JP3527426B2 - 現像処理方法および現像処理装置 - 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、半導体ウエハ等の
基板に現像処理を施す現像処理方法および現像処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】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のための塗布・現像処
理システムにおいては、半導体ウエハ（以下、「ウエ
ハ」という）の表面にレジスト膜を形成するレジスト塗
布処理と、レジスト塗布後のウエハに対して露光処理を
行った後に当該ウエハを現像する現像処理とが行われて
いる。

【０００３】この現像処理においては、所定の回路パタ
ーンが露光されてポストエクスポージャーベーク処理お
よび冷却処理されたウエハが、現像処理ユニットに搬入
されてスピンチャックに装着される。現像液供給ノズル
から現像液が供給されて、ウエハの全面に例えば１ｍｍ
の厚みになるように塗布される。ウエハは、この現像液
が塗布された状態で所定時間静止される。そして、その
際に、自然対流により現像処理が進行する。その後、ス
ピンチャックによりウエハが回転されて現像液が振り切
られ、次いで、洗浄液供給ノズルからリンス液が吐出さ
れてウエハ上に残存する現像液が洗い流される。その
後、スピンチャックが高速で回転され、ウエハ上に残存
する現像液およびリンス液が吹き飛ばされてウエハが乾
燥される。これにより、一連の現像処理が終了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ウエ
ハ上に形成される回路パターンの微細化の要求が年々高
まっており、回路パターンの線幅がウエハ全域にわたっ
て均一になるように現像を進行させることが望まれてい
る。

【０００５】しかしながら、現像処理の際には、上述し
たように、現像液をウエハ上に単に静止させているだけ
であり、現像処理の進行は、現像液の自然対流にゆだね
られている状況であり、しかも、回路パターンの線幅
は、露光工程における露光時間、露光量等に影響される
だけでなく、現像液の温度、現像時間等によっても影響
されることから、回路パターンの線幅がウエハの全域に
わたって均一になるように現像処理を進行させることは
困難である。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、基板上の現像処理をコントロールして、基板上
に形成される回路パターンの線幅を所定の値にするとと
もに、その均一化を図ることができる現像処理方法およ
び現像処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点によれば、露光処理後の基板表
面に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理方法であ
って、基板表面に現像液を塗布する際に、流体供給機構
を退避位置から移動させて基板に対向して配置し、現像
処理中に、この流体供給機構から基板上の現像液に向け
て流体として気体を供給する工程を有し、これにより現
像処理をコントロールすることを特徴とする現像処理方
法が提供される。

【０００８】本発明の第２の観点によれば、露光処理後
の基板表面に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理
方法であって、基板表面に現像液を塗布する際に、ヘッ
ド部材と、ヘッド部材に設けられた複数の流体吐出部と
を有する流体供給機構を基板に対向して配置し、現像処
理中に、この流体供給機構から基板上の現像液に向けて
流体を供給する工程を有し、前記ヘッド部材は、１また
は複数の流体吐出部を有する複数の領域を有し、これら
複数の領域ごとに流体吐出を制御しながら前記複数の吐
出部から基板上の現像液に向けて流体を吐出し、基板の
部位に応じて現像処理を制御することを特徴とする現像
処理方法が提供される。本発明の第３の観点によれば、
露光処理後の基板表面に現像液を塗布して現像処理を行
う現像処理方法であって、基板表面に現像液を塗布する
際に、前記基板と略同一の形状および大きさを有するヘ
ッド部材と、ヘッド部材に設けられた複数の流体吐出部
を有する流体供給機構を基板に対向して配置し、現像処
理中に、この流体供給機構から基板上の現像液に向けて
流体を供給する工程を有し、これにより現像処理をコン
トロールすることを特徴とする現像処理方法が提供され
る。

【０００９】本発明の第４の観点によれば、露光処理後
の基板表面に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理
装置であって、基板を支持する支持部材と、基板表面に
現像液を供給して塗布するための現像液供給ノズルと、
現像液が塗布された基板に現像処理をコントロールする
ための流体として気体を供給する流体供給機構と、前記
流体供給機構を退避位置から前記基板に対向する位置に
移動させる移動機構とを具備することを特徴とする現像
処理装置が提供される。

【００１０】上記本発明の第１の観点によれば、基板表
面に現像液を塗布する際に、基板上の現像液に流体とし
て気体を供給し、これにより現像処理をコントロールす
るので、現像を適切に進行させることができ、かつ現像
の不均一を解消することができる。したがって、基板上
に所望の線幅の回路パターンを均一な線幅で形成するこ
とができる。すなわち、基板全体に亘って所望の線幅が
得られない場合には、基板全体に一様に流体として気体
を供給して現像処理をコントロールすることができる
し、また、例えば回路パターンの線幅が不均一になる箇
所に、局部的に流体として気体を供給することにより、
その箇所の現像液の温度、現像液の厚み、現像液の液面
状態等をコントロールして現像処理をコントロールし、
回路パターンの線幅の均一化を図ることができる。ま
た、流体として高湿度空気を供給することにより、現像
液の蒸発を抑制することができ、現像液の温度低下によ
る線幅の不均一を防止することができる。さらに、流体
としてｐＨをコントロールした空気を供給することによ
り、アンモニア等の現像に悪影響を与える物質を除去す
ることができる。

【００１１】上記本発明の第４の観点によれば、現像液
が塗布された基板に現像処理をコントロールするための
流体として気体を供給するので、所望の現像がなされな
いことおよび現像の不均一を解消することができ、基板
上に所望の線幅の回路パターンを均一な線幅で形成する
ことができる。

【００１２】上記本発明の第２〜第３の観点によれば、
現像液が塗布された基板に現像処理をコントロールする
ための流体を供給するので、所望の現像がなされないこ
とおよび現像の不均一を解消することができ、基板上に
所望の線幅の回路パターンを均一な線幅で形成すること
ができる。

【００１３】この場合に、流体供給機構を、現像液が塗
布された基板に対向するように配置されるヘッド部材
と、このヘッド部材に設けられた複数の流体吐出部とを
有する構造とすることにより、基板の所望の部位に現像
をコントロールする流体を供給することができる。

【００１４】また、ヘッド部材を、１または複数の前記
流体吐出部を有する複数の領域を有し、これら複数の領
域ごとに流体吐出を制御しながら前記複数の吐出部から
基板上の現像液に向けて流体を吐出する構造にすること
により、現像処理の際に回路パターンの線幅が例えば不
均一になる基板上の領域を予め把握しておけば、その領
域に流体を吐出することにより、現像液の温度、現像液
の厚み、現像液の液面状態等をコントロールすることが
でき、確実に線幅の均一化を図ることができる。

【００１５】さらに、複数の領域を、前記ヘッド部材に
同心円状に形成することにより、特に、基板上に同心状
に現れやすい現像の不均一に対処することができる。

【００１６】さらにまた、ヘッド部材を基板と略同一の
形状および大きさとすることにより、ヘッド部材を基板
に対向させることによって基板の全域に亘って任意に現
像処理をコントロールすることができる。

【００１７】本発明の第５の観点によれば、露光処理後
の基板表面に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理
装置であって、基板を支持する支持部材と、基板表面に
現像液を供給して塗布するための現像液供給ノズルと、
現像液が塗布された基板に対向するように配置されるヘ
ッド部材と、このヘッド部材に設けられた複数の流体吐
出部から基板に現像処理をコントロールするための流体
を供給する流体供給機構とを具備し、前記ヘッド部材
は、１または複数の前記流体吐出部を有する複数の領域
を有し、これら複数の領域ごとに流体吐出を制御しなが
ら前記複数の流体吐出部から基板上の現像液に向けて流
体を吐出し、基板の部位に応じて現像処理を制御するこ
とを特徴とする現像処理装置が提供される。

【００１８】本発明の第６の観点によれば、露光処理後
の基板表面に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理
装置であって、基板を支持する支持部材と、基板表面に
現像液を供給して塗布するための現像液供給ノズルと、
現像液が塗布された基板に対向するように配置され、前
記基板と略同一の形状および大きさを有するヘッド部材
と、このヘッド部材に設けられた複数の流体吐出部から
基板に現像処理をコントロールするための流体を供給す
る流体供給機構とを具備することを特徴とする現像処理
装置が提供される。本発明の第７の観点によれば、露光
処理後の基板表面に現像液を塗布して現像処理を行う現
像処理装置であって、基板表面に現像液を供給する現像
液供給ノズルと、基板表面に供給された現像液に向けて
所定の流体を供給し吐出する複数の流体吐出口を有する
ヘッド部材と、前記ヘッド部材を退避位置から前記基板
に対向する位置に移動させる移動機構と、前記複数の流
体吐出口と流体供給源との間に接続され前記所定の流体
を供給する流体通流管と、前記流体通流管に設けられ前
記流体を所定流量に調整する流量調整バルブと、前記流
量調整バルブの開度を制御して前記流体の流量を制御す
る流量コントローラと、前記各吐出口から吐出される流
体の温度を所定温度に制御する温度コントローラとを具
備し、前記流量コントローラおよび前記温度コントロー
ラにより、基板の部位に応じて流体流量及び流体温度が
制御されることを特徴とする現像処理装置が提供され
る。

【００１９】なお、本発明において使用する流体は、気
体であっても液体であってもよく、気体としては、上述
のような空気の他、Ｎ_２ガス等を使用することができ、
液体としては、例えば、純水を使用することができ、こ
れらの流体により、現像液の温度、現像液の厚み、現像
液の液面状態等を良好にコントロールすることができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１ないし図３は、各々
本発明の実施の形態が採用された半導体ウエハ（以下、
「ウエハ」という）の塗布・現像処理システムの全体構
成の図であって、図１は平面、図２は正面、図３は背面
を夫々示している。

【００２１】この塗布・現像処理システム１は、図１に
示すように、ウエハＷをウエハカセットＣＲで例えば２
５枚単位で外部からシステムに搬入したり、あるいはシ
ステムから搬出したり、ウエハカセットＣＲに対してウ
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１１と、この処理ス
テーション１１に隣接して設けられる露光装置（図示せ
ず）との間でウエハＷを受け渡しするためのインターフ
ェース部１２とを一体に接続した構成を有している。

【００２２】前記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上の位置決め突起２
０ａの位置に、複数個例えば４個までのウエハカセット
ＣＲが、夫々のウエハ出入口を処理ステーション１１側
に向けてＸ方向に一列に載置され、このカセット配列方
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：垂直方向）に移動可
能なウエハ搬送体２１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。

【００２３】さらにこのウエハ搬送体２１は、θ方向に
回転自在に構成されており、後述するように処理ステー
ション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ_３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）にもアクセス可能となっている。

【００２４】前記処理ステーション１１には、図１に示
すように、ウエハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウエ
ハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニ
ットが複数毎に多段に配置されている。

【００２５】主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すよう
に、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上
下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持
体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されてお
り、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中
心としてウエハ搬送装置４６と一体に回転し、それによ
りこのウエハ搬送装置４６は、θ方向に回転自在となっ
ている。

【００２６】ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前
後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これ
らの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハ
Ｗの受け渡しが行われる。

【００２７】また、図１に示すように、この例では、処
理ユニットが多段に配置された５つの処理ユニット群Ｇ
_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、Ｇ_５が配置可能となっており、
第１および第２の処理ユニット群Ｇ_１、Ｇ_２は、システ
ム正面（図１において手前）側に配置され、第３の処理
ユニット群Ｇ_３はカセットステーション１０に隣接して
配置され、第４の処理ユニット群Ｇ_４はインターフェー
ス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理
ユニット群Ｇ_５は背面側に配置可能となっている。

【００２８】図２に示すように、第１の処理ユニット群
Ｇ_１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに
載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニッ
ト、例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像
処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられて
いる。第２の処理ユニット群Ｇ_２でも、２台のスピンナ
型処理ユニット、例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯ
Ｔ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２
段に重ねられている。

【００２９】図３に示すように、第３の処理ユニット群
Ｇ_３では、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、例えば冷却処理を行う
クーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高
めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユ
ニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニッ
ト（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニ
ット（ＰＲＥＢＡＫＥ）および露光処理後の加熱処理を
行うポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＯ
ＢＡＫＥ）が、下から順に例えば８段に重ねられてい
る。第４の処理ユニット群Ｇ_４でも、オーブン型の処理
ユニット、例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（ＥＸＴ）、クーリングユニ
ット（ＣＯＬ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡ
ＫＥ）およびポストエクスポージャーベーキングユニッ
ト（ＰＯＢＡＫＥ）が下から順に、例えば８段に重ねら
れている。

【００３０】前記インターフェース部１２は、図１に示
すように、奥行方向（Ｘ方向）については、前記処理ス
テーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向について
はより小さなサイズに設定されている。そしてこのイン
ターフェース部１２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、他方、背面部には周辺露光装置２３が配
置され、さらに、中央部には、ウエハ搬送体２４が設け
られている。このウエハ搬送体２４は、Ｘ方向、Ｚ方向
に移動して両カセットＣＲ、ＢＲおよび周辺露光装置２
３にアクセスするようになっている。前記ウエハ搬送体
２４は、θ方向にも回転自在となるように構成されてお
り、前記処理ステーション１１側の第４の処理ユニット
群Ｇ_４の多段ユニットに属するイクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ
受け渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっ
ている。

【００３１】また前記塗布・現像処理システム１では、
図１に示すように、記述の如く主ウエハ搬送機構２２の
背面側にも破線で示した第５の処理ユニット群Ｇ_５の多
段ユニットが配置できるようになっているが、この第５
の処理ユニット群Ｇ_５の多段ユニットは、案内レール２
５に沿って主ウエハ搬送機構２２からみて、側方へシフ
トできるように構成されている。したがって、この第５
の処理ユニット群Ｇ_５の多段ユニットを図示の如く設け
た場合でも、前記案内レール２５に沿ってスライドする
ことにより、空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機
構２２に対して背後からメンテナンス作業が容易に行え
るようになっている。

【００３２】次に、上記システム１の現像処理ユニット
（ＤＥＶ）について説明する。図４および図５は、現像
処理ユニット（ＤＥＶ）の全体構成を示す略断面図およ
び略平面図である。

【００３３】この現像処理ユニット（ＤＥＶ）の中央部
には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側に
はスピンチャック５２が配置されている。スピンチャッ
ク５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態
で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ
５４は、ユニット底板５０の開口に昇降移動可能に配置
され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフラ
ンジ部材５８を介してたとえばエアシリンダからなる昇
降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されて
いる。駆動モータ５４の側面にはたとえばステンレス鋼
（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付
けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４
の上半部を覆うように取り付けられている。

【００３４】現像液塗布時、フランジ部材５８の下端
は、ユニット底板５０の開口の外周付近でユニット底板
５０に密着される。スピンチャック５２と主ウエハ搬送
機構２２との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、
昇降駆動手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャッ
ク５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下
端がユニット底板５０から浮くようになっている。な
お、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の筐体には、ウエハ保
持部材４８が侵入するための窓７０が形成されている。

【００３５】ウエハＷの表面に現像液を供給するための
現像液供給ノズル８６は、現像液供給管８８を介して図
示しない現像液供給部に接続されている。この現像液供
給ノズル８６はノズルスキャンアーム９２の先端部に着
脱可能に取り付けられている。このスキャンアーム９２
は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設さ
れたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材
９６の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向
駆動機構によって垂直支持部材９６と一体的にＹ方向に
移動するようになっている。

【００３６】現像液供給ノズル８６は、水平方向に延在
するように設けられており、現像液塗布に際しては、図
４に示すように、ウエハＷの直径に対応するようにウエ
ハＷ中央部の上方に位置される。この現像液供給ノズル
８６は、図６に示すように、その下面に複数の吐出口８
７を有しており、吐出された現像液が全体として帯状に
なるようになっている。そして、現像液の塗布の際に
は、ウエハＷの上方に位置する現像液供給ノズル８６か
ら現像液が帯状に吐出されながら、ウエハＷが例えば１
回転されることにより、現像液がウエハＷ全面に塗布さ
れる。この現像液供給ノズル８６は、スリット状の現像
液吐出口を有していてもよい。また、現像液吐出の際に
は、ウエハＷを回転させずに現像液供給ノズル８６をガ
イドレール９４に沿ってスキャンさせてもよい。なお、
現像液供給ノズル８６は、これらに限定されるものでは
なく、他のタイプのものであってもよい。

【００３７】また、洗浄液を吐出するためのリンスノズ
ル１０２が設けられ、このリンスノズル１０２は、ガイ
ドレール９４上をＹ方向に移動自在に設けられたノズル
スキャンアーム１０４の先端に取り付けられている。こ
れにより、現像液による現像処理の終了後、ウエハＷ上
に移動して、洗浄液をウエハＷに吐出するようになって
いる。

【００３８】さらに、本実施の形態では、ウエハＷに対
向するように配置されて流体を吐出するためのヘッド部
材１０６が設けられている。このヘッド部材１０６は、
図５に示すように、ガイドレール９４上をＹ方向に移動
自在に設けられた移動機構１０８の先端に取り付けられ
て、ウエハＷに対向する位置と、退避位置とを移動する
ようになっている。なお、退避位置は、図示したウエハ
Ｗの側方に限らず、ウエハＷの上方であってもよい。

【００３９】このヘッド部材１０６は、図７および図８
に示すように、ウエハＷの形状に対応して円形であり大
きさも略同一であって、その下面には、多数の流体吐出
口１１０が設けられている。これら流体吐出口１１０
は、図８に示すように同心円状に複数列に配列されお
り、この流体吐出口１１０からウエハＷの現像液Ｌに向
けて所定の流体が吐出される。

【００４０】ヘッド部材１０６は、図９に示すように、
流体吐出口１１０の配列に従って同心円状に複数の領域
Ａ〜Ｆを有している。各領域に属する複数の流体吐出口
１１０は、それぞれ環状の流体通流路１１１を有してい
る。これら流体通流路１１１は、ヘッド部材１０６内に
同心円状に形成され、各流体通流路１１１には上方に延
びる流体通流孔１１２が接続されている。各流体通流孔
１１２には、流体通流管１１３を介して流体供給源１１
６が接続されている。各流体通流管１１３には、流量調
節バルブ１１４および温調ジャケット１１５が設けられ
ている。流量調節バルブ１１４の開度は流量コントロー
ラ１１７により制御され、温調ジャケット１１５の温度
は温度コントローラ１１８により制御されるようになっ
ている。したがって、ヘッド部材１０６の各領域ごとに
現像液Ｌに吐出する流体の吐出量および温度を制御する
ことができ、ウエハＷの部位に応じて流体吐出量および
流体温度を変化させることができる。また、ウエハＷの
流体供給が必要な部位のみに所定流量で所定温度の流体
を供給することも可能である。

【００４１】ヘッド部材１０６に形成される領域は、同
心円状に限らず、例えば、半円状に２分割、直径方向に
平行な直線で３以上に分割等、任意に分割することがで
きる。また、各流体吐出口１１０ごとに配管を接続して
各流体吐出口１１０ごとに流体の流量を制御するように
することも可能である。この場合には、よりきめの細か
い流体吐出量の制御を行うことができる。

【００４２】吐出する流体としては、気体または液体の
いずれも用いることができる。気体としては、例えば、
Ｎ_２または空気を用いることができ、液体としては、例
えば、純水を用いることができる。Ｎ_２または空気を吐
出する場合には、その吐出温度および吐出量を変化させ
ることにより、ウエハＷ上の現像液の温度、現像液の厚
みおよび現像液の液面状態等を変化させることができ、
現像の進行をコントロールすることができる。また、純
水を吐出する場合には、現像液が純水に触れると、現像
が中断するため、この場合には、現像の進行を中断する
コントロールを行うことができる。さらに、ウエハＷに
供給する流体として高湿度空気を用いれば、現像液の蒸
発を防ぐことができる。さらにまた、ウエハＷに供給す
る流体としてｐＨをコントロールした空気を用いること
もできる。

【００４３】次に、このように構成された現像処理ユニ
ット（ＤＥＶ）における現像処理の動作を説明する。所
定のパターンが露光されポストエクスポージャーベーク
処理および冷却処理されたウエハＷが、主ウエハ搬送機
構２２によってカップＣＰの真上まで搬送され、昇降駆
動手段６０によって上昇されたスピンチャック５２に真
空吸着される。

【００４４】次いで、現像液供給ノズル８６がウエハＷ
の上方に移動され、この現像液供給ノズル８６から現像
液が帯状に吐出されながら、ウエハＷが例えば１回転さ
れることにより、現像液がウエハＷ全面に例えば１ｍｍ
の厚みになるように塗布される。

【００４５】その際に、ヘッド部材１０６が移動機構１
０８によりウエハＷに対向するように配置され、ウエハ
Ｗの全面または局部に、ヘッド部材１０６の各流体吐出
口１１０からウエハＷ上の現像液Ｌに向けて流体が吐出
される。ウエハＷの全面に一様に流体を吐出する場合に
は、ウエハＷ全体の現像処理をコントロールすることが
可能である。また、流量コントローラ１１７および温度
コントローラ１１８により、ヘッド部材１０６の領域ご
とに異なる流量および温度で流体を吐出することによ
り、ウエハＷの部位ごとに現像を制御することができ
る。さらに、例えば、予め把握されている線幅が不均一
になるウエハＷ上の領域（例えば、中心部、周辺部）
に、ヘッド部材１０６の各流体吐出口１１０から局部的
に所定流量および所定温度に制御された流体が吐出され
る場合には、その領域のみ、現像液の温度、現像液の厚
み、現像液の液面状態等をコントロールすることによ
り、現像状態がウエハＷの他の部位と同様になるように
することができる。

【００４６】このようにして、ウエハＷ上の現像液Ｌに
流体を吐出しながら現像処理を行い、所定時間経過して
現像処理が処理が終了すると、ヘッド部材１０６は、退
避位置に移動される。

【００４７】次いで、ウエハＷがスピンチャック５２に
より回転されて現像液が振り切られる。その後、リンス
ノズル１０２がウエハＷの上方に移動され、リンスノズ
ル１０２から洗浄液が吐出されてウエハＷ上に残存する
現像液が洗い流される。

【００４８】その後、スピンチャック５２が高速で回転
され、ウエハＷ上に残存する現像液および洗浄液が吹き
飛ばされてウエハＷが乾燥される。これにより、一連の
現像処理が終了する。

【００４９】以上のように、本実施形態では、ヘッド部
材１０６の各領域から所定の流体を吐出することによ
り、ウエハＷ上の現像液Ｌの温度、現像液の厚み等をコ
ントロールすることができ、これにより現像処理をコン
トロールして、所望の線幅の回路パターンを均一な線幅
で形成することができる。

【００５０】具体的には、ウエハ全体に亘って一様に現
像処理をコントロールして所望の線幅を得ようとする場
合には、所定温度および所定流量で所定の流体をウエハ
Ｗ上の現像液Ｌに一様に供給すればよいし、ウエハＷの
部位に応じて現像処理をコントロールする必要がある場
合には、流量コントローラ１１７および温度コントロー
ラ１１８により、ヘッド部材１０６の領域ごとに異なる
流量および温度で流体を吐出すればよい。また、例え
ば、予め把握されている線幅が不均一になるウエハＷ上
の領域（例えば、中心部、周辺部）に、ヘッド部材１０
６の各流体吐出口１１０から局部的に所定流量および所
定温度に制御された流体が吐出される場合には、その領
域のみ、現像液の温度、現像液の厚み、現像液の液面状
態等をコントロールすることにより、現像状態がウエハ
Ｗの他の部位と同様になるようにすればよい。以上によ
り、現像液塗布後に現像処理の進行を適切に制御するこ
とができ、所望の線幅の回路パターンを均一に形成する
ことができる。

【００５１】ヘッド部材１０６から吐出する流体とし
て、Ｎ_２または空気のような気体を吐出する場合には、
その吐出温度および吐出量を変化させることにより、ウ
エハＷ上の現像液の温度、現像液の厚みおよび現像液の
液面状態等を変化させて現像処理をコントロールするこ
とができる。また、ウエハＷの周辺部に純水を微量吐出
し、現像を遅らせることにより、周辺部の線幅を中心部
の線幅と同様になるようにコントロールすることができ
る。

【００５２】さらに、流体としてｐＨをコントロールし
た空気を供給することにより、アンモニア等の現像に悪
影響を与える物質を除去することができる。さらにま
た、流体として高湿度空気を使用すれば、現像液の蒸発
を抑制することができ、蒸発の際の気化熱により現像液
の温度が低下して線幅が変動したり不均一になったりす
ることを防止することができる。

【００５３】このように現像液の蒸発を抑制して所望の
線幅を得るためには、ウエハＷ上に現像液を塗布した
後、カップＣＰ内の温度および湿度をコントロールすれ
ばよい。このようにカップＣＰ内の温度および湿度をコ
ントロールするために、図９に示したヘッド部材１０６
にさらに湿度コントロール機構を設けるようにしてもよ
い。

【００５４】しかし、このような目的の場合には、ウエ
ハＷの周囲全体の温度および湿度が制御されていれば十
分であるから、図１０に示す装置により、より簡易に目
的を達成することができる。

【００５５】図１０に示す装置は、カップＣＰ内のスピ
ンチャック５２上の現像液Ｌが塗布されたウエハＷに、
温度および湿度がコントロールされた高湿度空気をダウ
ンフロー状態で供給する円筒状の高湿度空気供給部材１
２０を備えている。この高湿度空気供給部材１２０には
配管１２１を介して高湿度空気供給源１２４が接続され
ている。また、高湿度空気供給部材１２０には、配管１
２１からの空気を整流にしてダウンフローを形成する、
パンチングメタル等により構成された整流板１２２が設
けられている。

【００５６】また、配管１２１にはバルブ１２３が設け
られており、流量コントローラ１２５によりバルブの開
度をコントロールすることで高湿度空気の流量がコント
ロールされる。カップＣＰ内には、温度・湿度センサー
１２６が設けられており、このセンサー１２６の検出値
は温度・湿度コントローラ１２７に出力される。そし
て、高湿度空気供給源１２４の空気の温度および湿度が
所定の値になるように温度・湿度コントローラ１２７に
より制御される。

【００５７】この場合に、高湿度空気の温度を周囲の温
度よりも１℃程度高くすることにより、高湿度空気供給
部材１２０内に結露が生じることを防止することが好ま
しい。

【００５８】このような装置では、高湿度空気供給源１
２４から、配管１２１および部材１２０の整流板１２２
を通って、温度および湿度が制御された高湿度空気がダ
ウンフロー状態でウエハＷ上の現像液に供給されるの
で、ウエハＷの周囲を一定湿度の高湿度状態でかつ一定
温度に保つことができ、現像液蒸発による現像液の温度
変動に起因する線幅の変動を抑制することができる。

【００５９】具体的には、従来の現像ユニットにおいて
は、例えば温度２３℃、湿度４０％（標準条件）で現像
が行われ、現像液の塗布（液盛り）に要する時間は１分
間である。この場合には、標準条件下で約０．１ｃｃの
現像液が蒸発し、この時の気化熱により約２℃の液温の
低下が生じ、線幅の変動が生じる。これに対して上記の
ように制御して、温度２３℃、湿度６０〜８０％に保つ
ことにより、現像液の蒸発が防止され、線幅の変動を抑
えることができた。

【００６０】なお、このような高湿度空気のダウンフロ
ーを形成するのではなく、図１１のように、ウエハＷの
斜め上方に吐出口が配置されたブロワー１３０を用いて
温度および湿度がコントロールされた高湿度空気を供給
するようにすることもできる。また、レジスト・塗布現
像システムが配置されているクリーンルーム内のダウン
フローを取り込んで、その温度・湿度をコントロールし
てウエハＷ上の現像液に供給するようにすることもでき
る。さらに、図１０および図１１の装置は、流体をウエ
ハＷに一様に供給すればよい場合であれば、高湿度空気
の場合以外にも適用することができる。

【００６１】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
では、半導体ウエハ用の塗布・現像処理システムについ
て説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例
えばＬＣＤ基板用の塗布・現像処理システムにも本発明
を適用することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板表面に現像液を塗布する際に、基板上の現像液に流
体を供給し、これにより現像処理をコントロールするの
で、現像を適切に進行させることができ、かつ現像の不
均一を解消することができる。したがって、基板上に所
望の線幅の回路パターンを均一な線幅で形成することが
できる。すなわち、基板全体に亘って所望の線幅が得ら
れない場合には、基板全体に一様に流体を供給して現像
処理をコントロールすることができるし、また、例えば
回路パターンの線幅が不均一になる箇所に、局部的に流
体を供給することにより、その箇所の現像液の温度、現
像液の厚み、現像液の液面状態等をコントロールして現
像処理をコントロールし、回路パターンの線幅の均一化
を図ることができる。また、流体として高湿度空気を供
給することにより、現像液の蒸発を抑制することがで
き、現像液の温度低下による線幅の不均一を防止するこ
とができる。さらに、流体としてｐＨをコントロールし
た空気を供給することにより、アンモニア等の現像に悪
影響を与える物質を除去することができる。

【００６３】また、本発明の他の観点によれば、基板表
面に現像液を塗布する際に、基板周囲の雰囲気の温度お
よび湿度をコントロールするので、現像液の蒸発を制御
して、気化熱による局部的な現像液の温度低下を抑制す
ることができ、線幅の不均一を防止することができる。

【００６４】さらに、本発明のさらに他の観点によれ
ば、現像液が塗布された基板に現像処理をコントロール
するための流体を供給するので、所望の現像がなされな
いことおよび現像の不均一を解消することができ、基板
上に所望の線幅の回路パターンを均一な線幅で形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である半導体ウエハのレ
ジスト塗布現像処理システムの全体構成を示す平面図。

【図２】図１のレジスト塗布現像処理システムの全体構
成を示す正面図。

【図３】図１のレジスト塗布現像処理システムの全体構
成を示す背面図。

【図４】図１のレジスト塗布現像処理システムに装着し
た現像処理ユニットの全体構成を示す断面図。

【図５】図１のレジスト塗布現像処理システムに装着し
た現像処理ユニットの平面図。

【図６】上記現像処理ユニットに用いられる現像液供給
ノズルを示す斜視図。

【図７】現像処理ユニットにおける現像液が塗布された
ウエハとヘッド部材を拡大して示す断面図。

【図８】上記現像処理ユニットのヘッド部材を斜め下方
から視た斜視図。

【図９】上記現像処理ユニットのヘッド部材における流
体制御系を示す断面図。

【図１０】図１のレジスト塗布現像処理システムに装着
した現像処理ユニットにおける現像をコントロールする
機構の他の例を示す断面図。

【図１１】図１０の現像をコントロールする機構におけ
る高湿度空気供給の他の例を示す断面図。

【符号の説明】

２２……主ウエハ搬送機構 ５２……スピンチャック ５４……駆動モータ ８６……現像液供給ノズル １０２……リンスノズル １０６……ヘッド部材 １０８……移動機構 １１０……流体吐出口 １１６……流体供給源 １２０……高湿度空気供給部材 １２４……高湿度空気供給源 １２７……温度・湿度コントローラ ＤＥＶ……現像処理ユニット Ｗ……半導体ウエハ（基板）

フロントページの続き (72)発明者 山村 健太郎 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (56)参考文献 特開 平10−242047（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−297403（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−148226（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−211630（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−349725（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315314（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/30

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光処理後の基板表面に現像液を塗布し
   て現像処理を行う現像処理方法であって、 基板表面に現像液を塗布する際に、流体供給機構を退避
   位置から移動させて基板に対向して配置し、現像処理中
   に、この流体供給機構から基板上の現像液に向けて流体
   として気体を供給する工程を有し、これにより現像処理
   をコントロールすることを特徴とする現像処理方法。
2. 【請求項２】 露光処理後の基板表面に現像液を塗布し
   て現像処理を行う現像処理方法であって、 基板表面に現像液を塗布する際に、ヘッド部材と、ヘッ
   ド部材に設けられた複数の流体吐出部とを有する流体供
   給機構を基板に対向して配置し、現像処理中に、この流
   体供給機構から基板上の現像液に向けて流体を供給する
   工程を有し、 前記ヘッド部材は、１または複数の流体吐出部を有する
   複数の領域を有し、これら複数の領域ごとに流体吐出を
   制御しながら前記複数の吐出部から基板上の現像液に向
   けて流体を吐出し、基板の部位に応じて現像処理を制御
   することを特徴とする現像処理方法。
3. 【請求項３】 露光処理後の基板表面に現像液を塗布し
   て現像処理を行う現像処理方法であって、 基板表面に現像液を塗布する際に、前記基板と略同一の
   形状および大きさを有するヘッド部材と、ヘッド部材に
   設けられた複数の流体吐出部を有する流体供給機構を基
   板に対向して配置し、現像処理中に、この流体供給機構
   から基板上の現像液に向けて流体を供給する工程を有
   し、これにより現像処理をコントロールすることを特徴
   とする現像処理方法。
4. 【請求項４】 前記流体供給機構は、ヘッド部材と、ヘ
   ッド部材に設けられた複数の流体吐出部とを有すること
   を特徴とする請求項１に記載の現像処理方法。
5. 【請求項５】 前記ヘッド部材は、１または複数の前記
   流体吐出部を有する複数の領域を有し、これら複数の領
   域ごとに流体吐出を制御しながら前記複数の流体吐出部
   から基板上の現像液に向けて流体を吐出することを特徴
   とする請求項３または請求項４に記載の現像処理方法。
6. 【請求項６】 前記ヘッド部材は、前記基板と略同一の
   形状および大きさを有することを特徴とする請求項２ま
   たは請求項４に記載の現像処理方法。
7. 【請求項７】 前記複数の領域は、前記ヘッド部材に同
   心円状に形成されていることを特徴とする請求項２また
   は請求項５に記載の現像処理方法。
8. 【請求項８】 前記流体を供給する工程は、基板上の現
   像液に高湿度空気を供給することを特徴とする請求項１
   ないし請求項７のいずれか１項に記載の現像処理方法。
9. 【請求項９】 現像処理中に前記高湿度空気の供給量お
   よび温度・湿度をコントロールすることを特徴とする請
   求項８に記載の現像処理方法。
10. 【請求項１０】 前記流体を供給する工程は、基板上の
    現像液にｐＨをコントロールした空気を供給することを
    特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記
    載の現像処理方法。
11. 【請求項１１】 前記流体を供給する工程は、基板上の
    現像液に純水を供給することを特徴とする請求項２また
    は請求項３に記載の現像処理方法。
12. 【請求項１２】 露光処理後の基板表面に現像液を塗布
    して現像処理を行う現像処理装置であって、 基板を支持する支持部材と、 基板表面に現像液を供給して塗布するための現像液供給
    ノズルと、 現像液が塗布された基板に現像処理をコントロールする
    ための流体として気体を供給する流体供給機構と、 前記流体供給機構を退避位置から前記基板に対向する位
    置に移動させる移動機構とを具備することを特徴とする
    現像処理装置。
13. 【請求項１３】 露光処理後の基板表面に現像液を塗布
    して現像処理を行う現像処理装置であって、 基板を支持する支持部材と、 基板表面に現像液を供給して塗布するための現像液供給
    ノズルと、 現像液が塗布された基板に対向するように配置されるヘ
    ッド部材と、このヘッド部材に設けられた複数の流体吐
    出部から基板に現像処理をコントロールするための流体
    を供給する流体供給機構とを具備し、 前記ヘッド部材は、１または複数の前記流体吐出部を有
    する複数の領域を有し、これら複数の領域ごとに流体吐
    出を制御しながら前記複数の流体吐出部から基板上の現
    像液に向けて流体を吐出し、基板の部位に応じて現像処
    理を制御することを特徴とする現像処理装置。
14. 【請求項１４】 露光処理後の基板表面に現像液を塗布
    して現像処理を行う現像処理装置であって、 基板を支持する支持部材と、 基板表面に現像液を供給して塗布するための現像液供給
    ノズルと、 現像液が塗布された基板に対向するように配置され、前
    記基板と略同一の形状および大きさを有するヘッド部材
    と、このヘッド部材に設けられた複数の流体吐出部から
    基板に現像処理をコントロールするための流体を供給す
    る流体供給機構とを具備することを特徴とする現像処理
    装置。
15. 【請求項１５】 前記流体供給機構は、現像液が塗布さ
    れた基板に対向するように配置されるヘッド部材と、こ
    のヘッド部材に設けられた複数の流体吐出部とを有する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の現像処理装置。
16. 【請求項１６】 前記ヘッド部材は、１または複数の前
    記流体吐出部を有する複数の領域を有し、これら複数の
    領域ごとに流体吐出を制御しながら前記複数の流体吐出
    部から基板上の現像液に向けて流体を吐出することを特
    徴とする請求項１４または請求項１５に記載の現像処理
    装置。
17. 【請求項１７】 前記ヘッド部材は、前記基板と略同一
    の形状および大きさを有することを特徴とする請求項１
    ３または請求項１５に記載の現像処理装置。
18. 【請求項１８】 前記複数の領域は、前記ヘッド部材に
    同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１３
    または請求項１６に記載の現像処理装置。
19. 【請求項１９】 露光処理後の基板表面に現像液を塗布
    して現像処理を行う現像処理装置であって、 基板表面に現像液を供給する現像液供給ノズルと、 基板表面に供給された現像液に向けて所定の流体を供給
    し吐出する複数の流体吐出口を有するヘッド部材と、 前記ヘッド部材を退避位置から前記基板に対向する位置
    に移動させる移動機構と、 前記複数の流体吐出口と流体供給源との間に接続され前
    記所定の流体を供給する流体通流管と、 前記流体通流管に設けられ前記流体を所定流量に調整す
    る流量調整バルブと、 前記流量調整バルブの開度を制御して前記流体の流量を
    制御する流量コントローラと、 前記各吐出口から吐出される流体の温度を所定温度に制
    御する温度コントローラとを具備し、 前記流量コントローラおよび前記温度コントローラによ
    り、基板の部位に応じて流体流量及び流体温度が制御さ
    れることを特徴とする現像処理装置。
20. 【請求項２０】 前記流体は高湿度空気であることを特
    徴とする請求項１２ないし請求項１９のいずれか１項に
    記載の現像処理装置。
21. 【請求項２１】 前記流体はｐＨをコントロールした空
    気であることを特徴とする請求項１２ないし請求項１９
    のいずれか１項に記載の現像処理装置。
22. 【請求項２２】 前記流体は純水であることを特徴とす
    る請求項１３、請求項１４または請求項１９のいずれか
    １項に記載の現像処理装置。