JP3535997B2 - 現像処理装置及び現像処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は現像処理装置及び現
像処理方法に関し、例えば半導体ウエハ等の被処理基板
の表面に現像液を供給して現像処理を行う現像処理方法
及び現像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、被処
理基板としての半導体ウエハにフォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフィ技術を用いることで回路パター
ンをフォトレジストに転写し、これを現像処理すること
により回路を形成する。

【０００３】現像処理工程においては、現像液をノズル
から半導体ウエハ上に連続供給し、パターン形成面に現
像液を所定時間だけ液盛りして接触させることにより塗
布レジスト膜の潜像パターンを現像する方式が一般的に
採用されている。

【０００４】近時、現像液の消費量を節減し、かつウエ
ハ上に現像液を均一に液盛りするという観点から、多数
の液吐出孔が一直線上に所定間隔で設けられてなるノズ
ルを用いることがなされている。このようなノズルによ
れば、全ての吐出孔から同時に現像液を吐出することで
一度に広い範囲に亘って現像液を供給することができ
る。

【０００５】ところで、このようなノズルを用い、現像
液をウエハの全面に亘って供給するには、このノズルを
ウエハに対向させた状態で、このノズルをウエハに対し
て相対的に移動させる必要がある。ノズルの移動方法に
着目すると、現像液の供給方法は、大きく回転方式とス
キャン方式とに分けられる。

【０００６】前者の方式では、前記ノズルをウエハに近
接させ、液吐出孔から現像液を吐出させ、ノズルとウエ
ハとの間に現像液の連続液膜が形成されたところでウエ
ハをゆっくりと１８０°回転させる。このことで、現像
液を無駄にすることなく、ウエハに対する現像液の液盛
りがなされる。

【０００７】後者のスキャン方式では、前記ノズルをウ
エハに対して一方向に水平にスキャンさせる。前述した
回転方式では、ウエハの中心部には周縁部と比較して多
くの現像液が供給されていたが、この方式では、ウエハ
のパターン形成面に完全に均一に現像液を供給すること
ができる利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した形
状のノズルを用いた現像処理方法においても、依然とし
て以下のような解決するべき課題がある。 （１） 従来の現像処理方式においては、前記回転方式
による場合であっても、スキャン方式による場合であっ
ても、パターン形成面の全面に現像液が液盛りされるま
でには一定の時間を要する。このため、最初に現像液が
接触した部位とその後に現像液が接触した部位との間で
現像の進行に差が生じ、この結果、場所によって解像度
にばらつきが生じてしまう恐れがある。

【０００９】例えば、従来の回転方式においては、ノズ
ルの各液吐出孔からすだれ状に供給された現像液がパタ
ーン形成面に接触することで幾分広がって隣りの液流同
士が合体し、現像液の連続液膜がノズルとウエハとの間
に形成されてからウエハを回転させる必要がある。この
ため、現像液がパターン形成面に接触する前又は同時に
ウエハを回転させ始めることができず、現像液が最初に
供給された部位が他の部位に比べて過度に現像が進んで
しまうおそれがある。 （２） また、従来の装置においては、現像液がレジス
ト膜に最初に衝突するときの影響（ファーストインパク
ト）についても考慮しなければならない。

【００１０】すなわち、現像液を供給する際に弁を開け
ると、初期圧力が一時的に大きくなり、吐出液流がレジ
スト膜にファーストインパクトとして衝撃を与え、その
部位だけ過度に現像が進んでしまうおそれがある。

【００１１】最近の回路パターンの微細化、高密度化に
伴い、レジストがより高性能つまり高解像度化されてお
り、従来では無視されていたファーストインパクトの問
題がクローズアップされてきている。

【００１２】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その主な目的は、現像液を被処理基板
上に液盛りする際に発生していた種々の問題を解決して
良好な現像を行なうことができる現像処理装置及び現像
処理方法を提供することにある。

【００１３】また、この発明の更なる詳しい目的は、被
処理基板上に現像液の液盛りを行なう際に、場所によっ
て液盛りに時間差が生じる場合であっても、被処理基板
の全面に亘ってより均一な現像処理を行なえる現像処理
装置及び現像処理方法を提供することにある。

【００１４】また、この発明の更なる別の目的は、ファ
ーストインパクトの影響による現像不良の発生を有効に
防止できる現像処理装置及び現像処理方法を提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の主要な観点によれば、パターンが露光さ
れたフォトレジスト膜を有する被処理基板に現像液を供
給してフォトレジスト膜のパターン形成領域を現像処理
する現像処理装置であって、被処理基板を略水平に保持
する基板保持機構と、現像液を前記被処理基板の全面に
亘って供給し、前記パターン形成領域を現像液の液膜で
覆う現像液供給機構と、前記現像液供給機構に接続さ
れ、この現像液供給機構から被処理基板上に供給される
現像液の温度を現像の進行を抑えられる温度に制御する
現像液温度制御部と、被処理基板上に供給された現像液
の温度を制御する現像液温度制御機構とを有する。

【００１６】このような構成によれば、現像液を現像の
進行を抑えられる温度で被処理基板上に液盛りした後
に、例えば、この現像液を加熱することによって現像を
進行させることができる。このことにより、場所によっ
て液盛りに時間差が生じる場合であっても、被処理基板
の全面に亘ってより均一な現像処理を行なえると共に、
ファーストインパクトの影響による現像不良の発生を有
効に抑制することができる。なお、例えばｉ線の場合に
は、現像液の温度を低下させることによって現像を進行
させるようにすることが好ましい。また、この発明の他
の観点によれば、パターンが露光されたフォトレジスト
膜を有する被処理基板に現像液を供給してフォトレジス
ト膜のパターン形成領域を現像処理する現像処理装置で
あって、被処理基板を略水平に保持する基板保持機構
と、現像液を前記被処理基板の全面に亘って供給し、前
記パターン形成領域を現像液の液膜で覆う現像液供給機
構と、被処理基板上に供給された現像液の温度を制御す
る現像液温度制御機構と、被処理基板上に供給された現
像液にガスを吹き付けるガス供給機構とを有する。

【００１７】

【００１８】そして、前記現像液加熱機構により、被処
理基板上に供給された現像液を加熱しつつこの現像液の
温度を制御することで、フォトレジスト膜のパターンの
現像を進行を制御する制御装置を有することが望まし
い。

【００１９】さらに、被処理基板上に供給された現像液
に例えばＮ_２ガスを吹き付けるガス供給機構を有し、こ
れにより、現像液膜を安定させるようにしても良い。こ
の場合、ガスは現像液の温度と略同じ温度に制御された
状態で供給されることが好ましい。

【００２０】一方、現像終了直前に前記加熱機構の加熱
出力を増大させることで残留レジストを除去する制御装
置をさらに有するようにしても良い。

【００２１】さらに、前記現像液供給機構による現像液
供給前に被処理基板上に純水を供給する純水供給機構を
有するものであっても良い。このような構成によれば、
現像液供給時に生じる不要な現像の進行の問題、特にフ
ァーストインパクトの問題をより効果的に解決すること
ができる。

【００２２】なお、この場合、前記現像液供給機構及び
純水供給機構は、これらから供給される現像液と純水を
混合する混合部を有し、この混合部により混合された液
体を前記基板に吐出できるものであっても良い。さら
に、現像液と純水の混合比を制御する制御弁を設けるよ
うにすることが好ましい。

【００２３】また、この発明の第２の主要な観点によれ
ば、パターンが露光されたフォトレジスト膜を有する被
処理基板に現像液を供給してフォトレジスト膜のパター
ン形成領域を現像処理する現像処理方法であって、現像
液供給機構に接続された現像液温度制御部によって現像
の進行を抑えられる温度に制御された現像液を前記現像
液供給機構から前記フォトレジスト膜のパターン形成領
域の全域に亘って供給し、前記パターン形成領域を現像
液の液膜で覆う現像液供給工程と、被処理基板上に供給
された現像液の温度を制御する現像液温度制御機構によ
って前記被処理基板上を覆う現像液膜の温度を制御し、
レジスト膜のパターンの現像の進行を制御する現像液温
制御工程とを有することを特徴とする現像処理方法が提
供される。

【００２４】この現像処理方法は、前記現像処理装置に
適用されるものであり、これにより、場所によって液盛
りに時間差が生じる場合であっても、被処理基板の全面
に亘ってより均一な現像処理を行なえると共に、ファー
ストインパクトの影響による現像不良の発生を有効に抑
制することができる。また、この発明の他の観点によれ
ば、パターンが露光されたフォトレジスト膜を有する被
処理基板に現像液を供給してフォトレジスト膜のパター
ン形成領域を現像処理する現像処理方法であって、現像
の進行を抑えられる温度に制御された現像液を前記フォ
トレジスト膜のパターン形成領域の全域に亘って供給
し、前記パターン形成領域を現像液の液膜で覆う現像液
供給工程と、その後、前記被処理基板上に供給された現
像液にガスを吹き付けることで現像液を安定させる工程
と、その後、前記被処理基板上を覆う現像液膜の温度を
制御し、レジスト膜のパターンの現像の進行を制御する
現像液温制御工程とを有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面を参照して説明する。図１は、本発明の現像処理装置
を示す概略構成図である。

【００２６】この現像処理装置は、ケーシング１と、こ
のケーシング１内において上方に開放したカップ２と、
このカップ２内に設けられ被処理基板としてのウエハＷ
を保持するウエハ保持部３と、このウエハＷ上に現像液
を所定の温度（例えば約５℃）に制御した状態で供給す
る現像液供給ユニット４と、このウエハＷ上に供給され
た現像液面に対して例えばＮ_２ガスを吹き付けるための
Ｎ_２ガス供給ユニット５と、ウエハＷ上に供給された現
像液を加熱して現像を進行させるための遠赤外線ヒータ
６と、ウエハＷ上に例えば純水等の洗浄液を供給する洗
浄液供給ユニット７とを有する。

【００２７】ウエハ保持部３は、ウエハＷを吸着保持す
るスピンチャック１０と、このスピンチャック１０を回
転駆動すると共に昇降駆動するスピンチャック駆動機構
１１とを備えている。このウエハ保持部３は、ウエハＷ
上に供給された現像液を洗浄液を用いて洗浄除去する際
に、ウエハＷを高速で回転させ、遠心力により現像液及
び洗浄液を振り切る機能を有する。ウエハＷの縁部から
振り切られた現像液は、前記カップ２により受け止めら
れ、このカップ２の下端部に設けられた排液路１２から
外部に排出されるようになっている。

【００２８】なお、図に１３で示すのはカップ２内部の
雰囲気を排気するための排気管である。この排気管１３
を通してカップ２内の排気を行うことで、前記カップ２
の上端開口（図示せず）からクリーンルーム内のダウン
フローが図に点線矢印で示すように導入され、前記ケー
シング１内及びカップ２内に下向きの気流を形成する。
このことによって、ウエハＷから飛散したミスト状の現
像液や洗浄液がカップ２の上端開口から上方に飛散して
装置外を汚染することが防止される。

【００２９】一方、前記現像液供給ユニット４は、図に
１５で示す現像液供給ノズルを有している。図２は、こ
の現像液供給ノズル１５とウエハＷとの関係を示す斜視
図である。この現像液供給ノズル１５は、前記ウエハＷ
の直径よりも若干長い幅を有し、その下面には複数の現
像液吐出孔１６が例えば２ｍｍピッチで穿設されてい
る。このノズル１５内には図示しない液溜めが設けられ
ており、現像液はこの液溜めに一旦貯留された後、全て
の吐出孔１６から略均一な圧力で吐出されることにな
る。各吐出孔１６から吐出された現像液流は、図２に１
７で示すように隣り合う現像液流が互いに接触しあって
薄い膜状になり前記ウエハＷのパターン形成領域上に供
給されることになる。

【００３０】また、前記現像液供給ノズル１５の上面両
端部からは一対の現像液供給配管１８が導出され、この
現像液供給配管１８は、図１に示すように、例えば流量
制御弁及び開閉弁からなる制御弁１９、現像液を約５℃
に冷却するための温度制御部２０を介して現像液供給源
２１に接続されている。この現像液供給源２１は、例え
ば、現像液が満たされたタンクを有し、このタンク内
に、圧送ガス、例えば窒素ガスを供給することにより、
前記現像液を前記現像液供給ノズル１５側に圧送するよ
うになっている。

【００３１】前記温度制御部２０は、例えば、前記現像
液供給配管１８を覆いこの現像液供給配管１８内を流通
する現像液を５℃程度に温度制御できるウォータージャ
ケットと、このウォータージャケット内を流れる温調水
を冷却するための熱交換器とからなる。この温度制御部
２０により温度制御された現像液は、前記制御弁１９に
より流量制御及び開閉制御されることにより、前記現像
液供給ノズル１５に送られ、前記ウエハＷ上に供給され
るようになっている。

【００３２】また、前記Ｎ_２ガス供給ユニット５は、前
記ウエハＷ上に供給された現像液面に対してＮ_２ガスを
吹き付けるためのＮ_２ガス供給ノズル２３を有する。こ
のＮ _２ガス供給ノズル２３も、前記現像液供給ユニット
４と同様に、制御弁２５、温度制御部２６を介してＮ_２
ガス供給源２７に接続されている。Ｎ_２ガス供給源２７
からのＮ_２ガスは、前記温度制御部２６で前記現像液と
略同じ温度に制御された後、前記制御弁２５を介して前
記Ｎ_２ガス供給ノズル２３に供給される。前記制御弁２
５は、後で詳しく説明するように、前記現像液供給ユニ
ット４による現像液供給中若しくは現像液供給直後にＮ
_２ガスを現像液面に吹き付け、現像液の波立ち及び泡立
ちを防止する機能を奏する。

【００３３】さらに、前記洗浄液供給ユニット７も、洗
浄液供給ノズル３０を有し、前記制御弁３１、温度制御
部３２を介して洗浄液供給源３３に接続されている。こ
の洗浄液供給源３３は、例えば、洗浄液が満たされたタ
ンクを有し、このタンク内に、圧送ガス、例えば窒素ガ
スを供給することにより、前記洗浄液を前記洗浄液供給
ノズル３０側に圧送するようになっている。この洗浄液
供給ユニット７は、前記現像液による現像が終了した後
に、洗浄液をウエハＷ上に供給し、現像終了後の現像液
を洗浄除去する機能を有する。

【００３４】以上の現像液供給ユニット４、Ｎ_２ガス供
給ユニット５及び洗浄液供給ユニット７は、それぞれこ
れらのユニット４〜６をウエハＷの直上に進退自在に駆
動する図示しない駆動機構によって保持されている。こ
の駆動機構は、直行座標系に沿って作動するＸＹＺ駆動
機構であっても良いし、極座標系に沿って作動するＺＲ
θ駆動機構であっても良い。

【００３５】また、前記遠赤外線ヒータ６は、前記カッ
プ２上部の前記ウエハＷに対向する位置に配置されてい
る。この赤外線ヒータ６は、複数個、所定の間隔を開け
て配置されており、上方からのダウンフローを妨げない
ように構成されている。各ヒータ６は、ヒータ制御部３
５に接続されており、このヒータ制御部３５が作動する
ことで、遠赤外線をウエハＷに向けて照射する。このこ
とによって、ウエハＷ上の現像液は遠赤外線によって直
接的又はウエハを介して間接的に加熱されることにな
る。

【００３６】このヒータ制御部３５は、図に３６で示す
中央制御装置に接続されている。この中央制御装置３６
は、このヒータ制御部３５を介し、前記ウエハＷ上の現
像液の温度が後で詳しく説明する図３のチャートにした
がって昇温するように制御する。

【００３７】また、前述した各構成も前記中央制御装置
３６に接続され、この中央制御装置３６によってプログ
ラム制御されるようになっている。さらに、前記ウエハ
保持部３もドライバを介して中央制御装置３６に接続さ
れ、この中央制御装置３６からの指令によって前記スピ
ンチャック１０及びスピンチャック駆動機構１１を作動
させるようになっている。

【００３８】この中央制御装置３６は、例えば、図４に
示すフローに従って各機構を制御する。以下、この制御
フローに従った現像処理方法の一例を説明する。

【００３９】（１）ウエハのロード（ステップＳ１） まず、主面にレジスト膜が形成されパターン露光されて
なるウエハＷを、現像処理装置にロードする（ステップ
Ｓ１）。この際、ウエハＷは、図示しないウエハ搬送用
のメインアームに支持され、スピンチャック１５上に載
置される。次いで、このスピンチャック１５が動作して
ウエハＷを吸着保持する。

【００４０】この時、現像液供給ユニット４及び洗浄液
供給ユニット７は、図示しないホーム位置で待機してい
る。

【００４１】（２）現像液をウエハＷ上に供給（ステッ
プＳ２〜Ｓ４） 次に、前記現像液供給ユニット４を、前記ホーム位置か
ら前記スピンチャック１５上で保持されたウエハＷの処
理領域に対向する位置に移動させ、次いで、降下させ
る。具体的には、前記ノズル１５の先端をウエハＷの上
方、例えば１０ｍｍの高さに位置させる。

【００４２】次に、前記制御弁１９を作動させ前記ノズ
ル１５の各吐出孔１６からウエハＷに向けて前述したよ
うに約５℃に制御された現像液を吐出する（ステップＳ
２）。ノズル１５の各吐出孔１６から吐出された現像液
１７は、図２に示すように隣合う液流が互いに接触して
カーテン状となり、前記ウエハＷの表面に接触する。

【００４３】そして、現像液吐出開始の直後（約０．３
秒後）に、前記スピンチャック駆動機構１１を作動さ
せ、図２に矢印で示す方向に前記ウエハＷを例えば３０
〜９０ｒｐｍの低速で回転させる（ステップＳ３）。こ
こで現像液の単位時間当たりの総吐出量は、例えば１．
８ｌ／ｍに設定される。現像液の吐出及び３０〜９０ｒ
ｐｍの低速回転は、前記ウエハＷが約１８０°回転する
間、すなわちウエハＷの全面に現像液が供給されるま
で、時間にして約１．０秒間行なわれ、停止される（ス
テップＳ３、Ｓ４）。

【００４４】このことで、ウエハＷの略全面に約５℃の
現像液が液盛りされる。この液盛り完了時が、図３
（ａ）、（ｂ）の時刻ｔ０に相当する。なお、図３
（ａ）は、現像液の温度プロフィールを、縦軸に現像液
の温度、横軸に経過時間をとって示したものである。ま
た、図３（ｂ）は、縦軸にヒータ６の出力、横軸に経過
時間を取って示したものである。

【００４５】（３）Ｎ_２ガスの吹き付け（ステップＳ
５） ついで、現像液の供給直後に、前記Ｎ_２ガス供給ユニッ
ト５が作動し、前記ウエハＷに液盛りされた現像液の液
面に対して温度制御されたＮ_２ガスが吹き付けられる。
このことで、現像液が冷却されると共に液膜を安定させ
ることができる。このＮ_２ガスの吹き付けは、図３
（ａ）に示す時刻ｔ１まで行なわれる。

【００４６】（４）遠赤外線ヒータによる現像液膜の加
熱（ステップＳ６〜Ｓ９） 現像液の液膜が安定したならば、前記中央制御装置３６
は、前記遠赤外線ヒータ６を作動させ、前記現像液膜の
遠赤外線加熱を開始し、現像を進行させる。以下、この
中央制御装置３６による現像液の温度制御を図３
（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

【００４７】すなわち、前述したように、前記現像液
は、約５℃に制御された状態でウエハ上に供給される
（時刻ｔ０〜ｔ１）。現像液は低温であることにより、
供給直後はレジストがほとんど溶解せず、したがって時
刻ｔ０〜ｔ１間は現像は進行しない。

【００４８】ついで、時刻ｔ１で図３（ｂ）に示すよう
に前記遠赤外線ヒータ６を作動させると、図３（ａ）に
示すように現像液の液温は上昇を開始する。前記中央制
御装置３６は、レジスト液の温度が２３℃に達するまで
前記遠赤外線ヒータ６を一定の出力に保つ。現像液の昇
温にしたがって次第にレジスト溶解度が高められ、現像
が進行する。現像液の温度が適温である２３℃に達した
ならば（時刻ｔ２）、所定時間（時刻ｔ２〜ｔ３）の
間、現像液の液温を２３℃に保持し、所望の解像度を得
る。この際、図３（ｂ）に示すように、一旦ヒータの出
力を下げることによって現像液の液温を一定に保つよう
にしても良い。

【００４９】最後に、前記中央制御装置３６は、ヒータ
６の出力を上昇させることにより現像液の液温を約６０
℃付近にまで急激に上昇させ、現像を終了する（時刻ｔ
３〜ｔ４）。この最後の工程は、レジスト膜にインパク
トを与え、残留レジストを除去するためのものである。
図５は、この現象を模式的に示したものである。

【００５０】図５（ａ）は、前記時刻ｔ０において、露
光済みレジスト膜５０上に現像液膜５１が形成される状
態を示したものである。この後、現像液膜５１を加熱す
ることにより現像が進行すると、露光されたレジスト膜
部分５０ａは次第に現像液に溶解するが、場合によって
は、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ３においても露光
部分５０ａが完全には除去できず、図に符号Ａで示すよ
うに、残留レジスト部分が残る可能性がある。このた
め、この実施形態では、最後（時刻ｔ３〜ｔ４）にヒー
タ６の出力を急激に上昇させることで、この残留レジス
ト部分Ａにインパクトを与える。このことで、図５
（ｃ）で示すように、この残留レジスト部分Ａを除去す
ることが可能である。

【００５１】（５）ウエハの洗浄（ステップＳ１０，Ｓ
１１） 前記中央制御装置３６は、上述の現像処理が終了したな
らば、前記洗浄液供給ユニット７をウエハＷの中央位置
に対向させる。そして、時刻ｔ４で遠赤外線ヒータを停
止させると同時にウエハＷ上に純水等の洗浄液を噴出す
る。このことにより、現像液が冷却されるとともにウエ
ハＷ上から現像液が除去されるから現像の進行が停止す
る。

【００５２】この洗浄液の吐出は、前記ウエハＷを低速
で回転させながら行なわれ、ウエハＷ上の現像液は洗浄
液に押し流されてウエハＷの周縁部からカップ２内に落
ち、前記排液路１２から外部に排出される（ステップＳ
１０）。ついで、一定時間経過後、洗浄液の供給を停止
させ、ウエハＷを高速で回転させて、残留する現像液及
び洗浄液の振り切りを行う（ステップＳ１１）。これに
より、ウエハＷの乾燥がなされる。

【００５３】（７）ウエハＷのアンロード（ステップＳ
１２） 以上の工程により現像処理が終了したならば、図示しな
いメインアームが、ウエハＷをチャック１０から受け取
り、ウエハＷを現像装置から搬出させる（ステップＳ１
２）。

【００５４】以上説明したレジスト現像処理方法によれ
ば、以下の効果を得ることができる。

【００５５】第１に、場所によって現像液の液盛り開始
に時間差が生じる場合であっても、ウエハＷのパターン
形成領域に形成されたレジスト膜を全面に亘って均一な
解像度で現像処理できる効果がある。

【００５６】すなわち、従来の現像処理方法は、一直線
上に配置された液吐出孔を有するノズルに対してウエハ
を所定速度で回転させることで、適温に制御された現像
液をウエハＷ上に液盛り供給するものであった。このた
め、現像液が最初に供給される部位と、その位置から１
８０°ずれた部位との間には約１秒の現像液供給時間差
が生じ、解像度に少なからぬ差が生じる可能性がある。

【００５７】これに対して、この実施形態の現像処理方
法によれば、現像液を約５℃といったほとんど現像が進
行しない低温で液盛りするようにしたから、上述のよう
な供給時間差がある場合であっても、場所による現像の
ばらつきは生じない。そして、液盛り後に現像液を全面
に亘って均一に加熱することで現像を進行させるように
したから均一な解像度を得ることが可能である。

【００５８】第２に、ファーストインパクトの影響によ
る現像不良の発生を有効に防止できる効果がある。

【００５９】すなわち、従来の現像処理装置では、現像
液は、現像に適した温度（２３℃）でウエハ上に供給さ
れる。このことから、レジストの種類によっては、最初
に現像液が接触した部位では、その際の衝撃によって過
度に現像が進んでしまういわゆるファーストインパクト
の影響が大きく生じることがあった。

【００６０】これに対して、この実施形態によれば、前
記現像液は、ほとんど現像が進行しないような低温に制
御された状態でウエハＷ上に供給されるから、ファース
トインパクトによる悪影響はほとんど生じない。

【００６１】このことにより、解像度の均一化が図れ、
一部のみが過度に現像されることが防止できる。

【００６２】第３に、現像液を温度制御することで現像
の進行度を積極的に制御できる効果がある。

【００６３】例えば、この実施例では、現像の最終期
（ｔ３〜ｔ４）に現像液の温度を急激に上昇させること
により、レジスト膜にインパクトを与え残留レジストを
効果的に除去する等の制御が行うようにした。なお、こ
のインパクトは、レジスト液全域に亘って均一に生じる
から、一部のみが過度に現像されることはない。

【００６４】以上、第１〜第３の効果により、パターン
の線幅均一性を格段に向上させることができる。この結
果、より微細なパターン形成に対応することができる。

【００６５】なお、この現像処理装置は、図６〜図８に
示す塗布現像処理システムに適用されることが好まし
い。

【００６６】図６に示すように、この塗布現像処理シス
テムは、ウエハＷが収容されたカセットＣＲからウエハ
Ｗを順次取り出すカセット部６０と、カセット部６０に
よって取り出されたウエハＷに対しレジスト液塗布及び
現像のプロセス処理を行なうプロセス処理部６１と、レ
ジスト液が塗布されたウエハＷを図示しない露光装置に
受け渡すインタフェース部６２とを備えている。

【００６７】前記カセット部６０には、カセットＣＲを
位置決め保持するための４つの突起部７０ａと、この突
起部７０ａによって保持されたカセット内からウエハＷ
を取り出す第１のサブアーム機構７１とが設けられてい
る。このサブアーム機構７１は、θ方向に回転自在に構
成され、カセットから取り出したウエハＷを、このウエ
ハＷを前記プロセス処理部６１に設けられたメインアー
ム機構７２側に受け渡す機能を有する。

【００６８】このカセット部６０とプロセス処理部６１
間でのウエハＷの受け渡しは第３の処理ユニット群Ｇ３
を介して行われるようになっている。この第３の処理ユ
ニット群Ｇ３は、図８に示すように複数のプロセス処理
ユニットを縦形に積み上げて構成したものである。すな
わち、この処理ユニット群Ｇ３は、ウエハＷを冷却処理
するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウエハＷに対する
レジスト液の定着性を高める疎水化処理を行なうアドヒ
ージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置合わせをす
るアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷを待機
させておくためのエクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、レジスト塗布後の加熱処理を行なう２つプリベー
キングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、及び露光処理後の
加熱処理を行なうポストエキスポージャーベーキングユ
ニット（ＰＥＢＡＫＥ）及びポストベーキングユニット
（ＰＯＢＡＫＥ）が順次下から上へと積み上げて構成さ
れている。

【００６９】なお、この図に示すように、前記メインア
ーム機構７２を挟んだ前記第３の処理ユニット群Ｇ３の
反対側には、第４の処理ユニット群Ｇ４が設けられてい
るが、前記第３の処理ユニット群Ｇ３と略同様に構成さ
れているので、その詳しい説明は省略する。

【００７０】また、図６に示すように、このメインアー
ム機構７２の周囲には、前記第３、第４の処理ユニット
群Ｇ３、Ｇ４を含む第１〜第５の処理ユニット群Ｇ１〜
Ｇ５がこのメインアーム機構７２を囲むように設けられ
ている。前述した第３の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４と同
様に、他の処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ５も各種の処
理ユニットを上下方向に積み上げ的に構成されている。

【００７１】この実施形態の現像処理装置（ＤＥＶ）
は、図７に示すように、前記第１、第２の処理ユニット
群Ｇ１、Ｇ２に設けられている。この第１、第２の処理
ユニット群Ｇ１，Ｇ２は、レジスト塗布装置（ＣＯＴ）
と現像処理装置（ＤＥＶ）とを上下方向に積み上げ構成
したものである。

【００７２】一方、前記メインアーム機構７２は、図８
に示すように、上下方向に延接された筒状のガイド７９
と、ガイド７９に沿って上下駆動されるメインアーム７
８を備えている。また、このメインアーム７８は平面方
向に回転し、かつ進退駆動されるように構成されてい
る。したがって、このメインアーム７８を、上下方向に
駆動することで、ウエハＷを前記各処理ユニット群Ｇ１
〜Ｇ５の各処理ユニットに対して任意にアクセスさせる
ことができるようになっている。

【００７３】前記第１のサブアーム機構７１からメイン
アーム機構７２への前記ウエハＷの受け渡しは、前記第
３の処理ユニット群Ｇ３の前記エクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）及びアライメントユニット（ＡＬＩＭ）を
介して行われる。

【００７４】ウエハＷを受け取ったメインアーム機構７
２は、先ず、このウエハＷを第３の処理ユニット群Ｇ３
のアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入し、疎水化処
理を行なう。ついで、アドヒージョンユニット（ＡＤ）
からウエハＷを搬出し、クーリングユニット（ＣＯＬ）
で冷却処理する。

【００７５】冷却処理されたウエハＷは、前記メインア
ーム機構７２によって前記第１の処理ユニット群Ｇ１
（若しくは第２の処理ユニット群Ｇ２）のレジスト液塗
布装置（ＣＯＴ）に対向位置決めされ、搬入される。こ
のレジスト液塗布装置（ＣＯＴ）によりレジスト液が塗
布されたウエハＷは、メインアーム機構７２によってア
ンロードされ、第３、第４の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４
の加熱処理ユニット（ＰＥＢＡＫＥ）でレジスト溶媒を
蒸発させる加熱処理を施される。

【００７６】次に、前記ウエハＷはクーリングユニット
（ＣＯＬ）で冷却された後、第４の処理ユニット群Ｇ４
のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介して前記イ
ンタフェース部６２に設けられた第２のサブアーム機構
６４に受け渡される。

【００７７】ウエハＷを受け取った第２のサブアーム機
構６４は、受け取ったウエハＷを順次バッファカセット
（ＢＵＣＲ）内に収納する。その後、図示しない露光装
置より受け取り信号が出されるとバッファカセット（Ｂ
ＵＣＲ）に収納されたウエハを順次サブアーム機構６４
により露光装置に受け渡す。この露光装置による露光が
終了したならば、露光済みウエハをサブアーム機構６４
で受け取り、周辺露光ユニット（ＷＥＥ）により、ウエ
ハ周縁部を例えば２ｍｍの幅で周辺露光処理する。

【００７８】周辺露光処理された後のウエハＷは、前記
とは逆に第４の処理ユニット群Ｇ４を介してメインアー
ム機構７２に受け渡され、このメインアーム機構７２
は、この露光後のウエハＷをポストエキスポージャーベ
ーキングユニット（ＰＥＢＡＫＥ）に受け渡す。このこ
とで、前記ウエハＷは加熱処理され、その後、クーリン
グユニット（ＣＯＬ）にて所定の温度に冷却処理され
る。

【００７９】ついで、ウエハＷは、メインアーム機構７
２により、この実施形態の現像装置（ＤＥＶ）に挿入さ
れ、現像処理が施される。現像処理後のウエハＷは、い
ずれかのベーキングユニットに搬送され、加熱乾燥した
後、この第３の処理ユニット群Ｇ３のエクステンション
ユニット（ＥＸＴ）を介してカセット部６０に排出され
る。

【００８０】なお、前記第５の処理ユニット群Ｇ５は、
選択的に設けられるもので、この例では前記第４の処理
ユニット群Ｇ４と同様に構成されている。また、この第
５の処理ユニット群Ｇ５はレール６５によって移動可能
に保持され、前記メインアーム機構７２及び前記第１〜
第４の処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ４に対するメンテナンス
処理を容易に行ない得るようになっている。

【００８１】この発明の現像処理装置を、図６〜図８に
示した塗布現像ユニットに適用した場合、複数のウエハ
の並行処理が容易に行なえるから、ウエハＷの塗布現像
処理工程を非常に効率的に行なうことができる。また、
各処理ユニットが上下に積上げ式に構成されているから
装置の設置面積を著しく減少させることができる。

【００８２】なお、この実施形態は、このような塗布現
像ユニット以外の装置にも適用可能であることはもちろ
んである。また、上記一実施形態は、その他発明の要旨
を変更しない範囲で種々変形可能である。

【００８３】たとえば、前記一実施形態では、レジスト
液膜上に直接現像液を供給するようにしたが、現像液を
供給する前に純水を供給するようにしても良い。

【００８４】すなわち、例えば、ウエハＷの表面に純水
を供給した後に、現像液と純水の混合液を例えば徐々に
現像液の混合比率を高くしながら供給して、ウエハＷの
表面に供給する処理液を純水から現像液に置換するよう
にする。これにより、現像液成分とレジスト成分とを緩
やかに反応させることができるから、上記の効果と相ま
って、ウエハＷの全面に亘って均一な現像を行うことが
できる。

【００８５】この方法を行うための具体的構成として
は、例えば、図９、図１０に示すようなノズル構成が考
えられる。この図９、図１０は、それぞれ、図１１に示
すノズル１５’の異なる位置、たとえば、長手方向の一
端部（断面Ｂ−Ｂ）及び他端部（断面Ｃ−Ｃ）で切断し
た縦断面図である。

【００８６】図９、図１０中、９０は現像液溜め部、９
１は純水溜め部である。この現像液溜め部９０、純水溜
め部９１は、同形状を有しており、左右対称に配置され
ている。現像液溜め部９０は、ノズル１５’の一端から
導出された現像液供給配管９２（図１１）に接続されて
おり、純水溜め部９１は、ノズル１５’の他端から導出
された純水供給配管９３（図１１）に接続されている。

【００８７】図９に示すように、現像液供給配管９２か
ら供給された現像液は、現像液溜め部９０、接続路９５
を経て混合部９６に流れ込み、図１０に示すように、同
様に純水供給路９３から供給された純水は、純水溜め部
９１、接続路９７を経て混合部９６に流れ込み、この混
合部９６内で混合され、吐出部９９（吐出孔１６）から
現像液と純水の混合液１００としてウェハＷの表面に供
給される構成になっている。

【００８８】この場合、現像液は、予め図１１に１１０
で示す第１の流量調整弁によって現像液溜め部９０に流
れ込む流量が調整されており、同様に純水も、予め第２
の流量調整弁１１１によって純水溜め部９１に流れ込む
流量が調整されているので、前記混合部９６内では、現
像液及び純水が所定の混合比率で混合される構成になっ
ている。

【００８９】さらに、この混合部９６における現像液と
純水の混合比率は、第１の流量調整弁１１０、第２の流
量調整弁１１１の調整によって適宜変化させることが可
能であり、これにより、例えば現像処理の進行状況に合
わせて混合液中の現像液の濃度を徐々に高めていくこと
や、徐々に低くしていくことができる構成になってい
る。

【００９０】このような構成により、現像液の供給時だ
けではなく、純水による現像液の洗浄時にも、例えば現
像液と純水の混合液を徐々に現像液の混合比率を低くし
ながら供給して、ウエハＷの表面に供給する処理液を現
像液から純水に置換することも有効である。これによ
り、現像液から純水への急激な変化を緩和することがで
きる。従って、不溶レジストの固化によるパーティクル
発生を防ぐことが可能となる。

【００９１】また、上記一実施形態では、回転方式を例
にとって説明したが、スキャン方式によるものであって
も良い。さらに、被処理基板としてウエハＷを例にとっ
て説明したが、ＬＣＤ用のガラス基板などであっても良
い。

【００９２】さらに、上記一実施形態では、現像液加熱
機構として、遠赤外線ヒータ６を挙げたが、現像液を加
熱できる構成を有するものであれば良く、例えば、ラン
プ、熱線ヒータ等も採用できる。

【００９３】また、上記一実施形態では、最初、現像液
の液温を約５℃に制御した状態で供給するようにした
が、現像の進行を抑制できる温度であれば特定の温度に
限られないことはもちろんである。

【００９４】さらに、ｉ線の場合には、現像液を冷却す
ることで現像液が進行するので、最初は現像液を加熱し
た状態で供給し、徐々に冷却していく方法が有効であ
る。この場合の冷却手段としては、熱交換器の他、ペル
チェ素子等も有効である。

【００９５】その他、この発明の要旨を変更しない範囲
で種々変形可能なことはいうまでもない。

【００９６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
現像液をウエハ等の被処理基板上に液盛りする際に発生
していた種々の問題を解決して良好な現像処理を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の全体構成を示す模式
図。

【図２】同じく、ノズルとウエハの位置関係を示す斜視
図。

【図３】同じく、ヒータの出力制御による現像液温野制
御を説明するためのチャート。

【図４】同じく、現像処理工程を示すフローチャート。

【図５】同じく、残留レジストの除去を説明するための
工程図。

【図６】この発明の一実施形態が適用される塗布現像シ
ステムの全体構成を示す平面配置図。

【図７】この発明の一実施形態が適用される塗布現像シ
ステムの全体構成を示す正面配置図。

【図８】この発明の一実施形態が適用される塗布現像シ
ステムの全体構成を示す背面配置図。

【図９】この発明の他の実施形態にかかるノズルを示す
縦断面図。

【図１０】同じく、他の実施形態にかかるノズルを示す
縦断面図。

【図１１】この発明の他の実施形態にかかるノズルを示
す斜視図。

【符号の説明】

Ｇ１〜Ｇ５…処理ユニット群 Ｗ…ウェハ（被処理基板） １…ケーシング ２…カップ ３…ウエハ保持部（基板保持機構） ３…スピンチャック ４…現像液供給ユニット（現像液供給機構） ５…Ｎ_２ガス供給ユニット（ガス供給機構） ６…遠赤外線ヒータ（現像液温制御機構、現像液加熱機
構） ７…洗浄液供給ユニット １０…スピンチャック １１…スピンチャック駆動機構 １２…排液路 １３…排気管 １５…現像液供給ノズル １６…現像液吐出孔 １８…現像液供給配管 １９…制御弁 ２０…温度制御部 ２１…現像液供給源 ２３…ガス供給ノズル ２５…制御弁 ２６…温度制御部 ２７…ガス供給源 ３０…洗浄液供給ノズル ３１…制御弁 ３２…温度制御部 ３３…洗浄液供給源 ３５…ヒータ制御部 ３６…中央制御装置 ５０…露光済みレジスト膜 ５０ａ…露光部分 ５１…現像液膜 ６０…カセット部 ６１…プロセス処理部 ６２…インタフェース部 ６４…第２のサブアーム機構 ６５…レール ７０ａ…突起部 ７１…第１のサブアーム機構 ７２…メインアーム機構 ７８…メインアーム ７９…ガイド ９２…現像液供給配管 ９３…純水供給配管 ９５…接続路 ９６…混合部 ９７…接続路 ９９…吐出部 １００…混合液 １１０…第１の流量調整弁 １１１…第２の流量調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 錦戸 修一 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３−124017（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−98824（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−50606（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138550（ＪＰ，Ａ) 特開2000−223394（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−192718（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−57212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/30 501

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンが露光されたフォトレジスト膜
   を有する被処理基板に現像液を供給してフォトレジスト
   膜のパターン形成領域を現像処理する現像処理装置であ
   って、 被処理基板を略水平に保持する基板保持機構と、 現像液を前記被処理基板の全面に亘って供給し、前記パ
   ターン形成領域を現像液の液膜で覆う現像液供給機構
   と、前記現像液供給機構に接続され、この現像液供給機構か
   ら被処理基板上に供給される現像液の温度を現像の進行
   を抑えられる温度に制御する現像液温度制御部と、 被処理基板上に供給された現像液の温度を制御する現像
   液温度制御機構とを有することを特徴とする現像処理装
   置。
2. 【請求項２】 パターンが露光されたフォトレジスト膜
   を有する被処理基板に現像液を供給してフォトレジスト
   膜のパターン形成領域を現像処理する現像処理装置であ
   って、 被処理基板を略水平に保持する基板保持機構と、 現像液を前記被処理基板の全面に亘って供給し、前記パ
   ターン形成領域を現像液の液膜で覆う現像液供給機構
   と、 被処理基板上に供給された現像液の温度を制御する現像
   液温度制御機構と、 被処理基板上に供給された現像液にガスを吹き付けるガ
   ス供給機構とを有することを特徴とする現像処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の現像処
   理装置において、 前記現像液温度制御機構は、被処理基板上に供給された
   現像液を加熱する現像液加熱機構であることを特徴とす
   る現像処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の現像処
   理装置において、現 像終了直前に前記現像液温度制御機構の出力を増大さ
   せることで残留レジストを除去する制御装置をさらに有
   することを特徴とする現像処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の現像処
   理装置において、 前記現像液供給機構による現像液供給前に被処理基板上
   に純水を供給する純水供給機構を有することを特徴とす
   る現像処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の現像処理装置において、 前記現像液供給機構及び純水供給機構は、これらから供
   給される現像液と純水を混合する混合部を有するノズル
   であることを特徴とする現像処理装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の現像処理装置において、
   さらに、現像液と純水の混合比を制御する制御弁を有す
   ることを特徴とする現像処理装置。
8. 【請求項８】 パターンが露光されたフォトレジスト膜
   を有する被処理基板に現像液を供給してフォトレジスト
   膜のパターン形成領域を現像処理する現像処理方法であ
   って、現像液供給機構に接続された現像液温度制御部によって
   現像の進行を抑えられる温度に制御された現像液を前記
   現像液供給機構から前記フォトレジスト膜のパターン形
   成領域の全域に亘って供給し、前記パターン形成領域を
   現像液の液膜で覆う現像液供給工程と、被処理基板上に供給された現像液の温度を制御する現像
   液温度制御機構によって前記被処理基板 上を覆う現像液
   膜の温度を制御し、レジスト膜のパターンの現像の進行
   を制御する現像液温制御工程とを有することを特徴とす
   る現像処理方法。
9. 【請求項９】 パターンが露光されたフォトレジスト膜
   を有する被処理基板に現像液を供給してフォトレジスト
   膜のパターン形成領域を現像処理する現像処理方法であ
   って、 現像の進行を抑えられる温度に制御された現像液を前記
   フォトレジスト膜のパターン形成領域の全域に亘って供
   給し、前記パターン形成領域を現像液の液膜で覆う現像
   液供給工程と、 前記現像液供給工程後、前記被処理基板上に供給された
   現像液にガスを吹き付けることで現像液を安定させる工
   程と、 前記現像液を安定させる工程後、前記被処理基板上を覆
   う現像液膜の温度を制御し、レジスト膜のパターンの現
   像の進行を制御する現像液温制御工程とを有することを
   特徴とする現像処理方法。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９に記載の現像
    処理方法において、 前記現像液温制御工程は、前記被処理基板上を覆う現像
    液膜を加熱することによってレジスト膜のパターンの現
    像の進行を制御する現像液加熱工程を含むことを特徴と
    する現像処理方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の現像処理方法におい
    て、 前記現像液加熱工程は、現像終了直前に前記現像液温を
    増大させることで残留レジストを除去する残留レジスト
    除去工程を含むことを特徴とする現像処理方法。
12. 【請求項１２】 請求項８または請求項９に記載の現像
    処理方法において、 さらに、前記現像液供給工程による現像液供給前に被処
    理基板上に純水を供給する純水供給工程を有することを
    特徴とする現像処理方法。
13. 【請求項１３】 請求項８または請求項９に記載の現像
    処理方法において、 さらに、前記現像液供給工程による現像液供給前に被処
    理基板上に純水と現像液とを混合した液体を前記被処理
    基板上に供給する混合液供給工程を有することを特徴と
    する現像処理方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の現像処理方法におい
    て、 さらに、現像液と純水の混合比を制御する制御弁によ
    り、純水に対する現像液の混合比を次第に高める工程を
    有することを特徴とする現像処理方法。