基板の表面に垂直な方向から不活性ガスを供給する第２の不活性ガス供給部を更に備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記第２の不活性ガス供給部が、前記リンス液供給部とともに前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動可能である、請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 前記リンス液供給部とともに前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動可能で、前記第１の不活性ガス供給部の前記供給方向と異なる供給方向から、前記基板保持部により回転される前記基板の表面に不活性ガスを供給する第３の不活性ガス供給部を更に備える、請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 基板にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト膜形成部と、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置と
    を備え、前記基板処理装置が
    前記フォトレジスト膜形成部により形成され、露光された前記フォトレジスト膜に対して現像液を供給する現像液供給部を更に備える、塗布現像装置。
  8. 基板を保持し、該基板の中心部を回転中心として当該基板を回転する回転ステップと、
    回転される前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿ってリンス液供給部を移動しながら、当該リンス液供給部から当該基板の表面にリンス液を供給するリンス液供給ステップと、
    前記リンス液供給部とともに前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って第１の不活性ガス供給部を移動しながら、当該第１の不活性ガス供給部により、前記基板の表面に垂直な方向から傾くとともに前記基板の半径方向から前記基板の回転方向下流側にずれた供給方向から、回転される前記基板の表面に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給ステップと
    を備える基板処理方法。
  9. 前記第１の不活性ガス供給部が前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って移動するのに伴って、前記基板の表面に垂直な方向と前記供給方向とのなす角が大きくなり、前記基板の半径方向から前記基板の回転方向下流側に前記供給方向がずれるずれ角が大きくなるように、前記第１の不活性ガス供給部を駆動する第２の駆動ステップを更に備える、請求項８に記載の基板処理方法。
  10. 第２の駆動ステップにおいて、前記なす角が０°から６０°まで大きくなり、前記ずれ角が０°から４５°まで大きくなる、請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 前記第１の不活性ガス供給ステップにおいて、前記基板の中央から外縁に向かう方向に沿って前記第１の不活性ガス供給部が移動するのに伴い、前記第１の不活性ガス供給部からの不活性ガスの供給量を増加する、請求項９又は１０に記載の基板処理方法。
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