JP4535489B2

JP4535489B2 - 塗布・現像装置

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Publication number: JP4535489B2
Application number: JP2004107195A
Authority: JP
Inventors: 太郎山本; 秀治京田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-03-31
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Description

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及び現像を行う塗布・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て欲しいとの要請が強まっている。そこで極端紫外露光（ＥＵＶＬ）（＝Extream Ultra Violet Lithography）、電子ビーム投影露光（ＥＰＬ）（＝Electron Projection Lithography）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）による露光技術を改良して解像度を上げるため、基板の表面に光を透過する液層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、ＥＵＶＬなど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などの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１８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基板例えばウエハＷの表面と隙間をあけて対向するように配置された露光手段１の先端部にはレンズ１０が設けられており、このレンズ１０の外側にはウエハＷの表面に液層を形成するための溶液例えば水を供給するための供給口１１と、ウエハＷに供給した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、供給口１１からウエハＷの表面に水を供給する一方で、この水を吸引口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（水膜）が形成される。図示しない光源から発せられてレンズ１０を通過した光は、この液膜を透過してウエハＷに照射され、これにより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１９に示すように、ウエハＷとの間に液膜を形成した状態で露光手段１を横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表面に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。

しかしながら上述の液浸露光を適用した手法には以下のような問題がある。即ち、液浸露光時においてレジストの表面に水膜を形成すると、その表面部からレジストの含有成分の一部が僅かではあるが溶出してしまう懸念がある。例えば水で液膜を形成した場合には、溶出成分としては、例えばＰＡＧ（Photo Acid Generator）などの酸発生剤や、クエンチャーなどが考えられる。この場合、溶出成分がレンズ１０表面に付着して転写する回路パターンの線幅精度が低下してしまう懸念がある。またレンズ１０の表面に付着しなくとも水膜内に溶出成分が含まれていると光の屈折率に影響して解像度の低下及び面内で線幅精度の不均一が発生する懸念がある。なお、ＡｒＦ用のレジストは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、そのため上記の場合と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、レジストから溶出する成分の影響を抑制して高精度且つ面内均一性の高い塗布、現像をすることのできる塗布・現像装置を提供することにある。

本発明の塗布、現像装置は、基板を収納するキャリアが載置される載置部、及びキャリアに対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段を備えたキャリアブロックと、
このキャリアブロックに隣接され、キャリアブロックから受け渡された基板の表面にレジストを塗布する塗布ユニットと、レジストが塗布された基板の表面を加熱する加熱ユニットと、この加熱ユニットにて加熱された後の基板を冷却する冷却ユニットと、露光後の基板を加熱する加熱ユニット、加熱後の基板を現像液により現像する現像ユニットと、各ユニット間の基板の搬送を行う搬送手段と、を備えた処理部と、
前記処理部よりも露光装置側に設けられ、この処理部にてレジストが塗布された基板を、基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光する露光装置に搬送し、また露光後の基板を前記露光装置から受け取って前記処理部に受け渡すための部分と、
前記処理部よりも露光装置側に設けられ、前記レジストが塗布された基板の表面に前記液層が形成される際に前記レジスト表面から溶出する成分を除去するために、レジストが塗布された基板の表面を加熱後露光前に洗浄液により洗浄するための第１の洗浄手段と、
前記処理部よりも露光装置側に設けられ、露光された基板の表面を現像前に洗浄液により洗浄するための第２の洗浄手段と、を備えたことを特徴とする

前記塗布ユニットは、例えば基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在な基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の表面にレジストを供給するレジスト供給ノズルと、前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給し、前記第１の洗浄手段を構成する洗浄液ノズルと、を備えた構成であってもよい。また前記第１の洗浄手段は、基板が搬入出できるように構成された密閉容器と、この密閉容器の中に設けられ、基板を水平に載置するための基板載置部と、前記密閉容器内に洗浄液を供給するための洗浄液供給手段と、前記洗浄液を排出するための洗浄液排出手段と、を備えた構成であってもよい。またレジストが塗布された基板の表面を加熱する加熱ユニットを備え、前記第１の洗浄手段は、前記加熱ユニットに隣接して設けられた構成であってもよい。更に密閉容器内から洗浄液が排出された後、密閉容器内に乾燥ガスを通流させて基板を乾燥させる乾燥手段を備えた構成であってもよい。

更に前記第１の洗浄手段は、基板を水平に保持する基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給するために基板の幅方向に配列された洗浄液吐出口、及びこの洗浄液吐出口の前及び／または後に隣接して設けられ、基板上の洗浄液を吸引する洗浄液吸引口を有する洗浄液ノズルと、洗浄液ノズルを基板保持部に対して相対的に前後方向に移動させるための手段と、を備えた構成であってもよい。更にまた、前記第１の洗浄手段は、基板上の洗浄液を乾燥させるための乾燥手段を備えた構成であってもよい。

前記第１の洗浄手段は、前記第２の洗浄手段を共用する構成であってもよい。

本発明によれば、レジストが塗布された基板の表面を液浸露光する前に、当該基板の表面に第１の洗浄手段により洗浄液を供給して洗浄する構成とすることにより、液浸露光時に基板の表面に形成される液層内へレジストから溶出する成分の量を少なくすることができる。このため、例えば溶出成分が露光時に光の照射をする液層と接するレンズの表面に付着したり、液層を通過する光の屈折率に影響するのを抑制することができるので、結果として基板に対して高精度且つ面内均一の高い塗布、現像処理を行うことができる。

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１〜３を参照しながら説明する。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。

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。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を塗布するユニット（ＢＡＲＣ）２６、詳しくは後述する塗布ユニット（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。この塗布・現像装置はレジストが塗布されたウエハＷを露光前に洗浄液により洗浄する第１の洗浄手段を備えており、この例では後述のように第１の洗浄手段は塗布ユニット（ＣＯＴ）２７に組み合わせて設けられている。

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にて構成されており、夫々に第１の基板搬送部３０Ａ及び第２の基板搬送部３０Ｂが設けられている。第１の基板搬送部３０Ａは昇降自在かつ鉛直軸回りに回転自在な基体３１Ａと、この基体３１Ａ上に設けられる進退自在なアーム３２Ａとで構成されている。また第２の基板搬送部３０Ｂは昇降自在かつ鉛直軸回りに回転自在な基体３１Ｂと、この基体３１Ｂ上に設けられる進退自在なアーム３２Ｂとで構成されている。

更にまた、第１の搬送室３Ａには、第１の基板搬送部３０Ａを挟んでキャリア載置部Ｂ１側から見た左側に、ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光するための周縁露光装置（ＷＥＥ）３３ａ及び複数例えば２５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）３３ｂが例えば上下に積層されて設けられている。同じく右側には受け渡しユニット（ＴＲＳ３）３４ａ、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）３４ｂ及び露光をしたウエハＷをＰＥＢ処理する加熱・冷却ユニット（ＰＥＢ）３５が例えば上下に積層されて設けられている。また露光部Ｂ４側に形成されたウエハ搬送口３６を介して第２の搬送室３Ｂと露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しをするための受け渡しステージ３７Ａ，３７Ｂが左右に並んで設けられている。これら受け渡しステージ３７Ａ，３７Ｂの各々の表面にはウエハＷを裏面側から支持する例えば３本の基板支持ピン３８が設けられている。

続いて第１の洗浄手段が組み合わされた塗布ユニット（ＣＯＴ）２７について図４及び図５を参照しながら説明すると、図中４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昇降自在かつ旋回自在な基板保持部をなすスピンチャックである。スピンチャック４は軸部４１を介して駆動機構４２と接続されており、この駆動機構４２によりウエハＷを保持した状態で昇降及び回転可能なように構成されている。またスピンチャック４に保持されたウエハＷの側方を囲むようにして上部側が開口する外カップ及４３ａび内カップ４３ｂを備えたカップ体４３が設けられている。外カップ４３ａは昇降部４４により昇降自在であり、上昇時において下部側に設けられた段部により内カップ４３ｂを下方側から持ち上げて、これにより外カップ４３ａと連動して内カップ４３ｂが昇降するように構成されている。またカップ体４３の底部側には凹部状をなす液受け部４５がウエハＷの周縁下方側に全周に亘って形成されており、この液受け部４５の底部には排出口４６が設けられている。更にウエハＷの下方側には円形板４７が設けられており、この円形板４７の外側を囲むようにしてリング部材４８が設けられている。

スピンチャック４に保持されたウエハＷの上方側には、当該ウエハＷの表面の中央部と隙間を介して対向するレジスト供給ノズル５が進退自在且つ昇降自在に設けられている。このレジスト供給ノズル５は供給路５０ａを介してレジストの供給源５０と接続されており、供給路５０ａの途中には図示しない流量調整部が設けられている。更にウエハＷの表面と隙間を介して対向し、当該ウエハＷの直径（基板の幅に相当）と同じか又は直径よりも長いスリット状の洗浄液吐出口５１ａを備えた第１の洗浄手段である洗浄液ノズル５１が進退可能に設けられている。洗浄液吐出口５１ａは細経の吐出孔をその長さ方向に間隔をおいて並べて形成することもある。

洗浄液ノズル５１は供給路５３ａを介して洗浄液例えば水の供給源５３と接続されており、その途中には図示しない流量調節部が設けられている。更に、当該洗浄液ノズル５１は洗浄液の温度を調整するための温度調整部５２を備えている。詳しくは、供給路５３ａはその外側を囲むように形成された温調水の流路５２ａにより二重管構造に構成され、この温調水により洗浄液の温度が調整されるように構成されている。洗浄液の温度は例えばレジストの種類に応じて決められ、具体的には例えば低温の洗浄液で洗浄した場合の結果が良いレジストの場合は例えば２３℃に設定される。反対に例えば高温の洗浄液で洗浄した場合の結果が良いレジストの場合は例えば５０℃に設定される。これらは例えば予め試験を行うことにより決められ、そして例えばレジスト毎に対応付けた温度の設定値の情報を図示しない制御部のコンピュータに設けられた記憶部に記憶させておき、プロセス処理時にこの情報を読み出して温度調整部５２により洗浄液の温度を設定するようにしてもよい。

前記レジスト供給ノズル５及び洗浄液ノズル５１は、支持部材であるノズルアーム５４，５５の一端側に支持されており、これらノズルアーム５４，５５の他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基体５６，５７と夫々接続されている（図５参照）。更に移動基体５６，５７は例えばユニットの外装体底面にてＹ方向に伸びるガイド部材５８に沿って横方向にスライド移動可能なように構成されている。なお図中５９は塗布ユニット（ＣＯＴ）２７の外装体の輪郭を示すものである。

続いて加熱処理の一つであるソフトベーク処理をウエハＷに対して行う加熱ユニット（ＰＡＢ）２５について図６を参照しながら簡単に説明すると、この加熱ユニット（ＰＡＢ）２５はウエハＷが載置される基板載置台６を備えており、当該基板載置台６の内部にはヒータ６１例えば抵抗発熱体が設けられ、このヒータ６１の加熱動作により基板載置台６の表面はウエハＷを加熱する加熱プレートとして構成される。更に基板載置台６の表面にはウエハＷの裏面を僅かに浮かせた状態で支持するための例えば３本の突起部６２が設けられている。なお詳しくは基板載置台６の表面にはウエハＷを下方側から支持する図示しない基板支持ピンが突没自在に設けられており、当該基板支持ピンと主搬送手段Ａ２（Ａ３）との協働作用により基板載置台６へのウエハＷの受け渡しが行われるように構成されている。

また加熱処理の一つである露光後のウエハＷをポストエクスポジャーベーク（ＰＥＢ）する加熱・冷却ユニット（ＰＥＢ）３５は、ウエハＷを加熱するための加熱プレートを構成する基板載置台（図６記載の基板載置台に相当）を有すると共に当該加熱プレートでウエハＷを加熱する前に一旦ウエハＷを所定の温度に冷却する冷却部を備えている。更にウエハＷを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）２８は、図４及び図５記載の塗布ユニット（ＣＯＴ）２７と略同じ構成であり、洗浄液ノズル７２と略同じ構成の現像液ノズルを備えている。

上述の塗布・現像装置を用いて基板例えばウエハＷを処理する工程について図７の工程図を参照しながら説明する。但し、以下に説明する塗布及び現像などの手法は好ましい一例を挙げたものであり、本発明を限定するものではない。先ず、例えば１３枚のウエハＷを収納したキャリア２が載置部２０ａ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、塗布処理の前処理として例えばユニット（ＢＡＲＣ）２６にてその表面に反射防止膜が形成される。また疎水化処理するユニットが設けられていて、ウエハＷの表面を疎水化する場合もある。

しかる後、主搬送手段Ａ２によりウエハＷは塗布ユニット（ＣＯＴ）２７内に搬入され、スピンチャック４に保持される。続いて、ウエハＷの表面中央部から僅かに浮かせた位置にレジスト供給ノズル５が配置され、スピンチャック４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を供給する。ウエハＷ表面に供給された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、また余分なレジストが振り切られることにより、ウエハＷの表面全体に薄膜状にレジストが塗布される（ステップＳ１）。次いでレジスト供給ノズル５からのレジストの供給を停止し、ウエハＷを高速回転させるスピン乾燥を行うことにより、ウエハＷ上にあるレジストから溶剤成分の蒸発が促進されて、残ったレジスト成分によりレジスト膜が形成される。

続いてレジスト供給ノズル５が後退する一方で、洗浄液ノズル５１がウエハＷの一端側の外側に位置するように配置され、吐出口５１ａから洗浄液例えば水を所定の流量で吐出すると共に当該ウエハＷの表面から僅かに浮かせた状態で当該洗浄液ノズル５１を他端側に向かってスキャン（スライド移動）する。これによりウエハＷの表面、厳密にはレジスト膜の表面に洗浄液が供給され、この洗浄液にレジスト表面の溶解成分が溶け出してウエハＷが洗浄される（ステップＳ２）。なお洗浄液ノズル５１を更に他端側から一端側に向かってスキャンし、この動作を繰り返して洗浄液ノズル５１を例えば２〜３回往復させるようにしてもよい。あるいはウエハＷの表面に表面張力により水を液盛りした状態で所定の時間例えば２〜１０秒間静止することもある。その後、洗浄液ノズル５１を後退させると共に外カップ４３ａ及び内カップ４３ｂを上昇させた後、スピンチャック４によりウエハＷを鉛直軸回りに高速回転させてウエハＷから洗浄液を振り切るスピン乾燥を行う。例えば乾燥エア、乾燥窒素などの乾燥用気体を供給するための乾燥用気体ノズルをユニット内に設けておき、スピン乾燥に代えてあるいはスピン乾燥と共に乾燥用気体をウエハＷに吹き付けて、より完全にウエハＷを乾燥させるようにしてもよい。このような構成とすれば、ソフトベーク時にウエハＷ表面にウォータマークが残って露光に影響するのをより確実に抑えることができるので得策である。

しかる後、ウエハＷは主搬送手段Ａ２により塗布ユニット（ＣＯＴ）２７から搬出され、加熱ユニット（ＰＡＢ）２５内に搬入されて基板載置台６に載置され、この基板載置台６上にて所定の温度に加熱されるソフトベーク処理がなされる（ステップＳ３）。ソフトベーク処理を終えたウエハＷは主搬送手段Ａ２により加熱ユニット２５から搬出され、次いで棚ユニットの図示しない冷却ユニットにて冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由して第１の基板搬送部３０Ａによりインターフェイス部Ｂ３内へと搬入される。そして更に第２の基板搬送部３０Ｂへと受け渡されて受け渡しユニット３７Ａに載置される。このウエハＷは露光部Ｂ４に設けられた図示しない搬送手段によりウエハ搬送口３６を介して露光部Ｂ４内に搬入され、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（ステップＳ４）。

しかる後、液浸露光を終えたウエハＷは図示しない前記搬送手段により受け渡しユニット３７Ｂに載置される。次いで第２の基板搬送部３０Ｂにより受け渡しユニット３７ＢからウエハＷは取り出され、更に第１の基板搬送部３０Ａに受け渡されて当該第１の基板搬送部３０Ａにより加熱ユニット（ＰＥＢ）３５内に搬入される。ここでウエハＷは冷却部に載せられて粗冷却された後、加熱プレートに載置されて所定の温度に加熱されることにより、レジストに含まれる酸発生剤から発生した酸をその内部領域に拡散させるＰＥＢ処理が行われる（ステップＳ５）。そして当該酸の触媒作用によりレジスト成分が化学的に反応することにより、この反応領域は例えばポジ型のレジストの場合には現像液に対して可溶解性となり、ネガ型のレジストの場合には現像液に対して不溶解性となる。

前記ＰＥＢ処理がされたウエハＷは、第１の基板搬送部３０Ａにより加熱・冷却ユニット３５から搬出され、そして棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由して処理部Ｂ２内に搬入される。処理部Ｂ２内でウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像ユニット（ＤＥＶ）２８内に搬入され、当該現像ユニット（ＤＥＶ）２８内に設けられた現像液ノズルによりその表面に現像液が供給されて現像処理が行われる（ステップＳ６）。これによりウエハＷ表面のレジスト膜のうちの現像液に対して可溶解性の部位が溶解することにより所定のレジストパターンが形成される。更にウエハＷには例えば純水などのリンス液が供給されてリンス処理がなされ、その後にリンス液を振り切るスピン乾燥が行われる。例えば乾燥エア、乾燥窒素などの乾燥用気体を供給するための乾燥用気体ノズルをユニット内に設けておき、スピン乾燥に代えてあるいはスピン乾燥と共に乾燥用気体をウエハＷに吹き付けて、より完全にウエハＷを乾燥させるようにしてもよい。しかる後、ウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像ユニット（ＤＥＶ）２８から搬出され、主搬送手段Ａ２、受け渡し手段Ａ１を経由して載置部２０ａ上の元のキャリア２へと戻されて一連の塗布・現像処理を終了する。

上述の実施の形態によれば、レジストが塗布されたウエハＷの表面を第１の洗浄手段から供給される洗浄液により洗浄した後に液浸露光する構成とすることにより、液浸露光時においてウエハＷの表面に光を透過させる液膜を形成してもレジストから溶け出す溶解成分の量が少ないので、露光手段１のレンズ１０の表面にこの溶解成分が付着することが抑えられ、また溶解成分が照射光の屈折率に影響することが抑制される。このため線幅精度の高い回路パターンが露光によりレジストに転写されるので、結果として現像処理したウエハＷの表面に高精度な線幅であって且つ面内均一性の高いレジストパターンを形成することができる。即ち、ウエハＷに対して高精度且つ面内均一性の高い塗布・現像処理をすることができる。

ここで、レジストから溶解成分が溶け出すといってもこの溶解現象が起きるのはレジストと水とが接触した際の極めて初期段階例えば接触してから２秒程度の間であり、その後は水と接触しても殆ど溶出しなくなる。従って、既述したように露光する前に洗浄液でウエハＷを洗浄しておけば、その後に行われる液浸露光時においてレジストから液層内に溶け出す溶解成分の量を極めて少なくすることができる。しかしながら、液浸露光時に溶出する成分が完全に無くなるわけではなく、極めて僅かではあるが液層内に溶出する場合がある。そのためウエハＷを洗浄するにあたり、安易に洗浄液を供給して面内の洗浄具合にばらつきがあると、あるショット領域１３での液層内に溶出する成分の量と別の場所のショット領域１３で液層内に溶出する成分の量との間に差が生じてしまい、その結果、溶出成分の影響の分において面内の線幅精度がばらついてしまう。即ち、ウエハＷを面内均一に洗浄することが線幅制御の重要な要素であり、本例のようにウエハＷの表面に万遍なく洗浄液を広げて面内で均一に、特にウエハＷの径方向において洗浄具合が均一になるように洗浄することにより、結果として面内均一な塗布・現像処理を実現できるのである。

上述の実施の形態においては、洗浄液ノズル５１はウエハＷの直径と同じか又は直径よりも長い吐出口５１ａを備えた構成に限られず、例えば図８（ａ）に示すように、その先端に例えば長さ８〜１５ｍｍ程度のスリット状の吐出口５１ａを備えた構成であってもよい。この場合、例えば図８（ｂ）に示すように、スピンチャック４によりウエハＷを鉛直軸回りに回転させると共に、例えばウエハＷの外縁から中心部に向かって半径方向に洗浄液ノズル５１をスキャンさせ、これによりウエハＷの表面に対し渦巻き状に洗浄液を供給する。更に中心部から外縁に向かってスキャンさせ、この繰り返しにより洗浄液ノズル５１を往復させるようにしてもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に吐出口５１ａはスリット状に限られるものではなく、例えば小径の吐出孔であってもよい。

更に上述の実施の形態においては、ウエハＷを洗浄液により洗浄するタイミングはソフトベーク処理する前に限られず、例えばソフトベーク処理した後に洗浄するようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。更には、ソフトベーク処理した後に洗浄する場合には塗布ユニット（ＣＯＴ）２７にて洗浄しなくともよく、例えば洗浄液ノズル５１を備えた洗浄ユニットを別途設けて洗浄するようにしてもよい。

続いて本発明の他の実施の形態に係る塗布・現像装置について説明する。この例の塗布・現像装置は、チャンバ方式の第１の洗浄手段を備えたことを除いて図１及び図２記載の塗布・現像装置と同じ構成である（従って全体構成の図示及び詳しい説明は省略する）。当該第１の洗浄手段を備えた洗浄ユニット７は、例えば図９に示すように、基板であるウエハＷを水平姿勢に載置するための基板載置部をなす基板載置台７１を備えており、この基板載置台７１と昇降自在な蓋体７２とによりウエハＷの周囲を囲む密閉容器をなす処理容器７３を形成する。詳しくは基板載置台７１上のウエハＷの表面と蓋体７２の表面との距離は例えば２〜３ｍｍに設定されており、この隙間領域は洗浄液の通流路を形成する。

更に詳しくは基板載置台７１の表面にはウエハＷの周縁部を全周に亘って裏面側から支持するリング状の耐熱性を有した支持部材７４が設けられており、更にこの支持部材７４の表面には例えば周方向に間隔をおいて吸引孔７５が形成され、これら吸引孔７５は図示は省略するが基板載置台７１の内部にて連通している。更に吸引孔７５には吸引路７６を介して真空排気手段例えば真空ポンプ７７が接続されており、この真空ポンプ７７により吸引孔７５内が負圧状態になってウエハＷを吸着保持すると共に、ウエハＷ表面に供給された洗浄液が裏面側に回り込むのを防止する。

基板載置台７１の表面にはウエハＷの裏面を下方向から支持して昇降する例えば３本の基板支持ピン８が突没自在に設けられており、昇降部８１により昇降可能なように構成されている。そして例えば主搬送手段Ａ２（Ａ３）により外部から搬入されたウエハＷは、主搬送手段Ａ２（Ａ３）と基板支持ピン８との協働作用により基板載置台８１に載置されるように構成されている。

基板載置台７１に載置されたウエハＷの一端縁の外方側には、洗浄液および乾燥用気体に対して共通の供給口８２が設けられており、この供給口８２は上から見てウエハＷの一縁側に沿って扇状に例えば５個配置されている。これら供給口８２は例えば基板載置台７１内にて連通しており、更に供給路８３の一端が接続され、当該供給路８３の他端側は途中で分岐されて洗浄液供給源８４及び乾燥用気体例えば乾燥窒素あるいは乾燥エアの供給源８５と夫々接続されている。一方、ウエハＷの他端縁の外側には洗浄液及び乾燥用気体を排出するための排出口８６が設けられており、この排出口８６には排出路８７の一端が接続され、当該排出路８７の他端は途中で分岐されて廃液タンク８８及び負圧発生手段８９例えばエゼクタに夫々接続されている。即ち、供給口８２は洗浄液供給手段及び乾燥手段として構成され、また排出口８６は洗浄液排出手段として構成されている。なお、図中Ａ〜Ｅはバルブであり、そのうちバルブＥは三方バルブが選択されており真空ポンプ７７側と大気開放側との間で切り替え可能なように構成されている。これらバルブＡ〜Ｅの切り替えは例えば図示しない制御部のコンピュータに記憶されたシーケンステーブルに基づいて制御される。

このような洗浄ユニット７は、例えば図１０に示すように、既述の加熱ユニット２５に隣接して連通する共通のユニットとして設けられ、この場合加熱ユニット２５とユニット７との間でウエハＷの受け渡しを行う専用の搬送手段を別途設けた構成とするのが好ましい。図中９はウエハＷを下方側から支持する進退自在且つ昇降自在な搬送アームであり、この搬送アーム９はアームガイド９１を介して移動基体９２に接続されている。更に移動基体９２はガイドレール９３に支持され、図示しない駆動機構によりガイドレール９３に沿ってスライド移動可能なように構成されている。なお図中９４は、例えば主搬送手段Ａ２（Ａ３）に支持されたウエハＷを搬入出するための搬送口である。

この例においては、第１の洗浄手段による洗浄工程はソフトベークした後であって且つ露光する前に行われる。即ち、例えば図１１に示すように、レジストの塗布（ステップＳ１１）→ソフトベーク（ステップＳ１２）→洗浄（ステップＳ１３）→液浸露光（ステップＳ１４）→ＰＥＢ処理（ステップＳ１５）→現像処理（ステップＳ１６）の順に処理される。なお、処理の順序が異なることを除けば詳しい処理内容は図７の例と同じである。そして前記ステップＳ１３の洗浄工程について詳しく説明すると、先ず、蓋体７２が上昇位置に設定された状態にて、塗布ユニット（ＣＯＴ）２７によりレジストが塗布されたウエハＷが主搬送手段Ａ２により搬送口９４を介して搬入されると、基板支持ピン８が一旦ウエハＷを受け取り、そして搬送アーム９にウエハＷを受け渡す。次いで搬送アーム９がスライド移動して加熱ユニット（ＰＡＢ）２５の基板載置台６にウエハＷを載置してソフトベーク処理が行われる。

続いてウエハＷは搬送アーム９により洗浄ユニット７内に搬入され、この搬送アーム９と基板支持ピン８との協働作用により基板載置台７１に載置され、次いで真空ポンプ７７により吸引孔７５内が負圧にされてウエハＷは支持部材７４に吸着保持される。続いて蓋体７２を閉じてウエハＷを囲む処理容器７３が形成されると、これによりウエハＷ表面と蓋体７２との隙間に洗浄液の通流路が形成される。その後、例えば図１２（ａ）に示すように、バルブＡ及びバルブＣを開いて温調された洗浄液を処理容器７３内に供給してウエハＷ表面を洗浄する。その途中でバルブＡ及びＣを閉じて処理容器７３内に洗浄液を満たした状態とし、静止洗浄することもある。

しかる後、バルブＡとバルブＢとを切り替えて乾燥用気体を処理容器７３内に供給すると、例えば図１２（ｂ）に示すように、当該乾燥用気体に押し出されるようにして洗浄液が排出口８６を介して廃液タンク８８に送られる。続いてバルブＢを閉じるか又は供給流量を少なくすると共に、バルブＣとバルブＤとを切り替えて処理容器７３内を減圧することによりウエハＷが減圧乾燥される。その後、バルブＤを閉じる一方でバルブＢを開いて処理容器７３内を大気圧雰囲気にした後、蓋体７２を開いて処理容器７３を開放する。次いでバルブＥを大気開放側に切り替えて吸引孔７５内の負圧状態を開放した後、基板支持ピン８が上方に突き上げたウエハＷを主搬送手段Ａ２（Ａ３）が受け取って搬送口９４を介して搬出され、そして露光される。このような構成であっても洗浄液によりウエハＷが洗浄されるので上述の場合と同様の効果を得ることができ、更に本例においては洗浄液を例えば２３℃に設定すれば、当該洗浄ユニット７はソフトベーク後のウエハＷを冷却するための冷却ユニットと兼用させることができるので、ユニット数の増加を抑えることができる点で得策である。更には、本例においても当該洗浄ユニット７を用いてソフトベークする前に洗浄液により洗浄するようにしてもよい。

続いて本発明の更に他の実施の形態に係る塗布・現像装置について説明する。この例の塗布・現像装置は、ウエハＷの搬送経路の途中に第１の洗浄手段を設けたことを除いて図１及び図２記載の塗布・現像装置と同じ構成である（従って全体構成の図示及び詳しい説明は省略する）。詳しくは、例えば図１３（ａ）に示すように、インターフェイス部Ｂ３と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うウエハ搬送口３６の内側上端面に洗浄液ノズル１００が設けられている。この洗浄液ノズル１００には、図示しない洗浄液供給源からの温調された洗浄液を吐出可能なウエハＷの直径（基板の幅に相当）と同じか又は直径よりも長いスリット状の洗浄液吐出口１０１が形成されている。更に当該洗浄液吐出口１０１に対してインターフェイス部Ｂ３側（後側）に図示しない吸引手段と吸引路を介して接続された、例えば洗浄液吐出口１０１と同じ大きさの洗浄液吸引口１０２が形成されている。なお、図中１０３はウエハＷの前縁部及び後縁部を洗浄する際においてウエハＷの外側にはみ出した位置にある洗浄液吐出口１０１から吐出された洗浄液を受けるための断面凹部の液受け部である。

この場合、液浸露光前のウエハＷは、例えば図１３（ｂ）に示すように、第２の基板搬送部３０Ｂのアーム３２Ｂによりウエハ搬送口３６を介して露光部Ｂ４内に搬入される際において、洗浄液ノズル１００の下方側を通過し、その表面に洗浄液が供給されて洗浄され、またウエハＷ表面上の洗浄液は洗浄液吸引口１０２から吸引回収される。従って、本例の構成であっても洗浄液によりウエハＷを洗浄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。

本発明においては、露光前のウエハＷを洗浄する第１の洗浄手段を設けると共に、露光した後のウエハＷを洗浄するための第２の洗浄手段を設けた構成であってもよい。具体的には、例えば図９記載の洗浄ユニット７をインターフェイス部Ｂ３内に設けておき、露光前のウエハＷ及び露光した後のウエハＷを当該洗浄ユニット７にて洗浄する例が一例として挙げられる。即ち、本例では洗浄ユニット７は第１の洗浄手段及び第２の洗浄手段を兼用する構成である。

あるいは例えば図１４に示すように、洗浄液ノズル１００の洗浄液吐出口１０１の前側及び後側に洗浄液吸引口１０２Ａ，１０２Ｂを設けるようにしてもよい。この場合、露光前のウエハＷは露光部Ｂ４に搬入される際に洗浄液吐出口１０１から洗浄液が供給され、例えば進行方向に対し後方位置にある洗浄液吸引口１０２Ａから回収される。一方、露光後のウエハＷはインターフェイス部Ｂ３に戻される際に洗浄液吐出口１０１から洗浄液が供給され、例えば進行方向に対し後方位置にある洗浄液吸引口１０２Ｂから回収される。

上述の実施の形態によれば、第１の洗浄手段により露光前のウエハＷを洗浄することで得られる作用・効果に加え、以下の効果を得ることができる。即ち、第２の洗浄手段により露光後のウエハＷを洗浄する構成とすることにより、例えば液浸露光時に液膜を形成した水がウエハＷの表面に水滴状で残り、ウエハＷを搬送中にこの水滴にパーティクルなどの不純物が付着していたとしても当該洗浄液によりこれらを除去することができる。そのため清浄な状態のウエハＷを現像することができるので、結果として現像欠陥を少なくすることができる。また当該洗浄ユニット７においてウエハＷの乾燥を行うことにより、ＰＥＢ時においてウエハＷ表面に付着した洗浄液の蒸発潜熱によりその面内に温度分布が生じるのを抑えることができる。即ち、露光後のウエハＷを洗浄する構成とすれば、一連の塗布・現像処理を行った後のウエハＷの表面に高精度且つ面内均一性の高い線幅のレジストパターンを形成することができる。

なお、本発明においては第１の洗浄手段は第２の洗浄手段を兼用する構成に限られず、第１の洗浄手段と第２の洗浄手段とを別個に設けるようにしてもよい。具体的には、例えば処理部Ｂ２及びインターフェイス部Ｂ３の夫々に洗浄ユニット７を設けておき、露光前のウエハＷは処理部Ｂ２内の洗浄ユニットにて洗浄し、露光後のウエハＷはインターフェイス部Ｂ３内の洗浄ユニットにて洗浄する構成が一例として挙げられる。あるいは洗浄液吐出口１０１と洗浄液吸引口１０２Ａを備えた洗浄液ノズル１００を受け渡しユニット３７Ａに対応する位置に配置し、洗浄液吐出口１０１と洗浄液吸引口１０２Ｂを備えた洗浄液ノズル１００を受け渡しユニット３７Ｂに対応する位置に配置するようにしてもよい。

本発明においては、既述のいずれかの第１の洗浄手段を用いて露光前であればソフトベーク後又は前のいずれかに洗浄を行う構成とすればよい。更にはソフトベークの前後の両方に洗浄するようにしてもよい。特にソフトベーク後に洗浄を行うようにすれば、レジストに残った蒸発気化成分がベーク時に分子間から出てパーティクルとなったとしても当該洗浄により除去できるので得策である。

更に本発明においては、液浸露光が適用される基板であればウエハＷに限られず、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レクチル基板などであってもよい。

続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
本例は、液浸露光する前に水洗処理した実施例である。メタルクリル系のレジスト（レジストＡ）の塗布→ＰＡＢ処理→水洗処理（５〜１０秒間）→露光→ＰＥＢ処理→現像の順にウエハＷを処理した。現像後にウエハＷに形成されたレジストパターンの線幅を測長ＳＥＭを用いて測定した。その結果を図１５に示す。なお、レジストパターンの線幅の目標値は後述する比較例と対比する際に水洗の効果を分かりやすくするため９０ｎｍとした。即ち、レジストＡ及び以下に述べるレジストＢ，Ｃは３種類共にメタルクリル系のレジストと呼ばれるもので、主となる樹脂成分が共通するものであるが、レジストに含まれる酸発生成分には種々のものがあり、その主成分は同じでも夫々に詳細な成分が異なったターゲット膜厚及び線幅に対して特長をもったレジストである。依ってここではこの３種類のレジスト共に狙える線幅範囲に対して共通の条件で実験を行った。

（実施例２）
本例はレジストＡに代えてメタルクリル系のレジスト（レジストＢ）を塗布したことを除いて実施例１と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１６に示す。

（実施例３）
本例はレジストＡに代えてメタルクリル系のレジスト（レジストＣ）を塗布したことを除いて実施例１と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１７に示す。

（実施例４）
本例は、露光した後にも水洗したことを除いて実施例１と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１５に示す。

（実施例５）
本例は、露光した後にも水洗したことを除いて実施例２と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１６に示す。

（実施例４）
本例は、露光した後にも水洗したことを除いて実施例３と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１７に示す。

（比較例１）
本例は露光前に水洗を行わず、露光後に水洗を行ったことを除いて実施例１と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１５に併せて示す。

（比較例２）
本例は露光前に水洗を行わず、露光後に水洗を行ったことを除いて実施例２と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１６に併せて示す。

（比較例３）
本例は露光前に水洗を行わず、露光後に水洗を行ったことを除いて実施例３と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１７に併せて示す。

（比較例４）
本例は、水洗処理を行わずに、液浸露光に代えて従来のドライ雰囲気で露光を行ったことを除いて実施例１と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１５に併せて示す。

（比較例５）
本例は、水洗処理を行わずに、液浸露光に代えて従来のドライ雰囲気で露光を行ったことを除いて実施例２と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１６に併せて示す。

（比較例６）
本例は、水洗処理を行わずに、液浸露光に代えて従来のドライ雰囲気で露光を行ったことを除いて実施例３と同じ処理を行った例である。測定した線幅の結果を図１７に併せて示す。

（実施例１〜６、比較例１〜６の結果と考察）
図１４〜１６の結果から明らかなように、液浸露光する前に水洗を行わなかった比較例１〜３の線幅はレジストＡが９２ｎｍ、レジストＢが９５ｎｍ、レジストＣが１００ｎｍであった。これに対し液浸露光する前に水洗を行った実施例１〜３の線幅はレジストＡ，Ｂ，Ｃのいずれも約９２ｎｍであった。また液浸露光前後に水洗を行った実施例４〜６の線幅はレジストＡ，Ｂ，Ｃのいずれも実施例１〜３と略同じであった。即ち、液浸露光する前に水洗することにより、互いに種類の異なるレジストに対しても線幅精度の面内均一なレジストパターンを得られることが確認された。なお、液浸露光を行わなかった比較例４〜６の線幅の結果がレジストＡ，Ｂ，Ｃのいずれも約９０ｎｍであることから、比較例１〜３において線幅が悪くなった原因としてレジストからの溶出成分が影響したためと推察する。また比較例１〜３においてレジストＡ、レジストＢ、レジストＣの順に線幅精度が悪くなっていることから、レジストの種類、詳しくは水に対する親水性の程度が異なれば溶解成分の影響が変ることが分かる。

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第１の洗浄手段を備えた塗布ユニットを示す縦断面図である。上記塗布ユニットの平面図である。上記塗布・現像装置に組み込まれる加熱ユニットを示す縦断面図である。上記塗布・現像装置を用いてウエハを処理する手順を示す工程図である。上記洗浄ユニットに設けられる洗浄液ノズルの他の例を示す説明図である。本発明の他の実施の形態に係る塗布・現像装置の洗浄ユニットを示す縦断面図である。上記洗浄ユニットの配置例を示す縦断面図である。上記塗布・現像装置を用いてウエハを処理する他の手順を示す工程図である。上記洗浄ユニットにてウエハを洗浄する様子を示す説明図である。本発明の他の実施の形態に係る塗布・現像装置の洗浄手段を示す説明図である。上記洗浄手段の他の例を示す説明図である。本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。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ウエハ
Ｂ１キャリア載置部
Ｂ２処理部
Ｂ３インターフェイス部
Ｂ４露光部
２５加熱ユニット（ＰＡＢ）
２７塗布ユニット（ＣＯＴ）
２８現像ユニット（ＤＥＶ）
２９洗浄ユニット（ＳＯＡＫ）
３３加熱ユニット（ＰＥＢ）
４スピンチャック
５２洗浄液ノズル

Claims

基板を収納するキャリアが載置される載置部、及びキャリアに対して基板の受け渡しを行う受け渡し手段を備えたキャリアブロックと、
このキャリアブロックに隣接され、キャリアブロックから受け渡された基板の表面にレジストを塗布する塗布ユニットと、レジストが塗布された基板の表面を加熱する加熱ユニットと、この加熱ユニットにて加熱された後の基板を冷却する冷却ユニットと、露光後の基板を加熱する加熱ユニット、加熱後の基板を現像液により現像する現像ユニットと、各ユニット間の基板の搬送を行う搬送手段と、を備えた処理部と、
前記処理部よりも露光装置側に設けられ、この処理部にてレジストが塗布された基板を、基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光する露光装置に搬送し、また露光後の基板を前記露光装置から受け取って前記処理部に受け渡すための部分と、
前記処理部よりも露光装置側に設けられ、前記レジストが塗布された基板の表面に前記液層が形成される際に前記レジスト表面から溶出する成分を除去するために、レジストが塗布された基板の表面を加熱後露光前に洗浄液により洗浄するための第１の洗浄手段と、
前記処理部よりも露光装置側に設けられ、露光された基板の表面を現像前に洗浄液により洗浄するための第２の洗浄手段と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
前記塗布ユニットは、
基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在な基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面にレジストを供給するレジスト供給ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給し、前記第１の洗浄手段を構成する洗浄液ノズルと、を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
前記第１の洗浄手段は、
基板が搬入出できるように構成された密閉容器と、
この密閉容器の中に設けられ、基板を水平に載置するための基板載置部と、
前記密閉容器内に洗浄液を供給するための洗浄液供給手段と、
前記洗浄液を排出するための洗浄液排出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
密閉容器内から洗浄液が排出された後、密閉容器内に乾燥ガスを通流させて基板を乾燥させる乾燥手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の塗布、現像装置。
前記第１の洗浄手段は、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給するために基板の幅方向に配列された洗浄液吐出口、及びこの洗浄液吐出口の前及び／または後に隣接して設けられ、基板上の洗浄液を吸引する洗浄液吸引口を有する洗浄液ノズルと、
洗浄液ノズルを基板保持部に対して相対的に前後方向に移動させるための手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
前記第１の洗浄手段は、基板上の洗浄液を乾燥させるための乾燥手段を備えたことを特徴とする請求項１または５記載の塗布、現像装置。
前記第１の洗浄手段は前記第２の洗浄手段を共用することを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。