JP4101740B2 - 塗布・現像装置及びレジストパターンの形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面にレジストを塗布し、液浸露光後の基板を現像する塗布・現像装置及び塗布・現像方法に関する。

従来、半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジストを塗布し、このレジストを所定のパターンで露光した後に、現像してレジストパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布・現像を行う塗布・現像装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われる。

ところで、近年、デバイスパターンは益々微細化、薄膜化が進む傾向にあり、これに伴い露光の解像度を上げる要請が強まっている。そこで露光の解像度を上げるためにＥＵＶＬ、ＥＵＶやＦ２による露光技術の開発を進める一方で、既存の光源例えばＡｒＦやＫｒＦによる既存の露光技術を更に改良して解像度を上げる液浸露光が検討されている。半導体及び製造装置業界では財政上の理由からできる限りＡｒＦ露光装置を延命させようとする動きが強く、４５ｎｍまではＡｒＦを使用し、ＥＵＶはさらに先送りされるのではないか、という見解を示している者もいる。液浸露光は例えば超純水の中を光を透過させる技術で、水中では波長が短くなることから１９３ｎｍのＡｒＦの波長が水中では実質１３４ｎｍになる、という特徴を利用するものである。

この液浸露光を行う露光装置について図１２を用いて簡単に述べておく。先ず、図示しない保持機構により水平姿勢に保持されたウエハＷの表面と対向するように露光手段１を配置する。この露光手段１の先端部にはレンズ１０が設けられており、図示しないＡｒＦ光源から発せられパターンマスクを通過した光は当該レンズ１０を通過してウエハＷの表面に塗布されたレジストに照射され、これによりレジストの回路パターンを転写させる。また先端部には光を通過させる液体例えば超純水の供給口１１及び吸引口１２が夫々設けられており、供給口１１を介してレンズ１０とウエハＷの表面との間に水が供給され、更に当該水を吸引口を介して吸引回収する。これによりレンズ１０とウエハＷの表面との間の隙間に光を透過させる水膜が形成され、レンズ１０から出た光は当該水膜を通過してレジストに照射されることとなる。そしてウエハＷの表面に所定のパターンが転写されると、例えば図１３に示すように、ウエハＷとの間に水膜を張った状態でウエハＷを横方向に移動させて、露光手段１を次の転写領域１００に対応する位置に対向させて光を照射していくことでパターンを順次転写していく。

しかしながら上述の液浸露光では、ウエハＷの周縁部を露光する際、水膜の投影領域がウエハＷの外側にはみ出ると光を透過させる水の挙動が不安定になり、例えば水がこぼれ落ちてしまうので、例えば図１３の転写領域１０１にあたる周縁部を露光することができない懸念がある。そのためウエハＷの周縁部にデバイス形成領域を確保することができなくなりウエハＷの歩留まりが低下する場合がある。

この問題を解決する手段の一つに、図１４（ａ）に示すように、水がこぼれ落ちるのを防止するための、例えばウエハＷと表面高さを揃えた撥水性部材からなる液受けリング１３をウエハＷの外周縁の外側を囲むように配置して露光を行うことが検討されている。また図１４（ｂ）に示すように、ウエハＷが収納される掘り込み部が形成された凹型ステージ１４も検討されている。しかしながら、液受けリング１３や凹型ステージ１４とした場合であっても、図１２に示すように、ウエハＷの外周縁と間の僅かな隙間から水がこぼれてしまう懸念がある。特に液受けリング１３の場合には表面部がシリコン又はシリコン酸化膜からなるウエハＷは水に対して親水性を有するため、ウエハＷの外周縁との隙間を介して表面張力により水が引き寄せられてこぼれ落ち、露光装置のステージ周辺が浸水してしまうという課題がある。露光装置内は一定の温度、湿度に保たれているため、浸水すると湿度が高くなってしまうし、また電気系統がショートするおそれがあり、このため露光装置内の浸水は避けなければならない。

また他の問題として、例えばアミン系などのレジストを用いるた場合、このレジストは一般的に親水性を有していることから、液浸露光時にレジストの表面に水膜を形成した際に、レジストの表面又は表層部に水がしみ込んでしまう場合がある。そのため溶け出たレジスト成分がレンズ１０を汚染してしまい、結果としてパターン精度が低下してしまう懸念がある。またＡｒＦ用のレジストも一般的には撥水性であるが、水の浸透が全くないということはなく、そのため同様の問題が懸念される。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、液浸露光が適用される基板を処理する塗布・現像装置において、露光に最適な液膜を形成可能な基板の表面状態を確保すると共に露光装置側の浸水対策に寄与することのできる。そしてこのことにより結果として基板の周縁部まで露光して基板の利用率を高くすることのできる塗布・現像装置及びその方法を提供することにある。また他の目的は、露光手段へレジスト成分が付着するのを抑えて基板の表面に高精度なレジストパターンを形成することにある。

本発明の塗布・現像装置は、基板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布ユニットと、基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光した後の当該基板を現像処理する現像ユニットとを備えた塗布、現像装置において、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部に保持され、レジスト塗布後の基板を回転させながら当該基板に、露光時に液層を形成する液がレジストにしみこまないようにするための撥水性膜を形成するための塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する塗布液供給部と、
前記撥水性膜を形成する前に基板表面上における周縁部のレジストを除去するための手段と、を備えたことを特徴とする。
他の発明の塗布・現像装置は、基板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布ユニットと、露光後の基板を現像する現像ユニットとを備えた塗布、現像装置において、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部に保持され、レジスト塗布後の基板を回転させながら当該基板に撥水性膜を形成するための塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する塗布液供給部と、を備え、
前記塗布液供給部は、基板保持部に保持された基板の表面側の中央部に塗布液を供給する上側ノズルと、当該基板の裏面側の周縁部に塗布液を供給する下側ノズルと、を備え、
前記現像ユニットは撥水性膜が形成された前記基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光した後の当該基板を現像処理することを特徴とする。
更に他の発明にかかる塗布・現像装置は、基板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布ユニットと、基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光した後の当該基板を現像処理する現像ユニットとを備えた塗布、現像装置において、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板保持部に保持され、レジスト塗布後の基板を回転させながら当該基板に撥水性膜を形成するための塗布液を供給して、基板の表面側の少なくとも周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る撥水性膜を形成する塗布液供給部と、を備え、
前記塗布液供給部は、基板の周縁部がその空間に挿入される位置と基板の周縁部が前記空間から離れる位置との間で水平移動可能なコ字型部材と、このコ字型部材において前記空間に開口し、基板の中心側とは反対側に吸引排気するための排気口と、を備え、基板の表面側の周縁部に塗布液を供給する上側ノズル及び当該基板の裏面側の周縁部に塗布液を供給する下側ノズルは、前記コ字型部材に設けられたことを特徴とする。

ここで前記した「撥水性膜」の撥水性とは、撥水性膜の表面に対する前記液層を形成する液体の接触角が９０〜１００°又はそれ以上である場合を意味する。また基板の周縁を囲むように撥水性部材を設けた場合には、前記所定の接触角を有するか又は、例えば基板と撥水性部材との隙間を０．５ｍｍに設定したときにこの隙間から前記液層を形成する液体がこぼれ落ちない場合を意味する。

前記塗布液供給部は、レジスト塗布ユニットに設けられ、前記基板保持部は、レジストを基板に塗布するときに使用される基板保持部を兼用している構成であってもよい。

本発明のレジストパターン形成方法は、
基板の表面にレジストを塗布する工程と、
次いで基板を基板保持部に水平に保持した状態で当該基板保持部を回転させながら基板に塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する工程と、
前記レジストを塗布する工程の後、撥水性膜を形成する工程の前に行われ、基板表面上における周縁部のレジストを除去する工程と、
その後、基板の表面に液層が形成された状態で基板の表面を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、有し、
前記撥水性膜は、露光時に液層を形成する液がレジストにしみこまないようにするためのものであることを特徴とする。
他の発明のレジストパターン形成方法は、基板の表面にレジストを塗布する工程と、
次いで基板を基板保持部に水平に保持した状態で当該基板保持部を回転させながら基板に塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する工程と、
その後、基板の表面に液層が形成された状態で基板の表面を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、有し、
前記撥水性膜を形成する工程は、基板保持部に保持された基板の表面側の中央部に塗布液を供給する上側ノズルと、当該基板の裏面側の周縁部に塗布液を供給する下側ノズルとから塗布液を吐出させて行われ、
前記撥水性膜は、露光時に液層を形成する液がレジストにしみこまないようにするためのものであることを特徴とする。

前記基板にレジストを塗布する工程は、基板を基板保持部に水平に保持させた状態で行われ、撥水性膜を形成する工程は、基板を当該基板保持部に保持させたまま行われるようにしてもよい。

本発明によれば、表面にレジストが塗布された基板の表面側周縁部から側端面を介して裏面側周縁部に跨る撥水性膜を形成するようにしているため、当該基板の表面に液層を形成して液浸露光を行った場合に、基板の外周縁から液層を形成する液体がこぼれ落ちるのが抑えられ、露光装置内の浸水防止に寄与することができる。これにより結果として基板の外周縁近くまで露光して集積回路をなす半導体装置を製造することができるので、基板の利用率を高くすることができる。更に例えば基板と外周縁の外側を囲むように撥水性部材を配置した場合であっても、基板の外周縁と撥水性部材の内周縁との隙間から液がこぼれ落ちることが抑えられる。

また本発明によれば、基板の表面に塗布されたレジストの表面全体に撥水性膜を形成することにより、例えば親水性のレジストを用いた場合にであっても、当該基板の表面に液層を形成して液浸露光を行った際に、液層を形成する液体がレジストにしみ込んでしまうのを抑えることができると共に露光手段の例えばレンズにレジストから溶出する成分が付着することがないかあるいは極めて少ない。その結果、高精度なレジストパターンを得ることができる。また転写領域を変えるために基板を露光手段に対して相対的に横移動させる際に、表面張力により液が撥水性膜に引っ張られることが少ないため、液層の挙動性がよく、そのため液層内に揺らぎが生じて露光の解像度が低下するのを抑えることができる。

本発明の実施の形態にかかる塗布・現像装置に露光装置を接続したシステムの全体構成について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板例えばウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリア２を搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリア２を複数個並べて載置可能な載置部２０ａを備えたキャリアステーション２０と、このキャリアステーション２０から見て前方の壁面に設けられる開閉部２１と、開閉部２１を介してキャリア２からウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

カセット載置部Ｂ１の奥側には筐体２２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び液処理ユニットＵ４、Ｕ５の各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、キャリア載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２３により囲まれる空間内に置かれている。また図中２４、２５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すようにレジスト液や現像液などの薬液収納部２６の上に、塗布ユニット（ＣＯＴ）３０、後述する撥水性膜ユニット（ＴＣ）、現像ユニット（ＤＥＶ）２７及び疎水化ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層して構成されている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせはウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室２８ａ及び第２の搬送室２８ｂからなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他、棚ユニットＵ６及びバッファキャリアＣ０が設けられている。この棚ユニットＵ６には受け渡しユニット、ウエハＷの周縁部のみを選択的に露光するための周縁露光ユニット２９等が割り当てられている。

この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたキャリア２が載置台２０に載置されると、開閉部２１と共にキャリア２の蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば疎水化処理、冷却処理が行われ、しかる後、詳しくは後述するが、塗布ユニット３０にてレジストが塗布された後に撥水性膜が成膜される。また反射防止膜を形成するユニットが設けられていて、疎水化処理に代えてウエハＷに反射防止膜が塗布される場合もある。次いでウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送されて液浸露光が行われる。露光されたウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニット２７にてウエハＷの表面に現像液を供給してレジストが現像されることで所定のパターン形状のレジストマスクが形成される。しかる後、ウエハＷは載置台２０上の元のキャリア２へと戻される。

続いて上述の塗布ユニット３０内に組み込まれる塗布装置について図３及び図４を参照しながら説明する。図中３はウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平に保持するためのスピンチャックである。このスピンチャック３は軸部３１を介して駆動機構３２と接続されており、この駆動機構３２によりウエハＷを保持した状態でスピンチャック３は回転及び昇降が可能なように構成されている。

スピンチャック３に保持されたウエハＷの周縁外側には、このウエハＷを囲むようにして上部側が開口するカップ体４が設けられている。カップ体４の側周面上端側は内側に傾斜し、更に先端部は下方に折り曲げられている。カップの底部側には凹部状をなす液受け部４１がウエハＷの周縁下方側に全周に亘って形成されている。この液受け部４１は縦の仕切り壁４２によりその内部が全周に亘って外側領域と内側領域とに区画されており、外側領域の底部には貯留した塗布液などのドレインを排出するための排液口４３が設けられ、また内側領域には排気口４４が設けられている。またウエハＷの下方側には円形板４５が設けられており、この円形板４５の外側を囲むようにしてリング部材４６が設けられている。更に当該リング部材４６の外端面には下方に伸びる端板４７が外側領域内に進入するようにして設けられており、この端板４７及びリング部材４６の表面を伝って塗布液が外側領域内に案内されるように構成されている。なお図示は省略するが、ウエハＷの裏面側を支持して昇降可能な昇降ピンが円形板４５を上下に貫通して設けられており、この昇降ピンと例えば主搬送手段Ａ２との協働作用によりスピンチャック３へのウエハＷの受け渡しが可能なように構成されている。

スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面の例えば中央部と対向するようにして細孔の吐出口５ａを有するレジスト供給ノズル５が昇降及び進退可能に設けられている。このレジスト供給ノズル５は供給路５１を介してレジスト供給源５２と接続されており、更に供給路５１の途中には図示しない送液手段例えば吐出ストロークを変えることで吐出流量を調節可能なベローズポンプ等が設けられている。レジスト供給ノズル５は、図４に示すように、支持部材であるノズルアーム５３の一端側に着脱自在に支持されており、このノズルアーム５３の他端側には図示しない昇降機構を備えた移動基体５４と接続されている。更に移動基体５４は例えばユニットの外装体底面にて長手方向に伸びるガイド部材５５に沿って横方向に移動可能なように構成されている。

また図中５６はレジスト供給ノズル５の待機部であり、このノズル待機部５６には種類の異なるレジスト毎に複数のレジスト供給ノズル５が配置されている。各レジスト供給ノズル５には図示は省略するが供給路５１、レジスト供給源５２及び送液手段が接続されており、ノズルアーム５３により予定とするレジストを吐出可能なレジスト供給ノズル５がノズル待機部５６から取り出され、更に所定の吐出位置に配置されてレジストの供給動作が行われるように構成されている。

更に当該塗布ユニット３０には、スピンチャック３上のウエハＷの表面側及び裏面側に撥水性膜用塗布液又は洗浄液のいずれかを供給するための上側ノズルである第１の液供給ノズル６及び、下側ノズルである第２の液供給ノズル６０が設けられている。この第１の液供給ノズル６は、その先端の細孔の吐出口６ａから吐出された吐出液がウエハＷの周縁部に対して内側上方から到達するように傾斜して配置されている。更に第１の液供給ノズル６はノズルアーム６１を介して図示しない昇降機構を備えた移動基体６２と接続されており、この移動基体６２はレジスト供給ノズル５と干渉しないで前記ガイド部材５５に沿って横方向に移動可能なように構成されている。

また第２の液供給ノズル６０は円形板４５に設けられており、その吐出口６０ａはウエハＷの周縁部に内側下方から塗布液が到達するように傾斜して配置されている。第１の液供給ノズル６及び第２の液供給ノズル６０には供給路６３の一端側が夫々接続されており、この供給路６３の他端側は分岐されて塗布液供給源６４、レジストを溶解させる例えばシンナなどの溶剤供給源６５及び供給路６３内をパージするための窒素供給源６６と夫々接続されている。６７は塗布液、シンナ及び窒素の供給を切り替えるための切り替え部例えば切り替えバルブであり、またＶ１、Ｖ２は上側ノズル６及び下側ノズル６０から独立して液供給を可能にするためのバルブである。即ち、本例では第１の液供給ノズル６と第２の液供給ノズル６０とにより撥水性膜成膜手段が構成させている。なお各供給路６３の途中には送液手段例えば吐出ストロークを変えることで吐出流量を調節可能なベローズポンプ等が設けられている。塗布液はウエハＷの所定の部位に成膜された撥水性膜が、液浸露光時にウエハＷの表面に形成される液層をなす液体例えば水に対して例えば接触角９０〜１００°又はそれ以上となるような表面状態を有する溶液が選択される。なお当該塗布ユニット３０は、前記したレジスト塗布手段をなくして撥水性膜ユニット（ＴＣ）として構成してもよい。

続いて、現像ユニット２７内に組み込まれる現像装置の構成について図５を参照しながら簡単に述べておく。図中７はウエハＷを水平姿勢に保持するスピンチャックであり、このスピンチャック７上のウエハＷの側方を囲むようにして上部側が開口するカップ体７０が設けられている。このカップ体７０は昇降可能な外カップ７１及び内カップ７２並びに凹部をなす液受け部７３を備えている。また例えばウエハＷの直径と同じか又は直径よりも長い直線状の現像液吐出口を備えた横長の現像液ノズル７４がウエハＷの表面と対向して設けられており、この現像液ノズル７４は図示しない駆動機構により水平移動及び昇降自在に設けられている。

またウエハＷの上方側及び下方側には、レジストは溶解しないが撥水膜を溶解させる溶解液をウエハＷに供給する撥水膜除去手段である第１の溶解液ノズル７６及び第２の溶解液ノズル７７が夫々設けられており、この第１の溶解液ノズル７６は図示しない駆動機構により昇降及び進退自在なように構成されている。

続いて上述の塗布装置を用いて基板であるウエハＷの表面にレジストを塗布する工程について図７を用いて説明する。先ず、各ノズル５、６がカップ体４の外側の待機位置に配置された状態において、主搬送手段Ａ２により当該塗布装置内にウエハＷが搬入されてスピンチャック３の上方に案内され、次いで主搬送手段Ａ２と図示しない昇降ピンとの協働作用により、ウエハＷはスピンチャック３に受け渡され、その裏面側を吸引吸着されて水平姿勢に保持される。

続いて、例えばオペレータが入力により選択されるかあるいは予め選択されているプロセスレシピに基づいて予定とするレジストの種類に応じたレジスト供給ノズル５がノズルアーム５３によりノズル待機部５６から取り出され、吐出孔５ａがウエハＷの表面中央部から僅かに浮かせた吐出位置に設定される。そして図６（ａ）に示すように、スピンチャック３によりウエハＷを鉛直軸回りに回転させると共に、所定の供給流量にてウエハＷの表面中央部にレジストが供給される。このレジストは遠心力の作用によりウエハＷの表面に沿って外側に広がり、これによりウエハＷの表面全体に薄膜状にレジストが塗られる。

しかる後、図６（ｂ）に示すように、ノズル５からのレジストの供給を停止する一方で、ウエハＷの回転速度を高めてスピン乾燥を行うことによりウエハＷ上のレジストから溶剤成分が蒸発し、残ったレジスト成分によりウエハＷの表面にレジスト膜が成膜される。続いて液供給ノズル６を所定の位置に案内した後、ウエハＷを回転させると共にバルブＶ１を開いて、図６（ｃ）に示すように、液供給ノズル６からウエハＷ表面側の周縁部に溶剤供給源６５からのシンナを供給して当該ウエハＷの周縁部例えば外縁から内側に２〜３ｍｍに至る部位にあるレジストを全周に亘って除去する。

続いて切り替えバルブ６７を窒素供給源６６側に切り替えてノズル６、供給路６３内を窒素パージした後、図６（ｄ）に示すように、ウエハＷを鉛直軸回りに低速回転させながら、切り替えバルブ６７を塗布液供給源６４に切り替えると共に、バルブＶ２を開いて第１、第２の液供給ノズル６、６０から撥水性膜用の塗布液を前記レジストを除去した周縁部に供給する。上下のノズル６、６０から供給するタイミングは同時でなくともよく、例えば最適なタイミングで各々が独立して供給するようにしてもよい。なお塗布液は粘性が低くまた乾燥状態が温度に影響されることが少ないため、成膜後の膜厚は特に回転速度に依存することからウエハＷの回転速度は例えば１００ｒｐｍの回転速度に設定するのが好ましい。ウエハＷに供給された塗布液２００は、例えば図７に模式的に示すように、ウエハＷの表面に沿って外側に広がり、更に表面張力により側端面側に回り込んで上下からの塗布液が互いに繋がる。しかる後窒素パージを行ってからバルブＶ１、Ｖ２を閉じる一方で、ウエハＷを高速回転させてスピン乾燥する。これにより図６（ｅ）に示すように、塗布液中の溶剤が蒸発して残った固形成分によりウエハＷの表面側周縁部から側端面を介して裏面側周縁部に跨る撥水性膜２０１がレジスト膜２０２の外側に形成されることとなる。しかる後、ウエハＷは主搬送手段Ａ２により外部に搬出され、加熱ユニットに搬入されてベーク処理がなされる。

前記ベーク処理を終えたウエハＷは、続いてインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４内に搬入され、この露光部Ｂ４のスパッタ内の所定の載置領域に載置される。そして詳しくは「背景技術」の欄に記載したようにウエハＷの表面に対向するように露光手段１が配置されて液浸露光が行われる。この液浸露光を終えたウエハＷはインターフェイス部Ｂ３を介して棚ユニットＵ６内の加熱ユニットに搬入され、所定の温度でレジストを加熱処理するＰＥＢ（ポストエクスポジャーベーク）と呼ばれる処理をすることにより、露光された部位のレジストに含まれる酸発生成分から発生した酸をレジスト内部に拡散させる。この酸の触媒作用によりレジスト成分が化学的に反応して例えばポジ型のレジストにおいては現像液に対して可溶解性となり、ネガ型のレジストを用いた場合には不溶解性となる。

しかる後、ウエハＷは主搬送手段Ａ２により現像ユニット２７内に搬入され、先ずウエハＷを回転させると共に溶解液ノズル７６，７７によりウエハＷの周縁部である撥水性膜形成領域に溶解液を供給して撥水性膜を溶解除去する。更にこの溶解液は回転するウエハＷの遠心力と溶解液の表面張力の作用により側端面に回りこんで当該側端面にある撥水性膜も溶解除去される。ウエハＷの回転を停止し、次いで現像液を吐出させながら第１の現像液ノズル７４をウエハＷの一端側から他端側に向けってスキャンする。これによりウエハＷの表面に万遍なく現像液が供給され、前記現像液に対して可溶解性の部位が溶解されることにより所定のパターンのレジストマスクがウエハＷの表面に形成される。

上述の実施の形態によれば、表面にレジストが塗布されたウエハＷの表面側周縁部から側端面を介して裏面側周縁部に跨る撥水性の撥水性膜を形成する構成とすることにより、その後、レジストに対して液浸露光を行った場合に、この撥水性膜に液層を形成する液が弾かれてウエハＷの外周縁からこぼれ落ちるのを抑えることができる。このため露光装置内の浸水を防止することができる。更には、例えば図８に示すように、ウエハＷの周縁部及び、このウエハＷの外周縁を囲む撥水性部材である液受けリング１３の表面に光を透過させる液層が弾かれるので、ウエハＷと液受けリング１３との隙間から水がこぼれ落ちるのを抑えることができる。特にウエハＷの側端面及び裏面側周縁部まで撥水性膜を形成しているので、表面張力によりウエハＷに水が引っ張られて前記隙間から水が流れ落ちることが少なく、このため露光装置内の浸水を防止することができる。その結果露光装置内の温度及び湿温を一定に保つことができ、また電気系統がショートすることが防止できる。更に、ウエハＷの外周縁近くまで露光して集積回路からなる半導体装置を形成することができるので、ウエハＷの利用率を高くすることができる。

上述の実施の形態においては、周縁部のレジスト除去した状態で表面側周縁部から側端面を介して裏面側周縁部に跨る撥水性膜を形成する構成に限られず、例えば周縁部のレジストを残した状態で撥水性膜を形成するようにしてもよい。この場合、撥水性膜の厚みは例えば５００Åでありレジストの膜厚に対して極めて薄いことからウエハＷの周縁部と、その内側との表面高さを揃えて段差が小さくなるので、液浸露光時にウエハＷと露光手段１とを相対的に横移動させた際に液層の挙動性が良くなる点で得策である。更にこの場合には例えば露光部Ｂ４内に搬入される前に周縁露光ユニット２９に搬入し撥水性膜の上方から光を照射して、撥水性膜を介して周縁部のレジストを露光しておき、その後、液浸露光がなされて現像ユニット２７にて現像液が供給された際に除去される。なお前記した周縁部のレジスト除去する場合にも撥水性膜の厚みをレジストの膜厚と揃えるようにすれば同様の効果を得ることができる。

続いて本発明の他の実施の形態について図９及び図１０を用いて説明する。図中８はウエハＷの周縁部に対して塗布液を供給して撥水性膜を形成するための塗布液供給部である例えば矩形状のコ字型部材であり、このコ字型部材８の凹部領域はウエハＷを処理するための処理空間８１として形成されている。当該コ字型部材８１はアーム８０を含む駆動機構により例えばウエハＷの直径方向に進退可能なように構成され、当該コ字型部材８が水平移動して処理空間８１内にウエハＷの周縁部の一部が進入し、この周縁部に塗布液が供給可能なように構成されている。なお前記アーム８０は、ノズルアーム５３、６３と干渉せずに移動できるように配置されている。処理空間８１の上面側及び下面側には塗布液を供給するための吐出孔８２、８２が夫々設けられており、この吐出孔８２、８２には供給路８３を介して洗浄液供給源８４が接続されている。また処理空間８１の例えば側面には供給孔８２から供給された塗布液を吸引して回収するための吸引孔８５が設けられており、この吸引孔８５には吸引路８６を介して吸引手段８７が接続されている。なおその他の図３記載の装置と同じ構成を採用するところについては同じ符号を付すことにより説明を省略するものとし、また作図の便宜上現像液ノズル５、６の記載を省略する。

上述のような構成においては、ウエハＷ表面にレジストが塗布され、更に液供給ノズル６から供給されたシンナにより周縁部にあるレジストが除去された後（図６（ａ）〜（ｃ）参照）、スピンチャック３が上昇し、続いてアーム８０によりコ字型部材８がウエハＷに接近し、ウエハＷの周縁の一部が処理空間８１内に進入する。そしてウエハＷを鉛直軸回りに回転させると共に、供給孔８２、８２から塗布液をウエハＷの周縁部に向かって吐出する。これによりウエハＷの表面側周縁部から側端面を介して裏面側周縁部に跨る撥水性膜が形成される（図７参照）。しかる後、塗布液の供給動作を停止し、次いでコ字型部材８が後退してスピンチャック３を下降させた後、ウエハＷを高速回転させてスピン乾燥により塗布液を乾燥させて撥水性膜を得る。そして既述の工程と同様にして露光及び現像処理が行われレジストパターンが形成されることとなる。このような構成であってもウエハＷの周縁部に撥水性膜を形成することができるので、上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお既述のように切り替えバルブ６７を設けることでコ字型部材８の吐出孔８２を介してレジストを溶解させるシンナを供給する構成としてもよい。

続いて本発明の更に他の実施の形態について図１１を用いて説明する。この例の塗布装置は、例えば図２の撥水性膜ユニット（ＴＣ）であり、既述の液供給ノズル６、６０を備えているが、ウエハＷ上方の液供給ノズル６はウエハＷの中央部に吐出孔を下方側を向けて配置する。その他の図３記載の装置と同じ構成を採用するところについては同じ符号を付すことにより説明を省略する。このような構成において、ウエハＷを回転させると共に、液供給ノズル６０からはウエハＷの裏面側周縁部に塗布液を供給し、液供給ノズル６からはウエハＷの中央部に塗布液を供給する。この場合、ウエハＷの表面の塗布液は中央から外側に向かって遠心力により広がり、そして周縁部に達すると表面張力により側端面に回りこんで裏面側の塗布液と側端面にて繋がる。これによりウエハＷの表面から側端面を介して裏面側周縁部に跨る撥水性膜を形成することができる。なお、本例においてもレジスト供給ノズル５を備えた構成としてもよい。

この場合であってもウエハＷの周縁部に撥水性膜を形成することができるので、上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に本例においては、レジストの表面全体に撥水性膜を形成することができるので、例えば親水性のレジストを用いた場合に、液浸露光時にレジストに液層を形成する液がしみ込んでしまうことがないかあるいは極めて少ない。このためレジストから溶出した成分が露光手段１の例えばレンズに付着するのを抑えることができ、結果として高精度なレジストパターンを得ることができる。

更に上述の実施例においては、撥水性膜はその撥水作用により露光手段１を横移動させる際に表面張力で液層を形成する液体例えば水を引っ張ることが少ない。このためウエハＷと露光手段１とを相対的に横移動させて順次パターンを転写行く際に液層の挙動性が良く、例えば液層内に揺らぎが生じることが抑えられるので高精度な露光を実現することができる。また次に転写領域に露光手段１が到達した後に、液膜内の揺らぎがなくなるまで静置する時間を短くすることができる。なお、この例においては、ウエハＷの全面に撥水性膜を形成することから周縁部のレジストを除去する工程を省くようにしてもよく、また周縁部のレジストを除去してから撥水性膜を形成するようにしてもよい。更にこの場合にも前記したように周縁部と内側の表面高さを揃えるようにしてもよい。

本発明においては、レジストの種類に応じた最適なプロセスを選択するなかで、必ずしも塗布ユニット（ＣＯＴ）３０内で撥水性膜を形成させなくともよい。例えば既述の第１、第２の液供給ノズル６、６０やコ字型部材８などの撥水性膜成膜手段を備えた撥水性膜ユニット（ＴＣ）により、ウエハＷにレジストを塗布した後、加熱ユニットでプリベークされ、冷却ユニットで所定の温度に冷却された後、当該撥水性膜ユニットに搬入されて例えばレジスト面上に全面に撥水性膜を成膜してもよい。また塗布ユニット（ＣＯＴ）３０内でレジストが塗布されたウエハＷにシンナを供給して周縁部のレジストを除去した後搬出し、加熱ユニットでプリベークした後、撥水性膜ユニットに搬入されて、第１の液供給ノズル６及び第２の液供給ノズル６０により周縁部に塗布液を塗布する。もしくはコ字型部材８の上下の吐出孔８２、８２から塗布液を塗布するようにしてもよい。更に撥水性膜用塗布液の液種が異なる場合にこれらを選択するようにしてもよい。

更に本発明においては、被処理基板はウエハＷに限られず、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板の塗布・現像処理にも適用できる。

本発明の塗布・現像装置の実施の形態を示す平面図である。 本発明の塗布・現像装置の実施の形態を示す斜視図である。 上記塗布・現像装置に組み込まれる塗布ユニットを示す縦断面図である。 上記塗布・現像装置に組み込まれる塗布ユニットを示す平面図である。 上記塗布・現像装置に組み込まれる現像ユニットを示す縦断面図である。 上記塗布装置を用いてウエハの表面にレジストを塗布する工程を示す工程図である。 ウエハの周縁部に形成される撥水性膜を示す説明図である。 ウエハの周縁部を液浸露光する様子を示す説明図である。 上記塗布・現像装置に組み込まれる塗布ユニットの他の例を示す説明図である。 上記塗布ユニットの液供給部の他の例を示す説明図である。 上記塗布・現像装置に組み込まれる撥水性膜ユニットの他の例を示す説明図である。 ウエハ表面のレジストに対して液浸露光をする手法を示す説明図である。 ウエハ表面のレジストに対して液浸露光をする手法を示す説明図である。 ウエハの周縁部を液浸露光する様子を示す説明図である。

符号の説明

３ スピンチャック
４ カップ体
５ レジスト供給ノズル
６ 第１の液供給ノズル
６０ 第２の液供給ノズル
８ 液供給部

Claims (7)

1. 基板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布ユニットと、基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光した後の当該基板を現像処理する現像ユニットとを備えた塗布、現像装置において、
   前記基板を水平に保持する基板保持部と、
   この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
   前記基板保持部に保持され、レジスト塗布後の基板を回転させながら当該基板に、露光時に液層を形成する液がレジストにしみこまないようにするための撥水性膜を形成するための塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する塗布液供給部と、
   前記撥水性膜を形成する前に基板表面上における周縁部のレジストを除去するための手段と、を備えたことを特徴とする塗布・現像装置。
2. 基板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布ユニットと、基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光した後の当該基板を現像処理する現像ユニットとを備えた塗布、現像装置において、
   前記基板を水平に保持する基板保持部と、
   この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
   前記基板保持部に保持され、レジスト塗布後の基板を回転させながら当該基板に、露光時に液層を形成する液がレジストにしみこまないようにするための撥水性膜を形成するための塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する塗布液供給部と、を備え、
   前記塗布液供給部は、基板保持部に保持された基板の表面側の中央部に塗布液を供給する上側ノズルと、当該基板の裏面側の周縁部に塗布液を供給する下側ノズルと、を備えたことを特徴とする塗布・現像装置。
3. 基板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布ユニットと、基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光した後の当該基板を現像処理する現像ユニットとを備えた塗布、現像装置において、
   前記基板を水平に保持する基板保持部と、
   この基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部と、
   前記基板保持部に保持され、レジスト塗布後の基板を回転させながら当該基板に撥水性膜を形成するための塗布液を供給して、基板の表面側の少なくとも周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る撥水性膜を形成する塗布液供給部と、を備え、
   前記塗布液供給部は、基板の周縁部がその空間に挿入される位置と基板の周縁部が前記空間から離れる位置との間で水平移動可能なコ字型部材と、このコ字型部材において前記空間に開口し、基板の中心側とは反対側に吸引排気するための排気口と、を備え、基板の表面側の周縁部に塗布液を供給する上側ノズル及び当該基板の裏面側の周縁部に塗布液を供給する下側ノズルは、前記コ字型部材に設けられたことを特徴とする塗布・現像装置。
4. 塗布液供給部は、レジスト塗布ユニットに設けられ、前記基板保持部は、レジストを基板に塗布するときに使用される基板保持部を兼用していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布・現像装置。
5. 基板の表面にレジストを塗布する工程と、
   次いで基板を基板保持部に水平に保持した状態で当該基板保持部を回転させながら基板に塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する工程と、
   前記レジストを塗布する工程の後、撥水性膜を形成する工程の前に行われ、基板表面上における周縁部のレジストを除去する工程と、
   その後、基板の表面に液層が形成された状態で基板の表面を露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、有し、
   前記撥水性膜は、露光時に液層を形成する液がレジストにしみこまないようにするためのものであることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
6. 基板の表面にレジストを塗布する工程と、
   次いで基板を基板保持部に水平に保持した状態で当該基板保持部を回転させながら基板に塗布液を供給して、基板の表面側全体と周縁部から側端面を介して裏面側の周縁部に跨る部位とに撥水性膜を形成する工程と、
   その後、基板の表面に液層が形成された状態で基板の表面を露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、有し、
   前記撥水性膜を形成する工程は、基板保持部に保持された基板の表面側の中央部に塗布液を供給する上側ノズルと、当該基板の裏面側の周縁部に塗布液を供給する下側ノズルとから塗布液を吐出させて行われ、
   前記撥水性膜は、露光時に液層を形成する液がレジストにしみこまないようにするためのものであることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
7. 基板にレジストを塗布する工程は、基板を基板保持部に水平に保持させた状態で行われ、撥水性膜を形成する工程は、基板を当該基板保持部に保持させたまま行われることを特徴とする請求項５または６記載のレジストパターンの形成方法。

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