JP3679695B2

JP3679695B2 - 現像装置、基板処理装置及び現像方法

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Publication number: JP3679695B2
Application number: JP2000242808A
Authority: JP
Inventors: 雄二松山; 雅仁浜田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: JP2001118790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば基板に対して現像処理等の基板処理を行う現像装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）や液晶ディスプレイのガラス基板（ＬＣＤ基板）の表面に所定のパタ−ンを形成するためのマスクは、ウエハ等の基板表面にレジストを塗布した後、光、電子線あるいはイオン線等をレジスト面に照射し、現像することによって得られる。ここで現像処理は、露光工程にて光等が照射された部分あるいは照射されない部分をアルカリ水溶液等により溶解するものであり、従来では図１８に示す方法により行われている。
【０００３】
即ちこの従来方法においては、真空吸着機能を備えたスピンチャック１１の上に基板例えばウエハＷを吸着保持し、ウエハＷの直径に対応する長さに沿って多数の吐出孔１２が配列された供給ノズル１３を、ウエハＷの中央部にて吐出孔１２がウエハ表面から例えば１ｍｍ上方になるように位置させる。そして吐出孔１２から現像液１０をウエハ表面の中央部に供給して図１８に示すように液盛りを行い、続いて吐出孔１２から現像液１０の供給を行いながら、ウエハＷを半回転（１８０度回転）させる。
【０００４】
こうすることによってウエハ中央部にはじめに液盛りされた現像液１０が広げられると同時に現像液１０が新たに供給され、この結果ウエハ表面全体に現像液１０の液膜が所定の厚さで形成されることになる。こうして現像液１０の液盛りを行った後例えば６０秒間放置し、次いでウエハ表面にリンス液を供給して現像液を洗い流すことにより現像が行われる。
【０００５】
ここでこのような現像処理が行われる従来の現像装置について図１９により簡単に説明すると、前記スピンチャック１１の周りは、現像液１０の飛散を防止するためのカップ１４で覆われており、このカップ１４の上方側にはフィルタとファンとを組み合わせて構成されたフィルタユニット１５が設けられていると共に、フィルタユニット１５とカップ１４との間には多数の通気孔１６ａが形成された整流板１６が設けられている。
【０００６】
前記カップ１４には排気路１７が接続されており、排気路１７にて排気された空気の一部が、不純物の除去や、所定の温度及び湿度への調整を行う図示しないフィルタ装置を介してフィルタユニット１５に循環供給され、フィルタユニット１５からカップ１４に向かってダウンフロ−を形成しながら供給されるようになっている。そしてフィルタユニット１５からの、不純物が除去され、所定の温度及び湿度に調整された空気は、整流板１６を通過し、これにより均一性が高められた状態でカップ１４側へ供給されるようになっている。このように高精度に調整された空気のダウンフロ−を形成するのは、現像液温度および蒸発速度均一化のためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら例えばＩ線レジストを用いた場合、上述の現像方法では現像ムラが発生し、部位によって現像線幅が変わってしまい、例えばウエハ中央領域と周縁領域との間では、約４ｎｍ程度線幅が狂ってしまうという問題がある。この原因について検討してみると、現像の進行の度合いは現像液１０の温度に依存することから、ウエハ面内において現像液１０に温度分布が発生していると考えられる。
【０００８】
つまり現像液１０は例えば２３℃程度の温度に調整されているが、ウエハＷに液盛りを行って放置している間に現像液Ｄに含まれる水分が蒸発し、これにより現像液１０の潜熱が奪われるので、現像液１０の温度は時間と共に低下する。一方、既述の高精度に調整された空気のダウンフロ−の形成により、ウエハＷの面内では、周縁領域の温度が中央領域よりも低下してしまうと考えられる。即ちダウンフロ−の形成により、ウエハＷから見れば上方側から風が流れてくることになるが、上方側からウエハＷに当たった風は、図２０に示すようにウエハ面に沿って外周側に向かって流れ、周縁領域の方が中央領域よりも風量が多くなる。このためウエハＷの面内では周縁領域の方が中央領域よりも気化熱が多くなるので、周縁領域の放熱量が中央領域よりも大きくなり、結果として周縁領域の温度の低下の度合いが大きいと推察される。
【０００９】
このためリンス開始時にはウエハ中央領域と周縁領域との間に例えば約１℃程度の現像液１０の温度差が生じ、これにより現像状態にムラが生じて、出来上がり寸法が変化するという悪影響が発生していると推察される。
【００１０】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は現像時に現像液の温度を基板の面内でほぼ均一にすることにより、現像液の温度差による現像ムラの発生を抑えて、処理の均一性を高める現像装置及びその方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の現像装置は、基板の表面に向かう気流が形成された雰囲気内で、前記基板表面に現像液を液盛りして現像を行う現像装置において、前記基板を保持するための基板保持部と、基板に現像液を供給するための供給部と、前記基板保持部に保持された基板の表面側に、基板と対向するように設けられ、第１の通気孔が形成された第１の整流板と、前記第１の整流板と相対的に面方向に移動できるように、この第１の整流板と対向するように設けられ、第２の通気孔が形成された第２の整流板と、を備え、前記保持された基板に現像液が供給され、前記基板の現像が行われる間に、前記第１の整流板と第２の整流板とを相対的に面方向に移動させ、第１の通気孔と、第２の整流板の第２の通気孔が形成されていない領域とを面方向に直交する方向に重ねることにより第１の通気孔の大きさを調整し、前記第１の通気孔の大きさを基板の周縁領域よりも中央近傍領域側を大きくし、基板表面の中央近傍領域に当たる風の風量を周縁領域よりも多くすることを特徴とする。
【００１２】
このような現像装置では、基板表面に当たる風の風量を制御することができるので、基板表面への風量に応じて変化する基板上の現像液の気化熱を調整でき、結果的に基板上の現像液の温度を制御することができる。
【００１３】
具体的には、前記第１の通気孔の大きさを、基板上に現像液を液盛りした状態のままにして基板表面の現像を行うときには、基板表面に現像液の液盛りを行うときよりも小さくし、前記現像時には前記現像液の液盛り時よりも、基板表面に当たる風の風量を少なくすることが行われ、この場合には現像時に基板表面に風が当たらないようにすることも含まれる。つまりこの現像装置では、基板の表面に向かう気流が形成された雰囲気内で、前記基板表面に現像液を液盛りする工程と、その後基板上に現像液を液盛りした状態のままにして、基板表面に風が当たらないようにしながら基板表面を現像する工程と、を含む現像方法が実施される。
【００１４】
このように現像時に基板表面に風が当たらないようにすると、風の影響による基板上の現像液の気化熱の変化が抑えられ、現像液の放熱量が基板の面内においてほぼ均一になる。このため基板上の現像液の温度変化が基板の面内においてほぼ揃えられ、現像液の温度差が原因となる現像ムラの発生が抑えられて、処理の均一性を高めることができる。
【００１５】
また本発明では、基板表面への風が当たる領域を調整しながら基板表面を現像するようにしてもよく、例えば前記基板表面の現像を行うときには、第１の通気孔の大きさを、基板の周縁領域よりも中央近傍領域側を大きくして、基板表面の中央近傍領域に当たる風の風量を周縁領域よりも多くするようにしてもよい。ここで基板の中央近傍領域のみに風が当たり、周縁領域には風が当たらない場合も含むものとする。
【００１６】
この場合においても、基板に当たった風は基板の表面に沿って周縁領域に向かって流れて行き、基板の表面全体に均一に風が当たる場合には、周縁領域の方が風量が多くなるので、基板表面の中央近傍領域に当たる風の風量を周縁領域よりも多くするようにすることにより、結果として基板に当たる風の風量が基板の面内でほぼ均一になる。このため基板上の現像液の温度変化が基板の面内においてほぼ揃えられるので、現像処理の均一性を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を現像装置に適用した場合の現像装置の一実施の形態の全体構成を示す縦断面図であり、図中２０は現像装置を収納する処理室（現像処理室）をなす処理ケースであって、この処理ケース２０の内部には、基板であるウエハＷの中央近傍を、被処理面（表面）が上を向くようにほぼ水平な状態で保持すると共に、当該ウエハＷを鉛直軸まわりに回転させ、かつ昇降させるための基板保持部をなすウエハ保持部２が設けられている。
【００１８】
このウエハ保持部２について図２により説明すると、ウエハ保持部２は例えば真空吸着機能を有し、昇降機構とモ−タとが組み合わされた駆動部２１により、回転軸２２を介して鉛直軸まわりに回転自在かつ昇降自在に構成されている。こうしてウエハＷは、ウエハ保持部２により、図２に示すウエハ保持部２に吸着保持された処理位置と、図中一点鎖線で示す、処理位置よりも上方側のウエハＷの受け渡し位置との間で昇降自在、回転自在に保持される。
【００１９】
このようなウエハ保持部２の周囲には、前記処理位置にあるウエハＷの周囲を囲み、ウエハ上に供給された現像液を振り切る際に、この液が周囲に飛散するのを防ぐための、円形筒状のカップ３が設けられている。カップ３は、外カップ３１と内カップ３２とからなり、外カップ３１は、現像液の飛散を防止するときには、前記ウエハＷの受け渡し位置よりも上方側に上端が位置し、ウエハＷの受け渡し時や現像液の液盛り時には、前記ウエハＷの受け渡し位置よりも下方側に上端が位置するように、図示しない昇降機構により昇降自在に構成されている。
【００２０】
内カップ３２は外カップ３１の内側に、前記ウエハＷの受け渡し位置よりも下方側であって、ウエハＷが前記処理位置にあるときには、当該ウエハＷよりも上方側に上端が位置するように設けられている。この内カップ３２は、ウエハＷの側方側では上に向かって内側に傾斜し、ウエハＷの下方側には現像液のウエハＷの裏面側への回り込みを抑えるために、前記処理位置にあるウエハＷの裏面側周縁に接するか接しない程度に環状の凸部３３が設けられ、ウエハＷの外方から凸部３３に向かって上に傾斜するように形成されている。さらにカップ３には、現像液の排液路３４と、排気路と排液路とを兼ねた排出路３５とが接続されており、排出路３５は開閉バルブ３６を介して、処理ケ−ス２０の外部に設けられた後述する気液分離手段に接続されている。この例では排出路３５が第２の気体排気部、開閉バルブ３６が排気停止手段に夫々相当する。
【００２１】
ウエハ保持部２に真空吸着された処理位置にあるウエハＷの上方には、当該ウエハＷの表面に処理液例えば現像液を供給するための現像液供給部（液供給部）をなすノズル４が設けられている。このノズル４は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、例えば横に細長い棒状に形成されたノズル本体４１と、ノズル本体４１の下面に設けられ、ウエハ表面に径方向に沿って現像液を吐出するための供給孔４２を備えており、前記ノズル本体４１及び供給孔４２は、ウエハ表面の中心線（ウエハＷの中心を通り、径方向に伸びる線）近傍に、現像液を供給するように構成されている。
【００２２】
このノズル４は、例えば図４に示すように、ノズル保持部４３により保持されて、案内レ−ル４４に沿って水平移動自在に構成されると共に、図示しない昇降機構により昇降自在に構成されている。これによりノズル４は、ウエハＷの搬入出時に邪魔にならないように、ウエハ保持部２の外側の待機位置と、ウエハ保持部２のほぼ中央部の上方側の上方位置との間で移動できるようになっていると共に、前記上方位置と、その位置から下降した位置である現像液の供給位置との間で昇降できるようになっている。
【００２３】
このようなノズル４には、図示しない供給管を介して現像液貯留タンク（図示省略）と連通接続されている。また現像装置は、ウエハ表面に現像液を洗い流すためのリンス液を供給するためのリンス用ノズル４５を備えている。このリンス用ノズル４５は、例えば上述のノズル４とほぼ同様に構成され、ノズル保持部４３により保持されて、ウエハ保持部２の外側の待機位置と、ウエハ上にリンス液を供給する供給位置との間で移動できるようになっている。
【００２４】
また処理ケ−ス２０内部のカップ３の上方側には、空気を清浄化するためのフィルタ及び吸い込みファン等を組み合わせて構成された気体供給部をなすフィルタユニットＦが設けられている。
【００２５】
一方処理ケ−ス２０外部の下方側には、前記排出路３５の他端側が接続される気液分離手段５が設けられている。この気液分離手段５は例えば慣性衝突による気液分離機能を有するものであって、ここで処理ケ−ス２０から排出された雰囲気は気体成分と液体成分とが分離され、液体成分は排液処理系に排出され、気体成分は工場排気系に排出される一方、その一部はフィルタ装置５１に導入されるようになっている。また処理ケ−ス２０の下端側には第１の気体排気部をなす排気路２３が接続されており、この排気路２３から排気された処理ケ−ス２０内の雰囲気も前記工場排気系に排出される一方、その一部がフィルタ装置５１に導入されるようになっている。
【００２６】
前記フィルタ装置５１は、例えば不純物除去液である純水を噴霧して気液接触により不純物を除去する不純物除去部や、例えば加熱機構や加湿機構を含み、不純物が除去された空気を所定の温度及び湿度に調整して送出する調整部等を備えており、ここで清浄化された空気は、例えば送出路５２を通じてフィルタユニットＦの上方側に送出され、フィルタユニットＦを介して処理ケ−ス２０内に、図１中点線で示すように、ダウンフロ−として吹き出されるようになっている。これにより処理ケ−ス２０内は、前記処理位置にあるウエハＷの表面に向かう気流が形成される雰囲気となる。またこの際前記排出路３５に設けられた開閉バルブ３６の開度を調整することにより、処理ケ−ス２０内の風量が調整され、例えば開閉バルブ３６の開度を大きくすると前記風量も多くなる。
【００２７】
処理ケ−ス２０内部のフィルタユニットＦとカップ３との間には、前記処理位置にあるウエハＷと対向するように、例えばカップ３と対向する面がカップ３の開口部よりも大きい風量制御部をなす整流部材６が設けられている。この整流部材６は、例えば図５（ａ）に示すように、側部の一方に開口部６０が形成された、断面が四角形状の偏平な中空体であって、３枚の側板６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）と第１の整流板をなす天板６２と第２の整流板をなす底板６３とにより形成され、底板６３が支持部材６４により、対向する２枚の側板６１ａ，６１ｂの内部に形成された図示しないレ−ルに沿って、天板６２に対向する第１の位置と、この第１の位置から前記開口部６０側に向けて水平な方向（面方向）に移動可能に構成されている。
【００２８】
前記天板６２と底板６３との間は例えば５ｍｍ程度に形成され、これら天板６２と底板６３とには、図５（ｂ）に示すように、フィルタユニットＦからの清浄な空気を通気させるための第１の通気孔６２ａと第２の通気孔６３ａが夫々形成されている。これら通気孔６２ａ，６３ｂは、天板６２及び底板６３に同様のパタ−ンで形成されており、このパタ−ンは、例えば図６（ａ），（ｂ）に天板６２と底板６３との一部を示すように、移動方向に隣接する通気孔６２ａ（６３ａ）同士の距離Ｌ１が、通気孔６２ａ（６３ａ）の移動方向側の最大径Ｌ２よりも大きくなるように設定されている。
【００２９】
これにより底板６３が前記第１の位置にあるときには、図６（ａ）に示すように、天板６２と底板６３の通気孔６２ａ，６３ａが縦方向（面方向に直交する方向）に重なり合うので、この重なった通気孔６２ａ（６３ａ）を介してフィルタユニットＦからの空気が下側に通気して行き、こうして清浄化された空気が通気孔６２ａ（６３ａ）の通気により流れの均一性が高められた状態でウエハ保持部２上のウエハＷに向かって流れていくことになる。
【００３０】
一方、底板６３が前記第１の位置の位置から前記開口部６０側に向けて僅かに、例えばＬ２より大きくＬ１よりも小さな距離分移動した第２の位置にあるときには、図６（ｂ）に示すように、天板６２と底板６３の通気孔６２ａ，６３ａが縦方向に重なり合わず、天板６２の通気孔６２ａが下側の底板６３で出口側を塞がれた状態になる。従ってこの場合にはフィルタユニットＦからの空気は底板６３を通過できず、結局整流部材６により気流が遮られた状態になり、整流部材６の側方を下側に向けて通気して行くことになる。
【００３１】
続いて上述の装置を用いて行われる本発明方法の一実施の形態を、図７及び図８を用いて説明する。先ず図７（ａ）に示すように、整流部材６の底板６３を前記第１の位置に位置させて、開閉バルブ３６を開き、処理ケ−ス２０内にフィルタユニットＦ及び整流部材の通気孔６２ａ，６３ａを介して、不純物が除去され、所定の温度及び湿度に調整された清浄な空気のダウンフロ−を形成し、風量は０．３ｍ／ｓ程度に調整する。この場合には開閉バルブ３６が開いているので、処理ケ−ス２０内の雰囲気は排出路３５及び排気路２３から流出し、これにより処理ケ−ス２０内では、カップ３の内側及び外側において風が下方側に流れることになる。
【００３２】
この状態で、ウエハ保持部２を前記受け渡し位置まで上昇させ、レジスト膜が形成され露光されたウエハＷを、図示しない搬送ア−ムによりウエハ保持部２上に受け渡し、当該ウエハ保持部２に真空吸着させる。ここで処理ケ−ス２０内には、既述のようにダウンフロ−が形成されているので、ウエハ保持部２に保持されているウエハＷの表面には、上方側から風が流れてくることになる。なおウエハＷをウエハ保持部２に押し付ける手法は、例えばウエハＷの周縁を機械的に押し付けるメカチャックを用いてもよい。
【００３３】
次いで処理ケ−ス２０内に風量０．３ｍ／ｓ程度のダウンフロ−を形成したまま、図８（ａ）に示すように、待機位置にあるノズル４をウエハ保持部２の上方位置を介して供給位置まで移動させて、ノズル４から現像液Ｄを吐出させ、ウエハＷの中心線近傍に現像液Ｄを供給すると共に、ウエハ保持部２を例えば３０ｒｐｍ程度の回転数で１８０度回転させて現像液Ｄの液盛りを行う。つまり処理位置ではノズル４の供給孔４２の先端がノズル４からウエハ表面に供給した現像液Ｄに接触するようになっており、この状態でウエハＷを１８０度回転させながら、供給孔４２からウエハ表面に現像液Ｄを供給すると、回転の遠心力による現像液Ｄの拡散と、ノズル４の供給孔４２による現像液Ｄの伸展によって、ウエハＷの表面全体に現像液Ｄが塗布され、液盛りが行われる。
【００３４】
続いて図７（ｂ）に示すように、ノズル４を待機位置まで移動させ、整流部材６の底板６３を前記第２の位置に位置させると共に、開閉バルブ３６を閉じ、例えば６０秒間ウエハＷの回転を停止させて現像を行う。この状態では、開閉バルブ３６が閉じられているので、処理ケ−ス２０内の雰囲気は排気路２３のみから流出する。また整流部材６の底板６３が前記第２の位置に位置しているので、既述のようにフィルタユニットＦからの空気は整流部材６を通過できずに、整流部材６の側方を下側に向けて通流して行く。これらにより処理ケ−ス２０内では、カップ３の外側において風が下方側に流れることになる。
【００３５】
このようにして現像を行うが、図９に示すように、現像が終了する直前例えば１秒前に、整流部材６の底板６３を前記第１の位置に位置させると共に、開閉バルブ３６を開き、処理ケ−ス２０内に風量０．３ｍ／ｓ程度のダウンフロ−を形成する。そして図８（ｃ）に示すように、待機位置にあるリンス用ノズル４５をウエハ保持部２の上方位置を介して供給位置まで移動させ、ウエハ保持部２を回転させながらリンス用ノズル４５からリンス液Ｒを吐出させて洗浄を行う。次いで処理ケ−ス２０内に風量０．３ｍ／ｓ程度のダウンフロ−を形成した状態で、図８（ｄ）に示すように、ウエハＷを高速で回転させることによりウエハ表面を乾燥させ、この後ウエハ保持部２をウエハＷの受け渡し位置まで上昇させてウエハＷを図示しない搬送ア−ムに受け渡す。
【００３６】
ここでウエハ保持部２へのウエハＷの受け渡しや、ノズル４やリンス用ノズル４５のウエハ上方部への移動の際には、外カップ３１の上端を前記ウエハＷの受け渡し位置よりも下方側に位置させ、ウエハＷへの現像液Ｄやリンス液Ｒの供給時や現像時、乾燥時には、外カップ３１の上端を前記ウエハＷの受け渡し位置よりも上方側に位置させて所定の処理を行う。
【００３７】
このような現像方法では、現像時には、処理ケ−ス２０内のダウンフロ−の気流を整流部材６によりウエハ上方側にて遮り、ウエハ表面へ風が流れないようにしているので、ウエハ表面に現像液Ｄの温度分布が発生しにくく、均一性の高い現像処理を行うことができる。
【００３８】
つまり現像時には処理ケ−ス２０内においては、上方からウエハＷに当たる風がほとんど無いか、極めて少ない状態になっているので、ウエハ面に沿って外方側へ流れる風量も極めて少ない。このためウエハＷの中央近傍領域に比べて周縁領域の方が風量が多くなるといったことが発生しにくいので、ウエハＷの周縁領域における気化熱が大きくなるということが生じにくい。これによりウエハＷの面内において現像液Ｄの放熱量がほぼ同じ状態となるので、結果としてウエハ上の現像液Ｄの温度低下の程度が面内おいてほぼ揃えられる。
【００３９】
このため現像液Ｄの温度がウエハ面内に亘ってほぼ均一な状態で現像が行われるので、温度差が原因となる現像ムラの発生が抑制され、これにより現像線幅の寸法の変化が抑えられて、現像処理の均一性が高められる。実際にＩ線レジストが塗布され、所定のパタ−ン形状に露光されたウエハＷに対して上述の現像装置にて現像処理を行ったところ、ウエハＷの中央近傍領域と周縁領域ろの間で現像線幅の狂いはほとんどなく、均一な現像処理を行うことができることが認められた。
【００４０】
また上述の例では、現像時においても、カップ３の外側ではダウンフロ−が形成されているので、処理ケ−ス２０内の陽圧化が図れると共に、駆動系からのパ−ティクルの浮遊を抑えることができる。さらに上述の例では、現像が終了する直前に処理ケ−ス２０内にダウンフロ−を形成しているが、これはリンス処理によりカップ外へミストが飛散するのを防止するためである。
【００４１】
以上において本発明では、現像時にウエハＷへの風が当たる領域を調整することにより現像処理の均一性を高めるようにしてもよい。つまり例えば現像時にはウエハＷの中央近傍領域の風量を周縁領域よりも多くしてもよいし、例えば現像時にはウエハＷの中央近傍領域のみに風が当たり、周縁領域には風が当たらないようにしてもよい。
【００４２】
この際ウエハＷへの風量は、他の条件が同じ場合には、整流部材の通気孔６２ａ（６３ａ）の大きさにより調整でき、通気孔６２ａ（６３ａ）が大きければ風量が多くなる。従って底板６３を第２の位置にスライドさせたときに、天板６２のウエハＷの中央近傍領域に対応する位置の通気孔６２ａが、ウエハＷの周縁領域に対応する位置の通気孔６２ａよりも大きくなるように、天板６２の通気孔６２ａを底板６３の通気孔６３ａが形成されていない部分で縦方向に塞ぐようにすれば、ウエハＷの中央近傍領域の風量が周縁領域よりも多くなる。
【００４３】
また底板６３を第２の位置にスライドさせたときに、天板６２のウエハＷの中央近傍領域に対応する位置の通気孔６２ａは開いた状態とし、ウエハＷの周縁領域に対応する位置の通気孔６２ａは閉じた状態になるように、天板６２の通気孔６２ａを底板６３の通気孔６３ａが形成されていない部分で縦方向に塞ぐようにすれば、ウエハＷの中央近傍領域のみに風が当たるようになる。
【００４４】
このように現像時にはウエハＷの中央近傍領域の風量を外周部よりも多くしたり、現像時にはウエハＷの中央近傍領域のみに風が当たるようにしても、ウエハＷに上から当たった風はウエハ面を外方側に流れていき、これによりウエハＷの周縁領域の風量が多くなるので、ウエハＷの面内において風量がほぼ揃えられた状態となり、ウエハ面内における現像液の温度分布の発生を抑えて、均一性の高い現像処理を行うことができる。
【００４５】
上述実施の形態において、乱流が形成されることを防止する観点から、静止現像時以外（図７(a)参照）は、フィルタユニットＦから下方に向けて噴出される空気の量が、排出路３５及び排気路２３から排気される空気の風量と一致するようにフィルタユニットＦの風量を調整し、静止現像時（図７(b)参照）は、フィルタユニットＦから下方に向けて噴出される空気の量が、排気路２３から排気される空気の風量と一致するようにフィルタユニットＦの風量を調整することが好ましい。但し、静止現像に入る直前、即ち排出路３５を閉じる直前にはフィルタユニットＦの風量を通常よりも増量するように調整することが好ましい。
【００４６】
また上述実施の形態では、図７(b)に示すように、静止現像時には開閉バルブ３６を閉じ、処理ケース２０内の雰囲気は排気路２３のみから流出するようにしていたが、図１０に示すように、処理ケース２０の側部であってカップ３よりも上方側に排気路１２３を別に設け、静止現像時には開閉バルブ３６，排気路２３を閉じて排気路１２３のみから雰囲気が流出するように構成してもよい。このように構成すると、静止現像時にダウンフローの空気が直接ウエハＷに当たることをより確実に防止することができる。
【００４７】
また図１に示すように、処理ケース２０の側部の、整流部材６の天板６２より上部には、整流部材６で側方に流れ込む空気を処理ケース２０の外側に逃がすための排気孔１２０を設けることが好ましい。これにより、整流部材６で側方に流れ込んだ空気により処理ケース２０内に乱流が発生することを抑えることができる。また排気孔１２０を送出路５２に接続するようにすれば、清浄空気の有効利用を図ることができる。
【００４８】
次に本発明に係る現像方法の実施に使用される現像装置をユニットに組み込んだ塗布・現像装置の一例の概略について図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１１及び図１２中、７はウエハカセットを搬入出するための搬入出ステ−ジであり、例えば２５枚収納されたカセットＣが例えば自動搬送ロボットにより載置される。搬入出ステ−ジ７に臨む領域にはウエハＷの受け渡しア−ム７０が，Ｘ，Ｙ方向及びθ回転（円鉛直軸回りの回転）自在に設けられている。更にこの受け渡しア−ム７０の奥側には、例えば搬入出ステ−ジ７から奥を見て例えば右側には塗布・現像系のユニットＵ１が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニットＵ２，Ｕ３，Ｕ４が夫々配置されていると共に、塗布・現像系ユニットと加熱・冷却系ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うための、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されたウエハ搬送ア−ムＭＡが設けられている。但し図１１では便宜上ユニットＵ２及びウエハ搬送ア−ムＭＡは描いていない。
【００４９】
塗布・現像系のユニットにおいては、例えば上段に２個の現像ユニット７１が、下段に２個の塗布ユニット７２が設けられている。加熱・冷却系のユニットにおいては、加熱ユニットや冷却ユニットや疎水化処理ユニット等が上下にある。前記塗布・現像系ユニットや加熱・冷却系ユニットを含む上述の部分をクリ−ントラックと呼ぶことにすると、このクリ−ントラックの奥側にはインタ−フェイスユニット７２を介して露光装置７３が接続されている。インタ−フェイスユニット７２は、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されたウエハ搬送ア−ム７４によりクリ−ントラックと露光装置７３との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００５０】
この装置のウエハの流れについて説明すると、先ず外部からウエハＷが収納されたウエハカセットＣが前記搬入出ステ−ジ７に搬入され、ウエハ搬送ア−ム７０によりカセットＣ内からウエハＷが取り出され、既述の加熱・冷却ユニットＵ３の棚の一つである受け渡し台を介してウエハ搬送ア−ムＭＡに受け渡される。次いでユニットＵ３内の一の棚の処理部内にて疎水化処理が行われた後、塗布ユニット７２にてレジスト液が塗布され、レジスト膜が形成される。レジスト膜が塗布されたウエハＷは加熱ユニットで加熱された後インタ−フェイスユニット７２を介して露光装置７３に送られ、ここでパタ−ンに対応するマスクを介して露光が行われる。
【００５１】
その後ウエハＷは加熱ユニットで加熱された後、冷却ユニットで冷却され、続いて現像ユニット７１に送られて現像処理され、レジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは搬入出ステ−ジ７上のカセットＣ内に戻される。
【００５２】
以上において本発明では、基板としてはウエハに限らず、液晶ディスプレイ用のガラス基板であってもよい。また整流部材６の天板６２と底板６３とは相対的に横方向にスライドさせるように構成すればよく、どちらを移動させるようにしてもよい。
【００５３】
さらに整流部材６は、現像時にウエハ表面への気流を遮るものであれば、形状や取り付け位置等は上述の構成に限るものではない。例えば図１３に示すように、整流部材１３６の天板１６２と底板１６３とは相対的に回転させるように構成してもよい。
【００５４】
また図１４に示すように、整流部材１４６として、長尺の板状部材１４７を、長さ方向に略直交する方向に多数並べて、例えばウエハＷを覆う大きさの矩形を形成し、各板状部材１４７を夫々別個の回転駆動部をなす回転駆動機構１４８により、板状部材１４７の長手方向の一辺に設けられた図示しない回転軸を介して水平軸回りに回転させ、これによりウエハＷに対して空気を通気させるための開口を形成することで気流の遮蔽量を調整するようにしてもよい。このような構成では、各板状部材１４７は夫々別個の回転駆動機構１４８で駆動されるので、整流部材１４６上の各領域に応じて気流の遮蔽量を変えることができる。また板状部材１４７の回転角度を調整し、開口の程度を変えることで気流の遮蔽量を調整するようにしてもよい。
【００５５】
また図１５に示すように、各板状部材１４７を回転駆動部をなす回転駆動機構１５２に接続された連結部材１５１で連結し、例えばこの連結部材の１５１の内部において各板状部材１４７の回転軸を歯車等を介して連結しておき、回転駆動機構１５２により各板状部材１４７を同時に一括して回転駆動するようにしてもよい。この例では１つの回転駆動機構１５２により各板状部材１４７を回転駆動しているので、駆動機構１５２の部品点数を減らすことができる。この際駆動機構１５２を図中矢印で示すように連結部材１５１に沿って各板状部材１４７に対応する位置まで移動させて、この位置の板状部材１４７の図示しない回転軸を介して、当該板状部材１４７を駆動機構１５２により個別に水平軸回りに回転させるように構成してもよい。
【００５６】
さらに図１６に示すように、例えば整流部材１６６の天板１７２に設けられた第１の通気孔１６２ａ及び底板１７３に設けられた第２の通気孔１６３ａの密度を整流部材１６６上の領域に応じて変えることで、各領域毎に気流の遮蔽量を調整することができる。図に示す例は整流部材１６６の中央側において、周縁側よりも第１の通気孔１６２ａ，第２の通気孔１６３ａの密度を高めた例であり、このようにすると、ウエハＷの周縁領域よりも中央近傍領域側の通気用の開口が大きくなるので、ウエハＷ表面の中央近傍領域に当たる風の風量を周縁領域よりも多くすることができる。
【００５７】
さらにまた図１７に示すように、整流部材１７６の底板１７３をその中央から折り曲げ可能とし、このように中央から両側が下側を向くように折り曲げるようにしてもよい。このような構成では、天板６２と底板１７３とにほぼ同じ間隔でほぼ同じ大きさの通気孔６２ａ，６３ａが形成されており、中央部の通気孔６２ａ，６３ａ同士が重なるようにして、底板１７３の両側を下側に折り曲げた場合には、天板６２と底板１７３とが離れるに連れて、通気孔６２ａ，６３ａの重なりも少なくなるので、結果としてウエハＷの周縁領域よりも中央近傍領域側の通気用の開口が大きくなり、これによりウエハＷ表面の中央近傍領域に当たる風の風量を周縁領域よりも多くすることができる。
【００５８】
さらにまた本発明は、ウエハＷを例えば１０ｒｐｍ程度の回転数で低速で回転させながら現像を行っても良いし、ウエハＷに現像液を供給するためのノズルは上述の例に限るものではなく、ウエハＷの中央近傍に現像液を供給した後、ウエハＷを回転させて、回転の遠心力により現像液をウエハ表面全体に伸展させるタイプのものであってもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、現像液の基板の面内の温度変化の程度が揃えられ、基板面内の現像液の温度の均一性が高まるので、現像液の温度差が原因となる処理ムラの発生が抑えられ、均一性の高い処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の一例の全体構成を示す断面図である。
【図２】前記現像装置で用いられるウエハ保持部を示す断面図である。
【図３】前記現像装置で用いられるノズルを示す斜視図と底面図である。
【図４】前記現像装置を示す平面図である。
【図５】前記現像装置で用いられる整流部材を示す斜視図と平面図である。
【図６】前記現像装置で用いられる整流部材を示す平面図と断面図である。
【図７】前記現像装置の作用を示す断面図である。
【図８】前記現像装置の作用を示す断面図である。
【図９】ウエハ表面への風量と時間との関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る現像装置を示す断面図である。
【図１１】前記現像装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例を示す斜視図である。
【図１２】前記現像装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例を示す平面図である。
【図１３】整流部材の他の例を示す斜視図である。
【図１４】整流部材のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１５】整流部材のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１６】整流部材のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１７】整流部材のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１８】従来の現像方法を説明するための断面図である。
【図１９】従来の現像装置を示す断面図である。
【図２０】従来の現像装置におけるウエハ面の風の流れを説明するための断面図である。
【符号の説明】
２ウエハ保持部
３カップ
３１外カップ
３２内カップ
４ノズル
６整流部材
Ｗ半導体ウエハ
Ｄ現像液
Ｆフィルタユニット

Claims

基板の表面に向かう気流が形成された雰囲気内で、前記基板表面に現像液を液盛りして現像を行う現像装置において、
前記基板を保持するための基板保持部と、
基板に現像液を供給するための供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の表面側に、基板と対向するように設けられ、第１の通気孔が形成された第１の整流板と、
前記第１の整流板と相対的に面方向に移動できるように、この第１の整流板と対向するように設けられ、第２の通気孔が形成された第２の整流板と、を備え、前記保持された基板に現像液が供給され、前記基板の現像が行われる間に、前記第１の整流板と第２の整流板とを相対的に面方向に移動させ、第１の通気孔と、第２の整流板の第２の通気孔が形成されていない領域とを面方向に直交する方向に重ねることにより第１の通気孔の大きさを調整し、前記第１の通気孔の大きさを基板の周縁領域よりも中央近傍領域側を大きくし、基板表面の中央近傍領域に当たる風の風量を周縁領域よりも多くすることを特徴とする現像装置。
前記第１の整流板と第２の整流板とを相対的に一方向にスライドさせることにより、前記第１の整流板と第２の整流板とを相対的に面方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記第１の整流板と第２の整流板とを相対的に略水平方向に回転させることにより、前記第１の整流板と第２の整流板とを相対的に面方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
基板を保持するための基板保持部と、
前記基板保持部により保持された基板の被処理面に処理液を供給するための液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の被処理面側から、前記基板保持部及びその周囲に向けて気体を供給するための気体供給部と、
前記基板保持部と前記気体供給部との間に設けられ、前記気体供給部から供給される気体を遮蔽することにより、基板表面に当たる風の風量を制御する風量制御部と、を備え、
前記風量制御部は、前記基板と対向するように、長さ方向と略直交する方向に配列され、長さ方向の一辺に沿って略垂直方向に回転可能な複数の板状部材と、前記各板状部材を回転させる回転駆動部と、を含み、前記板状部材を回転させて開口部を形成し、この開口部の大きさを調整することにより、基板表面に当たる風の風量を制御することを特徴とする基板処理装置。
処理室と、
前記処理室内に設けられ、上部に開口を有するカップと、
前記カップ内に設けられ、基板を保持するための基板保持部と、
前記基板保持部により保持された基板の被処理面に処理液を供給するための液供給部と、
前記処理室の上部側に設けられ、前記処理室の下方側に向けて気体を供給するための気体供給部と、
前記基板保持部と前記気体供給部との間に設けられ、前記気体供給部から供給される気体を遮蔽することにより、基板表面に当たる風の風量を制御する風量制御部と、
前記処理室の下部側に設けられ、この処理室から気体を排気する第１の気体排気部と、
前記カップの下部側に設けられ、このカップから気体を排気する第２の気体排気部と、を備え、
前記風量制御部は、前記基板と対向するように、長さ方向と略直交する方向に配列され、長さ方向の一辺に沿って略垂直方向に回転可能な複数の板状部材と、前記各板状部材を回転させる回転駆動部と、を含み、前記板状部材を回転させて開口部を形成し、この開口部の大きさを調整することにより、基板表面に当たる風の風量を制御することを特徴とする基板処理装置。
前記回転駆動部は、前記各板状部材を回転させるための複数の回転駆動機構を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の基板処理装置。
前記回転駆動部は、前記各板状部材を長さ方向と略直交する方向に連結する連結部材と、
前記連結部材を介して前記各板状部材を一括して回転させる回転駆動機構と、を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の基板処理装置。
前記液供給部は、基板の被処理面に現像液を供給する液供給部であることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか一に記載の基板処理装置。
前記現像処理室と、
前記現像処理室内に設けられ、上部に開口を有するカップと、
前記カップ内に設けられ、基板を保持するための基板保持部と、
前記基板保持部により保持された基板の被処理面に現像液を供給するための現像液供給部と、
前記現像処理室の上部側に設けられ、前記現像処理室の下方側に向けて気体を供給するための気体供給部と、
前記基板保持部と前記気体供給部との間に設けられ、前記気体供給部から供給される気体を遮蔽することにより、基板表面に当たる風の風量を制御する風量制御部と、
前記現像処理室の下部側に設けられ、この現像処理室から気体を排気する第１の気体排気部と、
前記カップの下部側に設けられ、このカップから気体を排気する第２の気体排気部と、を備え、
前記風量調整部は、前記基板と対向するように設けられ、第１の通気孔が形成された第１の整流板と、
前記第１の整流板と相対的に面方向に移動でき、かつ前記第１の整流板と対向するように構成されて第２の通気孔が形成された第２の整流板と、を含み、
前記第１の整流板の第１の通気孔と第２の整流板の第２の通気孔が形成されていない領域を面方向に直交する方向に重ねることにより、第１の通気孔を塞ぐか又は第１の通気孔の大きさを調整して基板表面に当たる風の風量を制御し、
前記基板に前記現像液が供給される前に、前記第１の気体排気部と前記第２の気体排気部とから気体を排気し、
前記基板の現像中は、第２の気体排気部からの排気を停止すると共に、前記第１の通気孔を第２の整流板の第２の通気孔が形成されていない領域で塞ぐことにより、前記現像液処理室内に供給される気体が前記カップの外側を通るように調整することを特徴とする現像装置。
前記液供給部により基板の被処理面に現像液を供給し、そのまま静止状態にしている間、前記第２の気体排気部による排気を停止させる排気停止手段を備えることを特徴とする請求項５又は９記載の基板処理装置。
前記液供給部により基板の被処理面に現像液を供給し、そのまま静止状態にしている間、前記処理室の側部から気体を排気する第３の気体排気部を備えることを特徴とする請求項５又は９記載の基板処理装置。
気体供給部により基板保持部に保持された基板の表面に向かう気流が形成された雰囲気内で、前記基板表面に現像液を液盛りする工程と、
その後基板上に現像液を液盛りした状態のままにして、基板表面への風が当たる領域を調整しながら基板表面を現像する工程と、
基板表面を現像する工程は、前記基板保持部と前記気体供給部との間に設けられた風量制御部により、前記気体供給部から供給される気体を遮蔽することにより、基板表面に当たる風の風量を、周縁領域よりも中央近傍領域側を多くしながら行うことを特徴とする現像方法。