JP3810056B2 - 基板処理方法、現像処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用ガラス基板や半導体ウエハ等の基板に所定の処理液を供給して液処理を行い、液処理後に所定の乾燥処理を行う基板処理方法と基板処理装置、レジスト膜が形成され、露光処理が施された基板の現像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）や半導体デバイスのフォトリソグラフィー工程においては、洗浄処理されたＬＣＤ基板や半導体ウエハ等の基板にフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、所定のパターンでレジスト膜を露光し、これを現像処理するという一連の処理が行われている。このうち洗浄処理、レジスト塗布処理、現像処理は、一般的にスピンナ型と呼ばれる液処理装置を用いて、基板を水平に保持し静止させた状態で、または基板を面内で回転させながら、所定の処理液を基板表面に供給して行われている。
【０００３】
例えば、ＬＣＤ基板の現像処理においては、まず、露光処理された基板をスピンチャック等に載置、固定し、現像液を基板に液盛りして現像液パドルを形成し、所定時間現像反応を進行させる。次に、リンス液の供給を開始するとほぼ同時に基板を回転させて現像液を振り切り、さらに十分なリンス液を基板表面に供給して現像液の残渣を除去し、その後にリンス液の供給を停止して基板を高速で回転させてリンス液を振り切るとともに、基板表面が乾燥するようにスピン乾燥を行う。スピン乾燥された基板は、熱処理ユニットに搬送されて、ポストベーク処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記工程に従った現像処理を行った場合には、ポストベーク処理後の基板表面にしみのような痕跡（以下「しみ跡」という）跡が発生し、基板品質が低下する問題があった。また、基板の外周部に残渣が発生する場合があり、基板品質の低下を招いていた。さらに、基板表面に形成されたレジスト膜の一部が剥離して、歩留まりが低下するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、一連の液処理と液処理後の乾燥処理を行った後に、基板にしみ跡が発生することを抑制する基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、処理液の残渣発生を抑制する基板処理方法を提供することを目的とする。さらに、レジスト膜が形成され、露光処理された基板に対して行う現像処理において、基板にしみ跡が発生することを防止し、また、現像液残渣の発生をも抑制する現像処理方法を提供することを目的とする。さらにまた、本発明は、レジスト膜の剥離を抑制した現像処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、第１発明として、基板に一連の液処理と液処理後の乾燥処理を行う基板処理方法であって、
略水平に保持された基板上に所定の処理液を供給する第１工程と、
前記処理液が供給された基板を所定回転数にて所定時間回転させて基板上の処理液を振り切り、基板の回転により発生した処理液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さの処理液の膜を基板上に残存させる第２工程と、
基板を熱処理して基板上に残存させた処理液の膜を蒸発させることにより、当該処理液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第３工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、を提供する。
【０００７】
本発明は第２発明として、基板に一連の液処理と液処理後の乾燥処理を行う基板処理方法であって、
略水平に保持された基板上に第１の処理液を供給する第１工程と、
前記第１の処理液が供給された基板上に第２の処理液を供給して第１の処理液を基板から除去する第２工程と、
前記第２の処理液が供給された基板を所定回転数にて所定時間回転させて基板上の第２の処理液を振り切り、基板の回転により発生した第１の処理液および／または第２の処理液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さの第２の処理液の膜を基板上に残存させる第３工程と、
前記第２の処理液の膜を残存させた基板を熱処理し、この第２の処理液の膜を蒸発させることにより、当該第２の処理液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第４工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、を提供する。
【０００８】
本発明は第３発明として、レジスト膜が形成され、露光処理が施された基板の現像処理方法であって、
基板上に現像液を塗布して現像を行う第１工程と、
前記現像液が塗布された基板上にリンス液を供給して現像液を基板から除去する第２工程と、
前記リンス液が供給された基板を回転させて基板上のリンス液を振り切り、基板の回転により発生した現像液および／またはリンス液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さのリンス液の膜を基板上に残存させる第３工程と、
前記リンス液の膜を残存させた基板を熱処理し、このリンス液の膜を蒸発させることにより、当該リンス液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第４工程と、
を有することを特徴とする現像処理方法、を提供する。
【０００９】
本発明は第４発明として、基板を略水平に保持する回転自在なスピンチャックと、
前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞するように昇降可能に設けられた内側カップと、
前記内側カップを囲繞するように昇降可能に設けられた外側カップと、を具備する現像処理装置を用いて、
レジスト膜が形成され、露光処理が施された基板に現像処理を施す現像処理方法であって、
前記スピンチャックに保持された基板上に現像液を塗布して現像を行う第１工程と、
前記スピンチャックに保持された基板の周縁に前記内側カップを配置させた状態で、前記スピンチャックを所定の回転数にて回転させながら前記現像液が塗布された基板上にリンス液を供給して基板から現像液を流し出しつつ、流れ出た現像液を前記内側カップの内壁にあてさせる第２工程と、
前記現像液を流し出した基板の周縁に前記内側カップに代わって前記外側カップを配置させた状態で、前記スピンチャックを所定の回転数にて回転させながら基板上にリンス液を供給して現像液の残渣を除去する第３工程と、
前記現像液の残渣を除去した基板の周縁に前記外側カップに代わって前記内側カップを配置させた状態で、前記スピンチャックを回転させながら基板上にリンス液を供給して基板上から振り切られるリンス液によって前記内側カップの内壁を洗浄する第４工程と、
基板上へのリンス液の供給を停止するとともに、前記スピンチャックの回転により基板上のリンス液を振り切り、前記内側カップの内壁にあたった現像液および／またはリンス液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さのリンス液の膜を基板上に残存させる第５工程と、
前記リンス液の膜を残存させた基板を熱処理し、このリンス液の膜を蒸発させることにより、当該リンス液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第６工程と、
を有することを特徴とする現像処理方法、を提供する。
【００１０】
本発明は第５発明として、基板を略水平に保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板上に所定の処理液を供給する処理液ノズルと、基板を保持した前記保持手段を回転させて、前記処理液ノズルによって供給された処理液を基板から振り切る回転機構と、を有する液処理部と、
前記液処理部での処理後に、表面に処理液が残存した基板を熱処理して、この処理液を蒸発させることにより基板を乾燥させる乾燥処理部と、
を具備する基板処理装置であって、
前記液処理部は、前記回転機構が前記保持手段を回転させて、前記処理液ノズルによって供給された処理液を基板から振り切り、前記保持手段の回転に伴う基板の回転により発生した処理液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さの処理液の膜を基板上に残存させ、
前記乾燥処理部は、処理液の膜を残存させた基板を熱処理して、この処理液の膜を蒸発させることにより、当該処理液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥させることを特徴とする基板処理装置、を提供する。
【００１２】
上記第１発明および第５発明によれば、処理液が膜状に残存している基板上に、例えば、基板から振り切られた処理液がミスト化して再付着しても、膜状の処理液と一体化され、その後に熱処理されるために、付着したミストによって基板にしみ跡が発生することを防止または抑制することができる。また、上記第２発明によれば、前記第１発明と同様に基板にしみ跡が発生することを防止または抑制することができるとともに、第１の処理液のミストが第２の処理液を基板から振り切った後に基板に再付着しても、第１の処理液は膜状に形成された第２処理液に拡散するために、第１の処理液に起因するしみ跡やパーティクルの発生、第１の処理液の残渣発生を軽減することが可能となり、こうして、基板の品質が高く保持される。
【００１３】
上記第３発明によれば、現像液残渣の発生を抑制することができ、また、基板から振り切られた現像液またはリンス液がミスト化して再付着した場合にも、付着したミストによるしみ跡の発生を防止することができる。また、上記第４発明によれば現像液残渣の発生を抑制することができるとともに、現像液およびリンス液を用いた処理におけるカップの状態を制御することによって、現像液とリンス液のミストの発生が抑制される。さらに、基板の表面にはリンス液が膜状に残存した状態から熱処理を行うことによっても、現像液とリンス液のミストによるしみ跡の発生が抑制される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基板処理方法および現像処理方法の実施の形態について、ＬＣＤ基板に対して洗浄、レジスト塗布、現像処理を行うレジスト塗布・現像処理システムを用いて実施する場合を例として、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、ＬＣＤ基板のレジスト塗布・現像処理システム１００を示す平面図である。
【００１５】
レジスト塗布・現像処理システム１００は、複数のＬＣＤ基板（基板）Ｇを収容するカセットＣを載置するカセットステーション１と、基板Ｇにレジスト塗布および現像を含む一連の処理を施すための複数の処理ユニットを備えた処理部２と、露光装置（図示せず）との間で基板Ｇの受け渡しを行うためのインターフェイス部３とを備えており、処理部２の両端にそれぞれカセットステーション１およびインターフェイス部３が配置されている。
【００１６】
カセットステーション１は、カセットＣと処理部２との間で基板Ｇの搬送を行うための搬送機構１０を備えている。そして、カセットステーション１においてカセットＣの搬入出が行われる。また、搬送機構１０はカセットの配列方向に沿って設けられた搬送路１０ａ上を移動可能な搬送アーム１１を備え、この搬送アーム１１によりカセットＣと処理部２との間で基板Ｇの搬送が行われる。
【００１７】
処理部２は前段部２ａと中段部２ｂと後段部２ｃとに分かれており、それぞれ中央に搬送路１２・１３・１４を有し、これら搬送路の両側に各処理ユニットが配設されている。そして、これらの間には中継部１５・１６が設けられている。
【００１８】
前段部２ａは、搬送路１２に沿って移動可能な主搬送装置１７を備えており、搬送路１２の一方側には、２つの洗浄処理ユニット（ＳＣＲ）２１ａ・２１ｂが配置されており、搬送路１２の他方側には紫外線照射ユニット（ＵＶ）と冷却ユニット（ＣＯＬ）とが２段に重ねられた処理ブロック２５、加熱処理ユニット（ＨＰ）が２段に重ねられてなる処理ブロック２６および冷却ユニット（ＣＯＬ）が２段に重ねられてなる処理ブロック２７が配置されている。
【００１９】
また、中段部２ｂは、搬送路１３に沿って移動可能な主搬送装置１８を備えており、搬送路１３の一方側には、レジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）２２および基板Ｇの周縁部のレジストを除去する周縁レジスト除去ユニット（ＥＲ）２３が一体的に設けられており、搬送路１３の他方側には、加熱処理ユニット（ＨＰ）が２段に重ねられてなる処理ブロック２８、加熱処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理ユニット（ＣＯＬ）が上下に重ねられてなる処理ブロック２９、およびアドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）と冷却ユニット（ＣＯＬ）とが上下に重ねられてなる処理ブロック３０が配置されている。
【００２０】
さらに、後段部２ｃは、搬送路１４に沿って移動可能な主搬送装置１９を備えており、搬送路１４の一方側には３つの現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ・２４ｂ・２４ｃが配置されており、搬送路１４の他方側には加熱処理ユニット（ＨＰ）が２段に重ねられてなる処理ブロック３１、およびともに加熱処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理ユニット（ＣＯＬ）が上下に重ねられてなる処理ブロック３２・３３が配置されている。
【００２１】
なお、処理部２は、搬送路を挟んで一方の側に洗浄処理ユニット（ＳＣＲ）２１ａ、レジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）２２、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａのようなスピンナ系ユニットのみを配置しており、他方の側に加熱処理ユニット（ＨＰ）や冷却処理ユニット（ＣＯＬ）等の熱系処理ユニットのみを配置する構造となっている。
【００２２】
また、中継部１５・１６のスピンナ系ユニット配置側の部分には、薬液供給ユニット３４が配置されており、さらに主搬送装置１７・１８・１９のメンテナンスを行うためのスペース３５が設けられている。
【００２３】
主搬送装置１７・１８・１９は、それぞれ水平面内の２方向のＸ軸駆動機構、Ｙ軸駆動機構、および垂直方向のＺ軸駆動機構を備えており、さらにＺ軸を中心に回転する回転駆動機構を備えており、それぞれ基板Ｇを支持するアームを有している。
【００２４】
主搬送装置１７は搬送アーム１７ａを有し、搬送機構１０の搬送アーム１１との間で基板Ｇの受け渡しを行うとともに、前段部２ａの各処理ユニットに対する基板Ｇの搬入・搬出、さらには中継部１５との間で基板Ｇの受け渡しを行う機能を有している。また、主搬送装置１８は搬送アーム１８ａを有し、中継部１５との間で基板Ｇの受け渡しを行うとともに、中段部２ｂの各処理ユニットに対する基板Ｇの搬入・搬出、さらには中継部１６との間の基板Ｇの受け渡しを行う機能を有している。さらに、主搬送装置１９は搬送アーム１９ａを有し、中継部１６との間で基板Ｇの受け渡しを行うとともに、後段部２ｃの各処理ユニットに対する基板Ｇの搬入・搬出、さらにはインターフェイス部３との間の基板Ｇの受け渡しを行う機能を有している。なお、中継部１５・１６は冷却プレートとしても機能する。
【００２５】
インターフェイス部３は、処理部２との間で基板Ｇを受け渡しする際に一時的に基板Ｇを保持するエクステンション３６と、さらにその両側に設けられた、バッファカセットを配置する２つのバッファステージ３７と、これらと露光装置（図示せず）との間の基板Ｇの搬入出を行う搬送機構３８とを備えている。搬送機構３８はエクステンション３６およびバッファステージ３７の配列方向に沿って設けられた搬送路３８ａ上を移動可能な搬送アーム３９を備え、この搬送アーム３９により処理部２と露光装置との間で基板Ｇの搬送が行われる。
【００２６】
このように各処理ユニットを集約して一体化することにより、省スペース化および処理の効率化を図ることができる。
【００２７】
このように構成されたレジスト塗布・現像処理システム１００においては、カセットＣ内の基板Ｇが処理部２に搬送され、処理部２では、まず前段部２ａの処理ブロック２５の紫外線照射ユニット（ＵＶ）で表面改質・洗浄処理が行われ、冷却処理ユニット（ＣＯＬ）で冷却された後、洗浄処理ユニット（ＳＣＲ）２１ａ・２１ｂでスクラバ洗浄が施され、処理ブロック２６のいずれかの加熱処理ユニット（ＨＰ）で加熱乾燥された後、処理ブロック２７のいずれかの冷却ユニット（ＣＯＬ）で冷却される。
【００２８】
その後、基板Ｇは中段部２ｂに搬送され、レジストの定着性を高めるために、処理ブロック３０の上段のアドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）にて疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）され、下段の冷却処理ユニット（ＣＯＬ）で冷却後、レジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）２２でレジストが塗布され、周縁レジスト除去ユニット（ＥＲ）２３で基板Ｇの周縁の余分なレジストが除去される。その後、基板Ｇは、中段部２ｂの中の加熱処理ユニット（ＨＰ）の１つでプリベーク処理され、処理ブロック２９または３０の下段の冷却ユニット（ＣＯＬ）で冷却される。
【００２９】
その後、基板Ｇは中継部１６から主搬送装置１９にてインターフェイス部３を介して露光装置に搬送されてそこで所定のパターンが露光される。そして、基板Ｇは再びインターフェイス部３を介して搬入され、必要に応じて後段部２ｃの処理ブロック３１・３２・３３のいずれかの加熱処理ユニット（ＨＰ）でポストエクスポージャーベーク処理を施した後、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ・２４ｂ・２４ｃのいずれかで現像処理され、所定の回路パターンが形成される。現像処理された基板Ｇは、後段部２ｃのいずれかの加熱処理ユニット（ＨＰ）にてポストベーク処理が施された後、いずれかの冷却ユニット（ＣＯＬ）にて冷却され、主搬送装置１９・１８・１７および搬送機構１０によってカセットステーション１上の所定のカセットに収容される。
【００３０】
次に、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃについて詳細に説明する。図２は現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃの一実施形態を示す平面図であり、図３は図２記載の現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃにおけるカップ部分の断面図である。現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃはシンク４８により全体が包囲されており、その内部に基板Ｇを機械的に保持する保持手段、例えば、スピンチャック４１がモータ等の回転駆動機構４２により回転されるように設けられ、このスピンチャック４１の下側には、回転駆動機構４２を包囲するカバー４３が配置されている。スピンチャック４１は図示しない昇降機構により昇降可能となっており、上昇位置において搬送アーム１９ａとの間で基板Ｇの受け渡しを行う。スピンチャック４１は真空吸引力等により、基板Ｇを吸着保持できるようになっている。
【００３１】
カバー４３の外周囲には２つのアンダーカップ４４・４５が離間して設けられており、この２つのアンダーカップ４４・４５の間の上方には、主として現像液を下方に流すためのインナーカップ４６が昇降自在に設けられ、アンダーカップ４５の外側には、主としてリンス液を下方に流すためのアウターカップ４７がインナーカップ４６と一体的に昇降自在に設けられている。なお、図３において、左側には現像液の排出時にインナーカップ４６およびアウターカップ４７が上昇される位置（上段位置）が示され、右側にはリンス液の排出時にこれらが降下される位置（下段位置）が示されている。
【００３２】
アンダーカップ４４の内周側（カバー４３の外周下側）の底部には回転乾燥時にユニット内を排気するための排気ダクト４９が配設されており、２つのアンダーカップ４４・４５間には主に現像液を排出するためのドレイン管５０ａが、アンダーカップ４５の外周側底部には主にリンス液を排出するためにドレイン管５０ｂが、設けられている。ドレイン管５０ａには、三方切替弁５０ｃが設けられており、濃度の高い現像液は回収して濃度調整を行った後に再び現像処理に用いることができるようになっており（回収ルート）、また、濃度の低い現像液は、例えば、排液タンク等に貯留され、または浄化処理されて放流等されるようになっている（廃棄ルート）。
【００３３】
アウターカップ４７の一方の側には、図２に示すように、現像液供給用のノズル保持アーム５１が設けられ、ノズル保持アーム５１には、基板Ｇに現像液を塗布するために用いられる現像液吐出ノズルの一実施形態であるパドル形成用ノズル８０が取り付けられている。パドル形成用ノズル８０としては、例えば、現像液を帯状に垂直方向に吐出できるように、全体が一方向に長く、その長さ方向に複数の現像液吐出口が形成されたものや、その長さ方向にスリット状の現像液吐出口８０ａが形成された形態のものを用いることができる。パドル形成用ノズル８０には図示しない現像液供給源から所定のタイミングで現像液が送液される。
【００３４】
ノズル保持アーム５１は、ガイドレール５３に沿ってベルト駆動等の駆動機構５２により基板Ｇを横切って軌道するように構成され、これにより現像液の塗布時には、ノズル保持アーム５１はパドル形成用ノズル８０から現像液を吐出しながら、静止した基板Ｇ上をガイドレール５３の延在方向にスキャンするようになっている。なお、パドル形成用ノズル８０は、ノズル待機部１１５に待機されるようになっており、このノズル待機部１１５にはパドル形成用ノズル８０を洗浄するノズル洗浄機構（ノズルバス）１２０が設けられている。
【００３５】
アウターカップ４７の他方の側には、純水等のリンス液用のリンスノズルアーム５４が設けられ、リンスノズルアーム５４の先端部分には、リンス液吐出ノズル６０が設けられている。リンスノズルアーム５４は、枢軸５５を中心として駆動機構５６により回転自在に設けられている。これにより、リンス液の吐出時には、リンスノズルアーム５４は、リンス液吐出ノズル６０からリンス液を吐出しながら、基板Ｇ上をスキャンするようになっている。
【００３６】
なお、図２および図３に図示しないが、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃには、スピンチャック４１に保持された基板Ｇの裏面に付着した現像液を除去、洗浄するバックリンス処理を行うために、基板Ｇの裏面に向けてリンス液を吐出するバックリンスノズルもまた設けられている。
【００３７】
上述した現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃを用いた現像処理工程について、図４に示したフローチャートを参照しながら説明する。まず、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを下段（図３右側位置）に保持した状態として、基板Ｇを保持した搬送アーム１９ａを現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃ内に挿入し、このタイミングに合わせてスピンチャック４１を上昇させて、基板Ｇをスピンチャック４１へ受け渡す（ステップ１）。
【００３８】
搬送アーム１９ａを現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃ外に待避させ、基板Ｇが載置されたスピンチャック４１を降下させて所定位置に保持する（ステップ２）。パドル形成用ノズル８０がアウターカップ４７の上端に接触しないように、待避位置にあるノズル保持アーム５１を駆動機構５２により動作させ、ノズル保持アーム５１をインナーカップ４６内の所定位置に移動、配置する（ステップ３）。こうしてパドル形成用ノズル８０が配置された位置を、以下、吐出開始位置ということとする。
【００３９】
この吐出開始位置は、例えば、パドル形成用ノズル８０の現像液吐出口８０ａの位置が基板Ｇよりも僅かに外側に位置するようにする場合や、基板Ｇの外輪上部に位置するようにする場合、または基板Ｇの外輪よりも所定距離、例えば、１ｃｍ〜３ｃｍ程度だけ内側に位置するようにする場合等、適宜、好適な位置に定めることができる。この状態において排気ダクト４９は動作していない状態として、次工程のステップ４において形成される現像液パドルに、排気ダクト４９を動作させることによって生ずる気流の影響が及ばないようにする。
【００４０】
次に、吐出開始位置にあるパドル形成用ノズル８０からの所定の現像液の吐出を開始して、パドル形成用ノズル８０をガイドレール５３に沿って所定速度で基板Ｇ上をスキャンさせ、現像液パドルを形成する（ステップ４）。ここで、吐出開始位置が基板Ｇの外輪よりも、例えば、２ｃｍ程度内側に入っている場合には、パドル形成用ノズル８０の現像液吐出口８０ａから吐出した現像液が、ノズル保持アーム５１をスキャンさせようとする向きと反対の向きである基板Ｇの外輪にまで拡がるように、吐出開始位置において現像液を吐出した状態で所定時間保持して、その後にノズル保持アーム５１のスキャンを開始する。
【００４１】
なお、この現像液パドルを形成する際には、インナーカップ４６とアウターカップ４７は下段位置に保持されたままの状態にある。これは基板Ｇを回転させないために、基板Ｇから流れ落ちる現像液は自然にカバー４３を伝って、アンダーカップ４４・４５間に導かれるためである。こうして、基板Ｇから流れ落ちた現像液はアンダーカップ４４・４５間の底部に形成されたドレイン５０ａから排出され、三方切替弁５０ｃを通して回収ルート側へ送液され、濃度調整された後に再利用される。
【００４２】
現像液パドルが形成された状態で所定の現像処理時間（現像反応時間）保持し、現像反応を進行させる（ステップ５）。この間に、パドル形成用ノズル８０およびノズル保持アーム５１をノズル待機部１１５へ移動させ（ステップ６）、一方、駆動機構５６を駆動させてリンスノズルアーム５４を枢軸５５回りに回動して、リンス液吐出ノズル６０を基板Ｇの略中心位置に待機させる（ステップ７）。さらに、スピンチャック４１を回転させたときに基板Ｇから振り切られる現像液がインナーカップ４６の内壁にあたるように、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを上段位置へと上昇させ、保持する（ステップ８）。この上段位置は、基板Ｇの表面の水平位置がほぼインナーカップ４６のテーパー部の位置に合う高さとする。なお、パドル形成用ノズル８０は、ノズル待機部１１５においては洗浄処理され、次の基板Ｇに対する処理まで待機位置において保持される。
【００４３】
続いて、所定の現像処理時間が終了したら、排気ダクト４９による排気動作を開始する（ステップ９）。このステップ９の開始とほぼ同時にスピンチャック４１の低速回転を開始し、さらに、この動作とほぼ同時に、リンス液吐出ノズル６０からリンス液の吐出を開始する（ステップ１０）。このステップ１０においてはバックリンス処理もまた同時に開始する。
【００４４】
このステップ１０の開始当初において基板Ｇから振り切られた現像液とリンス液の混合液については、現像液濃度が極端に低下していないために再生が容易であり、このため、ドレイン５０ａから排出された後に回収ルートを用いて回収する。しかし、ステップ８の開始から所定時間が経過した後には、現像液濃度が低下するために再利用に適さなくなることから、ドレイン５０ａから排出される混合液が廃棄ルートへ流れるように三方切替弁５０ｃを切り替える。
【００４５】
なお、ステップ１０におけるスピンチャック４１の回転数は、例えば、１０〜１００ｒｐｍとすることができる。また、スピンチャック４１の回転数をステップ１０の開始当初は２０ｒｐｍ程度の低速回転を行い、ステップ１０の進行中に７０ｒｐｍ程度となるように回転数を上げることも可能である。
【００４６】
次に、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを下段位置へと降下させて保持し、また、スピンチャック４１の回転数をステップ１０のときの回転数よりも大きくして、基板Ｇから振り切られる現像液濃度が低下したリンス液をアウターカップ４７の壁面にあてて下方へ導き、ドレイン５０ｂを通して回収し、廃棄等する（ステップ１１）。このステップ１１におけるスピンチャック４１の回転数は、例えば、１００〜２００ｒｐｍ程度とすることができる。ステップ１１の処理時間は、基板Ｇから現像液がほぼ完全に除去される時間に設定することができる。
【００４７】
ステップ１１の処理が終了した後には、インナーカップ４６とアウターカップ４７を上昇させて上段位置に保持し、この動作とほぼ同時に、リンス液を吐出した状態でスピンチャック４１の回転数を下げる（ステップ１２）。基板Ｇから振り切られるリンス液はインナーカップ４６の壁面にあたって下方へ導かれ、ドレイン５０ａから排出され、さらに廃棄ルートを経て、回収、廃棄等される。
【００４８】
このステップ１２前においては、インナーカップ４６の壁面にはステップ１０において基板Ｇから振り切られた現像液が付着しているが、このステップ１２によって基板Ｇから振り切られるリンス液は殆ど現像液を含んでいない。こうして、ステップ１２においては、基板Ｇからの現像液の除去のみでなく、基板Ｇから振り切られるリンス液によってインナーカップ４６の洗浄処理が行われることとなる。このようにステップ１２においてインナーカップ４６を洗浄処理することによって、インナーカップ４６に付着した現像液の乾燥によるパーティクル等の発生を防止することができ、また、次に処理する別の基板Ｇに対して、清浄な雰囲気での現像処理の開始が可能となる。
【００４９】
ステップ１２において、スピンチャック４１の回転数を低下させる１つの目的は、インナーカップ４６とアウターカップ４７を上昇位置に保持した場合には、基板Ｇの周縁からカップの壁面までの距離が短くなるために、スピンチャック４１の回転数が高い状態に放置すると、基板Ｇから振り切られるリンス液がインナーカップ４６の壁面に衝突することによって発生するミストの量が多くなるおそれがあることから、これを防止することである。ステップ１２におけるスピンチャック４１の回転数は、例えば、５０〜１００ｒｐｍとすることができる。
【００５０】
インナーカップ４６とアウターカップ４７とを上段位置に保持したまま、リンス液吐出ノズル６０からのリンス液の吐出を停止して、スピンチャック４１の回転数を上げ、基板Ｇからのリンス液の振り切り処理を行う（ステップ１３）。このステップ１３においては、以下に記す２つの問題点を、個々に、好ましくは同時に解決することができるように、処理条件を定める。
【００５１】
第１の問題点は、従来は、基板Ｇの熱処理後に、基板Ｇにしみのような痕跡（しみ跡）が散在して発生し、基板品質を低下させていたという問題である。この基板Ｇに生ずるしみ跡は、従来はステップ１３において完全に基板Ｇを乾燥させていたことから、浮遊していたリンス液等のミストが乾燥した基板Ｇの表面に付着することによって発生するものと推測された。そこで、この問題を解決するために、ステップ１３においては、基板Ｇの表面が完全に乾燥しないように、リンス液の薄い膜が基板Ｇ上に残る程度に、スピンチャック４１の回転数と回転時間を設定する。
【００５２】
ステップ１３において、基板Ｇの表面にリンス液の薄い膜が残存する程度にリンス液を振り切り、基板Ｇを完全に乾燥させないようにすると、リンス液のミストが付着しても、このミストはリンス液の膜に吸収されて拡散するために、しみ跡の発生原因とはならず、また、現像液に起因するミストが付着した場合にも、ミストがリンス液の膜に溶け込んで拡散するためにしみ跡として残り難くなる。こうして基板Ｇの品質が向上する。
【００５３】
この第１の問題点を解決するためのステップ１３におけるスピンチャック４１の回転数と回転時間の設定は、実験的に求められ、このスピンチャック４１の回転数と回転時間は、基板Ｇの大きさによって異なる。これは、基板Ｇの大きさが異なると基板Ｇの端部の周速度が異なるために、これによって基板Ｇの乾燥状態に差が生ずるからである。一般的に、基板Ｇ上から液滴が振り切られて液膜が残存した状態からこの液膜が蒸発して乾燥へ至る過程においては、周速度の速い基板Ｇの周縁部において乾燥が早く進行することから、ステップ１３においては、基板Ｇの周縁部にリンス液の液膜が形成されている時点で、処理を終了することが好ましい。
【００５４】
第２の問題点は、従来は、基板Ｇに形成されたレジスト膜の一部が剥離する場合があったという問題であり、このレジスト膜の剥離は、従来のように基板Ｇを完全に乾燥するために高速回転させると、基板Ｇは矩形形状を有するために側面において大きな力を受け、この力が回転の周速度が大きくなる基板の周縁部で大きくなるために生ずるものと推測された。このため、ステップ１３においては、レジスト膜の剥離が生じないように、スピンチャック４１の回転数と回転時間を、回転数を低く、かつ、回転時間を短くするように定める。なお、この第２の問題点を解決するための具体的条件もまた実験的に定められ、基板Ｇの大きさによって異なる。
【００５５】
図５は、上記第１の問題点および第２の問題点を解決するために、実験的に求められるステップ１３におけるスピンチャック４１の回転数と回転時間の範囲を示した模式図である。この模式図は、スピンチャック４１の回転数と回転時間を種々に変えた場合に、熱処理後に基板Ｇにしみ跡がどの程度発生するか、また、レジスト膜の剥離がどの程度起こるかを判断して、作製される。
【００５６】
図５中の領域Ｂは、スピンチャック４１の回転数が大きい場合または回転時間が長い場合であって、この場合には、基板Ｇが完全に乾燥してしまうために上記第１の問題点を解決することができず、また、スピンチャック４１の回転数が大きい場合には、レジスト膜の剥離が生ずるおそれがある。また、図５中の領域Ｃは、スピンチャック４１の回転数が大きいためにレジスト膜の剥離が発生するおそれがあり、第２の問題点を解決することができない。
【００５７】
さらに、図５中の領域Ｄでは、基板Ｇの表面にリンス液の液膜は存在し、また、レジストの剥離も起こらないが、リンス液の振り切りが不十分となって、基板Ｇを搬送する搬送アーム１９ａ等が汚染されるおそれがある。さらにまた、図５中の領域Ｅは、基板Ｇにリンス液の膜が残存する程度の乾燥を行うことが可能ではあるが、領域Ｂに近い条件を採用すると処理時間が長く、スループットを低下させる問題があり、一方、領域Ｄに近い条件を採用すると、熱処理において長い時間が必要となり、スループットを低下させる問題が生ずる。
【００５８】
これに対して、図５中の領域Ａにおいては、基板Ｇが完全に乾燥することがなく、かつ、リンス液の振り切りが十分であり、レジスト膜の剥離も発生せず、さらに、処理時間が長い条件であってもスループットを大きく低下させることがない。領域Ａ内において、スピンチャック４１の回転数が大きく、処理時間が短い場合には、スループットも向上する。
【００５９】
なお、図５中の領域Ａの条件を採用することによって、従来、基板Ｇの周縁に発生していた残渣が低減することが明らかとなった。残渣発生の原因やメカニズムについては未だ明らかではないが、従来よりも、スピンチャック４１の回転数を低くして、回転時間を短くすることが、残渣発生の抑制に寄与していると考えられ、したがって、上記第１の問題点と第２の問題点を解決する条件は、基板Ｇにおける残渣発生を抑制して、基板品質を向上させる条件にもなる。このステップ１３におけるスピンチャック４１の回転数と回転時間は、例えば、３００〜１０００ｒｐｍで５秒〜２０秒程度とすることができる。
【００６０】
ところで、ステップ１２とステップ１３においては、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを上段位置に保持している。図３の左側に示されるように、インナーカップ４６とアウターカップ４７を上段位置に保持した場合には、インナーカップ４６とカバー４３との間が広く、また、インナーカップ４６とアウターカップ４７との間から排気ダクト４９に至る排気経路が短いために圧損が小さく、排気効率が高められる。
【００６１】
これに対して、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを下段位置に保持した場合には、インナーカップ４６のテーパー部とカバー４３との間隔が狭まり、また、インナーカップ４６とアウターカップ４７の間から排気ダクト４９に至る排気経路は、インナーカップ４６の垂直壁によって長くなるため、圧損が大きくなって排気効率が低下する。
【００６２】
つまり、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを上段位置に保持することにより、インナーカップ４６およびアウターカップ４７内で発生したミストを効率よく排気することができ、また、インナーカップ４６によって基板Ｇの回転によって生ずる気流の流れが一定方向に制御され易くなり、こうしてミストの発生を抑制することができるようになる。このようなミスト発生の抑制効果およびミスト発生の低減効果によっても、基板Ｇにおけるしみ跡の発生が抑制される。
【００６３】
ステップ１３の終了後には、スピンチャック４１の回転を停止してスピンチャック４１を上昇させ、また、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを下段位置に降下させ、排気ダクト４９の排気動作を停止する（ステップ１４）。そして、搬送アーム１９ａを現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃ内に挿入して、基板Ｇの受け渡しを行い、搬送アーム１９ａに移された基板Ｇは、処理ブロック３１〜３３のいずれかの加熱処理ユニット（ＨＰ）に搬入され、基板Ｇの表面に残存したリンス液の蒸発除去処理と、現像処理されたレジスト膜のポストベーク処理が行われる（ステップ１５）。このステップ１５においては、先のステップ１３において図５中の領域Ａの条件にて処理が行われているために、しみ跡の発生やレジスト膜の剥離、残渣の発生が抑制され、良好な品質の基板Ｇを得ることができる。
【００６４】
なお、ステップ１４の終了後には、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃにおいては、引き続いて、別の基板Ｇが搬送アーム１９ａによって搬入され（ステップ１）その後、前記ステップ２〜ステップ１４の工程が繰り返して行われる。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記形態に限定されるものではない。例えば、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ〜２４ｃとしては、インナーカップ４６とアウターカップ４７からなる二重構造カップを用いたが、インナーカップ４６のみからなるカップを用いても、ステップ１３におけるスピンチャック４１の回転数と回転時間を制御することによって、しみ跡の発生やレジスト膜の剥離、残渣の発生を抑制することが可能である。また、スピンチャック４１としては、最も回転数が大きくなるステップ１３において従来よりも回転数を低減することができるため、スピンチャック４１として、例えば、基板Ｇよりも大きなスピンプレート上に凸に形成された複数の固定ピン上に基板Ｇを載置して、基板Ｇを回転させた際に基板Ｇの位置がずれないように、基板Ｇの端面の所定位置、例えば、４隅において基板Ｇを別のピン等で保持するメカニカルな方法を用いたものを使用することも可能である。
【００６６】
また、現像処理工程においては、インナーカップ４６とアウターカップ４７とを昇降させて現像液の振り切り処理やリンス処理、リンス液の振り切り処理を行ったが、インナーカップ４６とアウターカップ４７を固定として、スピンチャック４１を昇降させて所定位置に保持しながら、現像液の振り切り等の処理を行うことも可能である。上記実施形態では、基板としてＬＣＤ基板を例として説明してきたが、本発明の基板処理方法は、半導体ウエハ、ＣＤ基板等の他の基板についても用いることが可能であり、また、現像処理に限定されず、これら種々の基板の洗浄処理等にも用いることができる。
【００６７】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、基板に対して所定の液処理を行い、その後に熱処理を行う場合において、液処理の終了段階において基板を完全に乾燥することなく、基板上に液膜を残存させ、その状態から熱処理を行うことによって、基板の表面にしみ跡が発生することが抑制される。こうして、基板品質を高く保持することが可能となるという顕著な効果を奏する。また、基板における残渣発生も抑制されて、基板品質を高めることが可能となる。さらに、本発明の基板処理方法を現像処理方法に適用した場合には、液処理の終了段階において、基板上に液膜が形成されている状態とすることは、基板の回転数を低減したり、基板の回転時間を短くすることによって行われるために、レジスト膜へのダメージが減少する。このため、レジスト膜の剥離が防止されて基板の品質を高め、製品の信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基板処理方法を適用することが可能な液処理装置の一実施形態であるレジスト塗布・現像処理システムを示す平面図。
【図２】 図１記載のレジスト塗布・現像処理システムに用いられる現像処理ユニットの一実施形態を示す平面図。
【図３】 図２記載の現像処理ユニットの断面図。
【図４】 本発明の基板処理方法の作業工程の一実施形態を示した説明図。
【図５】 本発明の基板処理方法の適用範囲を示す説明図。
【符号の説明】
１；カセットステーション
２；処理部
３；インターフェイス部
２４ａ〜２４ｃ；現像処理ユニット（ＤＥＶ）
４１；スピンチャック
４４・４５；アンダーカップ
４６；インナーカップ
４７；アウターカップ
４９；排気ダクト
５０ａ・５０ｂ；ドレイン
５０ｃ；三方切替弁
８０；パドル形成用ノズル
１００；レジスト塗布・現像処理システム
Ｇ；基板（被処理基板）

Claims (8)

1. 基板に一連の液処理と液処理後の乾燥処理を行う基板処理方法であって、
   略水平に保持された基板上に所定の処理液を供給する第１工程と、
   前記処理液が供給された基板を所定回転数にて所定時間回転させて基板上の処理液を振り切り、基板の回転により発生した処理液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さの処理液の膜を基板上に残存させる第２工程と、
   基板を熱処理して基板上に残存させた処理液の膜を蒸発させることにより、当該処理液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第３工程と、
   を有することを特徴とする基板処理方法。
2. 基板に一連の液処理と液処理後の乾燥処理を行う基板処理方法であって、
   略水平に保持された基板上に第１の処理液を供給する第１工程と、
   前記第１の処理液が供給された基板上に第２の処理液を供給して第１の処理液を基板から除去する第２工程と、
   前記第２の処理液が供給された基板を所定回転数にて所定時間回転させて基板上の第２の処理液を振り切り、基板の回転により発生した第１の処理液および／または第２の処理液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さの第２の処理液の膜を基板上に残存させる第３工程と、
   前記第２の処理液の膜を残存させた基板を熱処理し、この第２の処理液の膜を蒸発させることにより、当該第２の処理液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第４工程と、
   を有することを特徴とする基板処理方法。
3. 前記第３工程において、基板の回転数を小さくし、および／または、基板の回転処理時間を短くすることによって、基板上に第２の処理液の膜を残存させることを特徴とする請求項２に記載の基板処理方法。
4. レジスト膜が形成され、露光処理が施された基板の現像処理方法であって、
   基板上に現像液を塗布して現像を行う第１工程と、
   前記現像液が塗布された基板上にリンス液を供給して現像液を基板から除去する第２工程と、
   前記リンス液が供給された基板を回転させて基板上のリンス液を振り切り、基板の回転により発生した現像液および／またはリンス液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さのリンス液の膜を基板上に残存させる第３工程と、
   前記リンス液の膜を残存させた基板を熱処理し、このリンス液の膜を蒸発させることにより、当該リンス液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第４工程と、
   を有することを特徴とする現像処理方法。
5. 基板を略水平に保持する回転自在なスピンチャックと、
   前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞するように昇降可能に設けられた内側カップと、
   前記内側カップを囲繞するように昇降可能に設けられた外側カップと、を具備する現像処理装置を用いて、
   レジスト膜が形成され、露光処理が施された基板に現像処理を施す現像処理方法であって、
   前記スピンチャックに保持された基板上に現像液を塗布して現像を行う第１工程と、
   前記スピンチャックに保持された基板の周縁に前記内側カップを配置させた状態で、前記スピンチャックを所定の回転数にて回転させながら前記現像液が塗布された基板上にリンス液を供給して基板から現像液を流し出しつつ、流れ出た現像液を前記内側カップの内壁にあてさせる第２工程と、
   前記現像液を流し出した基板の周縁に前記内側カップに代わって前記外側カップを配置させた状態で、前記スピンチャックを所定の回転数にて回転させながら基板上にリンス液を供給して現像液の残渣を除去する第３工程と、
   前記現像液の残渣を除去した基板の周縁に前記外側カップに代わって前記内側カップを配置させた状態で、前記スピンチャックを回転させながら基板上にリンス液を供給して基板上から振り切られるリンス液によって前記内側カップの内壁を洗浄する第４工程と、
   基板上へのリンス液の供給を停止するとともに、前記スピンチャックの回転により基板上のリンス液を振り切り、前記内側カップの内壁にあたった現像液および／またはリンス液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さのリンス液の膜を基板上に残存させる第５工程と、
   前記リンス液の膜を残存させた基板を熱処理し、このリンス液の膜を蒸発させることにより、当該リンス液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥する第６工程と、
   を有することを特徴とする現像処理方法。
6. 基板上にリンス液の膜を残存させる方法として、
   スピンチャックの回転数を小さくする方法、および／または、基板の回転時間を短くする方法を用いることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の現像処理方法。
7. 基板上にリンス液の膜を残存させる方法として、
   スピンチャックを回転させたときに前記基板の最外周部にリンス液が残存する状態において前記スピンチャックの回転を停止する方法を用いることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の現像処理方法。
8. 基板を略水平に保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板上に所定の処理液を供給する処理液ノズルと、基板を保持した前記保持手段を回転させて、前記処理液ノズルによって供給された処理液を基板から振り切る回転機構と、を有する液処理部と、
   前記液処理部での処理後に、表面に処理液が残存した基板を熱処理して、この処理液を蒸発させることにより基板を乾燥させる乾燥処理部と、
   を具備する基板処理装置であって、
   前記液処理部は、前記回転機構が前記保持手段を回転させて、前記処理液ノズルによって供給された処理液を基板から振り切り、前記保持手段の回転に伴う基板の回転により発生した処理液のミストが基板に付着した際にこのミストを吸収して拡散させ得る程度の厚さの処理液の膜を基板上に残存させ、
   前記乾燥処理部は、処理液の膜を残存させた基板を熱処理して、この処理液の膜を蒸発させることにより、当該処理液の膜を消失させて基板表面のしみ跡の発生を抑止しつつ基板を乾燥させることを特徴とする基板処理装置。

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