JP3290385B2 - レジスト処理方法及びレジスト処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやＬ
ＣＤ基板のような基板にレジストを塗布し、塗布レジス
トを現像処理するレジスト処理方法及びレジスト処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスや液晶表示装置のフォト
リソグラフィプロセスにおいては、半導体ウエハやＬＣ
Ｄ（Liquid Crystal Display）用基板にレジストを塗布
し、この塗布レジストを露光処理し、さらに現像液で現
像処理し、基板上に所望の回路パターンを形成する。現
像処理では、現像液を収容したタンク内にキャリアガス
（加圧Ｎ2 ガス）を導入し、そのガス圧力によって現像
液をタンクから供給ラインを経由してノズルに送り出
し、ノズルから基板に現像液を吐出供給する。

【０００３】このような現像処理においては、現像むら
（現像処理の不均一）を防止するために、基板の全面に
わたって現像液を短時間で供給する必要がある。ところ
で、現像液をタンクからノズルに向けて迅速に供給する
ために、キャリアガスの圧力を過大にすると、多量のキ
ャリアガスが現像液中に溶け込んだり、ノズルから吐出
される現像液が周囲の大気を巻き込んだりして、基板上
の現像液中に気泡を生じやすくなる。気泡は、ウェハ表
面に付着し、現像液が塗布レジストに接触することを妨
げるので、レジストが現像されない欠陥を生じる原因と
なる。このため、脱気装置を用いてウェハに供給される
べき現像液から気体成分を分離除去している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の現像液
の脱気処理方法では、気体成分に随伴して現像液中の有
効液体成分が無視できない量で失われてしまい、現像液
の濃度が変化するため、処理にばらつきを生じる。ま
た、従来の現像液の脱気処理装置では、液体成分（現像
液中の有効成分）が脱気機構の真空排気ラインに混入す
ると、脱気機構の排気能力が低下し、脱気効率が低下す
る。また、真空排気ラインそのものが液体成分で汚染さ
れる。

【０００５】本発明の目的は、現像液のような処理液か
ら気体成分を十分に除去することができるとともに、処
理液の濃度変化を生じないレジスト処理方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、現像欠陥
の発生要因につき鋭意研究した結果、脱気処理雰囲気の
真空度が現像欠陥の発生数に大きな影響を及ぼすという
知見を得た。さらに鋭意研究を進めた結果、現像欠陥の
発生数が減少するような脱気圧力条件を見い出すに至っ
た。

【０００７】本発明に係るレジスト処理方法は、処理液
を貯留した容器内に加圧ガスを導入し、加圧ガスにより
容器から供給ラインを経由してノズルに処理液を圧送
し、ノズルから基板上に処理液を供給するレジスト処理
方法において、（ａ）気液分離膜及び真空排気ラインを
備えた脱気機構を前記供給ラインに設ける工程と、
（ｂ）容器内に加圧ガスを導入し、加圧ガスにより容器
から供給ラインを経由して前記気液分離膜の一方側に処
理液を通流させる工程と、（ｃ）前記真空排気ラインを
介して気液分離膜の他方側の雰囲気を排気して気液分離
膜の他方側の圧力を処理液の飽和蒸気圧以下の圧力と
し、処理液中に溶存する気体成分を気液分離膜の一方側
から他方側に移動させ、これにより基板供給前の処理液
から気体成分を除去する脱気工程と、（ｄ）前記脱気機
構からノズルまでの間の供給ラインに存在する処理液を
排出し、前記脱気工程（ｃ）で脱気処理された処理液を
前記脱気機構からノズルまでの間の供給ラインに導入す
る処理液置換工程と、（ｅ）脱気処理された処理液をノ
ズルから基板に向けて吐出供給する工程と、（ｆ）ノズ
ルと基板とを相対的に回転させ、ノズルと基板との間に
脱気処理された処理液の液膜を形成する工程と、を具備
することを特徴とする。

【０００８】本発明に係るレジスト処理方法は、処理液
を貯留した容器内に加圧ガスを導入し、加圧ガスにより
容器から供給ラインを経由してノズルに処理液を圧送
し、ノズルから基板上に処理液を供給するレジスト処理
方法において、（Ａ）気液分離膜及び真空排気ラインを
備えた脱気機構を前記供給ラインに設ける工程と、
（Ｂ）容器内に加圧ガスを導入し、加圧ガスにより容器
から供給ラインを経由して前記気液分離膜の一方側に処
理液を通流させる工程と、（Ｃ）前記真空排気ラインを
介して気液分離膜の他方側の雰囲気を排気して気液分離
膜の他方側の圧力を処理液の飽和蒸気圧以下の圧力と
し、処理液中に溶存する気体成分を気液分離膜の一方側
から他方側に移動させ、これにより基板供給前の処理液
から気体成分を除去する脱気工程と、（Ｄ）前記脱気機
構からノズルまでの間の供給ラインに存在する処理液を
排出し、前記脱気工程（Ｃ）で脱気処理された処理液を
前記脱気機構からノズルまでの間の供給ラインに導入す
る処理液置換工程と、（Ｅ）基板をスピン回転させる工
程と、（Ｆ）脱気処理された処理液をノズルから基板に
向けて吐出供給し、ノズルと基板との間に脱気処理され
た処理液の液膜を形成する工程と、を具備することを特
徴とする。

【０００９】本発明の方法では、現像液を脱気機構内に
滞留させることなく通流させることにより、現像液中の
気体成分が除去される。一方、脱気処理時間があまり長
くなると、気体成分ばかりでなく有効な液体成分も失わ
れてしまい、現像液の濃度が変化する。その結果、図１
０に示すように、脱気処理時間が長びくと現像欠陥を生
じるようになる。例えば、水分の蒸発が生じて現像液の
濃度が高まると、回路パターンの配線の線幅が狭くなり
すぎるので、これが欠陥となる。このため、現像液の脱
気処理時間は２４時間より短くすることが望ましい。し
かし、脱気処理が不十分になることがあるので、現像液
の脱気処理時間は１０分間より長くする必要がある。

【００１０】例えば、典型的な現像液を脱気処理する場
合は、気液分離膜の他方側の圧力（脱気チャンバの内
圧）を２５〜４１０Ｔｏｒｒ（−３５０ｍｍＨｇ〜−７
３５ｍｍＨｇ）の範囲とすることが好ましく、さらに１
１０〜２６０Ｔｏｒｒ（−５００ｍｍＨｇ〜−６５０ｍ
ｍＨｇ）の範囲とすることがより好ましい。代表的な現
像液としては、２．３８％テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド（以下、ＴＭＡＨという）溶液をあげ
ることができる。

【００１１】図１１に示すように、脱気チャンバの内圧
（気液分離膜の他方側の圧力）が４１０Ｔｏｒｒ（−３
５０ｍｍＨｇ）より高い場合は、現像欠陥を生じる。一
方、脱気チャンバの内圧を４１０Ｔｏｒｒより低くする
と、現像欠陥を生じなくなる。しかし、脱気チャンバの
内圧を２５Ｔｏｒｒ（−７３５ｍｍＨｇ）を超えて過度
に低くしすぎると、現像液中の気体成分ばかりでなく液
体成分も気液分離膜を透過するようになり、現像液の濃
度が変化する。このため、脱気チャンバの内圧の設定上
限値を２５Ｔｏｒｒとする。

【００１２】なお、「処理液中の気体成分」とは、処理
液中に溶存した気体と、処理液が気泡として巻き込む気
体との両方を含む意味である。

【００１３】図１２に示すように、現像液中の溶存窒素
濃度が２５ｐｐｍを上回ると、現像欠陥が頻発するよう
になる。図１３に示すように、実測値を示す特性線Ｑは
理論値を示す特性線Ｐに近似しており、キャリアガス圧
力（ａｔｍ）と現像液中の溶存窒素濃度（ｐｐｍ）とは
正比例する関係にある。

【００１４】なお、キャリアガス（圧送ガス）の圧力は
０．５〜３ｋｇ／ｃｍ² の範囲であることが好ましく、
さらに０．５〜１．５ｋｇ／ｃｍ² の範囲であることが
より好ましい。キャリアガス圧力が３ｋｇ／ｃｍ² を上
回ると、現像液に対するガスの溶解量が大きくなりすぎ
るからである。また、キャリアガス圧力を１．５ｋｇ／
ｃｍ² より小さくすると溶存窒素濃度が２５ｐｐｍを下
回るようになるからである。一方、キャリアガス圧力が
０．５ｋｇ／ｃｍ² を下回ると、処理に必要な量の現像
液を十分に供給できなくなる。ここで、処理に必要な量
とは、例えば図５及び図６に示す方式のノズルでは８イ
ンチ径ウェハ用の場合に約１. ６リットル／分である。
ちなみに、８インチ径ウェハ１枚あたりに消費される現
像液の量は４０〜６０ｃｃ程度である。

【００１５】本発明に係るレジスト処理装置は、現像液
を貯留した容器内に加圧ガスを導入し、加圧ガスにより
容器から供給ラインを経由してノズルに現像液を圧送
し、ノズルから基板上に現像液を供給するレジスト処理
装置において、前記ノズルに現像液を供給する複数の現
像液供給経路と、これら複数の現像液供給経路の各々に
連通する密閉容器を有し、現像液中に溶存した気体成分
を除去する複数の脱気装置と、これらの脱気装置の密閉
容器をそれぞれ減圧するために、密閉容器にそれぞれ連
通する複数の真空排気ラインを有する減圧手段と、この
減圧手段と前記脱気装置との間に設けられ、現像液を脱
気する際に前記現像液供給経路から前記真空排気ライン
のほうへ漏洩する液成分を捕捉するトラップタンクと、
前記減圧手段により真空排気された前記密閉容器の内圧
を検出するバキュームスイッチと、前記トラップタンク
の内圧を検出する圧力センサと、前記バキュームスイッ
チからの検出圧力と前記トラップタンクからの検出圧力
とに基づいて前記密閉容器の内圧を現像液の飽和蒸気圧
以下であって、２５〜４１０Ｔｏｒｒの範囲に入るよう
に前記減圧手段の動作を制御する制御手段と、具備する
ことを特徴とする。

【００１６】上記トラップタンクは、捕捉した液の液位
を検出する液面検知センサと、タンク内圧を検出する圧
力検知センサと、捕捉した液を外部に排出するドレンラ
インとを具備することが望ましい。さらに、脱気チャン
バの内圧を検出するための圧力検知センサと、排気手段
を制御する制御器と、を有することが好ましい。この制
御器は、２つの圧力センサから得られる検出情報と液面
検知センサから得られる検出情報とに基づき排気手段を
制御する。これにより脱気チャンバの内圧が処理液の飽
和蒸気圧以下に調整され、過剰に液体成分が随伴される
ことなく処理液中の気体成分が分離除去される。さら
に、上記減圧手段は、前記真空排気ラインとは別のライ
ンに流体を通流させ、その別ラインの流れを利用して前
記真空排気ラインを減圧させるエジェクタと、このエジ
ェクタに通流させる流体の圧力を検出するゲージとを具
備することが好ましい。この場合に、制御手段は、バキ
ュームスイッチからの検出圧力およびトラップタンクか
らの検出圧力の他に、前記ゲージからの検出圧力をも併
せ、これら３つの検出圧力情報に基づいて前記密閉容器
の内圧が所定の範囲に入るように前記減圧手段の動作を
制御する。

【００１７】さらに、制御器は、検出情報を表示する表
示部と、検出情報のなかに設定値を外れた異常値が存在
するときに警報を発する警報部と、を備えることが好ま
しい。作業者は警報をきいて表示部を見ることにより、
処理液の濃度変化が生じていることを知り、これに対処
することができる。これにより実質的に現像液の濃度変
化を生じることなく、各基板ごとに処理にばらつきを生
じることなく、処理が安定する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。

【００１９】先ず本発明の第１実施形態につき図１〜図
９を参照して説明する。

【００２０】主タンク１には現像液２が貯留されてい
る。この主タンク１には窒素ガスを貯蔵したガスボンベ
３がライン４を介して接続されている。ライン４には圧
力制御弁３ａが設けられている。主タンク１内の現像液
２中にはライン５の一端部が浸漬されている。なお、主
タンク１の大きさは、内径が２０〜２５ｃｍで、高さが
５０〜６０ｃｍの程度である。

【００２１】ライン５の途中には中間タンク６が設けら
れている。中間タンク６の外側には、例えば静電容量セ
ンサからなるリミットセンサ６ａおよびエンプティセン
サ６ｂがそれぞれ設けられている。各センサ６ａ，６ｂ
は制御器４０の入力側に接続されている。各センサ６
ａ，６ｂから検出信号が制御器４０に入力されると、制
御器４０はその検出情報に基づき中間タンク６内の現像
液２の液位が適正範囲にはいるように圧力制御弁３ａの
動作を制御する。

【００２２】キャリアガス（加圧窒素ガス）をライン４
を介してガスボンベ３から主タンク１に供給すると、現
像液２はライン５，５ａ，５ｂを通ってノズル１２に圧
送される。ここで、キャリアガスの圧力は０．５〜３ｋ
ｇ／ｃｍ² の範囲とすることが好ましい。

【００２３】中間タンク６の下流側ライン５は２つのラ
イン５ａ，５ｂに分岐している。これらの分岐ライン５
ａ，５ｂはノズル１２で合流している。第１の分岐ライ
ン５ａには上流側から順にフローメーター７ａ、フィル
タ８ａ、ウォータージャケット９ａ、現像液脱気装置１
０ａ、エアオペレションバルブ１１ａが設けられてい
る。第２の分岐ライン５ｂには上流側から順にフローメ
ーター７ｂ、フィルタ８ｂ、ウォータージャケット９
ｂ、現像液脱気装置１０ｂ、エアオペレションバルブ１
１ｂが設けられている。

【００２４】フィルタ８ａ，８ｂはできるだけ各ライン
５ａ，５ｂの上流側に設けることが望ましい。フィルタ
８ａ，８ｂがノズル１２に近い箇所にあると、脈動を生
じてノズル１２で現像液の液だれが発生するからであ
る。また、ウォータージャケット９ａ，９ｂの位置と現
像液脱気装置１０ａ，１０ｂの位置とは逆であってもよ
い。現像液脱気装置１０ａ，１０ｂは制御器４０に接続
されている。この制御器４０は、現像液中の気体成分を
充分に除去すると共に、現像液２の濃度が大きく変化し
ないように現像液脱気装置１０ａ，１０ｂの動作を制御
するようになっている。

【００２５】現像ユニット１３は、スピンチャック１４
と、モータ１５と、カップ１６とを備えている。スピン
チャック１４は、モータ１５により可変に回転され、ウ
エハＷを吸着保持するための真空吸着機構（図示せず）
を備えている。カップ１６は、スピンチャック１４を取
り囲むように設けられ、使用済みの現像液などの廃液を
排出するためのドレン通路１３ａを備えている。

【００２６】現像液２は、各分岐ライン５ａ，５ｂを通
流する際に、フローメーター７ａ，７ｂにより流量が制
御され、さらにフィルタ８ａ，８ｂにより不純物や異物
が除去される。また、ウォータージャケット９ａ，９ｂ
には温度調節された水が循環供給され、これにより分岐
ライン５ａ，５ｂを通流する現像液２の温度がそれぞれ
制御されるようになっている。温度制御後、現像液２は
さらに現像液脱気装置（脱気機構）１０ａ，１０ｂにお
いて脱気処理されるようになっている。この脱気条件
は、例えば２５〜４１０Ｔｏｒｒ（−３５０ｍｍＨｇ〜
−７３５ｍｍＨｇ）の範囲の圧力とする。なお、より好
ましくは１１０〜２６０Ｔｏｒｒ（−５００ｍｍＨｇ〜
−６５０ｍｍＨｇ）の範囲の圧力とする。このようにし
て脱気処理された現像液２は、ノズル１２を介してチャ
ック１４上のウエハＷに供給され、欠陥を生じることな
く塗布レジストが均一に現像される。

【００２７】次に、図２〜図４を参照しながら現像液脱
気装置１０ａ、１０ｂに設けられた真空系回路（減圧回
路）について説明する。なお、第１の現像液脱気装置１
０ａと第２の現像液脱気装置１０ｂとは実質的に同じで
あるので、ここでは第１の現像液脱気装置１０ａについ
てのみ説明し、第２の現像液脱気装置１０ｂの説明は省
略する。

【００２８】図２に示すように、現像液脱気装置１０
ａ，１０ｂの真空排気ライン５１，５２，５３，５４
は、トラップタンク２１およびエジェクタ２２を備えて
いる。トラップタンク２１はライン５１を介して現像液
脱気装置１０ａ，１０ｂの密閉容器６１に連通してい
る。このトラップタンク２１は、脱気処理時にライン５
１を通って現像液脱気装置１０ａから漏洩してくる現像
液２を捕捉するための容器である。トラップタンク２１
の底部にはドレンライン５７が設けられている。

【００２９】また、トラップタンク２１は、タンク２１
内に捕捉された液の液面を検知するための液面検知セン
サ２３ａと、タンク２１の内圧を検出するための圧力セ
ンサ２３ｂとを備えている。これらのセンサ２３ａ，２
３ｂは制御器４０の入力側にそれぞれ接続されている。

【００３０】トラップタンク２１はエジェクタ２２にラ
イン５２を介して連通している。このライン５２にはト
ラップタンク２１側から順にストップバルブ２４および
ソレノイドバルブ２５が設けられている。エジェクタ２
２は、トラップタンク２１の回路からまったく独立した
別系統のライン５４を備えている。この別ライン５４は
エアポンプ５９に連通している。別ライン５４には供給
エアの流速を調節するためのレギュレータ２６およびソ
レノイドバルブ２７が設けられている。この別ライン５
４にポンプ５９からエアを通流させると、その通流エア
の流れにより密閉容器６１及びトラップタンク２１内に
それぞれ減圧状態が生じるようになっている。

【００３１】また、レギュレータ２６とソレノイドバル
ブ２７との間の別ライン５４にはゲージ２８が取り付け
られている。このゲージ２８は別ライン５４の内圧を検
出する圧力センサであり、制御器４０の入力側に接続さ
れている。

【００３２】図３に示すように、現像液脱気装置１０ａ
は、密閉容器（脱気チャンバ）６１と、導入口６２と、
送出口６３と、気液分離エレメント６４とを備えてい
る。このような現像液脱気装置１０ａ，１０ｂは米国特
許出願番号０８／５７９，８４５に開示した装置と実質
的に同じものである。脱気チャンバ６１の上部には真空
排気ライン５１が連通し、チャンバ６１内が排気される
ようになっている。導入口６２及び送出口６３は現像液
供給ライン５ａ（５ｂ）にそれぞれ連通している。

【００３３】各現像液脱気装置１０ａ，１０ｂのチャン
バ６１にはバキュームスイッチ２９がそれぞれ取り付け
られている。各バキュームスイッチ２９にはゲージ２９
ａがそれぞれ取り付けられている。各ゲージ２９ａは制
御器４０の入力側にそれぞれ接続されている。

【００３４】制御器４０の出力側は表示部４１及び警報
装置４２にそれぞれ接続されている。各センサ６ａ，６
ｂ，２３ａ，２３ｂ，２８，２９ａから得られる検出情
報が異常値を示したときに、制御器４０は表示部４１に
異常状態を表示させ、警報装置４２に警報を発させると
ともに、レギュレータ２６及びソレノイドバルブ２５，
２７の動作をそれぞれ制御するようになっている。

【００３５】気液分離エレメント６４は導入口６２と送
出口６３との間に設けられ、ライン５ａ（５ｂ）を通っ
て導入口６２から気液分離エレメント６４内に現像液２
が導入されるようになっている。現像液２は、気液分離
エレメント６４内を通流した後に、送出口６３からライ
ン５ａ（５ｂ）を通ってノズル１２に供給されるように
なっている。

【００３６】このような気液分離エレメント６４は、多
孔膜、非多孔膜、複合膜のうちのいずれかでつくられた
複数の細管の束からなるものである。「多孔膜」には、
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はポリオレ
フィン系樹脂のいずれかからなる多孔質の薄膜を用い
る。「非多孔膜」には、テトラフルオロエチレンヘキサ
フルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオ
ロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）又はポリオレフィン系樹脂のうちのいずれかからな
る孔をもたない非多孔質の薄膜を用いる。「複合膜」は
上記の多孔膜に上記の非多孔膜を組み合わせて複合化し
た膜を用いる。

【００３７】図４に示すように、気液分離エレメントの
膜６４ａは現像液２中の気体成分２ａのみを透過させる
機能を備えている。膜６４ａを透過しうる気体成分２ａ
は、窒素ガス分子、酸素ガス分子、水素ガス分子、二酸
化炭素ガス分子、アルゴンガス分子などである。

【００３８】次に、図５及び図６を参照しながらノズル
１２について説明する。

【００３９】ノズル１２は、側壁３１および底壁３２に
よって規定される現像液収容室３３を有している。収容
室３３の上部開口は、蓋部材３４により閉塞されてお
り、蓋部材３４と側壁３１との間はパッキン３５でシー
ルされている。蓋部材３４には、２カ所に現像液供給管
３７が設けられており、ライン５ａおよび５ｂを通って
送られてきた現像液２が２つの供給管３７を介して現像
液収容室３３内に供給され、その中に収容される。底壁
３２には、その長手方向に沿って複数の液吐出孔３８が
形成されており、この液吐出孔３８から現像液２がウエ
ハＷ上に供給される。そして、このノズル１２の水平方
向の長さは、ウエハＷの直径とほぼ一致している。

【００４０】次に、図８を参照しながらウェハＷを現像
処理する場合について説明する。

【００４１】実際に、このノズル１２から現像液２をウ
エハＷに供給する際には、まず、圧送ガスであるＮ2 ガ
スをライン４を介してタンク１に導入し、タンク１内に
収容された現像液２を供給ラインに通流する。また、こ
のときエアオペレションバルブ１１ａ、１１ｂを閉じ
る。

【００４２】次いで、現像液脱気装置１０ａ、１０ｂに
現像液２を通流させ、１１０〜２６０Ｔｏｒｒ（−５０
０ｍｍＨｇ〜−６５０ｍｍＨｇ）の範囲の圧力で約２４
０秒間だけ現像液２を脱気処理する（工程Ｓ１）。この
脱気処理工程Ｓ１の詳しい説明は図９に示すフローチャ
ートを用いて後述する。

【００４３】ウェハＷにレジスト塗布装置（図示せず）
内でレジストを塗布し、この塗布レジストを露光装置
（図示せず）内で露光処理する。このウェハＷを現像ユ
ニット内に搬入し、スピンチャック１４の上に載置する
（工程Ｓ２）。

【００４４】次いで、エアオペレションバルブ１１ａ、
１１ｂを開け、現像液脱気装置１０ａ、１０ｂとノズル
１２との間の供給ライン５ａ，５ｂに存在する現像液を
すべて排出し、これらの供給ライン５ａ，５ｂに現像液
脱気装置１０ａ、１０ｂから脱気処理済みの現像液を供
給する。これによりノズル１２から基板Ｗに吐出される
べき現像液を脱気処理済みの現像液に置換する（工程Ｓ
３）。例えば、現像液脱気装置１０ａ，１０ｂとエアオ
ペレションバルブ１１ａ，１１ｂとの間のライン５ａ，
５ｂに１ｃｃ、エアオペレションバルブ１１ａ、１１ｂ
内に１ｃｃ、エアオペレションバルブ１１ａ、１１ｂと
ノズル１２との間のライン５ａ，５ｂに１８ｃｃ、およ
びノズル１２内に８０ｃｃが存在する場合は、その合計
量の１００ｃｃ（２つのライン５ａ，５ｂの合計）をダ
ミーディスペンスし、これと入れ替わりに脱気処理され
た現像液をライン５ａ，５ｂ及びノズル１２に供給す
る。その後、エアオペレションバルブ１１ａ、１１ｂを
閉じる。

【００４５】次いで、図７に示すように、ノズル１２を
ウエハＷの中央上方に位置させ、図６に示す位置関係に
なるように、ウエハＷに対してノズル１２を相対的に上
下動させる。次いで、エアオペレションバルブ１１ａ、
１１ｂを開けてノズル１２の液吐出孔３８からウエハＷ
の中央に脱気処理された現像液を吐出させる。これによ
り、ウエハＷ表面とノズル１２との間に脱気処理された
現像液の液膜が形成された状態となる。なお。現像液の
吐出量は、脱気処理された現像液の量よりも少なく設定
することが好ましい。また、反対に、脱気処理する現像
液の量は、１回の吐出量（ウェハ１枚当りの吐出量）よ
りも多く設定することが好ましい。

【００４６】次いで、この状態でモータ１５によりウエ
ハＷを半回転させる（工程Ｓ４）。これにより、現像液
がウエハＷの回転で押し広げられることにより、ウエハ
Ｗ表面上に脱気処理された現像液の液膜が形成され、ウ
エハＷ上にあらかじめ形成されたレジスト膜上に均一に
脱気処理された現像液が行きわたる。その後、エアオペ
レションバルブ１１ａ、１１ｂを閉じる。これにより、
脱気処理された現像液が塗布レジストと十分に接触し、
塗布レジストは現像される（工程Ｓ５）。このような現
像工程Ｓ５では、現像液の濃度が大きく変化しないよう
な脱気条件を選択しているので、現像液の濃度が実質的
に変化せず、現像欠陥が生じない。

【００４７】なお、現像工程Ｓ５では、供給ライン５，
５ａ，５ｂのクリーニングのために、処理開始前と所定
時間（３０分間）ごとにダミーディスペンスを行うこと
が好ましい。ダミーディスペンスの量は、クリーニング
効果を考慮すると、少なくとも１回の吐出量以上、１０
０〜２００ｃｃにすることが好ましい。例えば、上記の
例によれば、ダミーディスペンス量は、少なくとも通常
の吐出量（５０ｃｃ）と脱気処理する量（１００ｃｃ）
との合計量（１５０ｃｃ）に設定する。

【００４８】現像完了後、ウェハＷを高速回転させなが
ら純水をかけてウェハＷをリンスする（工程Ｓ６）。リ
ンス完了後、ウェハＷを現像ユニットから搬出する（工
程Ｓ７）。

【００４９】次に、図９を参照しながら現像液２の脱気
処理操作について説明する。

【００５０】（１）通常状態では、制御器４０はソレノ
イドバルブ２５を開けておく。この状態で制御器４０は
ソレノイドバルブ２７を開け、エアをライン５４に供給
し、エジェクタ２２を駆動させる。これにより脱気チャ
ンバ６１内の減圧操作が開始される（工程Ｓ１１）。エ
ジェクタ２２の駆動によりライン５１，５２，５３を介
して脱気チャンバ６１内が排気され、その内圧が低下す
る。脱気チャンバ６１の内圧およびトラップタンク２１
の内圧をそれぞれ検出する（工程Ｓ１２）。制御器４０
は、各センサ２３ｂ，２８，２９ａから圧力検出情報を
受けとると、これらに基づきオペレーションバルブ１１
ａ，１１ｂ、ソレノイドバルブ２５，２７、ジェネレー
タ２６、バキュームスイッチ２９をそれぞれ制御して、
脱気チャンバ６１及びトラップタンク２１の内圧を１１
０〜２６０Ｔｏｒｒの範囲にコントロールする。この減
圧操作は、バキュームスイッチ２９の圧力ゲージ２９ａ
の表示が上限値であるマイナス６５０ｍｍＨｇ（１１０
Ｔｏｒｒ）に達するまで続ける（工程Ｓ１３）。

【００５１】（２）圧力ゲージ２９ａの表示が上限値に
達すると、制御器４０はソレノイドバルブ２７を閉じ、
エジェクタ２２へのエアの供給を停止する。これにより
脱気チャンバ６１内の減圧操作は停止する（工程Ｓ１
４）。

【００５２】（３）現像液の脱気がチャンバ６１内で進
行するにしたがって、バキュームスイッチ２９のゲージ
２９ａの表示値が徐々に上昇する。脱気チャンバ６１の
内圧およびトラップタンク２１の内圧をそれぞれ検出す
る（工程Ｓ１５）。減圧停止は、バキュームスイッチ２
９の圧力ゲージ２９ａの表示が下限値であるマイナス５
００ｍｍＨｇ（２６０Ｔｏｒｒ）に達するまで続ける
（工程Ｓ１６）。

【００５３】圧力ゲージ２９ａの表示が下限値に達した
ときに、制御器４０はソレノイドバルブ２７を開け、再
びエジェクタ２２を駆動させ、バキュームスイッチ２９
のゲージ２９ａが上限値であるマイナス６５０ｍｍＨｇ
（１１０Ｔｏｒｒ）に達するまで続ける（工程Ｓ１
１）。

【００５４】（４）その後は上記（２）および（３）の
操作を繰り返す。

【００５５】このように現像液の脱気処理を繰り返す
と、若干量の液体成分が気液分離エレメントの膜６４ａ
を透過して、真空排気ライン５１に漏洩する。しかし、
漏洩した液体成分はトラップタンク２１により捕捉され
るので、これより下流側のライン５２，５３，５４は漏
洩液体成分により汚染されない。トラップタンク２１内
には漏洩液体成分が蓄積され、その液位が徐々に上昇す
る。制御器４０は、液面検知センサ２３を用いてトラッ
プタンク２１内の液位を監視している。トラップタンク
２１内の液位が設定レベルに達したときに、制御器４０
はソレノイドバルブ２５を閉じ、ライン５１〜５３を介
するチャンバ６１内の排気を停止する。次いで、制御器
４０は、バルブ５７ａを開けてトラップタンク２１内の
液体をドレンライン５７を介して排出し、さらに各ソレ
ノイドバルブ２５，２７を開けてエジェクタ２２を駆動
させる。これにより現像液の脱気処理が再開される。

【００５６】上記の真空排気ライン５１はトラップタン
ク２１のドレンライン５７に連通し、ドレンライン５７
を介して漏洩液体成分をトラップタンク２１から排出で
きるようにしている。このため、現像液の有効成分であ
るＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド）が真空排気ライン５１に漏洩したとしても、真空
排気手段２２，２６，２７，２８，５９にその影響が及
ばず、排気能力の低下は生じない。

【００５７】次に、図１４を参照しながら他の実施形態
の脱気装置について説明する。なお、この実施形態が上
記実施形態と同じ部分についての説明は省略する。

【００５８】この脱気装置では、下流側の真空排気ライ
ン５３を真空ポンプ３０の吸引側に直接連通させてい
る。このような脱気装置においては、真空排気ライン５
１〜５３を介して脱気チャンバ６１内を真空ポンプ３０
により直接排気するので、排気能力が高まる。なお、ト
ラップタンク２１を設けているので、真空ポンプ３０が
漏洩液体成分を吸い込み、排気能力が低下することはな
い。

【００５９】この脱気機構を用いて現像液を脱気処理す
る場合は、下記の操作を行う。

【００６０】（１）通常状態では、制御器４０はソレノ
イドバルブ２５を開けておく。この状態で制御器４０は
真空ポンプ３０を駆動させる。これにより脱気チャンバ
６１内の減圧操作が開始される（工程Ｓ１１）。真空ポ
ンプ３０の駆動によりライン５１，５２，５３を介して
脱気チャンバ６１内が排気され、その内圧が低下する。
脱気チャンバ６１の内圧およびトラップタンク２１の内
圧をそれぞれ検出する（工程Ｓ１２）。制御器４０は、
各センサ２３ｂ，２８，２９ａから圧力検出情報を受け
とると、これらに基づきオペレーションバルブ１１ａ，
１１ｂ、ソレノイドバルブ２５、バキュームスイッチ２
９をそれぞれ制御して、脱気チャンバ６１及びトラップ
タンク２１の内圧を２５〜４１０Ｔｏｒｒの範囲にコン
トロールする。この減圧操作は、バキュームスイッチ２
９の圧力ゲージ２９ａの表示が上限値であるマイナス７
３５ｍｍＨｇ（２５Ｔｏｒｒ）に達するまで続ける（工
程Ｓ１３）。

【００６１】（２）圧力ゲージ２９ａの表示が上限値に
達すると、制御器４０は真空ポンプ３０の駆動を停止さ
せる。これにより脱気チャンバ６１内の減圧操作は停止
する（工程Ｓ１４）。

【００６２】（３）現像液の脱気がチャンバ６１内で進
行するにしたがって、バキュームスイッチ２９のゲージ
２９ａの表示値が徐々に上昇する。脱気チャンバ６１の
内圧およびトラップタンク２１の内圧をそれぞれ検出す
る（工程Ｓ１５）。減圧停止は、バキュームスイッチ２
９の圧力ゲージ２９ａの表示が下限値であるマイナス３
５０ｍｍＨｇ（４１０Ｔｏｒｒ）に達するまで続ける
（工程Ｓ１６）。

【００６３】圧力ゲージ２９ａの表示が下限値に達した
ときに、制御器４０は再び真空ポンプ３０を駆動させ、
バキュームスイッチ２９のゲージ２９ａが上限値である
マイナス７３５ｍｍＨｇ（２５Ｔｏｒｒ）に達するまで
続ける（工程Ｓ１１）。

【００６４】（４）その後は上記（２）および（３）の
操作を繰り返す。

【００６５】この実施形態の脱気機構は、高真空を実現
できるので、効率よく脱気処理を行うことができ、現像
液に含まれる気体成分を十分に除去することができる。

【００６６】実際に、本実施形態の方法で脱気した現像
液と従来の方法で脱気した現像液とをそれぞれ用いて、
８インチ径ウエハＷに塗布した高解像度レジストを現像
し、両者を比較した。両者の現像欠陥を調べた結果、前
者は後者に比べて７割以上の改善がみられた。

【００６７】また、現像液吐出用ノズルは、図１５に示
すようなストリームタイプノズル８１を用いてもよい
し、図１６に示すようにノズル本体に複数のノズル８３
を取り付けたマルチタイプノズル８２を用いてもよい。
これらのノズル８１，８２はいずれもウエハＷを回転さ
せつつ、ノズル８１，８２を一方側から他方側へスキャ
ン移動させる。

【００６８】実際に、ストリームタイプノズル８１やマ
ルチタイプノズル８２を用いて現像液２をウエハＷに供
給する際には、Ｎ2 ガスをライン４を介してタンク１内
に導入し、現像液２をタンク１から供給ライン５に送り
出し、各エアオペレションバルブ１１ａ、１１ｂを閉じ
る。

【００６９】次いで、現像液脱気装置１０ａ，１０ｂに
おいて、現像液の飽和蒸気圧以下の圧力、例えば２５〜
４１０Ｔｏｒｒ（−３５０ｍｍＨｇ〜−７３５ｍｍＨ
ｇ）の圧力で２４０秒間だけ現像液２を脱気処理する。

【００７０】次いで、供給ライン５ａ，５ｂに存在する
現像液を排出し、これと入れ代わりに脱気処理された現
像液を供給する。この現像液の置換は、エアオペレショ
ンバルブ１１ａ、１１ｂを開け、現像液脱気装置１０
ａ、１０ｂとノズル８１，８２との間の供給ライン５
ａ，５ｂに存在する現像液の全量をダミーディスペンス
することにより行う。その後、エアオペレションバルブ
１１ａ、１１ｂを閉じる。次いで、ノズル８１，８２を
ウエハＷから外れたところに位置させる。次いで、エア
オペレションバルブ１１ａ、１１ｂを開けてノズル８
１，８２の液吐出孔からウエハＷの中央に現像液を吐出
させる。現像液を吐出させた状態でウエハＷを回転させ
る。ノズル８１，８２をウエハＷに対して相対的に往復
移動させる。なお、現像液の吐出量は、脱気処理された
現像液の量よりも少なく設定することが好ましい。ま
た、反対に、脱気処理する現像液の量は、１回の吐出量
よりも多く設定することが好ましい。

【００７１】その後、エアオペレションバルブ１１ａ、
１１ｂを閉じる。このようにして脱気処理された現像液
により塗布レジストは現像される。

【００７２】なお、上記実施形態では半導体ウエハを処
理する場合について説明したが、本発明はこれのみに限
られずＬＣＤ基板にも用いることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のレジスト処
理方法によれば、真空排気ラインを介して気液分離膜の
他方側の雰囲気の排気を開始し、気液分離膜の他方側の
圧力を検出し、この検出圧力が設定真空度の上限値に達
したところで気液分離膜の他方側の雰囲気の排気を停止
し、再び気液分離膜の他方側の圧力を検出し、この検出
圧力が設定真空度の下限値に達したところで気液分離膜
の他方側の雰囲気の排気を再び開始することにより、気
液分離膜の他方側の圧力を現像液の飽和蒸気圧以下の圧
力とし、現像液中に溶存する気体成分を気液分離膜の一
方側から他方側に移動させ、基板供給前の現像液を飽和
圧力以下の脱気圧力で少なくとも１５秒間は脱気処理す
るので、現像液に含まれる気体成分を充分に除去して欠
陥のない処理を行うことができる。また、本発明のレジ
スト処理装置によれば、脱気装置の密閉容器をそれぞれ
減圧するために、密閉容器にそれぞれ連通する複数の真
空排気ラインを有する減圧手段と、この減圧手段と前記
脱気装置との間に設けられ、現像液を脱気する際に現像
液供給経路から真空排気ラインのほうへ漏洩する液成分
を捕捉するトラップタンクと、減圧手段により真空排気
された密閉容器の内圧を検出するバキュームスイッチ
と、トラップタンクの内圧を検出する圧力センサとを備
えているので、制御手段はバキュームスイッチからの検
出圧力とトラップタンクからの検出圧力とに基づいて密
閉容器の内圧が所定の範囲に入るように減圧手段の動作
を制御し、高精度できめ細かな脱気処理がオンラインで
迅速に実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るレジスト処理装置の概
要を示すブロック図。

【図２】レジスト処理装置の処理液脱気装置を示すブロ
ック図。

【図３】脱気機構の概要を示す透視断面図。

【図４】脱気作用を説明するために脱気機構内の気液分
離エレメントを模式的に示す拡大図。

【図５】ノズルの一例を示す断面図。

【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿って切断したノズル
を示す直交断面図。

【図７】ノズル及びウェハの概要を示す斜視図。

【図８】半導体ウェハの現像処理方法を示すフローチャ
ート。

【図９】現像液の脱気処理方法を示すフローチャート。

【図１０】現像液の脱気処理時間と欠陥数との相関を示
す特性線図。

【図１１】脱気装置内の減圧度と欠陥数との相関を示す
特性線図。

【図１２】現像液の溶解窒素濃度と欠陥数との相関を示
す特性線図。

【図１３】現像液の溶解窒素濃度と窒素ガス圧力との相
関（理論値と実測値）を示す特性線図。

【図１４】他の実施形態の処理液脱気装置を示すブロッ
ク図。

【図１５】他の実施形態のノズルの概要を示す斜視図。

【図１６】他の実施形態のノズルの概要を示す斜視図。

【符号の説明】

１…主タンク（容器）、 ２…現像液、 ３…ガスボンベ、 ４…キャリアガスライン、 ５，５ａ，５ｂ…現像液供給ライン、 ６…中間タンク、 ６ａ，６ｂ，２３ａ，２３ｂ…センサ、 ７ａ，７ｂ…フローメーター、 ８ａ，８ｂ…フィルタ、 ９ａ，９ｂ…ウォータージャケット、 １０ａ，１０ｂ…脱気装置、 １１ａ，１１ｂ…エアオペレションバルブ１１ａ、 １２…ノズル、 １３…現像ユニット、 ２１…トラップタンク、 ２２…エジェクタ、 ２３ａ，２３ｂ，…センサ、 ２５，２７…ソレノイドバルブ、 ２６…レギュレータ、 ２８，２９ａ…ゲージ、 ２９…バキュームスイッチ、 ４０…制御器、 ５１，５２，５３，５４…真空排気ライン、 ５７…ドレンライン、 ６１…脱気チャンバ（密閉容器）、 ６４…気液分離エレメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｆ 7/38 ５０１ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６３ ５６９Ｂ (72)発明者 長谷部 圭蔵 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エ レクトロン九州株式会社プロセス開発セ ンター内 (56)参考文献 特開 平８−153675（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像液を貯留した容器内に加圧ガスを導
   入し、加圧ガスにより容器から供給ラインを経由してノ
   ズルに現像液を圧送し、ノズルから基板上に現像液を供
   給するレジスト処理方法において、 （ａ）気液分離膜及び真空排気ラインを備えた脱気機構
   を前記供給ラインに設ける工程と、 （ｂ）容器内に加圧ガスを導入し、加圧ガスにより容器
   から供給ラインを経由して前記気液分離膜の一方側に現
   像液を通流させる工程と、 （ｃ）前記真空排気ラインを介して前記気液分離膜の他
   方側の雰囲気の排気を開始し、前記気液分離膜の他方側
   の圧力を検出し、この検出圧力が設定真空度の上限値に
   達したところで前記気液分離膜の他方側の雰囲気の排気
   を停止し、再び前記気液分離膜の他方側の圧力を検出
   し、この検出圧力が設定真空度の下限値に達したところ
   で前記気液分離膜の他方側の雰囲気の排気を再び開始す
   ることにより、前記気液分離膜の他方側の圧力を現像液
   の飽和蒸気圧以下の圧力とし、現像液中に溶存する気体
   成分を気液分離膜の一方側から他方側に移動させ、これ
   により基板供給前の現像液から気体成分を除去する脱気
   工程と、 （ｄ）前記脱気機構からノズルまでの間の供給ラインに
   存在する現像液を排出し、前記脱気工程（ｃ）で脱気処
   理された現像液を前記脱気機構からノズルまでの間の供
   給ラインに導入する現像液置換工程と、 （ｅ）脱気処理された現像液をノズルから基板に向けて
   吐出供給する工程と、 （ｆ）ノズルと基板とを相対的に回転させ、ノズルと基
   板との間に脱気処理された現像液の液膜を形成する工程
   と、 を具備することを特徴とするレジスト処理方法。
2. 【請求項２】 設定真空度の上限値を２５Ｔｏｒｒと
   し、設定真空度の下限値を４１０Ｔｏｒｒとすることを
   特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 設定真空度の上限値を１１０Ｔｏｒｒと
   し、設定真空度の下限値を２６０Ｔｏｒｒとすることを
   特徴とする請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 上記圧送工程では、加圧ガスの圧力を
   ０．５〜３ｋｇ／ｃｍ² の範囲とすることを特徴とする
   請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 上記現像液吐出工程では、ノズルから吐
   出する現像液の量を、脱気機構で脱気処理された現像液
   の量よりも少なくすることを特徴とする請求項１記載の
   方法。
6. 【請求項６】 上記現像液吐出工程では、脱気機構で脱
   気処理する現像液の量を、１枚の基板を処理するのに必
   要な量よりも多くすることを特徴とする請求項１記載の
   方法。
7. 【請求項７】 前記加圧ガスは窒素ガスであり、上記脱
   気工程では現像液中の溶存窒素量を２５ｐｐｍ以下にす
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 現像液を貯留した容器内に加圧ガスを導
   入し、加圧ガスにより容器から供給ラインを経由してノ
   ズルに現像液を圧送し、ノズルから基板上に現像液を供
   給するレジスト処理装置において、 前記ノズルに現像液を供給する複数の現像液供給経路
   と、 これら複数の現像液供給経路の各々に連通する密閉容器
   を有し、現像液中に溶存した気体成分を除去する複数の
   脱気装置と、 これらの脱気装置の密閉容器をそれぞれ減圧するため
   に、密閉容器にそれぞれ連通する複数の真空排気ライン
   を有する減圧手段と、 この減圧手段と前記脱気装置との間に設けられ、現像液
   を脱気する際に前記現像液供給経路から前記真空排気ラ
   インのほうへ漏洩する液成分を捕捉するトラップタンク
   と、 前記減圧手段により真空排気された前記密閉容器の内圧
   を検出するバキュームスイッチと、 前記トラップタンクの内圧を検出する圧力センサと、 前記バキュームスイッチからの検出圧力と前記トラップ
   タンクからの検出圧力とに基づいて前記密閉容器の内圧
   を現像液の飽和蒸気圧以下であって、２５〜４１０Ｔｏ
   ｒｒの範囲に入るように前記減圧手段の動作を制御する
   制御手段と、 具備することを特徴とするレジスト処理装置。
9. 【請求項９】 前記減圧手段は、前記真空排気ラインと
   は別のラインに流体を通流させ、その別ラインの流れを
   利用して前記真空排気ラインを減圧させるエジェクタ
   と、このエジェクタに通流させる流体の圧力を検出する
   ゲージと、をさらに具備し、 前記制御手段は、前記バキュームスイッチからの検出圧
   力および前記トラップタンクからの検出圧力の他に、前
   記ゲージからの検出圧力をも併せ、これら３つの検出圧
   力情報に基づいて前記密閉容器の内圧が所定の範囲に入
   るように前記減圧手段の動作を制御することを特徴とす
   る請求項８記載の装置。