JP6515827B2 - 基板処理方法、記憶媒体及び現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面にレジストの塗布膜を形成した後、基板の周縁の露光、パターン露光、現像処理を行ってレジストパターンを形成する技術、及びこの技術に用いられる現像装置に関する。

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンマスクを用いて露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウエハ上に所定のレジストパターンが形成される。

一方ウエハの全面にレジスト膜を塗布したときに、周縁の領域に形成されたレジストが搬送アームに付着しパーティクルの要因となるおそれがある。そのためウエハの周縁部のレジスト膜を除去する工程を行う場合がある。このようなウエハの周縁部のレジスト膜の除去方法として、例えば特許文献１に記載されているようなウエハの周縁部に溶剤を塗布し、レジスト膜の除去を行うＥＢＲ（Edge bead removal）法が知られている。
近年では、ウエハのより広い領域を利用するために、周縁部における除去幅を狭くする要請がある。しかしながらＥＢＲ法によりウエハの周縁部の除去を行うときに、ウエハ周縁の狭い領域にのみ溶剤を供給することが難しく、レジスト膜の周縁の状態が悪くなる問題がある。

特開２０１０−１８６７７４号公報

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、ベベル部が形成された基板において、表面全体にレジスト膜を塗布した後、周縁部のレジストの除去幅を狭小化を図ることができる技術を提供することにあり、またベベル部に形成されたレジスト膜を確実に除去することのできる技術を提供することにある。

本発明の基板処理方法は、半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジストパターンを形成する基板処理方法において、
前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜を形成する工程と、
次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面をパターン露光する工程と、
前記パターン露光された前記基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
前記現像液を供給する工程は、
前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、その後、前記基板に供給された前記現像液を振り切る第３の工程と、を含み、
前記第３の工程を行った後、さらに前記第１の工程を行い、その後前記基板の表面全体にリンス液を供給すると共に当該基板を回転させて当該基板の表面の前記現像液を洗い流す第４の工程を行うことを特徴とする。
また本発明の基板処理方法は、半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジストパターンを形成する基板処理方法において、
前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜を形成する工程と、
次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面をパターン露光する工程と、
前記パターン露光された前記基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
前記現像液を供給する工程は、
前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記べベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、を含み、
前記第１の工程における前記現像液の温度は、前記第２の工程における前記現像液の温度よりも高いことを特徴とする。
さらに本発明の基板処理方法は、半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジストパターンを形成する基板処理方法において、
前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜を形成する工程と、
次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面をパターン露光する工程と、
前記パターン露光された前記基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
前記現像液を供給する工程は、
前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、を含み、
前記第１の工程とともに、前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の表面側の前記ベベル部に向けて窒素ガスを吐出し、当該ベベル部の表面の前記現像液の濃度を高める工程を含むことを特徴とする。

本発明の記憶媒体は、半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジスト膜を形成し、露光後の当該基板に対して前記現像液により現像を行ってレジストパターンを形成する基板処置装置に用いられるプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、
前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜を形成する工程と、
次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面がパターン露光された当該基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
前記現像液を供給する工程は、
前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記べベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、を含み、前記第１の工程における前記現像液の温度は、前記第２の工程における前記現像液の温度よりも高いことを特徴とする基板処理方法
を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明の現像装置は、露光部分が現像液に溶解するレジストがベベル部の周端に至るまで表面全体に塗布され、当該ベベル部の露光と、基板の表面のパターン露光と、が行われた当該基板に前記現像液を供給する現像装置であって、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の現像液ノズルと、
前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の現像液ノズルと、
前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む前記周縁部に前記第１の現像液ノズルから前記現像液を供給する第１のステップと、前記基板の表面全体に前記第２の現像液ノズルから前記現像液を供給する第２のステップと、を実行する制御部と、を備え、
前記第１の現像液ノズルから供給する前記現像液を温調する温調機構を備え、前記第１のステップにおいて供給する前記現像液の温度は、前記第２のステップにおいて供給される前記現像液の温度よりも高いことを特徴とする。
また本発明の現像装置は、露光部分が現像液に溶解するレジストがベベル部の周端に至るまで表面全体に塗布され、当該ベベル部の露光と、基板の表面のパターン露光と、が行われた当該基板に前記現像液を供給する現像装置であって、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の現像液ノズルと、
前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の現像液ノズルと、
前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む前記周縁部に前記第１の現像液ノズルから前記現像液を供給する第１のステップと、前記基板の表面全体に前記第２の現像液ノズルから前記現像液を供給する第２のステップと、を実行する制御部と、
前記基板の前記ベベル部を含む前記周縁部に窒素ガスを供給するガス供給ノズルと、を備え、
前記第１のステップとともに、前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記べベル部を含む前記周縁部に前記ガス供給ノズルから前記窒素ガスを供給することを特徴とする。

本発明は、半導体ウエハである基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜を形成し、次いで、基板の周縁部のレジスト膜を溶剤で除去することなく、基板のベベル部に露光を行い、そして基板のべベル部を含む周縁部に現像液を供給している。従って基板上の周縁部のレジスト膜の除去幅の狭少化を図ることができるので、例えば基板の有効領域を広げることができるなどの効果がある。また現像装置において基板の表面に現像液の液溜りがない状態で基板のべベル部を含む周縁部に現像液を供給することにより、ベベル部におけるレジスト膜を確実に除去することができる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。 周縁露光モジュールを示す側面図である。 前記周縁露光モジュールにおける周縁露光処理を示す説明図である。 現像装置の縦断面図である。 前記現像装置の作用を示す説明図である。 前記現像装置の作用を示す説明図である。 前記現像装置の作用を示す説明図である。 前記現像装置の作用を示す説明図である。 前記現像装置の作用を示す説明図である。 前記現像装置の作用を示す説明図である。 前記現像装置の作用を示す説明図である。 前記現像装置の中心側ノズルを示す説明図である。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置は、例えば図１、図２に示すようにキャリアブロックＳ１と、処理ブロックＳ２と、インターフェイスブロックＳ３と、を直線状に接続して構成されている。インターフェイスブロックＳ３には、更にウエハＷに露光処理を行う露光ステーションＳ４が接続されている。キャリアブロックＳ１は、基板であるウエハＷを複数枚含むキャリアＣを装置内に搬入出する役割を有し、キャリアＣの載置台１１１と、開閉部１１２と、開閉部１１２を介してキャリアＣからウエハＷを搬送するための受け渡しアーム１１３とを備えている。なおウエハＷは、表面側及び裏面側の周縁が全周に亘って面取りされてベベル部が形成された直径３００ｍｍに形成されている。

図１に示すように処理ブロックＳ２はウエハＷに液処理を行うための第１〜第６の単位ブロックＢ１〜Ｂ６が下から順に積層されて構成され、各単位ブロックＢ１〜Ｂ６は、概ね同じ構成である。図１において各単位ブロックＢ１〜Ｂ６に付したアルファベット文字は、処理種別を表示しており、ＢＣＴは反射防止膜形成処理、ＣＯＴはレジスト膜形成処理、ＤＥＶは現像処理を表している。以下単位ブロックＢ１、Ｂ２をＢＣＴ層Ｂ１、Ｂ２、単位ブロックＢ３、Ｂ４をＣＯＴ層Ｂ３、Ｂ４、単位ブロックＢ５、Ｂ６をＤＥＶ層Ｂ５、Ｂ６と示す。

ここでは、ウエハＷの現像処理を行う単位ブロックであるＤＥＶ層Ｂ５について説明する。図２に示すようにＤＥＶ層Ｂ５は、キャリアブロックＳ１からインターフェイスブロックＳ３へ向かう直線状の搬送領域Ｒ５を移動するメインアームＡ５と、を備えている。また搬送領域Ｒ５のキャリアブロックＳ１側には、互いに積層された複数のモジュールにより構成されている棚ユニットＵ７が設けられている。受け渡しアーム１１３とメインアームＡ５との間のウエハＷの受け渡しは、棚ユニットＵ７のモジュールと受け渡しアーム１１４とを介して行なわれる。ＤＥＶ層Ｂ５をキャリアブロックＳ１側から見て、搬送領域Ｒ５の右側には、塗布ユニットとして、現像装置が設けられており、搬送領域Ｒ５の左側には、ウエハＷを加熱、冷却するための熱系モジュール７を積層した棚ユニットＵ１〜Ｕ６が設けられている。

その他の単位ブロックは、設けられる塗布ユニットが異なり、ＢＣＴ層Ｂ１、Ｂ２には、現像装置に代えて、ウエハＷに反射防止膜を塗布する反射防止膜塗布装置が設けられ、ＣＯＴ層Ｂ３、Ｂ４には、現像装置に代えて、ウエハＷにレジスト膜を塗布するレジスト塗布装置が設けられている。またＣＯＴ層Ｂ３、Ｂ４における棚ユニットＵ６には、熱系モジュール７に代えて、ウエハＷの周縁部の露光処理を行う周縁露光モジュールが設けられている。

図３は周縁露光モジュールの概略図である。周縁露光モジュールは、ウエハＷを水平に保持する回転台４１と、ウエハＷの周縁部に例えば紫外線を照射してレジスト膜を露光するための露光部４２と、を備えている。回転台４１は、回転軸４３を介して、移動機構４４に接続されている。移動機構４４は、回転機構を備え、回転軸４３を介して、回転台４１を鉛直軸周りに回転させる。また回転台４１は、移動機構４４により露光部４２の露光領域の中心と、回転台４１の回転中心とを結ぶ直線に沿って進退自在に構成されている。

そしてウエハＷは全面にレジスト膜が塗布された後、周縁露光モジュールに搬送され回転台４１に受け渡される。そして回転台４１は、ウエハＷを保持した後、水平方向に移動して、位置決めを行う。これにより図４に示すようにウエハＷは、露光部４２からベベル部に向けて紫外線が照射される位置に移動する。その後ウエハＷは、周縁部に紫外線を照射された状態で鉛直軸周りに回転される。これにより円形のウエハＷの周縁部が一定の幅、例えば０．３ｍｍの幅で露光される。この例では、ベベル部に形成されたレジスト膜のみが露光される。

図２に戻ってインターフェイスブロックＳ３は、処理ブロックＳ２と露光ステーションＳ４との間でウエハＷの受け渡しを行うためのものであり複数のモジュールが互いに積層された棚ユニットＵ８、Ｕ９、Ｕ１０及び搬送アーム１１５〜１１７を備えている。
続いて塗布ユニットの構成について、現像装置を例に説明する。図２に示すように現像装置は４つの現像処理部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを備え、現像処理部１１ａ〜１１ｄは基台１０上に横方向に一列に配列されている。各現像処理部１１ａ〜１１ｄは各々同様に構成されており、ここでは現像処理部１１ａを例に挙げて説明する。

図５に示すように現像処理部１１ａは、ウエハＷの裏面中央部を真空吸着することにより、当該ウエハＷを水平に保持する基板保持部であるスピンチャック１２ａを備えている。このスピンチャック１２ａは、下方より軸部１３ａを介して回転機構１４ａに接続されており、当該回転機構１４ａにより鉛直軸回りに回転することができる。なおこの例では、ウエハＷは、上方から見て時計回りに回転する。

スピンチャック１２ａの下方側には、軸部１３ａを隙間を介して取り囲むように円形板１５ａが設けられる。また円形板１５ａには周方向等間隔に３か所の貫通孔が形成され、各貫通孔には、昇降ピン１８ａが設けられている。昇降ピン１８ａは、昇降機構３６ａにより昇降するように構成され。昇降ピン１８ａの昇降により後述する現像装置１の外部のメインアームＡ５とスピンチャック１２ａとの間で、ウエハＷを受け渡す。

またスピンチャック１２ａを取り囲むようにカップ体２１ａが設けられている。カップ体２１ａは、回転するウエハＷより飛散したり、こぼれ落ちた排液を受け止め、当該排液を現像装置外に排出する。カップ体２１ａは、軸部１３ａの周囲に断面形状が山型のリング状に設けられた山型ガイド部１６ａを備え、山型ガイド部１６ａの外周端から下方に伸びるように環状の垂直壁１７ａが設けられている。山型ガイド部１６ａは、ウエハＷよりこぼれ落ちた液を、ウエハＷの外側下方へとガイドする。

また、山型ガイド部１６ａの外側を取り囲むように垂直な筒状部２５ａと、この筒状部２５ａの上縁から内側上方へ向けて斜めに伸びる上側ガイド部２６ａとを備えた上側カップ体２２ａが設けられている。また、筒状部２５ａの下方側は、山型ガイド部１６ａ及び垂直壁１７ａの下方に断面が凹型となるリング状の液受け部２４ａが形成された下側カップ体２３ａが設けられている。この液受け部２４ａにおいては、外周側に排液路２８ａが接続されると共に、排液路２８ａよりも内周側には、排気管２９ａが下方から突入する形で設けられている。上側カップ体２２ａは、昇降機構２７ａにより昇降自在に構成され、後述する各ノズルが現像処理部１１ａの上方に移動するときにはノズルの移動を妨げないように図５中鎖線で示す下方位置に下降し、現像液及び洗浄液の振り切りを行うときには、それらの液の飛散を抑えるために図５中実線で示す上方位置に上昇する。

図５に示すように各現像処理部１１ａ〜１１ｄは、ウエハＷの周縁に向けて現像液を吐出する第１の現像液ノズルである周縁側ノズル６ａを備えている。周縁側ノズル６ａは、例えば上側カップ体２２ａにおける上側ガイド部２６ａに設けられている。また周縁側ノズル６ａは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように先端がウエハＷの回転方向に向かって傾斜し、ウエハＷの接線方向から現像液を吐出するように構成されており、上側カップ体２２ａを図中実線で示す上方位置まで上昇させたときに、現像液がウエハＷの表面側のベベル部に向かった接線方向から吐出されるように設けられている。図５に戻って周縁側ノズル６ａは、現像液供給管６１ａを介して、現像液供給源６２ａに接続されている。図中６３ａは、例えばフィルタ、ポンプなどにより構成された現像液供給部である。

また図２に示すように現像装置は、各々の現像処理部１１ａ〜１１ｄに共通に構成された、ウエハＷに現像液を供給するための第２の現像液ノズルである中心側ノズル５を備えている。図５に示すように中心側ノズル５は、現像液供給管５１を介して、現像液供給源５２に接続されている。また現像液供給管５１には、例えばフィルタ、ポンプなどにより構成される現像液供給部５３が介設されている。

図２に示すように中心側ノズル５はアーム５６の先端に接続されており、アーム５６の基端は基台１０上に設けられた駆動機構５７に接続されている。図中５８はガイドレールであり、基台１０に現像処理部１１ａ〜１１ｄの配列方向に伸長するように設けられている。駆動機構５７は、このガイドレール５８に沿って、アーム５６及び中心側ノズル５と一体で移動する。また、駆動機構５７はアーム５６を介して中心側ノズル５を昇降させる図示しない昇降機構を備えている。駆動機構５７の動作は、制御部１００からの制御信号を受けて制御される。

また各現像処理部１１ａ〜１１ｄは、ウエハＷに、例えば純水などのリンス液を供給するリンス液ノズル３ａを備えている。図５に示すようにリンス液ノズル３ａはリンス液供給路３２ａを介してリンス液供給源３３ａに接続されている。図中３４ａはリンス液供給路３２ａに介設された流量制御部であり、例えばバルブやマスフローコントローラなどを備えている。

図５に示すようにリンス液ノズル３ａは、現像処理部１１ａ〜１１ｄの配列方向に直交するように水平方向に伸びるアーム３５ａの先端に支持されている。アーム３５ａの基端は、駆動機構３６ａに接続されている。リンス液ノズル３ａは、駆動機構３６ａの動作によってスピンチャック１２ａに載置されたウエハＷの上方領域と、現像処理部１１ａの側方に設けられた図示しないノズルバスとの間を移動する。なお図２における現像処理部１１ｂ〜１１ｄにおいて、現像処理部１１ａにおける各部に対応する部分については、現像処理部１１ａの説明で用いた数字と同じ数字を用い、かつａの代わりにｂ、ｃ、ｄを夫々付して示している。

さらに図５に示すように各現像処理部１１ａ〜１１ｄは、裏面洗浄ノズル１９ａを備えている。裏面洗浄ノズル１９ａは、図示しない洗浄液供給部に接続されており、現像処理時に回転するウエハＷの裏面に洗浄液、例えば純水を供給して、ウエハＷの裏面を洗浄する。

現像装置は、コンピュータからなる制御部１００を備えている。制御部１００には、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）及びメモリーカードなどの記憶媒体に格納されたプログラムがインストールされる。インストールされたプログラムは、現像装置の各部に制御信号を送信してその動作を制御するように命令（各ステップ）が組み込まれている。なおここでいうプログラムとは処理手順を記述したレシピも含まれる。具体的には、回転機構１４ａ〜１４ｄによるウエハＷの回転数の変更、中心側ノズル５、周縁側ノズル６ａ〜６ｄ、リンス液ノズル３ａ〜３ｄ、裏面洗浄ノズル１９ａ〜１９ｄの各ノズルの移動及び各ノズルからの処理液の給断などの動作などがプログラムにより制御される。

続いて本発明の実施の形態に係る基板処理装置における、ウエハＷの処理について説明すると、まずキャリアＣにより搬送されたウエハＷは受け渡しアーム１１３により、処理ブロックＳ２に搬送され、ＢＣＴ層Ｂ１（Ｂ２）→ＣＯＴ層Ｂ３（Ｂ４）の順に搬送される。そしてウエハＷは、ＣＯＴ層Ｂ３（Ｂ４）におけるレジスト塗布装置にて、表面の全体にレジスト膜が塗布された後、熱系モジュール７にて熱処理が行われる。次いで周縁露光モジュールに搬入される。この実施の形態では、ウエハＷの周縁部のレジスト膜を溶剤で除去する処理を行っていないので、レジスト膜は、ウエハＷのベベル部の周端まで形成されている。そして図４に示すようにウエハＷの周縁から例えば０．３ｍｍの領域に露光部４２から紫外線が照射された状態で、ウエハＷを回転させる。これによりウエハＷの表面のレジスト膜の周縁部が０．３ｍｍの幅で露光される。

その後ウエハＷは、インターフェイスブロックＳ３を介して露光ステーションＳ４へと搬送される。露光ステーションＳ４においては、レジスト膜にパターンマスクを用いて、レジストパターンを転写する露光処理が行われる。露光後のウエハＷはインターフェイスブロックＳ３を介してＤＥＶ層Ｂ５（Ｂ６）へと搬送される。

現像装置の作用について図６〜図１２を参照して説明する。なお説明の便宜上反射防止膜は省略した。露光ステーションＳ４より搬出されたウエハＷは、インターフェイスブロックＳ３を介して、ＤＥＶ層Ｂ５のメインアームＡ５に受け渡される。その後ウエハＷはメインアームＡ５と、例えば現像処理部１１ａにおける昇降ピン１８ａと、の協働作用により、スピンチャック１２ａに載置される。

続いてカップ体２１ａの排気を開始し、次いでウエハＷを１００ｒｐｍで回転させる。更に上側カップ体２２ａを上方位置に位置させると共に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように周縁側ノズル６ａからベベル部に向けて現像液を吐出する。図６（ｂ）に示すように周縁側ノズル６ａは、ウエハＷの回転方向に傾斜し、ウエハＷの接線方向から現像液を吐出するように構成されている。これにより図６（ｃ）に示すようにウエハＷの周縁部の全周に亘るベベル部の上方に形成されたレジスト膜Ｒ（図６（ｃ）のレジスト膜Ｒ中の斜線の付した部位）が先行して現像処理される。

その後周縁側ノズル６ａから吐出する現像液の供給を停止し、上側カップ体２２ａを下降させた後、中心側ノズル５が移動し、ウエハＷの中心部の上方に位置する。しかる後、図７に示すようにウエハＷの回転数を１０ｒｐｍに減速し、回転速度を維持した状態で、中心側ノズル５からウエハＷに向けて現像液Ｄの吐出を開始する。次いで上側カップ体２２ａを上方位置に上昇させ、更に図８（ａ）に示すようにウエハＷの回転数を１５００ｒｐｍまで上昇させると共に、中心側ノズル５を現像液Ｄを吐出したまま、ウエハＷの周縁方向に移動させる。これによりウエハＷの表面に供給された現像液ＤがウエハＷの周縁に向けて広がり、ウエハＷの表面全体が現像液により濡れた状態になる。

更にウエハＷの回転数を維持することにより、余分な現像液ＤはウエハＷから振り切られ、カップ体２１ａに受け止められて排液される。この時図８（ｂ）に示すように現像液Ｄは、遠心力によりウエハＷのベベル部の位置まで広がるが、水平方向の力がかかるため、ベベル部におけるウエハＷの中心側の縁の位置からベベル部を飛び越えて振り切られてしまう。そのためウエハＷの表面に形成されたレジスト膜Ｒにおけるベベル部よりも中心側の斜線を付した領域には、現像液Ｄが供給されるが、ベベル部に形成されたレジスト膜Ｒには、現像液Ｄの供給量は少なくなる。

その後現像液Ｄの供給を停止し、更に続けてウエハＷの回転数を維持することにより、図９に示すようにすべての現像液Ｄが、ウエハＷの表面から振り切られる。レジスト膜Ｒにおいて露光処理により露光された領域は、レジストに含まれている感光剤から酸が生成している。そして現像液Ｄが供給されることにより、酸と現像液が反応し、レジスト膜Ｒが溶解する。この結果溶解したレジスト膜Ｒは、ウエハＷから振り切られる現像液Ｄと共に振り切られて除去される。

この時ウエハＷのベベル部よりも中心側の領域のレジスト膜Ｒは、中心側ノズル５から供給された現像液Ｄが十分に供給されているため、露光された領域が溶解して除去される。またウエハＷのベベル部の上方のレジスト膜Ｒは、中心側ノズル５から供給された現像液Ｄの供給量は少ないが、中心側ノズル５から現像液Ｄを供給する前に、周縁側ノズル６ａから現像液Ｄを供給している。そのためウエハＷのベベル部の上方のレジスト膜Ｒも十分に現像液Ｄが供給されており、溶解して除去される。

現像液を振り切った後、ウエハＷの回転数を１００ｒｐｍに降下させる。その後上側カップ体２２ａを下方位置に下降させ、中心側ノズル５をウエハＷの上方から退避させる。次いで上側カップ体２２ａを上方位置に位置させると共に、周縁側ノズル６ａからベベル部に向けて現像液Ｄを吐出する。これにより図１０に示すようにウエハＷの周縁部における全周に亘るベベル部の上方に、更に現像液が供給される。このためベベル部のレジスト膜Ｒが仮に現像されずに残っていた場合にも、現像液Ｄが確実に供給されて、レジスト膜Ｒが除去される。

ウエハＷの周縁部のレジスト膜Ｒの除去領域は、図示の例では便宜上ベベル部全体のレジスト膜Ｒとしているが、ベベル部の一部のレジスト膜Ｒ、即ち周端寄りのレジスト膜であってもよく、この場合にはベベル部におけるウエハＷの中心寄りのレジスト膜Ｒは残留することになる。例えばレジスト膜Ｒの除去幅が０．３ｍｍであるとすれば、ベベル部におけるウエハＷの中心寄りのレジスト膜Ｒは残留する。またウエハＷの周縁部のレジスト膜Ｒの除去領域は、ベベル部の全体とベベル部から少しウエハＷの中心に寄った領域までも含んでいてもよい。

プロセスの説明に戻って、その後、周縁側ノズル６ａからの現像液Ｄの吐出を停止すると共に、上側カップ体２２ａを下降させる。さらにリンス液ノズル３ａが移動し、ウエハＷの中心部の上方に位置する。そして上側カップ体２２ａを上昇させた後、図１１に示すようにウエハＷに向けてリンス液ノズル３ａ及び裏面洗浄ノズル１９ａから、例えばリンス液である純水Ｐを吐出すると共に、ウエハＷの回転数を１２００ｒｐｍに上昇させる。さらに続いてリンス液ノズル３ａ及び裏面洗浄ノズル１９ａから、純水Ｐの供給を停止すると共に、ウエハＷの回転数を２０００ｒｐｍまで上昇させ、１５秒間回転数を維持する。

これにより図１２に示すようにウエハＷの中心に供給された純水ＰがウエハＷの周縁に向けて流れて振り切られる。溶解したレジスト膜Ｒは、現像液Ｄを振り切るときにほぼ除去されているが、純水ＰをウエハＷの表面に供給して、振り切ることによりウエハＷの表面に残っていた溶解したレジスト膜Ｒが純水Ｐに洗浄されて除去される。また裏面側に供給された純水Ｐも振り切られて除去される。これにより、ウエハＷの表面にレジスト膜Ｒの露光されていない領域が残り、レジストパターンが形成される。
その後上側カップ体２２ａを下降させ、リンス液ノズル３ａを退避させた後、ウエハＷは、メインアームＡ５により現像装置から棚ユニットＵ７に搬送され、受け渡しアーム１１３を介してキャリアブロックＳ１の所定のキャリアへと戻される。

上述の実施の形態は、ウエハＷのべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜Ｒを形成し、次いで、ウエハＷの周縁部のレジスト膜Ｒを溶剤で除去することなく、ウエハＷのベベル部に露光を行い、そしてウエハＷのべベル部を含む周縁部に現像液Ｄを供給している。従ってウエハＷ上の周縁部のレジスト膜Ｒの除去幅の狭少化を図ることができるので、例えばウエハＷの有効領域を広げることができるなどの効果がある。
またウエハＷの表面の現像液Ｄを振り切った後、ウエハＷの表面を洗浄する純水Ｐを供給する前にも、周縁側ノズル６ａからウエハＷのベベル部に向けて現像液Ｄを供給しているため、より確実にベベル部上方に形成されたレジスト膜Ｒを除去することができレジスト膜Ｒの残渣を抑制することができる。

さらに中心側ノズル５から現像液Ｄを供給していない状態、かつウエハＷの表面の現像液Ｄを振り切った状態、即ちウエハＷに現像液Ｄの液溜まりがない状態で、ウエハＷを回転させながら周縁側ノズル６ａからウエハＷのベベル部に向けて現像液Ｄを吐出している。そのためウエハＷの中心側に供給され、ウエハＷから振り切られる現像液Ｄと、ベベル部に向けて吐出される現像液Ｄと、の衝突による液撥ねを防ぐことができる。

また本発明は、ウエハＷを静止させた状態で現像液Ｄを供給しウエハＷの表面に液溜まりを形成する現像装置に適用してもよい。例えば図２、図５に示した現像装置において、図１３（ａ）に示すように第２のノズルとなる中心側ノズル５１におけるアーム５６の伸びる方向にウエハＷの径の長さよりも長い範囲にスリット５２を設け、当該スリット５２から現像液Ｄを吐出するように構成する。そして図１３（ｂ）に示すように中心側ノズル５１をスリット５２の伸びる方向に対して垂直な方向に水平移動するように構成する。

このような現像装置において、まずウエハＷを回転させながら、周縁側ノズル６ａから現像液を吐出し、ウエハＷの表面側全周に亘るベベル部に現像液Ｄを供給する。次いでウエハＷを静止させ、図１３（ｂ）に示すように中心側ノズル５１から現像液Ｄを吐出しながら、中心側ノズル５１をウエハＷの上方を横断するように移動させる。これによりウエハＷの表面全体に現像液が供給され、ウエハＷの表面に現像液の液溜まりが形成される。その後ウエハＷを回転させて、現像液Ｄを振り切り、さらにその後ウエハＷを回転させながら、周縁側ノズル６ａから現像液Ｄを吐出し、ウエハＷの表面側の全周に亘るベベル部に現像液を供給する。

このようにウエハＷを静止させて現像液Ｄを供給する場合においても、ウエハＷを回転させて、現像液Ｄを振り切るときにベベル部を飛び越えて現像液が排液される。そのため現像液の供給量が少なくなり、レジスト膜Ｒの残渣が残りやすくなる。そのためウエハＷを回転させながら、周縁側ノズル６ａから現像液Ｄを吐出し、ウエハＷの表面側全周に亘るベベル部に現像液Ｄを供給することでベベル部においても十分な量の現像液Ｄを供給することができ、ベベル部におけるレジスト膜Ｒの残渣を抑制することができる。

さらにウエハＷの全周に亘るベベル部に向けて現像液Ｄを供給するには、ウエハＷを回転させながら、周縁側ノズル６ａから現像液Ｄを吐出する必要がある。従ってウエハＷの中心側に現像液Ｄが盛られた状態でウエハＷの表面に中心側ノズル５１から現像液を供給しようとすると、遠心力により振り切られようとする現像液Ｄと、周縁側ノズル６ａからベベル部に供給する現像液Ｄとが衝突し液撥ねをするおそれがある。従って静止した状態のウエハＷに現像液Ｄを供給する現像装置においても、中心側ノズル５１からウエハＷに現像液Ｄを供給する前、あるいは、中心側ノズル５１からウエハＷに現像液Ｄを供給し、ウエハＷを回転させて、現像液Ｄを振り切った後に、周縁側ノズル６ａからベベル部に現像液Ｄを供給する。このような構成とすることで同様の効果を得ることができる。

また周縁側ノズル６ａからウエハＷのベベル部に向けて現像液Ｄを吐出を行うのは、中心側ノズル５から現像液Ｄを供給する前と、ウエハＷの表面の現像液Ｄを振り切った後、ウエハＷの表面に溶解したレジスト膜を除去する純水Ｐを供給する前と、の一方のみであってもよい。
ウエハＷの表面に現像液を供給した後、リンス液の供給までの時間が長いとウエハＷの表面に液滴の斑点ができやすくなる。そのため中心側ノズル５から現像液Ｄを供給する前のみに、ウエハＷのベベル部に向けて現像液Ｄを吐出するようにしてもよい。

また周縁側ノズル６ａから吐出される現像液Ｄの温度を中心側ノズル５から吐出される現像液Ｄの温度よりも高くしてもよい。現像液Ｄの温度が高いと、現像液Ｄとレジスト膜との反応が活性化される。従って周縁側ノズル６ａから吐出される現像液Ｄの温度を中心側ノズル５から吐出される現像液Ｄの温度よりも高くすることで、ベベル部の上方に形成されたレジスト膜Ｒと現像液Ｄとの反応が促進され溶解しやすくなるため、より確実にレジスト膜を除去することができる。
また周縁側ノズル６ａから吐出される現像液Ｄの濃度を中心側ノズル５から吐出される現像液Ｄの濃度よりも高くしてもよい。現像液Ｄの濃度が高い場合にも現像液Ｄとレジスト膜Ｒとの反応が活性化されるため同様の効果を得ることができる。

さらには、周縁側ノズル６ａからベベル部に向けて現像液Ｄを吐出した後、ベベル部上の現像液Ｄに窒素ガスを吹き付けるようにしてもよい。例えばスピンチャック１２ａに保持されたウエハＷのベベル部に向けて窒素ガスを吐出するガスノズルを設けた構成が挙げられる。そして周縁側ノズル６ａからベベル部に向けて現像液を吐出すると共に、ベベル部に向けて窒素ガスを吹き付ければよい。現像液Ｄに窒素ガスを吹き付けることにより、現像液Ｄ中の溶剤が揮発するためその濃度が上昇する。そのため現像液Ｄとレジスト膜Ｒとの反応が活性化され、周縁側ノズル６ａから吐出される現像液Ｄの濃度を高くしたときと同様の効果を得ることができる。

５ 中心側ノズル
６ａ〜６ｄ 周縁側ノズル
１２ａ〜ｄ スピンチャック
１４ａ〜ｄ 回転機構
１００ 制御部
Ｄ 現像液
Ｒ レジスト膜
Ｐ 純水
Ｗ ウエハ

Claims (11)

1. 半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジストパターンを形成する基板処理方法において、
   前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜を形成する工程と、
   次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
   その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面をパターン露光する工程と、
   前記パターン露光された前記基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
   前記現像液を供給する工程は、
   前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、その後、前記基板に供給された前記現像液を振り切る第３の工程と、を含み、
   前記第３の工程を行った後、さらに前記第１の工程を行い、その後前記基板の表面全体にリンス液を供給すると共に当該基板を回転させて当該基板の表面の前記現像液を洗い流す第４の工程を行うことを特徴とする基板処理方法。
2. 半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジストパターンを形成する基板処理方法において、
   前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜を形成する工程と、
   次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
   その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面をパターン露光する工程と、
   前記パターン露光された前記基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
   前記現像液を供給する工程は、
   前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記べベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、を含み、
   前記第１の工程における前記現像液の温度は、前記第２の工程における前記現像液の温度よりも高いことを特徴とする基板処理方法。
3. 半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジストパターンを形成する基板処理方法において、
   前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体にレジスト膜を形成する工程と、
   次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
   その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面をパターン露光する工程と、
   前記パターン露光された前記基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
   前記現像液を供給する工程は、
   前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、を含み、
   前記第１の工程とともに、前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の表面側の前記ベベル部に向けて窒素ガスを吐出し、当該ベベル部の表面の前記現像液の濃度を高める工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
4. 前記第１の工程は、前記基板に前記現像液の液溜りがない状態で行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記第１の工程における前記現像液の濃度は、前記第２の工程における前記現像液の濃度よりも高いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
6. 半導体ウエハである基板の表面に、露光部分が現像液に溶解するレジストを用いてレジスト膜を形成し、露光後の当該基板に対して前記現像液により現像を行ってレジストパターンを形成する基板処置装置に用いられるプログラムを格納した記憶媒体であって、
   前記プログラムは、
   前記基板のべベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜を形成する工程と、
   次いで、前記ベベル部の周端に至るまでの表面全体に前記レジスト膜が形成された前記基板の当該ベベル部に露光する工程と、
   その後、パターンマスクを用いて前記基板の表面がパターン露光された当該基板に前記現像液を供給する工程と、を含み
   前記現像液を供給する工程は、
   前記基板を基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記べベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の工程と、前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の工程と、を含み、前記第１の工程における前記現像液の温度は、前記第２の工程における前記現像液の温度よりも高いことを特徴とする基板処理方法
   を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
7. 前記第１の工程は、前記基板に前記現像液の液溜りがない状態で行われることを特徴とする請求項６に記載の記憶媒体。
8. 露光部分が現像液に溶解するレジストがベベル部の周端に至るまで表面全体に塗布され、当該ベベル部の露光と、基板の表面のパターン露光と、が行われた当該基板に前記現像液を供給する現像装置であって、
   前記基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
   前記基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の現像液ノズルと、
   前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の現像液ノズルと、
   前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む前記周縁部に前記第１の現像液ノズルから前記現像液を供給する第１のステップと、前記基板の表面全体に前記第２の現像液ノズルから前記現像液を供給する第２のステップと、を実行する制御部と、を備え、
   前記第１の現像液ノズルから供給する前記現像液を温調する温調機構を備え、前記第１のステップにおいて供給する前記現像液の温度は、前記第２のステップにおいて供給される前記現像液の温度よりも高いことを特徴とする現像装置。
9. 露光部分が現像液に溶解するレジストがベベル部の周端に至るまで表面全体に塗布され、当該ベベル部の露光と、基板の表面のパターン露光と、が行われた当該基板に前記現像液を供給する現像装置であって、
   前記基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
   前記基板の前記ベベル部を含む周縁部に前記現像液を供給する第１の現像液ノズルと、
   前記基板の表面全体に前記現像液を供給する第２の現像液ノズルと、
   前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記ベベル部を含む前記周縁部に前記第１の現像液ノズルから前記現像液を供給する第１のステップと、前記基板の表面全体に前記第２の現像液ノズルから前記現像液を供給する第２のステップと、を実行する制御部と、
   前記基板の前記ベベル部を含む前記周縁部に窒素ガスを供給するガス供給ノズルと、を備え、
   前記第１のステップとともに、前記基板を前記基板保持部に水平に保持して回転させながら、当該基板の前記べベル部を含む前記周縁部に前記ガス供給ノズルから前記窒素ガスを供給することを特徴とする現像装置。
10. 前記第１のステップは、前記基板に前記現像液の液溜りがない状態で行われることを特徴とする請求項９記載の現像装置。
11. 前記第１のステップにおいて供給する前記現像液の濃度は、前記第２のステップにおいて供給される前記現像液の濃度よりも高いことを特徴とする請求項９または１０に記載の現像装置。

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