JP5985943B2 - 液処理方法、液処理装置及び液処理用記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、液処理方法、液処理装置及び液処理用記録媒体に関する。

従来の半導体製造方法では、処理液により基板表面に凹凸パターンを形成する様々な液処理が行われる。例えば、特許文献１には、基板表面に形成されたレジスト膜に露光処理が行われた後に、基板表面に現像液を供給する工程と、リンス液によって現像液を洗い流す工程と、リンス液を乾燥させる工程とを備え、基板表面にレジストパターン（凹凸パターン）を形成する現像処理方法が記載されている。また、特許文献２には、フッ酸等の薬液により基板表面に薬液処理を行う工程と、基板を第１速度で回転させながら、リンス液を用いて基板表面の薬液を洗い流す工程と、基板の回転速度を低めて、基板上にリンス液の液膜をパドル状に形成する工程と、基板の回転速度を高めて、リンス液の液膜の厚さを減少させる工程と、基板を回転させた状態で、リンス液の液膜を、リンス液よりも表面張力が小さいイソプロピルアルコールの液膜に置換する工程と、基板の回転速度を更に高めてイソプロピルアルコールを振り切ることで基板を乾燥させる工程とを備え、基板表面にデバイスパターン（凹凸パターン）を形成する基板処理方法が開示されている。

特開２００６−８０３１５号公報参照 特開２００９−２１２４０７号公報参照

特許文献２に記載された基板処理方法によれば、基板上のリンス液が、リンス液より表面張力が小さいイソプロピルアルコールに置換される。これにより、基板の乾燥時に凹凸パターンに作用する応力が低下する。しかしながら、特許文献２に記載された液処理方法では、凹凸パターンの倒れを十分に抑制することができない場合があった。特に、特許文献１に記載された現像処理方法では、イソプロピルアルコールによってレジストパターンが溶解してしまうおそれがあるため、特許文献２に記載された液処理方法を採用することさえも難しく、レジスト―パターンの倒れの発生を十分に抑制することができない場合があった。

本発明は、基板表面に形成された凹凸パターンの倒れの発生を十分に抑制することができる液処理方法、液処理装置及び液処理用記録媒体を提供することを目的とする。

本発明者等は、凹凸パターンの倒れを十分に抑制することができない要因について調査研究を行った結果、次の事象を見出すに至った。基板を回転させることでリンス液を薄膜化させると、凹凸パターンを構成する凸部と、リンス液の液溜りとが基板上に交互に並んだ状態となる。このとき、一部の液溜りの液面高さが他の液溜りの液面高さより低くなる場合がある。例えば、基板の外周部では、基板の中心部に比べ、大きな遠心力でリンス液が振り切られるため、リンス液の液溜りの液面高さが低くなる場合がある。また、遠心力によって外周側に移動するリンス液により、凸部間のリンス液が引き出されることで、外周部以外の部分でも、リンス液の液溜りの液面高さが低くなる場合がある。液面高さが低くなった液溜りに隣接する凸部は、互いに液面高さが異なる液溜りにより挟まれることとなる。すると、凸部の一方側の液溜りによる応力と他方側の液溜りによる応力との差が生じ、その差によって凸部の倒れが生じてしまう場合がある。

そこで、本発明に係る液処理方法は、基板の表面上に処理液を供給する処理液供給工程と、基板の表面上にリンス液を供給しながら、第１の回転数で基板を回転させることで、基板の表面上の処理液を洗い流すリンス工程と、基板の表面上に、リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガス又はリンス液のミストを供給しながら、第１の回転数より小さい第２の回転数で基板を回転させることで、基板の表面上のリンス液を薄膜化させる薄膜化工程と、基板の表面に光を照射することで、基板の表面上で薄膜化したリンス液を蒸発させ、基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、を備える。

この液処理方法では、基板の表面上にリンス液を供給しながら、第１の回転数で基板を回転させるリンス工程の後に、リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガス又はリンス液のミストを基板の表面上に供給しながら、第１の回転数より小さい第２の回転数で基板を回転させる薄膜化工程が行われる。第１の回転数より小さい第２の回転数で基板が回転することで、基板の表面上のリンス液の一部が振り切られ、基板の表面上のリンス液が薄膜化される。高濃度ガス又はミストの供給により、基板の表面上にリンス液の液滴が付着するため、リンス液の液面高さが部分的に低下したとしても、低下した部分にリンス液が補充される。このため、リンス液の液面高さの部分的な低下を抑制することができる。薄膜化工程の後には、基板の表面に光を照射する乾燥工程が行われる。基板の表面に光を照射することでリンス液の蒸発を全体的に促進し、リンス液の液面高さの部分的な低下を抑制しながら基板を乾燥させることができる。従って、基板が乾燥するまで、各凸部の一方側の液溜りによる応力と他方側の液溜りによる応力との差を小さく保ち、凹凸パターンの倒れを十分に抑制することができる。

乾燥工程では、基板を回転させずに、基板の表面に光を照射してもよい。この場合、基板を回転させないことで、基板の表面の各部間で移動速度の差がなくなる。これにより、各部におけるリンス液の乾燥条件が均一化されるため、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

乾燥工程では、第２の回転数より小さい第３の回転数で基板を回転させながら、基板の表面に光を照射してもよい。この場合、基板の表面の一部が光照射装置の光の照射範囲に入っていない場合であっても、光を照射する光照射装置に対して基板を回転させることで、基板の表面の全体に万遍なく光が照射される。これにより、基板の表面の各部におけるリンス液の乾燥条件が均一化されるため、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。なお、基板を回転させると、基板の表面の各部間で移動速度の差が生じることとなるが、第３の回転数が第２の回転数より小さいため、移動速度の差によるリンス液の乾燥条件の差を十分に小さくすることができる。

薄膜化工程の前に、第２の回転数より小さい第４の回転数で基板を回転させることで、基板の表面上にリンス液の液膜をパドル状に形成する液膜形成工程を更に備えてもよい。この場合、薄膜化工程の前段階において、リンス液の液膜をパドル状に形成し、基板の表面を万遍なく液膜で被覆することができる。これにより、薄膜化工程では、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

薄膜化工程では、基板の表面のうち、少なくとも基板の外周に沿う部分に高濃度ガス又はミストを供給してもよい。上述したように、基板が回転しているときに、基板の外周部では、基板の中心部に比べ、大きな遠心力でリンス液が振り切られるため、リンス液の液溜りの液面高さが低くなる場合がある。このため、少なくとも基板の外周に沿う部分に高濃度ガス又はミストを供給することで、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

本発明に係る液処理装置は、基板を保持する基板保持装置と、基板保持装置に保持された基板に交差する軸線を中心に、基板保持装置を回転させる回転装置と、処理液を供給する処理液供給装置と、リンス液を供給するリンス液供給装置と、リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガス又はリンス液のミストを供給するガス又はミスト供給装置と、光を照射する光照射装置と、基板保持装置に保持された基板の表面上に処理液を供給するように処理液供給装置を制御する処理液供給制御手段と、基板保持装置に保持された基板の表面上にリンス液を供給するようにリンス液供給装置を制御しながら、第１の回転数で基板保持装置を回転させるように回転装置を制御することで、基板の表面上の処理液を洗い流すリンス制御手段と、基板保持装置に保持された基板の表面上に高濃度ガス又はミストを供給するようにガス又はミスト供給装置を制御しながら、第１の回転数より小さい第２の回転数で基板を回転させるように回転装置を制御することで、基板の表面上のリンス液を薄膜化させる薄膜化制御手段と、基板保持装置に保持された基板の表面に光を照射するように光照射装置を制御することで、基板の表面上で薄膜化したリンス液を蒸発させ、基板の表面を乾燥させる乾燥制御手段と、を備える。

この液処理装置では、基板の表面上にリンス液を供給しながら、第１の回転数で基板を回転させるリンス工程の後に、リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガス又はリンス液のミストを基板の表面上に供給しながら、第１の回転数より小さい第２の回転数で基板を回転させる薄膜化工程を行うことができる。第１の回転数より小さい第２の回転数で基板が回転することで、基板の表面上のリンス液の一部が振り切られ、基板の表面上のリンス液が薄膜化される。高濃度ガス又はミストの供給により、基板の表面上にリンス液の液滴が付着するため、リンス液の液面高さが部分的に低下したとしても、低下した部分にリンス液が補充される。このため、リンス液の液面高さの部分的な低下を抑制することができる。薄膜化工程の後には、基板の表面に光を照射する乾燥工程を行うことができる。基板の表面に光を照射することでリンス液の蒸発を全体的に促進し、リンス液の液面高さの部分的な低下を抑制しながら基板を乾燥させることができる。従って、基板が乾燥するまで、各凸部の一方側の液溜りによる応力と他方側の液溜りによる応力との差を小さく保ち、凹凸パターンの倒れを十分に抑制することができる。

乾燥制御手段は、基板保持装置を回転させないように回転装置を制御しながら、基板保持装置に保持された基板の表面に光を照射するように光照射装置を制御してもよい。この場合、基板を回転させないことで、基板の表面の各部間で移動速度の差がなくなる。これにより、各部におけるリンス液の乾燥条件が均一化されるため、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

乾燥制御手段は、第２の回転数より小さい第３の回転数で基板保持装置を回転させるように回転装置を制御しながら、基板保持装置に保持された基板の表面に光を照射するように光照射装置を制御してもよい。この場合、基板の表面の一部が光照射装置の光の照射範囲に入っていない場合であっても、光照射装置に対して基板を回転させることで、基板の表面の全体に万遍なく光が照射される。これにより、基板の表面の各部におけるリンス液の乾燥条件が均一化されるため、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。なお、基板を回転させると、基板の表面の各部間で移動速度の差が生じることとなるが、第３の回転数が第２の回転数より小さいため、移動速度の差によるリンス液の乾燥条件の差を十分に小さくすることができる。

薄膜化制御手段がリンス液を薄膜化させる前に、基板保持装置を第２の回転数より小さい第４の回転数で回転させるように回転装置を制御することで、基板の表面上にリンス液の液膜をパドル状に形成する液膜形成制御手段を更に備えてもよい。この場合、薄膜工程の前段階において、リンス液の液膜をパドル状に形成し、基板の表面を万遍なく液膜で被覆することができる。これにより、薄膜化工程では、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

薄膜化制御手段は、基板保持装置に保持された基板の表面のうち、少なくとも基板の外周に沿う部分に高濃度ガス又はミストを供給するようにガス又はミスト供給装置を制御してもよい。上述したように、基板が回転しているときに、基板の外周部では、基板の中心部に比べ、大きな遠心力でリンス液が振り切られるため、リンス液の液溜りの液面高さが低くなる場合がある。このため、少なくとも基板の外周に沿う部分に高濃度ガス又はミストを供給することで、リンス液の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

本発明に係る液処理用記録媒体は、液処理装置に用いられ、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウェアが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、制御プログラムは、上記液処理方法を実行するように工程が組まれている。

本発明に係る液処理方法、液処理装置及び液処理用記録媒体によれば、基板表面に形成された凹凸パターンの倒れの発生を十分に抑制することができる。

本発明に係る現像処理装置が適用される塗布・現像装置の斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 現像処理装置の概略構成を示す断面図である。 現像処理装置の概略構成を示す平面図である。 現像液供給工程を示す模式図である。 リンス工程から乾燥工程までの手順を示す模式図である。 リンス液の液溜りの状態を示す模式図である。 現像処理装置の変形例を示す平面図である。 図９中の現像処理装置による薄膜化工程を示す模式図である。 現像処理装置の更に他の変形例を示す平面図である。 現像処理装置の更に他の変形例を示す平面図である。 現像処理装置の更に他の変形例を示す平面図である。 図１３中の現像処理装置による薄膜化工程を示す模式図である。 現像処理装置の更に他の変形例による乾燥工程を示す模式図である。

以下、本発明に係る液処理装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態の液処理装置は、現像処理装置である。まず、この現像処理装置が適用される塗布・現像装置の一例について説明する。図１〜図３に示されるように、塗布・現像装置１は、キャリアブロックＳ１と、キャリアブロックＳ１に隣接する処理ブロックＳ２と、処理ブロックＳ２に隣接するインターフェースブロックＳ３とを備えている。以下の説明における「前後左右」は、インターフェースブロックＳ３側を前側、キャリアブロックＳ１側を後側とした方向を意味するものとする。

キャリアブロックＳ１は、複数のキャリア２を設置するためのキャリアステーション３と、キャリアステーション３と処理ブロックＳ２との間に介在する搬入・搬出部４とを有している。キャリア２は、複数枚のウェハ（基板）Ｗを密封状態で収容し、キャリアステーション３上に着脱自在に設置される。キャリア２の一側面２ａ側には、ウェハＷを出し入れするための開閉扉（不図示）が設けられている。搬入・搬出部４には、キャリアステーション３に設置された複数のキャリア２にそれぞれ対応する開閉扉４ａが設けられている。搬入・搬出部４内には、キャリアステーション３に設置されたキャリア２からウェハＷを取り出して処理ブロックＳ２に渡し、処理ブロックＳ２からウェハＷを受け取ってキャリア２内に戻す受け渡しアームＡ１が収容されている。

処理ブロックＳ２は、ウェハＷの表面上に下層の反射防止膜を形成する下層反射防止膜形成（ＢＣＴ）ブロック５と、下層の反射防止膜の上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成（ＣＯＴ）ブロック６と、レジスト膜の上に上層の反射防止膜を形成する上層反射防止膜形成（ＴＣＴ）ブロック７と、現像処理を行う現像処理（ＤＥＶ）ブロック８とを有している。これらのブロックは、床面側からＤＥＶブロック８、ＢＣＴブロック５、ＣＯＴブロック６、ＴＣＴブロック７の順に積層されている。

ＢＣＴブロック５には、反射防止膜形成用の薬液を塗布する塗布ユニット（不図示）と、加熱・冷却ユニット（不図示）と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ２とが収容されている。ＴＣＴブロック７にも同様に、塗布ユニットと、加熱・冷却ユニットと、搬送アームＡ４とが収容されている。ＣＯＴブロック６には、レジスト膜形成用の薬液を塗布する塗布ユニット（不図示）と、加熱・冷却ユニット（不図示）と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ３とが収容されている。

図２及び図３に示されるように、ＤＥＶブロック８には、複数の現像処理ユニット（現像処理装置）Ｕ１と、複数の加熱・冷却ユニットＵ２と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ５と、これらのユニットを経ずに処理ブロックＳ２の前後間でウェハＷを搬送する直接搬送アームＡ６とが収容されている。複数の現像処理ユニットＵ１は、ＤＥＶブロック８の右側で、後側から前側に向かって並べられると共に、上下２段に積層されている。複数の加熱・冷却ユニットＵ２は、ＤＥＶブロック８の左側で、後側から前側に向かって並べられている。搬送アームＡ５は、現像処理ユニットＵ１と加熱・冷却ユニットＵ２との間に設けられ、前後方向及び上下方向に移動可能とされている。直接搬送アームＡ６は、ＤＥＶブロック８の上部に設けられ、前後方向に移動可能とされている。

処理ブロックＳ２の後側には、床面からＴＣＴブロック７に亘るように棚ユニットＵ３が設けられている。棚ユニットＵ３は、上下方向に並ぶ複数のセルＣ３０〜Ｃ３８に区画されている。棚ユニットＵ３の近傍には、セルＣ３０〜Ｃ３８間でウェハＷを搬送する昇降自在な昇降アームＡ７が設けられている。処理ブロックＳ２の前側には、床面からＤＥＶブロック８の上部に亘るように棚ユニットＵ４が設けられている。棚ユニットＵ４は、上下方向に並ぶ複数のセルＣ４０〜Ｃ４２に区画されている。

インターフェースブロックＳ３は、露光装置Ｅ１に接続される。インターフェースブロックＳ３には、処理ブロックＳ２の棚ユニットＵ４から露光装置Ｅ１にウェハＷを渡し、露光装置Ｅ１からウェハＷを受け取り棚ユニットＵ４に戻す受け渡しアームＡ８が収容されている。

このような塗布・現像装置１では、まず、レジストパターンが形成されていない複数のウェハＷを収容したキャリア２がキャリアステーション３に設置される。このとき、キャリア２の一側面２ａは搬入・搬出部４の開閉扉４ａに向けられる。次に、キャリア２の開閉扉と搬入・搬出部４の開閉扉４ａとが共に開放され、受け渡しアームＡ１により、キャリア２内のウェハＷが取り出され、処理ブロックＳ２の棚ユニットＵ３のいずれかのセルに順次搬送される。

受け渡しアームＡ１により棚ユニットＵ３のいずれかのセルに搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７により、ＢＣＴブロック５に対応するセルＣ３３に順次搬送される。セルＣ３３に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ２によってＢＣＴブロック５内の各ユニットに搬送され、このウェハＷの表面上に下層反射防止膜が形成される。

下層反射防止膜が形成されたウェハＷは、搬送アームＡ２によってセルＣ３３の上のセルＣ３４に搬送される。セルＣ３４に搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７によって、ＣＯＴブロック６に対応するセルＣ３５に搬送される。セルＣ３５に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ３によりＣＯＴブロック６内の各ユニットに搬送され、このウェハＷの下層反射防止膜の上にレジスト膜が形成される。

レジスト膜が形成されたウェハＷは、搬送アームＡ３によってセルＣ３５の上のセルＣ３６に搬送される。セルＣ３６に搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７によって、ＴＣＴブロック７に対応するセルＣ３７に搬送される。セルＣ３７に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ４によってＴＣＴブロック７内の各ユニットに搬送され、このウェハＷのレジスト膜の上に上層反射防止膜が形成される。

上層反射防止膜が形成されたウェハＷは、搬送アームＡ４によってセルＣ３７の上のセルＣ３８に搬送される。セルＣ３８に搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７によって直接搬送アームＡ６に対応するセルＣ３２に搬送され、直接搬送アームＡ６によって棚ユニットＵ４のセルＣ４２に搬送される。セルＣ４２に搬送されたウェハＷは、インターフェースブロックＳ３の受け渡しアームＡ８により露光装置Ｅ１に渡され、レジスト膜の露光処理が行われる。露光処理後のウェハＷは、受け渡しアームＡ８によりセルＣ４２の下のセルＣ４０，Ｃ４１に搬送される。

セルＣ４０，Ｃ４１に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ５により、ＤＥＶブロック８内の各ユニットに搬送され、現像処理が行われ、ウェハＷの表面上にレジストパターンが形成される。レジストパターンが形成されたウェハＷは、搬送アームＡ５によって棚ユニットＵ３のうちＤＥＶブロック８に対応したセルＣ３０，Ｃ３１に搬送される。セルＣ３０，Ｃ３１に搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７によって、受け渡しアームＡ１がアクセス可能なセルに搬送され、受け渡しアームＡ１によって、キャリア２内に戻される。

なお、塗布・現像装置１の構成は一例に過ぎずない。塗布・現像装置は、塗布ユニットや現像処理ユニット等の液処理ユニットと、加熱・冷却ユニット等の前処理・後処理ユニットと、搬送装置とを備えるものであればよく、これら各ユニットの個数や種類、レイアウト等は適宜変更可能である。

続いて、現像処理ユニット（現像処理装置）Ｕ１について、更に詳細に説明する。図４に示されるように、現像処理ユニットＵ１は、ウェハＷを保持するチャック（基板保持装置）１１と、チャック１１を回転させる回転装置１２と、チャック１１を昇降させる昇降装置１３と、現像液（処理液）を供給する現像液供給装置（処理液供給装置）１４と、リンス液を供給するリンス液供給装置１５と、リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガスを供給する高濃度ガス供給装置１６と、光を照射する光照射装置１７と、制御装置１８とを備えている。ここで、「リンス液の蒸気を高濃度に含む」の「高濃度」とは、高濃度ガス供給装置１６がガス供給を行わない場合の現像処理ユニットＵ１内におけるリンス液の蒸気の濃度に比べて高濃度であることを意味する。

チャック１１は、表面Ｗａが上方に面するように略水平に配置されたウェハＷの中心部を支持し、吸引吸着等により保持する。回転装置１２は、チャック１１の下方に設けられ、鉛直上方に延在した回転軸１２ａと、回転軸１２ａを回転させる電動モータ等の動力源（不図示）とを有している。回転軸１２ａの先端部は、チャック１１に接続されている。これにより、回転装置１２は、チャック１１に保持されたウェハＷに直交する回転軸１２ａの中心軸線ＣＬを中心に、チャック１１を回転させる。昇降装置１３は、回転装置１２に隣接するように設けられている。昇降装置１３を制御することで、ウェハＷの受け渡しを行う受け渡し高さと、現像処理を行う現像高さとの間でチャック１１を昇降させることが可能となっている。

回転装置１２の周囲には、ウェハＷ上から外側に振り切られて落下する液体を受け止める収容器であるカップ１９が設けられている。カップ１９は、回転装置１２を囲む円環形状の底板２０と、底板２０の外縁に沿って鉛直上方に突出した円筒状の外壁２１と、底板２０の内縁に沿って鉛直上方に突出した円筒状の内壁２２とを有している。外壁２１の全部分は、チャック１１に保持されたウェハＷの外縁に対し、平面視で外側に位置する。外壁２１の上端２１ａは、上記現像高さのチャック１１に保持されたウェハＷより上方に位置する。外壁２１の上端２１ａ側の部分には、内側に傾いた傾斜壁部２１ｂが形成されている。内壁２２の全部分は、チャック１１に保持されたウェハＷの外縁に対し、平面視で内側に位置する。内壁２２の上端２２ａは、上記現像高さのチャック１１に保持されたウェハＷより下方に位置する。

内壁２２と外壁２１との間には、内壁２２を囲む円に沿って底板２０の上面から鉛直上方に突出した仕切壁２３が設けられている。底板２０のうち、外壁２１と仕切壁２３との間の部分には、液体を排出するための液体排出孔２０ａが形成され、液体排出孔２０ａが形成された部分に液体排出用の排液管２４が接続されている。底板２０のうち、仕切壁２３と内壁２２との間の部分には、気体を排出する気体排出孔２０ｂが形成され、気体排出孔２０ｂが形成された部分に気体排出用の排気管２５が接続されている。

内壁２２の上部には、平面視で仕切壁２３より外側に張り出した傘状部材２６が設けられている。ウェハＷ上から外側に振り切られた液体は、外壁２１及び傘状部材２６により、外壁２１と仕切壁２３との間に導かれ、液体排出孔２０ａから排出される。仕切壁２３と内壁２２との間には、液体から発生したガスが進入し、そのガスが気体排出孔２０ｂから排出される。

図５に示されるように、カップ１９の外壁２１の外側には、水平方向に延在するガイドレール２７が設けられている。現像液供給装置１４は、ガイドレール２７に沿って移動する移動体１４ａと、移動体１４ａからチャック１１側に延在するアーム１４ｂと、アーム１４ｂの先端部に設けられた現像液ノズル１４ｃとを有している。アーム１４ｂは、チャック１１に保持されたウェハＷの上方にかかるように延在している。現像液ノズル１４ｃは、ガイドレール２７の延在方向（図示右方向又は左方向）から見て、チャック１１に保持されたウェハＷの中心の上方に位置する。現像液ノズル１４ｃには、下方に開口した吐出孔ｈ１が形成されている。吐出孔ｈ１は、ガイドレール２７の延在方向に沿って延びた形状を呈している。現像液ノズル１４ｃには、現像液の供給源（不図示）から現像液が送られ、現像液ノズル１４ｃの吐出孔ｈ１から下方に向かって現像液が吐出される。現像液の供給源は、例えば現像液の貯蔵容器及びポンプ等である。

リンス液供給装置１５は、ガイドレール２７に沿って移動する移動体１５ａと、移動体１５ａからチャック１１側に延在するアーム１５ｂと、アーム１５ｂの先端部に設けられたリンス液ノズル１５ｃとを有している。アーム１５ｂは、チャック１１に保持されたウェハＷの上方にかかるように延在している。リンス液ノズル１５ｃは、ガイドレール２７の延在方向（図示右方向又は左方向）から見て、チャック１１に保持されたウェハＷの中心の上方に位置する。リンス液ノズル１５ｃには、下方に開口した吐出孔ｈ２が形成されている。リンス液ノズル１５ｃには、リンス液の供給源（不図示）からリンス液が送られ、リンス液ノズル１５ｃの吐出孔ｈ２から下方に向かってリンス液が吐出される。リンス液の供給源は、例えばリンス液の貯蔵容器及びポンプ等である。リンス液は、例えば純水である。

高濃度ガス供給装置１６は、ガイドレール２７に沿って移動する移動体１６ａと、移動体１６ａからチャック１１側に延在するアーム１６ｂと、アーム１６ｂに沿って設けられた複数のガスノズル１６ｃとを有している。アーム１６ｂは、チャック１１に保持されたウェハＷの上方にかかるように延在している。複数のガスノズル１６ｃは、ガイドレール２７の延在方向から見て、チャック１１に保持されたウェハＷの中心から外周に亘る部分の上方に位置する（図７（ｃ）参照）。各ガスノズル１６ｃには、下方に開口した吐出孔ｈ３が形成されている。各ガスノズル１６ｃには、高濃度ガスの供給源から高濃度ガスが送られ、各ガスノズル１６ｃの吐出孔ｈ３から下方に向かって高濃度ガスが吐出される。高濃度ガスの供給源は、例えばリンス液の気化装置及び送風機等である。

光照射装置１７は、チャック１１の上方に設けられている。光照射装置１７は、ＬＥＤ等の光源を有し、例えば赤外光等、リンス液の蒸発を促進するのに適した光を下方に照射する。光照射装置１７による光の照射範囲は、チャック１１に保持されたウェハＷの表面Ｗａより広くなっている。

制御装置１８は、制御用のコンピュータであり、現像処理条件の設定画面を表示する表示部（不図示）と、現像処理条件を入力する入力部（不図示）と、コンピュータ読み取り可能な記録媒体からソフトウェアを読み取る読取部（不図示）とを有している。記録媒体には、制御装置１８に制御プログラムを実行させるソフトウェアが記録されており、このソフトウェアが制御装置１８の読取部によって読み取られる。記録媒体としては、例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリカード等が挙げられる。制御装置１８は、入力部に入力された現像処理条件と、読取部により読み取られたソフトウェアとに応じて、チャック１１、昇降装置１３、回転装置１２、現像液供給装置１４、リンス液供給装置１５、高濃度ガス供給装置１６及び光照射装置１７を制御し、現像処理を実行する。以下、制御装置１８の制御手順について説明する。

まず、上述した搬送アームＡ５により、ウェハＷが現像処理ユニットＵ１内に搬入される。ウェハＷにはレジスト膜ＲＦが形成され、レジスト膜ＲＦには露光処理が施されている。ウェハＷは、レジスト膜ＲＦが上方に面した状態で、略水平に配置される。制御装置１８は、昇降装置１３によりチャック１１を上記受け渡し高さまで上昇させ、搬送アームＡ５からチャック１１上にウェハＷを受け取り、チャック１１によりウェハＷを保持し、昇降装置１３によりチャック１１を上記現像高さまで下降させる。

次に、現像液供給装置１４の移動体１４ａを移動させ、図６（ａ）に示されるように、現像液供給装置１４の現像液ノズル１４ｃをウェハＷの外周から中心に向かって移動させる。このときに、回転装置１２によりチャック１１を回転させると共に、現像液ノズル１４ｃから現像液Ｌ１を吐出させる。これにより、渦巻き状の線に沿って、ウェハＷの表面Ｗａ全体に現像液Ｌ１を塗布し、図６（ｂ）に示されるように、現像液Ｌ１の液膜ＬＦ１を表面Ｗａ上にパドル状に形成する。このように、制御装置１８は、チャック１１に保持されたウェハＷの表面Ｗａ上に現像液（処理液）Ｌ１を供給するように現像液供給装置１４を制御する処理液供給制御手段として機能する。

次に、リンス液供給装置１５の移動体１５ａを移動させ、図７（ａ）に示されるように、リンス液ノズル１５ｃをウェハＷの中心の上方に位置させ、リンス液ノズル１５ｃからリンス液Ｌ２を吐出させる。このとき、回転装置１２によりチャック１１を回転数ω１（第１の回転数）で回転させる。これにより、ウェハＷの表面Ｗａ上の現像液Ｌ１を洗い流す。現像液Ｌ１と共に、レジスト膜ＲＦの不要部分が洗い流されることで、ウェハＷの表面Ｗａ上にレジストパターンＰが形成される（図８参照）。回転数ω１は、例えば５００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍである。このように、制御装置１８は、チャック１１に保持されたウェハＷの表面Ｗａ上にリンス液を供給するようにリンス液供給装置１５を制御しながら、第１の回転数でチャック１１を回転させるように回転装置１２を制御するリンス制御手段として機能する。

次に、図７（ｂ）に示されるように、回転装置１２によりチャック１１を回転数ω４（第４の回転数）で回転させ、リンス液ノズル１５ｃからのリンス液Ｌ２の供給を停止する。これにより、ウェハＷの表面Ｗａ上にリンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２をパドル状に形成する。回転数ω４は、回転数ω１より小さく、例えば１０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍである。このように、制御装置１８は、チャック１１を第４の回転数で回転させるように回転装置１２を制御することで、ウェハＷの表面Ｗａ上にリンス液の液膜ＬＦ２をパドル状に形成する液膜形成制御手段として機能する。

次に、高濃度ガス供給装置１６の移動体１６ａを移動させ、図７（ｃ）に示されるように、複数のガスノズル１６ｃをウェハＷの中心から外周に亘る部分の上方に位置させ、各ガスノズル１６ｃからウェハＷの表面Ｗａ上に高濃度ガスＧ１を供給させながら、回転装置１２によりチャック１１を回転数ω２（第２の回転数）で回転させる。回転数ω２は、回転数ω１より小さく且つ回転数ω４より大きく、例えば１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍである。これにより、リンス液の液膜ＬＦ２が薄膜化される。このように、制御装置１８は、チャック１１に保持されたウェハＷの表面Ｗａ上に高濃度ガスＧ１を供給するように高濃度ガス供給装置１６を制御しながら、第２の回転数でウェハＷを回転させるように回転装置１２を制御することで、ウェハＷの表面Ｗａ上のリンス液を薄膜化させる薄膜化制御手段として機能する。

次に、図７（ｄ）に示されるように、回転装置１２によりチャック１１を回転数ω４で回転させ、ガスノズル１６ｃからの高濃度ガスＧ１の供給を停止する。次に、図７（ｅ）に示されるように、回転装置１２によるチャック１１の回転を停止させ、光照射装置１７によりウェハＷの表面Ｗａ全体に光を照射する。光の照射により、リンス液の蒸発が促進され、ウェハＷが乾燥する。このように、制御装置１８は、チャック１１に保持されたウェハＷの表面Ｗａに光を照射するように光照射装置１７を制御することで、ウェハＷの表面Ｗａ上で薄膜化したリンス液を蒸発させ、ウェハＷの表面Ｗａを乾燥させる乾燥制御手段として機能する。以上により、現像処理ユニットＵ１による現像処理が完了する。

以上説明したように、現像処理ユニットＵ１では、ウェハＷの表面Ｗａ上にリンス液Ｌ２を供給しながら、回転数ω１でウェハＷを回転させるリンス工程の後に、リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガスＧ１をウェハＷの表面Ｗａ上に供給しながら、回転数ω１より小さい回転数ω２でウェハＷを回転させる薄膜化工程を行うことができる。回転数ω１より小さい回転数ω２でウェハＷが回転することで、ウェハＷの表面Ｗａ上のリンス液Ｌ２の一部が振り切られ、ウェハＷの表面Ｗａ上のリンス液Ｌ２が薄膜化される。

ここで、ウェハＷを回転させ、リンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２を薄膜化させると、図８（ａ）に示されるように、レジストパターン（凹凸パターン）Ｐを構成するレジスト部（凸部）Ｒと、リンス液Ｌ２の液溜りＬＰ２とがウェハＷ上に交互に並んだ状態となる。薄膜化工程において、高濃度ガスＧ１を供給しないと、一部の液溜りＬＰ２の液面高さが他の液溜りＬＰ２の液面高さより低くなる場合がある。例えば、ウェハＷの外周部では、ウェハＷの中心部に比べ、大きな遠心力でリンス液が振り切られるため、図８（ｂ）に示されるように液溜りＬＰ２の液面高さが低くなる場合がある。また、遠心力によって外周側に移動するリンス液Ｌ２により、レジスト部Ｒ間のリンス液Ｌ２が引き出されることで、外周部以外の部分でも、図８（ｃ）に示されるように液溜りＬＰ２の液面高さが低くなる場合がある。

液面高さが低くなった液溜りＬＰ２に隣接するレジスト部Ｒは、互いに液面高さが異なる液溜りＬＰ２により挟まれることとなる。すると、レジスト部Ｒの一方側の液溜りＬＰ２による応力と他方側の液溜りＬＰ２による応力との差が生じる。この差によって、レジスト部Ｒの突出方向に交差する方向に力が作用する。例えば、図８（ｂ）のレジスト部Ｒａでは、内側に隣接する液溜りＬＰ２の液面高さが、外側に隣接する液溜りＬＰ２の液面高さよりも高い。この場合、レジスト部Ｒａには、内側方向に力Ｆ１が作用する。また、図８（ｃ）のレジスト部Ｒｂ，Ｒｃの間では、液溜りＬＰ２の液面高さがゼロとなっている。この場合、レジスト部Ｒｂには内側方向に力Ｆ２が作用し、レジスト部Ｒｃには外側方向に力Ｆ３が作用する。

このように、液面高さが低くなった液溜りＬＰ２に隣接するレジスト部Ｒには、レジスト部Ｒの突出方向に交差する方向に力が作用するため、レジスト部Ｒの倒れが生じてしまう場合がある。これに対し、本実施形態では、高濃度ガスＧ１の供給により、ウェハＷの表面Ｗａ上にリンス液Ｌ２の液滴が付着するため、リンス液Ｌ２の液面高さが部分的に低下したとしても、低下した部分にリンス液Ｌ２が補充される。このため、図８（ａ）に示されるように、リンス液Ｌ２の液面高さの部分的な低下を抑制することができる。なお、図８は、リンス液Ｌ２の全体の液面高さが、レジストパターンＰの高さに比べ同等以下となっている状態を示しているが、薄膜化後に、リンス液Ｌ２の液面高さがレジストパターンＰの高さより高い部分が存在していてもよい。

薄膜化工程の後には、ウェハＷの表面Ｗａに光を照射する乾燥工程を行うことができる。ウェハＷの表面Ｗａに光を照射することでリンス液Ｌ２の蒸発を全体的に促進し、リンス液Ｌ２の液面高さの部分的な低下を抑制しながらウェハＷを乾燥させることができる。従って、ウェハＷが乾燥するまで、各レジスト部Ｒの一方側の液溜りによる応力と他方側の液溜りによる応力との差を小さく保ち、レジストパターンＰの倒れを十分に抑制することができる。

乾燥工程では、ウェハＷを回転させることなく、ウェハＷの表面Ｗａに光が照射されている。ウェハＷを回転させないことで、ウェハＷの表面Ｗａの各部間で移動速度の差がなくなる。これにより、各部におけるリンス液Ｌ２の乾燥条件が均一化されるため、リンス液Ｌ２の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

薄膜化工程の前に、ウェハＷを回転数ω２より小さい回転数ω４で回転させることで、ウェハＷの表面Ｗａ上にリンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２をパドル状に形成する液膜形成工程が行われている。このため、薄膜化工程の前段階において、リンス液Ｌ２の液膜ＬＦ２をパドル状に形成し、ウェハＷの表面Ｗａを万遍なく液膜ＬＦ２で被覆することができる。これにより、薄膜化工程では、リンス液Ｌ２の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

制御装置１８は、薄膜化工程において、複数のガスノズル１６ｃを、ガイドレール２７の延在方向から見てウェハＷの中心から外周に亘る部分の上方に位置させている。このため、薄膜化工程では、ウェハＷの表面Ｗａのうち、ウェハＷの外周に沿う部分に高濃度ガスＧ１が供給されている。上述したように、ウェハＷが回転しているときに、ウェハＷの中心部に比べ高速で動くウェハＷの外周部では、リンス液Ｌ２の蒸発が早く進行するため、リンス液Ｌ２の液溜りＬＰ２の液面高さが低くなる場合がある。このため、ウェハＷの外周に沿う部分に高濃度ガスＧ１を供給することで、リンス液Ｌ２の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。

続いて、本実施形態の変形例について説明する。図９に示される現像処理ユニットＵ１は、ガスノズル１６ｃを、ガイドレール２７の延在方向から見てウェハＷの外周部の上方のみに位置させたものである。図９の現像処理ユニットＵ１では、図１０に示されるように、ウェハＷの表面Ｗａのうち、ウェハＷの外周に沿う部分に集中して高濃度ガスＧ１が供給される。これにより、ウェハＷの外周部における液溜りＬＰ２の液面高さの低下をより確実に抑制することができる。なお、外周部は、ウェハＷの中心と外周とを結ぶ線分を２等分する線よりも外側の部分であることが好ましく、ウェハＷの中心と外周とを結ぶ線分を中心側：外周側が２：１となるように分割する線よりも外側の部分であることがより好ましい。

図１１に示される現像処理ユニットＵ１は、ガスノズル１６ｃを、リンス液供給装置１５のアーム１５ｂに設けたものである。図１１の現像処理ユニットＵ１によれば、ガスノズル１６ｃ専用の移動体１６ａ及びアーム１６ｂをなくし、装置の単純化を図ることができる。また、アーム１５ｂとアーム１６ｂとを入れ替える制御が不要となるため、制御装置１８による制御手順の単純化を図ることができる。

図１２に示される現像処理ユニットＵ１は、移動体１６ａ及びアーム１６ｂを、ガイドレール２７以外の場所に固定されたアーム１６ｄに置き換えたものである。アーム１６ｄは、現像液供給装置１４の移動及び現像液の供給と、リンス液供給装置１５の移動及びリンス液の供給とを妨げないように配置されている。図１２の現像処理ユニットＵ１では、アーム１６ｄを移動させる必要がないため、制御装置１８による制御手順の単純化を図ることができる。

図１３に示される現像処理ユニットＵ１は、ガスノズル１６ｃを、ガイドレール２７の延在方向から見てウェハＷの中心の上方のみに位置させたものである。この場合、薄膜化工程において、高濃度ガス供給装置１６の移動体１６ａを移動させ、高濃度ガスＧ１を供給すべき範囲に応じてガスノズル１６ｃを往復させることが好ましい。例えば、図１４に示されるように、ウェハＷの中心の上方とウェハＷの外周の上方との間でガスノズル１６ｃを往復させることが好ましい。図１３の現像処理ユニットＵ１によれば、ガスノズル１６ｃを減らし、装置の単純化を図ることができる。現像処理ユニットＵ１のリンス液ノズル１５ｃを、高濃度ガスＧ１の吐出に兼用し、ガスノズル１６ｃをなくしてもよい。これにより、装置の単純化を更に図ることができる。

なお、高濃度ガス供給装置１６は、リンス液Ｌ２のミストを供給するミスト供給装置であってもよい。すなわち、薄膜化工程において、高濃度ガスＧ１に代えてリンス液Ｌ２のミストを供給してもよい。この場合も、薄膜化工程において高濃度ガスＧ１を供給するのと同様の作用効果が得られる。

また、図１５に示されるように、乾燥工程において、チャック１１の回転を停止させずに、回転数ω２（第２の回転数）より小さい回転数ω３（第３の回転数）でチャック１１を回転させてもよい。この場合、ウェハＷの表面Ｗａの一部が光照射装置１７の光の照射範囲に入っていない場合であっても、光照射装置１７に対してウェハＷを回転させることで、ウェハＷの表面Ｗａの全体に万遍なく光が照射される。これにより、ウェハＷの表面Ｗａの各部におけるリンス液Ｌ２の乾燥条件が均一化されるため、リンス液Ｌ２の液面高さの部分的な低下をより確実に抑制することができる。なお、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの表面Ｗａの各部間で移動速度の差が生じることとなるが、回転数ω３が回転数ω２より小さいため、移動速度の差によるリンス液Ｌ２の乾燥条件の差を十分に小さくすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、ガスノズル１６ｃの配置は適宜変更可能である。リンス液は、純水でなくてもよく、界面活性剤を含む水であってもよい。

また、本発明が適用される液処理は、現像処理に限られない。例えば、本発明は、処理液としてのＨＦ（フッ酸）、ＳＣ１（アンモニア過水）等を用いてエッチングを行い、リンス液により処理液を洗い流すエッチング処理にも適用可能である。

１１…チャック（基板保持装置）、１２…回転装置、１４…現像液供給装置（処理液供給装置）、１５…リンス液供給装置、１６…高濃度ガス供給装置、１７…光照射装置、１８…制御装置、Ｇ１…高濃度ガス、Ｌ１…現像液、Ｌ２…リンス液、ＬＦ２…液膜、ＲＦ…レジスト膜、Ｕ１…現像処理ユニット（液処理装置）、Ｗ…ウェハ（基板）。

Claims (11)

1. 基板の表面上に処理液を供給する処理液供給工程と、
   前記基板の表面上にリンス液を供給しながら、第１の回転数で前記基板を回転させることで、前記基板の表面上の前記処理液を洗い流すリンス工程と、
   前記基板の表面上に、前記リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガス又は前記リンス液のミストを供給しながら、前記第１の回転数より小さい第２の回転数で前記基板を回転させることで、前記基板の表面上の前記リンス液を薄膜化させる薄膜化工程と、
   前記基板の表面に光を照射することで、前記基板の表面上で薄膜化した前記リンス液を蒸発させ、前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、を備える液処理方法。
2. 前記乾燥工程では、前記基板を回転させずに、前記基板の表面に前記光を照射する請求項１記載の液処理方法。
3. 前記乾燥工程では、前記第２の回転数より小さい第３の回転数で前記基板を回転させながら、前記基板の表面に前記光を照射する請求項１記載の液処理方法。
4. 前記薄膜化工程の前に、前記第２の回転数より小さい第４の回転数で前記基板を回転させることで、前記基板の表面上に前記リンス液の液膜をパドル状に形成する液膜形成工程を更に備える請求項１〜３のいずれか一項記載の液処理方法。
5. 前記薄膜化工程では、前記基板の表面のうち、少なくとも前記基板の外周に沿う部分に前記高濃度ガス又は前記ミストを供給する請求項１〜４のいずれか一項記載の液処理方法。
6. 基板を保持する基板保持装置と、
   前記基板保持装置に保持された前記基板に交差する軸線を中心に、前記基板保持装置を回転させる回転装置と、
   処理液を供給する処理液供給装置と、
   リンス液を供給するリンス液供給装置と、
   前記リンス液の蒸気を高濃度に含む高濃度ガス又は前記リンス液のミストを供給するガス又はミスト供給装置と、
   光を照射する光照射装置と、
   前記基板保持装置に保持された前記基板の表面上に前記処理液を供給するように前記処理液供給装置を制御する処理液供給制御手段と、
   前記基板保持装置に保持された前記基板の表面上に前記リンス液を供給するように前記リンス液供給装置を制御しながら、第１の回転数で前記基板保持装置を回転させるように前記回転装置を制御することで、前記基板の表面上の前記処理液を洗い流すリンス制御手段と、
   前記基板保持装置に保持された前記基板の表面上に前記高濃度ガス又は前記ミストを供給するように前記ガス又はミスト供給装置を制御しながら、前記第１の回転数より小さい第２の回転数で前記基板を回転させるように前記回転装置を制御することで、前記基板の表面上の前記リンス液を薄膜化させる薄膜化制御手段と、
   前記基板保持装置に保持された前記基板の表面に前記光を照射するように前記光照射装置を制御することで、前記基板の表面上で薄膜化した前記リンス液を蒸発させ、前記基板の表面を乾燥させる乾燥制御手段と、を備える液処理装置。
7. 前記乾燥制御手段は、前記基板保持装置を回転させないように前記回転装置を制御しながら、前記基板保持装置に保持された前記基板の表面に前記光を照射するように前記光照射装置を制御する請求項６記載の液処理装置。
8. 前記乾燥制御手段は、前記第２の回転数より小さい第３の回転数で前記基板保持装置を回転させるように前記回転装置を制御しながら、前記基板保持装置に保持された前記基板の表面に前記光を照射するように前記光照射装置を制御する請求項６記載の液処理装置。
9. 前記薄膜化制御手段が前記リンス液を薄膜化させる前に、前記基板保持装置を前記第２の回転数より小さい第４の回転数で回転させるように前記回転装置を制御することで、前記基板の表面上に前記リンス液の液膜をパドル状に形成する液膜形成制御手段を更に備える請求項６〜８のいずれか一項記載の液処理装置。
10. 前記ガス又はミスト供給装置は、前記高濃度ガス又は前記ミストを下方に吐出するノズルを有し、
    前記薄膜化制御手段は、前記基板保持装置に保持された前記基板の表面のうち、少なくとも前記基板の外周に沿う部分の上方に前記ノズルが位置する状態で、前記高濃度ガス又は前記ミストを供給するように前記ガス又はミスト供給装置を制御する請求項６〜９のいずれか一項記載の液処理装置。
11. 液処理装置に用いられ、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウェアが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記制御プログラムは、請求項１〜５のいずれか一項記載の液処理方法を実行するように工程が組まれている液処理用記録媒体。

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