JP4985188B2 - 現像方法、現像装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、その表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を現像する現像方法、現像装置及び記憶媒体に関する。

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。

従来の現像処理としては、例えば先ず基板保持部上にウエハを水平に保持し、このウエハの表面から僅かに浮かせた位置に細孔の吐出孔を有する現像液ノズルを配置する。その後ウエハを鉛直軸回りに回転させると共に、前記現像液ノズルから現像液を吐出しながらウエハの回転半径方向に当該現像液ノズルを移動させることにより、ウエハの表面に螺旋状に現像液を液盛りする。そしてそのように現像液が液盛りされた状態で所定の現像時間が経過するまでウエハを静止状態に保ち、然る後リンス液をウエハに供給して現像液を洗い流す。このような現像処理はパドル方式現像と呼ばれている。

しかし前記パドル方式現像には使用する現像液の量が多いという欠点がある。そこでこのパドル方式に代わり、特許文献１に記載されるようなウエハを鉛直軸周りに回転させると共にウエハの周縁部側から中央部側に伸びるスリット状の吐出口を備えた現像液ノズルをウエハの周縁部側から中央部側に向かって移動させながら、前記吐出口から現像液を吐出させてウエハの表面に螺旋状に現像液を供給する現像方法が用いられる場合がある。この現像方法によれば現像液ノズルの移動速度を大きく設定することで現像処理の短縮化を図ることができ、また厚みの小さい液膜を形成することができるので現像液の省液化が図れるとされている。

ところでレジスト材料としては撥水性の高いものが用いられることがある。その場合、ウエハに供給される現像液の量が少ないと、特許文献１に記載されるように表面張力によりウエハ上にある現像液同士が引っ張りあうプルバック現象が生じ、現像液が十分に塗布されない部位ができてしまうため、プロセスマージンが狭くなり、ＣＤ（レジストパターンの線幅）の大きさがばらついたり、正常に現像が行われていない現像欠陥が発生することが多くなってしまう。

特許文献１にはウエハの表面の濡れ性を高めて現像液をウエハの表面全体に行き渡らせるために、基板に現像液を供給する前に、回転するウエハの中心部に純水を供給して遠心力の作用により周縁へと行き渡らせて成膜するプリウエットと呼ばれる処理を行うことが示されているが、このプリウエット処理を行っても後述の評価試験に示されるように現像欠陥が発生することがある。これはウエハ表面の撥水性によって、純水をウエハに供給するにあたり、現像液を塗布する場合と同様にウエハにおいて純水が塗布されない部位が生じてしまうためであると考えられている。特に純水が供給されるウエハＷの中心部から離れた周縁部には純水が行き渡りにくく、その周縁部で現像欠陥の発生やＣＤのばらつきが起こりやすい。このような不具合を防ぐために結局はレジストに十分な現像液を供給すると共に十分な現像時間を確保する必要があり、使用する現像液の量及び現像時間を十分に抑えることができなかった。

特開２００５−２１００５９（段落００５０及び図１１）

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、その表面にレジストが塗布され、露光された後の基板を現像するにあたり、レジストパターンの形状のばらつきや現像欠陥を抑えることができる現像方法、現像装置及び記憶媒体を提供することにある。

本発明の現像方法は、基板に対して当該基板の周縁部側から中心部側に向かって伸びる帯状に現像液を供給すると共に、前記帯の長さ方向に現像液の供給位置を移動できるように移動自在に構成される現像液ノズルを用いて行う現像方法において、
表面に撥水性を有するレジストが塗布され、露光された後の基板の中心部に現像液の濡れ性を高めるために現像能力の無い表面処理液を供給する工程と、
前記基板を鉛直軸周りに回転させて、遠心力によりこの表面処理液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に表面処理液の液膜を形成する第１のプリウエット工程と、
前記液膜の形成後、基板を鉛直軸回りに回転させながら、前記現像液ノズルから基板の中心部に現像液を供給して遠心力によりこの現像液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に現像液膜を形成し、次いで前記基板を７００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍで回転させた状態で前記現像液を供給しながら当該現像液の供給位置を基板の中心部から基板の周縁部側へ移動させた後に基板への前記現像液の供給を停止する第２のプリウエット工程と、
前記基板への前記現像液の供給停止後、再び前記現像液ノズルから現像液を供給し、基板を鉛直軸回りに回転させた状態で当該現像液を基板に供給しながら前記現像液の供給位置を基板の周縁部側から中心部側に向かって移動させる第２の現像液供給工程と、
を含み、
回転する前記基板の半径をＲ１とし、前記第２のプリウエット工程において現像液の供給を停止するときの前記基板の中心と前記供給位置との距離をＲ２とすると、Ｒ２／Ｒ１は０より大きく１以下であり、前記第２のプリウエット工程において前記基板の周縁部側への現像液の供給位置の移動を開始してから当該現像液の供給を停止するまでの時間は０．２〜０．３秒であることを特徴とする。

例えば前記表面処理液の供給を停止した後、０．１秒以内に前記第２のプリウエット工程における現像液の供給開始が行われ、前記現像液の前記レジストに対する濡れ性は、前記表面処理液の当該レジストに対する濡れ性よりも大きい。

表面処理液は例えば純水であり、第１のプリウエット工程における基板の回転速度は例えば１１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍである。第２のプリウエット工程における現像液を基板の中心部に供給するときの基板の回転速度は例えば１１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍである。また、例えば第２のプリウエット工程において基板に形成される現像液膜の現像液は、第２の現像液供給工程において基板に供給される現像液よりも低濃度である。

本発明の現像装置は、表面に撥水性を有するレジストが塗布され、露光された後の基板を水平に保持する基板保持部と、
基板を保持した基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
基板の中心部に現像液の濡れ性を高めるために現像能力の無い表面処理液を供給するための表面処理ノズルと、
基板に対して当該基板の周縁部側から中心部側に向かって伸びる帯状に現像液を供給すると共に、前記帯の長さ方向に現像液の供給位置を移動できるように移動自在に構成される現像液ノズルと、
表面処理液ノズルからの表面処理液の基板への供給、現像液ノズルからの現像液の基板への供給、現像液ノズルの移動及び前記回転駆動機構を介した基板の回転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
露光された後の基板の中心部に現像液の濡れ性を高めるために現像能力の無い表面処理液を供給する処理と、
前記基板を回転させ、遠心力によりこの表面処理液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に表面処理液の液膜を形成する第１のプリウエット処理と、
前記液膜の形成後、基板を回転させながら、前記現像液ノズルから基板の中心部に現像液を供給し、次いで前記基板の回転を７００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍで続けながら、前記現像液の供給を続けたまま当該現像液の供給位置の基板の中心部から基板の周縁部側への移動を開始して、遠心力によりこの現像液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に現像液膜を形成した後に基板への前記現像液の供給を停止する第２のプリウエット処理と、
前記基板への前記現像液の供給停止後、基板を鉛直軸回りに回転させている間に、再び前記現像液ノズルから現像液を供給し、当該現像液を基板に供給しながら前記現像液の供給位置を基板の周縁部側から中心部側に向かって移動させる第２の現像液供給処理と、
を行う機能を備え、
回転する前記基板の半径をＲ１とし、前記第２のプリウエット工程において現像液の供給を停止するときの前記基板の中心と前記供給位置との距離をＲ２とすると、Ｒ２／Ｒ１は０より大きく１以下であり、前記第２のプリウエット工程において前記基板の周縁部側への現像液の供給位置の移動を開始してから当該現像液の供給を停止するまでの時間は０．２〜０．３秒であることを特徴とする。

本発明の記憶媒体は、レジストが塗布され、露光された後の基板に対する現像を行う現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の現像方法を実施するためのものであることを特徴とする。

本発明によれば、第２のプリウエット処理により基板表面のレジスト上に供給された現像液は、第１のプリウエット処理によって先に基板に供給された表面処理液により基板表面を濡れやすくなっており、その表面処理液が十分行き渡らなかった箇所にも行き渡って液膜を形成する。従って第２の現像液供給処理を行ったときにその現像液が前記液膜上を濡れ広がるので、基板表面を濡れずに十分に行き渡らない箇所が発生することが抑えられる。その結果として後述の実験結果に示されるように基板の面内で正常に現像されない箇所が発生したり、基板の面内でレジストパターンの形状がばらついたりすることが抑えられる。

本発明の現像方法を実施する現像装置１について図１及び図２を参照しながら説明する。この現像装置１は筐体１０を備えており、筐体１０内に基板例えばウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平姿勢に保持するための基板保持部であるスピンチャック１１が設けられている。スピンチャック１１は回転軸１２を介して回転駆動機構である駆動機構１３と接続されており、スピンチャック１１の回転軸上にウエハＷの中心が位置するように設定されている。またスピンチャック１１は、駆動機構１３を介してウエハＷを保持した状態で鉛直軸回りに回転及び昇降可能なように構成されており、現像処理中におけるその回転速度は駆動機構１３が後述の制御部から送信される制御信号に基づいて制御される。

スピンチャック１１上のウエハＷを囲むようにして上方側が開口するカップ体２１が設けられている。このカップ体２１は、上部側が四角状であり下部側が円筒状の外カップ２２と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ２３とからなり、外カップ２２の下端部に接続された昇降部２４により外カップ２２が昇降し、更に内カップ２３は外カップ２２の下端側内周面に形成された段部に押し上げられて昇降可能に構成されている。

またスピンチャック１１の下方側には円形板２５が設けられており、この円形板２５の外側には断面が凹部状に形成された液受け部２６が全周に亘って設けられている。液受け部２６の底面にはドレイン排出口２７が形成されており、ウエハＷからこぼれ落ちるか、あるいは振り切られて液受け部２６に貯留された現像液やリンス液はこのドレイン排出口２７を介して装置の外部に排出される。また円形板２５の外側には断面山形のリング部材２８が設けられている。なお、図示は省略するが、円形板２５を貫通する例えば３本の基板支持ピンである昇降ピンが設けられており、この昇降ピンと図示しない基板搬送手段との協働作用により筐体１０の側壁に開口した搬送口１４を介して筐体１０内に搬送されたウエハＷはスピンチャック１１に受け渡される。

続いて図３も参照しながら現像装置１に設けられた複合ノズル体３について説明する。複合ノズル体３は、ウエハＷの表面に夫々現像液を供給する現像液ノズル３１Ａと純水を供給する純水ノズル３１Ｂとにより構成され、これらのノズル３１Ａ，３１Ｂは互いに連設されている。現像液ノズル３１Ａの下端面３２Ａには鉛直下方に開口し、ウエハＷの表面に対向するように形成されたスリット状の吐出口３３Ａが設けられており、スピンチャック１１に保持されたウエハＷに帯状に現像液を吐出する。この吐出口３３Ａの長さ方向は前記ウエハＷの周縁部から中央部側に向かうように形成されており、その長さ方向の大きさＬ１は例えば８ｍｍ〜１５ｍｍであり、幅方向の大きさＬ２は例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍである。また、ウエハＷに現像液を吐出する際の吐出口３３ＡとウエハＷとの距離は例えば１〜２０ｍｍである。

現像液ノズル３１Ａには現像液供給管３４Ａの一端が接続され、現像液供給管３４Ａの他端はバルブやマスフローコントローラなどにより構成される流量制御部３５Ａを介して現像液供給源３６Ａに接続されている。流量制御部３５Ａが制御部からの制御信号を受けることで前記吐出口３３ＡからウエハＷへの現像液の給断が制御される。

純水ノズル３１Ｂは、その下端面３２Ｂに鉛直下方に開口してウエハＷに純水を供給する吐出口３３Ｂを備えている。純水ノズル３１Ｂには純水供給管３４Ｂの一端が接続され、純水供給管３４Ｂの他端はバルブやマスフローコントローラなどにより構成される流量制御部３５Ｂを介して純水供給源３６Ｂに接続されている。流量制御部３５Ｂが制御部からの制御信号を受けることで前記吐出口３３ＢからウエハＷへの純水の給断が制御される。吐出口３３Ｂの口径Ｌ３は例えば０．１〜１０ｍｍである。また純水をウエハＷに供給するときの吐出口３３ＢとウエハＷとの距離は例えば１〜２０ｍｍである。

現像液ノズル３１Ａ及び純水ノズル３１Ｂは支持部材であるノズルアーム１５の一端側に支持されており、このノズルアーム１５の他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基体１６に接続されている。更に移動基体１６は制御部１００からの制御信号を受けて例えば横方向に伸びるガイド部材１７に沿って移動できるように構成されており、移動基体１６が横方向に移動することで現像液ノズル３１Ａの吐出口３３Ａ及び純水ノズル３１Ｂの吐出口３３ＢがウエハＷの直径上を移動することができる。図中１８は、現像液ノズル３１Ａ及び純水ノズル３１Ｂの待機部であり、外カップ２２の外側に設けられている。

続いて制御部１００について説明する。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納され、このプログラムが制御部１００に読み出されることで制御部１００はウエハの回転速度、ノズルの移動、ウエハへの現像液及び純水の供給などを制御する。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

また、この現像装置１に搬入されるウエハＷについて説明しておくと、このウエハＷの大きさは例えば３０ｃｍであり、その表面には撥水性のレジストが塗布されており、レジストはこの現像装置１の現像処理により形成される所定のパターンに沿って露光処理を受けている。このレジストに対して現像液ノズル３１Ａから吐出される現像液の濡れ性は純水ノズル３１Ｂから吐出される純水の濡れ性よりも大きい。

続いてこの現像装置１によりウエハＷに一連の現像処理を行う手順について図４〜図７を参照しながら説明する。図４及び図５は現像処理における各工程を示したものであり、図６及び図７はその各工程におけるウエハＷの表面状態を詳しく示したものである。
（ステップ１：ウエハＷの搬入）
先ず不図示の基板搬送手段により既述のウエハＷが搬送口１４を介して筐体１０内に搬入されると、この基板搬送手段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１１に受け渡され、次いで、外カップ２２及び内カップ２３が上昇位置に設定される。続いてスピンチャックが１１００〜１５００ｒｐｍ例えば１５００ｒｐｍで回転すると共に複合ノズル体３が待機部１８からウエハＷ上に移動し、純水ノズル３１ＢがウエハＷの中心上に位置する（図４（ａ））。

（ステップ２：第１のプリウエット）
純水ノズル３１ＢがウエハＷの中心部上に移動すると、純水ノズル３１ＢからウエハＷの中心部に純水４Ｂが吐出され、吐出された純水４Ｂは遠心力により展伸するいわゆるスピンコーティングによってウエハＷ上の中心部から周縁部に広げられて、第１のプリウエット処理が行われ、純水膜４２Ｂが形成される（図４（ｂ）及び図６（ａ））。

（ステップ３：複合ノズル体の移動）
純水４Ｂの吐出から所定の時間例えば０．５秒が経過すると、純水ノズル３１Ｂからの純水４Ｂの吐出が停止し、その後複合ノズル体３が移動して、現像液ノズル３１ＡがウエハＷの中心上に位置する（図４（ｃ））。

（ステップ４：第２のプリウエット）
ウエハＷの中心上の現像液ノズル３１ＡからウエハＷの中心に現像液４Ａが吐出され、スピンコーティングによってウエハＷの中央部から周縁部に広げられる（図４（ｄ））。純水４Ｂの吐出が停止してからこの現像液４Ａが吐出されるまでの時間は例えば０．１秒である。吐出された現像液４Ａは純水４Ｂよりもレジスト４１に対する濡れ性が高いため、ウエハＷ表面において図６（ｂ）に示すようにレジスト４１の撥水性により純水４Ｂがはじかれて乗っていない箇所も被覆するようにウエハＷの周縁に向かって広がり、現像液膜４２Ａが形成され、第２のプリウエット処理が行われる。なお本発明では現像処理を行う前にウエハの濡れ性を向上させるための処理をプリウエットと呼び、この現像液の供給も現像処理を行うことを目的とせず、濡れ性を改善することを目的とするためプリウエットと呼ぶ。

（ステップ５：複合ノズル体の移動及び現像液の吐出停止）
現像液４Ａの吐出から所定の時間例えば０．５秒経過すると、現像液４Ａを吐出したまま複合ノズル体３がウエハＷの中心部側から周縁部側へと移動し（図４（ｄ））、周縁部に供給される現像液４Ａの量が多くなることによって、現像液膜４２Ａは、ウエハＷ周縁部におけるそれまで現像液膜４２Ａが形成されていなかった箇所も被覆して、図６（ｃ）に示すようにウエハＷ全体に現像液が行きわたる。複合ノズル体３の移動開始から所定の時間例えば０．２〜０．３秒経過し、図７（ａ）に示すように、ウエハＷの半径をＲ１、ウエハＷの中心とウエハＷへの現像液ノズル３１の投影領域との距離をＲ２とした場合にＲ２/Ｒ１＝０〜１、例えば１/３となるような位置に複合ノズル体３が移動すると、現像液４Ａの吐出が停止する。

（ステップ６：現像液ノズルの待機）
現像液４Ａの吐出が停止された後も複合ノズル体３はウエハＷの外側への移動を続け（図４（ｆ））、現像液ノズル３１がウエハＷの外縁から僅かに外側に位置したら移動を停止する（図７（ｂ））。

（ステップ７：二回目の現像液の供給）
複合ノズル体３の移動停止後、所定の時間例えば１秒が経過すると現像液ノズル３１Ａから現像液４Ａが吐出されると共に複合ノズル体３はウエハＷの中心側へと移動し、帯状に吐出された現像液４Ａは、ウエハＷの外側から内側に向かって螺旋状にウエハＷ表面に供給され、図７（ｃ）に示すように、先にウエハＷに形成された現像液膜４２Ａ表面を、回転しているウエハＷの遠心力の作用により隙間なくぬれ広がる（図４（ｇ）））。そしてウエハＷに供給された現像液４Ａは純水４Ｂと自然に混ざり合い、レジスト４１が現像液４Ａに接触し、現像液４Ａにレジストの溶解性の部位が溶解して、その後にパターンを形成する不溶解性の部位が残る。

（ステップ８：リンス処理）
複合ノズル体３が移動を続け、現像液ノズル３ＡがウエハＷの中心部上に位置し、その中心部上に現像液４Ａが供給されると、現像液ノズル３Ａからの現像液４Ａの供給が停止する（図７（ｄ））。然る後純水ノズル３１ＢがウエハＷの中心部上に位置するように複合ノズル体３が移動し、現像液４Ａの供給停止から所定の時間が経過すると、純水ノズル３１ＢからウエハＷに純水４Ｂが吐出される。吐出された純水４Ｂは回転するウエハＷの遠心力の作用によりそのウエハＷの表面に沿って外側に広がり、ウエハＷ表面のレジスト溶解成分を含む現像液４Ａを洗い流し、これによりウエハＷの表面が洗浄される（図５（ｈ））。

（ステップ９：乾燥処理）
続いてノズル複合体３が待機領域１８へ移動すると共にウエハＷを例えば２０００ｒｐｍの回転速度で回転させて、ウエハＷ表面の液を振り切るスピン乾燥がなされる（図５（ｉ））。しかる後、ウエハＷの回転が停止し、外カップ２２及び内カップ２３が下降して、図示しない基板搬送手段によりウエハＷが搬出され、現像処理が終了する。

この現像装置１によれば、先ず純水をウエハＷ表面のレジスト４１上に供給して成膜する第１のプリウエット処理を行い、その後現像液４ＡをウエハＷに供給して成膜する第２のプリウエット処理を行った後、さらに２回目の現像液の供給処理を行い、現像液４ＡをウエハＷに供給している。第２のプリウエット処理でウエハＷに供給された現像液４Ａは、先にウエハＷに供給された純水によりウエハＷ表面を濡れやすくなっており、また純水よりもレジスト４１に対する濡れ性が高いので、レジストの撥水性により純水が行き渡らない箇所にも行き渡る。従って２回目の現像液の供給処理でウエハＷに供給された現像液４Ａを供給したときに、その現像液４ＡのウエハＷの面内の各部における濡れ性が各々異なることが抑えられる結果として、その面内において現像欠陥が生じたり、レジストパターンのＣＤの均一性が低下することが抑えられる。

また上記の現像装置１においては現像液４ＡをウエハＷの中心に供給した後、現像液４Ａを吐出させながら現像液ノズル３１Ａを横方向に移動させ、現像液４Ａが供給される位置をウエハＷの中心部からウエハＷの周縁部側へと移動させているため、周縁部側への現像液の供給量が大きくなり、後述の実験で示されるようにウエハＷの周縁部のパターンの均一性がより向上する。また現像液ノズル３１Ａの移動中は現像液の吐出を行わず、中心側から周縁側に移動後、現像液を吐出しても、周縁側への現像液の供給量を大きくできるので良好なパターンを得られるが、ウエハＷの表面が乾燥することを防ぐために上記実施形態のようにノズル３１Ａの移動中にも現像液を供給することがより好ましい。現像液の供給位置を移動するためには例えば現像液ノズル３１Ａを横方向に移動させることに限らず、その傾きを変化させて供給位置をウエハＷの中心部側と周縁部側との間で移動させるようにしてもよい。

後述の実験でも示されるようにウエハ表面に供給した純水が乾燥すると、上記の効果が得難くなることから、純水の吐出停止から１回目の現像液の供給までの時間は短いことが好ましく、例えば純水の供給停止後、現像液を供給しながら現像液ノズル３１ＡをウエハＷの中心に移動させてもよい。

露光装置において露光を行うレンズとウエハとの間に液体を供給し、レンズからウエハに供給される露光ビームを屈折させることで高い解像度が得られるように露光を行う液浸露光が知られており、この現像装置１はその液浸露光用に撥水性のレジストが塗布されているウエハＷを処理する場合に特に有効である。また露光処理が液浸露光により行われる場合は、液浸露光前にレジスト表面に撥水性の液浸保護膜が形成されることがあるが、現像液がこの液浸保護膜を浸透してレジスト表面に接するならばこのような撥水性の膜が形成されているウエハを現像する場合にも好ましく用いられる。

また２回目の現像液の供給処理は上記のように行われることに限られず、例えば現像液ノズル３１Ａを周縁部側から中心部側に移動させながらウエハＷに現像液を供給すると共に当該ウエハＷを回転させることで、ウエハＷに液盛りしてパドルを形成し、ウエハＷを静止状態に保つことで現像する、パドル静止現像を行うようにしてもよい。ただし上記実施形態のように基板を回転させながら、当該基板に現像液を供給して、現像液膜を形成する現像方式を行うことにより、背景技術で説明したように使用する現像液の量を抑えることができるので好ましい。また上記実施形態において、例えば現像液ノズル３１ＡをウエハＷの中心部側から周縁部側に向かって移動させながら現像液を供給すると共にウエハＷを回転させて、液膜を形成してもよい。このようにプリウエット後の現像手法は、パドル方式、基板を回転させつつ現像処理する方式を問わない。

また、上記の実施形態の第２のプリウエット工程でウエハＷに形成される現像液膜４２Ａは、先にウエハＷに形成された純水膜４２Ｂ上に形成されるため、純水４Ｂと混ざり合い、その現像液の濃度は、二回目の現像液の供給工程でウエハＷに供給される現像液の濃度よりも低くなる。従ってこの第２のプリウエット工程においてウエハＷが現像されてしまうことを防ぐことができるため好ましい。

続いて上述の現像装置１が組み込まれた塗布、現像装置の構成の一例について図７及び図８を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば２５枚密閉収納されたキャリアＣ１を搬入出するためのキャリアブロックであり、キャリアＣ１を複数個載置可能な載置部９０ａを備えたキャリアステーション９０と、このキャリアステーション９０から見て前方の壁面に設けられる開閉部９１と、開閉部９１を介してキャリアＣ１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。

キャリアブロックＢ１の奥側には筐体９２にて周囲を囲まれる処理ブロックＢ２が接続されており、この処理ブロック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と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理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はキャリアブロックＢ１側から見て前後一列に配列されると共に、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おり、ウエハＷは処理部Ｂ１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、キャリアブロック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９３により囲まれる空間内に置かれている。また図中９４、９５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８に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部９６の上に、塗布ユニットＣＯＴ、本発明に係る現像装置１に対応する現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また上述の棚ユニット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、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。

処理ブロック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９７及び第２の搬送室９８からなるインターフェイスブロックＢ３を介して例えば上述の液浸露光を行う露光装置Ｂ４が接続されている。インターフェイスブロックＢ３の内部には処理ブロックＢ２と露光装置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及び棚ユニットＵ６が設けられている。

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Ｃ１が載置台９０に載置されると、開閉部９１と共にキャリアＣ１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反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後塗布ユニットＣＯＴにてレジスト液が塗布される。

続いてウエハ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ブロックＢ３へと搬入される。このインターフェイスブロック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という経路で露光装置Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、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ＤＥＶにて現像されることでレジストパターンを備えた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９０上の元のキャリアＣ１へと戻される。

（評価試験）
（評価試験１）
上記実施形態においてステップ５の現像液を吐出させた状態で現像液ノズル３１ＡがウエハＷの中心から周縁へ移動させることがレジストパターンに与える影響を確認するために、先ず夫々同様にレジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光処理を受けた複数のウエハＷをサンプル１−１〜１−４として用意した。そしてこれらサンプル１−１〜１−４について現像装置１を用い、上記の各ステップに従って複数のウエハＷに夫々現像処理を行ったが、ステップ５においてノズル３１ＡがウエハＷの周縁側への移動を開始してから現像液の供給を停止するまでの時間をサンプルごとに夫々異なるように設定した。その設定時間は、サンプル１−２で０．２秒、サンプル１−３で０．３秒、サンプル１−４で１．０秒であり、またサンプル１−１についてはノズル３１Ａが周縁側への移動を開始すると同時に現像液の吐出を停止し、ノズルの移動中に現像液の供給を行わないように設定した。そして各サンプルの現像処理後、形成されたレジストパターンのＣＤの平均及びＣＤのばらつきの度合いについて測定した。なお各サンプル１−１〜１−４について現像液ノズル３１Ａの移動速度は同じに設定してある。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）は上記測定により得られた各サンプルのＣＤの平均、ＣＤのばらつきの度合いを夫々示したグラフであり、図１０（ａ）のグラフに示すようにＣＤの平均については各サンプル間で大きな差は見られなかった。しかし図１０（ｂ）に示されるようにＣＤのばらつきについてはサンプル１−２〜１−４では好ましく抑えられていたが、サンプル１−１はこれらに比べて若干大きかった。またサンプル１−１の面内のパターンと最もＣＤのばらつきが抑えられていたサンプル１−３の面内のパターンとを夫々検証したところ、サンプル１−１ではサンプル１−３に比べてウエハＷの周縁部側のＣＤのばらつきが大きかった。従ってこの試験結果から、現像液ノズルをウエハＷの中心部から周縁部側に移動させながらウエハＷに現像液を吐出させることで、ウエハＷの周縁側のＣＤのばらつきを抑えることができるため好ましいことが示された。

（評価試験２）
評価試験２として本発明の現像処理方法の効果を確認するために、評価試験１と同様に夫々同様にレジストが塗布され、露光処理を受けた複数のウエハＷをサンプル２−１〜２−７として用意した。なおこれ以降の評価試験ではＫｒＦ光源用のレジストを使用している。サンプル２−１及び２−２については上記実施形態のステップ１及びステップ２を実施して純水の供給処理を行った後、ステップ３〜ステップ６の第２のプリウエット処理を行わず、現像液ノズル３１ＡをウエハＷの周縁上に移動させてステップ７の現像液の供給処理を行い、その後既述のステップ８，９に従い現像処理を行った。またサンプル２−３〜サンプル２−７についてはステップ１〜ステップ４を行い、第１のプリウエット処理及び第２のプリウエット処理を行った後、ステップ５を行わずに現像液ノズル３１Ａからの現像液の吐出を停止させてからステップ６以降の各ステップを実行して現像処理を行った。そして各サンプル２−１〜２−７の面内において発生している現像欠陥の数を計測した。

図１１のグラフは評価試験２の結果を示したものであり、サンプル２−１及び２−２の現像欠陥の数は１０００を越えていたが、グラフに示されるようにサンプル２−３〜２−７の現像欠陥の数はサンプル２−１及び２−２に比べてはるかに抑えられていた。従って純水によるプリウエットを行った後、更に現像液によるプリウエットを行うことで現像欠陥が抑えられるという本発明の効果が証明された。

ところでこの評価試験２及びこれ以降に説明する評価試験において各現像欠陥はその度合いに応じて分類し、各分類ごとに数を測定しており、ＳＥＭで観察して図１２（ａ）に示すようにパターンにかかっていないものをコード１、図１２（ｂ）に示すようにパターンにかかるような微細な欠陥が生じているものをコード２、図１２（ｃ）に示すようにパターンにかかるように大きく欠陥が生じているものをコード３とした。またＳＥＭで判別できない程度の微細な欠陥が生じているものをコード４とした。各グラフにおいてコード１は縦線をつけて示しており、コード２は斜線をつけて示し、コード３は多数の点をつけ、コード４は無地で表示している。

（評価試験３〜８）
続いて各ステップごとに、そのステップの処理時間とスピンチャックによるウエハの回転速度が現像処理に与える影響を調べるため次の評価試験３〜８を行った。これらの評価試験では、各ステップのウエハＷの回転速度の標準値を１２００ｒｐｍ、また各ステップの処理時間の標準値を下の表のように夫々設定し、所定の一つのステップの回転速度及び処理時間をこれらの標準値からずらして現像処理を行い、現像欠陥の数を測定している。なお各ノズルから供給される純水及び現像液の流量は一定であり、複合ノズル体の移動速度も１５０ｍｍ／秒で一定に設定されている。また各ノズル３１Ａ、３１ＢからウエハＷに夫々現像液、純水を供給するときに、各吐出口３３Ａ，３３ＢとウエハＷとの距離が１２ｍｍになるように設定した。

（評価試験３−１）
ステップ２においてウエハＷの回転速度を１２００ｒｐｍに設定し、純水の吐出時間を夫々０．５秒、１秒、１．５秒に設定して処理を行った。既述のようにステップ２以外の各ステップの処理条件は上記の標準値に設定している。図１３（ａ）はこの評価試験の結果を示しており、この結果から純水のウエハＷへの供給量が少ないと現像欠陥が起こりやすいことがわかる。

（評価試験３−２）
ステップ２において純水の吐出時間を１秒に設定し、ウエハＷの回転速度を夫々７００ｒｐｍ、１１００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍとして処理を行った。図１３（ｂ）はこの評価試験の結果を示しており、７００ｒｐｍのときに比べて１１００ｒｐｍ及び１５００ｒｐｍのときには現像欠陥が少ないことが分かる。回転数が１５００ｒｐｍを越えると純水がウエハＷ上で成膜されず飛散してしまうおそれがあるため、この試験結果から純水の供給処理におけるウエハＷの回転速度は１１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍが好ましいことが分かる。

（評価試験４）
ステップ３において純水の供給を停止してから現像液の供給を開始するまでの時間を夫々０秒、０．１秒、０．３秒、２秒に設定して処理を行った。なお前記時間が０秒の場合は、純水の吐出停止後、現像液ノズル３１ＡがウエハＷの中心上に移動する前に現像液の供給を開始しており、当該ノズル３１ＡがウエハＷ周縁側から中心への移動する間においても現像液を吐出している。時間が０．１秒以上である場合には現像液ノズル３１ＡがウエハＷの中心に移動してから現像液の供給を開始している。図１４はこの評価試験の結果を示したものであり、純水の供給を停止してから現像液の供給を開始するまでの時間が０．３秒以上であると現像欠陥が多くなっている。従って純水の供給停止から現像液の供給開始までの時間は０．１秒以下が好ましいことが分かる。
なお上記実施形態において純水ノズル３１Ｂは鉛直下方に純水を吐出するように構成されているが、純水ノズル３１Ｂを斜めに設けてその吐出口３３ＢのウエハＷへの投影領域と現像ノズル３１Ａの吐出口３３ＡのウエハＷへの投影領域とがウエハＷの中心で重なるように構成することにより、ウエハＷへの純水の供給終了と同時に複合ノズル体３を移動させることなく現像液３ＡをウエハＷの中心に供給し、ウエハＷの中心へ純水の吐出停止すると同時に、その中心に現像液を供給するようにしてもよい。

（評価試験４−１）
ステップ４においてウエハＷの回転速度を１２００ｒｐｍに設定し、現像液の吐出流量は一定で吐出時間を夫々０．５秒、０．７秒、１．５秒として夫々処理を行った。また他のウエハについてはウエハＷ中心への現像液の吐出を行わなかった。図１５（ａ）はこの評価試験の結果を示したグラフであり、このグラフにおいて上記のようにウエハＷの中心への現像液の吐出を行わなかったものは吐出時間０秒としている。吐出時間０秒のウエハＷに比べて中心へと現像液を吐出したウエハＷはいずれも現像欠陥数が少なく、本発明の効果が示された。

（評価試験４−２）
ステップ４において現像液の吐出時間を０．７秒に設定し、ウエハＷの回転速度を夫々７００ｒｐｍ、１１００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍとして処理を行った。図１５（ｂ）はこの評価試験の結果を示しており、７００ｒｐｍのときに比べて１１００ｒｐｍ及び１５００ｒｐｍでは現像欠陥が少ないことが分かる。１５００ｒｐｍ以上の回転速度でウエハが回転すると、現像液もウエハＷから飛散し、成膜が行われなくなるおそれがあるので、この試験結果から１回目の現像液供給時のウエハＷの回転速度は１１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍが好ましいといえる。

（評価試験５−１）
ステップ５において現像液ノズルを動かしながらの現像液の吐出時間を０．３秒に設定し、ウエハＷの回転速度を夫々７００ｒｐｍ、１１００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍとして処理を行った。図１６はこの評価試験の結果を示しており、１５００ｒｐｍに比べて７００ｒｐｍ及び１２００ｒｐｍでは現像欠陥が少ないことが分かる。この結果からこのステップ５におけるウエハＷの回転速度は７００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍが好ましいといえる。

（評価試験６−１）
ステップ６においてウエハＷの回転速度を１２００ｒｐｍに固定し、現像液ノズルがウエハＷの外側の所定の待機位置に移動してから、その周縁部に現像液を吐出するまでの待機時間を夫々０秒、１秒、２秒、３秒として夫々処理を行った。図１７（ａ）はこの評価試験の結果を示しており、このグラフから待機時間と現像欠陥の数との間に特に規則性は見られなかった。

（評価試験６−２）
ステップ６において前記待機時間を１秒に固定し、ウエハＷの回転速度を夫々７００ｒｐｍ、１１００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍとして処理を行った。図１７（ｂ）はこの評価試験の結果を示しており、このグラフから待機時間と現像欠陥の数との間に特に規則性は見られなかった。

（評価試験７）
先ず夫々同様にレジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光処理を受けた複数のウエハＷをサンプル７−１〜７−１０として用意した。そしてこれらサンプル７−１〜７−４についてはステップ２，４，５のウエハの回転速度をいずれも１２００ｒｐｍに設定して一連の現像処理を行った。サンプル７−５〜７−１０についてはステップ２の回転速度を１５００ｒｐｍ、ステップ４の回転速度を１５００ｒｐｍ、ステップ５の回転速度を７００ｒｐｍに夫々設定し、それ以外のステップの回転速度は１２００ｒｐｍに設定した。各サンプルの現像処理後、ウエハＷの面内における欠陥数を測定した。

図１８のグラフは上記の実験結果を示したものであり、このグラフに示されるようにサンプル７−１〜７−５に比べてサンプル７−６〜７−１０は現像欠陥数が少ない。従って各ステップのウエハＷの回転速度を適切に制御することで現像欠陥が抑えられることが示された。

本発明の実施の形態に係る現像の縦断側面図である。 前記現像装置の横断平面図である。 前記現像装置の複合ノズル体の斜視図である。 前記現像装置による現像処理の各工程を示す説明図である。 前記現像装置による現像処理の各工程を示す説明図である。 前記現像処理におけるウエハ上の純水及び現像液の様子を示した説明図である。 前記現像処理におけるウエハ上の純水及び現像液の様子を示した説明図である。 前記現像装置が適用された塗布、現像装置の平面図である。 前記塗布、現像装置の斜視図である。 評価試験の結果を示したグラフである。 評価試験の結果を示したグラフである。 現像欠陥の状態を示した説明図である。 評価試験の結果を示したグラフである。 評価試験の結果を示したグラフである。 評価試験の結果を示したグラフである。 評価試験の結果を示したグラフである。 評価試験の結果を示したグラフである。 評価試験の結果を示したグラフである。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ 現像装置
３ 複合ノズル体
３１Ａ 現像液ノズル
３１Ｂ 純水ノズル
４Ａ 現像液
４Ｂ 純水
４１ レジスト
１００ 制御部

Claims (10)

1. 基板に対して当該基板の周縁部側から中心部側に向かって伸びる帯状に現像液を供給すると共に、前記帯の長さ方向に現像液の供給位置を移動できるように移動自在に構成される現像液ノズルを用いて行う現像方法において、
   表面に撥水性を有するレジストが塗布され、露光された後の基板の中心部に現像液の濡れ性を高めるために現像能力の無い表面処理液を供給する工程と、
   前記基板を鉛直軸周りに回転させて、遠心力によりこの表面処理液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に表面処理液の液膜を形成する第１のプリウエット工程と、
   前記液膜の形成後、基板を鉛直軸回りに回転させながら、前記現像液ノズルから基板の中心部に現像液を供給して遠心力によりこの現像液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に現像液膜を形成し、次いで前記基板を７００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍで回転させた状態で前記現像液を供給しながら当該現像液の供給位置を基板の中心部から基板の周縁部側へ移動させた後に基板への前記現像液の供給を停止する第２のプリウエット工程と、
   前記基板への前記現像液の供給停止後、再び前記現像液ノズルから現像液を供給し、基板を鉛直軸回りに回転させた状態で当該現像液を基板に供給しながら前記現像液の供給位置を基板の周縁部側から中心部側に向かって移動させる第２の現像液供給工程と、
   を含み、
   回転する前記基板の半径をＲ１とし、前記第２のプリウエット工程において現像液の供給を停止するときの前記基板の中心と前記供給位置との距離をＲ２とすると、Ｒ２／Ｒ１は０より大きく１以下であり、前記第２のプリウエット工程において前記基板の周縁部側への現像液の供給位置の移動を開始してから当該現像液の供給を停止するまでの時間は０．２〜０．３秒であることを特徴とする現像方法。
2. 前記表面処理液の供給を停止した後、０．１秒以内に前記第２のプリウエット工程における基板の中心部への現像液の供給が開始されることを特徴とする請求項１記載の現像方法。
3. 前記現像液の前記レジストに対する濡れ性は、前記表面処理液の当該レジストに対する濡れ性よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の現像方法。
4. 表面処理液は純水であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の現像処理方法。
5. 第１のプリウエット工程における基板の回転速度は１１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の現像方法。
6. 第２のプリウエット工程における現像液を基板の中心部に供給するときの基板の回転速度は１１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍであることを特徴とする１ないし５のいずれか一に記載の現像方法。
7. 第２のプリウエット工程において基板に形成される現像液膜の現像液は、第２の現像液供給工程において基板に供給される現像液よりも低濃度であ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現像方法。
8. 表面に撥水性を有するレジストが塗布され、露光された後の基板を水平に保持する基板保持部と、
   基板を保持した基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
   基板の中心部に現像液の濡れ性を高めるために現像能力の無い表面処理液を供給するための表面処理ノズルと、
   基板に対して当該基板の周縁部側から中心部側に向かって伸びる帯状に現像液を供給すると共に、前記帯の長さ方向に現像液の供給位置を移動できるように移動自在に構成される現像液ノズルと、
   表面処理液ノズルからの表面処理液の基板への供給、現像液ノズルからの現像液の基板への供給、現像液ノズルの移動及び前記回転駆動機構を介した基板の回転を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   基板を回転させながら当該基板の中心部に表面処理液を供給して、遠心力によりこの表面処理液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に表面処理液の液膜を形成する第１のプリウエット処理と、
   基板を回転させながら、前記現像液ノズルから前記液膜が形成された基板の中心部に現像液を供給して、遠心力によりこの現像液を基板の周縁部へ展伸させて基板表面に現像液膜を形成し、次いで前記基板を７００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍで回転させた状態で前記現像液を供給しながら当該現像液の供給位置を基板の中心部から基板の周縁部側へ移動させた後に基板への前記現像液の供給を停止する第２のプリウエット処理と、
   前記基板への前記現像液の供給停止後、再び前記現像液ノズルから現像液を供給し、基板を回転させた状態で当該現像液を基板に供給しながら前記現像液の供給位置を基板の周縁部側から中心部側に向かって移動させる第２の現像液の供給処理と、
   を行う機能を備え、
   回転する前記基板の半径をＲ１とし、前記第２のプリウエット工程において現像液の供給を停止するときの前記基板の中心と前記供給位置との距離をＲ２とすると、Ｒ２／Ｒ１は０より大きく１以下であり、前記第２のプリウエット工程において前記基板の周縁部側への現像液の供給位置の移動を開始してから当該現像液の供給を停止するまでの時間は０．２〜０．３秒であることを特徴とする現像装置。
9. 第２のプリウエット処理において基板に形成される現像液膜の現像液は、第２の現像液の供給処理において基板に供給される現像液よりも低濃度であることを特徴とする請求項８記載の現像装置。
10. レジストが塗布され、露光された後の基板に対する現像を行う現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし７のいずれか一に記載の現像方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。

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