JP3680902B2 - 現像方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板などの基板に被着された露光済みの塗布被膜に対して現像処理を施す現像方法及びその装置に係り、特に、帯状に現像液を供給する現像液供給ノズルを基板表面に沿って移動しながら液盛りすることによって現像処理を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の現像方法として、例えば、次のようなものがある。
まず、露光済みの塗布被膜が被着された基板をスピンチャックに吸着支持させ、帯状に現像液を供給する現像液供給ノズルを基板の表面に沿って水平移動する。そして、塗布被膜上に現像液を液盛りした状態で静止させたまま一定時間だけ保持した後、スピンチャックを回転駆動することにより現像液を振り切って現像処理を終えるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来方法には、次のような問題がある。
すなわち、塗布被膜の表面は現像液に対する濡れ性が悪いので、『液はじき』や『液流れ』が一部において発生し、供給された現像液がその表面全体を均一に覆うことができないという問題がある。上記のような現象が生じると、線幅均一性が低下するなどの現像欠陥を生じることになる。
【０００４】
なお、現像液の供給後に暫くすると『液はじき』や『液流れ』が解消されて、塗布被膜の表面全体を均一に現像液が覆う場合もあるが、それらの部分においては他の部分に比較して現像処理が遅れることになるので、やはり上記同様の問題が生じる。
【０００５】
また、最近の半導体分野においては、パターンルールが一層厳しくなってきている関係上、化学増幅型フォトレジスト液やｉ線用フォトレジスト液によって塗布被膜を形成することも行われてきているが、これらの種類のフォトレジスト液により形成された被膜は現像液に対する濡れ性がさらに悪いため、上述した問題が顕著に生じている。
【０００６】
また、近年、化学増幅型フォトレジスト液で塗布被膜を形成することも行われているが、化学増幅型フォトレジストにより形成された塗布被膜はアンモニア等の外気の影響を受けやすいため水溶性の保護膜を形成して保護することが行われる。そして、その場合には、現像液を供給する前に保護膜を剥離するためにプリウエット液を供給するが、保護膜を全面で剥離しないと供給された現像液がその表面全体を均一に覆うことができず、線幅均一性が低下するなどの現像欠陥を生じることになる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、濡れ性を高めた後に現像液を供給することにより、塗布被膜の全面を現像液で均一に覆って、『液はじき』や『液流れ』に起因する現像欠陥の発生を防止することができる現像方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の現像方法は、基板の表面に沿って移動しながら現像液を供給することにより、その表面に被着された露光済みの塗布被膜上に液盛りして現像処理を施す現像方法であって、プリウエット液を供給しながら、水平面内の一端側からプリウエット液を除去しつつ、その除去した領域に現像液を供給するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の現像装置は、帯状に現像液を供給する現像液供給ノズルを基板の表面に沿って移動させることにより露光済みの塗布被膜上に液盛りして現像処理を施す現像装置において、プリウエット液を供給するプリウエット液供給手段と、供給されたプリウエット液を除去する除去手段と、前記プリウエット液供給手段を先頭にして、前記除去手段、前記現像液供給ノズルの順で一体的に基板表面に沿って水平方向に移動する水平移動手段とを備え、前記プリウエット液供給手段からプリウエット液を供給しながら、前記水平移動手段を駆動して前記除去手段によってプリウエット液を除去しつつ、その除去した領域に前記現像液供給ノズルから現像液を供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の現像装置は、請求項２に記載の現像装置において、前記除去手段を前記現像液供給ノズルの移動方向側に設けた板状部材で構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項４に記載の現像装置は、請求項２に記載の現像装置において、前記除去手段を不活性ガス噴射手段で構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
請求項１に記載の方法発明の作用は次のとおりである。
まずプリウエット液（例えば、純水や希釈現像液など）を供給しながら、このプリウエット液を除去しつつ、除去した領域に現像液を供給して、塗布被膜の表面全体に現像液を供給する。したがって、塗布被膜表面の濡れ性を向上させた後に現像液を供給することになるので、塗布被膜表面における『液はじき』や『液流れ』を防止して現像液を均一に液盛りすることができる。また、プリウエット液を供給しながら除去するので、プリウエット液を塗布被膜の表面全体に行きわたらせた後に除去する場合に比較して処理時間を短縮することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の装置発明の作用は次のとおりである。
プリウエット液供給手段によって塗布被膜上にプリウエット液を供給しながら、水平移動手段を駆動して除去手段でプリウエット液を除去しつつ、その背後に備えられた現像液供給ノズルからその領域に現像液を供給して塗布被膜の表面全体に現像液を供給する。したがって、塗布被膜表面の濡れ性を向上させた直後に現像液を供給することができるので、塗布被膜表面における『液はじき』や『液流れ』を防止して現像液をより均一に供給することができる。
【００１４】
また、プリウエット液供給手段と、除去手段と、現像液供給ノズルの順に水平移動手段で一体的に移動するように構成しているので、それらを順に操作するだけでプリウエット液を供給して濡れ性を向上し、プリウエット液を除去した直後に現像液を供給することができる。したがって、容易な制御で塗布被膜表面における『液はじき』や『液流れ』を防止して現像液をより均一に液盛りすることができる。化学増幅型フォトレジスト液による塗布被膜の場合には、プリウエット液を供給して保護膜を剥離した後に現像液を供給することになるので、現像液を均一に液盛りすることができる。また、水平移動手段を兼用することができるため装置の構成を簡単化できる。
【００１５】
また、請求項３に記載の装置発明によれば、現像液供給ノズルの移動方向側に板状部材を配設しておくと、この板状部材により塗布被膜上のプリウエット液を押し流すように除去することができるとともに、除去直後に現像液を供給することができる。したがって、簡易な構成にすることができるとともに、濡れ性が良い状態で現像液を供給することができて塗布被膜表面における『液はじき』や『液流れ』をより一層防止できる。化学増幅型フォトレジスト液による塗布被膜の場合には、プリウエット液を供給して保護膜を全面に剥離した後に現像液を供給することになるので、現像液を均一に液盛りすることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の装置発明によれば、不活性ガス噴射手段から窒素ガスなどの不活性ガスを吹きつけることによってもプリウエット液を除去することができる。また、ガス圧を調整するだけで除去度合いを調整することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
＜参考例＞
図１は参考例に係る現像装置の概略構成を示す平面図であり、図２はその側面図であり、図３は現像液供給ノズル部分の拡大図である。
【００１８】
基板Ｗはスピンチャック１により吸着支持されるようになっており、スピンチャック１ごと電動モータ３によって鉛直軸芯回りに回転駆動される。スピンチャック１の周囲には、現像液などが遠心力によって周囲に飛散することを防止するための飛散防止カップ５が昇降自在に配備されている。この飛散防止カップ５は、さらに平面視矩形状の外カップ７によってその周囲を囲われている。
【００１９】
外カップ７の一方側（図１中の右側）には、基板Ｗの表面にプリウエット液を供給するためのプリウエット液供給部９が配備されている。このプリウエット液供給部９は、図示しない揺動昇降機構により、基板Ｗの回転中心付近に先端部の吐出孔９ａが位置する供給位置（図１中に二点鎖線で示す位置）と、吐出孔９ａが外カップ７の側方に離れた待機位置（図１に示す位置）とにわたって揺動および昇降するように構成されているとともに、制御部１１によって開閉操作される開閉弁９ｂを介してプリウエット液供給源に連通している。したがって、制御部１１が開閉弁９ｂを開放すると、一定流量でプリウエット液が吐出孔９ａから吐出するようになっている。プリウエット液供給源から供給されるプリウエット液としては、例えば、純水や希釈現像液が挙げられるが、以下の説明においてはプリウエット液として純水を例に採って説明する。
【００２０】
外カップ７の他方側（図１中の左側）には、基板Ｗの表面に沿って水平移動しながら現像液を供給するための現像液供給部１３が配備されている。この現像液供給部１３は、スリット状の吐出孔１４ａを有する現像液供給ノズル１４と、この現像液供給ノズル１４から現像液を基板Ｗに供給する際の進行方向にあたる側面（図１中の右側面）に配設された板状部材１５（除去手段）と、現像液供給ノズル１４を水平駆動するとともに昇降駆動するための駆動部１７（水平移動手段）とから構成されている。上記の現像液供給ノズル１４は、開閉弁１９を介して現像液供給源に連通しており、制御部１１が開閉弁１９を開放すると一定流量で現像液が吐出孔１４ａから吐出するようになっている。
【００２１】
制御部１１は、上記の駆動部１７を操作し、図１に実線で示す外カップ７の側方にあたる待機位置から、板状部材１５が平面視で基板Ｗの一端側に接する程度に近接した開始位置（図１に二点鎖線で示す位置）となるように現像液供給ノズル１４を水平移動し、現像液供給ノズル１４と基板Ｗの表面との間隔が後述する間隔（ｄ）となるように下降させた後に、開閉弁１９を開放して現像液を吐出孔１４ａから吐出させる。そして、平面視で吐出孔１４ａが基板Ｗの他端側に位置する終了位置（図１に点線で示す位置）に達するまで現像液を吐出させつつ水平移動する。
【００２２】
現像液供給ノズル１４は、上記の駆動部１７によって下降された際には吐出孔１４ａが形成されている下面が基板Ｗの表面から距離ｄ（例えば、１．５ｍｍ程度）となるように設定されている（図３）。また、本実施例における板状部材１５はその上部１５ａから下部１５ｂを僅かに折り曲げて形成されている。この板状部材１５は、現像液供給ノズル１４が開始位置に移動されて基板Ｗ面から距離ｄにまで下降された際に、その下端面が基板Ｗ面から距離ｇ（例えば、１ｍｍ程度）となるように、その上部１５ａの一側面が現像液供給ノズル１４の側面に固着されている。なお、この板状部材１５は、後述するようにプリウエット液を除去することができればどのような形状であってもよい。
【００２３】
次に図４および図５を参照して、上述したように構成されている現像装置の動作について説明する。なお、初期状態では、図２に示すように飛散防止カップ５が下降した状態であるものとする。
【００２４】
図４（ａ）を参照する。
まず、感光性の塗布被膜Ｆを被着された基板Ｗで、かつ、塗布被膜Ｆに所定パターンの露光処理が施された基板Ｗを図示しない基板搬送機構によって飛散防止カップ５内に搬入し、スピンチャック１に吸着支持させる。そして、図示しない揺動昇降機構によりプリウエット液供給部９を供給位置に移動し、開閉弁９ｂを開放してプリウエット液として純水ＰＬを供給する。そして、塗布被膜Ｆの全面に純水ＰＬを液盛りした状態にする。
【００２５】
図４（ｂ）および図５（ａ）を参照する。
次に、上記のプリウエット液供給部９を待機位置に戻すとともに、制御部１１は駆動部１７を操作して現像液供給部１３の現像液供給ノズル１４を外カップ７内の開始位置に移動する。そして、開閉弁１９を開放して現像液Ｄを現像液供給ノズル１４から吐出させ始めるとともに、駆動部１７により現像液供給ノズル１４を終了位置に向けて移動開始する。すると、現像液供給ノズル１４の先頭側では、塗布被膜Ｆの全面に液盛りされていた純水ＰＬのほとんどが板状部材１５によって押し流されて塗布被膜Ｆの表面から除去されてゆく。これとともに、純水ＰＬが薄く残っている塗布被膜Ｆの表面には現像液供給ノズル１４から現像液Ｄが供給されてゆく。この領域は元の塗布被膜Ｆの表面よりも濡れ性が向上されているため、塗布被膜Ｆの表面における『液はじき』や『液流れ』を防止して現像液Ｄを均一に液盛りすることができる。
【００２６】
上記のようにして現像液Ｄを塗布被膜Ｆの全面に液盛りした後、この状態を一定時間だけ保持することによって現像処理を施す。また、現像液供給ノズル１４を待機位置に戻すとともに、図２中に二点鎖線で示すように飛散防止カップ５を上昇させる。そして、一定時間が経過した後、電動モータ３を駆動して基板Ｗを回転させ、塗布被膜Ｆの全面を覆っている現像液Ｄを遠心力によって周囲に振り切る（図５（ｂ））。その後、プリウエット液供給部９から基板Ｗに純水ＰＬをリンス液として供給してリンス処理を施し、回転を停止して現像処理を終了して基板Ｗを搬出する。
【００２７】
このようにして施された現像処理は、塗布被膜Ｆの表面における濡れ性を向上させた後に現像液Ｄを供給して、『液はじき』や『液流れ』を防止しているので、現像液Ｄを均一に液盛りすることができて現像欠陥の発生を防止することができる。
【００２８】
なお、上記の参考例では、除去手段である板状部材１５と現像液供給ノズル１４とを一体化した構成を採っているが、これらを別体の構成とし、板状部材１５を先頭にして一体的に移動させるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
＜実施例＞
本実施例の構成について図６ないし図８を参照して説明するが、上記の参考例とは異なり、本実施例装置では除去手段に加えてプリウエット液供給手段を現像液供給ノズルと一体化した構成を採用している。なお、図６は現像装置の概略構成を示す平面図であり、図７はその側面図であり、図８は現像液供給ノズル部分の拡大図であるが、上記の参考例装置と同じ構成のものについては同符号を付けることで詳細な説明を省略する。
【００３０】
外カップ７の側方（図６中の左側）には、基板Ｗの表面に沿って水平移動しながらプリウエット液を供給するとともにこれを除去し、さらに除去した領域に現像液を供給するための処理ノズル部２１が配備されている。
【００３１】
この処理ノズル部２１は、プリウエット液供給手段に相当するプリウエット液供給ノズル２３と、除去手段および不活性ガス噴射手段に相当する不活性ガス噴射ノズル２７と、上述した参考例と同様の現像液供給ノズル１４とから構成されている。プリウエット液供給ノズル２３は、その下面に吐出孔２３ａが形成されており、制御部１１によって操作される開閉弁２３ｂを介してプリウエット液供給源に連通している。不活性ガス噴射ノズル２７には、プリウエット液供給ノズル２３側に、斜め下方に向けて不活性ガスＧを噴射する噴射孔２７ａが形成されており、開閉弁２７ｂを介して不活性ガス（例えば、窒素）を一定圧力で保持している不活性ガス供給源に連通している。
【００３２】
なお、プリウエット液供給ノズル２３の吐出孔２３ａと不活性ガス噴射ノズル２７の噴射孔２７ａは、現像液供給ノズル１４の吐出孔１４ａと同様に、基板Ｗの直径よりやや長いスリット状に形成されている。また、上記の開閉弁２７ｂに加えて制御部１１により操作可能な圧力調整弁を配備すると、不活性ガスの噴射圧を調整することにより容易にプリウエット液の除去度合いを調整することができるようになる。
【００３３】
上記のように構成されている処理ノズル部２１は、駆動部２９によって水平移動されるとともに昇降駆動されるように構成されている。制御部１１は、この駆動部２９を操作し、図６に実線で示す外カップ７の側方にあたる待機位置から、プリウエット液供給ノズル２３が平面視で基板Ｗの一端側に接する程度に近接した開始位置（図６に二点鎖線で示す位置）となるように処理ノズル部２１を水平移動するとともに下降させた後に、開閉弁２３ｂを開放してプリウエット液として純水ＰＬを供給するとともに、開放弁２７ｂを開放して不活性ガスを噴射させ、開放弁１９を開放して現像液を吐出孔１４ａから吐出させる。そして、平面視で現像液供給ノズル１４の吐出孔１４ａが基板Ｗの他端側に位置する終了位置（図６に点線で示す位置）に達するまで現像液を吐出させつつ水平移動する。
【００３４】
次に図９を参照して、上記の実施例装置の動作について説明する。なお、初期状態では、図７に示すように飛散防止カップ５が下降した状態であるものとする。
【００３５】
まず、塗布被膜Ｆに所定パターンの露光処理が施された基板Ｗをスピンチャック１に吸着支持させる。そして、図９（ａ）に示すように、処理ノズル部２１を開始位置に移動し、開閉弁２３ｂを開放してプリウエット液供給ノズル２３の吐出孔２３ａから純水ＰＬの供給を開始する。
【００３６】
次に、図９（ｂ）に示すように、不活性ガスＧを噴射孔２７ａから噴射させ始めるとともに現像液Ｄを吐出孔１４ａから吐出させ始める。そして、処理ノズル部２１を終了位置に向けて移動させ始める。すると、処理ノズル部２１の先頭側では、塗布被膜Ｆに純水ＰＬを供給しながら不活性ガスＧが噴射されることになり、純水ＰＬが塗布被膜Ｆの表面に供給された直後に終了位置方向に押し流されて塗布被膜Ｆの表面から除去されてゆく。これとともに、その領域に現像液供給ノズル１４から現像液Ｄが供給されてゆくことになり、元の塗布被膜Ｆの表面よりも濡れ性を向上させた状態で現像液Ｄを供給することになるので、塗布被膜Ｆの表面における『液はじき』や『液流れ』を防止して現像液Ｄを均一に液盛りすることができる。
【００３７】
そして、上述した参考例と同様に、処理ノズル部２１を待機位置に戻して飛散防止カップ５を上昇させた後、液盛りした状態から一定時間が経過した時点で回転駆動により現像液Ｄを振り切り、再び処理ノズル部２１を開始位置から終了位置に移動させつつプリウエット液供給ノズル２３から純水ＰＬをリンス液として供給することで現像処理を完了する。
【００３８】
上記の実施例では、純水ＰＬをプリウエット液として供給した直後に除去し、即座に現像液Ｄを供給するようにしているので、処理時間を短縮することができるとともに塗布被膜Ｆが膨潤するような不都合を防止することができる。
【００３９】
なお、上記の実施例では、プリウエット液供給ノズル２３と、不活性ガス噴射ノズル２７と、現像液供給ノズル１４とを一体化した構成を採っているが、これらを別体の構成とし、プリウエット液供給ノズル２３を先頭にして、上記の順に一体的に移動させるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、上述した参考例のようにプリウエット液供給ノズル２３だけを別体とし、不活性ガス噴射ノズル２７を先頭にして現像液供給ノズル１４と一体的に移動するように構成してもよい。
【００４１】
さらに、プリウエット液供給ノズル２３と、上述した参考例における板状部材１５と、現像液供給ノズル１４とをその順に一体的に移動させるように構成してもよい。
【００４２】
また、化学増幅型フォトレジスト液による塗布被膜の場合には、その表面に水溶性の保護膜が被着されているのが一般的である。そこで、プリウエット液を供給して保護膜を溶解した後に現像液を供給する必要があるが、このような場合であっても上記の方法および装置により基板の表面全体にわたって保護膜を溶解剥離することができるので、現像液を均一に液盛りすることができて、現像欠陥を防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の方法発明によれば、プリウエット液を供給しながら除去しつつ、除去した領域に現像液を供給することにより、塗布被膜表面の濡れ性を向上させて『液はじき』や『液流れ』を防止し、現像液を均一に液盛りすることができる。したがって、現像欠陥を防止することができる。また、プリウエット液を供給しながら除去することによって処理時間を短縮することができるとともに、塗布被膜がプリウエット液に触れている時間を短くでき、プリウエット液による塗布被膜の膨潤などの不都合が生じることを防止できる。
【００４４】
また、請求項２に記載の装置発明によれば、プリウエット液を供給しながら除去した直後に現像液を供給することができ、濡れ性が良い状態で現像液を供給することができる。また、化学増幅型フォトレジスト液による塗布被膜の場合には、保護膜を全面に剥離した後に現像液を供給することになるので、現像液を均一に液盛りすることができる。したがって、請求項１に記載の方法発明を好適に実施することができる。
【００４５】
また、プリウエット液を供給して濡れ性を向上し、プリウエット液を除去した直後に現像液を供給するので、濡れ性が良い状態で現像液を供給することができるとともに、塗布被膜表面における『液はじき』や『液流れ』をより一層防止して現像液をより均一に覆うことができる。また、化学増幅型フォトレジスト液による塗布被膜の場合には、保護膜を剥離した後に現像液を供給することになるので、現像液を均一に液盛りすることができる。また、水平移動手段を兼用することができて、装置の構成を簡単化できる。
【００４６】
また、請求項３に記載の装置発明によれば、板状部材により塗布被膜上のプリウエット液を押し流すように除去するため装置構成を簡易化できる。また、濡れ性が良い状態で現像液を供給することができるので、塗布被膜表面における『液はじき』や『液流れ』をより一層防止でき、現像欠陥をより防止することができる。化学増幅型フォトレジスト液による塗布被膜の場合には、保護膜を全面に剥離した後に現像液を供給することになるので、現像液を均一に液盛りすることができる。
【００４７】
また、請求項４に記載の装置発明によれば、不活性ガスを吹きつけることによってもプリウエット液を除去することができ、ガス圧を調整するだけで除去度合いを調整することができる。したがって、調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例に係る現像装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】 参考例に係る現像装置の側面図である。
【図３】 現像液供給ノズル部分の拡大図である。
【図４】 現像処理の説明図である。
【図５】 現像処理の説明図である。
【図６】 実施例に係る現像装置の概略構成を示す平面図である。
【図７】 実施例に係る現像装置の側面図である。
【図８】 現像液供給ノズル部分の拡大図である。
【図９】 現像処理の説明図である。
【符号の説明】
Ｗ … 基板
１ … スピンチャック
３ … 電動モータ
５ … 飛散防止カップ
７ … 外カップ
９ … プリウエット液供給部（プリウエット液供給手段）
９ａ … 吐出孔 ９ｂ … 開閉弁
１１ … 制御部
１３ … 現像液供給部
１４ … 現像液供給ノズル １４ａ … 吐出孔
１５ … 板状部材（除去手段）
１７，２９ … 駆動部（水平移動手段）
２１ … 処理ノズル部
２３ … プリウエット液供給ノズル
２７ … 不活性ガス噴射ノズル（除去手段，不活性ガス噴射手段）

Claims (4)

1. 基板の表面に沿って移動しながら現像液を供給することにより、その表面に被着された露光済みの塗布被膜上に液盛りして現像処理を施す現像方法であって、
   プリウエット液を供給しながら、水平面内の一端側からプリウエット液を除去しつつ、その除去した領域に現像液を供給するようにしたことを特徴とする現像方法。
2. 帯状に現像液を供給する現像液供給ノズルを基板の表面に沿って移動させることにより露光済みの塗布被膜上に液盛りして現像処理を施す現像装置において、
   プリウエット液を供給するプリウエット液供給手段と、
   供給されたプリウエット液を除去する除去手段と、
   前記プリウエット液供給手段を先頭にして、前記除去手段、前記現像液供給ノズルの順で一体的に基板表面に沿って水平方向に移動する水平移動手段とを備え、
   前記プリウエット液供給手段からプリウエット液を供給しながら、前記水平移動手段を駆動して前記除去手段によってプリウエット液を除去しつつ、その除去した領域に前記現像液供給ノズルから現像液を供給するようにしたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、前記除去手段を前記現像液供給ノズルの移動方向側に設けた板状部材で構成したことを特徴とする現像装置。
4. 請求項２に記載の現像装置において、前記除去手段を不活性ガス噴射手段で構成したことを特徴とする現像装置。

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