JP4912180B2 - 露光・現像処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、露光・現像処理方法に関するもので、更に詳細には、レジストの表面に保護膜を積層した被処理基板の表面に液層を形成して液浸露光し、現像する露光・現像処理方法に関するものである。

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（以下にウエハという）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。

また、近年のデバイスパターンの微細化、薄膜化に伴い露光の解像度を上げる要請が高まっている。露光の解像度を上げる方法の一つとして、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、ウエハの表面に光を透過する液層を形成した状態で露光する液浸露光方法が知られている。この液浸露光は、例えば純水などの水の中に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。

すなわち、この液浸露光の技術は、レンズとウエハの表面との間に液膜（水膜）を形成した状態で、光源から発せられた光がレンズを通過し、液膜を透過してウエハに照射され、これにより所定のレジストパターン（回路パターン）がレジストに転写する技術である。そして、ウエハとの間に液膜を形成した状態で露光手段を水平方向にスライド移動させて次の転写領域（ショット領域）に対応する位置に当該露光手段を配置し、光を照射する動作を繰り返すことによりウエハ表面に回路パターンを順次転写していく。

この液浸露光においては、レンズとウエハの表面との間に液膜（水膜）を形成するため、レジスト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、溶出成分がレンズ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するという問題があった。また、レンズ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という問題もあった。

上記問題を解決する方法として、レジストが塗布されたウエハの表面を露光前に洗浄液により洗浄することで、液浸露光時にウエハの表面に形成される液層内へのレジストから溶出する成分の量を抑制する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、レジストパターンの光学起因の変形を軽減するためにレジスト層の表面に反射防止膜（保護膜）が施されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−２９４５２０号公報（特許請求の範囲、図７，図１１） 特開２００６−８０４０４号公報（特許請求の範囲、段落番号０００９，００１５，００１７、図１０）

しかしながら、液浸露光においては、液浸露光時に、露光手段がレンズとウエハの表面との間に形成された液を引きずるので、ウエハ表面に水滴や気泡等が残り、その後乾燥すると、レジストの表面にパーティクルやウォーターマークやシミ（Ｄｒｙｉｎｇ Ｓｔａｉｎ）が生じる。露光後にウエハ表面を洗浄することで、水滴残りは除去可能であるが、レジスト表面に生じたその他のウォーターマークやシミを除去することは不可能である。

レジスト層の表面に保護膜を積層したものにおいては、レジストの直接的なダメージを抑制することができるが、露光後に保護膜の表面に同様にパーティクルやシミが生じ、従来の露光後の洗浄方法では、レジストにダメージを与えずに除去することができないという問題があった。

この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、液浸露光時に生じるウォーターマークやシミをレジストにダメージを与えることなく除去して、解像度及び面内の線幅精度の高い露光・現像方法を提供することを課題とする。

上記目的を達成するため、この発明の露光・現像処理方法は、 レジスト層の表面に現像液可溶型の材料からなる保護膜が積層された被処理基板の表面に、光を透過する液層を形成した状態で被処理基板の表面を露光した後、露光された被処理基板の表面を現像する露光・現像処理方法において、 上記露光後の現像前に、上記被処理基板の表面を、上記保護膜の溶媒からなる洗浄液である、２−ブタノール，イソブタノール，ｎ−デカン，２−オクタノール，ｎ−ペンタノール，イソブチルアルコール，ジイソアミルエーテル，２−メチル−１−ブタノール，ジブチルエーテル，２−メチル−２−ブタノール，２−メチル−４−ペンタノール，４−メチル−２−ペンタノール又は上記洗浄液の混合液のいずれかにより洗浄する洗浄工程を有する、ことを特徴とする（請求項１）。

この発明において、上記洗浄工程の後に、レジストの膜厚，反応を安定にすべく被処理基板を所定温度で加熱する加熱工程を更に有する方がよい（請求項２）。

また、上記洗浄工程では、洗浄液により保護膜の表層部を剥離するか、あるいは、保護膜の全部を剥離して洗浄を行うことができる（請求項３，４）。

上記洗浄工程において保護膜の全部を剥離して洗浄する場合は、被処理基板の洗浄処理後から加熱処理開始までの時間を一定に制御する方が好ましい（請求項５）。

この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような優れた効果を奏する。

（１）請求項１，３，４記載の発明によれば、液浸露光時に被処理基板の表面に生じる水滴，パーティクル，シミ等を保護膜の溶媒からなる洗浄液によって保護膜を溶解して確実に除去することができる。したがって、被処理基板の表面に生じる水滴，パーティクル，シミ等を除去した状態で現像処理を行うことができるので、解像度及び面内の線幅精度を高めることができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、洗浄工程の後に、被処理基板を所定温度で加熱することにより、レジストの膜厚，反応を安定にすることができるので、上記（１）に加えて、更に現像前のレジストの化学変化例えば化学増幅型レジストにおける例えばアミンやアンモニア等による化学反応を抑制することができる。

（３）請求項５記載の発明によれば、保護膜の全部を剥離して洗浄する場合において、被処理基板の洗浄処理後から加熱処理開始までの時間を一定に制御するので、上記（１），（２）に加えて、更に複数の被処理基板の現像処理を均一にすることができる。

（４）請求項１記載の発明によれば、洗浄液に使用される保護膜（現像液可溶型の材料）の溶媒として、例えば、２−ブタノール，イソブタノール，ｎ−デカン，２−オクタノール，ｎ−ペンタノール，イソブチルアルコール，ジイソアミルエーテル，２−メチル−１−ブタノール，ジブチルエーテル，２−メチル−２−ブタノール，２−メチル−４−ペンタノール，４−メチル−２−ペンタノール又は上記洗浄液の混合液のいずれかにすることにより、レジストにダメージを与えることなく、保護膜の表面に生じる水滴，パーティクル，シミ等を確実に除去することができる。

以下、この発明の最良の形態について、添付図示に基づいて説明する。

図１は、この発明に係る露光・現像処理方法を適用する塗布・現像処理装置に露光処理装置を接続した処理システムの全体を示す概略平面図、図２は、上記処理システム概略斜視図である。

上記処理システムは、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を複数枚例えば２５枚密閉収納するキャリア１０を搬出入するためのキャリアステーション１と、このキャリアステーション１から取り出されたウエハＷにレジスト塗布，現像処理等を施す処理部２と、ウエハＷの表面に光を透過する液層を形成した状態でウエハＷの表面を液浸露光する露光部４と、処理部２と露光部４との間に接続されて、ウエハＷの受け渡しを行うインターフェース部３とを具備している。

キャリアステーション１は、キャリア１０を複数個並べて載置可能な載置部１１と、この載置部１１から見て前方の壁面に設けられる開閉部１２と、開閉部１２を介してキャリア１０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。

また、キャリアステーション１の奥側には筐体２０にて周囲を囲まれる処理部２が接続されており、この処理部２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、キャリアステーション１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２１により囲まれる空間内に置かれている。また、キャリアステーション１と処理部２との間、処理部２とインターフェース部３との間には、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２２が配置されている。

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（ＨＰ）、ウエハＷを冷却する冷却ユニット（ＣＰＬ）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ボトム反射防止膜塗布ユニット（ＢＣＴ）２３，トップ反射防止膜塗布ユニット（ＴＣＴ）２４、塗布ユニット（ＣＯＴ）２５、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）２６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の洗浄手段とウエハＷを露光後に洗浄液により洗浄する第２の洗浄手段を備えており、この例では、第１の洗浄手段と第２の洗浄手段は後述するようにインターフェース部３に設けられている。

インターフェース部３は、図３に示すように、処理部２と露光部４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、それぞれに第１のウエハ搬送部３０Ａ及び第２のウエハ搬送部３０Ｂが設けられている。第１のウエハ搬送部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のウエハ搬送部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。

なお、第１及び第２のウエハ搬送部３０Ａ，３０ＢによるウエハＷの搬送のタイミング及び時間は制御手段である制御コンピュータ（図示せず）の中央演算処理装置（ＣＰＵ）を主体として構成される後述するコントローラ７０によって制御されている。

更にまた、第１の搬送室３Ａには、第１のウエハ搬送部３０Ａを挟んでキャリアステーション１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）３３と、露光後のウエハＷを洗浄液で洗浄する洗浄手段である洗浄装置３４が２段設けられ、その隣接する位置に複数例えば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３５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３６、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３７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）５０Ａが例えば上下に積層されて設けられている。また、露光部４側に形成されたウエハ搬送口３ａを介して第２の搬送室３Ｂと露光部４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３８Ａ，３８Ｂ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３８Ａ，３８Ｂ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３９が設けられている。

この場合、洗浄装置３４は、図４に示すように、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基板保持部をなすスピンチャック４０を具備している。このスピンチャック４０は軸部４１を介して駆動機構４２に接続されており、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に構成されている。なお、駆動機構４２は図示しないが制御手段であるコントローラ７０に電気的に接続されており、制御手段からの制御信号に基づいてスピンチャック４０の回転数が制御されるようになっている。また、スピンチャック４０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４３ａ及び内カップ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４３ｃ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４４ａ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４４ａの底部には排出口４４ｂが設けられている。更にウエハＷの下方側には円形板４４ｃが設けられており、この円形板４４ｃの外側を囲むようにしてリング部材４４ｄが設けられている。

スピンチャック４０に保持されたウエハＷの上方側には、当該ウエハＷの直径と同じか又は直径よりも長いスリット状の洗浄吐出口４５ａ，４５ｂを備えた第１及び第２の洗浄液供給ノズル４５Ａ，４５Ｂが進退自在かつ昇降自在に設けられている。この洗浄液供給ノズル４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ流量調整可能な開閉弁Ｖ１，Ｖ２を介設する供給路４６ａ，４６ｂを介して洗浄液の供給源４７Ａ，４７Ｂに接続されている。この場合、第１の洗浄液供給ノズル４５Ａに接続する供給源４７Ａには洗浄液として純水が使用される。また、第２の洗浄液供給ノズル４５Ｂに接続する供給源４７Ｂには洗浄液として、レジスト層の上層に積層されるトップ反射防止膜（保護膜）の溶媒、すなわち、現像液可溶型の溶媒、例えば２−ブタノール，イソブタノール，ｎ−デカン，２−オクタノール，ｎ−ペンタノール，イソブチルアルコール，ジイソアミルエーテル，２−メチル−１−ブタノール，ジブチルエーテル，２−メチル−２−ブタノール，２−メチル−４−ペンタノール，４−メチル−２−ペンタノール又は上記洗浄液の混合液のいずれかの薬液が使用される。なおこの場合、開閉弁Ｖ１，Ｖ２は、図示しない制御手段からの制御信号に基づいて流量調整可能に開閉され、所定量の洗浄液がウエハＷの表面に供給（吐出）される。特に、第２の洗浄液供給ノズル４５Ｂから供給（吐出）される洗浄液例えば２−ブタノール等の保護膜の溶媒の供給量（吐出量）を調節し、供給量（吐出量）を少なくすることにより、図５（ａ）に示すように、レジスト層Ｒの表面に積層された保護膜ＴＣの表層部のみを溶解して剥離することができ、また、洗浄液の供給量（吐出量）を多くすることで、図５（ｂ）に示すように、保護膜ＴＣの全部を溶解して剥離することができる。なお、洗浄液の供給量（吐出量）の調節に加えてスピンチャック４０の回転数を変えて保護膜ＴＣの剥離を調整するようにしてもよい。

なお、第１及び第２の洗浄液供給ノズル４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ洗浄液の温度を調整するための温度調整部４８を備えている。温度調整部４８は、供給路４６ａ，４６ｂの外側を囲むように形成された温調水の流路４９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４８により洗浄液の温度を設定するようにしてもよい。

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）５０Ａは、熱処理装置５０を具備している。この熱処理装置５０は、図６に示すように、熱処理ユニットのケーシング（図示せず）内に、ウエハＷを加熱する加熱部５０ａと、ウエハＷを冷却する冷却部５０ｂが設けられている。加熱部５０ａには、表面に塗布膜であるレジスト膜が形成されたウエハＷを載置し加熱する熱板５１と、熱板５１の外周及び下部側を包囲する支持台５２と、この支持台５２の外周及び下部側を包囲するサポートリング５３と、サポートリング５３の上方開口部を覆い、サポートリング５３と協働して熱処理室５４を形成する蓋体５５が設けられている。なお、サポートリング５３の頂部の蓋体５５に当接する面には円状の凹溝５６が周設されており、この凹溝５６内にＯリング５７が嵌挿されている。

上記熱板５１には、温度制御器５８ａからの出力制御により所定温度に設定される温度ヒータ５８が埋設されている。また、熱板５１の同心円上の３箇所には、貫通孔５９が設けられている。貫通孔５９には、熱板５１の下方に配設された昇降駆動機構６０によって昇降する支持ピン６１が貫通可能になっており、支持ピン６１の昇降により、ウエハＷが冷却部５０ｂの冷却プレート６２との間で受け渡されるようになっている。

また、上記蓋体５５の一側には支持部６３が突設されており、この支持部６３に蓋体昇降機構例えば昇降シリンダ６４のピストンロッド６５が連結されている。したがって、昇降シリンダ６４の駆動によって蓋体５５がサポートリング５３に対して接離移動すなわち開閉移動するようになっている。

上記昇降シリンダ６４，昇降駆動機構６０及び冷却プレート６２の駆動機構６６は、コントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの制御信号に基づいて駆動、すなわち蓋体５５の開閉動作、支持ピン６１の昇降動作するように構成されている。

次に、上記塗布・現像装置を用いてウエハＷを処理する手順について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、ウエハＷの表面にボトム反射防止膜（ＢＡＲＣ）を形成し、その上層にレジスト層を塗布し、レジスト層の表面にトップ反射防止膜ＴＣ（以下に保護膜ＴＣという）を積層した場合について説明する。まず、例えば１３枚のウエハＷを収納したキャリア１０が載置部１１に載置されると、開閉部１２と共にキャリア１０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（ＢＣＴ）２３にてその表面にボトム反射防止膜（ＢＡＲＣ）が形成される（ステップＳ１）。その後、主搬送手段Ａ２により棚ユニットＵ１の加熱処理部に搬送されてプリベーク（ＣＬＨＰ）される（ステップＳ２）。

その後、主搬送手段Ａ２によりウエハＷは塗布ユニット（ＣＯＴ）２５内に搬入され、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Ｓ３）。その後、主搬送手段Ａ２により棚ユニットＵ２の加熱処理部に搬送されてプリベーク（ＣＬＨＰ）される（ステップＳ４）。

その後、主搬送手段Ａ２によりウエハＷはユニット（ＴＣＴ）２４にてレジスト層の表面に保護膜ＴＣが形成される（ステップＳ５）。その後、主搬送手段Ａ２により棚ユニットＵ２の加熱処理部に搬送されてプリベーク（ＣＬＨＰ）される（ステップＳ６）。その後、ウエハＷは主搬送手段Ａ２により受け渡しユニット３６に搬送された後、インターフェース部３のアーム３２Ａにより洗浄装置３４に搬入されてスピンチャック４０により保持され、この状態で、第１の洗浄液供給ノズル４５Ａ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４５ａから洗浄液例えば純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第１の洗浄液供給ノズル４５Ａ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、厳密にはトップ保護膜ＴＣの表面に洗浄液（純水）が供給され、この洗浄液に保護膜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Ｓ７）。なお、洗浄液供給ノズル４５Ａ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供給ノズル４５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純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、洗浄液供給ノズル４５Ａ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４０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、プリベーク時にウエハＷ表面にウォーター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好適である。

その後、ウエハＷはアーム３２Ａにより洗浄装置３４から搬出されて、第２のウエハ搬送部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４に設けられた図示しない搬送手段によりウエハ搬送口３ａを介して露光部４内に搬入され、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Ｓ８）。

その後、液浸露光を終えたウエハＷは図示しない上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のウエハ搬送部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のウエハ搬送部３０Ａに受け渡されて、洗浄装置３４に搬入されてスピンチャック４０により保持され、この状態で、第２の洗浄液供給ノズル４５ＢがウエハＷの中心部の上方に位置するように配置され、吐出口４５ｂから洗浄液すなわちトップ反射防止膜（保護膜ＴＣ）の溶媒例えば２−ブタノールを所定の流量で吐出する。これにより、ウエハＷの表面、厳密には保護膜の表面に洗浄液（２−ブタノール）が供給され、これにより保護膜が溶解して液浸露光時にウエハＷの表面具体的には保護膜の表面に生じた水滴，パーティクル，シミ等が確実に除去される（ステップＳ９）。なお、第２の洗浄液供給ノズル４５Ｂを、第１の洗浄液供給ノズル４５Ａと同様にウエハＷの上方にスキャンさせてもよい。この洗浄処理の際、上述したように、洗浄液（２−ブタノール）の供給量や供給（吐出）時間を制御することによって保護膜の一部すなわち表層部を剥離するか（図５（ａ）参照）、あるいは、保護膜の全部を剥離して（図５（ｂ）参照）、水滴，パーティクル，シミ等を除去する。洗浄液（２−ブタノール）の供給量や供給（吐出）時間の制御は、レジストの種類や膜厚によって異なり、予め実験により求めることができる。また、保護膜の剥離形態は必要に応じて選択することができる。剥離形態を選択する上で、以下の点を考慮していずれかを選択する。例えば、保護膜の一部（表層部）を剥離する場合は、レジスト層の表面に保護膜が存在するため、液浸露光後の後述するポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）するまでの時間を管理する必要がないという利点があるが、レジスト層の表面に保護膜の残渣が生じる懸念がある。これに対して、保護膜を全部剥離する場合は、レジスト層の表面に保護膜の残渣が生じる心配はないが、保護膜剥離後の化学増幅型レジストにおける酸の拡散の程度をウエハ間で揃えるために、洗浄処理後からポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）するまでの時間を管理する必要がある。

なお、液浸露光後に保護膜上に付着したパーティクルは、保護膜剥離後にレジスト層上の同位置へ一部転写されることが確認されているが、上記のように洗浄液（例えば２−ブタノール）を用いて保護膜を剥離することにより、ウエハＷの表面電位を低電位にコントロール、例えば後述するように、保護膜の剥離前の表面電位（１．１Ｖ）に対して保護膜の剥離後の表面電位（１．２６Ｖ）とすることができるので、パーティクルの転写率を低減することができると共に、パーティクルの除去率を高めることができる。

このように、洗浄液（例えば２−ブタノール）を用いて洗浄処理することにより、ウエハＷの表面電位を低電位にコントロールできるので、保護膜の剥離処理以外の保護膜のないウエハＷの洗浄処理においても、洗浄液（例えば２−ブタノール）を用いることで同様の効果が得られる。

露光後の洗浄が行われた後、第２のウエハ搬送部３０Ｂにより洗浄装置３４からウエハＷは取り出され、更に、第１のウエハ搬送部３０Ａに受け渡されて、第１のウエハ搬送部３０Ａにより加熱・冷却ユニット（ＰＥＢ）５０Ａの熱処理装置５０内に搬入される。ここで、ウエハＷは冷却プレート６２に載せられて粗冷却された後、熱板５１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ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）処理が行われる（ステップＳ１０）。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る。この際、露光後の洗浄処理において、保護膜ＴＣの全部が剥離された場合には、コントローラ７０からの信号によりウエハＷが洗浄処理された後からポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）するまでの時間が一定になるように、第１及び第２のウエハ搬送部３０Ａ，３０Ｂの搬送のタイミング及び時間を制御する。なおこの場合、ウエハＷをバッファカセット３５内に一時収納し、所定時間経過後、第２のウエハ搬送部３０Ｂにより取り出して時間を管理するようにしてもよい。これにより、レジストの膜厚を一定にすることができると共に、レジストの化学反応を抑制することができる。

ＰＥＢ処理がされたウエハＷは、第１のウエハ搬送部３０Ａにより加熱・冷却ユニット５０Ａの熱処理装置５０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２内に搬入される。処理部２内でウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像ユニット（ＤＥＶ）２６内に搬入され、現像ユニット（ＤＥＶ）２６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Ｓ１１）。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。その後、ウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像ユニット（ＤＥＶ）２６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１１上の元のキャリア１０へと戻されて一連の塗布・現像処理を終了する。

上記実施形態によれば、液浸露光時にウエハＷの表面具体的には保護膜の表面に生じた水滴，パーティクル，シミ等を確実に除去することができるので、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か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。すなわち、ウエハＷに対して高精度かつ面内均一性の高い塗布・現像処理をすることができる。

なお、上記実施形態では、ウエハＷの表面にボトム反射防止膜（ＢＡＲＣ）を形成し、その表面にレジスト層（Ｒ）を形成し、更にその表面にトップ反射防止膜（保護膜）（ＴＣ）を積層した場合について説明したが、ボトム反射防止膜（ＢＡＲＣ）なしの場合においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。この場合の処理手順は、レジスト塗布工程→プリベーク工程→トップ反射防止膜塗布工程→プリベーク工程→露光前洗浄工程→液浸露光工程→露光後洗浄工程→ポストエクスポージャーベーク工程→現像工程の順に処理される。

なお、上記実施形態では、第１及び第２の洗浄液供給ノズル４５Ａ，４５Ｂをインターフェース部３に配置される洗浄装置３４内に設けた場合について説明したが、第１の洗浄液供給ノズル４５Ａをレジスト塗布ユニット２５内に設けるようにしてもよい。

次に、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。

＜実施例１＞
液浸露光後の洗浄において、ウエハ表面（具体的には保護膜の表面）に疑似のシミ（Ｄｒｙｉｎｇ Ｓｔａｉｎ）を作製し、純水による洗浄（比較例１）と２−ブタノールによる洗浄（実施例１）を行った後のシミ（Ｄｒｙｉｎｇ Ｓｔａｉｎ）の個数を調べたところ、図８に示すような結果が得られた。

この実験の結果、純水による洗浄（比較例１）においては、洗浄前のシミが３４個であり、洗浄後のシミが３２個と２個少なくなったのに対し、２−ブタノールによる洗浄（実施例１）においては、洗浄前のシミが３３個であり、洗浄後のシミが６個で２７個も少なくすることができ、シミの除去効果が顕著であることが判った。

＜実施例２＞
純水による洗浄（比較例２）と２−ブタノールによる洗浄（実施例２）を行い、その後に現像処理を行った後のウエハ表面上のパーティクル数を調べたところ、図９に示すような結果が得られた。

この実験の結果、純水による洗浄（比較例２）においては、パーティクル数が５０，０００個以上であったが、これに対して、２−ブタノールによる洗浄（実施例２）においては、パーティクル数が１４，２５７個であった。したがって、２−ブタノールによる洗浄（実施例２）によれば、保護膜残渣による解像度の低下及び線幅精度の低下を顕著に抑制できることが判った。

＜実施例３＞
レジストへのダメージを調べるために、洗浄液として、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）（比較例３）、エタノール（比較例４）、２−ブタノール（実施例３）を用いてレジスト層の洗浄を行ったところ、図１０に示すような結果が得られた。

この実験の結果、ＩＰＡ（比較例３）においては、レジスト膜減り量が約３Åであり、エタノール（比較例４）においては、レジスト膜減り量が約７Åであったが、２−ブタノール（実施例３）においては、レジスト膜減り量は殆どない（ゼロ）であった。

この結果、２−ブタノールのレジストへのダメージはないことが判った。

＜実施例４＞
液浸露光後の保護膜に付着するパーティクルの保護膜剥離後の転写メカニズムについて、表面電位に着目して、上記実施形態の洗浄液（２−ブタノール）を用いて現像処理前に保護膜を剥離する方法（実施例Ａ）と、従来の現像処理（現像液＋純水リンス）により保護膜を剥離する方法（比較例Ｂ）とを比較して、表面電位とパーティクル転写率（パーティクル除去率）を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。なお、実験条件として、レジストを塗布した基板（以下に基板Ｗという）上をＳｉ片パーティクルにて汚染させ、パーティクル測定（パーティクル測定サイズ：１００ｎｍ以上）を実施した。この場合、表面電位測定は、ケルビン法（振動容量法）を用いた。

上記実験の結果、比較例Ｂでは、保護膜剥離前の表面電位が１．１Ｖであったが、現像液を用いて保護膜を剥離し、その後純水を用いてリンス処理した後の表面電位は、−４．６Ｖであり、パーティクル転写率は２０％（パーティクル除去率は８０％）であった。

これは、図１１（Ｂ）に示すように、現像処理後のレジスト表面電位が＋（プラス）に帯電していることから基板Ｗは＋に帯電しており、一方、現像液Ｄ中のパーティクルＰは−（マイナス）に帯電しているため、基板Ｗ上へ電気的に吸着する｛図１１（Ｂ）（ｂ−１）参照｝。その後、吸着したパーティクルＰは、基板Ｗと同電位の＋になると予想される｛図１１（Ｂ）（ｂ−２）参照｝。次に、純水（ＤＩＷ）リンスによって基板Ｗは−に帯電するため、基板Ｗ上に吸着した＋帯電のパーティクルＰは、基板Ｗとの電気的相互作用により基板Ｗ上に残りやすくなる｛図１１（Ｂ）（ｂ−３），（ｂ−４）参照｝。

よって、比較例Ｂの現像剥離処理、すなわち現像液Ｄと純水（ＤＩＷ）リンスによる保護膜剥離後の基板Ｗの−帯電量が大きくなるにつれ基板Ｗ上へのパーティクル転写率が多くなるものと推測される。

これに対して、実施例Ａでは、保護膜剥離前の表面電位が１．１Ｖであったが、洗浄液（２−ブタノール）を用いて保護膜を剥離した後の表面電位は、１．２６Ｖであり、パーティクル転写率は４％（パーティクル除去率は９６％）であった。なお、保護膜を剥離した後に、比較例Ｂと同様に現像処理（現像液＋純水リンス）を行った後においてもパーティクル転写率（パーティクル除去率）は同じであった。

これは、図１１（Ａ）に示すように、保護膜剥離時の洗浄液（２−ブタノール）は基板Ｗと同電位の＋に帯電している可能性が高いと推測され、電気的に反発する｛図１１（Ａ）（ａ−２），（ａ−３）参照｝。これにより、パーティクル転写率は少なくなると共に、パーティクル除去率が多くなる｛図１１（Ａ）（ａ−４）参照｝。

なお、上記実施例では、２−ブタノールを使用した場合について説明したが、２-ブタノールと同じ特徴を持つ分鎖型のアルコール系である、例えばイソブタノール，ｎ−デカン，２−オクタノール，ｎ−ペンタノール，イソブチルアルコール，ジイソアミルエーテル，２−メチル−１−ブタノール，ジブチルエーテル，２−メチル−２−ブタノール，２−メチル−４−ペンタノール，４−メチル−２−ペンタノール又は上記洗浄液の混合液を用いても同様の効果が得られる。

この発明に係る露光・現像処理方法を適用した塗布・現像処理装置に露光処理装置を接続した処理システムの全体を示す概略平面図である。 上記処理システムの概略斜視図である。 上記処理システムにおけるインターフェース部を示す斜視図である。 上記処理システムにおける洗浄装置を示す断面図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大断面図（ｂ）である。 この発明における液浸露光後洗浄の異なる形態を示す拡大断面図である。 上記処理システムにおける加熱・冷却ユニットを示す断面図である。 塗布、露光、現像の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の効果を確認するために行った実験の結果を示すシミの残渣個数を比較したグラフである。 本発明の効果を確認するために行った実験の結果を示すパーティクル数の残渣個数を比較したグラフである。 本発明の効果を確認するために行った実験の結果を示すレジスト膜減り量を比較したグラフである。 本発明の効果を確認するために行った実験における表面電位とパーティクルの転写メカニズムを示す概略断面図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
Ｒ レジスト層
ＴＣ トップ反射防止膜（保護膜）
１ キャリアステーション
２ 処理部
３ インターフェース部
４ 露光部
２４ トップ反射防止膜（保護膜）塗布ユニット
２５ レジスト塗布ユニット
２６ 現像ユニット
３４ 洗浄装置
４５Ａ，４５Ｂ 第１，第２の洗浄液供給ノズル
５０Ａ 加熱・冷却ユニット
５０ 熱処理装置
７０ コントローラ（制御手段）

Claims (5)

1. レジスト層の表面に現像液可溶型の材料からなる保護膜が積層された被処理基板の表面に、光を透過する液層を形成した状態で被処理基板の表面を露光した後、露光された被処理基板の表面を現像する露光・現像処理方法において、
   上記露光後の現像前に、上記被処理基板の表面を、上記保護膜の溶媒からなる洗浄液である、２−ブタノール，イソブタノール，ｎ−デカン，２−オクタノール，ｎ−ペンタノール，イソブチルアルコール，ジイソアミルエーテル，２−メチル−１−ブタノール，ジブチルエーテル，２−メチル−２−ブタノール，２−メチル−４−ペンタノール，４−メチル−２−ペンタノール又は上記洗浄液の混合液のいずれかにより洗浄する洗浄工程を有する、ことを特徴とする露光・現像処理方法。
2. 請求項１記載の露光・現像処理方法において、
   上記洗浄工程の後に、レジストの膜厚，反応を安定にすべく被処理基板を所定温度で加熱する加熱工程を更に有する、ことを特徴とする露光・現像処理方法。
3. 請求項１又は２記載の露光・現像処理方法において、
   上記洗浄工程において、洗浄液により保護膜の表層部を剥離する、ことを特徴とする露光・現像処理方法。
4. 請求項１又は２記載の露光・現像処理方法において、
   上記洗浄工程において、洗浄液により保護膜の全部を剥離する、ことを特徴とする露光・現像処理方法。
5. 請求項４記載の露光・現像処理方法において、
   上記保護膜の全部が剥離された被処理基板の洗浄処理後から加熱処理開始までの時間を一定に制御する、ことを特徴とする露光・現像処理方法。

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