JP4343069B2 - 塗布、現像装置、露光装置及びレジストパターン形成方法。 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハの表面にレジストを塗布する塗布ユニットと、その表面に液層を形成して液浸露光された後の基板に現像液を供給して現像する現像ユニットと、を備えた塗布、現像装置及び半導体ウエハＷに対して液浸露光を行う露光装置に関する。

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極端紫外露光（ＥＵＶＬ）、電子ビーム投影露光（ＥＰＬ）やフッ素ダイマー（Ｆ２）による露光技術の開発を進める一方で、既存の光源例えばフッ化アルゴン（ＡｒＦ）やフッ化クリプトン（ＫｒＦ）による露光技術を更に改良して解像度を上げるため、基板の表面に光を透過させる液相を形成した状態で露光する手法（以下「液浸露光」という。）の検討がされている。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、ＥＵＶＬ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１４を用いて簡単に説明する。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の上方には、ウエハＷの表面と隙間をあけて対向するように露光手段１が配置している。前記露光手段１の中央先端部には、レンズ１０が介設されており、このレンズ１０の外周側にはウエハＷの表面に液層を形成するための溶液例えば純水を供給するための供給口１１と、ウエハＷに供給した純水を吸引して回収するための吸引口１２とが夫々設けられている。この場合、前記供給口１１からウエハＷの表面に純水を供給すると共に、この純水を吸引口１２により回収することにより、レンズ１０とウエハＷの表面との間に液膜（純水膜）が形成される。そして図示しない光源から光が発せられ、この光は当該レンズ１０を通過し、当該液膜を透過してウエハＷに照射されることで所定の回路パターンがレジストに転写される。

続いて、例えば図１５に示すように、レンズ１０とウエハＷの表面との間に液膜を形成した状態で、露光手段１を横方向にスライド移動させて次の転写領域（ショット領域）１３に対応する位置に当該露光手段１を配置し、光を照射する動作を繰り返すことによりウエハＷの表面に所定の回路パターンを順次転写していく。なお、ショット領域１３は実際よりも大きく記載してある。

上述した液浸露光の課題の一つとして、レジストが液膜側に溶出してその溶出成分がウエハＷ上に残る懸念が挙げられる。特に露光終了後に、ウエハＷの表面に形成された液膜をウエハＷの周縁から排出を行うが、ウエハＷの周縁部はベベル構造になっていることから、前記溶出成分がこぼれ落ちずにウエハＷの周縁部の傾斜面に留まる可能性がある。

また液膜がウエハＷの表面に形成されると、液膜あるいは液滴はパーティクルを吸着し易いという性質を有することから、通常の露光処理に比べて、液浸露光後のウエハＷにはパーティクルが付着する確率が高くなる。このようなことから液浸露光時に用いた液膜が液滴となってウエハＷの周縁部の斜面に付着したまま残留してしまうと、ここにパーティクルが吸着することになる。

こうしたことから、液浸露光後のウエハＷには、特にその周縁部にはパーティクルが付着しているおそれが高く、このためウエハＷが塗布、現像装置側に戻されたときに例えば搬送アームに付着して、それが処理ユニット内に飛散したり、あるいは他のウエハＷに転写したりして、パーティクル汚染を引き起こす要因になる。またウエハＷの表面にパーティクルが付着していると、加熱処理時にパーティクルの付着している部位の温度が他の部位の温度とは異なり、特に化学増幅型のレジストに対して露光時に発生した酸触媒をレジスト内に拡散させる加熱処理時においては、パーティクルの付着がパターンの線幅に影響を及ぼす。更に現像処理時には、ウエハＷに付着しているパーティクルによりパターンが損傷されるおそれもある。

更にまた液浸露光前に撥水性の保護膜をウエハＷの表面に塗布する場合もある。このような保護膜を形成する理由は、液浸露光時の液体が弾かれてウエハＷの表面に残り難くなるからであり、この場合、ウエハＷの周縁部裏面側に液滴が回り込んで付着したままになることを避けるために当該周縁部裏面側にも、保護膜を塗布しておくことが好ましい。しかし当該部位の保護膜は剥がれやすいので、液浸露光後に、ウエハＷが処理部に搬送されていくと、パーティクル汚染の要因の一つになってしまう。

上記のように液浸露光を行うにはパーティクルの付着に関して特有の課題がある。その課題を解決するためには、液浸露光後において、洗浄ユニットによるウエハＷの洗浄を行いパーティクルを除去することが有効である。この場合、塗布ユニットや現像ユニットが配置されているプロセスブロックなどと呼ばれている処理ブロックにおいては、できるだけ本来の処理ユニットの配置数を多くしてスループットを稼がなければならない事情があることから、プロセスブロックと露光装置との橋渡しを行うインターフェイスブロックに当該洗浄ユニットを配置することが得策である。

ところで、ウエハＷを洗浄するユニットとしては、周知のように塗布ユニットや現像ユニットに組み合わされ、洗浄液をウエハＷの中央部に供給しながらウエハＷを回転させ、その後振り切り乾燥を行ういわゆるスピン洗浄が一般的である。

しかし、そのような乾燥装置は飛散した洗浄液を回収するために、上記のウエハＷを載置する台の下方側全周に亘って凹部が形成されたカップ体が設置される必要がある。さらに飛散した洗浄液をカップ体内に確実に捕捉するために吸引装置等を設けた場合、洗浄ユニットのさらなる大型化を招く。従ってそのような洗浄ユニットを処理ブロックに配置するには大きなスペースを必要とするので現実的ではないし、また前記インターフェイスブロックにおいてもできるだけ省スペースを図らなければならないことから、そうした大掛かりな洗浄ユニットを配置する設計は採用し難い。

また、特許文献１には洗浄液をウエハの両端部付近の上方から吐出させウエハ上を流動させた後に、ウエハの中央部の上方に設けられた吸引機構から現像液と共に吸引して乾燥させる装置が開示されている。しかし、そのような装置であってもウエハの端部から洗浄液が流れ落ちる。そのため、ウエハを囲むように上部側が開口しているカップ体を設ける必要があり、該カップ体により装置の小型化が妨げられていた。

特開２００４−９５７０８号公報（第８〜９頁、第１２頁及び第２０頁）

本発明はこのような事情の下になされたものであり、液浸露光後においてウエハに付着したパーティクルの除去（液浸露光時の液体を弾くために使用された撥水性の保護膜の除去を含む）を簡易な構造で行うことができ、液浸露光を行うことによって派生したパーティクルの除去（ウエハの周縁部裏面側に形成された保護膜の除去を含む）という要請を満たしながら、塗布、現像装置あるいは露光装置の省スペース化を阻むおそれのない技術を提供することにある。

本発明は、半導体ウエハの表面にレジストを塗布する塗布ユニット、及びその表面に液層を形成して液浸露光された後の半導体ウエハに現像液を供給して現像する現像ユニットを含む処理ブロックと、この処理ブロックと半導体ウエハに対して液浸露光を行う露光機との間に介在するインターフェイスブロックと、を備えた塗布、現像装置において、
前記インターフェイスブロックに設けられ、液浸露光された後の半導体ウエハの周縁部を洗浄する洗浄ユニットを備え、
前記洗浄ユニットは、
液浸露光された後の半導体ウエハを水平に保持するウエハ保持部と、
このウエハ保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの周縁部を囲むように形成されたコ字型部と、
このコ字型部の上面部及び下面部の内側から半導体ウエハの両面周縁部に夫々洗浄液を吐出する上側ノズル部及び下側ノズル部と、
これら上側ノズル部及び下側ノズル部に洗浄液を送る洗浄液供給部と、
前記コ字型部の側面部に設けられ、前記上側ノズル部及び下側ノズル部の各々から吐出された洗浄液を吸引するための吸引口と、
前記コ字型部を半導体ウエハの周縁部を囲む洗浄位置と当該洗浄位置から退避した退避位置との間で移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。

上述した塗布、現像装置において、前記洗浄液供給部は、互いに異なる第１の洗浄液及び第２の洗浄液を切り替えて供給できるように構成されており、例えば半導体ウエハの表面及び裏面周縁部に、液浸露光が行われる前に撥水性の保護膜が形成されている場合、第１の洗浄液及び第２の洗浄液を用いて当該保護膜を除去するようにしてもよい。ここで第１の洗浄液は前記保護膜を除去するための薬液であり、第２の洗浄液は、この薬液を洗浄するための洗浄液である。

また上側ノズル部及び下側ノズル部は、半導体ウエハの周縁からの距離が互いに異なり、各々選択されて洗浄液を吐出できる複数の洗浄液吐出口を備えている。この複数の洗浄液吐出口は、半導体ウエハにおける互いに異なる直径の上に形成されている。

また上述した塗布、現像装置において、コ字型部の上面部から少なくとも半導体ウエハの中心部まで伸びる天井板部と、この天井板部側から半導体ウエハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を備えている。

また上述した塗布、現像装置において、前記コ字型部は、半導体ウエハの直径方向に互いに対向するように設けられており、この場合、互いに対向する一対のコ字型部の上面部同士を連結するように設けられた天井板部と、この天井板部側から半導体ウエハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を備えている。

また上述した天井板部は、コ字型部の上面部に対して着脱自在に設け、この天井板部を、洗浄位置にあるコ字型部に対して昇降させる昇降機構を設けるようにしてもよい。

さらに本発明は、半導体ウエハの表面にレジストを塗布した後、当該半導体ウエハの表面に液層を形成して液浸露光し、次いでウエハの表面に現像液を供給して現像するレジストパターン形成方法において、
半導体ウエハに対して液浸露光後、現像を行う前に洗浄を行う洗浄工程を備え、
前記洗浄工程は、
半導体ウエハをウエハ保持部に水平に保持する工程と、
次いで前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの周縁部を囲むように形成されたコ字型部を、前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの周縁部を囲むように相対的に位置させる工程と、
続いて、このコ字型部に設けられた上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から半導体ウエハの両面周縁部に夫々洗浄液を吐出しながら前記コ字型部の側面部に設けられた吸引口から洗浄液を吸引する工程と、
半導体ウエハの全周に亘って周縁部の洗浄を行うために前記ウエハ保持部を回転させる工程と、
半導体ウエハの両面周縁部を洗浄した後、コ字型部の上面部から少なくとも半導体ウエハの中心部まで伸びる天井板部から半導体ウエハの表面に乾燥ガスを供給する工程と、を含むことを特徴とする。

上述したレジストパターン形成方法において、前記半導体ウエハの表面及び裏面周縁部に、例えば液浸露光が行われる前に撥水性の保護膜が形成されている場合、前記上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から洗浄液を吐出する工程には、半導体ウエハの両面周縁部に薬液を吐出して保護膜を除去する工程と、次いで半導体ウエハの両面周縁部に洗浄液を吐出して前記薬液を除去する工程と、が含まれる。

また洗浄液を吐出して前記薬液を除去する工程とは、上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から、薬液の吐出位置よりも半導体ウエハの中央寄りの位置に洗浄液を吐出する工程である。そして半導体ウエハの両面周縁部を洗浄した後、コ字型部の上面部から少なくとも半導体ウエハの中心部まで伸びる天井板部から半導体ウエハの表面に乾燥ガスを供給する工程を行う。

本発明によれば、液浸露光後にウエハの周縁部を洗浄するようにしており、液浸露光後はウエハの周縁部に液滴が残りパーティクルが付着し易い状態にあるが、ウエハの周縁部が洗浄されることで、液浸露光後の工程におけるパーティクル汚染を防止することができる。そしてウエハＷを囲むように形成されたコ字型部によりウエハの周縁部を挟み、このコ字型部の上側ノズル部及び下側ノズル部から洗浄液をウエハの周縁部に吐出させると共に、前記コ字型部の側面部の吸引口から吸引するため、洗浄液がウエハの表面及びコ字型部からこぼれ落ちることがない。このようなことから洗浄液を回収するカップ体をウエハ保持部の周囲に設ける必要がなく、洗浄ユニットの省スペース化を図られ、その結果として、塗布、現像装置の大型化が避けられる。

また互いに異なる洗浄液を吐出できるようにしているので、ウエハに撥水性の保護膜を形成した場合にはその保護膜を除去するための薬液を吐出し、次いで純水などにより洗浄したり、あるいはレジストの溶解生成物などの異物を除去する専用の薬液を吐出し、次いで純水などにより洗浄するなど、きめ細かい洗浄を行うことができ、パーティクル汚染をより確実に防止することができる。

更にまた半導体ウエハの周縁からの距離が互いに異なり、各々選択されて洗浄液を吐出できる複数の洗浄液吐出口を備える構成とすることにより、自由度の高い洗浄を行うことができる。例えば前記保護膜の除去幅を調整でき、またウエハの周縁部に薬液を吐出した後、その吐出位置よりも内側（ウエハの中央部寄り）から薬液を洗い流せるので、薬液やその薬液により溶解した成分を確実に除去することができる。

またコ字型部の上面部側に設けられた天井板部からウエハの表面に乾燥ガスを供給することにより洗浄されたウエハを乾燥することができ、その後にウエハを搬送する搬送アームに液滴が付着するおそれがない。

本発明の実施の形態に係る塗布・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から図３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台であり、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、前記開閉部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。

前記キャリア載置部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。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２、Ｕ３及び主搬送手段Ａ２，Ａ３はキャリア載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されており、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されていて、ウエハＷは処理ブロックＢ２内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２，Ａ３は、キャリア載置部Ｂ１から見て前後一列に配列される棚ユニット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。

前記棚ユニット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（ＰＡＢ）２５（図示せず。）、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。また液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように、レジストや現像液などの薬液収納部の上に反射防止膜塗布ユニット（ＢＡＲＣ）２６、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）２７、ウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像ユニット（ＤＥＶ）２８等を複数段例えば５段に積層して構成されている。また前記レジスト塗布ユニット２７では、例えばウエハＷの表面にレジストが塗布され、次いでその上に撥水性の保護膜が形成される。

処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、インターフェイス部（インターフェイスブロック）Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。このインターフェイス部Ｂ３は、詳しくは図３に示すように処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間に前後に設けられる第１の搬送室３Ａ及び第２の搬送室３Ｂにより構成されており、夫々に第１のウエハ搬送部３１及び第２の搬送部３２が設けられている。第１のウエハ搬送部３１及び第２の搬送部３２には昇降自在及び鉛直軸周りに回転自在かつ進退自在な搬送アーム３１Ａ及び搬送アーム３２Ａを夫々備えている。

さらにまた、第１の搬送室３Ａには、第１のウエハ搬送部３１を挟んでキャリア載置部Ｂ１側から見た右側に、受け渡しユニット（ＴＲＳ３）３７、各々例えば冷却プレートを有する２つの高精度温調ユニット（ＣＰＬ２）３９及び液浸露光済みのウエハＷをポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）処理する加熱・冷却ユニット（ＰＥＢ）３８が例えば上下に積層されて設けられている。一方、左側には複数例えば１３枚のウエハＷを一時的に収容する２つのバッファカセット（ＳＢＵ）３４及び３５が、例えば上下に連続して設けられている。

また、第２の搬送室３Ｂ内にはキャリア載置部Ｂ１から見て、中央部より左側に洗浄ユニットに係るウエハ保持部４１が設けられている。前記ウエハ保持部４１は、第２の搬送室３Ｂ内の下部に設置された回転機構を含む駆動機構４２に、鉛直方向に起立した軸部を介して設けられている。また前記ウエハ保持部４１は、ウエハの裏面側中央部を吸引吸着するバキュームチャックからなり、駆動機構４２によりウエハＷを保持した状態で、鉛直軸回りに回転するように構成されている。このウエハ保持部４１は、露光部Ｂ４側の搬送アーム４Ａから塗布、現像装置側のアーム３１ＡにウエハＷを受け渡す受け渡しステージを兼用している。

キャリア載置台Ｂ１側から見てさらにウエハ保持部４１より左方向（図３中Ｙ方向）には洗浄ユニットに係る両側にコ字型部４、４０を備えたノズルユニット１００が設けられている。当該ノズルユニット１００は水平な姿勢でウエハ保持部４１に向かうように、図３中のＹ軸方向に水平移動できる構成になっている。なお、露光部Ｂ４側のアーム４Ａは、昇降自在及び鉛直軸周りに回転自在かつ進退自在に構成されている。

上述した洗浄ユニットについて図４〜図８に基づいて説明する。前記ノズルユニット１００は、天井板部４３の両側に、同一構造のコ字型部４、４を備えている。これらコ字型部４、４は、ウエハ保持部４１に保持されたウエハＷの周縁部を囲むように形成されると共に、ウエハＷの直径方向に互いに対向するように設けられている。前記コ字型部４、４の上面部には、ウエハＷの周縁部の表面に洗浄液を吐出するための上側ノズル部５０が設けられ、また前記コ字型部４、４の下面部には、ウエハＷの周縁部の裏面に洗浄液を吐出するための下側ノズル部６０が設けられている。

上側ノズル部５０及び下側ノズル部６０は、いずれも複数例えば６個の洗浄液吐出口を備えており、互いに上下に対向して同一のレイアウトになっている。ここで図６を用いて上側ノズル部５０の構成について説明すると、上側ノズル部５０は、複数個の洗浄液吐出口、この例では点線ａ、ｂ、ｃ上にある２個が１組をなす合計６個の洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）、（５０ｂ、５０ｂ）、（５０ｃ、５０ｃ）を備えており、各組の洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）、（５０ｂ、５０ｂ）、（５０ｃ、５０ｃ）は、この順にウエハＷの周縁から離れて位置している。各洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）、（５０ｂ、５０ｂ）、（５０ｃ、５０ｃ）は、ウエハＷの直径に対して左右両側に対称に配置されており、ウエハＷの周縁から離れている組の洗浄液吐出口ほど、その組をなす２個の洗浄液吐出口の相互離間距離が離れている。概略的な言い方をすれば、ウエハＷよりも径の小さい円に沿って各組の洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）、（５０ｂ、５０ｂ）、（５０ｃ、５０ｃ）が夫々左右対称に配置されている。コ字型部４の下面部における下側ノズル部６０についても、全く同様に３組の洗浄液吐出口（６０ａ、６０ａ）、（６０ｂ、６０ｂ）、（６０ｃ、６０ｃ）が配置されており（図４参照）、他方のコ字型部４においても同様に両ノズル部５０、６０が配置されている。また図８に示すように、洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）、（５０ｂ、５０ｂ）、（５０ｃ、５０ｃ）は、洗浄液供給管５１ａ、５１ｂ、５１ｃを介して洗浄液供給部８４に接続されており、前記洗浄液供給管５１ａ、５１ｂ、５１ｃにはバルブＶ３、Ｖ４、Ｖ５が夫々介設されている。また洗浄液吐出口（６０ａ、６０ａ）、（６０ｂ、６０ｂ）、（６０ｃ、６０ｃ）は、洗浄液供給管６１ａ、６１ｂ、６１ｃを介して洗浄液供給部８４に接続されており、前記洗浄液供給管６１ａ、６１ｂ、６１ｃにはバルブＶ６、Ｖ７、Ｖ８が夫々介設されている。前記洗浄液供給部８４は、第１の洗浄液である例えばフッ素含有溶液からなる撥水性の保護膜を除去するための薬液を供給する第１の洗浄液供給源８５と、第２の洗浄液である当該薬液を洗浄するための洗浄液例えば純水などを供給する第２の洗浄液供給源８６と、第１の洗浄液源８５と第２の洗浄液供給源８６とを切り替えるための切換え手段をなす例えば三方バルブＶ９とで構成されている。

前記コ字型部４、４の側面部には、前記上側ノズル部５０及び下側ノズル部６０の各々から吐出された洗浄液を吸引するための吸引口４４が開設されている。前記吸引口４４は、ウエハＷの周縁部に塗布された洗浄液を効率よく吸引するためにウエハＷに向かって大きく横方向に拡径した構成となっている。なお、吸引能力を高めるために、前記コ字型部４、４の側面部において、例えば吸引口を複数設け、各吸引口に吸引管を夫々設ける構成であってもよい。また図８に示すように、前記吸引口４４には、吸引管８２が接続されており、前記吸引管８２を介して吸引手段８３例えばポンプに接続されている。また前記吸引管８２にはバルブＶ２が介設されている。

前記天井板部４３側には乾燥ガス供給部４５が備えられており、前記乾燥ガス供給部４５は、前記天井板部４３の中央に開設されたウエハＷの表面に乾燥ガスを供給するための乾燥ガス供給口４６と、前記乾燥ガス供給口４６に連通する空間部４７と、前記空間部４７の下に設けられ乾燥ガスを高い均一性でウエハＷの表面に供給するための多孔質部材４８と、前記多孔質部材４８の下に設けられ多数の孔４９が開設された例えばアルミニウムからなるプレート５２とで構成されている。前記乾燥ガス供給部４５において、前記空間部、多孔質部材４８及びプレート５２はウエハの直径方向に亘って天井板部４３よりも少し幅狭の帯状に形成されており、ウエハＷの直径方向に対して乾燥ガスを均一に吹き付けるようになっている。また図８に示すように、前記乾燥ガス供給口４６には、ガス供給管８０が接続されており、前記ガス供給管８０を介して乾燥ガス供給源８１に接続されている。また前記ガス供給管８０にはバルブＶ１が介設されている。

また前記天井板部４３の長手方向の両側面に沿って、ガイド部材５３が設けられている。このガイド部材５３は、前記乾燥ガス供給部４５から供給された乾燥ガスをコ字型部４、４の側面部の内側にガイドする機能を有する。

また前記天井板部４３には、コ字状の支持体７０の端部が接続されており、この支持体７０は、例えば移動体７１、ボールネジ部７２及びガイドレール７３などを含む移動機構７４により図４中のＸ軸方向に移動する構成になっている。前記移動機構７４により前記ノズルユニット１００をウエハＷの周縁部を囲む洗浄位置と当該洗浄位置から退避した退避位置との間を移動することができる。ここで洗浄位置とは、コ字型部４、４の空洞部にウエハＷの周縁部が空間を介して挿入された位置のことである。このときコ字型部４、４に設けられた上側ノズル部５０及び下側ノズル部６０は、図６に示したようにウエハＷの周縁部に位置する。

次に上述した実施の形態における作用について図９〜図１１に基づいて説明する。このウエハＷはレジスト塗布ユニット２７にてレジストが塗布され、更にその上に撥水性の保護膜が形成された後、露光部Ｂ４にて液浸露光されている。本例では、ウエハＷの表面全体から側端面を介して裏面が周縁部に跨る撥水性の保護膜が形成されたウエハＷを処理する例を一例に挙げて説明するが、周縁部のみに撥水性の保護膜が形成されたウエハＷにおいても適用することができる。先ず、露光部Ｂ４側の搬送アーム４Ａにより液浸露光後のウエハＷをウエハ保持部４１の上に載置し、当該ウエハＷはウエハ保持部４１に水平に保持される（Ｓ１）。続いて前記ノズルユニット１００を移動機構７４により退避位置から洗浄位置まで移動する。即ち、コ字型部４、４の空洞部にウエハＷの周縁部が空間を介して挿入された位置まで移動する（Ｓ２）。この洗浄位置においては、コ字型部４、４がウエハＷの周縁部を囲んだ状態となり、図６に示したようにコ字型部４、４に設けられた上側ノズル部５０及び下側ノズル部６０がウエハＷの周縁部の表面及び裏面に夫々対向することになる。そして第１の洗浄液であるフッ素含有溶液からなる撥水性の保護膜を除去するための薬液を上側ノズル部５０及び下側ノズル部６０からウエハＷの表面及び裏面側に吐出すると共に、コ字型部４、４の側面部の吸引口４４を吸引状態にする（Ｓ３）。しかる後、三方バルブＶ９で第１の洗浄液から第２の洗浄液に切り替え、第２の洗浄液である純水をウエハＷの表面及び裏面側に吐出すると共に、コ字型部４、４の側面部の吸引口４４を吸引状態にする（Ｓ４）。なお、吸引開始のタイミングは第１の洗浄液の供給と略同時か若しくは少し前に設定してあり、三方バルブＶ９により第１の洗浄液から第２の洗浄液に切り換わるときにも前記吸引口４４は吸引状態にあることが好ましい。

ここで、図１０を用いてステップ２及びステップ３における様子を詳細に説明する。図１０中において例えば１２インチサイズのウエハＷの表面にレジスト膜Ｒが塗布されており、前記レジスト膜Ｒの塗布領域は、ウエハＷの円周部より内側に形成され、具体的にはウエハＷの外縁部からレジスト膜Ｒの外縁部までの距離が例えば１．５ｍｍとなるように、ウエハＷの表面にレジスト膜Ｒが塗布されている。そして、保護膜ＨがウエハＷの表面全体からウエハＷの側端部を跨ってウエハＷの裏面側に回し込まれて形成される。ウエハＷの裏面側の保護膜Ｈは、ウエハＷの外縁部から中央部に向かって例えば５ｍｍ程度形成されている。

このように形成されたウエハＷにおいて、上述した洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）はレジスト膜Ｒの外縁部に対して鉛直上方向に略位置し、洗浄液吐出口（６０ｂ、６０ｂ）は保護膜Ｈの外縁部に対して鉛直下方向に略位置する。これらの位置において、バルブＶ３及びバルブＶ７を開いて３組の洗浄吐出口では最も外側の洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）及び３組の洗浄液吐出口では中間の洗浄液吐出口（６０ｂ、６０ｂ）から第１の洗浄液であるフッ素含有溶液からなる撥水性の保護膜を除去するための薬液を夫々ウエハＷの表面及び裏面側に向かって吹き付ける（図１０（ａ）参照。）。このときコ字型部４、４の側面部の吸引口４４から吸引が行われているため、ウエハＷの表面及び裏面側に向かって吹き付けられた薬液及び当該薬液により剥離した保護膜Ｈは、コ字型部４、４内に形成された吸引流により吸引口４４から随時吸引排気される（図１０（ｂ）参照。）。そしてウエハＷの外縁部からレジスト膜Ｒの外縁部まで形成された保護膜Ｈ、ウエハＷの側端部に形成された保護膜Ｈ及びウエハＷの裏面側に形成された保護膜Ｈが除去された後、コ字型部４、４において洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）及び洗浄液吐出口（６０ｂ、６０ｂ）よりも内側（ウエハＷの中央部寄り）に設置された洗浄液吐出口（５０ｂ、５０ｂ）及び洗浄液吐出口（６０ｃ、６０ｃ）から第２の洗浄液である純水が夫々ウエハＷの表面及び裏面側に向かって吹き付けられる。同様にこのときコ字型部４、４の側面部の吸引口４４から吸引が行われているため、ウエハＷの表面及び裏面側に向かって吹き付けられた純水は、コ字型部４、４内に形成された吸引流により吸引口４４から随時吸引排気される（図１０（ｃ）参照。）。

続いて、ウエハＷの表面を乾燥ガスにより乾燥させる。図１１に示すように、ウエハＷの表面に均一に吹き付けられた乾燥ガスは、コ字型部４、４の側面部の吸引口４４が吸引状態にあることからウエハＷの外周縁に向かって流れ、吸引口４５から吸引排気される（Ｓ５）。そして所定時間ウエハＷの表面を乾燥させた後、駆動機構４２によりウエハ保持部４１を上述した洗浄液吐出口の移動領域に対応するウエハＷの中心角θだけ回転させ、その位置において洗浄及び乾燥（Ｓ３〜Ｓ５）を行う。そしてウエハＷを順次角度θだけ回転させて各位置で洗浄及び乾燥（Ｓ３〜Ｓ５）を行う（Ｓ６）。最後の角度位置での乾燥が終了すると、前記ノズルユニット１００は移動機構７４により洗浄位置から退避位置まで移動し（Ｓ７）、そして第１の搬送室３Ａ側の搬送アーム３１Ａによりウエハ保持部４１の上に載置されウエハＷを受け取り、当該ウエハＷをインターフェイス部３Ｂへ搬送する（Ｓ８）。

上述の実施の形態によれば、液浸露光後にウエハＷの周縁部を洗浄するようにしており、液浸露光後はウエハＷの周縁部に液滴が残りパーティクルが付着し易い状態にあるが、ウエハＷの周縁部が洗浄されることで、液浸露光後の工程におけるパーティクル汚染を防止することができる。そしてウエハＷを囲むように形成されたコ字型部４、４によりウエハＷの周縁部を挟み、このコ字型部４、４の上側ノズル部５０及び下側ノズル部６０から洗浄液をウエハＷの周縁部に吐出させると共に、前記コ字型部４、４の側面部の吸引口４４から吸引するため、洗浄液がウエハＷの表面及びコ字型部４、４からこぼれ落ちることがない。このようなことから洗浄液を回収するカップ体をウエハ保持部４１の周囲に設ける必要がなく、洗浄ユニットの省スペース化を図られ、その結果として、塗布、現像装置の大型化が避けられる。

また三方バルブＶ９により第１の洗浄液と第２の洗浄液とを切り替えるようにしており、且つバルブＶ３〜Ｖ８により洗浄液吐出口（５０ａ、５０ａ）、（５０ｂ、５０ｂ）、（５０ｃ、５０ｃ）及び（６０ａ、６０ａ）、（６０ｂ、６０ｂ）、（６０ｃ、６０ｃ）から吐出される洗浄液を夫々選択できるようにしているので、例えば上述したようにウエハＷに撥水性の保護膜Ｈを形成した場合、選択した１組の洗浄液吐出口からその保護膜Ｈを除去するための薬液を吐出し、次いで先に選択した１組の洗浄液吐出口よりも内側（ウエハＷの中心部寄り）にある１組の洗浄液吐出口から当該薬液を洗浄するための洗浄液を吐出することで、その薬液及び薬液より剥離した剥離物を洗浄できるといったきめ細かい洗浄を行うことができ、特にウエハＷの周縁部の保護膜Ｈを除去することができ、パーティクルの汚染を確実に防止することができる。

このようにウエハＷの周縁からの距離が互いに異なり、各々選択されて洗浄液を吐出できる複数の洗浄液吐出口を備える構成とすることにより、自由度の大きい洗浄を行うことができる。例えば上述した実施の形態では、前記保護膜Ｈの除去幅を選択することもできる。

またウエハＷに保護膜Ｈを形成しない場合、例えば選択した１組の洗浄液吐出口からレジスト膜Ｒの溶解性生成物などの異物を除去する専用の薬液を吐出し、次いで先に選択した１組の洗浄液吐出口よりも内側（ウエハＷの中心部寄り）にある１組の洗浄液吐出口から純水などを吐出するようにすることで、きめ細かい洗浄が行うことができ、パーティクル汚染をより確実に防止することができる。

またコ字型部４、４の上面部側に設けられた天井板部４３からウエハＷの表面に乾燥ガスを供給することにより液浸時において例えば何らかの不具合によりウエハＷ表面に液滴が付着していてもウエハＷ表面を乾燥できるし、またウエハＷの周縁部についても洗浄液をより確実に除去することができる。ウエハＷを乾燥することができ、その後にウエハＷを搬送する搬送アーム３１Ａに液滴が付着するおそれがない。

図１２及び図１３は本発明の他の実施の形態を示し、この例では天井板部４３は洗浄位置にあるコ字型部４、４の上面部に対して昇降機構５３により着脱自在できるように構成されている。前記天井板部４３は略円形状に形成されており、前記天井板部４３の外縁部がコ字型部４、４の一端側に形成された略円形状の段部５４に夫々密接するようになっている。また前記コ字型部４、４は互に対向しており、夫々駆動機構７４により互いに水平移動できるようになっている。なお、図１２及び図１３において上述したノズルユニット１００と同じ構成にある部分には同じ符号を付してある。この構成において、例えばウエハＷを順次角度θだけ回転させて各位置で行う処理は、ウエハＷの周縁部の洗浄（Ｓ３〜Ｓ４）のみとし、最後の角度位置で洗浄（Ｓ３〜Ｓ４）をした後に、ウエハＷの表面全体に天井板部４３の乾燥ガス供給部４５から乾燥ガスを供給する。即ち、ウエハＷの周縁部に関してはコ字型部４、４の吸引口４４からの吸引により乾燥させることとし、その吸引口４４が受け持つ乾燥エリアよりも内側については、天井板部４３側の乾燥ガスにより乾燥させる手法である。

また天井板部４３側の乾燥ガスでウエハＷの全表面領域を乾燥させるためには、前記天井板部４３をウエハＷの表面全体を覆う大きさにしてもよい。この場合、コ字型部４、４内にウエハＷの周縁部が入り込むため、天井板部４３における乾燥ガスの吹き出し領域がウエハＷと略同じ大きさといっても、天井板部４３はコ字型部４、４における部位においてはコ字型部４、４を逃げる形状、即ち、天井板部４３がコ字型部４、４の上面部の左右から張り出す格好になる。

また略円形状の天井板部４３を設けずに、互いに対向したコ字型部４、４でウエハＷの周縁部を洗浄（Ｓ３〜Ｓ４）するだけの構成にしてもよい。この場合、ウエハＷの表面を乾燥する装置例えば乾燥ガスを吹き付ける簡単なユニットを別個に設け、そこで乾燥処理を行うようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置を示す全体斜視図である。 上記塗布・現像装置のインターフェイス部を示す斜視図である。 上記塗布、現像装置に組み込まれるノズルユニットを示す斜視図である。 上記ノズルユニットの縦断面図である。 上記ノズルユニットをＹ−Ｙ方向に切断した断面図である。 上記ノズルユニットをＺ−Ｚ方向に切断した断面図である。 上記ノズルユニットに接続される吸引及び各種供給系について説明する説明図である。 上記ノズルユニットを用いてウエハを洗浄する場合のフローを示す説明図である。 上記ノズルユニットを用いてウエハを洗浄する様子を示す説明図である。 上記ノズルユニットを用いてウエハを乾燥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他のノズルユニットを示す斜視図である。 図１２に示すノズルユニットの一部断面図である。 ウエハを液浸露光するための露光手段を示す説明図である。 上記露光手段によりウエハ表面を液浸露光する様子を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ
４ コ字型部
４１ ウエハ保持部
４２ 駆動機構
４３ 天井板部
４４ 吸引口
４５ 乾燥ガス供給部
４６ 乾燥ガス供給口
４７ 空間部
４８ 多孔質部材
４９ 孔
５０ 上側ノズル部
５２ プレート
５３ ガイド部
５４ 段部
６０ 下側ノズル部
８１ ガス供給源
８２ 吸引管
８３ 吸引手段
８４ 洗浄液供給部
８５ 第１の洗浄液供給部
８６ 第２の洗浄液供給部
１００ ノズルユニット
Ｖ１〜Ｖ８ バルブ
Ｖ９ 三方バルブ

Claims (13)

1. 半導体ウエハの表面にレジストを塗布する塗布ユニット、及びその表面に液層を形成して液浸露光された後の半導体ウエハに現像液を供給して現像する現像ユニットを含む処理ブロックと、この処理ブロックと半導体ウエハに対して液浸露光を行う露光機との間に介在するインターフェイスブロックと、を備えた塗布、現像装置において、
   前記インターフェイスブロックに設けられ、液浸露光された後の半導体ウエハの周縁部を洗浄する洗浄ユニットを備え、
   前記洗浄ユニットは、
   液浸露光された後の半導体ウエハを水平に保持するウエハ保持部と、
   このウエハ保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
   前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの周縁部を囲むように形成されたコ字型部と、
   このコ字型部の上面部及び下面部の内側から半導体ウエハの両面周縁部に夫々洗浄液を吐出する上側ノズル部及び下側ノズル部と、
   これら上側ノズル部及び下側ノズル部に洗浄液を送る洗浄液供給部と、
   前記コ字型部の側面部に設けられ、前記上側ノズル部及び下側ノズル部の各々から吐出された洗浄液を吸引するための吸引口と、
   前記コ字型部を半導体ウエハの周縁部を囲む洗浄位置と当該洗浄位置から退避した退避位置との間で移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
2. 洗浄液供給部は、互いに異なる第１の洗浄液及び第２の洗浄液を切り替えて供給できるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
3. 半導体ウエハの表面及び裏面周縁部に、液浸露光が行われる前に撥水性の保護膜が形成されており、第１の洗浄液は前記保護膜を除去するための薬液であり、第２の洗浄液は、この薬液を洗浄するための洗浄液であることを特徴とする請求項２記載の塗布、現像装置。
4. 上側ノズル部は、半導体ウエハの周縁からの距離が互いに異なり、各々選択されて洗浄液を吐出できる複数の洗浄液吐出口を備えていることを特徴とする請求項２または３記載の塗布、現像装置。
5. 下側ノズル部は、半導体ウエハの周縁からの距離が互いに異なり、各々選択されて洗浄液を吐出できる複数の洗浄液吐出口を備えていることを特徴とする請求４項記載の塗布、現像装置。
6. 複数の洗浄液吐出口は、半導体ウエハにおける互いに異なる直径の上に形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の塗布、現像装置。
7. コ字型部の上面部から少なくとも半導体ウエハの中心部まで伸びる天井板部と、この天井板部側から半導体ウエハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
8. コ字型部は、半導体ウエハの直径方向に互いに対向するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
9. 互いに対向する一対のコ字型部の上面部同士を連結するように設けられた天井板部と、この天井板部側から半導体ウエハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を備えたことを特徴とする請求項８記載の塗布、現像装置。
10. 天井板部は、コ字型部の上面部に対して着脱自在に設けられ、
    この天井板部を、洗浄位置にあるコ字型部に対して昇降させる昇降機構を設けたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
11. 半導体ウエハの表面にレジストを塗布した後、当該半導体ウエハの表面に液層を形成して液浸露光し、次いでウエハの表面に現像液を供給して現像するレジストパターン形成方法において、
    半導体ウエハに対して液浸露光後、現像を行う前に洗浄を行う洗浄工程を備え、
    前記洗浄工程は、
    半導体ウエハをウエハ保持部に水平に保持する工程と、
    次いで前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの周縁部を囲むように形成されたコ字型部を、前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの周縁部を囲むように相対的に位置させる工程と、
    続いて、このコ字型部に設けられた上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から半導体ウエハの両面周縁部に夫々洗浄液を吐出しながら前記コ字型部の側面部に設けられた吸引口から洗浄液を吸引する工程と、
    半導体ウエハの全周に亘って周縁部の洗浄を行うために前記ウエハ保持部を回転させる工程と、
    半導体ウエハの両面周縁部を洗浄した後、コ字型部の上面部から少なくとも半導体ウエハの中心部まで伸びる天井板部から半導体ウエハの表面に乾燥ガスを供給する工程と、を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。
12. 半導体ウエハの表面及び裏面周縁部に、液浸露光が行われる前に撥水性の保護膜が形成されており、
    前記上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から洗浄液を吐出する工程は、半導体ウエハの両面周縁部に薬液を吐出して保護膜を除去する工程と、次いで半導体ウエハの両面周縁部に洗浄液を吐出して前記薬液を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１１記載のレジストパターン形成方法。
13. 洗浄液を吐出して前記薬液を除去する工程は、上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から、薬液の吐出位置よりも半導体ウエハの中央寄りの位置に洗浄液を吐出する工程であることを特徴とする請求項１２記載のレジストパターン形成方法。

Images