JP6289318B2 - 現像方法、現像装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、露光後の基板に対して現像液を供給して現像する現像方法、現像装置及び前記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に関する。

半導体装置の製造におけるフォトリソグラフィ工程では、レジスト膜が形成され、所定のパターンに沿って露光された基板である半導体ウエハ（以下ウエハと記載する）に対して現像液が供給され、レジストパターンが形成される。例えば特許文献１に記載されるように、ウエハを回転させながらノズルから現像液を供給し、現像液が供給される位置をウエハの半径上で移動させることにより現像処理が行われている。この手法では現像液の供給位置の移動と遠心力の作用とにより、基板に現像液の液膜が形成され、当該液膜を構成する現像液が流動する。

ウエハに供給された現像液は遠心力により広がりながらレジスト膜表面を流れるが、そのように流れる間に現像液はレジストと反応してその濃度が変化してしまうため、現像液の液流れ方向で、レジスト膜と現像液の反応具合が異なるおそれがある。その結果として、面内の１つの露光領域（ショット）内におけるパターンの線幅であるＣＤ（Critical Dimension）が変化し、ＣＤの均一性（ＣＤＵ：Critical Dimension Uniformity）が悪化してしまう懸念がある。

そこでウエハを回転させた状態で、ウエハに形成された現像液の液溜まりに接触する接触部を含む現像液ノズルを、当該ウエハの中央部上から周縁部上へ向けて移動させることにより、ウエハの表面に液溜まりを広げる手法を用いることが検討されている。この手法によれば、ウエハの回転と接触部の移動とにより現像液が流動し、撹拌された状態で広げられる。このためウエハの表面上の現像液の濃度の均一性が高められ、結果としてＣＤ均一性を改善することができる。

しかし、この手法を用いてもＣＤについて他の領域と大きさが比較的異なる領域（便宜上、ＣＤ変異領域と記載する）が、ウエハの表面に渦巻き状に形成される場合があることが確認された。前記渦巻き状のＣＤ変異領域は、現像液ノズルのウエハ表面における移動の軌跡に沿って形成されており、当該現像液ノズルの移動に起因するものと考えられ、このようなＣＤのばらつきについても改善することが検討されている。特許文献２には、基板の中央部上に配置したノズルの下端を、当該ノズルから供給した処理液に接液させ、基板を回転させて当該基板に液膜を形成する技術について記載されているが、上記の問題を解決できるものではない。

特許第４８９３７９９号公報 特開２０１２−７４５８９号公報

本発明は、このような事情においてなされたものであり、その目的は、露光後の基板に現像処理を行うにあたり、基板の面内におけるレジストパターンの線幅の均一性を高くすることができる技術を提供することにある。

本発明の現像方法は、露光後の基板を回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
次いで、現像液の吐出口と前記基板の表面よりも小さく形成された接触部とを備えた現像液ノズルを用い、前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させる工程と、
続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する工程と、
前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げる工程と、を含み、
前記液溜りを基板の全面に広げる工程は、前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に拡散部材を接触させながら当該拡散部材を前記接触部と共に移動させる工程であることを特徴とする。
本発明の他の現像方法は、露光後の基板を回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
次いで、現像液の吐出口と前記基板の表面よりも小さく形成された接触部とを備えた現像液ノズルを用い、前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させる工程と、
続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する工程と、
前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げる工程と、を含み、
前記液溜りを基板の全面に広げる工程は、前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に補助ノズルから現像液を供給しながら、当該補助ノズルを前記接触部と共に移動させる工程であることを特徴とする。
本発明のさらに他の現像方法は、露光後の基板を回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
次いで、現像液の吐出口と前記基板の表面よりも小さく形成された接触部とを備えた現像液ノズルを用い、前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させる工程と、
続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する工程と、
前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げる工程と、を含み、
前記接触部が現像液と接触する外縁の外形については、平面で見て、進行方向側の外縁が進行方向側に膨らむ曲線をなし、前記進行方向側の外縁に連続する左右の各外縁が前記曲線の曲率よりも大きい曲率の曲線または角部をなしていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、露光後の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
現像液の吐出口と、前記基板の表面よりも小さく形成された接触部と、を備えた現像液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板上を、当該基板の中央部から周縁部へ向けて前記現像液ノズルを移動させる移動機構と、
前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させるステップと、続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成するステップと、前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に接触しながら、前記接触部と共に前記基板の中央部から周縁部へ移動する拡散部材と、
を備えることを特徴とする。
本発明の他の現像装置は、露光後の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転させる回転機構と、
現像液の吐出口と、前記基板の表面よりも小さく形成された接触部と、を備えた現像液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板上を、当該基板の中央部から周縁部へ向けて前記現像液ノズルを移動させる移動機構と、
前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させるステップと、続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成するステップと、前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に現像液を供給しながら前記接触部と共に前記基板の中央部から周縁部へ移動する補助ノズルと、
を備えることを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、露光後の基板を現像する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、上記の現像方法を実施することを特徴とする。

本発明によれば、現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する。そして、そのように現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら、前記現像液ノズルを基板の周縁部へ向けて移動させて前記液溜りを基板の全面に広げる。これによって、現像液ノズルの進行方向について、接触部の縁での現像の進行度の差を緩和することができると共に、液溜まりが基板の周方向に不均一に広がることを抑えることができるので、基板の面内において現像処理を均一性高く行い、レジストパターンの線幅の均一性を高くすることができる。

本発明の第1の実施の形態に係る現像装置の斜視図である。 前記現像装置の縦断側面図である。 前記現像装置に設けられる現像液ノズルの縦断側面図である。 前記現像装置における比較例の処理の説明図である。 前記現像装置における比較例の処理の説明図である。 前記現像装置における比較例の処理の説明図である。 前記現像装置における処理時の現像液ノズルの側面図である。 前記処理時における現像液ノズル及び液溜まりの側面図である。 前記処理時における現像液ノズル及び液溜まりの側面図である。 前記処理時におけるウエハの平面図である。 前記処理時におけるウエハの平面図である。 前記処理時におけるウエハの平面図である。 第１の実施形態における第１の変形例に係るノズルの構成を示す平面図である。 第１の実施形態における第１の変形例に係る他のノズルの構成を示す平面図である。 第２の変形例に係るノズルの下面側斜視図である。 前記第２の変形例に係るノズルを用いた処理の説明図である。 前記第２の変形例に係るノズルを用いた処理の説明図である。 第３の変形例に係るノズルを用いた処理の説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る現像装置を構成する各現像液ノズルの側面図である。 前記第２の実施の形態に係る現像装置を構成する各現像液ノズルの側面図である。 前記第２の実施の形態に係る現像装置を構成する各現像液ノズルの側面図である。 前記各現像液ノズルにより処理されるウエハの平面図である。 前記各現像液ノズルにより処理されるウエハの平面図である。 前記各現像液ノズルにより処理されるウエハの平面図である。 現像液ノズルの他の例を示す縦断側面図である。 現像液ノズルの他の例を示す斜視図である。 現像液ノズルの他の例を示す斜視図である。 前記現像液ノズルの縦断側面図である。 現像液ノズルの他の例を示す下面図である

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る現像装置１について図１、図２を参照しながら説明する。図１は現像装置１の概略構成を示す斜視図であり、図２は現像装置１の縦断側面図である。現像装置１は、図示しない搬送機構によって搬送されるウエハＷを現像処理する装置であり、前記ウエハＷの表面には、例えばネガ型レジストが塗布されており、所定のパターンに沿って露光されている。現像装置１は、基板保持部であるスピンチャック１１と、液受け用のカップ体２と、現像液ノズル３と、洗浄液ノズル５１と、を備えている。スピンチャック１１は、ウエハＷの裏面中央部を吸着して、ウエハＷを水平に保持するものであり、回転軸１２を介して回転機構１３により鉛直軸まわりに回転自在に構成されている。

前記カップ体２は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷを取り囲むように設けられている。図２中２１はカップ体２を構成する上カップであり、略円筒状であり、上部側が内側に傾斜している。上カップ２１は、昇降機構２２により、スピンチャック１１との間でウエハＷの受け渡しを行うときの受け渡し位置（図２中、実線で示す位置）と、現像処理を行うときの処理位置（図２中、点線で示す位置）との間で昇降自在に構成されている。処理位置における上カップ２１はウエハＷの側周を囲み、ウエハＷから飛散した現像液及び洗浄液を受けて、後述する、上カップ２１の下方に設けられる液受け部２５へとガイドする。

また、カップ体２は円形板２３を備え、当該円形板２３はスピンチャック１１に保持されたウエハＷの下方側に設けられている。この円形板２３の外側には縦断面形状が山型のガイド部材２４がリング状に設けられている。前記ガイド部材２４は、ウエハＷよりこぼれ落ちた現像液や洗浄液を、円形板２３の外側に設けられる液受け部２５にガイドするように構成されている。液受け部２５は環状の凹部として構成され、排液管２６を介して図示しない廃液部に接続されている。図２中１４は、スピンチャック１１と図示しない基板搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行うために、前記円形板２３を貫いて設けられるピンであり、３本（各図では便宜上、２本のみ表示している）設けられている。ピン１４は、昇降機構１５により昇降自在に構成される。

続いて現像液ノズル３について、縦断側面図である図３も参照して説明する。現像液ノズル３は垂直な円柱状に構成され、現像液を吐出してウエハＷの表面に液溜まりを形成するための吐出口３１と、ウエハＷの表面よりも小さく形成される円形の接触部３２と、を備えている。接触部３２は、現像液ノズル３の底部を構成する。現像液ノズル３は、その中心軸に沿って形成された流路３３を備え、この流路３３の下端が、前記吐出口３１として構成されている。従って、当該吐出口３１は、前記接触部３２の中心部に開口している。

前記接触部３２はスピンチャック１１に載置されたウエハＷの表面と対向するように設けられている。ウエハＷの直径が例えば３００ｍｍの場合、接触部３２の直径ｄ１は例えば３０ｍｍ〜２００ｍｍ、この例では１００ｍｍに設定される。現像液ノズル３の材質としては、表面張力によって後述するように現像液を撹拌できるように、例えば樹脂が用いられる。この樹脂としては、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等が用いられる。

現像液ノズル３の上面は、支持部材３５を介してアーム４１の先端に固定され、アーム４１の基端側は、図１に示すように移動機構４２に接続されている。この移動機構４２は、水平に伸びるガイドレール４３に沿って移動するように構成されている。また移動機構４２は図示しない昇降機構によりアーム４１を昇降自在に支持する。カップ体２の外側には、現像液ノズル３を待機させるための矩形のカップ状の待機部４４が設けられている。移動機構４２によって、現像液ノズル３はスピンチャック１１に保持されたウエハＷに対して接触部３２がウエハＷに対向すると共にウエハＷに現像液を供給する処理位置と、待機部４４内の待機位置との間で、移動自在に構成されている。図３は、前記処理位置に位置する現像液ノズル３を示している。当該処理位置における現像液ノズル３の接触部３２とウエハＷ表面との距離ｈ１は、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍである。

前記現像液ノズル３の流路３３の上流端には、現像液供給管３６の一端が接続されている。現像液供給管３６の他端は、現像液の供給源３７に接続されている。供給源３７はポンプやバルブなどを備え、後述の制御部１００からの制御信号に従って、現像液ノズル３へ現像液を供給する。この実施形態において、供給源３７から供給される現像液はネガ型レジストの現像液であるが、ウエハＷにポジ型のレジスト膜が形成されている場合は、ポジ型レジストの現像液を供給するように供給源３７が構成される。

次に洗浄液ノズル５１について説明する。洗浄液ノズル５１は、鉛直下方に洗浄液を供給し、洗浄液の供給源５２に接続されている。この供給源５２は夫々ポンプやバルブなどを備え、制御部１００からの制御信号に従って、洗浄液を洗浄液ノズル５１に供給する。洗浄液ノズル５１はアーム５３の先端側に設けられ、前記アーム５３の基端側は、図１に示すように移動機構５４に支持されている。移動機構５４により、アーム５３は昇降自在に構成されている。前記移動機構５４は、上記のガイドレール４３と並行に伸びるガイドレール５５に沿って移動自在に構成されている。カップ体２の外側には、洗浄液ノズル５１を待機させるための矩形のカップ状の待機部５６が設けられており、前記移動機構５４によって洗浄液ノズル５１は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷ上における洗浄液の供給位置と、待機部５６内の待機位置との間で、移動自在に構成される。

現像装置１には、コンピュータからなる制御部１００が設けられ、この制御部１００は不図示のプログラム格納部を有している。プログラム格納部には、後述の作用で説明する現像処理及び洗浄処理が行われるように命令が組まれたプログラムが格納される。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は現像装置１の各部に制御信号を出力する。それによって、移動機構４２による現像液ノズル３の移動、移動機構５４による洗浄液ノズル５１の移動、現像液供給源３７による現像液の供給、洗浄液供給源５２による洗浄液の供給、スピンチャック１１によるウエハＷの回転、ピン１４の昇降などの各動作が制御される。その結果として、後述のようにウエハＷに現像処理及び洗浄処理を行うことができる。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。

現像装置１による現像処理の概略を説明すると、現像液ノズル３の接触部３２をウエハＷの表面の中央部に近接させて、図３で説明した処理位置に位置させる。ウエハＷを回転させた状態で吐出口３１から現像液を当該ウエハＷに供給して、ウエハＷの表面と接触部３２とに接触する液溜まり３０を形成する。そして、吐出口３１から現像液の吐出を続けながら、現像液ノズル３をウエハＷの周縁部へ水平に移動させることで、液溜まり３０をウエハＷの全面に広げる。

ここで本発明に係る現像処理について明確に説明するために、先ず上記の概略に沿って行われる比較例の現像処理について図４〜図６を参照して説明する。なお、図中の矢印はウエハWの回転方向を示す。先ず、上記のように回転するウエハＷの中央部に液溜まり３０を形成する。そして、図４に示すように、液溜まり３０の大きさが現像液ノズル３の接触部３２の大きさに等しくなると、現像液ノズル３が水平移動を開始する。つまり、接触部３２の移動方向における縁と、当該移動方向における液溜まり３０の縁とが重なっており、この重なった位置について便宜上、ポイントＰ１としている。

図５は、接触部３２の移動方向の縁と当該移動方向における液溜まり３０の縁とが重なった状態が維持されたまま、つまりポイントＰ１が引き続き形成されたまま、接触部３２が移動した様子を示している。液溜まり３０は、接触部３２の移動に対応して、周縁の一部が欠けた円となって広がる。この円の欠け領域を、図５中、現像液の塗り残し領域Ｒ１として示しており、この塗り残し領域Ｒ１は、ウエハＷの回転と接触部３２の移動とに起因して、当該接触部３２の位置に対してウエハＷの回転方向上流側に形成される。つまり、塗り残し領域Ｒ１が形成される位置は、現像液ノズル３の位置と共に、ウエハＷを渦巻き状に移動する。さらに接触部３２が移動すると、液溜まり３０を構成する現像液のウエハＷの濡れ広がりにより、塗り残し領域Ｒ１が次第に消失し、液溜まり３０は円形となる。以降は、接触部３２の移動に伴って、液溜まり３０は、ウエハＷ表面の周縁部向けて広がる（図６）。

接触部３２の移動方向において、前記ポイントＰ１より後方側では、ウエハＷの回転及び液溜まり３０と接触部３２との間に働く表面張力によって、現像液が撹拌されて現像が効率良く進行する。しかし、前記移動方向において、ポイントＰ１より前方側では現像が全く進行しないので、ポイントＰ１を境にして現像の進行度に大きな差が生じることになる。ウエハＷの中央部から周縁部へ接触部３２が移動する間ポイントＰ１が形成され続けると、ウエハＷの回転と現像液ノズル３の移動とによって、当該ポイントＰ１は、ウエハＷ表面を渦巻き状に移動することになるため、背景技術の項目で説明したように渦巻き状のＣＤ変異領域が形成される一因になると考えられる。

また、接触部３２がウエハＷの周縁部上に到達するまでに、上記の塗り残し領域Ｒ１が形成されるが、既述のように塗り残し領域Ｒ１は、ウエハＷ表面を渦巻き状に移動するように形成される位置が移動する。従って、ウエハＷの周縁部より内側における上記のＣＤ変異領域の形成は、この塗り残し領域Ｒ１が形成されることも一因であると考えられる。

この現像装置１においては上記の現像処理の概略に沿った上で、上記のポイントＰ１及び塗り残し領域Ｒ１が形成されないように液溜まり３０を形成して、現像処理が行われる。当該現像処理と、現像処理に続いて行なわれる洗浄処理について、現像液ノズル３及びウエハＷの側面を示した図７〜図９と、ウエハＷの表面を示した図１０〜図１２と、を参照しながら説明する。

搬送機構によりウエハＷが現像装置１に搬送され、スピンチャック１１に受け渡されて水平に保持されると、現像液ノズル３が待機部４４の待機位置からウエハＷの中央部上へ移動する。そして現像液ノズル３は、その接触部３２がウエハＷに近接して対向するように、図３で説明した処理位置へ下降すると共に、ウエハＷが平面視時計回りに、例えば１０ｒｐｍで回転する（図７）。

続いて、吐出口３１からウエハＷに現像液が吐出されて、当該接触部３２に接触した状態の液溜まり３０が形成される。接触部３２の下方全体が現像液で満たされた後も現像液の供給が続けられ、液溜まり３０の外縁は、接触部３２の外縁よりも外側にはみ出す（図８、図１０）。続いて、現像液の供給が続けられたまま、現像液ノズル３がウエハＷの周縁部上へ向けて、ウエハＷの径方向に沿って、例えば１０ｍｍ／秒で水平に移動する。この径方向における移動速度は、例えば接触部３２がウエハＷの表面全体を通過し、当該表面全体で現像液の撹拌が行われるような速度とされる。このような現像液を吐出した状態の現像液ノズル３の移動によって、液溜まり３０は前記現像液ノズル３の接触部３２に接した状態で、ウエハＷの周縁部へ向けて広げられる。

接触部３の下方では、形成された液溜まり３０と現像液ノズル３の前記接触部３２との間において表面張力が働き、これら液溜まり３０と前記接触部３２とは引き合っている。ウエハＷを回転させながら現像液ノズル３が移動すると、現像液ノズル３の下方では現像液が撹拌され、現像液の濃度の均一性が高くなる。またウエハＷの面内において、現像液ノズル３の接触部３２の下方領域については、そのように現像液の濃度の均一性が高くなるので、均一性高くレジストと現像液との反応が進行する。即ちレジストパターンのＣＤの均一性が高くなる。

現像液ノズル３の水平移動中において、液溜まり３０の外縁が、接触部３２の外縁よりも外側にはみ出した状態が維持される（図９、図１１）。つまり、平面で見て、液溜まり３０の内側を現像液ノズル３が移動し、接触部３２の移動方向における縁よりも前方には、既に現像液が供給された状態となっている。従って、図４〜図６の比較例として説明した、接触部３２の移動方向の縁と液溜まり３０の縁とが重なるポイントＰ１が形成されない。また、そのように接触部３２の移動方向において、接触部３２よりも前方側に供給される現像液は、ウエハＷの回転によって、ウエハＷ上を移動する接触部３２の回転方向上流側に移動するので、比較例で説明したように、塗り残し領域Ｒ１が形成されることが防がれる。つまり、液溜まり３０は円形にウエハＷを広がる。

現像液ノズル３が移動を続け、液溜まり３０によりウエハＷの表面全体が被覆された後、現像液ノズル３がウエハＷの周縁部上に位置すると、当該現像液ノズル３の水平移動が停止する（図１２）。ウエハＷが回転し、当該周縁部上を接触部３２が通過し、ウエハの表面全体における現像液の撹拌が完了した後、ウエハＷの回転及び現像液ノズル３からの現像液の吐出が停止し、現像液ノズル３は待機部４４の待機位置へと戻る。次いでウエハＷが所定の時間、静止状態とされ、静止された液溜まり３０により、ウエハＷの表面全体でレジスト膜と現像液との反応がさらに進行する。ところで、ウエハＷの表面全体（全面）とは、レジストパターンの形成領域全体の意味である。そのため、周縁部に前記レジストパターンの形成領域が設けられていないウエハＷでは、当該周縁部が液溜まり３０により被覆されなくてもよい。

ウエハＷの表面全体でレジスト膜と現像液との反応が十分に進行すると、待機部５６の待機位置から洗浄液ノズル５１がウエハＷの中心部上に移動する。そして、当該中心部に洗浄液が吐出されると共に、ウエハＷが所定の回転数で回転し、ウエハＷ表面の洗浄処理が開始される。前記洗浄液は遠心力によりウエハＷの周縁部に広げられ、ウエハＷから現像液の液溜まり３０が除去される。然る後、洗浄液の供給が停止する一方で、ウエハＷの回転が続けられ、ウエハＷから洗浄液が振り切られて、ウエハＷが乾燥される。然る後、ウエハＷの回転が停止し、図示しない基板搬送機構に当該ウエハＷが受け渡され、現像装置１から搬出される。

この現像装置１の現像処理によれば、現像液ノズル３の吐出口３１から当該現像液ノズルを構成する接触部３２とウエハＷの表面との隙間に現像液を吐出して、当該隙間に現像液を満たすと共に前記接触部３２から見て当該接触部３２の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する。そして、そのように現像液がはみ出した状態を維持して、回転しているウエハＷに前記吐出口３１から現像液を吐出しながら、前記現像液ノズル３をウエハＷの周縁部へ向けて移動させて、前記液溜り３０をウエハＷの全面に広げる。これによって液溜まり３０をウエハＷの全面に広げるにあたって、比較例として説明した、接触部３２の移動方向において現像の進行度が大きく異なるポイントＰ１の発生及びポイントＰ１のウエハＷ表面における渦巻き状の移動を防ぐことができる。さらに、比較例で説明した塗り残し領域Ｒ１の形成及び当該塗り残し領域Ｒ１のウエハＷ表面における渦巻き状の移動を防ぐことができる。結果として、ウエハＷ表面内における現像処理の均一性を高くすることができ、レジストパターンのＣＤについて、他の領域と大きさが比較的大きく異なる領域（ＣＤ変異領域）が、ウエハの表面に渦巻き状に形成されることを防ぐことができる。評価試験を行った結果、この第１の実施形態で説明した現像処理を行うことで、渦巻き状のＣＤ変異領域の形成が抑えられることが確認されている。

ところで、ウエハＷの中央部において現像液ノズル３の接触部３２に接触し、且つその外縁が当該接触部３２の外縁よりも外側にはみ出した液溜まり３０を形成するにあたっては、上記のように行うことには限られない。接触部３２がウエハＷの中央部上における図３で説明した処理位置よりも上方に位置する状態で現像液の吐出を開始し、ウエハＷの中央部に液溜まり３０を形成する。続いて、接触部３２を前記処理位置に下降させて前記液溜まり３０に接触させ、上記のように液溜まり３０の外縁が接触部３２の外縁よりも外側にはみ出した状態としてもよい。接触部３２の下降中、現像液の吐出は停止していてもよいし、吐出が続けられていてもよい。

（第１の実施形態の第１の変形例）
続いて、第１の実施形態における第１の変形例について図１３を参照して説明する。この第１の変形例では、現像液ノズル３の代わりに現像液ノズル３と形状のみ異なる現像液ノズル５を用いて、現像処理が行われる。現像液ノズル５は、平面視楕円形に構成されており、従って接触部３２も楕円形に構成されている。楕円形の接触部３２の中心に、吐出口３１が開口している。この現像液ノズル５は、現像処理中、楕円の短軸方向に沿って水平に移動する。即ち、現像液ノズル５を平面で見ると、進行方向側の外縁が進行方向側に膨らむ曲線をなし、前記進行方向側の外縁に連続する左右の各外縁が、前記進行方向側の外縁がなす曲線の曲率よりも大きい曲率の曲線をなしている。

この現像液ノズル５を用いた場合も、第１の実施形態と同様に処理が行われる。即ち、現像液ノズル５が回転するウエハＷの中央部上に配置され、当該ウエハＷの中央部に現像液が供給されて、接触部３２の外縁よりも外側に、その外縁がはみ出すように液溜まり３０が形成される。然る後、前記はみ出しが維持されるように、現像液ノズル５がウエハＷの周縁部上に向かって水平移動される。このとき、現像液ノズル５において、前記進行方向側の外縁に連続する左右の各外縁が、前記進行方向側の外縁がなす曲線の曲率よりも大きい曲率の曲線をなすように構成されていることで、ウエハＷの回転方向において比較的広い範囲が、接触部３２により覆われる。接触部３２の下方は現像液が供給されているため、現像液ノズル５の水平移動中、ウエハＷの回転方向の広い範囲に現像液が供給されることになる。従って、この現像液ノズル５の移動中においては、比較例で説明した塗り残し領域Ｒ１の発生を、より確実に防ぐことができる。

現像液ノズルにおいて、上記のように進行方向側の外縁に連続する左右の各外縁は、曲線として構成することに限られず、角部を有するように構成してもよい。図１４には当該角部を有する例として、平面視三日月状に構成された現像液ノズル５９を示している。この現像液ノズル５９の水平移動方向は、三日月の外形をなす円弧の突出方向である。このような現像液ノズル５９を用いても、現像液ノズル５を用いた場合と同様の効果が得られる。また、このように平面視楕円形、三日月状に現像液ノズルを構成する他に、現像液ノズルを平面視扇状に形成しても、塗り残し領域Ｒ１の発生を防ぐことができる。

（第１の実施形態の第２の変形例）
続いて、第１の実施形態における第２の変形例について説明する。図１５は、この第２の変形例において用いられる現像液ノズル３の斜視図であり、図１６、図１７は、当該現像液ノズル３を用いて行われる現像処理を示す説明図である。この現像液ノズル３には、現像液ノズル３の接触部３２の側方から、板状の拡散部材６１が水平に伸び出しており、この拡散部材６１の下面は、例えば接触部３２と同じ高さに位置している。また、拡散部材６１は、現像液ノズル３の進行方向側に設けられており、平面視、ウエハＷの回転方向上流側へ向けて円弧を描くように延び出している。

このような現像液ノズル３を用いた現像処理について説明すると、第１の実施形態で説明したように、ウエハＷの中央部上に現像液ノズル３が配置され、接触部３２の外縁よりも外側にはみ出すように液溜まり３０が形成されると、この液溜まり３０は、拡散部材６１に接触する（図１６）。そして、現像液が吐出された状態で現像液ノズル３がウエハＷの周縁部上に向けて移動すると、この移動により拡散部材６１もウエハＷの周縁部上に向けて移動する。

この拡散部材６１の移動中、当該拡散部材６１に接触した現像液は、当該拡散部材６１との間に働く表面張力によって拡散部材６１の移動方向に向かう力を受け、拡散部材６１に引きずられるようにウエハＷの周縁部へ向けて拡散される（図１７）。このように現像液が拡散することで、上記の塗り残し領域Ｒ１の発生をより確実に防ぐことができる。ここで、拡散部材６１の配置について図１７を参照してより詳しく説明しておくと、そのような塗り残し領域Ｒ１の発生を防ぐ効果を得るために、平面で見て、接触部３２の中心ＱとウエハＷの回転中心Ｐとを含む直線Ｌに対してウエハＷの回転方向上流側に先端部が伸び出すように設けられている。ところで、拡散部材６１としては、現像液ノズル３に設けることに限られず、現像液ノズル３を移動させる移動機構４２とは別個の移動機構に接続された構成とし、当該移動機構により、現像液ノズル３の移動と並行して移動するようにしてもよい。

（第１の実施形態の第３の変形例）
図１８には、現像装置１のさらに他の変形例を示している。この例では、アーム４１に不活性ガスであるＮ_２（窒素）ガスを供給するガスノズル６２が設けられている。このガスノズル６２は、現像液ノズル３の進行方向に向かって斜め下方にＮ_２ガスを吐出する。当該ガスノズル６２を設けた場合の現像処理について説明すると、上記のようにウエハＷの中央部上に、その外縁が接触部３２の外縁の外側に位置するように液溜まり３０を形成する。その後、ガスノズル６２からＮ２ガスの吐出を開始し、液溜まり３０の周縁部は、当該Ｎ２ガスによりウエハＷの外側へ向けて押し広げられる。然る後、アーム４１を移動させ、Ｎ２ガスを吐出した状態のガスノズル６２と現像液を吐出した状態の現像液ノズル３とを、ウエハＷの周縁部に向けて移動させる。このように移動中にＮ２ガスを吐出することによって、液溜まり３０の縁部が現像液ノズル３の進行方向に押し広げられ、現像液ノズル３の進行方向において、液溜まりの縁と現像液ノズル３の縁とが重なることが、より確実に抑えられる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態の現像装置７について、第１の実施形態の現像装置１との差異点を中心に、図１９を参照しながら説明する。この現像装置７においては、アーム４１に現像液ノズル３と、補助ノズルである現像液ノズル７１と、が設けられており、現像液ノズル７１は、現像液ノズル３と共にウエハＷの表面上をウエハＷの径方向に沿って移動することができる。現像液ノズル７１は垂直な円筒状に構成され、その下端は現像液ノズル３の接触部３２よりも高い位置に設けられている。従って、現像液ノズル７１は、現像液ノズル３が行うような現像液の撹拌を行わない。現像液ノズル７１は、ウエハＷの表面において現像液ノズル３の接触部３２に対向する領域の外側領域に現像液を供給し、この外側領域は、前記接触部３２に対向する領域に対して、現像処理時における現像液ノズル７１及び現像液ノズル３の移動方向側に位置している。

現像装置７による現像処理について、第１の実施形態の現像処理との差異点を中心に、前記図１９及び図２０、図２１の現像液ノズル３、７１の側面図を参照しながら説明する。また、図２２〜図２４のウエハＷの平面図も適宜参照する。先ず、第１の実施形態と同様に現像液ノズル３をウエハＷの中央部上の処理位置に移動させ、回転するウエハＷに現像液ノズル３から現像液の吐出を行い、液溜まり３０を形成する。例えばこの液溜まり３０の外縁が接触部３２の外縁に重なっているか、接触部３２の外縁よりも若干内側に位置しているときに、現像液ノズル７１から現像液の吐出を開始する。図１９は、現像液ノズル７１から現像液の吐出を行う直前の状態を示している。

現像液ノズル７１から供給された現像液と合流することで、液溜まり３０は、その外縁が接触部３２の外縁の外側にはみ出すように拡大される（図２０、図２２）。そして、現像液ノズル３、７１から現像液の吐出が続けられた状態で、現像液ノズル３、７１がウエハＷの周縁部上へ向けて移動する。従って、液溜まり３０の縁部に現像液ノズル７１から現像液が供給された状態で、液溜まり３０がウエハＷの周縁部へ広げられる（図２１、図２３）。現像液ノズル７１の現像液の吐出位置がウエハＷの外側に位置すると、当該現像液ノズル７１からの現像液の吐出が停止する。然る後、現像液ノズル３がウエハＷの周縁部上に位置すると、現像液ノズル３、７１の移動が停止し（図２４）、その後、現像液ノズル３からの現像液の吐出及びウエハＷの回転が停止する。

この第２の実施形態において、上記のように現像液ノズル７１から現像液の吐出を行うのは、現像液ノズル３の移動中において液溜まり３０の外縁が接触部３２の外縁の外側にはみ出した状態を、より確実に形成するためである。つまり、ウエハＷ表面のレジストの性質によって、現像液ノズル３から吐出される現像液のウエハＷ表面における広がり具合は変化するので、現像液がウエハＷ表面を広がりにくい場合があるが、この第２の実施形態においてはそのようなレジストの性質によらず、より確実に上記のような液溜まり３０を形成し、上記のＣＤ変異領域の形成をより確実に抑えることができるという利点がある。この現像液ノズル７１及び上記のガスノズル６２についても、アーム４１に設けることに限られず、現像液ノズル３を移動させる移動機構４２とは別個の移動機構に接続された構成とし、当該移動機構により、現像液ノズル３と並行して移動するようにしてもよい。

ところで、前記現像液ノズル３の接触部３２の直径ｄ１、ウエハＷの回転数、現像液ノズル３の水平移動速度は、上に述べた条件に基づき現像液ノズル３の接触部３２がウエハＷ表面全体を通過できるように設定する。現像液ノズル３の水平移動速度は、例えば１０ｍｍ／秒〜１００ｍｍ／秒である。ウエハＷの回転数は、ウエハＷに現像液を吐出したときの液跳ねを抑えるために１００ｒｐｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１０ｒｐｍ〜５０ｒｐｍである。

また、上記の各例で、現像液ノズルの接触部３２がウエハＷ表面に対向しているものと記載しているが、ウエハＷ表面に対して対向するとは、ウエハＷ表面に対して平行であることに限られず、ウエハＷ表面に対して傾いていてもよい。また、現像液ノズルの下面、即ち接触部３２の表面は、平面であることに限られず、曲面であってもよい。

例えば現像装置１において、現像液ノズル３は１つのみ設けることに限られず、複数設けられていてもよい。その場合、例えば各現像液ノズル３をウエハＷの中央部上に配置して、各々現像液を吐出してウエハＷの中央部に液溜まり３０を形成した後、各現像液ノズル３をウエハＷの周縁部へ移動させる。例えば現像液ノズル３を２つ設けた場合は、ウエハＷの中央部上から周縁部上へ、各現像液ノズル３を互いに逆方向に移動させる。このように現像液ノズル３を移動させる場合も、各現像液ノズル３の進行方向において、接触部３２の外縁よりも液溜まり３０の外縁が外側に位置するように、各現像液ノズル３の移動が行われる。

また、上記の現像装置１では、現像処理後に洗浄液をウエハＷに供給する洗浄処理を行い、現像液の除去を行っているが、そのような洗浄処理を行わずに、ウエハＷの回転による遠心力で現像液を振り切って除去する場合も本発明の権利範囲に含まれる。また、上記の各例において、現像液ノズル３は液溜まり３０を広げるにあたり、ウエハＷ表面上を平面視直線状に移動しているが、平面で見て弧を描くように移動させてもよい。また、現像液ノズル３をウエハＷの周縁部上へ水平移動させて、液溜まり３０がウエハＷの全面に広げられた後、当該現像液ノズル３から現像液を吐出させながら、当該現像液ノズル３をウエハＷ中央部上へ水平移動させてもよい。

ところで、比較例において渦巻き状にＣＤ変異領域が形成されるのは、既述の各要因の他にも、現像液ノズル３からの現像液の吐出圧が影響しているものと考えられる。つまり、ウエハＷにおいて接触部３２に対向する領域のうち、吐出口３１の下方は、その外側に比べて圧力が高くなるように圧力分布が形成されると考えられ、このような圧力分布がＣＤ変位領域の形成に関わっていると考えられる。図２５は、上記の接触部に対向する領域における圧力分布の形成を抑えることができるように構成された現像液ノズル８１について示しており、既述の各現像装置において、現像液ノズル３の代わりに用いることができる。

現像液ノズル８１について、現像液ノズル３との差異点を中心に説明する。現像液ノズル８１においては、流路３３の下方側に現像液ノズル８１の下面に沿って広がる扁平な現像液の通流空間８２が形成されている。そして、この通流空間８２を下方から塞ぐように円板状の接触部８３が設けられ、当該接触部８３が現像液ノズル８１の下面を構成する。接触部８３は例えば多孔質体により構成されており、多孔質体を構成する各孔が現像液の吐出口として構成される。つまり、この例では、接触部８３の下面全体に亘って、微細な吐出口が分散されて形成されている。このような構成によって、ウエハＷの接触部８３に対向する領域において、圧力分布の形成が抑えられる。

接触部８３としては、多孔質体の代わりに網状部材により構成してもよい。その場合は、当該網状部材の各網目が各吐出口を構成する。また、図２６に示すように接触部８３は、多数の吐出口８４が分散して形成されたシャワープレートとして構成され、シャワー状に現像液が吐出されるようにしてもよい。

さらに上記の圧力分布の形成を抑えるように構成された現像液ノズル８５について、その下面側斜視図、縦断側面図を、夫々図２７、図２８に示す。現像液ノズル３との差異点を説明すると、現像液ノズル８５では、スリット状に形成された吐出口８６を接触部３２の一端側に設け、吐出口８６から現像液を接触部３２の他端側に向けて、斜め下方に吐出できるように構成されている。接触部３２の下面全体が現像液と接触できるように、吐出口８６であるスリットの形成方向は、平面で見た現像液の吐出方向と直交している。また、図２９に示す現像液ノズル８７は、平面で見た形状が異なることを除いて上記の現像液ノズル８５と同様に構成されており、現像液ノズル８５と同様に前記圧力分布の形成を抑えることができるように構成されている。現像液ノズル８７は平面で見て、上記の吐出口８６からの現像液の吐出方向へ向かって細る弾頭状に形成されており、液溜まり３０をウエハＷの周縁部に広げるにあたっては、例えばこの現像液の吐出方向と同じ方向に現像液ノズル８７が移動する。既述した上記の現像装置の各構成例、現像処理の各例、現像液ノズルの構成の各例は互いに組み合わせることができる。

Ｗ ウエハ
１ 現像装置
１１ スピンチャック
３ 現像液ノズル
３０ 液溜まり
３１ 吐出口
３２ 接触部
４２ 移動機構
１００ 制御部

Claims (12)

1. 露光後の基板を回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
   次いで、現像液の吐出口と前記基板の表面よりも小さく形成された接触部とを備えた現像液ノズルを用い、前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させる工程と、
   続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する工程と、
   前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げる工程と、を含み、
   前記液溜りを基板の全面に広げる工程は、前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に拡散部材を接触させながら当該拡散部材を前記接触部と共に移動させる工程であることを特徴とする現像方法。
2. 前記拡散部材は、平面的に見て、前記接触部の中心と基板の回転中心とを含む直線に対して基板の回転方向上流側に少なくとも一部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像方法。
3. 露光後の基板を回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
   次いで、現像液の吐出口と前記基板の表面よりも小さく形成された接触部とを備えた現像液ノズルを用い、前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させる工程と、
   続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する工程と、
   前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げる工程と、を含み、
   前記液溜りを基板の全面に広げる工程は、前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に補助ノズルから現像液を供給しながら、当該補助ノズルを前記接触部と共に移動させる工程であることを特徴とする現像方法。
4. 露光後の基板を回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
   次いで、現像液の吐出口と前記基板の表面よりも小さく形成された接触部とを備えた現像液ノズルを用い、前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させる工程と、
   続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成する工程と、
   前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げる工程と、を含み、
   前記接触部が現像液と接触する外縁の外形については、平面で見て、進行方向側の外縁が進行方向側に膨らむ曲線をなし、前記進行方向側の外縁に連続する左右の各外縁が前記曲線の曲率よりも大きい曲率の曲線または角部をなしていることを特徴とする現像方法。
5. 前記吐出口は、前記接触部に開口するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の現像方法。
6. 前記液溜りを基板の全面に広げる工程を行う時の基板の回転数は、１０〜５０ｒｐｍであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の現像方法。
7. 前記吐出口は、
   接触部の一端側から他端側へ向けて現像液が流れるように、前記接触部において基板の表面に対して斜め方向に開口する開口部、
   前記接触部にシャワー状に現像液を吐出するように設けられた複数の開口部、
   及び、前記接触部を構成する多孔質体の各孔、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の現像方法。
8. 前記液溜まりを形成する工程は、
   前記現像液ノズルの吐出口から前記接触部と基板の表面との隙間に現像液を吐出して、当該隙間に現像液を満たす工程を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の現像方法。
9. 前記液溜まりを形成する工程は、
   基板の表面に現像液を吐出し、次いで現像液ノズルを基板に対して下降させて、前記接触部を前記基板に吐出された現像液に接触させる工程を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の現像方法。
10. 露光後の基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を回転させる回転機構と、
    現像液の吐出口と、前記基板の表面よりも小さく形成された接触部と、を備えた現像液ノズルと、
    前記基板保持部に保持された基板上を、当該基板の中央部から周縁部へ向けて前記現像液ノズルを移動させる移動機構と、
    前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させるステップと、続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成するステップと、前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
    前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に接触しながら、前記接触部と共に前記基板の中央部から周縁部へ移動する拡散部材と、
    を備えることを特徴とする現像装置。
11. 露光後の基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を回転させる回転機構と、
    現像液の吐出口と、前記基板の表面よりも小さく形成された接触部と、を備えた現像液ノズルと、
    前記基板保持部に保持された基板上を、当該基板の中央部から周縁部へ向けて前記現像液ノズルを移動させる移動機構と、
    前記基板の中央部にて前記接触部を基板の表面に対向させるステップと、続いて前記現像液ノズルの吐出口から基板の表面に現像液を吐出して前記接触部から見て当該接触部の外縁よりも外側に現像液をはみ出させて液溜まりを形成するステップと、前記接触部の外縁よりも外側に現像液がはみ出した状態を維持して、回転している基板に前記吐出口から現像液を吐出しながら前記現像液ノズルを基板の中央部から周縁部に移動させて前記液溜りを基板の全面に広げるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
    前記接触部の外縁よりも外側にはみ出した液溜まりの一部に現像液を供給しながら前記接触部と共に前記基板の中央部から周縁部へ移動する補助ノズルと、
    を備えることを特徴とする現像装置。
    
12. 露光後の基板を現像する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９のいずれか一つに記載の現像方法を実施することを特徴とする記憶媒体。

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