JP3259091B2 - 現像処理方法 - Google Patents

現像処理方法

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JP3259091B2
JP3259091B2 JP2000042770A JP2000042770A JP3259091B2 JP 3259091 B2 JP3259091 B2 JP 3259091B2 JP 2000042770 A JP2000042770 A JP 2000042770A JP 2000042770 A JP2000042770 A JP 2000042770A JP 3259091 B2 JP3259091 B2 JP 3259091B2
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンナ機構とノ
ズルを用いて被処理基板上に現像液を盛るスプレー式の
現像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイス製造のフォトリソグラフ
ィー工程では、半導体ウエハの表面にフォトレジストを
塗布し（レジスト塗布工程）、レジスト上にマスクパタ
ーンを焼き付けてから（露光工程）、レジストの感光部
もしくは非感光部を選択的に現像液に溶解させて（現像
工程）、ウエハ表面にレジストパターンを形成するよう
にしている。従来より、この種の現像工程には、スピン
ナ機構で半導体ウエハを回転させながらノズルより現像
液をウエハ表面に噴霧して供給し、表面張力で液盛りす
るスプレー方式の現像装置が用いられている。
【０００３】一般に、スプレー方式の現像装置では、現
像液の液盛りを行わない間はノズルを所定のノズル待機
部に待機させ、長い時間使用しないときはノズル先端の
現像液が劣化するおそれがあるためそこで（ノズル待機
部で）あるいは特別に設けられたダミーディスペンス部
で所定量の現像液を吐出廃棄するようにしている。ま
た、ノズルからの現像液が半導体ウエハに当たる際にウ
エハの受ける衝撃を和らげるように、ノズルの吐出口を
多数の細孔で構成し、それらの細孔から現像液をにじみ
出るように吐出させることも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のスプレー式現像
処理方法では、上記のようにノズルの吐出口を多数の細
孔にする場合でもそうでない場合でも、ノズルからの現
像液は半導体ウエハの表面にほぼ垂直に当たるようにな
っている。ところが、半導体ウエハは回転しているた
め、そこに現像液が垂直に当たることで、半導体ウエハ
は相当の衝撃を受ける。現像液の当たる衝撃が強いと、
ウエハ表面が損傷を受けたり、現像液中に気泡が生じて
現像むらが起こるおそれがあった。
【０００５】また、従来は、上記したようにノズル待機
部またはダミーディスペンス部で予めダミーディスペン
スを行ったうえで、ノズルを半導体ウエハの上方まで移
動させ、所定の現像液吐出位置で現像液を吐出させてい
た。しかし、吐出開始直後はノズルより現像液が勢いよ
く吐き出されるため、強い衝撃でウエハ表面に当たって
しまうという問題があった。
【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、ノズルより被処理基板の表面に供給される現像
液の衝撃を和らげて被処理基板の保護と現像処理工程の
質の向上をはかるとともに、被処理基板上に現像液を安
全かつ均一に盛り、現像欠陥を可及的に少なくする現像
処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の現像処理方法は、被処理基板をスピンチ
ャックの上に載せて回転させながらノズルを前記被処理
基板の側方から上方へ移動させ、前記ノズルを介して現
像液を前記被処理基板の表面に供給するようにした現像
処理方法において、前記ノズルを前記被処理基板の側方
から前記被処理基板の周縁部の上方に設定された第１の
位置まで移動させ、前記第１の位置に静止させた前記ノ
ズルより前記現像液の吐出を前記被処理基板に掛からな
いようにして開始させる工程と、前記被処理基板を第１
の回転速度で回転させると同時に、前記ノズルより吐出
される前記現像液が吐出方向を一定に保ったまま前記被
処理基板の回転に逆らわない向きで基板表面に当たるの
を確保しながら前記ノズルを前記第１の位置から前記被
処理基板の上方の所定の第２の位置まで第１の時間をか
けて移動させる工程と、前記ノズルが前記第２の位置に
着いた直後に前記被処理基板の回転速度を前記第１の回
転速度よりも低い第２の回転速度に切り換え、前記第２
の回転速度の下で第２の時間をかけて、前記第２の位置
で前記ノズルより前記現像液を前記被処理基板の回転に
逆らわない向きで吐出させて前記被処理基板に供給する
工程と、前記第２の時間の経過後に前記被処理基板の回
転速度を前記第２の回転速度よりも低い第３の回転速度
に切り換え、前記第３の回転速度の下で第３の時間をか
けて、前記第２の位置で前記ノズルより前記現像液を前
記被処理基板の回転に逆らわない向きで吐出させて前記
被処理基板に供給する工程とを有する方法とした。
【０００９】本発明の現像処理方法では、スピン回転す
る被処理基板に対して、現像液供給用のノズルを基板の
側方から上方へ移動させながら現像液を基板上に供給す
る。最初に、ノズルは基板の側方から上方へ移動する途
中に基板の周縁部の上方に設定された第１の位置で停止
し、そこで基板に掛からないように現像液の吐出を開始
することにより、吐出開始時ないし開始直後にノズルか
ら勢いよく出る現像液を基板に当たるのを回避すること
ができる。次いで、現像液の吐出方向を一定に保ったま
ま現像液を基板の回転に逆らわない向きで基板表面に当
たるのを（つまりソフトインパクトでの現像液供給を）
確保しながら、ノズルが第１の位置から基板上方の所定
の第２の位置まで第１の時間をかけて移動する。かかる
第１の位置から第２の位置へのノズルの移動（スキャ
ン）により、高速の第１の回転速度で回転する基板の表
面に現像液を万遍に降り掛けて、基板表面全体を薄い膜
厚の現像液で濡らすことができる。次に、ノズルが第２
の位置に着いたなら、基板の回転速度を中速の第２の回
転速度に切り換える。この中速の基板回転により、ノズ
ルよりソフトインパクトで基板上に供給される現像液の
液層は基板中心部から厚くなる。ここで、高速（第１の
回転速度）から中速（第２の回転速度）への切り換えに
際しては、現像欠陥の防止と処理効率の２要件を同時に
満たすために、基板上で現像液が基板中心部に引き寄せ
られるプルバック現象を防止し得る可及的に大きな加速
度で減速するのが好ましい。上記のようにして第２の回
転速度の下でソフトインパクトの現像液供給を所定時間
（第２の時間）行った後は、基板の回転速度を低速の第
３の回転速度に切り換える。この後、かかる低速の基板
回転でソフトインパクトの現像液供給が所定時間（第３
の時間）行われることにより、基板表面全体に現像液が
所望の厚さでほぼ均一に液漏りされる。
【００１０】本発明の好適な一態様は、被処理基板をス
ピンチャックの上に載せて回転させながらノズル介して
現像液を前記被処理基板の表面に供給するようにした現
像装置において、前記ノズルが水平方向に直線的に配列
された複数の吐出口を有し、前記ノズルを前記被処理基
板の上方で水平方向に略直線的に移動させ、水平面内で
前記ノズルの移動方向と直交する軸に対して前記吐出口
の配列方向が所定の角度だけ斜めに傾いている構成であ
る。この構成において、好ましくは、前記ノズルからの
現像液を前記被処理基板の回転中心の回りに９０゜の領
域内で前記被処理基板に供給することとしてよい。ま
た、前記ノズルが前記被処理基板に差し掛かる際に、前
記ノズルの両端の吐出口から吐出される現像液が略同時
に前記被処理基板の周端に当たるようにしてよい。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施形態を説明する。
【００１５】先ず、図１〜図５につき本発明の一実施形
態における現像処理方法の適用可能な塗布現像処理シス
テムを説明する。図１〜図３はこの塗布現像処理システ
ムの全体構成を示す図であって、図１は平面図、図２は
正面図および図３は背面図である。
【００１６】この処理システムは、被処理基板として半
導体ウエハＷをウエハカセットＣＲで複数枚たとえば２
５枚単位で外部からシステムに搬入しまたはシステムか
ら搬出したり、ウエハカセットＣＲに対して半導体ウエ
ハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーショ
ン１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつ半導体ウエハＷ
に所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位
置に多段配置してなる処理ステーション１２と、この処
理ステーション１２と隣接して設けられる露光装置（図
示せず）との間で半導体ウエハＷを受け渡しするための
インタフェース部１４とを一体に接続した構成を有して
いる。
【００１７】カセットステーション１０では、図１に示
すように、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に
複数個たとえば４個までのウエハカセットＣＲがそれぞ
れのウエハ出入口を処理ステーション１２側に向けてＸ
方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）およ
びウエハカセットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配
列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送体２２が各ウ
エハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになって
いる。さらに、このウエハ搬送体２２は、θ方向に回転
可能に構成されており、後述するように処理ステーショ
ン１２側の第３の組Ｇ3 の多段ユニット部に属するアラ
イメントユニット（ＡＬＩＭ）およびイクステンション
ユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになってい
る。
【００１８】処理ステーション１２では、図１に示すよ
うに、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２４が設
けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複
数の組に亙って多段に配置されている。この例では、５
組Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3,Ｇ4,Ｇ5 の多段配置構成であり、第１お
よび第２の組Ｇ1,Ｇ2 の多段ユニットはシステム正面
（図１において手前）側に並置され、第３の組Ｇ3 の多
段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置
され、第４の組Ｇ4 の多段ユニットはインタフェース部
１４に隣接して配置され、第５の組Ｇ5 の多段ユニット
は背部側に配置されている。
【００１９】図２に示すように、第１の組Ｇ1 では、カ
ップＣＰ内で半導体ウエハＷをスピンチャックに載せて
所定の処理を行うスピンナ型処理ユニットとして本実施
例によるレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユ
ニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
第２の組Ｇ2 でも、本実施例によるレジスト塗布ユニッ
ト（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順
に２段に重ねられている。レジスト塗布ユニット（ＣＯ
Ｔ）ではレジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの
上でも面倒であることから、このように下段に配置する
のが好ましい。しかし、必要に応じて上段に配置するこ
とも可能である。
【００２０】図３に示すように、第３の組Ｇ3 では、半
導体ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオ
ーブン型の処理ユニットたとえばクーリングユニット
（ＣＯＬ）、アドヒージョンユニット（ＡＤ）、アライ
メントユニット（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫ
Ｅ）およびポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）
が下から順に８段に重ねられている。第４の組Ｇ4 で
も、オーブン型の処理ユニット、たとえばクーリングユ
ニット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニ
ット（ＥＸＴＣＯＬ）、イクステンションユニット（Ｅ
ＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、プリベーキン
グユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）およびポストベーキング
ユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が下から順にたとえば８段に
重ねられている。
【００２１】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット（ＣＯＬ）、（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処
理温度の高いベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、
ポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）およびアド
ヒージョンユニット（ＡＤ）を上段に配置することで、
ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができ
る。しかし、ランダムな多段配置とすることも可能であ
る。
【００２２】インタフェース部１４は、奥行方向では処
理ステーション１２と同じ寸法を有するが、幅方向では
小さなサイズにつくられている。インタフェース部１４
の正面部には可搬性のピックアップカセットＣＲと定置
型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部に
は周辺露光装置２８が配設され、中央部にはウエハ搬送
体２６が設けられている。このウエハ搬送体２６は、
Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺
露光装置２８にアクセスするようになっている。さら
に、ウエハ搬送体２６は、θ方向に回転可能に構成さ
れ、処理ステーション１２側の第４の組Ｇ4 の多段ユニ
ットに属するイクステンションユニット（ＥＸＴ）に
も、および隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示
せず）にもアクセスできるようになっている。
【００２３】この処理システムは、クリーンルームに設
置されるが、さらにシステム内でも効率的な垂直層流方
式によって各部の清浄度を高めている。図４および図５
に、システム内における清浄空気の流れを示す。
【００２４】図４および図５において、カセットステー
ション１０，処理ステーション１２およびインタフェー
ス部１４の上方にはエア供給室１２ａ，１４ａ，１６ａ
が設けられており、各エア供給室１２ａ，１４ａ，１６
ａの下面に防塵機能付きフィルタたとえばＵＬＰＡフィ
ルタ３０，３２，３４が取り付けられている。
【００２５】図５に示すように、本処理システムの外部
または背後に空調器３６が設置されており、この空調器
３６より配管３８を通って空気が各エア供給室１２ａ，
１４ａ，１６ａに導入され、各エア供給室のＵＬＰＡフ
ィルタ３０，３２，３４より清浄な空気がダウンフロー
で各部１０，１２，１４に供給されるようになってい
る。このダウンフローの空気は、システム下部の適当な
箇所に多数設けられている通風孔４０を通って底部の排
気口４２に集められ、この排気口４２から配管４４を通
って空調器３６に回収され循環するようになっている。
なお、循環させずに排気口４２より外部に排出するよう
に構成することもできる。
【００２６】図４に示すように、カセットステーション
１０において、カセット載置台２０の上方空間とウエハ
搬送アーム２２の移動空間とは垂れ壁式の仕切り板１１
によって互いに仕切られており、ダウンフローの空気は
両空間で別個に流れるようになっている。
【００２７】図４および図５に示すように、処理ステー
ション１２では、第１および第２の組Ｇ1,Ｇ2 の多段ユ
ニットの中で下段に配置されているレジスト塗布ユニッ
ト（ＣＯＴ），（ＣＯＴ）の天井面にＵＬＰＡフィルタ
４６が設けられており、空調器３６からの空気は配管３
８より分岐した配管４８を通ってフィルタ４６まで送ら
れるようになっている。この配管４８の途中に温度・湿
度調整器（図示せず）が設けられ、レジスト塗布工程に
適した所定の温度および湿度の清浄空気がレジスト塗布
ユニット（ＣＯＴ），（ＣＯＴ）に供給されるようにな
っている。そして、フィルタ４６の吹き出し側付近に温
度・湿度センサ５０が設けられており、そのセンサ出力
が該温度・湿度調整器の制御部に与えられ、フィードバ
ック方式で清浄空気の温度および湿度が設定値に制御さ
れるようになっている。
【００２８】図４において、各スピンナ型処理ユニット
（ＣＯＴ），（ＤＥＶ）の主ウエハ搬送機構２４に面す
る側壁には、ウエハおよび搬送アームが出入りするため
の開口部ＤＲが設けられている。各開口部ＤＲには、各
ユニットからパーティクルまたはコンタミネーションが
主ウエハ搬送機構２４側に入り込まないようにするた
め、シャッタ（図示せず）が取り付けられている。
【００２９】上記構成の塗布現像処理システムにおいて
は、たとえば次のように順に半導体ウエハＷを搬送して
各処理を行う。
【００３０】先ず、ウエハカセットＣＲから処理前の半
導体ウエハＷを１枚ずつウエハ搬送体２２により搬出し
てアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬入する。ここ
で位置決めされた半導体ウエハＷを主ウエハ搬送機構２
４により搬出してアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬
入してアドヒージョン処理を施す。このアドヒージョン
処理の終了後、半導体ウエハＷを主ウエハ搬送機構２４
により搬出してクーリングユニット（ＣＯＬ）に搬入し
て、ここで冷却する。
【００３１】以下、半導体ウエハＷをレジスト塗布ユニ
ット（ＣＯＴ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡ
ＫＥ）、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸ
ＴＣＯＬ）、インタフェース部１４を介して露光装置に
搬送し、次に第４の組Ｇ4 のイクステンションユニット
（ＥＸＴ）、現像ユニット（ＤＥＶ）、ポストベーキン
グユニット（ＰＯＢＡＫＥ）、第３の組Ｇ3 のイクステ
ンションユニット（ＥＸＴ）等に搬送して各処理を行
い、処理済みの半導体ウエハＷをウエハカセットＣＲに
収納する。
【００３２】次に、図６〜図８および図１３〜図１５に
つき本実施形態における現像ユニット（ＤＥＶ）の構成
を説明する。図６は現像ユニット（ＤＥＶ）の要部の構
成を示す一部断面略側面図であり、図７および図８は現
像ユニット（ＤＥＶ）におけるスキャン時の現像液供給
ノズルの第１および第２の位置をそれぞれ示す略平面図
である。図１３は、一実施例による現像液供給ノズルの
内部の構成を示す断面図である。図１４および図１５
は、一変形例による現像液供給ノズルの内部の構成を示
す断面図および要部の構成を模式的に示す斜視図であ
る。
【００３３】この現像ユニット（ＤＥＶ）では、環状カ
ップＣＰの内側中心部にスピンチャック６０が配置され
ている。現像処理を受けるべき半導体ウエハＷは、主ウ
エハ搬送機構２４の搬送アーム（図示せず）によりユニ
ット内に搬送されて来てスピンチャック６０の上に載置
される。スピンチャック６０は、真空吸着によって半導
体ウエハＷを保持した状態で、駆動モータ６２の回転駆
動力によって回転するように構成されている。カップＣ
Ｐの中に落ちた液体あるいは吸い込まれた気体は、カッ
プＣＰの底のドレイン口（図示せず）からドレイン管
（図示せず）を通ってトラップタンク（図示せず）へ送
られるようになっている。
【００３４】カップＣＰの内側壁面６４の上端には、ス
ピンチャック６０上の半導体ウエハＷの周縁部の裏面と
適当な隙間Ｇを形成するようにリング部材６６が取り付
けられている。このリング部材６６の内側で、かつスピ
ンチャック６０の下側に、有底筒状のバッファ室６８が
設けられている。バッファ室６８の底面には１つまたは
複数の気体導入口６８ａが形成されており、図示しない
ガス供給源からの気体たとえば空気またはＮ2 ガスが気
体導入口６８ａよりバッファ室６８内に導入される。室
内に導入された気体は、リング部材６６と半導体ウエハ
Ｗとの隙間Ｇを通って室外へ抜ける。このようにして、
スピンチャック６０上の半導体ウエハＷの周縁部の裏面
に沿ってウエハＷの内側から外側に向かって気流が流れ
る。
【００３５】この現像ユニット（ＤＥＶ）における現像
液供給ノズル７０は、垂直支持棒７２およびジョイント
部材７４を介して水平ノズルアーム７６に支持されてお
り、水平ノズルアーム７６に結合されている駆動機構
（図示せず）の水平駆動によって、カップＣＰの外側ま
たは側方に配設されたノズル待機部７８（図７）とスピ
ンチャック６０の上方に設定された所定位置との間で直
線移動するようになっている。ノズル待機部７８では、
現像液供給ノズル７０の先端で乾燥劣化した現像液を廃
棄するために、定期的または必要に応じてダミーディス
ペンスが行われるようになっている。
【００３６】図１３において、本実施例における現像液
供給ノズル７０は、下端部の吐出面に細孔からなる多数
（ｎ個）の吐出口８０(1) ，８０(2) ，…，８０(n) を
一列に設けた吐出部８２と、現像液の温度を一定に維持
するための温調部８４とを一体に結合してなる。吐出部
８２および温調部８４はたとえばＳＵＳまたはアルミニ
ウムから構成されてよい。
【００３７】吐出部８２から見て温調部８４の裏側面の
両端部には一対の筒状配管接続部８６，８８が突設さ
れ、それらの配管接続部８６，８８に外管の温調管９０
ｂ，９２ｂおよび内管の現像液供給管９０ａ，９２ａか
らなる一対の二重管９０，９２がそれぞれ接続される。
外側の温調管９０ｂ，９２ｂは配管接続部８６，８８の
開口付近の比較的径の大きな温調水ポート８６ａ，８８
ａに取り付けられ、内側の現像液供給管９０ａ，９２ａ
は配管接続部８６，８８の内奥の比較的径の小さな現像
液ポート８６ｂ，８８ｂに取り付けられる。
【００３８】温調部８４の内部には、吐出口８０(1) ，
８０(2) ，…８０(n) の配列方向と平行に延在する温調
水通路９４が形成されている。この温調水通路９４は、
現像液供給管９０および現像液ポート８６ｂ，８８ｂの
回りに形成される通路９６，９８を介して温調水ポート
８６ａ，８８ａと連通している。温調水供給部（図示せ
ず）より一方の温調管９０ｂの中を通って来て入口側の
温調水ポート８６ａに導入された温調水は、温調水通路
９６，９４，９８を通って出口側の温調水ポート８８ａ
へ達し、他方の温調管９２ｂを通って該温調水供給部へ
戻されるようになっている。
【００３９】吐出部８０の内部には温調部８４内の現像
液通路１００，１０２を介して現像液導入口８６ｂ，８
８ｂと連通するＬ状の現像液通路１０４が形成されてお
り、この現像液通路１０４の長手通路に各吐出口８０
(i) が一定間隔で接続されている。現像液供給部（図示
せず）より現像液供給管９０ａ，９２ａを通って来て現
像液導入口８６ｂ，８８ｂに導入された現像液は、現像
液通路１００，１０２，１０４内を流れて、各吐出口８
０(i) より吐出されるようになっている。
【００４０】現像液供給部よりノズル７０に供給される
現像液は、現像液供給管９０ａ内でも吐出部８２内でも
それぞれ温調管９０ｂおよび温調部８４の温調水によっ
て一定温度に維持されるため、各吐出口８０(i) より吐
出される現像液は良好な液質状態になっている。なお、
現像液供給ノズル７０の各吐出口８０(i) は斜め下方を
向いており、現像液は同方向に吐出される。
【００４１】図１４および図１５に示す一変形例は、現
像液供給ノズル７０の吐出部８２内に各吐出口８０(i)
の現像液流量を均一化するための整流板１１０を設けた
ものである。この例では、吐出部８２の上面に凹所１１
２が形成され、この凹所１１２の中に上面の開口した箱
状部材１１４がその底板部（整流板）１１０を凹所１１
２の底から幾らか浮かした状態で取り付けられている。
【００４２】箱状部材１１４の底板部（整流板）１１０
において、下方の吐出口８０(1) ，８０(2) ，…８０
(n) とそれぞれ対向する位置（箇所）に、適当な口径を
有する孔１１６(1) ，１１６(2) ，…１１６(n) が形成
されている。箱状部材１１４と温調部８４の下面８５と
でバッファ室１１８が形成され、温調部８４の現像液通
路１００，１０２の出口はバッファ室１１８の両端部に
臨んでいる。
【００４３】現像液通路１００，１０２を流れてきた現
像液は、いったんバッファ室１１８で受け止められてか
ら整流板１１０の孔１１６(1) ，１１６(2) ，…１１６
(n)を通り、ほぼ均一な流れに整流された状態で吐出口
８０(1) ，８０(2) ，…８０(n) へ送られる。これによ
り、現像液は吐出口８０(1) ，８０(2) ，…８０(n)よ
りほぼ均一な流量で吐出されるようになっている。
【００４４】なお、整流板１１０の取付構造あるいは孔
１１６の配置位置、個数等は、任意に選択または変形す
ることができる。
【００４５】図７および図８に示すように、現像液供給
ノズル７０は、吐出口８０(1) ，８０(2) ，…８０(n)
の配列方向が水平ノズルアーム７６に対して水平ではな
く幾らか斜めに傾いた角度φ（好ましくは１０〜２４
゜）で取り付けられている。現像処理が行われるとき、
水平ノズルアーム７６はその軸方向に垂直な水平方向
（矢印Ｆの方向）に移動して、現像液ノズル７０をノズ
ル待機部７８から半導体ウエハＷの上方の位置まで運ぶ
ようになっている。
【００４６】次に、図６〜図１２につき本実施例の現像
ユニット（ＤＥＶ）における現像処理の工程を説明す
る。
【００４７】現像ユニット（ＤＥＶ）における現像処理
は、基本的には、図９に示すような５つの工程，，
，，を含んでいる。
【００４８】先ず、第１工程では、水平ノズルアーム
７６を矢印Ｆの方向に駆動して、現像液ノズル７０をノ
ズル待機部７８の位置から半導体ウエハＷの周縁部の上
方に設定された第１の位置Ｐ1 （図６において実線で示
す位置）まで移動させる。このノズル７０の各吐出口８
０(1) ，８０(2) ，…８０(n) はカップＣＰの上部開口
に向けられる。一方、駆動モータ６２を起動させてスピ
ンチャック６０を回転駆動し、被処理体の半導体ウエハ
Ｗの回転速度を高速の第１の回転速度たとえば１０００
ｒｐｍに立ち上げる。
【００４９】次に、第２工程では、図６および図７に
示すように、上記第１の位置Ｐ1 にて現像液ノズル７０
より現像液の吐出を開始させる。吐出流量はたとえば
０．８リットル／秒に設定してよい。こうして、現像液
供給ノズル７０から勢いよく吐出された現像液は半導体
ウエハＷには当たらず、カップＣＰの中に直接落ちて回
収される。この第１の位置Ｐ1 におけるウエハ外での現
像液の吐出は、所定時間たとえば０．３秒かけて行われ
る。なお、第２工程の間も、半導体ウエハＷの回転速
度を第１の速度（１０００ｒｐｍ）に維持する。
【００５０】次に、第３工程では、現像液供給ノズル
７０より所定の流量たとえば０．８リットル／秒で現像
液を吐出させながら、適当なスキャン速度たとえば６０
〜１００ｍｍ／秒で水平ノズルアーム７６が矢印Ｆの方
向に移動して、所定の時間たとえば１．０秒をかけて、
現像液ノズル７０を第１の位置Ｐ1 から半導体ウエハＷ
の中心部の上方に設定された第２の位置Ｐ2 （図８に示
す位置）まで移動させる。
【００５１】この第１の位置Ｐ1 から第２の位置Ｐ2 へ
の移動において、現像液供給ノズル７０は、各吐出口８
０(1) ，８０(2) ，…８０(n) より安定な吐出流で現像
液を吐出しながら半導体ウエハＷ上をスキャンする。
【００５２】一方、この第３工程でも、半導体ウエハ
Ｗの回転速度を第１の速度（１０００ｒｐｍ）に維持す
る。こうして、第３工程では、現像液供給ノズル７０
より吐出された現像液が、高速回転する半導体ウエハＷ
の表面に万遍に降り掛かり、ウエハ表面全体が薄い膜厚
の現像液で濡らされる（プリウェット）。
【００５３】なお、図７から理解されるように、スキャ
ン開始直後に現像液供給ノズル７０からの現像液が半導
体ウエハＷに差し掛かる際、現像液供給ノズル７０の両
端の吐出口８０(1) ，８０(n) からの現像液がほぼ同時
に半導体ウエハＷの周端に当たる（乗る）ようにすると
よい。
【００５４】次に、第４工程では、半導体ウエハＷの
回転速度を第１の回転速度（１０００ｒｐｍ）よりもか
なり低い中速の第２の回転速度たとえば１００ｒｐｍで
回転させると同時に、上記第２の位置Ｐ2 にて現像液供
給ノズル７０より所定の流量たとえば０．８リットル／
秒で現像液を吐出させる。この処理は所定時間たとえば
１．５秒かけて行われ、これにより半導体ウエハＷ上で
現像液の液層がウエハ中心部から厚くなる。
【００５５】ここで重要なことは、高速の第１の回転速
度から中速の第２の回転速度に減速する際の加速度の大
きさである。この加速度が大きすぎると、半導体ウエハ
Ｗ上の現像液にかかる求心力が過大になって、現像液が
ウエハ中心部に引き寄せられる現象いわゆるプルバック
が発生するおそれがある。プルバックが発生すると、ウ
エハ中心部で液層に気泡が巻き込まれ、現像欠陥が生じ
やすくなる。他方、上記減速の加速度が小さすぎると、
減速時間が長引いて、そのぶん現像液吐出時間が長くな
りトータルの現像液吐出量が増加するという不具合があ
る。
【００５６】この問題について、本発明者は、実験を重
ねて鋭意検討した結果、この減速の加速度の値を高速の
第１の回転速度に対応した値に選ぶと、たとえば第１の
回転速度が１０００ｒｐｍの場合は１０００ｒｐｍ／秒
付近に選ぶと、最短の減速時間でプルバックないし現像
欠陥を効果的に防止できることを突き止めた。
【００５７】次に、第５工程では、半導体ウエハＷの
回転速度を第２の回転速度（１００ｒｐｍ）よりも低い
低速の第３の回転速度たとえば３０ｒｐｍで回転させる
と同時に、第２の位置Ｐ2 にて現像液供給ノズル７０よ
り所定の流量たとえば０．８リットル／秒で現像液を吐
出させる。この処理は所定時間たとえば２．０秒かけて
行われる。こうして、現像液供給ノズル７０より吐出さ
れた現像液が、低速回転する半導体ウエハＷの表面に万
遍に所定時間降り掛かり、ウエハ表面全体が所望の厚さ
でほぼ均一に液盛りされる。
【００５８】なお、第２の回転速度（１００ｒｐｍ）か
ら第３の回転速度（３０ｒｐｍ）への減速幅は小さいた
め、その減速の加速度は任意に選択してよく、たとえば
１０００ｒｐｍ／秒に設定してよい。
【００５９】上記のような一連の工程〜により半導
体ウエハＷ上に現像液を安全かつ均一に液盛りすること
ができる。特に、本実施例では、半導体ウエハＷを高速
回転させて現像液を供給する第３工程（プリウェット
工程）から半導体ウエハＷを中速回転させて現像液を供
給する第４工程を挟んで半導体ウエハＷを低速回転さ
せて現像液を供給する第５工程（液盛り工程）へ移行
させるため、半導体ウエハＷ上の現像液を安定に保ち、
プルバックを効果的に防止することができる。しかも、
第３工程の高速回転から第４工程の中速回転に切り
換えるに際しては切換前の高速回転の速度に対応した加
速度で減速するようにしたので、プルバックをより効果
的に防止することができる。したがって、現像欠陥を可
及的に少なくすることができる。
【００６０】上記のようにして半導体ウエハＷ上に現像
液を液盛りした後は、この状態を所定時間保持すること
により、現像処理が完了する。現像液供給ノズル７０
は、第５工程の終了後に、水平ノズルアーム７６によ
り矢印Ｆと逆方向に移送され、ノズル待機部７８へ戻さ
れる。
【００６１】なお、上記第３〜第５工程〜では、図
１０に示すように、現像液供給ノズル７０を半導体ウエ
ハＷから適当な間隔ｈ（たとえば８ｍｍ）だけ離すのが
望ましい。この間隔ｈが小さすぎると（たとえば５ｍｍ
以下では）現像液供給ノズル７０の下端部に半導体ウエ
ハＷ上の現像液が付着するおそれがあり、この間隔ｈが
大きすぎると（たとえば１４ｍｍ以上では）ウエハＷに
当たる現像液の衝撃が大きくなり、現像欠陥が発生しや
すくなる。
【００６２】また、現像液供給ノズル７０の各吐出口８
０(i) の向き（ノズル角度）θも、適当な角度たとえば
４５゜に選ぶのが望ましい。このノズル角度θが大きす
ぎると、第２工程で現像液をカップＣＰに入れるのが
難しいうえ、後述する後追い式の現像液供給が難しくな
る。逆に、ノズル角度θが小さすぎると、図１１に示す
ように、吐出口８０(i) で現像液の液垂れ１２０が生じ
てノズル７０が汚染するおそれがある。
【００６３】また、第４および第５工程，では、図
１２の(A) に示すように、現像液供給ノズル７０のある
１つの吐出口たとえば８０(2) より吐出された現像液が
半導体ウエハＷの中心点ＣW をほぼ完全に包囲する形で
供給されるように、第２の位置Ｐ2 を設定するのが現像
むらを防止するうえで望ましい。図１２の(B) に示すよ
うに、２つの吐出口たとえば８０(1) ，８０(2) よりそ
れぞれ吐出された現像液が半導体ウエハＷの中心点ＣW
付近でぶつかる形で供給されると、そこで現像むらが発
生しやすくなる。
【００６４】本実施例における現像液供給ノズル７０の
スキャンには幾つかの特徴がある。その１つは上記した
ように現像液供給ノズル７０が半導体ウエハＷの側方か
ら上方へ移動する途中の第２工程において半導体ウエ
ハＷに掛からない位置（第１の位置Ｐ1 ）で現像液の吐
出を開始させることであるが、外にも重要な特徴があ
る。
【００６５】それは、第３〜第５の工程〜におい
て、現像液供給ノズル７０より吐出された現像液が半導
体ウエハＷの回転に逆らわない向きでウエハ表面に当た
っていることである。すなわち、ノズル７０からの現像
液がウエハ面に対して斜め方向に当たり、かつその斜め
方向の当たりが半導体ウエハＷの回転に逆らっていない
ことである。特に、第４および第５工程，では、図
８に示すように、第２の位置Ｐ2 で現像液供給ノズル７
０より吐出された現像液が半導体ウエハＷの回転にほと
んど後追い状態になってウエハ表面に当たっている。
【００６６】このような後追い式の供給を行うには、ス
キャン領域を本実施例のように図７のノズル位置と図８
のノズル位置との間に設定するとよい。このスキャン領
域はノズル７０の吐出口８０の個数およびピッチに依存
するが、半導体ウエハＷの１／４領域内つまり半導体ウ
エハＷの回転中心の回りの９０゜角の領域内に設定され
る。この場合、ノズル７０の端の吐出口８０(1) が半導
体ウエハＷの回転方向と直交するようにスキャンさせる
のが好ましい。
【００６７】このように、現像液供給ノズル７０からの
現像液が半導体ウエハＷ上にソフトインパクトで供給さ
れるため、ウエハ表面が損傷したり、液盛りされる現像
液の中に気泡が生じることもなく、現像処理が安全かつ
良好に行われる。
【００６８】なお、現像液供給ノズル７０とは別にリン
スノズル（図示せず）が設けられ、現像処理後にこのリ
ンスノズルを介して半導体ウエハＷにリンス液が供給さ
れ、ウエハ表面の現像液が洗い落とされる。リンス機構
は本発明の要旨には関係しないため、その説明は省略す
る。
【００６９】上記した実施例におけるスピンチャック、
カップ、ノズル等の各部の構造および形状等は一例であ
って、種々の変形が可能である。図１〜図５の塗布現像
処理システムは一例であり、本発明は他の現像システム
または装置にも適用可能である。また、上記実施例は半
導体ウエハ上のフォトレジストを現像する装置に係るも
のであったが、他の被処理基板でも可能である。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像処理
方法によれば、ノズルより被処理基板の表面に供給され
る現像液の衝撃を和らげて被処理基板の保護と現像処理
工程の質の向上をはかるとともに、被処理基板上に現像
液を安全かつ均一に盛り、現像欠陥を可及的に少なくす
ることができる。
【００７１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による現像ユニット（装置）
を含む塗布現像処理システムの全体構成を示す平面図で
ある。
【図２】図１の塗布現像処理システムの構成を示す正面
図である。
【図３】図１の塗布現像処理システムの構成を示す背面
図である。
【図４】図１の塗布現像処理システムにおける清浄空気
の流れを示す略正面図である。
【図５】図１の塗布現像処理システムにおける清浄空気
の流れを示す略側面図である。
【図６】実施例における現像ユニットの要部の構成を示
す一部断面略側面図である。
【図７】実施例の現像ユニットにおいて現像液吐出開始
時の現像液供給ノズルの位置を示す略平面図である。
【図８】実施例の現像ユニットにおいてスキャン終了時
の現像液供給ノズルの位置を示す略平面図である。
【図９】実施例の現像ユニットにおける現像処理の工程
を説明するための略側面図である。
【図１０】実施例の現像処理において好適なノズルの角
度および高さ位置を説明するための略側面図である。
【図１１】ノズルの吐出口における現像液の液垂れを示
す略側面図である。
【図１２】実施例の現像処理においてウエハ中心点に対
する現像液の供給方法を示す略側面図である。
【図１３】実施例の現像ユニットにおける現像液供給ノ
ズルの構成を示す断面図である。
【図１４】一変形例による現像液供給ノズルの構成を示
す断面図である。
【図１５】図１４の現像液供給ノズルの要部の構成を模
式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
ＣＰ カップ ６０ スピンチャック ６６ リング部材 ６８ バッファ室 ６８ａ 気体導入口 ７０ 現像液供給ノズル ７６ 水平ノズルアーム ８０(1) …８０(n) 吐出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６９Ｆ (56)参考文献 特開 昭58−17444（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−233528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−232431（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−149978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239947（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−44227（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板をスピンチャックの上に載せ
    て回転させながらノズルを前記被処理基板の側方から上
    方へ移動させ、前記ノズルを介して現像液を前記被処理
    基板の表面に供給するようにした現像処理方法におい
    て、 前記ノズルを前記被処理基板の側方から前記被処理基板
    の周縁部の上方に設定された第１の位置まで移動させ、
    前記第１の位置に静止させた前記ノズルより前記現像液
    の吐出を前記被処理基板に掛からないようにして開始さ
    せる工程と 、 前記被処理基板を第１の回転速度で回転させると同時
    に、前記ノズルより吐出される前記現像液が吐出方向を
    一定に保ったまま前記被処理基板の回転に逆らわない向
    きで基板表面に当たるのを確保しながら前記ノズルを前
    記第１の位置から前記被処理基板の上方の所定の第２の
    位置まで第１の時間をかけて移動させる工程と、前記ノズルが前記第２の位置に着いた直後に前記被処理
    基板の回転速度を前記第１の回転速度よりも低い第２の
    回転速度に切り換え、前記第２の回転速度の下で第２の
    時間をかけて、前記第２の位置で前記ノズルより前記現
    像液を前記被処理基板の回転に逆らわない向きで吐出さ
    せて前記被処理基板に供給する工程と、 前記第２の時間の経過後に前記被処理基板の回転速度を
    前記第２の回転速度よりも低い第３の回転速度に切り換
    え、前記第３の回転速度の下で第３の時間をかけて、前
    記第２の位置で前記ノズルより前記現像液を前記被処理
    基板の回転に逆らわない向きで吐出させて前記被処理基
    板に供給する工程と を有することを特徴とする現像処理
    方法。
  2. 【請求項２】 前記被処理基板上で前記現像液が基板中
    心部に引き寄せられるプルバック現象を防止し得る可及
    的に大きな加速度で前記第１の回転速度から前記第２の
    回転速度に切り換えることを特徴とする請求項１に記載
    の現像処理方法。
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