WO2005101468A1

WO2005101468A1 - リンス処理方法および現像処理方法

Info

Publication number: WO2005101468A1
Application number: PCT/JP2005/003486
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Takagi; Osamu Miyahara; Keiichi Tanaka; Shinya Wakamizu; Takashi Terada
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2006-10-13
Also published as: US7968278B2; US20080274433A1; US8398320B2; US20110229120A1

Abstract

　露光パターンを現像処理した後の基板をリンス処理するリンス処理方法は、現像後の基板から現像液を振り切る工程（ＳＴＥＰ５）と、基板に水系洗浄液を供給する工程（ＳＴＥＰ６）と、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する工程（ＳＴＥＰ８）と、基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る工程（ＳＴＥＰ９）とを有し、ＳＴＥＰ８における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間を５秒以内とし、ＳＴＥＰ９は、低回転数の第１段階と高回転数の第２段階とを含み、前記第１段階における基板の回転数を３００ｒｐｍ超１０００ｒｐｍ未満とする。

Description

明細書

リンス処理方法および現像処理方法

技術分野

[0001] 本発明は、露光パターンを現像処理した後の半導体ウェハ等の基板をリンス処理するリンス処理方法およびそのようなリンス処理を含む現像処理方法に関する。背景技術

[0002] 例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）の表面にレジスト液を供給してレジスト膜を形成し、レジスト塗布後のウェハに対して所定のパターンに対応して露光処理を行った後に当該ウェハのレジスト膜に形成された露光パターンを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成するためのマスクとしてレジストパターンが形成される。

[0003] このようなフォトリソグラフィー技術の各工程の中で現像処理においては、ウェハに現像液を供給し、その全面に現像液パドルを形成し、所定時間自然対流により現像処理を進行させた後、現像液を振り切り、次いで、洗浄液として純水を供給してゥェハ上に残存する現像液を洗い流す。その後、ウェハを高速で回転してウェハ上に残存する現像液および洗浄液を振り切りウェハを乾燥させる。

[0004] ところで、近時、露光技術等の進歩により半導体デバイスの微細化が一層進行しており、微細かつ高アスペクト比のレジストパターンが出現するに至り、上述のような現像工程における最終の振り切り乾燥において、リンス液がパターン間から抜け出る際に、リンス液の表面張力によりレジストパターンが引っ張られて倒れるという、いわゆる「パターン倒れ」が発生することが問題となっている。

[0005] このような問題を解決する技術として、特許文献 1には、例えばリンス液中に界面活性剤溶液を混入してリンス液の表面張力を低下させる技術が提案されてヽる。また、特許文献 2には、現像処理後に基板のリンス処理を行う際に界面活性剤を供給するプロセスが開示されて!、る。

[0006] し力しながら、リンス液にこのような界面活性剤を用いる場合には、従来の純水とは異なり、界面活性剤がパーティクルになって悪影響を及ぼすおそれがあったり、パターンの変形への影響等が懸念される。界面活性剤を用いたリンス処理において、これらを考慮した最適なプロセス条件は未だ見出されてヽな、。

特許文献 1：特開平 7-142349号公報

特許文献 2：特開 2001-5191号公報

発明の開示

[0007] 本発明の目的は、現像処理後の界面活性剤を用いたリンス処理において、パーテイタルやパターンの変形等が生じ難い最適な処理を行うことができるリンス処理方法を提供することにある。また、他の目的は、このようなリンス処理を含む現像処理方法を提供することにある。

[0008] 本発明の第 1の観点によれば、露光パターンを現像処理した後の基板をリンス処理するリンス処理方法であって、現像後の基板から現像液を振り切る第 1工程と、基板に水系洗浄液を供給する第²工程と、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 3工程と、基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 4工程とを有し、前記第 3工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間を 5秒以内とし、前記第 4工程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数を 300rpm超 lOOOrpm 未満とする、リンス処理方法が提供される。

[0009] また、本発明の第 2の観点によれば、基板上に形成されたレジスト膜を所定パターンに露光した後、露光パターンを現像する現像処理方法であって、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布する第 1工程と、塗布された現像液を静止させて現像を進行させる第 2工程と、現像後の基板から現像液を振り切る第 3工程と、基板に水系洗浄液を供給する第⁴工程と、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 5工程と、基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 6工程とを有し、前記第 5工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間を 5秒以内とし、前記第 6工程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数を 300rpm超 lOOOrpm未満とする、現像処理方法を提供する。

[0010] 上記本発明の第 1の観点において、前記第 4工程の第 1段階は、 5— 15秒間実施されることが好ましい。また、前記第 3工程は、基板を 500rpm以下で回転させながら基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給を供給することが好ましい。さら〖こ、前記第 4工程の第 2段階における回転数を 1000— 4000rpmとすることが好ましい。さらにまた、前記第 4工程の第 2段階は、 10— 20秒間実施されることが好ましい。

[0011] さらにまた、前記第 3工程における界面活性剤を含有するリンス液の供給は、リンス液供給ノズルを介して行うことができ、前記リンス液供給ノズルの総面積が 3— 20mm 2であることが好ま、。前記リンス液供給ノズルは垂直またはほぼ垂直に設けられていることが好ましい。前記水系洗浄液は純水であり、前記界面活性剤を含有するリンス液は界面活性剤の水溶液であり、これらは別々の配管から流量制御されて供給され、同じノズルから吐出されるようにすることができる。

[0012] 上記本発明の第 2の観点において、前記第 6工程の第 1段階は、 5— 15秒間実施されることが好ましい。また、前記第 5工程は、基板を 500rpm以下で回転させながら基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給することが好ましい。さらに、前記第 6ェ程の第 2段階における回転数を 1000— 4000rpmとすることが好ましい。さらにまた、前記第 6工程の第 2段階は、 10— 20秒間実施されることが好ましい。

[0013] 本発明の第 3の観点によれば、現像処理装置により、露光パターンを現像処理した基板に対し、現像後の基板カゝら現像液を振り切る第 1工程と、基板に水系洗浄液を供給する第 2工程と、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存して！/ヽる液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 3工程と、基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 4工程とを有するリンス処理を実行し、その際に、前記第 3工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間が 5秒以内となり、前記第 4工程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数を 30 Orpm超 lOOOrpm未満となるように、コンピュータが前記現像処理装置を制御するソフトウェアを含むコンピュータによる読み取り可能な記録媒体を提供する。

[0014] また、本発明の第 4の観点では、現像処理装置により、レジスト膜が所定パターンに露光された基板に対し、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布する第 1工程と、塗布された現像液を静止させて現像を進行させる第 2工程と、現像後の基板から現像液を振り切る第 3工程と、基板に水系洗浄液を供給する第 4工程と、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 5工程と、基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 6工程とを有する現像処理を実行し、その際に、前記第 5工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間が 5秒以内となり、前記第 6工程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数が 300rpm超 lOOOrpm未満となるように、コンピュータが前記現像処理装置を制御するソフトウェアを含むコンピュータによる読み取り可能な記録媒体を提供する。

[0015] 本発明によれば、現像処理後にリンス処理を行うに際し、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する際に、前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間を 5秒以内としたので、パターンの変形が生じ難ぐまた、その後基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る際に、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階の 2段階で行い、前記第 1段階における基板の回転数を 30 Orpm超 lOOOrpm未満としたので、パーティクル付着等の問題が生じ難ぐ適切なリンス処理を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の一実施形態に係る方法が実施される現像処理装置を示す断面図。

[図 2]本発明の一実施形態に係る方法が実施される現像処理装置を示す平面図。

[図 3]図 1および図 2の現像処理装置の液供給系を示す概略図。

[図 4]現像処理の工程を示すフローチャート。

[図 5]界面活性剤入りリンス液の供給時間と CD変化との関係を示す図。

[図 6]界面活性剤入りリンス液を広げるとともにリンス液の振り切り乾燥を行う工程の第

1段階における回転数と表面および裏面パーティクルとの関係を示す図。

[図 7A]リンス液供給ノズルの好ましい例を示す底面図。 [図 7B]リンス液供給ノズルの好ましい例を示す底面図。

[図 7C]リンス液供給ノズルの好ましい例を示す底面図。

[図 7D]リンス液供給ノズルの好ましい例を示す底面図。

[図 8]リンス液供給ノズルの他の好ましい例を示す縦断面図。

[図 9]リンス液供給ノズルのさらに他の好ましい例を示す縦断面図。

[図 10]リンス液供給ノズルの好まヽ配置を示す側面図。

[図 11]好適なリンス液供給システムを示す概略構成図。

[図 12]図 11のリンス液供給システムを用いたリンス制御の一例を示すタイミングチヤート。

[図 13]図 11のリンス液供給システムの変形例を示す概略構成図。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図 1は本発明の一実施形態に係る方法が実施される現像処理装置を示す断面図、図 2はその平面図である。なお、図示するように、以下の説明では、水平面の直交する 2方向を X方向、 Y方向とし、垂直方向を Z方向としている。

[0018] これらの図に示すように、この現像処理装置 (DEV)は筐体 1を有し、筐体 1の天井には筐体内に清浄空気のダウンフローを形成するためのファン'フィルタユニット Fが設けられている。また、筐体 1内の中央部には環状のカップ CPが配置され、カップ C Pの内側にはスピンチャック 2が配置されている。スピンチャック 2は真空吸着によってウェハ Wを固定保持する。スピンチャック 2の下方には駆動モータ 3が配置されており、スピンチャック 2は駆動モータ 3によって回転駆動される。駆動モータ 3は床板 4に取り付けられている。

[0019] カップ CPの中には、ウェハ Wを受け渡しする際の昇降ピン 5がエアシリンダ等の駆動機構 6により昇降可能に設けられている。また、カップ CP内には、廃液用のドレイン口 7が設けられて、る。このドレイン口 7に廃液管 8 (図 2参照）が接続され、この廃液管 8は、図 2に示すように、底板 4と筐体 1との間の空間 Nを通って、下方の図示しな、廃液口へ接続されて、る。

[0020] 筐体 1の側壁には、ウェハ搬送装置の搬送アーム Tが侵入するための開口 laが形成されており、この開口 laはシャツタ 9により開閉可能となっている。そしてウェハ W の搬入出に際してはシャツタ 9が開けられ、搬送アーム Tが筐体 1内に侵入する。搬送アーム Tとスピンチャック 2との間のウェハ Wの受け渡しは、上記昇降ピン 5が上昇した状態で行われる。

[0021] カップ CPの上方には、ウェハ Wの表面に現像液を供給するための現像液供給ノズル 11と、現像後のウェハ Wに水系洗浄液例えば純水を供給する純水供給ノズル 12 と、純水リンス後に界面活性剤溶液に純水を混合して希釈した界面活性剤入りリンス液を供給するリンス液供給ノズル 13とが、ウェハ W上の供給位置とウェハ Wの外方の待機位置との間で移動可能に設けられて、る。

[0022] 現像液供給ノズル 11は、長尺状をなしその長手方向を水平にして配置され、下面に複数の吐出口を有しており、吐出された現像液が全体として帯状になるようになつている。そして、この現像液供給ノズル 11は、第 1のノズルスキャンアーム 14の先端部に保持部材 15によって着脱可能に取り付けられており、第 1のノズルスキャンァーム 14は、底板 4の上に Y方向に沿って敷設された第 1のガイドレール 21上カゝら垂直方向に延びた第 1の垂直支持部材 22の上端部に取り付けられている。現像液供給ノズル 11は、第 1の垂直支持部材 22とともに Y軸駆動機構 23によって Y方向に沿って水平移動するようになっている。また、第 1の垂直支持部材 22は Z軸駆動機構 24によって昇降可能となっており、現像液供給ノズル 11は、第 1の垂直支持部材 22の昇降によってウェハ Wに近接した吐出可能位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになつている。そして、現像液の塗布の際には、現像液供給ノズル 11はゥエノ、 Wの上方に位置され、その現像液供給ノズル 11から現像液を帯状に吐出させながら、ウエノ、 Wを 1Z2回転以上、例えば 1回転させることにより、現像液がウェハ W 全面に塗布され、現像液パドルが形成される。なお、現像液吐出の際には、ウェハ W を回転させずに現像液供給ノズル 11を第 1のガイドレール 21に沿ってスキャンさせてもよい。

[0023] 純水供給ノズル 12は、ストレートノズルとして構成されており、現像工程終了後、ゥェハ W上に移動されて、ウェハ W上の現像パターンが形成されたレジスト膜に水系洗浄液である純水を供給するようになっている。この純水供給ノズル 12は、第 2のノズルスキャンアーム 16の先端部に着脱可能に取り付けられている。底板 4の上の第 1 のガイドレール 21の外側には第 2のガイドレール 25が敷設されており、第 2のノズルスキャンアーム 16は、この第 2のガイドレール 25上から垂直方向に延びた第 2の垂直支持部材 26の上端部に X軸駆動機構 29を介して取り付けられている。純水供給ノズル 12は、第 2の垂直支持部材 26とともに Y軸駆動機構 27によって Y方向に沿って水平移動するようになっている。また、第 2の垂直支持部材 26は Z軸駆動機構 28によつて昇降可能となっており、純水供給ノズル 12は、第 2の垂直支持部材 26の昇降によつてウェハ Wに近接した吐出可能位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになつている。また、第 2のノズルスキャンアーム 16は、上記 X軸駆動機構 29により X方向に沿って移動可能に設けられている。なお、純水供給ノズル 12の形状は特に限定されず、現像液供給ノズル 11と同様、長尺で多数の吐出口が設けられているものであってもよぐ吐出口がスリット状のスリットノズルであってもよい。

[0024] リンス液供給ノズル 13もストレートノズルとして構成されており、純水リンス終了後、ウェハ W上に移動されて、純水リンス後のウェハ Wに界面活性剤入りリンス液を供給するようになつている。このリンス液供給ノズル 13は、第 3のノズルスキャンアーム 18 の先端部に着脱可能に取り付けられている。底板 4の上の第 2のガイドレール 25の外側には第 3のガイドレール 30が敷設されており、第 3のノズルスキャンアーム 18は、この第 3のガイドレール 30上力も垂直方向に延びた第 3の垂直支持部材 31の上端部に X軸駆動機構 34を介して取り付けられている。リンス液供給ノズル 13は、第 3の垂直支持部材 31とともに Y軸駆動機構 32によって Y方向に沿って水平移動するようになっている。また、第 3の垂直支持部材 31は Z軸駆動機構 33によって昇降可能となっており、リンス液供給ノズル 13は、第 3の垂直支持部材 31の昇降によってウェハ Wに近接した吐出可能位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになつている。また、第 3のノズルスキャンアーム 18は、上記 X軸駆動機構 34により X方向に沿って移動可能に設けられている。なお、リンス液供給ノズル 13の形状は特に限定されず、現像液供給ノズル 11と同様、長尺で多数の吐出口が設けられているものであってもよぐ吐出口がスリット状のスリットノズルであってもよい。

[0025] Y軸駆動機構 23, 27, 32、 Z軸駆動機構 24, 28, 33、 X軸駆動機構 29, 34、および駆動モータ 3は、駆動制御部 40により制御されるようになっている。

[0026] 図 2に示すように、カップ CPの右側には、現像液供給ノズル 11が待機する現像液供給ノズル待機部 1 laが設けられており、この現像液供給ノズル待機部 1 laには現像液供給ノズル 11を洗浄する洗浄機構（図示せず)が設けられている。また、カップ CPの左側には純水供給ノズル 12およびリンス液供給ノズル 13がそれぞれ待機する純水供給ノズル待機 12aおよびリンス液供給ノズル待機部 13aが設けられており、これらにはそれぞれ純水供給ノズル 12およびリンス液供給ノズル 13を洗浄する洗浄機構 (図示せず)が設けられて、る。

[0027] 図 3は、現像処理装置 (DEV)の液供給系および制御系を示す概略図である。図 3 に示すように、現像液供給ノズル 11には、現像液を貯留した現像液タンク 41から現像液を供給する現像液供給配管 42が接続されている。現像液供給配管 42には、現像液を供給するためのポンプ 43およびオン'オフバルブ 44が介装されている。

[0028] また、純水供給ノズル 12には、水系洗浄液である純水を貯留した純水タンク 46から純水を供給する純水供給配管 47が接続されている。純水供給配管 47には、純水を供給するためのポンプ 48およびオン'オフバルブ 49が介装されている。

[0029] 一方、リンス液供給ノズル 13には、純水タンク 46から純水を供給する純水供給配管 52が接続されている。そして、純水供給配管 52の途中には、ミキシングバルブ 54 が設けられており、このミキシングバルブ 54には界面活性剤溶液を貯留する界面活性剤溶液タンク 55から延びる界面活性剤溶液供給配管 56が接続されてヽる。そして、ミキシングバルブ 54におヽて純水と界面活性剤溶液とが混合されるようになっている。したがって、リンス液供給ノズル 13からは、純水と界面活性剤溶液とが混合した界面活性剤入りリンス液が吐出される。純水供給配管 52および界面活性剤溶液供給配管 56におけるミキシングバルブ 54の上流側には、それぞれポンプ 53および 57 が介装されている。また、純水供給配管 52におけるミキシングバルブ 54の下流側にはオン ·オフバルブ 58が介装されている。

[0030] これらポンプ 43, 48, 53, 57、オン'オフノレブ 44, 49, 58、ミキシングバルブ 54 、および前記駆動制御部 40、ならびに現像処理装置 (DEV)の他の構成部は制御部 60に電気的に接続されて制御される。 [0031] 制御部 60には、工程管理者が現像処理装置 (DEV)を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、現像処理装置 (DEV)の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース 61が接続されて!、る。

[0032] また、制御部 60には、現像処理装置 (DEV)で実行される各種処理を制御部 60の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて現像処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部 62が接続されて、る。レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されて、てもよ、し、 CDROM、 DVD等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部 62の所定位置にセットするようになっていてもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよヽ

[0033] そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース 61からの指示等にて任意のレシピを記憶部 62から呼び出して制御部 60に実行させることで、制御部 60の制御下で、現像処理装置 (DEV)での所望の処理が行われる。

[0034] このようにして界面活性剤溶液力 Sインラインで希釈されるが、これは、処理条件ゃパターンの違いにより必要な界面活性剤量が異なるためであり、全ての場合に対応し得る濃度の高、界面活性剤溶液を適宜純水で希釈して用いるようになって、る。

[0035] 次に、このように構成された現像処理装置 (DEV)における現像処理の動作を図 4 の工程図を参照しながら説明する。

所定のパターンが露光されポストェクスポージャーベータ処理および冷却処理されたウェハ W力ウェハ搬送装置の搬送アーム Tによってカップ CPの真上まで搬送され、昇降ピン 5によってスピンチャック 2に搬送され真空吸着される（STEP1)。

[0036] 次、で、現像液供給ノズル 11がウェハ Wの上方に移動し、この現像液供給ノズル 1 1力も現像液が帯状に吐出されながら、ウェハ Wが 1Z2回転以上、例えば 1回転されることにより、現像液がウェハ W全面に塗布され、例えば 1. 2mmの厚さの現像液パドルが形成される（STEP2)。また、現像液供給ノズル 11をガイドレール 21に沿つてスキャンしながら吐出してもよ、。

[0037] このようにして現像液をウェハ W上に塗布した状態で適宜の時間、例えば 60秒間静止させることにより現像を進行させる（STEP3)。この際に、純水供給ノズル 12のノズルアーム 16を移動させて、純水供給ノズル 12をウェハ Wの上方に位置させる（ST EP4) o

[0038] 所定時間経過後、ウェハ Wをスピンチャック 2により回転を開始して現像液を振り切り（STEP5)、次いで、純水でのリンスを行う（STEP6)。この際には、回転数が 500 一 2000rpm、例えば lOOOrpmになった時点でその回転数を維持しながら純水を 2 秒間以上、例えば 5秒間供給し、次いで、純水を供給したまま回転数を 100— 1000 rpm、例えば 500rpmまで低下させ、その回転数で 2秒間以上、例えば 10秒間維持することが好ましい。 STEP6での回転数については、処理するウェハ Wのサイズに合わせて最適な値が選択される。なお、現像液を振り切った後に直接純水を供給するとウェハ W上のレジスト膜に通常のリンスでは除去し難い難溶ィ匕層が形成される場合があるが、この場合には、純水のみのリンスに先立って純水 +現像液のリンスを行うことによりレジスト膜上の難溶ィ匕層の生成を防止することができる。

[0039] このような純水リンスの後、純水供給ノズル 12を待避させ、リンス液供給ノズル 13のノズルアーム 18を移動させて、リンス液供給ノズル 13をウェハ Wのほぼ中央上方に位置させる（STEP7)。そして、ウェハ Wを好ましくは 500rpm以下、例えば lOOrpm で回転させながら、界面活性剤入りのリンス液をウェハ Wに供給して、レジスト膜上の純水および残留して！/ヽる現像液の大部分を界面活性剤入りのリンス液に置換する（S TEP8)。すなわち、レジスト膜の表面が界面活性剤入りのリンス液に置換された状態となる。界面活性剤は高価であるため、極力使用量を減らしたいが、ウェハ Wを静止状態で界面活性剤入りリンス液を供給すると置換に要する使用量が増カロしてしまい、また 500rpmを超えて回転させると振り切られるリンス液が増加してしまう。これに対して、このように界面活性剤入りのリンス液供給の際にウエノ、 Wを 500rpm以下で回転させること〖こより、リンス液の良好な置換性を維持しつつ飛散するリンス液も少な、ので界面活性剤入りリンス液の使用量を極力少なくすることができる。

[0040] 界面活性剤入りリンス液の供給 (置換)を行う時間は 5秒以内が好ま U、。 5秒を超えると、現像後の線幅の CD (Critical Dimension)の変化が大きくなつてしまう。このことを図 5に基づいて説明する。図 5は、横軸に供給時間をとり、縦軸に CD変化をとつて、界面活性剤の濃度を 3段階に変化させた場合におけるこれらの関係について示す図である。なお、界面活性剤の濃度は、規格化した濃度 (N. C : Normalized Concentration)の高、中、低で示している。この図に示す CDが急激に増加する傾向が見られるのが 5秒を超えたあたりである。一方、長時間になると CDが安定する傾向にある力スループットおよびタクトタイム等の関係力供給時間を長くすることは好ましくない。このため、界面活性剤入りリンス液を供給して置換を行う時間の好ましい範囲を CDの急激な増加が見られない 5秒以内とした。なお、この際の供給流量は 200 一 1200mLZminが好まし!/ヽ。

[0041] このようにして界面活性剤入りリンス液に置換した後、ウェハ Wの回転数を上昇させて、この界面活性剤入りリンス液を広げるとともにリンス液の振り切り乾燥を行う（STE P9)。この工程は、第 1段階および第 2段階の 2段階で行う。

[0042] 第 1段階としては、ウェハ Wの回転数を 300rpm超 lOOOrpm未満、例えば 500rp mとすることが好ましい。このことを図 6に基づいて説明する。図 6は第 1段階の回転数と表面および裏面パーティクルとの関係を示す図である。なお、回転保持時間は 1 0秒間とした。この図に示すように、表面パーティクルについては、回転数が低い場合にはほとんどカウントされな力た力回転数 6 (2000rpm程度)で急激にパーテイクルのカウント数が増加しており、裏面パーティクルについては、回転数 4までは 0であつたが回転数 5 (lOOOrpm程度)で急激にパーティクルのカウント数が増加した。また、回転数 2 (300rpm程度）では、パーティクルの発生はなかった力カップに液滴が発生し、その後の処理への悪影響が懸念された。このため、第 1段階の回転数の好ましい範囲を 300rpm超 lOOOrpm未満とした。この第 1段階の時間は 5— 15秒、例えば 10秒とすることが好ましい。

[0043] 第 2段階としては、ウェハの回転数を 1000— 4000rpm、例えば 2000rpmとすることが好ましい。上述のように、第 1段階では界面活性剤に起因するパーティクルの影響等を考慮する必要があるが、第 2段階ではパーティクルの影響は少ないので、バターン倒れが生じない程度で効率良く乾燥させる観点力も好ましい回転数を 1000— 4 OOOrpmの範囲とした。この第 2段階の時間は 10— 20秒間、例えば 15秒間が好ましい。

[0044] このように純水等を表面張力が小さ!/、界面活性剤入りリンス液に置換して、るので、 STEP9において振り切り乾燥を行う際に、パターン倒れが生じ難い。なお、界面活性剤入りリンス液の界面活性剤濃度は、パターン倒れを有効に防止可能なように、 1 OOOOppm以下の範囲で適宜設定することができる。また、界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤を好適に用いることができる。

[0045] 以上のように、本実施形態では、リンス液を振り切る際のパターン倒れを抑制する観点から界面活性剤入りリンス液を用いた際における適切な供給条件を規定しており、 STEP8の界面活性剤入りリンス液の供給時間（置換時間）を 5秒以内とするとともに、 STEP9の界面活性剤入りリンス液を広げかつ振り切り乾燥する際の回転数を第 1段階および第 2段階に分け、第 1段階の回転数を 300rpm超 lOOOrpm未満とすることにより、 CD変化やパーティクルによる不都合等を抑制することができる。

[0046] また、さらに STEP8の界面活性剤入りリンス液を供給する際のウェハの回転数を 5 OOrpm以下にすることにより、液の使用量を低減することができ、 STEP9の振り切り乾燥における第 2段階の回転数を 1000— 4000rpmとすることにより、パターン倒れを有効に防止しつつ効率良く乾燥させることができる。

[0047] なお、パーティクルの影響等をより確実に排除するためには、界面活性剤入りリンス液供給前の、ずれかのタイミングで、リンス液供給ノズル 13のダミーデイスペンスを行つて、リンス液供給ノズル 13に付着した界面活性剤の残渣等が供給されなヽようにすることが望ましい。

[0048] 次に、界面活性剤入りリンス液を供給するのに好ま Uヽリンス液ノズルにっ、て説明する。

界面活性剤入りリンス液は表面張力が小さく液だれが生じやす、ため、良好な液切れ性が求められる。また、パターン倒れを有効に防止する観点から吐出流が低衝撃であることが求められる。さらに界面活性剤入りリンス液は省薬液であることも求められる。このため、界面活性剤入りリンス液を吐出するリンス液供給ノズルには、良好な液切れ性、低衝撃性、省薬液性を満足するものが要求される。

[0049] 液切れ性を良好にするためには、吐出孔の面積が小さいことが重要である力吐出孔の断面積力、さすぎると衝撃性が大きくなる。また、省薬液のためには、流量が少ないことが求められる。このような観点から吐出孔の総面積が 3— 20mm²であることが好ましい。

[0050] これらを考慮した具体的なリンス液供給ノズルについて説明する。図 7A— 7Dは、このようなリンス液供給ノズルを示す底面図である。図 7Aのノズルは、中央の円形状の吐出孔 71の周囲に 4つの円形状の吐出孔 71を配した構造を有しており、 1つの吐出孔 71は 2. 5mm φ以下である。また、図 7Bのノズルは、中央に一つのスリット状の吐出孔 72が設けられている。このスリット状の吐出孔 72は長さが 3— 5mm、幅が 1一 4mm程度である。図 7Cのノズルは、 3つのスリット状の吐出孔 73が平行に設けられている。一つのノズル吐出 73は 2— 6. 5mm、幅が 0. 5— lmm程度である。さらに、図 7Dのノズルは、ノズル底面の中央を中心とした円上にある 3つの扇型状の吐出孔 74が設けられており、長さが約 2— 6. 5mm、幅が約 0. 5— lmm程度である。

[0051] 低衝撃を重視する場合には、図 8の縦断面図に示すような、ノズル本体 75の先端に多孔質体 76を設けたリンス液供給ノズルや、図 9の縦断面図に示すような、内管 7 8と外管 79とを有する二重管構造であって、内管 78の側面には吐出孔 80が設けられ、外管 79の先端に絞り部 81が形成されたリンス液供給ノズルも好適に用いること力 Sできる。図 8のノズルでは、多孔質体の 76の緩衝作用により、吐出するリンス液を低衝撃にすることができる。また、図 9のノズルでは、側面の吐出孔 80から吐出することにより吐出流の衝撃を弱めるとともに、そのリンス液を外管 79の絞り部 81で絞って断面積の小さ、吐出流とすることができる。

[0052] 次に、リンス液供給ノズル 13の好ましい配置について説明する。

通常、現像処理装置の液供給ノズルに関しては、スペースの関係等力斜めに配置される場合があり、純水を供給する際にはこのような配置でも問題は生じない。しかしながら、低表面張力流体である界面活性剤入りリンス液は液切れが悪いため、リンス液供給ノズル 13を斜めに配置すると液だれが生じやすくなる。このため、図 10に示すようにリンス液供給ノズル 13は、垂直またはほぼ垂直に配置することが好ましぐ傾けた場合であっても 10° 程度までにすることが好ましい。

[0053] 次に、リンス時間を短縮可能なリンス液供給システムについて説明する。

図 1一 3に示した現像処理装置においては、現像処理の後の純水リンスのための純水供給ノズル 12と、界面活性剤入りリンス液によるリンス処理を行うためのリンス液供給ノズル 13という 2つのノズルにより、純水リンスと、界面活性剤入りリンス液によるリンスとを行うため、ノズル移動機構などの配置スペースが大きくなり、装置が大型化するのにカ卩え、ノズルの切り換えに時間を要し、リンス処理全体が長時間化する。ここでは、このような問題を解決するため、図 11に示すようなリンス液供給システムを用いる。図 11のシステムは、純水タンク 83と界面活性剤溶液タンク 84を有し、純水タンク 83 力も配管 85が延び、界面活性剤溶液タンク 84から配管 86が延び、これら配管 85、 8 6がミキシングバルブ 91に接続され、ミキシングバルブ 91からの液が配管 92を通ってノズル 93へ至るようになつている。配管 85にはポンプ 87とフローコントローラ（FC) 8 9が介在され、配管 86にはポンプ 88とフローコントローラ 90が介在されている。このようなシステムにおいては、フローコントローラ（FC) 89および 90により純水および界面活性剤溶液の両方の流量制御を行うことができるので、ノズル 93から純水のみを吐出させることもできるし、純水と界面活性剤溶液との配合を調整することにより、所定濃度の界面活性剤入りリンス液を吐出させることもできる。すなわち、上記図 1一 3の装置における純水供給ノズル 12とリンス液供給ノズル 13の機能を一つのノズル 93で果たすことができる。

[0054] 例えば、このシステムにより、図 12に示すタイミングチャートのようなリンス制御を行うことができる。すなわち、最初にフローコントローラ (FC) 89および 90を調整して純水のみ比較的高い流量、例えば 1200mLZminの流量でノズル 93から吐出するようにして純水リンスを行い、次いで、界面活性剤溶液が所定の割合で混合されるようにフローコントローラ（FC) 89および 90を調整して、比較的低い流量、例えば 240mLZ minの流量で界面活性剤入りリンス液をノズル 93から吐出してリンスを行う。界面活性剤入りリンス液でのリンス処理が終了した後、純水のみをノズル 93に流して洗浄を行って、次の処理に備える。

[0055] このようにすることにより、図 1一 3の装置で 2つ必要であったノズル機構を 1つにすることができるので、省スペース化を図ることができるとともに、処理時間を短縮することができる。また、フローコントローラ (FC) 89, 90により、高精度で流量制御を行うことがでさる。

[0056] 図 13は、図 11のリンス液供給システムの変形例である力この例ではミキシングバノレブを用ヽず【こ、酉己管 85, 86をそのままノズノレ 93【こ接続し、酉己管 85, 86のノズノレ 9 3近傍に、それぞれバルブ 94、 95を設けている。このようなシステムでは、フローコントローラ（FC) 89, 90とノレブ 94, 95の動作により、ノズル 93に供給する純水および界面活性剤溶液の供給量を制御することができ、必要に応じてこれらをノズル 93内で混合することにより、図 11のシステムと同様のリンス制御を行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、水系洗浄液として純水を例示したが、純水に他の物質が多少添加したものであってもよい。また、上記実施形態では本発明を半導体ウェハの現像処理に適用したが、これに限らず、微細なレジストパターンが形成される基板であれば、液晶表示装置 (LCD)用基板等、他の基板の現像処理にも適用することができる。さらに、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施の形態の構成要素を適宜組み合わせたもの、あるいは上記実施の形態の構成要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。

Claims

請求の範囲

[1] 露光パターンを現像処理した後の基板をリンス処理するリンス処理方法であって、現像後の基板から現像液を振り切る第 1工程と、

基板に水系洗浄液を供給する第 2工程と、

基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 3工程と、

基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 4工程と

を有し、

前記第 3工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間を 5秒以内とし、

前記第 4工程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数を 300rpm超 lOOOrpm未満とする、リンス処理方法。

[2] 請求項 1に係るリンス処理方法において、前記第 4工程の第 1段階は、 5— 15秒間実施される、リンス処理方法。

[3] 請求項 1に係るリンス処理方法にお!、て、前記第 3工程は、基板を 500rpm以下で回転させながら基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給する、リンス処理方法。

[4] 請求項 1に係るリンス処理方法において、前記第 4工程の第 2段階における回転数を 1000— 4000rpmとする、リンス処理方法。

[5] 請求項 4に係るリンス処理方法において、前記第 4工程の第 2段階は、 10— 20秒間実施される、リンス処理方法。

[6] 請求項 1に係るリンス処理方法にお！ヽて、前記第 3工程における界面活性剤を含有するリンス液の供給は、リンス液供給ノズルを介して行われる、リンス処理方法。

[7] 請求項 6に係るリンス処理方法において、前記リンス液供給ノズルの吐出孔の総面積が 3— 20mm²である、リンス処理方法。

[8] 請求項 6に係るリンス処理方法において、前記リンス液供給ノズルは垂直またはほぼ垂直に設けられている、リンス処理方法。

[9] 請求項 1に係るリンス処理方法において、前記水系洗浄液は純水であり、前記界面活性剤を含有するリンス液は界面活性剤の水溶液であり、これらは別々の配管から流量制御されて供給され、同じノズルから吐出される、リンス処理方法。

[10] 基板上に形成されたレジスト膜を所定パターンに露光した後、露光パターンを現像する現像処理方法であって、

基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布する第 1工程と、

塗布された現像液を静止させて現像を進行させる第 2工程と、

現像後の基板から現像液を振り切る第 3工程と、

基板に水系洗浄液を供給する第 4工程と、

基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 5工程と、

基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 6工程と

を有し、

前記第 5工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間を 5秒以内とし、

前記第 6工程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数を 300rpm超 lOOOrpm未満とする、現像処理方法。

[11] 請求項 10に係る現像処理方法において、前記第 6工程の第 1段階は、 5— 15秒間実施される、現像処理方法。

[12] 請求項 10に係る現像処理方法において、前記第 5工程は、基板を 500rpm以下で回転させながら基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給する、現像処理方法。

[13] 請求項 10に係る現像処理方法において、前記第 6工程の第 2段階における回転数を 1000— 4000rpmとする、現像処理方法。

[14] 請求項 13に係る現像処理方法において、前記第 6工程の第 2段階は、 10— 20秒間実施される、現像処理方法。

[15] 現像処理装置により、露光パターンを現像処理した基板に対し、現像後の基板から現像液を振り切る第 1工程と、基板に水系洗浄液を供給する第 2工程と、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 3工程と、基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 4工程とを有するリンス処理を実行し、その際に、前記第 3工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間が 5秒以内となり、前記第 4工程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数を 300rpm超 lOOOrpm未満となるように、コンピュータが前記現像処理装置を制御するソフトウェアを含むコンピュータによる読み取り可能な記録媒体。

現像処理装置により、レジスト膜が所定パターンに露光された基板に対し、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布する第 1工程と、塗布された現像液を静止させて現像を進行させる第 2工程と、現像後の基板から現像液を振り切る第 3工程と、基板に水系洗浄液を供給する第⁴工程と、基板に界面活性剤を含有するリンス液を供給して基板上に残存している液体を前記界面活性剤を含有するリンス液に置換する第 5工程と、基板を回転させて基板上の前記界面活性剤を含有するリンス液を広げるとともに振り切る第 6工程とを有する現像処理を実行し、その際に、前記第 5工程における前記界面活性剤を含有するリンス液の供給時間が 5秒以内となり、前記第 6ェ程は、低回転数の第 1段階と高回転数の第 2段階とを含み、前記第 1段階における基板の回転数が 300rpm超 lOOOrpm未満となるように、コンピュータが前記現像処理装置を制御するソフトウェアを含むコンピュータによる読み取り可能な記録媒体。