JPH07273015A - 処理方法 - Google Patents

処理方法

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JPH07273015A
JPH07273015A JP6084064A JP8406494A JPH07273015A JP H07273015 A JPH07273015 A JP H07273015A JP 6084064 A JP6084064 A JP 6084064A JP 8406494 A JP8406494 A JP 8406494A JP H07273015 A JPH07273015 A JP H07273015A
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政明 村上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理液を有効に利用してスループットの向上
を図れるようにした処理方法を提供する。 【構成】 現像液供給管26とリンス液供給管27とを
合流管24を介して供給ノズル22に接続する。そし
て、回路パターンが転写された半導体ウエハW表面にリ
ンス液Rを供給した後、現像液Dを供給し、現像液Dの
供給終了前に現像液Dとリンス液Rとを混合して半導体
ウエハWに供給する。現像液Dとリンス液Rの混合液の
供給後、半導体ウエハWにリンス液Rを供給する。これ
により、半導体ウエハW表面にリンス液Rの液膜を形成
して現像液Dの広がりを容易にすることができる。ま
た、現像液Dの消費量を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ等の被
処理体に現像処理などの処理を施す処理方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いては、半導体ウエハにフォトレジストを塗布し、フォ
トリソグラフィ技術を用いて回路パターンを縮小してフ
ォトレジストに転写し、これを現像処理する一連の処理
が施される。
【0003】上記現像処理では、回路パターンが転写さ
れた半導体ウエハに処理液としての現像液を供給し、現
像処理後、半導体ウエハの現像液を洗い流し表面を洗浄
する洗浄液(リンス液)を供給している。この場合、露
光処理によって不溶解なレジストが現像液を含むと、そ
の体積が増大(膨潤)し、リンス液によって膨潤したレ
ジストが収縮することによってストレスが生じ、回路パ
ターン間にブリッジが引き起こされるという問題があっ
た。
【0004】そこで、従来では、膨潤、収縮の現象を緩
和する目的で、現像液とリンス液とを混合してウエハに
供給する現像方式が知られている(特開昭61−279
858号公報参照)。この特開昭61−279858号
公報に開示された現像方式は、現像液とリンス液との混
合割合を反比例させながら同時にウエハに供給して現像
処理を行うものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばポリ
イミド系のレジスト液は、一般のレジスト液に比較して
高粘性であり、また、膜厚が一般のレジストが1μmで
あるのに対し10μmと厚く形成される場合があり、従
来の現像方法では現像処理に多くの時間を要し、スルー
プットの低下を招くという問題があった。この問題を解
決するために、現像液の供給量を増大させることが考え
られるが、現像液を増大させても、それほど効果は得ら
れず、現像液とリンス液の消費量が嵩むという問題があ
る。
【0006】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、処理液を有効に利用してスループットの向上を図れ
るようにした処理方法を提供することを目的とするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明の第1の処理方法は、回路パターンが転写さ
れた被処理体に処理液を供給して処理を施す処理方法を
前提とし、上記被処理体に洗浄液を供給する前処理工程
と、上記洗浄液の供給後、上記被処理体に処理液を供給
する処理工程と、上記処理液の供給終了前に処理液と洗
浄液とを混合して上記被処理体に供給する第1の後処理
工程と、上記処理液と洗浄液の混合液の供給後、上記被
処理体に洗浄液を供給する第2の後処理工程と、を有す
ることを特徴とするものである(請求項1)。
【0008】また、この発明の第2の処理方法は、上記
第1の処理方法と同様に、回路パターンが転写された被
処理体に処理液を供給して処理を施す処理方法を前提と
し、上記被処理体に洗浄液を供給する前処理工程と、上
記洗浄液の供給終了前から供給を開始して上記被処理体
に処理液を供給する処理工程と、上記処理液の供給終了
前に処理液と洗浄液とを混合して上記被処理体に供給す
る第1の後処理工程と、上記処理液と洗浄液の混合液の
供給後、上記被処理体に洗浄液を供給する第2の後処理
工程と、を有することを特徴とするものである(請求項
2)。
【0009】上記第2の処理方法において、処理工程に
おける洗浄液の供給終了と処理液の供給とが重なる時間
内に、処理液を瞬時に供給してもよく、あるいは、処理
液を所定量まで漸次増大させてもよい(請求項3)。
【0010】また、この発明の処理方法における第1の
後処理工程において、処理液の供給を瞬時に停止しても
よく、あるいは、処理液の供給を漸次減少させてもよい
(請求項4)。また、第1の後処理工程において、洗浄
液の供給を瞬時に行ってもよく、あるいは、洗浄液の供
給を漸次増大させてもよい(請求項5)。更には、第1
の後処理工程において、処理液の供給を漸次減少させる
と共に、洗浄液の供給を漸次増大させてもよい(請求項
6)。
【0011】
【作用】上記技術的手段によるこの発明の処理方法によ
れば、回路パターンが転写された被処理体に処理液を供
給する前に、洗浄液を供給することにより、被処理体の
表面に液膜を作り、処理液の広がりを促すことができ、
処理時間の短縮を可能にすることができる。また、処理
液と洗浄液を混合・置換することによって被処理体に形
成された回路パターンのレジストの膨潤と収縮を緩和す
ることができる(請求項1)。
【0012】また、処理工程における洗浄液の供給終了
と処理液の供給とが重なる時間内に処理液を所定量まで
漸次増大させることにより、処理液の濃度を漸次濃くす
ることができるので、処理の均一化を図ることができる
(請求項2)。
【0013】
【実施例】次に、この発明の実施例を添付図面に基いて
詳細に説明する。この実施例ではこの発明に係る処理装
置を半導体ウエハの処理システムに適用した場合につい
て説明する。
【0014】半導体ウエハ(以下にウエハという)の処
理システムは、図1に示すように、被処理体としてのウ
エハWを搬入・搬出するローダ部1、ウエハWをブラシ
洗浄するブラシ洗浄装置2、ウエハWを高圧ジェット水
で洗浄するジェット水洗浄装置3、ウエハWの表面を疎
水化処理するアドヒージョン処理装置4、ペルチェ効果
を利用したペルチェ素子等の電子冷却手段によりウエハ
Wを所定温度に冷却する冷却処理装置5、ウエハWの表
面にレジストを塗布しかつサイドリンス処理によりウエ
ハ周縁部の余分なレジストを除去する機能を備えたレジ
スト塗布装置6、レジスト塗布の前後でウエハWを加熱
してプリベーク並びにポストベークを行う加熱処理装置
7、露光されたウエハWを現像処理しかつ現像後の回路
パターンをリンス処理する機能を備えたこの発明に係る
処理装置(現像処理装置)8などを集合化して作業効率
の向上を図っている。
【0015】上記のように構成される処理システムの中
央部には、長手方向に沿ってウエハ搬送路9が設けら
れ、このウエハ搬送路9に各装置2〜8が正面を向けて
配置され、各装置2〜8との間でウエハWの受け渡しを
行うウエハ搬送アーム10を備えたウエハ搬送機構11
がウエハ搬送路9に沿って移動自在に設けられている。
そして、例えば、ローダ部1の図示省略のウエハカセッ
ト内に収納されている処理前のウエハWを1枚取り出し
て搬送し、順に、洗浄、アドヒージョン処理、冷却、レ
ジスト塗布、プリベーク、図示省略の露光装置による露
光後に、この発明係る現像装置8によって現像処理した
後、ポストベークを行い、処理後のウエハWをローダ部
1の図示省略のウエハカセット内に搬送して収納する。
【0016】上記現像装置8は、図2の概略構成図に示
すように、ウエハWを図示しない真空装置によって吸着
保持しこれを水平回転させるスピンチャック20と、こ
のスピンチャック20のウエハ保持部を取囲むように配
設される処理カップ21と、ウエハW上に処理液例えば
現像液と洗浄液例えば純水等のリンス液を供給する供給
ノズル22を具備してなる。この場合、スピンチャック
20は回転軸23に連結される図示しない昇降シリンダ
の駆動によって上下方向に移動し得るように構成されて
いる。また、処理カップ21も図示しない昇降シリンダ
によって上下方向に移動し得るように構成されている。
【0017】上記供給ノズル22の供給側には現像液と
リンス液を供給する合流管24が接続されており、この
合流管24に三方切換弁25を介して現像液供給管26
とリンス液供給管27が接続されている。現像液供給管
26は現像液Dを収容する現像液タンク28に接続され
ており、この現像液供給管26には三方切換弁25から
現像液タンク28に向って順に、フィルタ29、マスフ
ローコントローラ30、流量計31が介設されている。
また、現像液タンク28にはレギュレータ32とフィル
タ33を介して例えば窒素(N2)等の不活性ガスの供給
源34が接続されており、このN2ガス供給源34から
供給されるN2ガスによる加圧によって現像液タンク2
8内の現像液Dが供給ノズル22に送られ、ウエハW上
に供給されるようになっている。また、リンス液供給管
27はリンス液Rを収容するリンス液タンク35に接続
されており、このリンス液供給管27には三方切換弁2
5からリンス液タンク35に向って順に、フィルタ3
6、マスフローコントローラ37、流量計38が介設さ
れている。また、リンス液タンク35にはレギュレータ
32とフィルタ33を介してN2ガス供給源34が接続
されており、このN2ガス供給源34から供給されるN2
ガス による加圧によってリンス液タンク35内のリン
ス液Rが供給ノズル22に送られ、ウエハW上に供給さ
れるようになっている。
【0018】このように合流管24を介して現像液Dと
リンス液Rを共通の供給ノズル22からウエハW表面に
供給することにより、現像液Dとリンス液Rを同一位置
へ別々又は混合して供給することができ、現像液Dによ
り溶解したレジストの残渣(スカム)による現像むらを
防止することができる。
【0019】一方、供給ノズル22には現像液Dとリン
ス液Rの供給部とは別の隣接した位置に排出管39の先
端部分が接続されており、この排出管39には3ポート
2位置切換弁41を介してN2ガス供給源34又は気液
分離手段としてのトラップタンク40が接続されてい
る。そして、トラップタンク40の上部の気泡抜きポー
ト40aに接続される排気管42にエゼクタ43(空圧
式真空装置)が接続されている。このエゼクタ43は排
気管42に接続する空気室43a内に例えば圧縮空気の
噴射ノズル43bを挿入すると共に、噴射ノズル43b
の噴口を排出側に向けて配設した構造となっており、噴
射ノズル43bに接続する圧縮空気供給源44から供給
される圧縮空気を噴射ノズル43bから噴射させること
によってベルヌーイ効果によりトラップタンク40内に
回収された排液中の空気を排気管42を介して排出でき
る。なおこの場合、エゼクタ43の噴射ノズル43bと
圧縮空気供給源44との間に開閉弁45が介設されてお
り、この開閉弁45の開閉調整によりエゼクタ43の動
作を制御することによってトラップタンク40内が常時
負圧になって排気管42側へ排液が流れ込むのを防止す
ることができるようになっている。なお、3ポート2位
置切換弁41とN2ガス供給源34との間にフィルタ4
6、マスフローコントローラ47及びレギュレータ32
が介設されている。また、トラップタンク40のドレン
ポート40bに接続する排液管48には開閉弁49が介
設されている。
【0020】上記のように供給ノズル22に排気管42
を介してN2ガス供給源34とエゼクタ43を切替え接
続可能に構成することにより、供給ノズル22がウエハ
W上から後退して待機する際の現像液Dあるいはリンス
液RのウエハW上へのぼた落ちを防止することができる
と共に、処理後に供給ノズル22内にN2ガスを供給し
て供給ノズル22内の清掃を行うことができる。
【0021】次に、上記のように構成される現像装置を
用いて、ポリイミド系レジストに回路パターンが転写さ
れたウエハWを現像処理する動作について、図4を参照
して説明する。まず、処理カップ21を下降させて、露
光処理されたウエハWをウエハ搬送機構11のウエハ搬
送アーム10からスピンチャック20上に受け取り、そ
の後、処理カップ21を上昇させウエハWを収容する。
その後、図示しない移動機構により供給ノズル22を待
機位置からウエハWの中心上方に移動させ、スピンチャ
ック20の駆動により回転するウエハWの表面にリンス
液Rを1〜2秒間、例えば130cc/minMAX程
度の流量で噴射(供給)して、ウエハW表面にリンス液
Rの液膜を形成する(前処理工程)。次に、現像液Dを
約60秒間、例えば130cc/minMAXで噴射し
スプレー現像する(処理工程)。前処理工程及び処理工
程のときのウエハWの回転数は約1000rpmであ
る。そして、現像液Dの供給が終了する前の約3秒前か
らリンス液Rを例えば130cc/minMAXで供給
し(第1の後処理工程)、現像液Dの供給終了後、約1
0〜20秒間リンス液Rを供給する(第2の後処理工
程)。第1及び第2の後処理工程のときのウエハWの回
転数は1000〜1500rpmである。なお、リンス
液Rの供給後に現像液Dを供給する際、リンス液Rの供
給の終りの前に現像液Dの供給を開始して、リンス液R
と現像液Dをオーバーラップ(混合供給)してもよい
(図5(a)参照)。このようにすることにより、リン
ス液Rによって形成された液膜に追随して現像液Dを供
給することができ、現像液Dの広がりを更に円滑にする
ことができる。
【0022】上記のように、現像液Dとリンス液Rをウ
エハW表面に通常のレジスト膜の場合よりも強く当たる
ように供給し、レジスト膜を溶解して削り、溶解物を積
極的に押し流すようにすることにより、例えばレジスト
の膜厚が10μmの場合でも60秒間で現像処理を行う
ことができ、通常のレジスト膜の場合の現像速度(膜
厚:1μmを60秒で行う)よりも10倍程度の速度で
現像することができる。なお、ポリイミド系レジストの
回路パターンの線幅は例えば3μmと通常のレジストの
回路パターンの線幅(0.5μm)に比較して広いた
め、現像液Dとリンス液RをウエハW表面に強く当てて
膜を削るように処理してもパターン形成プロセス上、特
に支障をきたすことはない。
【0023】図3にはこの発明に係る現像装置の第2実
施例の概略構成図が示されている。第2実施例は、リン
ス液と現像液とをオーバーラップ(混合供給)する場合
のタイミングと供給量を可変できるようにした場合であ
る。すなわち、現像液供給管26とリンス液供給管27
における合流管24の接続部の上流側にそれぞれ開閉弁
50,51を介設して、これら開閉弁50,51の開閉
動作によって現像液D又はリンス液Rの供給のタイミン
グと供給量を可変できるようにした場合である。なお、
第2実施例において、その他の部分は図2に示す第1実
施例と同じであるので、同一部分には同一符号を付し
て、その説明は省略する。
【0024】上記のように構成される第2実施例の現像
装置を用いて、ポリイミド系レジスト膜に回路パターン
が転写されたウエハWを現像処理する場合、リンス液R
の供給の終りの前に現像液Dの供給を開始する際、開閉
弁50,51を操作して現像液Dを漸次増大(例えば1
〜2秒間で0から130cc/minに増大)させてリ
ンス液Rと現像液Dをオーバーラップ(混合供給)する
ことができる(図5(b)参照)。
【0025】また、現像液Dの供給が終了する前の約3
秒前からリンス液Rを供給する際(第1の後処理工程の
際)、開閉弁50,51を操作して現像液Dの供給量を
漸次減少(例えば3秒間で130cc/minから0に
減少)するか(図6(a)参照)、リンス液Rを漸次増
大(例えば3秒間で0から130cc/minに増大)
するか(図6(b)参照)、あるいは、現像液Dを漸次
減少(例えば130cc/minから0)すると共にリ
ンス液Rを漸次増大(例えば0から130cc/mi
n)することができる(図6(c)参照)。
【0026】このように、現像液Dとリンス液Rとを漸
次濃度を変えながら混合・置換することによって異種液
体である現像液Dとリンス液Rの違和感をなくして混合
供給することができる。また、特にリンス液Rの供給の
終りの前に現像液Dの供給を開始する際、現像液Dを漸
次増大(例えば0から130cc/minに増大)させ
ることにより、現像液Dの濃度を漸次濃くすることがで
きるので、現像の均一化を図ることができる。
【0027】上記実施例では、現像液Dとリンス液Rを
合流管24を介して共通の供給ノズル22からウエハW
表面に供給する場合について説明したが、必しも現像液
Dとリンス液Rは共通の供給ノズル22から供給する必
要はなく、例えば、同一噴射パターンが得られるような
同一形状の現像液用供給ノズルとリンス液用供給ノズル
を近接させて配設してもよい。また、上記実施例では、
スプレー式の供給ノズル22によって現像液Dとリンス
液RをウエハW表面に供給する場合について説明した
が、スプレー式供給ノズル22にかえてカーテン状に吐
出するパドル式の供給ノズルを使用することも可能であ
る。
【0028】また、上記実施例では被処理体が半導体ウ
エハの場合について説明したが、被処理体は必ずしも半
導体ウエハに限られるものではなく、例えばLCD基
板、セラミック基板などに対して処理を施すものについ
ても適用できるものである。
【0029】
【発明の効果】以上要するにこの発明によれば、以下の
効果を発揮できる。
【0030】1)請求項1記載の処理方法によれば、回
路パターンが転写された被処理体に処理液を供給する前
に、洗浄液を供給して被処理体の表面に液膜を作り、処
理液の広がりを促すことができるので、スループットの
向上を図ることができる。また、処理液と洗浄液を混合
・置換することによって被処理体に形成された回路パタ
ーンのレジストの膨潤と収縮を緩和することができるの
で、歩留まりの向上を図ることができる。
【0031】2)請求項2記載の処理方法によれば、処
理工程における洗浄液の供給終了と処理液の供給とが重
なる時間内に処理液を所定量まで漸次増大させることに
より、処理液の濃度を漸次濃くすることができるので、
上記1)に加えて処理の均一化を図ることができると共
に、歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る処理装置を組込んだレジスト塗
布現像処理システムの斜視図である。
【図2】この発明に係る処理装置の第1実施例の概略構
成図である。
【図3】この発明に係る処理装置の第2実施例の概略構
成図である。
【図4】この発明の処理方法のタイミングチャートであ
る。
【図5】この発明の処理方法における前処理工程と処理
工程のオーバーラップの別の状態を示すタイミングチャ
ートである。
【図6】この発明の処理方法における第1の後処理工程
の別の状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
22 供給ノズル 24 合流管 25 三方切換弁 26 現像液供給管 27 リンス液供給管 34 N2ガス供給源 50,51 開閉弁 W ウエハ(被処理体) D 現像液(処理液) R リンス液(洗浄液)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路パターンが転写された被処理体に処
    理液を供給して処理を施す処理方法において、 上記被処理体に洗浄液を供給する前処理工程と、 上記洗浄液の供給後、上記被処理体に処理液を供給する
    処理工程と、 上記処理液の供給終了前に処理液と洗浄液とを混合して
    上記被処理体に供給する第1の後処理工程と、 上記処理液と洗浄液の混合液の供給後、上記被処理体に
    洗浄液を供給する第2の後処理工程と、 を有することを特徴とする処理方法。
  2. 【請求項2】 回路パターンが転写された被処理体に処
    理液を供給して処理を施す処理方法において、 上記被処理体に洗浄液を供給する前処理工程と、 上記洗浄液の供給終了前から供給を開始して上記被処理
    体に処理液を供給する処理工程と、 上記処理液の供給終了前に処理液と洗浄液とを混合して
    上記被処理体に供給する第1の後処理工程と、 上記処理液と洗浄液の混合液の供給後、上記被処理体に
    洗浄液を供給する第2の後処理工程と、 を有することを特徴とする処理装置。
  3. 【請求項3】 処理工程における洗浄液の供給終了と処
    理液の供給とが重なる時間内に処理液を所定量まで漸次
    増大させることを特徴とする請求項2記載の処理方法。
  4. 【請求項4】 第1の後処理工程において、 処理液を漸次減少させることを特徴とする請求項1又は
    2記載の処理方法。
  5. 【請求項5】 第1の後処理工程において、 洗浄液を漸次増大させることを特徴とする請求項1又は
    2記載の処理方法。
  6. 【請求項6】 第1の後処理工程において、 処理液を漸次減少させると共に、洗浄液を漸次増大させ
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の処理方法。
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JP2006278954A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
JP2007311408A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Toshiba Corp 基板処理装置及び基板処理方法
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US10297476B2 (en) 2015-02-25 2019-05-21 SCREEN Holdings Co., Ltd. Substrate processing apparatus

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