JP6672967B2 - 現像方法、現像装置及び記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造用の基板を現像する技術に関する。
半導体装置の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィでは、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）の表面にレジスト膜が形成された後、当該レジスト膜の露光が行われる。この露光は、回路パターンに沿って開口したマスクがウエハの表面に対して相対的に移動すると共に当該マスクを介して断続的にウエハに光が照射されて行われる。露光後は、ウエハに現像液が供給されて、レジストパターンが形成される。特許文献１には、この現像液を供給する手法について記載されている。ところで、レジストパターンの寸法であるＣＤ（Critical Dimension）の微細化が進められるにあたり、ウエハの面内の各部におけるＣＤの均一性を向上させることが求められている。そのためには、ウエハの面内における上記の光照射（ショット）が各々行われた領域（ショット領域）間におけるＣＤの均一性だけではなく、ショット領域内におけるパターンのＣＤの均一性も向上させることが要請されている。
特開２０１１−９１２７４号公報
上記のショット領域内の各部におけるＣＤの均一性を低下させる要因として、現像液を振り切ってウエハから除去する際におけるショット領域内の各部毎の現像液に接する時間のばらつきが有ると本発明者は考えている。上記の特許文献１には、現像液を供給してウエハの表面に液溜まりを形成するにあたり、ウエハの回転方向を一方と他方との間で切り替えることについて記載されているが、上記の現像液を振り切る際の上記の問題には着眼されておらず、当該問題を解決できるものでは無い。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、レジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板の面内においてレジストパターンの寸法の均一性が高くなるように現像処理を行うことである。
本発明の現像方法は、レジスト膜が形成され、露光された後の回転する半導体装置の製造用の基板の表面に現像液を供給して現像液の液膜を形成した後、当該基板への現像液の供給の停止及び基板の静止を行い現像する現像工程と、
次いで、前記基板から前記現像液の一部を振り切って除去するために、前記基板が中心軸周りの第１の回転方向に２００ｒｐｍ以上の回転数で回転するように、当該基板の回転数を上昇させる第１の回転工程と、
続いて、前記基板に残留する前記現像液を当該基板から振り切って除去するために、前記基板を前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に、前記第１の回転工程の回転数よりも高い回転数で回転させる第２の回転工程と、
再度の前記第１の回転方向の回転及びそれに続く前記第２の回転方向の回転を行わずに、前記基板を前記現像工程、前記第１の回転工程及び前記第２の回転工程で前記基板を保持していた基板保持部による前記基板の保持を解除する工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明の現像装置は、レジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用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て、前記基板を中心軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板の表面に現像液を供給する現像液供給部と、
前記基板に現像液を供給して液膜を形成した後、当該基板への現像液の供給の停止及び基板の静止を行い現像するステップと、次いで、前記基板から前記現像液の一部を振り切って除去するために、前記基板が第１の回転方向に２００ｒｐｍ以上の回転数で回転するように回転数を上昇させるステップと、続いて前記基板に残留する前記現像液を当該基板から振り切って除去するために前記基板を前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に前記第１の回転工程の回転数よりも高い回転数で回転させる回転させるステップと、を実行し、前記基板保持部による前記基板の保持が解除されるまでに、前記基板保持部は再度の前記第１の回転方向の回転及びそれに続く前記第２の回転方向の回転が行われないように制御信号を出力する制御部と、
を含むことを特徴とする。
本発明によれば、現像が行われた半導体装置の製造用の基板を当該基板の中心軸周りにおける第１の回転方向で回転させることで現像液を振り切った後、当該基板を第１の回転方向とは逆の第２の回転方向で回転させて、残留する現像液を振り切っている。それによって、この振りきりの際にウエハの面内の各部が現像液に接して現像される時間がばらつくことを抑えることができる。その結果、基板の面内でレジストパターンの寸法の均一性を高くすることができる。
本発明に係る現像装置の縦断側面図である。 前記現像装置の平面図である。 前記現像装置に設けられる現像液ノズルの動作を示す説明図である。 前記現像液ノズルの動作を示す説明図である。 前記現像装置によって処理されるウエハの平面図である。 図５のＡ−Ａ’矢視縦断側面図である。 前記ウエハの概略平面図である。 本発明とは異なる手法で処理を行う場合における現像液の液流れを示す模式図である。 前記現像装置による処理工程を示す説明図である。 前記現像装置による処理工程を示す説明図である。 前記現像装置による処理工程を示す説明図である。 前記現像装置による処理工程を示す説明図である。 前記現像装置による処理工程を示す説明図である。 前記現像装置による処理工程を示す説明図である。 前記現像装置による処理時のウエハの回転数の推移を示すタイミングチャート図である。 本発明の手法で処理を行う場合における現像液の液流れを示す模式図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。
本発明の一実施形態である現像装置１について、図１の縦断側面図及び図２の横断平面図を参照して説明する。この現像装置１は、表面にネガ型のレジストによるレジスト膜が形成され、当該レジスト膜が露光された半導体装置の製造用の基板であるウエハＷに対して現像処理を行う。図中１１は、基板保持部であるスピンチャックであり、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。図中１２は、スピンチャック１１を回転させ、当該スピンチャック１１に保持されたウエハＷを当該ウエハＷの中心軸周りに回転させるための回転機構である。この回転機構１２は、回転方向を切り替えることが可能であり、ウエハＷの表面側から見て、ウエハＷの時計回りの回転を正回転、ウエハＷの反時計回りの回転を逆回転として記載する場合がある。
図中１３は起立した円筒状に形成された液受け用のカップであり、その上部側は内側に傾斜している。図中１４は昇降機構であり、カップ１３をスピンチャック１１に対してウエハＷの受け渡しが行われるときの受け渡し位置（図１中実線で示す位置）と、現像処理が行われるときの処理位置（図１中点線で示す位置）との間で昇降させる。また、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの下方側には円形板１５が設けられており、この円形板１５の外側には縦断面形状が山型のガイド部材１６がリング状に設けられている。ガイド部材１６は、ウエハＷよりこぼれ落ちた現像液を、円形板１５の外側に設けられる液受け部１７にガイドするように構成されている。また、図中１８は、ガイド部材１６に設けられた裏面洗浄ノズル１８であり、回転するウエハＷの裏面の周縁部に洗浄液を吐出して洗浄する。
上記の液受け部１７はスピンチャック１１を囲むように環状に形成された凹部として構成され、排液管１９を介して図示しない廃液部に接続されている。図中２１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の昇降ピンであり、図中２２は昇降ピン２１を昇降させる昇降機構である。
図中３１はウエハＷに現像液を供給する現像液ノズルであり、垂直な円柱形状に構成されている。この現像液ノズル３１の下面３２は水平面をなし、その中心には現像液の供給口３３が鉛直下方に開口している。この供給口３３は、現像液供給管３４を介して例えば酢酸ブチルなどの有機溶剤により構成される現像液が貯留された供給源３５に接続されている。図中３６は現像液供給管３４に介設される現像液の供給機構であり、バルブやマスフローコントローラにより構成されており、供給源３５からノズル３１へ供給される現像液の流量を調整する。図中３７は、現像液ノズル３１を支持するアーム３８を介して現像液ノズル３１を水平移動且つ昇降させる移動機構であり、図中３９は移動機構３７が水平移動するためのガイドである。
現像液供給部を構成する上記の現像液ノズル３１は、図３に示すように、回転機構１２によって回転するウエハＷの表面に対して下面３２が近接及び対向すると共に供給口３３から現像液３０が吐出された状態で、ウエハＷの周端部上から中心部上に向けて、ウエハＷの半径に沿って移動する。それによって、図４に示すようにウエハＷの表面に現像液３０の液膜Ｄが形成される。上記のように移動する下面３２と回転するウエハＷ表面との間では、供給された現像液３０が当該下面３２、当該ウエハＷ表面の各々の表面張力によって撹拌されて濃度が均一化されることで、ウエハＷの面内におけるパターンのＣＤの均一化が図られている。
図１、図２に戻って、現像装置１の各部の構成の説明を続ける。図中４１は鉛直下方に現像液を吐出する現像液ノズルである。この現像液ノズル４１は、図３、図４で説明したように現像液ノズル３１によって現像液の液膜Ｄを形成する前に、ウエハＷの表面に現像液を供給する。当該現像液は、現像液ノズル３１から供給された現像液の濡れ性を高くする目的で供給するものである。現像液ノズル４１は、現像液供給管４２を介して上記の現像液の供給源３５に接続されており、現像液供給管４２は供給機構３６と同様に構成された供給機構４３が介設され、現像液ノズル４１へ供給される現像液の流量を調整する。図中４４は、現像液ノズル４１を支持するアーム４５を介して現像液ノズル４１を水平移動且つ昇降させる移動機構であり、図中４６は移動機構４４が水平移動するためのガイドである。図中４７は現像液ノズル３１の待機部であり、図中４８は現像液ノズル４１の待機部である。これら待機部４７、４８は各々、平面で見てカップ１３の外側に設けられ、ウエハＷに処理を行わないときに現像液ノズル３１、４１を待機させる。
現像装置１には、コンピュータである制御部１０が設けられる。制御部１０は、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、後述する現像処理が行われるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納される。このプログラムによって制御部１０は現像装置１の各部に制御信号を出力し、移動機構３７、４４による現像液ノズル３１、４１の移動、回転機構１２によるウエハＷの回転数及び回転方向、供給機構３６、４３によるウエハＷへの現像液の供給、昇降機構２２による昇降ピン２１の昇降などの各動作が制御され、後述のようにウエハＷに現像処理を行うことができる。なお、この現像処理には、現像後の現像液の振り切りも含まれる。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。
この現像装置１では、図３、図４で説明したように現像液３０の液膜Ｄを形成した後、ウエハＷを逆回転させて当該現像液３０を振り切り、続いてウエハＷを正回転させてウエハＷに残留する現像液３０を振り切る。このように回転方向を切り替える理由を説明するために、先ず、現像装置１について処理されるウエハＷについて、図５の平面図を用いて詳しく説明する。図中ＮはウエハＷの方位を示す切り欠き（ノッチ）である。ウエハＷの表面において切り欠きＮの形成方向を縦方向とすると、半導体デバイスの形成領域５１内を縦方向及び横方向に沿ったマトリクス状の各位置に光照射（ショット）が行われている。つまり、多数のショット領域５２が縦横に沿って配置されている。各ショット領域５２から半導体デバイスが製造される。
現像処理によって、各ショット領域５２内にはレジストパターンが形成されると共に、ショット領域５２間のレジストは溶解し、各ショット領域５２を囲むように溝５０が形成される。従って、現像処理されたウエハＷの表面にはウエハＷの一端部から他端部へと伸びる溝５０が縦横に直線状に形成されていることになる。図６は、そのように溝５０が形成されたときの図５のＡ−Ａ′矢視断面を示している。なお、図６中６１は、各ショット領域５２が形成されたレジスト膜である。このように形成された溝５０によって、現像液３０を振り切る際の液流れについて、図７に示すウエハＷの直径に沿った十字エリア５３に含まれるショット領域５２では十字エリア５３外のショット領域とは異なった態様となり、例えば正回転のみを行うことでのみ現像液の振り切りを行うとした場合、ＣＤの均一性が低くなってしまう。
具体的に、そのように正回転のみを行って現像液を除去する際における十字エリア５３内に含まれるショット領域５２の縦方向の２つの列５４の表面における現像液３０の流れについて、模式的に示した図８を参照して説明する。図７に示すように各列５４はウエハＷの半径上に位置し、互いに横方向に隣接している。説明の便宜上、図８では列５４と列５４との間の縦方向に形成される溝５０を大きく示し、横方向に形成される溝５０については省略している。また、１つの列５４について当該列５４に沿って２等分した仮想の分割領域を５５、５６として示しており、分割領域５５が正回転時の回転方向上流側の領域、分割領域５６が正回転時の回転方向下流側の領域である。また、図８では二点鎖線の矢印によりウエハＷの回転方向を示し、実線の矢印により現像液３０の流れ方向を示している。
ウエハＷの正回転が開始されると、各列５４を覆っていた現像液３０が、遠心力の作用でウエハＷの面内を回転方向の下流側に向けて移動し（図８左）、回転方向上流側の列５４から回転方向下流側の列５４に向けて流れる現像液３０は、列５４と列５４との間の溝５０に流入する。上記のようにショット領域５２がマトリクス状に配置されているため、この溝５０はウエハＷの周端部に向けて一直線状に形成されている。つまり溝５０に流れ込んだ現像液３０からウエハＷの周端に向かって見ると、ウエハＷの外側に向かう排出路が形成されていることになる。そのため当該溝５０に流れ込んだ現像液３０は、溝５０に沿って流れてウエハＷの周端から排出されやすく、この溝５０を乗り越えて回転方向下流側のショット領域５２に流れ難い。
そのように現像液３０が流れることで、各列５４における回転方向下流側の分割領域５６では振り切られずに残留している現像液３０によって現像が進行する一方で、各列５４の回転方向上流側の分割領域５５では上記のように溝５０によって回転方向上流側からの現像液３０の流れ込みが抑えられているために、乾燥が進行して現像が停止する（図８中央）。さらにウエハＷの回転が続けられて、次第に回転方向下流側の分割領域５６からも現像液３０が除去され、現像が終了する（図８右）。図示は省略するが、十字エリア５３の横方向のショット領域５２の列についても、この図８に示した縦方向のショット領域５２の列５４と同様に、現像液３０が除去されると考えられる。つまり、十字エリア５３ではウエハＷの面内の他のエリアに比べて、回転方向下流側のショット領域５２に向けて現像液３０が流れ難く、当該現像液３０は溝５０から排出されやすい。
このように十字エリア５３のショット領域５２においては、現像液３０が除去されて現像処理が終了するタイミングがショット領域５２内でばらつくため、現像液３０に接して現像処理が行われる時間（現像時間）が、当該ショット領域５２内の各部でばらつくことになる。その結果として、上記のようにショット領域５２内でのＣＤの均一性が低くなると考えられる。
現像装置１はこのような現像時間のばらつきを抑えるために、既述のように回転方向を切り替えて現像液３０を振り切る。以下、この現像装置１で行われる処理について、ウエハＷにおける現像液の様子を示す図９〜図１４及びウエハＷの回転数の推移を示すタイミングチャートである図１５を参照して説明する。なお、図９、図１０では現像液ノズル４１から吐出される現像液は、現像液ノズル３１から供給される現像液３０と区別するために４０として示しており、図９〜図１４では実線の矢印でウエハＷの回転方向を示している。また、図１５のチャートの縦軸はウエハＷの回転数を示しており、ウエハＷが正回転しているときの回転数を正の数値、逆回転しているときの回転数を負の数値で表している。
先ず、図示しない搬送機構によってウエハＷがスピンチャック１１に載置されて当該ウエハＷの裏面中央部が保持される。その後、待機部４８からウエハＷの中心部上に移動した現像液ノズル４１からウエハＷの中心部に比較的少量の現像液４０が供給されると共にウエハＷが正回転する（図９）。この現像液４０はウエハＷの回転の遠心力によって、ウエハＷの周縁部へと展伸されてウエハＷの表面全体に塗布され、現像液３０に対する濡れ性を向上させるプリウエットが行われる。
然る後、現像液ノズル４１が待機部４８に戻り、待機部４７からウエハＷの周端部上に下面３２がウエハＷの表面に近接するように現像液ノズル３１が移動する。その後、ウエハＷが例えば６０ｒｐｍで正回転した状態で、現像液ノズル３１から現像液３０が吐出されると共に、現像液ノズル３１がウエハＷの中心部上に向けて移動する（図１０）。つまり、図３、図４で説明したようにウエハＷの表面に現像液３０による液膜Ｄが形成される。
現像液ノズル３１がウエハＷの中心部に到達し、ウエハＷの表面全体に液膜Ｄが形成されると現像液３０の供給が停止し、現像液ノズル３１が待機部４８に戻る。その一方でウエハＷの正回転が停止して静止状態となり、ウエハＷの表面のレジスト膜が溶解し、各ショット領域５２にレジストパターンが解像する（図１１：現像工程）。また、ショット領域５２の周囲には、既述したショット領域５２間を区画する溝５０が形成されることになる。
その後、ウエハＷが逆回転（第１の回転方向における回転）を開始し（チャート中時刻ｔ１）、回転数が例えば３００ｒｐｍとなるように上昇すると共に回転の遠心力によって、液膜Ｄを形成する現像液３０の一部が除去される（図１２：第１の回転工程）。時刻ｔ１から例えば１秒経過すると０ｒｐｍとなるようにウエハＷの回転数が低下する（時刻ｔ２）。つまり、ウエハＷの回転が停止して、静止状態となる（図１３）。時刻ｔ２から例えば１．２秒経過すると、ウエハＷが正回転（第２の回転方向における回転）を開始し（時刻ｔ３）、回転数が例えば２０００ｒｐｍとなるように上昇する。回転の遠心力によってウエハＷの表面に残留している現像液３０が振り切られる（図１４：第２の回転工程）。
この現像液３０の振り切りに並行して裏面洗浄ノズル１８から洗浄液が供給されて裏面の周縁部が洗浄される。この裏面の洗浄が終わり、ウエハＷの表面では現像液３０の除去が進行して当該表面全体が乾燥し、時刻ｔ３から例えば１５秒経過すると、ウエハＷの回転数が低下し（時刻ｔ４）、回転が停止する。その後、ウエハＷは図示しない搬送機構によって現像装置１から搬出される。
図１６は、上記の時刻ｔ１〜時刻ｔ４で説明したように現像液３０の振り切りが行われたときのショット領域５２の列５４における現像液３０の様子を図８と同様に示しており、この図１６を参照しながら当該時刻ｔ１〜ｔ４における現像液３０の流れを、より詳しく説明する。上記の時刻ｔ１〜ｔ２で逆回転が行われることで、列５４全体を覆っていた現像液３０が、この逆回転による遠心力で回転方向の下流側に向けて移動する（図１６左）。図８で説明したように、回転方向上流側の列５４から回転方向下流側の列５４に向けて流れる現像液は、列５４と列５４との間の溝５０に流入し、溝５０に沿って流れてウエハＷの周端から排出されやすいため、列５４における回転方向の上流側の分割領域は乾燥しやすく、回転方向下流側の分割領域は乾燥し難い。ここではウエハＷが逆回転しているため、分割領域５６にて現像液３０が除去されて乾燥が進行して現像が停止し、分割領域５５では現像液３０が残り、現像が進行する（図１６中央左）。
その後、上記の時刻ｔ３〜ｔ４で正回転が行われることで、ウエハＷの表面に残留する現像液３０は、図８で説明したように流れる。即ち、各列５４における回転方向下流側の分割領域５６では依然として振り切られずに残留している現像液３０によって現像が進行する一方で、各列５４の上流側の分割領域５５では現像液３０が供給され難いため、乾燥が進行して現像処理が停止する（図１６中央右）。そして、ウエハＷの正回転が続けられて、次第に分割領域５６からも現像液３０が除去され、現像が終了する（図１６右）。
このようにウエハＷの逆回転中においては、分割領域５６での現像が抑制される一方で、分割領域５５での現像が進行し、ウエハＷの正回転中においては、分割領域５５での現像が抑制される一方で、分割領域５６での現像が進行する。従って、分割領域５５、５６間で現像時間の偏りを抑えることができる。なお、図示及び詳細な説明は省略するが、十字エリア５３の横方向のショット領域５２の列についても、この図１６に示した縦方向のショット領域５２の列５４と同様に現像液３０が除去され、現像時間の偏りが抑制されることになる。
この現像装置１によれば、ウエハＷの表面に現像液３０の液膜Ｄを形成してレジストパターンの形成を行った後、ウエハＷを逆回転させて現像液３０を振り切り、さらにウエハＷを正回転させて現像液３０を振り切っている。そのように振り切りを行うことで、ショット領域５２内におけるレジスト膜の各部の現像時間を揃え、レジストパターンのＣＤ、即ちパターンの寸法についての均一性の低下を抑えることができる。このようにショット領域５２内におけるＣＤの均一性が高くなることは、ウエハＷの面内全体の各部でのＣＤの均一性が高くなることである。
なお、上記のタイミングチャートの時刻ｔ１〜ｔ４について補足しておくと、時刻ｔ１は逆回転を開始するように制御信号が出力される時刻、時刻ｔ２は逆回転を停止するように制御信号が出力される時刻、時刻ｔ３は正回転を開始するように制御信号が出力される時刻、時刻ｔ４は正回転を停止するように制御信号が出力される時刻である。従って、時刻ｔ１〜ｔ２を逆回転を行う時間、時刻ｔ３〜ｔ４を正回転を行う時間として記載する場合が有る。
この逆回転を行う時間（時刻１〜ｔ２間）が長すぎると、ショット領域５２内のより広い範囲で乾燥が進行しすぎてしまう。具体的には例えば、上記の列５４において図１６中央左に示した分割領域５６よりも広い領域で、乾燥がより進むことになってしまう。その結果として、処理終了時にショット領域５２内の各部で現像時間を揃えることができなくなってしまう。
また、逆回転を行う時間が短すぎると、逆回転によってショット領域５２内の一部から現像液３０を十分に除去することができなくなってしまう。具体的には例えば、逆回転中に上記の列５４において分割領域５６から十分に現像液が除去されなくなってしまう。その結果として、処理終了時にショット領域５２内で現像時間を揃えることができなくなってしまう。従って、これらの理由、及び後述の評価試験で逆回転を行う時間が１秒であるときに良好な結果が得られたことから、逆回転を行う時間は１秒〜２秒が好ましい。
また、逆回転の回転数が高すぎると、逆回転を行う時間が長すぎる場合と同様に、ショット領域５２内のより広い範囲で乾燥が進行しすぎてしまう。また、回転数が低すぎると、逆回転を行う時間が短すぎる場合と同様に、ショット領域５２内の一部から現像液３０を十分に排出できなくなってしまう。これらの理由及び後述の評価試験の結果から、逆回転の回転数は１５０ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍであることが好ましく、２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍであることがより好ましい。
さらに、上記のように逆回転はショット領域５２の全体から現像液３０が除去されることがないような回転数で行う。しかし、正回転はショット領域５２の全体から現像液３０がすべて除去されるように行う。従って、上記のように時刻ｔ３〜ｔ４の正回転の回転数（第２の回転数）は、時刻ｔ１〜ｔ２の逆回転の回転数（第１の回転数）よりも大きいことが好ましい。なお、制御信号の出力時点から、ウエハＷの回転数が推移してその制御信号で指定される回転数に達するまでにタイムラグが有るが、ここでいう正回転の回転数及び逆回転の回転数は推移中の回転数ではなく、この制御信号で指定される回転数を意味する。また、同様の理由で、逆回転を行う時間は、正回転を行う時間よりも短いことが好ましい。
また、時刻ｔ２〜ｔ３においてウエハＷを静止させる時間は、上記の例に限られず、適宜設定することができる。例えば回転方向を切り替える一瞬のみウエハＷが静止するようにしてもよい。ところで、逆回転による振り切りを行ってから正回転による振り切りを行うものとして説明してきたが、正回転による振り切りを行ってから逆回転による振り切りを行うようにしてもよい。さらに現像液を振り切るにあたり、ウエハＷの回転方向の切り替えは１回のみ行うことに限られず、複数回行うことができる。例えばウエハＷを逆回転、正回転、逆回転の順で回転させて現像液を振り切ってもよい。また、上記の現像装置１ではネガ型レジストに対する現像液を供給するが、ポジ型レジストに対する現像液を供給するように構成してもよい。
さらに、液膜Ｄについては既述のように形成することに限られず、例えば水平方向に移動すると共に、移動方向と直交するように水平方向に開口したスリット状の吐出口を備える現像液ノズルを現像装置１に設ける。そして、この現像液ノズルをウエハＷの一端上から他端上へ移動させながら現像液を吐出し、液膜Ｄを形成してもよい。
また、現像液３０を供給した後、パターンを解像させるために上記の処理例ではウエハＷの回転を停止させているが、ウエハＷ表面に現像液が保持され、解像が妨げられなければ、例えば数ｒｐｍ程度の低い回転数でウエハＷは回転していてもよい。そのように低い回転数で回転した状態から、ウエハＷの回転数が上昇して、既述のように現像液３０の振り切りが行われるように処理を行うことができる。
本発明が適用される半導体装置の製造用の基板としては、ウエハ以外に液晶ディスプレイの製造用の基板（ＬＣＤ基板）が含まれるものとする。なお、このＬＣＤ基板は、液晶ディスプレイを製造する過程でＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などの半導体装置が形成されるため、このように半導体装置の製造用の基板と称することができる。そして、このＬＣＤ基板についても、ウエハと同様に現像によって縦横に溝５０が形成されるので、本発明を適用することによって、現像液の振り切りの際の基板の面内の各部における現像時間のばらつきを抑えることができる。
既述した各実施例は、互いに組み合わせることができる。例えば正回転を行い、次いで逆回転を行うことで現像液３０の振り切りを行うとした場合において、正回転を行うときには時刻ｔ１〜ｔ２の回転数として説明した回転数で、逆回転を行う時間として説明した時間だけ正回転を行うようにして、処理を行うことができる。
［評価試験］
続いて、本発明に関連して行われた評価試験について説明する。以下の各評価試験は、表面にネガ型のレジスト膜が形成され、１つのショット領域５２内に６０ｎｍの開口径を有するホールが形成されるように当該レジスト膜が露光されたウエハＷを、既述の現像装置１で処理することで行った。上記の露光は、１つのショット領域５２内において上記のホールがウエハＷの縦横に沿って３×３の行列状に形成されるように行った。
（評価試験１）
評価試験１として、本発明に係る図９〜図１６に示した手順で現像処理を行った。つまり、現像液を振り切るにあたり逆回転を行った後、正回転を行った。逆回転の回転数は３００ｒｐｍ、逆回転を行う時間は１秒に夫々設定した。そして、この現像処理後に各ホールの径を測定して得た測定値から所定の補正値を減算して測定値を修正した。補正値は露光で使用したマスクに起因する誤差を補正するためのものであり、当該補正値によって修正された各測定値は現像処理によるＣＤのばらつきを反映するものである。これ以降、このように修正された測定値を測定値として記載する。
ショット領域５２毎にホールの径の測定値の平均値を算出した。そして、ショット領域５２の各ホールの径の測定値から当該ショット領域５２の測定値の平均値を減算した。この減算値を補正ＣＤとする。つまり、１つのショット領域５２について９つの補正ＣＤを算出した。そして、ウエハＷの面内におけるすべてのショット領域５２について、ショット領域５２毎に補正ＣＤの３シグマを算出し、この３シグマの平均値（全体ＣＤＵとする）を算出した。また、図７で説明した十字エリア５３に含まれるショット領域５２について、ショット領域５２毎に補正ＣＤの３シグマを算出し、この３シグマの平均値（十字エリアＣＤＵとする）を算出した。なお、全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵの各数値の単位はｎｍである。
また、比較試験１として、逆回転を行わずに正回転のみで現像液の振り切りを行う、つまり、図８で説明したように処理を行ったことを除いて、評価試験１と同様にウエハＷに処理を行い、全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵを算出した。
上記の全体ＣＤＵ及び十字ＣＤＵは小さい値であるほど、この全体ＣＤＵまたは十字ＣＤＵの算出に用いたホールについて、ＣＤの均一性が高いことを意味する。評価試験１において、全体ＣＤＵは０．５４であり、十字エリアＣＤＵは０．４９であった。比較試験１において全体ＣＤＵは０．５９であり、十字エリアＣＤＵは０．６５であった。従って、この評価試験１の結果から、ウエハＷの回転方向を切り替えて現像液を振り切ることで、ウエハＷの面内全体でホールのＣＤの均一性が改善され、特に十字エリア５３においてはホールのＣＤの均一性が大きく改善されることが確認された。即ち、この評価試験１によって本発明の効果が確認された。
（評価試験２）
評価試験２として、評価試験１と略同様にウエハＷに処理を行い、全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵを算出した。ただし、この評価試験２では逆回転を行う時間は、評価試験１の逆回転を行う時間よりも短く、０．５秒とした。
評価試験２の結果としては、全体ＣＤＵが０．６２、十字エリアＣＤＵが０．５８であった。従って全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵのいずれも、評価試験２の結果の数値は、評価試験１の結果の数値より高かった。従って、評価試験１、２の結果からは、逆回転を行う時間を１秒以上とすると好ましいことが分かる。
（評価試験３）
評価試験３として、評価試験１と略同様に複数枚のウエハＷに処理を行い、各ウエハＷについて全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵを算出した。ただし、ウエハＷ毎に逆回転の回転数を１００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍの範囲で変更して処理を行っている。各ウエハＷの逆回転を行う時間は、いずれも１秒に設定した。
図１７は、この評価試験３の結果を示すグラフであり、グラフの横軸はウエハＷの回転数（単位：ｒｐｍ）を示し、グラフの縦軸は全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵの値を示している。各ウエハＷから得られた全体ＣＤＵについてはグラフ中に三角形の印をプロットし、十字エリアＣＤＵについてはグラフ中に×印をプロットしている。また、取得された全体ＣＤＵ、十字エリアＣＤＵについて、夫々カーブフィッティングを行って得られた回帰曲線をグラフ中に示している。全体ＣＤＵの回帰曲線は実線で、十字エリアＣＤＵの回帰曲線は一点鎖線で夫々表示している。
このグラフに示すように、測定が行われた範囲においては回転数が３００ｒｐｍであるときに、全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵが最も低かった。また、各回帰曲線で示されるように、全体ＣＤＵ及び十字エリアＣＤＵは、３００ｒｐｍに向けて回転数が上昇するにつれて次第に低下し、３００ｒｐｍを超えると回転数が上昇するにつれて次第に上昇している。回帰曲線より、回転数が１５０ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍであるとき、全体ＣＤＵ、十字ＣＤＵが、上記の比較試験１で得られた全体ＣＤＵの値である０．６５、十字ＣＤＵの値である０．５９よりも低いため好ましい。また、回転数が２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍであるとき、これら全体ＣＤＵ及び十字ＣＤＵが特に低い値を示すため、より好ましい。
Ｗ ウエハ
１ 現像装置
１０ 制御部
１１ スピンチャック
１２ 回転機構
３１ 現像液ノズル
３０ 現像液
５０ 溝
５２ ショット領域

Claims (4)

  1. レジスト膜が形成され、露光された後の回転する半導体装置の製造用の基板の表面に現像液を供給して現像液の液膜を形成した後、当該基板への現像液の供給の停止及び基板の静止を行い現像する現像工程と、
    次いで、前記基板から前記現像液の一部を振り切って除去するために、前記基板が中心軸周りの第１の回転方向に２００ｒｐｍ以上の回転数で回転するように、当該基板の回転数を上昇させる第１の回転工程と、
    続いて、前記基板に残留する前記現像液を当該基板から振り切って除去するために、前記基板を前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に、前記第１の回転工程の回転数よりも高い回転数で回転させる第２の回転工程と、
    再度の前記第１の回転方向の回転及びそれに続く前記第２の回転方向の回転を行わずに、前記基板を前記現像工程、前記第１の回転工程及び前記第２の回転工程で前記基板を保持していた基板保持部による前記基板の保持を解除する工程と、
    を含むことを特徴とする現像方法。
  2. 前記第１の回転工程は、基板を１秒〜２秒回転させることを特徴とする請求項１記載の現像方法。
  3. レジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用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て、前記基板を中心軸周りに回転させる回転機構と、
    前記基板の表面に現像液を供給する現像液供給部と、
    前記基板に現像液を供給して液膜を形成した後、当該基板への現像液の供給の停止及び基板の静止を行い現像するステップと、次いで、前記基板から前記現像液の一部を振り切って除去するために、前記基板が第１の回転方向に２００ｒｐｍ以上の回転数で回転するように回転数を上昇させるステップと、続いて前記基板に残留する前記現像液を当該基板から振り切って除去するために前記基板を前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に前記第１の回転工程の回転数よりも高い回転数で回転させる回転させるステップと、を実行し、前記基板保持部による前記基板の保持が解除されるまでに、前記基板保持部は再度の前記第１の回転方向の回転及びそれに続く前記第２の回転方向の回転が行われないように制御信号を出力する制御部と、
    を含むことを特徴とする現像装置。
  4. レジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用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を記憶する記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１または２記載の現像方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
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