JP2016081964A - 現像装置、現像方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】露光された基板を現像するにあたり、基板の面内に形成されるレジストパターンの均一性を高くすることができる技術を提供する。
【解決手段】露光されたレジスト膜がその表面に形成された基板を水平に保持する基板保持部１１と、前記基板の表面に現像液を供給する現像液供給部２１と、前記現像液が供給された基板の表面の局所的な領域に、当該現像液の温度及び濃度のうち少なくとも一方を調整するための調整ガスを吐出するガス吐出部４１と、前記調整ガスを吐出した状態のガス吐出部４１を、前記基板に対して相対的に移動させる移動機構５２と、を備える。基板に供給される前記調整ガスによって、前記基板の面内で現像液と前記レジスト膜との反応を揃えることができ、それによってレジストパターンの均一性を高くすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光後の基板に対して現像液を供給して現像する現像装置、現像方法及び前記現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体に関する。

半導体装置の製造におけるフォトリソグラフィ工程では、レジスト膜が形成され、所定のパターンに沿って露光された基板である半導体ウエハ（以下ウエハと記載する）の表面に現像液が供給されてレジストパターンを形成する現像処理が行われる。特許文献１、２には、この現像処理として、現像液が液盛りされたウエハを静止状態とする、静止現像を行う現像装置について記載されている。

特許文献１では、ウエハに液盛りされた現像液の温度調整（温調）を行うために、ウエハ上に配置されたガスノズルから温調されたガスを供給することによって、レジスト膜のパターン精度を向上させることが記載されている。特許文献２では、現像液が液盛りされたウエハ上を当該ウエハの一端から他端に向かってガスを吐出した状態のガスノズルを移動させ、ウエハ全体にガスを供給することが記載されている。それによって、現像液における気泡をガスノズルの移動方向であるウエハの他端へ寄せて除去し、現像不良を抑えることができるとされている。

ところで、現像処理により得られるレジストパターンの線幅であるＣＤ（Critical Dimension）の大きさについて、ウエハの面内で互いに異なる分布が形成される場合がある。このような分布が形成される一つの理由としては、ウエハの周囲の環境によって、ウエハの面内において液盛りされた現像液の温度に斑が形成されていることが考えられる。

特許文献１において、ガスノズルはガス吐出中に固定され、ウエハの所定の領域に局所的にガスを吐出しているように示されている。そのようにガスの吐出を行うと、当該所定の領域の現像液が他の領域に比べて極端に速く乾燥してしまい、ウエハの面内でＣＤの均一性を十分に向上させることができないおそれがある。従って、特許文献１の現像装置は、上記の問題を解決できるものではない。また、特許文献２では、上記の現像液の温度の問題については着眼されていない。現像液の温度を調整せず、気泡を除去する場合、現像液をガスに曝す時間は短くてよく、上記のようにウエハの一端から他端へ、一方向にのみガスノズルを移動させることで足りる。従って、この特許文献２にはガス吐出中のガスノズルを往復させること、さらにはその往復を複数回行うことについて示唆されていない。

特開平２−４６４６５号公報 特開平３−２７０２１８号公報

本発明は、このような事情においてなされたものであり、その目的は、露光された基板を現像するにあたり、基板の面内に形成されるレジストパターンの均一性を高くすることができる技術を提供することにある。

本発明の現像装置は、露光されたレジスト膜がその表面に形成された基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板の表面に現像液を供給する現像液供給部と、
前記現像液が供給された基板の表面の局所的な領域に、当該現像液の温度及び濃度のうち少なくとも一方を調整するための調整ガスを吐出するガス吐出部と、
前記基板の面内で現像液と前記レジスト膜との反応を揃えるために、前記調整ガスを吐出した状態のガス吐出部を、前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の現像方法は、露光されたレジスト膜がその表面に形成された基板を基板保持部により水平に保持する工程と、
現像液供給部により前記基板の表面に現像液を供給する工程と、
ガス吐出部により、前記現像液が供給された基板の表面の局所的な領域に、当該現像液の温度及び濃度のうち少なくとも一方を調整するための調整ガスを吐出する工程と、
前記基板の面内で現像液と前記レジスト膜との反応を揃えるために、移動機構により前記調整ガスを吐出した状態のガス吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、露光後の基板を現像する現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記の現像方法を実施することを特徴とする。

本発明によれば、現像液が供給された基板の表面の局所的な領域に、当該現像液の温度及び濃度のうち少なくとも一方を調整するための調整ガスを吐出するガス吐出部と、前記調整ガスを吐出した状態のガス吐出部を、前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、が設けられる。従って、前記基板の面内で現像液と前記レジスト膜との反応を揃えることができる。それによって、基板の面内において現像処理を均一性高く行い、形成されるレジストパターン均一性を高くすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る現像装置の縦断側面図である。 前記現像装置の平面図である。 前記現像装置に設けられるガスノズルの縦断側面図である。 前記ガスノズルの下面図である。 レジストにおいてＣＤの平均値と現像液の温度との関係を示すグラフ図である。 前記現像装置によるウエハの各位置のCDの分布の変化を模式的に示すグラフ図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置によるウエハの各位置のCDの分布の変化を模式的に示すグラフ図である。 前記現像装置による他の処理を示す工程図である。 レジストにおいてＣＤの平均値と現像液の温度との関係を示すグラフ図である。 第２の実施形態に係る現像装置の平面図である。 前記現像装置に設けられるガスノズルの縦断側面図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 前記現像装置による処理を示す工程図である。 第２の実施形態の変形例の装置の処理を示す説明図である。 評価試験の結果を示す模式図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る現像装置１について、図１の概略縦断側面図、図２の概略横断平面図を夫々参照しながら説明する。この現像装置１では、その表面にレジスト膜が形成されたウエハＷに現像液を供給して現像処理を行った後、当該ウエハＷに洗浄液を供給して洗浄処理を行い、現像液を除去する。前記レジスト膜は、例えばｉ−lineレジストと呼ばれるレジストにより構成され、所定の波長の光により、所定のパターンに沿って露光されている。

図中１１は、ウエハＷの裏面中央部を真空吸着し、水平に保持するスピンチャックである。基板保持部であるスピンチャック１１は、駆動部１２により鉛直軸周りに回転及び昇降可能に構成されている。ウエハＷがスピンチャック１１に吸着保持された状態において、ウエハＷの側周を囲むようにしてカップ体１０が設けられており、カップ体１０は、外カップ１３と、その内側に設けられる内カップ１４とにより構成されている。外カップ１３は角筒状に形成されており、内カップ１４は円筒の上部側が上方内側に傾斜し、上部側開口部が下部側開口部より狭くなるように形成されている。外カップ１３が昇降機構１５により上昇すると、内カップ１４は、外カップ１３の昇降範囲の一部において、当該外カップ１３に連動して昇降するように構成されている。カップ体１０は、現像処理時には図１中実線で示す下降位置に、洗浄処理時には点線で示す上昇位置に夫々位置する。

前記スピンチャック１１の下方側には、スピンチャック１１の回転軸を囲む円板１６が設けられており、更には円板１６の外側全周に亘って凹部を形成し、底面に排液口１７が形成されている液受け部１８が設けられている。また円板１６の周縁部には上端がウエハＷの裏面に接近する断面山形のリング体１９が設けられている。

図２中、２１は長尺に形成された現像液供給部である現像液供給ノズルであり、その下部にはノズルの長さ方向に沿って吐出口２２が設けられている。吐出口２２はウエハＷの径と略同じ長さを有するスリット状に形成されており、下方に現像液を供給する。図１中２３は現像液の供給源であり、流量制御部２４を介して現像液供給ノズル２１に接続されている。流量制御部２４はバルブやマスフローコントローラを含み、現像液供給源２３から現像液供給ノズル２１への現像液の流量を調整する。

また、現像液供給ノズル２１は、図２に示すように支持アーム２５を介して移動機構２６に接続されている。移動機構２６は、支持アーム２５を介して現像液供給ノズル２１を昇降させ、且つ吐出口２２の形成方向と直交するように水平方向に移動させる。この移動機構２６によって、現像液供給ノズル２１は、カップ体１０の外側の待機位置とウエハＷ上との間で移動することができ、さらにウエハＷの径方向に沿って移動することができる。図中２７は、移動機構２６を前記水平方向に移動させるためのガイドである。

図中３１は洗浄液供給ノズルであり、例えば純水である洗浄液を下方に供給する。図１中３２は洗浄液の供給源であり、流量制御部３３を介して洗浄液供給ノズル３１に接続されている。流量制御部３３はバルブやマスフローコントローラを含み、洗浄液供給源３２から洗浄液供給ノズル３１への洗浄液の供給量を調整する。

また、洗浄液供給ノズル３１は、図２に示すように支持アーム３４を介して移動機構３５に接続されている。移動機構３５は、支持アーム３４を介して洗浄液供給ノズル３１を昇降させ、且つ水平方向に移動させる。この移動機構３５によって洗浄液供給ノズル３１は、外カップ１３の外側の待機位置とウエハＷの中心領域上との間で移動することができる。図中３６は、移動機構３５を前記水平方向に移動させるためのガイドである。

この現像装置１には、ガス吐出部であるガスノズル４１が設けられている。このガスノズル４１は、ウエハＷに供給された現像液に温度調整（温調）された不活性ガスとして例えばＮ_２（窒素）ガスを供給する。図３、図４は、夫々ガスノズル４１の縦断側面図、下面図である。ガスノズル４１は例えば平面視円形、且つ側面視下方へ向けて末広がりに形成されている。

ガスノズル４１の内部には扁平なガスの拡散空間４２が形成されており、ガスノズル４１の下面には拡散空間４２に連通する多数の孔４３が分散して配置されている。ガスノズル４１の下面はウエハＷの表面に対向し、ウエハＷにおいてこの下面に重なる領域に、局所的にＮ２ガスが供給される。また、ガスノズル４１の下面は、ウエハＷの表面よりも小さく構成されており、後述するようにウエハＷの中心領域にＮ２ガスが供給されることを避けることができる。

ガスノズル４１にはガス供給管４４の下流端が接続されており、前記拡散空間４２へＮ２ガスを供給する。ガス供給管４４の上流端は、図１に示すように温調機構である冷却機構４５、バルブやマスフローコントローラを含む流量制御部４６をこの順に介してＮ２ガス供給源４７に接続されている。Ｎ２ガス供給源４７は、例えばＮ２ガスを貯留するタンクと、当該タンクに貯留されたＮ２ガスをガス供給管４４に圧送するポンプとを備えている。冷却機構４５は、Ｎ２ガスの流路と、当該流路を冷却できる熱交換器と、を備えている。当該冷却機構４５によって、ガスノズル４１に供給されるＮ２ガスを、ウエハＷの周囲の雰囲気の温度、即ち現像装置１が設置されるクリーンルームの設定温度である例えば２３℃よりも低い温度に冷却することができる。

ガスノズル４１は、図２に示すように支持アーム５１を介して移動機構５２に接続されている。移動機構５２は、支持アーム５１を介してガスノズル４１を昇降させ、且つ水平方向に移動させる。当該移動機構５２によって、ガスノズル４１はカップ体１０の外側の待機位置とウエハＷ上との間で移動することができ、さらにウエハＷの直径上を当該ウエハＷの径方向に沿って移動することができる。図中５３は、移動機構５２を前記水平方向に移動させるためのガイドである。

図１、図２に示すように、現像装置１は例えばコンピュータからなる制御部１００を備えている。制御部１００はプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。前記プログラムには制御部１００から現像装置１の各部に制御信号を送り、各流量制御部による現像液、洗浄液、Ｎ２ガスのウエハＷへの給断及び流量の調整、駆動部１２によるスピンチャック１１の回転及びスピンチャック１１の昇降、各移動機構２６、３５、５２による各ノズルの移動、昇降機構１５によるカップ体１０の昇降などの各動作を制御し、後述するウエハＷの処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）メモリーカードなどの記憶媒体に格納されて制御部１００にインストールされる。

ところで、図５は実験により取得された、i−Lineレジストにより形成されたレジスト膜について、現像終了後にウエハＷの面内の複数箇所で測定されたＣＤの平均値と、使用された現像液の温度との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、２０℃〜２６℃の範囲において現像液の温度が高くなるにつれてＣＤが大きくなる。つまり、当該温度範囲においては温度が低いほど、レジストと現像液との反応が進行する。即ちレジストが溶解してパターンの線幅が小さくなる。従って、前記ガスノズル４１からＮ２ガスがウエハＷへ供給されないものとし、且つ背景技術の項目で説明したようにウエハＷに供給された現像液の温度がウエハＷの面内の各部で異なると、当該面内でＣＤの大きさにばらつきが生じることになる。

具体的に、例えばウエハＷの周縁部から中央部に向かうに従って現像液の温度が高くなるような温度分布が形成されるものとすると、現像終了後のウエハＷにはウエハＷの周縁部から中央部に向かうに従って、ＣＤが大きくなる分布が形成されてしまう。図６の鎖線のグラフは、そのように形成されたＣＤの分布の一例を示している。ここではウエハＷの直径は例えば３００ｍｍであるものとし、グラフの横軸は当該直径に沿った位置を示す。当該横軸における０ｍｍはウエハＷの中心を示し、−１５０ｍｍ、＋１５０ｍｍは夫々ウエハＷの一端、他端を示す。グラフの縦軸は、ＣＤの大きさを示している。

上記のようなウエハＷの中央部と周縁部との間においてＣＤとの差が形成されることを抑えるために、現像装置１による処理では、ガスノズル４１からウエハＷの中央部にＮ２ガスを供給し、当該中央部の現像液の温度を低下させてウエハＷの面内で温度の均一化を図り、ウエハＷの中央部のＣＤを低下させる。図６中の実線のグラフは、そのようにＮ２ガスを供給して得られるＣＤの分布の一例を示している。

なお、ウエハＷに供給された現像液の温度分布は、ウエハＷの周囲の環境によって異なり、後にグラフで説明するように、ウエハＷの周縁部のＣＤがウエハＷの中央部のＣＤよりも大きくなる場合もある。現像装置１のユーザーは、ウエハＷの処理前にウエハＷの周縁部及び中央部のうち、どちらのＣＤが大きくなるか実験により確認しておき、その結果に従って、実際のウエハＷの処理前に、ウエハＷの周縁部及び中央部のうち、どちらにガスノズル４１によりＮ２ガスを供給するかを設定しておく。、

以下、Ｎ２ガスをウエハＷに供給しない場合には、図６の鎖線で示したＣＤ分布が形成され、ガスノズル４１はウエハＷの中央部にＮ２ガスを供給するように設定されているものとして、現像装置１における現像処理及び洗浄処理について説明する。現像装置１に図示しない搬送機構によってスピンチャック１１上に、上記のｉ−Lineレジストからなるレジスト膜が形成されたウエハＷが搬送され、スピンチャック１１が上昇して当該ウエハＷの裏面中央部が吸着される。

スピンチャック１１が下降し、現像液供給ノズル２１がカップ体１０の外側の待機位置から、静止した状態のウエハＷに向けて移動し、当該ウエハＷの一端に近接すると現像液の供給が開始される。現像液供給ノズル２１がウエハＷの他端へ移動しながら、現像液の供給が続けられ、ウエハＷの表面全体に現像液Ｄが液盛りされる（図７）。ウエハＷの周囲の雰囲気により、ウエハＷの中央部の現像液に対して周縁部の現像液の温度が低くなるように温度分布が形成される。

然る後、現像液供給ノズル２１が待機位置へ戻ると共に、ガスノズル４１がカップ体１０の外側の待機位置からウエハＷの中央部上に向けて移動する。
ウエハＷが所定の回転数で回転し、例えばガスノズル４１の移動方向の後端がウエハＷの中央部の所定の位置（Ｐ１とする）に位置すると、Ｎ２ガス供給源４７からガス供給管４４に供給されたＮ２ガスが、冷却機構４５により冷却され、図８に示すようにガスノズル４１から下方のウエハＷに供給される。ガスノズル４１はＮ２ガスを吐出しながら、ウエハＷの一端側に向けて、当該ウエハＷの径方向に沿って移動する。

そして、例えばガスノズル４１がウエハＷの中心領域上へ位置する前にウエハＷの回転が一旦停止し、ガスノズル４１はウエハＷの中心領域上を通過して、さらにウエハＷの一端側に向かう。なお、ここではウエハＷの中心領域はウエハＷの回転中心を中心とする円形領域であり、ウエハＷの中央部よりも、その端部がウエハＷの中心寄りに位置した狭い領域であるものとして説明する。ガスノズル４１の移動方向の先端が、ウエハＷの中央部の所定の位置（Ｐ２とする）に位置すると、ガスノズル４１の移動方向が変化して図９に示すように、当該ガスノズル４１がウエハＷの他端側に向かって移動すると共にウエハＷの回転が再開される。

そして、この他端側に向けての移動中、ガスノズル４１がウエハＷの中心領域上へ位置する前にウエハＷの回転が停止し、ガスノズル４１は当該中心領域上を通過して、さらにウエハＷの他端側に向かう。ガスノズル４１の移動方向の先端が前記位置Ｐ１に位置する、即ちガスノズル４１がウエハＷ上を一往復すると、ガスノズル４１の移動方向が変わり、ガスノズル４１は再びウエハＷの一端側へ移動すると共にウエハＷの回転が再開される。なお、上記の位置Ｐ１、Ｐ２にガスノズル４１の端部が位置しているとき、ウエハＷにおいてガスノズル４１の中心に対向する位置は、例えばウエハＷの中心から８０ｍｍ離れている。

ガスノズル４１の再度の一端側（位置Ｐ２側）への移動中においても、ガスノズル４１がウエハＷの中心領域上へ位置する前にウエハＷの回転が一旦停止する。そして、ガスノズル４１の移動方向の先端が位置Ｐ２に位置すると、ガスノズル４１が再びウエハＷの他端側（位置Ｐ１側）に向かって移動すると共にウエハＷの回転が再開される。そして、ガスノズル４１の再度の他端側への移動中においても、ウエハＷの中心領域上へ位置する前にウエハＷの回転が一旦停止し、ガスノズル４１の移動方向の先端が位置Ｐ１に位置すると、ガスノズル４１が再びウエハＷの一端側に向かって移動すると共にウエハＷの回転が再開される。このようにガスノズル４１は、Ｎ２ガスを吐出しながらウエハＷの中央部上を、一端側と他端側との間で繰り返し往復移動する（図１０）。この往復移動とウエハＷの回転とによって、ウエハＷの中央部において現像液の温度が低下し、図５のグラフで説明したように、現像液とレジストとの反応が促進される。

上記のようにガスノズル４１はウエハＷの中心領域を跨ぐようにウエハＷの一端側と他端側との間で往復移動し、当該中心領域を跨いでいる間は、ウエハＷの回転が停止する。その理由を説明すると、回転の遠心力によってウエハＷの中心領域の現像液の膜厚はその外側に比べて小さくなる。そのように液膜の膜厚が小さくなった中心領域にＮ２ガスが供給されると、現像液の乾燥が過度に進行し、ウエハＷの面内におけるＣＤの均一性が低下するおそれがあるためである。従って、そのようにウエハＷの回転を止める代わりに、中心領域へのＮ２ガスの供給を停止するようにしてもよい。
また、ウエハＷの中心領域の外側においても、そのように現像液の膜厚が過度に小さくなって乾燥が進行しすぎることを防ぐために、上記のガスノズル４１の往復移動時のウエハＷの回転数は比較的小さく、例えば３０ｒｐｍ以下に設定される。この例では２０ｒｐｍに設定されている。

上記のようにガスノズル４１を往復移動させる理由を説明する。仮にガスノズル４１の移動速度が比較的小さいとすると、現像が終了した時点で、ウエハＷにおいて先にＮ２ガスが供給された領域ではレジストとの反応度合が大きく、後にＮ２ガスが供給される領域ではレジストとの反応度合が小さくなってしまう。このような反応度合の差を抑えるためには、ガスノズル４１を比較的大きい速度で移動させることが必要になる。しかし、ガスノズル４１の移動速度がそのように大きいと、ガスノズル４１がウエハＷの一端側から他端側へ一回のみ移動するとした場合には、ウエハＷの中央部の各所にて、現像液がＮ２ガスに曝される時間が短く、十分に温度調整をすることができなくなってしまう。そこで、上記のようにＮ２ガスを吐出したガスノズル４１をウエハＷ上で往復させることで、現像液を十分な時間、Ｎ２ガスに曝してその温度を調整している。十分に現像液の温度を調整するために、ガスノズル４１は少なくとも３回以上、Ｎ２ガスを吐出しながらウエハＷ上を往復するように設定される。この例では１０回往復するように設定されている。

上記のようにガスノズル４１が位置Ｐ１、位置Ｐ２間を１０往復し、ウエハＷの中央部が冷却され、ウエハＷの周縁部と中央部とで温度差が緩和されると、ガスノズル４１からのＮ２ガスの吐出が停止し、ガスノズル４１が待機領域に戻ると共にウエハＷの回転が停止し、現像液とレジストとの反応が進行し、レジストパターンが解像される。

ウエハＷの回転停止から所定の時間経過後、洗浄液ノズル３１がウエハＷの中心領域上に位置してウエハＷの中心領域に洗浄液Ｒが供給され、現像処理が終了すると共に洗浄処理が開始される。ウエハＷが回転し、その遠心力によって洗浄液ＲがウエハＷの周縁部へ広がり、ウエハＷの表面全体から現像液Ｄが除去される（図１１）。然る後、洗浄液Ｒの供給が停止し、ウエハＷの回転によって洗浄液ＲがウエハＷから振り切られ、ウエハＷが乾燥された後、ウエハＷの回転が停止して洗浄処理が終了する。そして、図示しない搬送機構により現像装置１から搬出される。

この現像装置１によれば、ウエハＷの中央部と周縁部との温度差が緩和されるように、ウエハＷの中央部に冷却されたＮ２ガスを供給し、当該中央部を限定的に冷却する。それによって、ウエハＷの中央部にてレジストと現像液との反応が促進され、ウエハＷの中央部と周縁部との間において、前記反応の度合が揃う。従って、ウエハＷの面内において均一性高くレジストパターンが形成することができ、レジストパターンのＣＤの均一性を高くすることができる。

Ｎ２ガスの供給を行わない場合にウエハＷの中央部のＣＤが、周縁部のＣＤに比べて大きくなるケースを説明したが、ウエハＷの周囲の環境によっては図１２に鎖線のグラフで示すように、ウエハＷの周縁部のＣＤが中央部のＣＤに比べて大きくなる場合がある。このような場合はＮ２ガスをウエハＷの周縁部の現像液に吐出し、当該周縁部の現像液を冷却させる。それによって、例えば図１２の実線のグラフで示すようなＣＤの分布が形成されるようにする。つまり、周縁部のＣＤを低下させ、中央部と周縁部とでのＣＤの差が抑えられるようにする。

そのようにウエハＷの周縁部の現像液にＮ２ガスを吐出する場合の処理について具体的に説明する。上記のように現像液ノズル４１によって、ウエハＷに現像液Ｄを供給する。然る後、図１３に示すようにウエハＷが回転すると共にウエハＷの周縁部上において、Ｎ２ガスを吐出したガスノズル４１が、ウエハＷの径方向に沿ってウエハＷの周端側と中心側との間を３回以上繰り返し往復し、ウエハＷの周縁部が冷却される。Ｎ２ガスを吐出する位置が異なることを除いては、ウエハＷの中央部を冷却する場合の処理と同様の処理が行われる。Ｎ２ガス吐出中のウエハＷの回転については、ガスノズル４１がウエハＷの中心領域を通らないので連続的に行ってよいが、ウエハＷの中央部にＮ２ガスを吐出する場合のように間欠的に行ってもよい。

ところで、現像液の温度及びＣＤの関係は、レジストの種類によって異なる。図１４のグラフは、ＫｒＦレジストと呼ばれるレジストにより構成されたレジスト膜について、実験により取得された、ウエハＷの面内における複数箇所のＣＤの平均値と、現像液の温度との関係とを示している。このグラフに示すように２２℃〜４１℃の範囲において、現像液の温度が高くなるにつれてレジストと現像液との反応が促進され、ＣＤが小さくなる。また、図示は省略しているがＡｒＦレジストと呼ばれるレジストもＫｒＦレジストと同様に、現像液の温度が高くなるにつれて、ＣＤが小さくなる。上記のi-Ｌineレジスト、ＡｒＦレジスト及びＫｒＦレジストは、互いに異なる波長によって露光されるレジストであり、主成分が互いに異なっている。

上記のＫｒＦレジストまたはＡｒＦレジストによる膜が形成されたウエハＷに対して現像を行う場合、例えば上記の現像装置１について、温調機構として冷却機構４５の代わりに加熱機構をガス供給管４４に備えるように構成する。この加熱機構は、例えばＮ２ガスの流路と当該流路を加熱するヒーターとを備えるように構成される。そして、Ｎ２ガス供給源４７から供給されるＮ２ガスが、当該加熱機構にてクリーンルームの設定温度よりも高い温度に調整されてガスノズル４１に供給されるようにする。

そのようにＡｒＦレジストまたはＫｒＦレジストの膜が形成されたウエハＷについて、図５の鎖線のグラフで示すようにウエハＷの周縁部に比べて中央部のＣＤが大きくなる場合、即ちＮ２ガスが供給されないと、ウエハＷの周縁部に比べて中央部の現像液の温度が低くなる場合、図７〜図１１で説明したように処理を行う。即ち、ウエハＷの中央部上にてガスノズル４１を往復移動させながら、当該中央部に加熱されたＮ２ガスを供給する。それによって、この中央部において現像液とレジストとの反応を促進し、図５の実線のグラフで示すように、当該中央部のＣＤを小さくして、ウエハＷの中央部と周縁部との間でＣＤの差を抑える。

また、ＡｒＦレジストまたはＫｒＦレジストの膜が形成されたウエハＷについて、図１２の鎖線のグラフで示すようにウエハＷの中央部に比べて周縁部のＣＤが大きくなる場合、即ちＮ２ガスが供給されないと、ウエハＷの中央部に比べて周縁部の現像液の温度が低くなる場合、図１３で説明したように処理を行う。即ち、ウエハＷの周縁部上にてガスノズル４１を往復移動させながら、当該周縁部に加熱されたＮ２ガスを供給する。それによって、この周縁部において現像液とレジストとの反応を促進し、図１２の実線のグラフで示すように、当該周縁部のＣＤを小さくして、ウエハＷの中央部と周縁部との間でＣＤの差を抑える。

上記の現像装置１においては上記の冷却機構４５、加熱機構を共に備えた構成とし、搬送されるウエハＷのレジストの種類に応じて、供給されるＮ２ガスが加熱されるか冷却されるか決定される構成としてもよい。例えば既述のように、i−Lineレジストであれば冷却されたＮ２ガスが供給され、ＡｒＦレジストまたはＫｒＦレジストであれば、加熱されたＮ２ガスが供給される。具体的な装置の構成としては、例えばガスノズル４１の上流側でガス供給管４４を分岐させて分岐路を形成し、この分岐路に冷却機構４５、加熱機構を夫々設け、ガス供給源４７から供給されるＮ２ガスが、冷却機構４５または加熱機構のいずれかに供給されるように配管系を構成する。つまり、ガスノズル４１からは冷却されたＮ２ガスまたは加熱されたＮ２ガスが吐出可能な構成とされる。そして、制御部１００のメモリには、レジストの種類毎にＮ２ガスが供給されない場合において、図５の鎖線のグラフで示したように、ウエハＷの中央部のＣＤが周縁部のＣＤに比べて大きくなるか、図１２の鎖線のグラフで示したようにウエハＷの周縁部のＣＤが中央領域のＣＤに比べて大きくなるかについてのデータ（ＣＤ分布データとする）が記憶される。

そして、現像処理が行われる前に、現像装置１に搬送されたウエハＷに塗布されたレジストの種類についてのデータが、上位コンピュータから制御部１００に送信される。制御部１００は、この送信されるレジストの種類のデータに基づいて、加熱されたＮ２ガスをウエハＷに供給するか、冷却されたＮ２ガスをウエハＷに供給するかを決定する。そして上記のＣＤ分布データに基づいて、Ｎ２ガスが供給されないとした場合に、周縁部及び中央部のうちＣＤが大きい方の領域に当該Ｎ２ガスを吐出して、ＣＤを低下させる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る現像装置６について説明する。図１５は現像装置６の平面図であり、現像装置６の現像装置１との差異点としては、ガスノズル４１の代わりにＮ２ガスを供給するガスノズル６１が設けられていることが挙げられる。ガスノズル６１は長尺に形成され、移動機構５２による水平移動方向に対して直交する方向に向かって水平に伸びるように構成されている。ガスノズル６１の下部には、当該ガスノズル６１の長さ方向の一端から他端に向かって、Ｎ２ガスを吐出する吐出口６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃがこの順に設けられている。吐出口６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは、前記ガスノズル６１の移動方向と直交する方向に伸びたスリット状に形成され、例えば互いに直線上に配置されている。つまり、各吐出口６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは、一つのスリットがその長さ方向に３分割されたように形成されている。

図１６は、ガスノズル６１の縦断側面図である。ガスノズル６１をウエハＷの直径上に移動させたとき、吐出口６２ＢはウエハＷの中央部上に、吐出口６３Ａ、６３ＣはウエハＷの周縁部上に夫々位置し、各吐出口６３Ａ〜６３Ｂからは下方にＮ２ガスが吐出される。ガスノズル６１には吐出口６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃに夫々接続されると共に、互いに区画されたガス流路６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃが設けられている。吐出口６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃの各々について、長さ方向の各部にて均一性高くガスが吐出されるように、ガス流路６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃについては適宜構成される。

ガス流路６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃの上流側には、ガス供給管６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの一端が接続され、ガス供給管６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの他端は、例えば温調機構である加熱機構６５、流量制御部４６を各々介して互いに合流し、Ｎ２ガス供給源４７に接続されている。各流量制御部４６によって、吐出口６２Ａ、６２Ｂ、６２ＣからのＮ２ガスの吐出流量を、互いに独立して制御することができる。なお、このＮ２ガスの吐出流量の制御には、Ｎ２ガスの供給の開始と停止とを互いに切り替えることも含まれる。また、前記加熱機構６５は、例えば第１の実施形態で説明した加熱機構と同様の構成であり、加熱機構６５を構成するヒーターの出力は個別に制御される。従って、各吐出口６２Ａ〜６２Ｃから吐出される各Ｎ２ガスの温度を、互いに同じ温度または異なる温度に調整することができる。

続いて現像装置６による、ＫｒＦレジストによる膜が形成されたウエハＷの現像処理について、上記の現像装置１による現像処理との差異点を中心に説明する。ここではウエハＷにＮ２ガスを吐出しない場合、図１２に鎖線で示すように、ウエハＷの中央部のＣＤに比べて周縁部のＣＤが大きくなるものとする。先ず、現像装置１と同様にウエハＷに現像液が供給される。そして静止した状態のウエハＷの外側から、当該ウエハＷの一端上にガスノズル６１が移動し、吐出口６２Ｂから加熱されたＮ２ガスがウエハＷの一端に吐出される。このとき、例えば吐出口６２Ａ、６２Ｃについては、Ｎ２ガスの吐出が停止されている（図１７）。

ガスノズル６１がウエハＷの一端から他端へ向けて例えば一定の速度で移動し、吐出口６２ＢがウエハＷの中央部上に位置する前に、吐出口６２ＢからのＮ２ガスの吐出が停止すると共に、吐出口６２Ａ、６２Ｃから加熱されたＮ２ガスが吐出される（図１８）。さらに他端へのガスノズル６１の移動が続けられ、吐出口６２ＢがウエハＷの中央部上を通過して周縁部上に位置すると、吐出口６２Ａ、６２ＣからのＮ２ガスの吐出が停止すると共に吐出口６２Ｂから加熱されたＮ２ガスが吐出される。さらにガスノズル６１が移動を続け、ウエハＷの他端上に位置する（図１９）。

然る後、ガスノズル６１はウエハＷの他端から一端へ向けて例えば一定の速度で移動する。この一端への移動中においても他端への移動中と同様に、吐出口６２ＢがウエハＷの中央部上に位置する前に、吐出口６２ＢからのＮ２ガスの吐出が停止すると共に、吐出口６２Ａ、６２ＣからＮ２ガスが吐出される（図２０）。そして、ウエハＷの中央部上を通過して周縁部上に位置すると、吐出口６２Ａ、６２ＣからのＮ２ガスの吐出が停止すると共に吐出口６２ＢからＮ２ガスが吐出され、ウエハＷの他端上に位置する（図２１）。つまり、ガスノズル６１がウエハＷ上を一往復する。以降、第１の実施形態と同様、このＮ２ガスを吐出しながらのガスノズル６１の往復移動が繰り返し行われる。

このように、ガスノズル６１が往復移動する間、吐出口６２Ａ〜６２Cについて、Ｎ２ガスの吐出と吐出停止とを互いに切り替えることで、ウエハＷの周縁部に沿ってＮ２ガスが供給され、ウエハＷの中央部にはＮ２ガスが供給されないようにする。それによって、ウエハＷの周縁部が加熱され、第１の実施形態と同様にウエハＷの周縁部と中央部とで、現像液の温度の均一性が高くなる。ガスノズル６１の往復移動が所定の回数行われた後は、第１の実施形態と同様に所定の時間、ウエハＷが静止状態とされ、然る後、洗浄液が供給される。

この第２の実施形態においても、上記のようにＮ２ガスの供給によって、ウエハＷの中央部と周縁部との温度差が抑えられ、ウエハＷの面内でレジストと現像液との反応度合が揃う。従って、ウエハＷの中央部と周縁部とで形成されるレジストパターンのＣＤの差が抑えられる。

ところで、Ｎ２ガスが供給された領域の現像液については、乾燥が進行することによって、その濃度について高くなる。つまり、Ｎ２ガスは温調されていなくても、当該Ｎ２ガスが供給される領域においては、レジストと現像液との反応が促進される。従って、例えばこの第２の実施形態の現像装置６において、加熱機構６５による加熱を行わずにＮ２ガスを、既述のようにウエハＷの周縁部に供給し、当該周縁部の現像液の濃度を高くすることによって、レジストと現像液との反応を促進し、ウエハＷの面内で均一性高いレジストパターンを形成することができる。従って、Ｎ２ガスは現像液の温度を調整するためにウエハＷに供給することには限られず、Ｎ２ガスは現像液の温度及び濃度のうち少なくとも一方を調整するためにウエハＷに供給される。

また、上記の各吐出口６２Ａ〜６２Ｃから加熱したＮ２ガスを供給する現像装置６の処理において、吐出口６２ＢからのＮ２ガスの吐出時に、吐出口６２Ａ、６２ＣからのＮ２ガスの吐出を停止する代わりに、流量制御部６５により、これら吐出口６２Ａ、６２ＣからのＮ２ガスの吐出流量を吐出口６２ＢからのＮ２ガスの吐出流量よりも小さく、且つ０よりも大きくする。そして、同様に、吐出口６２Ａ、６２ＣからのＮ２ガスの吐出時において、吐出口６２ＢからのＮ２ガスの吐出を停止する代わりに、流量制御部６５により、吐出口６２ＢからのＮ２ガスの吐出流量を吐出口６２Ａ、６２ＣからのＮ２ガスの吐出流量よりも小さく、且つ０よりも大きくする。このように各吐出口６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃからの吐出流量を制御することで、ウエハＷの周縁部を中央部よりも高い温度に加熱すると共に当該周縁部の現像液の濃度を高くしてもよい。つまり、この処理例ではウエハＷ全体にＮ２ガスが供給されることになる。なお、このようにウエハＷ全体にＮ２ガスが供給される場合も、ウエハＷに局所的に、現像液の濃度または温度を調整するＮ２ガスが供給されているため、本発明の権利範囲に含まれる。つまり、本発明は基板全体にガスが供給される例を排除するものではない。

そのようにウエハＷ全体にＮ２ガスを供給すると、ウエハＷ全体で上記の乾燥による現像液の濃度の上昇が起こり、レジストと現像液との反応が促進されることになる。従って、Ｎ２ガスを供給しない場合に比べて、所望のＣＤのパターンを得るために要する現像処理の時間がウエハＷの全体で短縮されることになるので、現像装置６のスループットの向上を図れるという効果を奏する。

また、上記のように各吐出口６２Ａ〜６２ＣからのＮ２ガスの吐出流量を制御する代わりに、例えば各吐出口６２Ａ〜６２Ｃからは同じ流量でＮ２ガスが吐出されるようにし、各加熱機構６５により吐出口６２Ａ〜６２Ｃに各々供給されるＮ２ガスを互いに異なる温度に加熱する。それによって、ウエハＷの中央部よりも周縁部に高い温度のＮ２ガスが供給されるようにし、ウエハＷの面内でパターンの均一性を高くすることができる。

上記の現像装置６について、これまでウエハＷの周縁部を中央部に比べて、より加熱することでウエハＷの面内で現像液の温度を揃える例について説明したが、ガスノズル６１の往復移動中における各吐出口６２Ａ〜６２ＣからのＮ２ガスの吐出流量の切り替え及び／またはＮ２ガスの温度制御を行うことで、ウエハＷの中央部が周縁部に比べて、より加熱されるようにして、ウエハＷの面内で現像液の温度を揃えるようにしてもよい。つまり、図６の鎖線のグラフで示したように中央部のＣＤが周縁部のＣＤよりも大きくなるようなＣＤ分布が形成される場合にも、現像装置６を適用することができる。

また、上記の処理例では、ガスノズル６１の往復移動中、ウエハＷの回転は行われていないが、ウエハＷが回転した状態で、ガスノズル６１を往復させてＮ２ガスを供給してもよい。このガスノズル６１が往復移動中のウエハＷの回転数（ガス吐出時回転数とする）としては、ウエハＷ表面にレジストとの反応に必要な量の現像液が保持される回転数、例えば３０ｒｐｍ以下の回転数である。この回転の遠心力によってウエハＷの現像液の液膜が薄くなるため、Ｎ２ガスによってウエハＷの面内に温度分布が形成されやすくなる。従って、ウエハＷの周縁部と中央部とにおけるレジストパターンの均一性を、より確実に高くすることができる。

さらに、より温度分布を確実に形成するために現像液がウエハＷに液盛りされた後、上記のガス吐出時回転数にする前に、当該ガス吐出時回転数よりも高い回転数（現像液振り切り回転数）としてウエハＷの余剰の現像液を振り切って除去し、現像液の液膜を薄くするようにしてもよい。余剰の現像液を振り切った後は、上記のようにガスノズル６１を往復移動させると共にガス吐出時回転数でウエハＷを回転させて、Ｎ２ガスをウエハＷに供給する。

ガスノズル６１は、現像液供給ノズル２１と一体に構成してもよい。つまり、現像液供給ノズル２１に吐出口６２Ａ〜６２Ｃ及びガス流路６３Ａ〜６３Ｃを形成し、当該現像液供給ノズル２１を、現像液の他にＮ２ガスも吐出できる構成としてもよい。上記の例では、ガスノズル６１において３つの領域から夫々、独立してＮ２ガスが供給されるように構成されている。つまり、ガスノズル６１が３つの領域に分割され、分割された各領域から独立してＮ２ガスが吐出されるが、より多くの領域に分割し、各領域から独立してＮ２ガスが吐出されるようにしてもよい。

第１の実施形態で説明した技術と、第２の実施形態で説明した技術とは互いに組み合わせることができる。例えば第２の実施形態において、各加熱機構６５の代わりに第１の実施形態で説明した冷却機構４５を設けてもよい。それによって第１の実施形態で説明したi-Lineレジストが塗布されたウエハＷに対して、Ｎ２ガスが供給されないとしたときに周縁部及び中央部のうちＣＤが大きくなる方が、より冷却されるようにＮ２ガスを供給することができる。その結果として、当該ウエハＷの面内でレジストパターンの均一化を図ることができる。そのように第２の実施形態に冷却機構４５を設ける場合、ウエハＷの周縁部と中央部とに互いに異なる温度のＮ２ガスを供給するために、各冷却機構４５は互いに異なる温度にＮ２ガスを冷却できるように構成してもよい。

また、図２２は第２の実施形態の変形例を示しており、図１７〜図２１で示した例と同様に、ＫｒＦレジストの膜が形成され、Ｎ２ガスを吐出しない場合にウエハＷの中央部のＣＤに比べて周縁部のＣＤが大きくなるウエハＷを処理するものとする。この変形例のガスノズル６１には、吐出口６２Ａ、６２Ｂが設けられ、吐出口６２Ｃが設けられていない。ウエハＷの半径上にガスノズル６１が静止した状態でウエハＷが回転し、吐出口６２Ａ、吐出口６２Ｂから夫々Ｎ２ガスが吐出される。吐出口６２Ａから吐出されるＮ２ガスは、吐出口６２Ｂから吐出されるＮ２ガスよりも高い温度に加熱される。ウエハＷの回転と各吐出口６２Ａ、６２ＢからのＮ２ガス供給によって、ウエハＷ面内全体で現像液Ｄが均一性高い温度にされる。この例で示すように、Ｎ２ガス吐出中にガスノズルは移動させることに限られない。

（評価試験）
第１の実施形態で説明したように、現像液が供給されたウエハＷの中央部上にてガスノズル４１を往復移動させて、冷却されたＮ２ガスを吐出し、ウエハＷの面内における現像液の温度分布を測定した。また、このＮ２ガスの吐出を行わない場合のウエハＷの面内における現像液の温度分布も測定した。図２３の左側はＮ２ガスの吐出を行わないウエハＷについての測定結果の画像を、図２３の右側はＮ２ガスの吐出を行ったウエハＷについての測定結果の画像を、夫々示している。実際のウエハＷの画像は、その面内の各部を温度に応じて異なる色を付して示されており、ウエハＷの画像の下方におけるバーが、色と温度との対応を示している。バーに付された数値19.5、23は温度（単位：℃）である。この図２３に示されるようにＮ２ガスを供給したウエハＷについては、Ｎ２ガスを供給しないウエハＷに比べて、中央部と周縁部との間における温度の均一性が高い。従って、現像処理によって形成されるレジストパターンのＣＤについてもウエハＷの中央部と周縁部とで、その差が抑えられると考えられる。

Ｗ ウエハ
１ 現像装置
１１ スピンチャック
１２ 駆動部
２１ 現像液供給ノズル
４１、６１ ガスノズル
４５ 冷却機構
６５ 加熱機構
１００ 制御部

Claims (14)

1. 露光されたレジスト膜がその表面に形成された基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板の表面に現像液を供給する現像液供給部と、
   前記現像液が供給された基板の表面の局所的な領域に、当該現像液の温度及び濃度のうち少なくとも一方を調整するための調整ガスを吐出するガス吐出部と、
   前記基板の面内で現像液と前記レジスト膜との反応を揃えるために、前記調整ガスを吐出した状態のガス吐出部を、前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記移動機構は、前記ガス吐出部を、前記基板の一端側と他端側との間で往復移動させることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記基板保持部を回転させることにより基板を回転させる回転機構が設けられ、
   前記ガス吐出部は、前記回転する基板に前記調整ガスを供給することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 前記回転する基板の中央部及び周縁部のうちのいずれか一方に限定的に前記調整ガスが吐出されるように、前記移動機構は前記ガス吐出部を往復移動させることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
5. 前記調整ガスは、回転する基板の中央部に限定的に吐出され、
   前記往復移動中にガス吐出部が基板の回転中心上を跨ぐ間、当該基板の回転及び調整ガスの吐出のうちの少なくとも一方が停止されることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 前記ガス吐出部は、前記調整ガスの吐出流量及び温度のうち少なくとも一方を個別に調整して基板に吐出するための複数のガス吐出口を備えることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
7. 前記ガス吐出部の移動中に、当該ガス吐出部の位置に応じて各ガス吐出口からの調整ガスの吐出流量及び温度のうち少なくとも一方が調整されることを特徴とする請求項６記載の現像装置。
8. 露光されたレジスト膜がその表面に形成された基板を基板保持部により水平に保持する工程と、
   現像液供給部により前記基板の表面に現像液を供給する工程と、
   ガス吐出部により、前記現像液が供給された基板の表面の局所的な領域に、当該現像液の温度及び濃度のうち少なくとも一方を調整するための調整ガスを吐出する工程と、
   前記基板の面内で現像液と前記レジスト膜との反応を揃えるために、移動機構により前記調整ガスを吐出した状態のガス吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる工程と、
   を備えたことを特徴とする現像方法。
9. 前記ガス吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる工程は、
   前記ガス吐出部を、前記基板の一端側と他端側との間で往復移動させる工程を含むことを特徴とする請求項８記載の現像方法。
10. 前記調整ガスを吐出する工程は、前記回転する基板に前記調整ガスを吐出する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の現像方法。
11. 前記ガス吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる工程は、
    前記回転する基板の中央部及び周縁部のうちのいずれか一方に限定的に前記調整ガスが吐出されるように、前記移動機構は前記ガス吐出部を往復移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の現像方法。
12. 前記ガス吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる工程は、
    前記調整ガスを、回転する基板の中央部に限定的に吐出する工程と、
    前記往復移動中にガス吐出部が基板の回転中心上を跨ぐ間、当該基板の回転及び調整ガスの吐出のうちの少なくとも一方を停止する工程と、
    を含むことを特徴とする請求項１１記載の現像方法。
13. 前記ガス吐出部は、前記調整ガスの吐出流量及び温度のうち少なくとも一方を個別に調整して基板に吐出するための複数のガス吐出口を備え、
    前記ガス吐出部の移動中に、当該ガス吐出部の位置に応じて各ガス吐出口からの調整ガスの吐出流量及び温度のうち少なくとも一方を調整する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の現像方法。
14. 露光後の基板を現像する現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項８ないし１３のいずれか一つに記載の現像方法を実施することを特徴とする記憶媒体。

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