JPH11233406A - 基板処理方法及びその装置 - Google Patents

基板処理方法及びその装置

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JPH11233406A
JPH11233406A JP2971098A JP2971098A JPH11233406A JP H11233406 A JPH11233406 A JP H11233406A JP 2971098 A JP2971098 A JP 2971098A JP 2971098 A JP2971098 A JP 2971098A JP H11233406 A JPH11233406 A JP H11233406A
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JP
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substrate
nozzle
processing
processing liquid
processed
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JP2971098A
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Hiroko Nakamura
裕子 中村
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
Shinichi Ito
信一 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡発生の問題と被処理基板面内の位置によ
り処理時間が異なる問題とを解決することで基板の処理
精度向上及び欠陥の低減に寄与し、高い歩留まりを達成
することができる基板処理方法及び装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 枚葉式の基板処理技術において、ノズル
７に被処理領域２相当のノズル吐出口配設面９を持た
せ、この領域に表面張力を利用して処理液膜３を形成
し、しかる後に被処理領域２の表面に上方から接触させ
る。また、被処理領域２の表面とノズル吐出口配設面９
の表面との相対間隔を連続的に変化させた状態で被処理
領域２に処理液を供給する。また、ノズル孔８付近を負
圧にすることにより、被処理領域２に処理液を供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被処理基板上に処理
液を供給し処理する方法及び装置に係り、半導体ウェ
ハ、レティクル、液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基
板、或いは光ディスク用のガラス基板等に適用される現
像、洗浄、エッチング等の処理に好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体の製造工程においては、被
処理基板である半導体ウェハ（以下ウェハと記す）に微
細なデバイスパターンが形成される。パターンは以下の
工程により形成される。つまり、ウェハ上の加工しよう
とする下地膜上に感光性樹脂膜を塗布し、感光性樹脂膜
の所望領域にレティクル上に形成されたパターンを選択
的に露光し、必要に応じてＰＥＢ（ポストエクスポージ
ャーベーク）を行い潜像を形成する。しかる後に、現像
装置において現像液（有機化合物若しくはアルカリ性の
水溶液）を供給して現像・リンスを施し露光部若しくは
未露光部の不要なレジストを溶解・除去することで選択
的にレジスト像を形成し、乾燥処理を施す。その後、レ
ジストをマスクとして下地膜のエッチングを施し、パタ
ーンが形成される。
【０００３】次に、各現像方式の特徴について説明す
る。枚葉式のスプレー現像やパドル現像においては、ノ
ズルから吐出された現像液がレジストへ衝突することに
より損傷が発生するばかりでなく、吐出時の空気の巻き
込みや衝突の際発生する気泡の存在により、エッチング
後にパターン欠陥或いは寸法の局所的な変動が発生す
る。また、現像液がウェハ全面に行き渡る拡散時間を要
するので、ウェハ面内の位置により実行的に現像時間が
異なることにより、面内のレジスト寸法のばらつきが発
生する。これは、エッチング後の仕上がり寸法の面内均
一性の低下につながる。これらの問題は、ウェハの大口
径化に伴って影響は大きくなる。また、吐出された現像
液のほとんどは未反応の状態でウェハ外にこぼれ落ち、
無駄な現像液の消費が発生していた。そこで、枚葉式の
各種現像方式について、上記現像液の衝突時の衝撃性や
現像液消費量の問題を解決した上で、さらなる効果を奏
する技術が種々開発されている。
【０００４】現在生産ラインで使用されている現像方式
のひとつに、図９（断面図）及び図１０（上面図）に示
す様な、多数の孔を高密度に有する棒状ノズルとウェハ
が近接対向の状態で配設され、ウェハを回転させながら
上方の棒状ノズルから現像液を供給する現像液塗布方式
がある。
【０００５】また、特開平７−２３５４７３号公報にお
いては、被現像基板とこれに接近させた近接板の隙間に
毛管現象により現像液を急速に拡散する事で拡散時間を
短縮する方法及び装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
技術によれば、前記の処理（現像）液の衝突時の衝撃性
の問題や現像液消費量の問題を解決することはできる
が、気泡発生の問題及び上記のウェハ面内の位置により
処理（現像）時間が異なる問題を解決するものではなか
った。
【０００７】つまり、図９の現像方式においては、図１
１（図９のＤ部拡大断面図）に示す様に隣接した複数の
ノズル孔８とレジスト２の間隙に現像液を供給するの
で、形成される現像液膜３とレジスト２の表面の間に空
気が挟み込まれ、微細な気泡３２が発生する。ウェハ１
が回転しても液中の微細な気泡３２は殆ど抜けずに残
る。その結果、図１２に示す様に現像が進行する過程で
現像液層中に微細な気泡３２が多く含まれ、この微細な
気泡３２の存在により、エッチング完了時にパターン欠
陥或いは仕上がり寸法の局所的な変動が発生する。ま
た、ウェハが半周期回転する段階で現像液がウェハ全面
に行き渡る為、ウェハ面内の位置により現像時間が異な
る問題も完全には解決できない。
【０００８】また、特開平７−２３５４７３号公報にお
いては、現像液を毛管現象により水平方向に拡散する
際、中心から周縁部に向けて３６０度方向に一様な速度
で広がらせることは難しく、局所的に濡れ残し（空気溜
まり）が起こり、気泡１９が発生する。その原因のひと
つは濡れ性の面内分布が完全に均一でないことであり、
特にレジストの場合、露光部／未露光部で現像液の濡れ
性に差が出ることによる。この気泡１９は図１２の気泡
と同様の悪影響を及ぼす。また、現像液は毛管現象によ
り中心から周縁部に供給されるので拡散時間を要し、図
９の方式と同様に、ウェハ面内の位置により現像時間が
異なる問題も完全には解決できない。
【０００９】この様に上記技術は、いずれも現像液の衝
突時の衝撃性の問題や現像液消費量の問題は回避してい
るが、現像時の液中に気泡を多く含んでいる問題と、現
像の開始時間に差が発生することによるウェハ面内の位
置により現像時間が異なる問題を解決する手段ではなか
った。
【００１０】本発明では、上記処理液中の気泡を極めて
少なくするとともに処理液を瞬時に供給することで、基
板の処理（現像）精度向上及び欠陥の低減に寄与し、高
い歩留まりを達成することができる基板処理方法及び装
置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る基板処理方
法及び装置の代表的なものの主要部の要旨は、上記目的
を達成する為、複数のノズル孔の配設面に処理液を供給
し、表面張力を利用して被処理領域に略相当する領域に
処理膜を形成した後、この処理液膜の表面を被処理領域
の表面に上方から接触させて基板の処理を行う方法及び
装置を提供するものである。
【００１２】即ち、請求項１記載の基板処理方法におい
ては、被処理基板の上方にノズルを対向させ、前記ノズ
ルのノズル孔から処理液を前記被処理基板の所望の被処
理領域に供給して液処理を行う基板処理方法において、
前記ノズルは、複数のノズル孔とその吐出口であるノズ
ル吐出口を有し、そのノズル吐出口を配設面に配設して
おり、前記ノズルの表面に前記処理液を供給し、且つ表
面張力により前記処理液の処理液膜を形成する処理液膜
形成工程と、前記処理液膜形成工程後、前記被処理領域
の表面に前記処理液膜を接触させて処理を施す基板処理
工程とを有することを特徴としており、請求項７記載の
基板処理装置においては、被処理基板に処理液を供給す
る処理液供給機構と前記被処理基板を保持する基板保持
部を有する基板処理装置において、前記処理液供給機構
は、前記被処理領域の上方に配設されたノズル吐出口を
有する複数のノズル孔と、前記被処理領域に略相当した
投影領域を有する領域に対向配設され、前記複数の吐出
口間に連続的な面を形成してなるノズル吐出口配設面
と、前記ノズル吐出口配設面に対して処理液膜が形成で
きる様に前記処理液の供給を行なう際に所望な供給量の
段階で前記処理液の供給を停止する処理液供給停止機構
とを備えたことを特徴とする。
【００１３】また、上記目的を達成する為、複数のノズ
ル孔を前記被処理領域に略相当した投影領域を有する領
域に前記被処理基板表面との相対間隔を連続的に変化さ
せて対向配設させ、前記複数のノズル孔から前記処理液
を時間差を持たせて供給することで基板の処理を行う方
法及び装置を提供するものである。
【００１４】即ち、請求項２記載の基板処理方法におい
ては、被処理基板の上方にノズルを対向させ、前記ノズ
ルのノズル孔から処理液を前記被処理基板の所望の被処
理領域に供給して液処理を行う基板処理方法において、
前記ノズルは、複数のノズル孔とその吐出口であるノズ
ル吐出口を有し、そのノズル吐出口を配設面に配設して
おり、前記複数のノズル孔と前記被処理基板表面との相
対間隔を連続的に変化させて対向配設させ、前記複数の
ノズル孔から前記処理液を時間差を持たせて供給する基
板処理工程を有することを特徴とするものであり、請求
項８記載の基板処理装置においては、被処理基板に処理
液を供給する処理液供給機構と前記被処理基板を保持す
る基板保持部を有する基板処理装置において、前記処理
液供給機構は、前記被処理領域の上方に配設され、ノズ
ル吐出口を有する複数のノズル孔と、前記複数のノズル
孔の各ノズル吐出口と前記被処理基板表面との相対間隔
を連続的に異ならしめる手段とを有することを特徴とす
るものである。
【００１５】また、上記目的を達成する為、前記被処理
領域に略相当した投影領域を有する領域に配設された複
数のノズル孔を閉じた空間で覆いこの空間を負圧状態に
することで前記処理液の供給を行い基板の処理を行う方
法及び装置を提供するものである。
【００１６】即ち、請求項４記載の基板処理方法におい
ては、被処理基板の上方にノズルを対向させ、前記ノズ
ルのノズル孔から処理液を前記被処理基板の所望の被処
理領域に供給して液処理を行う基板処理方法において、
前記ノズルは、複数のノズル孔とその吐出口であるノズ
ル吐出口を有し、そのノズル吐出口を配設面に配設して
おり、前記被処理基板と前記ノズルの配設面が対向する
空間を閉じた空間としてこの空間を負圧状態にし、前記
処理液の供給を行う処理液供給工程を有することを特徴
とするものであり、請求項１３記載の基板処理装置にお
いては、被処理基板に処理液を供給する処理液供給機構
と前記被処理基板を保持する基板保持部を有する基板処
理装置において、前記処理液供給機構は、前記被処理領
域の上方に配設されたノズル吐出口を有する複数のノズ
ル孔と、前記処理基板の処理時に、少なくとも前記処理
液供給機構を含み閉じた空間を形成してなる囲いと、前
記閉じた空間の一部に連結され、前記閉じた空間を負圧
にする吸引ポンプと、前記閉じた空間の負圧状態を解除
する負圧解除手段とを備え、前記複数のノズル吐出口
は、前記被処理領域に略相当した投影領域を有する領域
に対向配設されてなることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。
【００１８】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１についてウェハを現像する場合を例に図１〜図４を
参照して詳細に説明する。
【００１９】図１は本発明に係る基板現像装置における
基板処理部の概略構成を示す一形態例で、図２及び図３
は図１のＥ部の拡大断面図である。図中１は加工しよう
とする下地膜上にレジスト等の感光性樹脂膜が塗布され
たウェハ（被処理基板）、２はレジスト（被処理領
域）、３は現像液膜（処理液膜）、４はウェハ１を真空
吸着保持する回転可能なウェハホルダー（基板保持
部）、５は回転軸、６は上下駆動機構、７はノズル、８
は複数の細孔を有するノズル孔である。９はノズル吐出
口配設面である。ノズル吐出口配設面９の各吐出口間に
は連続的な面が形成されており、表面張力により現像液
の処理液膜を形成することが目的可能となっている。
【００２０】また、上下駆動機構６によりウェハホルダ
ー４はノズル吐出口配設面９に対して上下動が可能とな
っている。
【００２１】また、１０はアルカリ現像液ＴＭＡＨ等の
現像液タンクであり、現像液供給系１１によりノズル７
に接続されている。Ｎ２等の不活性ガスが加圧配管を通
して現像液タンク１０内に送られることにより、現像液
は現像液供給系１１を経由してノズル孔８からノズル吐
出口配設面９の表面に供給される。現像液の供給停止
は、現像液供給弁１２が閉となる事により行われる。停
止制御は、液厚モニター１４（光束発生部１４ａ，受光
部１４ｂ）の測定値に対して終点判定機構１５が終点判
定し、判定信号を受けた現像液量制御機構１６が現像液
供給弁１２を停止制御することにより行われる。また、
意図しない時に現像液が供給されなようにサックバック
機構１７が現像液供給系１１の途上のノズル孔８付近に
取付られている。ウェハホルダー４の周辺には図示しな
い周辺カップが設置され、ウェハホルダー４の回転時に
飛散する現像液をトラップしている。
【００２２】次に本実施の形態１に係る基板現像方法に
関し、図４に示す工程フローの一例を用いて、上記枚葉
式の現像装置を使用する場合を例としたウェハ処理（１
枚）について説明する。
【００２３】まず、レジスト塗布（膜厚０．３μｍ）後
にプリベーク（１００度，９０秒），露光及びＰＥＢ
（１００度，９０秒）の工程を経ることでレジストに潜
像が形成されたウェハ１をウェハホルダー４上に載置す
る［ＳＴ１］。
【００２４】次に現像液が以下の順に上記現像液タンク
１０からノズル吐出口配設面９の表面に供給される［Ｓ
Ｔ２］。まず現像液は複数のノズル孔８からノズル吐出
口配設面９に供給され、図２に示すように隣り合うノズ
ル孔８から供給される現像液の液滴同士がつながり、表
面張力によってノズル吐出口配設面９の表面に局所的な
凹凸のない表面を有する現像液膜３が形成される。液厚
モニター１４によりリアルタイムに測定される現像液膜
３の膜厚値が終点判定機構１５に送られ、予め記憶され
た膜厚レシピに基づいて供給終点が判断され、現像液供
給弁１２を閉じることで現像液の供給を停止する［ＳＴ
３］。図２に現像液膜形成時［ＳＴ３］時における図１
のＥ部（ノズルとウェハの対向部）の拡大断面図を示
す。
【００２５】次に上下駆動機構６によってウェハホルダ
ー４が上昇し［ＳＴ４］、レジスト２の表面を現像液膜
３に接触させることで現像を開始する［ＳＴ５］。
【００２６】次にウェハホルダー４は上昇し、レジスト
２の表面がノズル吐出口配設面９に接触する手前で停止
する［ＳＴ６］。
【００２７】ＳＴ５からＳＴ６に至る過程で、現像液は
被処理領域全面に瞬時に供給される。
【００２８】次にウェハホルダー４は徐々に下降すると
ともにノズル孔８から所望量の現像液を補充する［ＳＴ
７：第２の液膜形成工程］。そして所望量の現像液量に
相当する間隙Ｇｒが得られた時点でウェハホルダーは下
降を停止する［ＳＴ８］。図３に、ＳＴ８における図１
のＥ部（ノズルとウェハの対向部）の拡大断面図を示
す。ここでは、所望現像液量の代表値をノズル端におけ
るＧｒで定義する。
【００２９】次にこの状態で現像を施す。ウェハホルダ
ー４を下降し［ＳＴ９］、現像開始［ＳＴ５］してから
６０秒後に図示しないリンスノズルによりリンス液を供
給して現像を停止させる。
【００３０】その後、ウェハホルダー４を高速回転する
スピン乾燥により乾燥させ、図示しないポストベークユ
ニットにおいてポストベーク（１３０度，９０秒）を行
いレジストパターン形成を完了する。
【００３１】以上、実施の形態１における基板処理装置
及び基板処理方法によれば、以下の問題を同時に改善す
ることができる。つまり、現像液の表面張力を利用して
ノズル７の表面に局所的な凹凸のない現像液膜３を形成
［ＳＴ２，ＳＴ３］したのち、これをレジスト２の表面
に接触させる［ＳＴ５］ので、現像液膜３の表面とレジ
スト２の表面によって空気が挟み込まれることはある
が、図１１，図１２に示した様な微細な気泡３２は発生
しない。本実施の形態における、現像液膜３の表面とレ
ジスト２の表面によって空気が挟み込まれて発生する気
泡は大きく、浮力により現像液膜上方に浮き上がるた
め、仕上がり寸法の局所的な変動やパターン欠陥の発生
を回避できる。従来の技術における、図１１，図１２に
示した様な微細な気泡３２は微細なため浮力が小さく、
ウェハ上に滞留するため、仕上がり寸法の局所的な変動
やパターン欠陥の原因となる。さらに、表面同士を接触
させるので、レジスト２の表面を現像液膜３に瞬時に且
つスタティックな状態で接触させることができる為、ウ
ェハ面内の位置により現像時間が異なる問題を解決する
ことができる。
【００３２】以上の効果を、現像液の衝突時の衝撃性の
問題や、現像液消費量の問題を回避した上で得ることが
できる。
【００３３】尚、上記の図４に準じた工程フローは、レ
ジスト２の表面と現像液膜３をスタティックに接触させ
る事で現像液の供給をおこなったが、ノズル吐出口配設
面９の表面に現像液膜３を形成した後、ノズル孔８に図
１に示す不活性ガス供給機構１８から不活性ガスを供給
する等により現像液膜３をレジスト２上に落下させて現
像を開始することも可能である。
【００３４】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
ついて、ウェハを現像する場合を例に図５を参照して説
明する。実施の形態１と同じ部材または構成要素には同
じ番号が付与されている。
【００３５】図５は本発明に係る基板現像装置における
基板処理部の概略構成を示す一形態例の部分図であり、
図１に示した各駆動系及び供給系は記載が省略されてい
る。実施の形態１と構造上異なる点は、ノズル吐出口配
設面９の表面が中心Ｃから周縁部Ｐにかけて徐々に面位
置が上がる形状つまり凸状の形状で尚且つ中心Ｃにおけ
る鉛直軸に対して回転対称となっていることである。中
心Ｃと周縁部Ｐの面位置の差は、現像液の場合数十μｍ
〜数百μｍの範囲が好ましい。
【００３６】本実施の形態２に係る基板現像方法は以下
の通りである。
【００３７】まずレジスト塗布（膜厚０．３μｍ）後に
プリベーク（１００度，９０秒），露光及びＰＥＢ（１
００度，９０秒）の工程を経ることでレジストに潜像が
形成されたウェハ１をウェハホルダー４上に載置する。
【００３８】次に現像液が複数のノズル孔８からレジス
ト２表面に供給される。
【００３９】次にこの状態で現像を施す。現像開始して
から６０秒後に図示しないリンスノズルによりリンス液
を供給して現像を停止させる。
【００４０】その後、ウェハホルダー４を高速回転する
スピン乾燥により乾燥させ、図示しないポストベークユ
ニットにおいてポストベーク（１３０度，９０秒）を行
いレジストパターン形成を完了する。
【００４１】以上、実施の形態２における基板処理装置
及び基板処理方法によれば、ノズル吐出口配設面９が凸
形状になっている為、供給される現像液とレジスト２表
面の接触部はウェハ中心部からウェハ周縁部に向けて空
間的に開放される。従ってレジスト２とノズル７の間隙
の空気が除去されるため、図１１，図１２に図示した隣
り合うノズル孔間の泡の発生が抑制された状態で現像液
がレジスト２上の各領域に瞬時且つスタティックに液盛
りされる。従って、気泡発生の問題とウェハ面内の位置
により現像時間が異なる問題を解決することができる。
【００４２】尚、上記の工程フローは、従来の現像方法
と同様にレジスト２表面に現像液を各ノズル孔から直接
供給したが、実施の形態１における図１に示した形態と
同様にノズル吐出口配設面９の表面に現像液膜３を形成
した後、レジスト２の表面と現像液膜３をスタティック
に接触させることで現像を開始することも可能である
し、また現像液膜３を形成した後、図１に示す不活性ガ
ス供給機構１８から不活性ガスを供給する等により形成
された現像液膜３をレジスト２上に落下させて現像を開
始することも可能である。
【００４３】また、上記実施の形態２はノズル吐出口配
設面９を凸状にすることにより気泡除去効果を奏する形
態を示したものであるが、本発明はかかる形態例に限定
されるものではなく、ノズル吐出口配設面が鉛直断面に
沿って中心から周縁部にかけて連続的に面位置が上がる
形状を有するものであればよい。また、上記の例では中
心Ｃにおける鉛直軸に対して回転対称である為、任意の
鉛直断面に対して図１の様に左右対称となるが、例えば
中心Ｃを通るあるひとつの鉛直断面に対して図１の形状
を有する様に、回転対象でないものでも良い。さらに
は、複数のノズル吐出口配設面９と前記被処理基板表面
との相対位置が少なくとも一方向の鉛直断面に対して連
続的に変化させた上下位置に配設された状態であればよ
い。つまり、少なくとも面内の一部が傾斜していれば以
降に述べる気泡除去効果を奏し得る。一例として他の変
形例を（実施の形態３）に示す。
【００４４】（実施の形態３）次に、実施の形態２の変
形例である実施の形態３について、ウェハを現像する場
合を例に図６を参照して説明する。実施の形態１と同じ
部材または構成要素には同じ番号が付与されている。
【００４５】図６は本発明に係る基板現像装置における
基板処理部の概略構成を示す一形態例で、図１に示した
各駆動系及び供給系は記載が省略されている。レジスト
２の表面とノズル吐出口配設面９とが相対的に一方向に
傾きを持ちながら対向配設できる構成になっている。こ
の例ではノズル吐出口配設面９は平面であり、さらには
ウェハ２の傾斜角を測定する為の広帯域センサー（光束
発生部３１ａ，受光部３１ｂ）を備えた傾斜角調整機構
（レベリング機構）３１を追加設置する構成としてい
る。この機構によれば、レシピによる固定角設定或いは
経時的な傾斜角調整が可能である。尚、傾斜角調整機構
３１を持たずに、ある一定の傾斜角に固定された機構も
可能である。
【００４６】また、上記基板現像装置に本発明の基板現
像方法の適用を行う場合は、実施の形態２と同様の工程
フローを施す際、現像液の供給工程に先立ち、レジスト
２の表面と現像液膜３の表面とが相対的な傾きを持つ様
に傾斜角調整機構（レベリング機構）３１によりある傾
き角に調整しておくものである。以上、実施の形態３に
おける基板処理装置及び基板処理方法によれば、レジス
ト２の表面とノズル吐出口配設面９とが相対的に一方向
に傾きを持ちながら対向配設された状態で現像液がレジ
スト２表面に供給される為、供給される現像液とレジス
ト２表面の接触部はウェハ上の一端部から反対側の端部
に向けて空間的に開放される。従ってレジスト２とノズ
ル７の間隙の空気が除去されるため、図１１，図１２に
図示した隣り合うノズル孔間の泡の発生が抑制され、局
所的な凹凸のない現像液表面が形成される。さらに現像
液はレジスト２表面に瞬時且つスタティックに接触する
ことで液盛りされる。従って、気泡発生の問題とウェハ
面内の位置により現像時間が異なる問題を解決すること
ができる。
【００４７】尚、上記の工程フローは、従来の現像方法
と同様にレジスト２表面に現像液を各ノズル孔から直接
供給したが、実施の形態１における図１に示した形態と
同様にノズル吐出口配設面９の表面に現像液膜３を形成
した後、レジスト２の表面と現像液膜３をスタティック
に接触させることで現像を開始することも可能である
し、また現像液膜３を形成した後、ノズル孔８に図１に
示す不活性ガス供給機構１８から不活性ガスを供給する
等により形成された現像液膜３をレジスト２上に落下さ
せて現像を開始することも可能である。
【００４８】（実施の形態４）次に、本発明の実施の形
態４についてウェハを現像する場合を例に図を参照して
説明する。
【００４９】図７は本発明に係る基板現像装置の基板処
理部の概略構成を示す一形態例であり、図１に示した各
駆動系及び供給系は記載が省略されている。実施の形態
１と同じ部材または構成要素には同じ番号が付与されて
いる。図中１０１はウェハ１とノズル７とで処理時（現
像時）に閉じた空間Ｓを形成できる囲いであって、１０
２は液体・気体両用ポンプ（吸引用）であり、１０３は
液体・気体両用ポンプ（吐出用）である。液体・気体両
用ポンプ１０２は吸引用であるが、これに吐出機能を備
えることで液体・気体両用ポンプ１０３がない構成とす
ることもできる。１０４，１０５は囲い１０１を介して
各ポンプと空間Ｓとを接続する管、１０６は各ポンプ及
び各管の開閉制御をする制御部。ウェハホルダー４とノ
ズル７は両方とも上下動可能である。
【００５０】次に本実施の形態４における基板現像方法
に関し、上記基板現像装置を使用する場合を例として図
７により説明する。
【００５１】まず、露光工程を経てレジストに潜像が形
成されたウェハ１をウェハホルダー４上に載置する。
【００５２】次にウェハ１、ノズル７、及び囲い１０１
により閉じた空間Ｓを形成した後、液体・気体両用ポン
プ１０２により吸引することで空間Ｓを負圧状態にし、
複数のノズル孔８から現像液を引き出すことでレジスト
２表面に現像液が液盛りされる。従って、気泡発生の問
題とウェハ面内の位置により現像時間が異なる問題を解
決することができる。
【００５３】尚、上記の工程フローは、従来の現像方法
と同様にレジスト２表面に現像液を各ノズル孔から直接
供給したが、ノズル吐出口配設面９の表面に現像液膜３
を形成した後、さらに空間Ｓの負圧状態を継続すること
で、レジスト２の表面と現像液膜３をスタティックに接
触させることで現像を開始することも可能であるし、ま
た現像液膜３を形成した後、ノズル孔８に図１に示す不
活性ガス供給機構１８から不活性ガスを供給する等によ
り形成された現像液膜３をレジスト２上に落下させて現
像を開始することも可能である。
【００５４】そして所望量の現像液が供給された時点で
液体・気体両用ポンプ１０２を停止し、現像処理を行
う。
【００５５】しかる後に液体・気体両用ポンプ１０３か
ら液体を供給するとともにウェハホルダー４及びノズル
７を囲い１０１から離す。
【００５６】ここでは負圧解除の為に液体・気体両用ポ
ンプ１０３から液体を送り込んだが、液体・気体両用ポ
ンプ１０２の吐出機能により行っても良い。
【００５７】また、液体・気体両用ポンプ１０３の代わ
りに圧縮空気供給系をバルブを介して接続し、バルブを
開放しながらウェハを徐々に下げていっても良い。
【００５８】以上、実施の形態４の基板現像装置及び基
板現像方法によれば、液処理に先立ちノズル孔を閉じた
空間で囲い、この空間を負圧状態にすることで現像液の
供給を行う為、レジスト２とノズル７の間隙の空気が除
去され、図１１，図１２に図示した隣り合うノズル孔間
の泡の発生が抑制された状態で現像液がレジスト２上の
各領域に瞬時且つスタティックに液盛りされる。
【００５９】尚、実施の形態４では現像液を負圧により
引き出すことでレジスト２表面に液液盛りを行ったが、
他の方法と組み合わせることで引き出すことも可能であ
る。
【００６０】（実施の形態５）次に、実施の形態４の変
形例である実施の形態５についてウェハを現像する場合
を例に説明する。本変形例は、実施の形態４と実施の形
態１の組み合わせ適用例である。実施の形態４との相違
点は、ウェハ１を介さずに囲い１０１のみで空間Ｓを形
成すること、及び現像液膜３形成後にノズル７をウェハ
上に移動した後、実施の形態１の方法を適用するもので
ある。
【００６１】図８及び図１は本発明に係る基板現像装置
の基板処理部の概略構成を示す一形態例であり、各々別
のユニットとして構成されている。図８において実施の
形態４と同じ部材または構成要素には同じ番号が付与さ
れている。空間Ｓはノズル７と囲い１０１により形成さ
れるがその他の構造は図７と同じである。
【００６２】また、図８及び図１の装置に本発明の基板
現像方法の適用を行う場合は、ノズル７と囲い１０１に
より閉じた空間Ｓを形成した後、液体・気体両用ポンプ
１０２により吸引することで空間Ｓを負圧状態にし、現
像液がノズル孔８から引き出されることにより、隣り合
うノズル孔８から供給される現像液の液滴同士がつなが
り、ノズル吐出口配設面９の表面に表面張力によって局
所的な凹凸のない表面を有する現像液膜３が形成され
る。
【００６３】次に、液体・気体両用ポンプ１０３から気
体を供給することで空間Ｓ内の負圧を解除するとともに
囲い１０１を壁から離す。
【００６４】しかる後に、ノズル７を図１のウェハホル
ダー上に移動し、実施の形態１における［ＳＴ４〜ＳＴ
９］を施す。
【００６５】以上、実施の形態５の基板現像装置及び基
板現像方法によれば、液処理に先立ちノズル孔を閉じた
空間で覆い、この空間を負圧状態にしているので、実施
の形態１の諸効果に加え、気泡除去効果において、より
優れた効果を奏することができる。また、［ＳＴ１〜Ｓ
Ｔ３］と［ＳＴ４〜ＳＴ９］を別のユニットで平行処理
できるので処理能力が向上する。
【００６６】以上、実施の形態１から５において適用さ
れた工程フローは、参考例として上げたものであるか
ら、連続処理部分を平行処理しても良いし、その逆も可
能である。また、工程を一部重複或いは逆転することも
可能である。例えば、ウェハホルダー４は徐々に下降す
るとともにノズル孔８から所望量の現像液を補充したが
［ＳＴ７］、下降動作と供給動作は重複しない連続工程
であっても良いし、また交互に間欠的に入れ代わっても
構わない。
【００６７】また、上記各フローは現像液とレジストの
相性により適宜最適化をする必要がある。
【００６８】尚、上記第２の液膜形成工程［ＳＴ７］に
おける現像液の補充は、ノズル孔８から行ったが、ノズ
ル７とウェハ１の間隙から供給してもよい。
【００６９】また、上記のレジスト２の表面と現像液膜
３を接触させる［ＳＴ５］前に、現像液との濡れ性を高
める為に、レジスト２の表面に現像液よりも現像能力の
低い液等によりプリウェット等の前処理を適切に施して
もよい。
【００７０】また、上記複数のノズル孔は直径上及び同
心円上にすべて等ピッチ間隔で配設されているが、液供
給のバランスを考慮し、中心部よりも周縁部で密度が高
くなる様にノズル孔を配設することも可能である。
【００７１】さらに、複数のノズル孔に対する現像液供
給は１系統で行っているが、複数の供給ラインを設けて
もよい。
【００７２】また、上下動はウェハホルダー４でなくノ
ズル７が行ってもよい。
【００７３】尚、（実施の形態１）に記載した現像液の
停止制御は、上述の他の実施の形態に於いても適用可能
であり、またすべての実施の形態において終点判定機構
１５によらずに例えば流量計１３による測定値基準或い
は時間指定により行うことも可能である。
【００７４】尚、以上の実施の形態の１乃至５において
は半導体ウェハに対する現像処理に適用した例を示した
が、本発明はかかる形態例に限定されるものではなく、
他の処理液にも適用することができる。
【００７５】また、この発明の範囲内で種々設計変更及
び工程変更が可能である。例えば実施の形態５において
は、負圧による現像液膜３の形成態様を実施の形態１と
組み合わせた例を示したものであるが、例えば実施の形
態２との組み合わせも可能である。
【００７６】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、基板の
液処理時における以下の２つの問題を解決することがで
きる。
【００７７】つまり本発明は、気泡に起因した欠陥発生
や局所的な処理精度の劣化の問題と、被処理基板面内の
位置により処理時間が異なる問題とを解決することで、
基板の処理精度向上と欠陥の低減に寄与し、高い歩留ま
りを達成するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板現像装置
における一形態例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る現像液膜形成
時［ＳＴ３］における図１のＥ部（ノズルとウェハの対
向部）の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るウェハホルダ
ー下降停止時［ＳＴ８］における図１のＥ部（ノズルと
ウェハの対向部）の拡大断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る工程フローを
示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る基板現像装置
における一形態例を示す部分概略構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る基板現像装置
における一形態例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る基板現像装置
における一形態例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る基板現像装置
における一形態例を示す概略構成図である。
【図９】従来の基板現像装置を示す概略構成図（断面
図）である。
【図１０】従来の基板現像装置を示す概略構成図（上面
図）である。
【図１１】従来の基板現像装置に係る現像液供給過程に
おける図９のＤ部（ノズルとウェハの対向部）の拡大断
面図である。
【図１２】従来の基板現像装置に係る現像液供給完了時
における図９のＤ部（ノズルとウェハの対向部）の拡大
断面図である。
【符号の説明】
１：ウェハ ２：レジスト（被処理領域） ３：現像液膜（処理液膜） ４：ウェハホルダー（基板保持部） ５：回転軸 ６：上下駆動機構 ７：ノズル ８：ノズル孔 ９：ノズル吐出口配設面 １０：現像液タンク １１：現像液供給系 １２：現像液供給弁 １３：流量計 １４：液厚モニター １４ａ：光束発生部 １４ｂ：受光部 １５：終点判定機構 １６：現像液量調整機構 １７：サックバック機構 １８：不活性ガス供給機構 １９：気泡 ３１：広帯域センサー ３１ａ：光束発生部 ３１ｂ：受光部 ３２：微細な気泡 １０１：囲い １０２：液体・気体両用ポンプ（吸引用） １０３：液体・気体両用ポンプ（吐出用） １０４，１０５：管 １０６：制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｊ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板の上方にノズルを対向させ、
    前記ノズルのノズル孔から処理液を前記被処理基板の所
    望の被処理領域に供給して液処理を行う基板処理方法に
    おいて、前記ノズルは、複数のノズル孔とその吐出口で
    あるノズル吐出口を有し、そのノズル吐出口を配設面に
    配設しており、前記ノズルの表面に前記処理液を供給
    し、且つ表面張力により前記処理液の処理液膜を形成す
    る処理液膜形成工程と、前記処理液膜形成工程後、前記
    被処理領域の表面に前記処理液膜を接触させて処理を施
    す基板処理工程とを有することを特徴とする基板処理方
    法。
  2. 【請求項２】 被処理基板の上方にノズルを対向させ、
    前記ノズルのノズル孔から処理液を前記被処理基板の所
    望の被処理領域に供給して液処理を行う基板処理方法に
    おいて、前記ノズルは、複数のノズル孔とその吐出口で
    あるノズル吐出口を有し、そのノズル吐出口を配設面に
    配設しており、前記複数のノズル孔と前記被処理基板表
    面との相対間隔を連続的に変化させて対向配設させ、前
    記複数のノズル孔から前記処理液を時間差を持たせて供
    給する基板処理工程を有することを特徴とする基板処理
    方法。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記配設面に予め表
    面張力により処理液膜を形成し、前記被処理領域の表面
    に前記処理液膜を接触させて処理を行うことを特徴とす
    る基板処理方法。
  4. 【請求項４】 被処理基板の上方にノズルを対向させ、
    前記ノズルのノズル孔から処理液を前記被処理基板の所
    望の被処理領域に供給して液処理を行う基板処理方法に
    おいて、前記ノズルは、複数のノズル孔とその吐出口で
    あるノズル吐出口を有し、そのノズル吐出口を配設面に
    配設しており、前記被処理基板と前記ノズルの配設面が
    対向する空間を閉じた空間としてこの空間を負圧状態に
    し、前記処理液の供給を行う処理液供給工程を施すこと
    を特徴とする基板処理方法。
  5. 【請求項５】 請求項４において、ノズル孔から前記処
    理液を負圧により供給し前記配設面に予め表面張力によ
    り処理液膜を形成する処理液膜形成工程と、前記被処理
    領域の表面に前記処理液膜を接触させて処理を行う基板
    処理工程を有することを特徴とする基板処理方法。
  6. 【請求項６】 前記液膜形成工程は、前記処理液膜の膜
    厚を計測することによって膜厚の終点判定がされること
    を特徴とする請求項１，請求項３，請求項５の内いづれ
    か一項に記載の基板処理方法。
  7. 【請求項７】 被処理基板に処理液を供給する処理液供
    給機構と前記被処理基板を保持する基板保持部を有する
    基板処理装置において、前記処理液供給機構は、前記被
    処理領域の上方に配設されたノズル吐出口を有する複数
    のノズル孔と、前記被処理領域に略相当した投影領域を
    有する領域に対向配設され、前記複数の吐出口間に連続
    的な面を形成してなるノズル吐出口配設面と、前記ノズ
    ル吐出口配設面に対して処理液膜が形成できる様に前記
    処理液の供給を行なう際に所望な供給量の段階で前記処
    理液の供給を停止する処理液供給停止機構とを備えたこ
    とを特徴とする基板処理装置。
  8. 【請求項８】 被処理基板に処理液を供給する処理液供
    給機構と前記被処理基板を保持する基板保持部を有する
    基板処理装置において、前記処理液供給機構は、前記被
    処理領域の上方に配設され、ノズル吐出口を有する複数
    のノズル孔と、前記複数のノズル孔の各ノズル吐出口と
    前記被処理基板表面との相対間隔を連続的に異ならしめ
    る手段とを有することを特徴とする基板処理装置。
  9. 【請求項９】 前記処理液供給機構は、前記複数のノズ
    ル吐出口間を連絡するノズル吐出口配設面を備えたこと
    を特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記ノズル吐出口配設面は、前記鉛直
    断面に沿って中心から周縁部にかけて連続的に面位置が
    上がる形状を有することを特徴とする請求項９記載の基
    板処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記配設面が前記中心における鉛直軸
    に対して回転対称であることを特徴とする請求項１０記
    載の基板処理装置。
  12. 【請求項１２】 前記ノズル吐出口配設面が前記被処理
    基板に対して相対的に斜設可能とされたことを特徴とす
    る請求項９記載の基板処理装置。
  13. 【請求項１３】 被処理基板に処理液を供給する処理液
    供給機構と前記被処理基板を保持する基板保持部を有す
    る基板処理装置において、前記処理液供給機構は、前記
    被処理領域の上方に配設されたノズル吐出口を有する複
    数のノズル孔と、前記処理基板の処理時に、少なくとも
    前記処理液供給機構を含み閉じた空間を形成してなる囲
    いと、前記閉じた空間の一部に連結され、前記閉じた空
    間を負圧にする吸引ポンプと、前記閉じた空間の負圧状
    態を解除する負圧解除手段とを備え、前記複数のノズル
    吐出口は、前記被処理領域に略相当した投影領域を有す
    る領域に対向配設されてなることを特徴とする基板処理
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記処理液供給機構は、処理液膜が形
    成できる様に前記複数の吐出口間に連続的な面を形成し
    てなるノズル吐出口配設面を備えたことを特徴とする請
    求項１３記載の基板処理装置。
  15. 【請求項１５】 前記複数のノズル孔は、前記配設面の
    中心部よりも周縁部で密度が高くなる様に配設されるこ
    とを特徴とする請求項７乃至請求項１４の内いづれか一
    項に記載の基板処理装置。
  16. 【請求項１６】 前記処理液停止機構は、前記ノズル吐
    出口配設面に形成された前記処理液膜の膜厚をモニター
    する膜厚モニターと、前記モニターの結果により終点判
    定する終点判定機構と、を備えたことを特徴とする請求
    項７乃至請求項１４の内いづれか一項に記載の基板処理
    装置。
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