WO2006028173A1

WO2006028173A1 - 塗布・現像装置、露光装置及びレジストパターン形成方法

Info

Publication number: WO2006028173A1
Application number: PCT/JP2005/016523
Authority: WO
Inventors: Taro Yamamoto; Osamu Hirakawa
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-03-16
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Abstract

　液浸露光後、現像前において、半導体ウエハの周縁部に付着したパーティクル及び／又は液浸露光時に液体を弾くために使用された撥水性の保護膜を除去する、省スペース型の洗浄ユニットを含む塗布・現像装置が開示される。洗浄ユニットは、塗布・現像装置のインターフェイスブロックに配置される。ノズルユニットが移動して、ノズルユニットの角括弧形の包囲部分により、ウエハ保持部材により保持されたウエハの周縁部が囲まれる。包囲部分の上部および下部にそれぞれ設けられた上側ノズル部及び下側ノズル部から洗浄液をウエハの表面および裏面の周縁部に吐出させると同時に、当該洗浄液を包囲部分の側部の吸引口から吸引する。

Description

明細書

塗布 ·現像装置、露光装置及びレジストパターン形成方法

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハの表面にレジストを塗布する塗布ユニットと、露光装置により露光された後の半導体ウェハに現像液を供給して現像する現像ユニットとを備えた塗布 ·現像装置、並びに半導体ウェハに対して露光を行う露光装置に係り、特に露光後のウェハ周縁部の洗浄技術に関する。好ましくは、露光装置は、半導体ゥェハの表面に液層を形成して露光を行う液浸露光装置である。

背景技術

[0002] 従来、半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程にぉ、ては、半導体ウェハ（以下、単に「ウエノ、」と称する）の表面にレジストを塗布し、このレジストを所定のパターンで露光した後に現像して、レジストパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布'現像を行う装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われる。

[0003] ところで、近年、デバイスパターンは益々微細化、薄膜ィ匕が進む傾向にあり、これに伴い露光の解像度を上げる要請が強まっている。この要請に応えるため、極端紫外露光 (EUVL)、電子ビーム投影露光 (EPL)およびフッ素ダイマー (F2)による露光技術の開発が進められている。その一方で、既存の光源、例えばフッ化アルゴン (Ar F)光源またはフッ化クリプトン (KrF)光源を用いたまま解像度の向上を図るため、ゥェハの表面に光透過性の液膜を形成した状態で露光する技術 (以下、「液浸露光」という。）の検討がされている。半導体業界では、財政上の理由力できる限り ArF装置を延命させようとする動きが強ぐ線幅 45nmまでは ArFを使用し、 EUVLの適用はさらに先送りされるのではないか、という見解を示している者もいる。液浸露光は液体例えば超純水の中を透過した光を用いて露光する技術で、水中では波長が短くなることから 193nmの ArFの波長が水中では実質 134nmになる、という特徴を利用するものである。

[0004] この液浸露光を行う露光装置について図 14を用いて簡単に説明する。図示しない保持機構により水平姿勢に保持されたウェハ wの上方には、ウェハ Wの表面と隙間をあけて露光手段 1が配置される。露光手段 1の中央先端部には、レンズ 10が設けられており、このレンズ 10の外側にはウェハ Wの表面に液層を形成するための液体例えば純水を供給するための供給口 11と、ウェハ wに供給した純水を吸引して回収するための吸引口 12とが夫々設けられている。供給口 11からウェハ Wの表面に純水を供給すると共に、この純水を吸引口 12により回収することにより、レンズ 10とウェハ W の表面との間に液膜 (純水膜)が形成される。図示しない光源力光が発せられ、この光がレンズ 10を通過して液膜を透過してウェハ Wに照射されることで、所定の回路パターンがレジストに転写される。

[0005] 続いて、例えば図 15に示すように、レンズ 10とウェハ Wの表面との間に液膜を形成した状態で、露光手段 1を横方向に移動させて次の転写領域 (ショット領域） 13に対応する位置に露光手段 1を配置して光を照射し、これを繰り返すことによりウェハ Wの表面に所定の回路パターンを順次転写していく。なお、ショット領域 13は実際よりも大きく記載してある。

[0006] 上述した液浸露光には、レジストが液膜中に溶出してその溶出成分がウェハ W上に残る懸念がある。露光終了後にウェハ W上の液はウェハ Wの周縁から排出される力ウェハ Wの周縁部はべベル構造になっていることから、前記溶出成分がこぼれ落ちずにウェハ Wの周縁部の傾斜面に留まる可能性がある。

[0007] また、液膜あるいは液滴はパーティクルを吸着し易いため、通常の露光処理に比べて、液浸露光後のウェハ Wにはパーティクルが付着する確率が高くなる。液浸露光時に用いた液体が液滴の形態でウェハ Wの周縁部の斜面に残留すると、ここにパーティクルが吸着する可能性が高!、。

[0008] 周縁部にパーティクルが付着しているウェハ Wが塗布'現像装置に戻されると、当該パーティクルは、搬送アームに付着し、そこ力処理ユニット内に飛散し、或いは他のウェハ Wに転写し、パーティクル汚染を引き起こす。また、加熱処理時に、パーティクルの付着して、る部位の温度が他の部位の温度とは異なるようになるため、化学増幅型のレジストに対して露光時に発生した酸触媒をレジスト内に拡散させる加熱処理時においては、パーティクルの付着がパターンの線幅に影響を及ぼす。更に、現像処理時には、ウエノ、 Wに付着して、るパーティクルによりパターンが損傷されるおそれもある。

[0009] 液浸露光前に、撥水性の保護膜をウェハ Wの表面に塗布する場合がある。このような保護膜は、液体を弹、て液浸露光時に用いられた液体がウェハ Wの表面に残留することを防ぐ。ウェハ Wの裏面周縁部に液滴が回り込んでそこに残留することを避けるために、好ましくは当該裏面周縁部にも保護膜が塗布される。しかし、この保護膜は剥がれやすぐ液浸露光後にウェハ Wが処理部内で搬送される時に剥離して、パーティクル汚染を引き起こすおそれがある。

[0010] 上記のように、液浸露光に関連する様々な要因によりパーティクル汚染が発生しうる。この問題を解決するためには、液浸露光後に、洗浄ユニットによってウェハ Wを洗浄してパーティクルを除去することが有効である。塗布ユニットおよび現像ユニットが配置されているプロセスブロックにおいては、塗布および現像処理に直接関与する処理ユニットの配置数を多くして、スループットを稼がなければならない。従って、上記のパーティクル除去用の洗浄ユニットは、プロセスブロックではなぐプロセスブロックと露光装置とを接続するインターフェイスブロックに配置することが得策である。

[0011] 周知のように、一般的なウェハ洗浄ユニットは、塗布ユニットや現像ユニットに組み合わされ、ウェハ Wを回転させながら洗浄液をウェハ Wの中央部に供給してウェハ wの洗浄をし、その後スピン乾燥を行う形式のものである。

[0012] このようなスピン洗浄ユニットには、ウェハ Wから飛散した洗浄液を回収するために

、スピンチャックの周囲を囲む大きなカップ体を設けなければならない。さらに飛散した洗浄液をカップ体内に確実に捕捉するために吸引装置を設けた場合、洗浄ュ-ットのさらなる大型化を招く。従って、上記構成の洗浄ユニットを液浸露光後の洗浄専用の洗净ユニットとして処理ブロックに配置することは、スペース効率の観点から望ましくない。また、インターフェイスブロックにおいてもできるだけ省スペースを図らなければならないため、このような大きな洗浄ユニットを配置することは難しい。

[0013] また、 JP2004— 95708A (第 8、 9、 12、 20頁を参照）【こ ίま、洗净液をウエノヽの両端部付近の上方から吐出してウェハ上に流し、ウェハの中央部の上方に設けられた吸引機構力も現像液と共に吸引して乾燥させる装置が開示されている。しかし、そのような装置であっても、ウェハの端部から洗浄液が流れ落ちるため、ウェハを囲む力ップ体はやはり必要であり、このカップ体により装置の小型化が妨げられる。

発明の開示

[0014] 本発明はこのような事情の下になされたものであり、本発明の全体的な目的は、大きなスペースを必要とせずに露光後のウェハを洗浄する技術を提供することにある。本発明は、好適には、液浸露光後においてウェハに付着したパーティクルの除去のために、或いは液浸露光時に用いられる液体を弾くために使用された撥水性の保護膜の除去のために、利用される。

[0015] 上記目的を達成するため、本発明によれば、

半導体ウェハの表面にレジストを塗布する塗布ユニットと、露光された後の半導体ウェハに現像液を供給して現像する現像ユニットと、を備えた塗布.現像装置において、

露光された後の半導体ウェハの周縁部を洗浄する洗浄ユニットを備え、前記洗浄ユニットは、

半導体ウェハを水平に保持するウェハ保持部と、

前記ウェハ保持部を鈴直軸回りに回転させる回転機構と、

上部、下部及び側部を有し、これら上部、下部及び側部によって囲まれるとともに一端が開放された空間を画成する少なくとも 1つの包囲部分であって、前記空間が前記ウェハ保持部により保持された半導体ウェハの周縁部を収容しうるようなものである、少なくとも 1つの包囲部分と、

前記包囲部分の上部及び下部に設けられ、半導体ウェハの表面および裏面の周縁部に向けて洗浄液をそれぞれ吐出する上側ノズル部及び下側ノズル部と、前記上側ノズル部及び下側ノズル部に洗浄液を送る洗浄液供給部と、前記包囲部分の側部に設けられ、前記上側ノズル部及び下側ノズル部から吐出された洗浄液を吸引するための吸引口と、

前記包囲部分を、半導体ウェハの周縁部を囲む洗浄位置と、当該洗浄位置から退避した退避位置との間で移動させる移動機構と、を含むことを特徴とする塗布'現像装置が提供される。 [0016] 上述した塗布'現像装置において、前記洗浄液供給部は、互いに異なる第 1の洗浄液及び第 2の洗浄液を切り替えて供給できるように構成することができる。例えば半導体ウェハの表面及び裏面の周縁部に、液浸露光が行われる前に撥水性の保護膜が形成されている場合、第 1の洗浄液及び第 2の洗浄液を用いて当該保護膜を除去するよう〖こしてもよい。ここで第 1の洗浄液は前記保護膜を除去するための薬液であり、第 2の洗浄液は、この薬液を除去するための洗浄液である。

[0017] 前記上側ノズル部及び Z又は下側ノズル部は、複数の洗浄液吐出口を備えて、てもよぐこれら複数の洗浄液吐出口は、前記包囲部分が前記洗浄位置にあるときに、半導体ウェハの周縁からの距離が互いに異なるように配置され、前記洗浄液供給部は前記複数の洗浄液吐出口のうちから選択された洗浄液吐出口のみに洗浄液を送ることができるように構成することができる。一実施形態において、前記複数の洗浄液吐出口は、前記包囲部分が前記洗浄位置にあるときに、半導体ウェハの中心を共通の中心とする同心円上に配置され、各円上に 2以上の洗浄液吐出口が配置される。

[0018] 塗布'現像装置は、前記包囲部分の前記上部に接続された天井板部分と、この天井板部分を介して半導体ウェハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を更に備えていてもよぐ前記天井板部分は、前記包囲部分が前記洗浄位置にあるときに半導体ウェハの中心部の上方まで延びるように形成することができる。

[0019] 塗布 ·現像装置は、一対の包囲部分を備えていてもよぐこれら包囲部分は、前記洗浄位置にある場合に、半導体ウェハの直径方向に互いに対向するように配置することができる。この場合、塗布'現像装置は、互いに対向する一対の包囲部分の上部同士を連結する天井板部分と、この天井板部分を介して半導体ウェハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を更に備えてヽてもよヽ。

[0020] 好適な一実施形態にお!ヽて、塗布 ·現像装置は、前記塗布ユニット及び現像ュ-ットを含む処理ブロックと、この処理ブロックを半導体ウェハに対して露光、特に液浸露光を行う露光装置に接続するためのインターフェイスブロックとを備え、前記洗浄ュ- ットは、前記インターフェイスブロックに設けられている。

[0021] 前記天井板部分は、前記包囲部分の上部に対して着脱自在に設けることができ、この場合、前記天井板部分を、前記洗浄位置にある前記包囲部分に対して接続および離脱させる昇降機構が設けられる。なお、前記包囲部分と前記天井板部分とは不可分の単一の部材であってもよ、。

[0022] 上述した洗浄ユニットは、塗布 ·現像装置に代えて、レジストの塗布された半導体ゥェハの表面に液層を形成して液浸露光する露光装置に設けることもできる。

[0023] さらに本発明は、半導体ウェハの表面にレジストを塗布した後、当該半導体ウェハを露光し、次ヽでウェハの表面に現像液を供給して現像するレジストパターン形成方法において、

半導体ウェハを露光した後、現像を行う前に洗浄を行う洗浄工程を備え、前記洗浄工程は、

半導体ウェハをウェハ保持部に水平に保持する工程と、

次に、上部、下部及び側部を有する包囲部分を、前記ウェハ保持部に保持された半導体ウェハの周縁部が前記上部、下部及び側部により囲まれるような位置に位置させる工程と、

続いて、前記包囲部分に設けられた上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から半導体ウェハの表面および裏面の周縁部に向けてそれぞれ洗浄液を吐出させながら、前記包囲部分の側部に設けられた吸引ロカ洗浄液を吸引する工程と、半導体ウェハの周縁部の既に洗浄された部位と異なる部位を洗浄するために、前記ウェハ保持部を異なる角度位置に回転させる工程と、

を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法を提供する。

[0024] 上述したレジストパターン形成方法において、露光が、半導体ウェハの表面に液層を形成しながら露光を行う液浸露光であるとき、前記半導体ウェハの表面及び裏面の周縁部に、液浸露光が行われる前に撥水性の保護膜が形成される。この場合、前記上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出ロカゝら洗浄液を吐出する工程には、半導体ウェハの両面周縁部に薬液を吐出して保護膜を除去する工程と、次いで半導体ゥェハの両面周縁部に洗浄液を吐出して前記薬液を除去する工程と、を含めることができる。

[0025] 好ましくは、薬液除去用の洗浄液は、薬液よりも半導体ウェハの中央寄りの位置に向けて吐出される。また、好ましくは、半導体ウェハの両面周縁部を洗浄した後、包囲部分の上部から少なくとも半導体ウェハの中心部まで伸びる天井板部分から半導体ウェハの表面に乾燥ガスが供給される。

[0026] 本発明によれば以下のような有利な効果を達成し得る。

露光後にウェハに付着したパーティクル、またはウェハに付着しているパーティクル発生原因となる物質を除去することにより、その後の工程におけるパーティクル汚染の発生を防止することができる。特に、液浸露光後はウェハの周縁部に液滴が残りパ一ティクルが付着し易い状態にあるため、液浸露光後にウェハの周縁部を洗浄することは特に有効である。

[0027] また、包囲部分によりウェハ Wの周縁部を囲み、この包囲部分の上側ノズル部及び下側ノズル部カゝら洗浄液をウェハの周縁部に吐出させると共に、当該洗浄液を包囲部分の側部の吸引口から吸引するため、洗浄液がウェハの表面及び包囲部分からこぼれ落ちることがない。従って、洗浄液を回収するカップ体をウェハ保持部の周囲に設ける必要がなぐ洗浄ユニットが占有するスペースを削減でき、その結果として塗布 ·現像装置の大型化が避けられる。

[0028] また、異なる種類の洗浄液を吐出することができるため、多様な条件での洗浄処理が可能となる。例えば、ウェハに撥水性の保護膜が形成されている場合には、その保護膜を除去するためにまず薬液により保護膜を除去し、次ヽで純水洗浄を行うことができる。或いは、まずレジストの溶解生成物などの異物を除去する専用の薬液を吐出し、次いで純水洗浄を行うことができる。従って、上記の保護膜或いは異物に由来するパーティクルの発生も防止することができる。

[0029] また、半導体ウェハの周縁からの距離が互いに異なる位置に配置された複数の洗浄液吐出口を選択的に用いることにより、洗浄条件変更の自由度を高くできる。例えば前記保護膜の除去幅を調整することができる。また、ウェハの周縁部に薬液を吐出した後、その吐出位置よりも内側（ウェハの中央部寄り）力も純水等の洗浄液を供給することにより薬液を洗い流せるので、薬液やその薬液により溶解した成分を確実に除去することができる。

[0030] また包囲部分の上部に接続される天井板部分力ウェハの表面に乾燥ガスを供給することにより、洗浄されたウェハを確実に乾燥することができ、その後にウェハを搬送する搬送アームに液滴が付着するおそれがない。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]本発明の一実施形態に係る塗布 ·現像装置の平面図である。

[図 2]図 1に示す塗布 ·現像装置の斜視図である。

[図 3]図 1に示す塗布 ·現像装置のインターフェイス部の内部構造を示す斜視図である。

[図 4]図 1に示す塗布 ·現像装置に組み込まれるノズルユニットを示す斜視図である。

[図 5]図 4に示すノズルユニットの縦断面図である。

[図 6]図 4に示すノズルユニットを図 4の Y— Y線に沿って切断した断面図であり、洗浄液吐出口の平面的配置を示す図である。

[図 7]図 4に示すノズルユニットを図 4の Z—Z線に沿って切断した断面図である。

[図 8]図 4に示すノズルユニットに接続される吸引系及び各種供給系について説明する説明図である。

[図 9]図 4に示すノズルユニットを用いたウェハの洗浄フローを示す工程図である。

[図 10]図 4に示すノズルユニットを用いてウェハを洗浄する様子を示す説明図である

[図 11]図 4に示すノズルユニットを用いてウェハを乾燥する様子を示す説明図である

[図 12]図 1に示す塗布 ·現像装置に組み込むことができる他のノズルユニットを示す斜視図である。

[図 13]図 12に示すノズルユニットの一部断面図である。

[図 14]ウェハを液浸露光するための露光手段の概略断面図である。

[図 15]図 14の露光手段によりウェハ表面を液浸露光する様子を示す説明図である。符号の説明

[0032] W 半導体ウェハ

4 角括弧形部分 (包囲部分）

41 ウェハ保持部

42 駆動機構 43 天井板部分

44 吸引口

45 乾燥ガス供給部

46 乾燥ガス供給口

47 空間部

48 多孔質部材

49 孔

50 上側ノズル部

52 プレート

53 ガイド部

54 段部

60 下側ノズル部

81 ガス供給源

82 吸引管

83 吸引手段

84 洗浄液供給部

85 第 1の洗浄液供給部

86 第 2の洗浄液供給部

100 ノズルユニット

VI' 〜V8 バルブ

V9 三方バノレブ

発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態に係る塗布'現像装置に露光装置を接続したシステムの全体構成について図 1から図 3を参照しながら簡単に説明する。図中 B1は、複数例えば 1 3枚のウェハ W (基板）が気密に収納されたキャリア 2を塗布 ·現像装置に対して搬入出するためのキャリア載置部である。キャリア載置部 B1には、キャリア 2を複数個並べて載置可能な載置部 20aを備えたキャリアステーション 20と、このキャリアステーション 20の前方の壁面に設けられる開閉可能な窓部 21と、この窓部 21を介してキャリア 2からウェハ Wを取り出すための受け渡し手段 A1とが設けられて、る。

[0034] 前記キャリア載置部 B1の後方には、筐体 22にて周囲を囲まれる処理部 B2が接続されている。この処理部 B2には、加熱 ·冷却系のユニットを多段に積層してなる加熱 '冷却ユニット棚 Ul, U2, U3と、液処理ユニット棚 U4, U5と、各ユニット間でウェハ Wを搬送する主搬送手段 A2, A3が配置されている。ユニット棚 Ul, U2, U3及び主搬送手段 A2, A3はキャリア載置部 B1から見て前後方向に列を成して配置されており、ユニット棚 Ul, U2, U3及び主搬送手段 A2, A3の各接続部位には、図示しないウェハ搬送用の開口部が設けられており、ウエノ、 Wは処理部 B2内を一端側のュニット棚 U1から他端側のユニット棚 U3まで自由に移動できるようになつている。各主搬送手段 (A2, A3)は、隣接する加熱 ·冷却ユニット棚 (Ul, U2, U3)側の前面及び後面と、液処理ユニット棚 (U4, U5)側の右面と、その反対側の左面とからなる区画壁 23により囲まれる空間内に置かれている。図中 24は、各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置及び各ユニットの温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。

[0035] 各ユニット棚 Ul, U2, U3は、ユニット棚 U4, U5にて行われる液処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば 10段に積層して構成されている。ユニット棚 ui, U2, U3に含まれるユニットには、例えばウェハ Wを加熱（ベータ）する加熱ユニット（PAB) (図示せず)及びウェハ Wを冷却する冷却ユニットが含まれる。

[0036] 各ユニット棚 U4, U5は、図 2に示すように、レジスト及び現像液等を収納する薬液収納部の上に、反射防止膜塗布ユニット（BARC) 26、レジスト塗布ユニット（COT) 2 7及びウエノ、 Wに現像液を供給して現像処理する現像ユニット（DEV) 28等の液処理ユニットを複数段例えば 5段に積層して構成されている。レジスト塗布ユニット 27では、ウェハ Wの表面にレジストが塗布され、次いでその上に撥水性の保護膜が形成される。

[0037] ユニット棚 U3後方の処理部 B2の背面には、インターフェイス部（インターフェイスブロック） B3を介して露光部 B4が接続されている。このインターフェイス部 B3は、図 3に詳細に示すように、処理部 B2と露光部 B4との間に前後に設けられる第 1の搬送室 3 A及び第 2の搬送室 3Bにより構成されており、搬送室 3A及び 3Bにはそれぞれ第 1 のウェハ搬送部 31及び第 2の搬送部 32が設けられている。第 1のウェハ搬送部 31 及び第 2の搬送部 32は、昇降自在及び鉛直軸周りに回転自在かつ進退自在な搬送アーム 31 A及び搬送アーム 32Aをそれぞれ備えている。

[0038] 第 1の搬送室 3A内には、キャリア載置部 B1から見て第 1のウェハ搬送部 31より右側に、受け渡しユニット (TRS3) 37と、各々が冷却プレートを有する 2つの高精度温調ユニット（CPL2) 39と、液浸露光済みのウェハ Wをポストェクスポージャーベータ処理する加熱 ·冷却ユニット（PEB) 38とが上下に積層されており、キャリア載置部 B1 側から見て第 1のウェハ搬送部 31より左側に、複数例えば 13枚のウェハ Wを一時的に収容する 2つのバッファカセット（SBU) 34, 35が上下に設けられて!/、る。

[0039] 第 2の搬送室 3B内には、キャリア載置部 B1から見て左側に、本発明に基づく洗浄ユニットの一部を成すウェハ保持部 41が設けられている。このウェハ保持部 41は、第 2の搬送室 3B内の下部に設置された回転機構を含む駆動機構 42に、鉛直方向に起立した軸部を介して設けられている。またウェハ保持部 41は、ウェハの裏面側中央部を吸着するバキュームチャック力なり、ウェハ Wを保持した状態で駆動機構 42により鉛直軸回りに回転することができる。ウェハ保持部 41は、露光部 B4に配置された搬送アーム 4Aからインターフェイス部 B3のアーム 31Aにウェハ Wを受け渡すときにウェハ Wが一時的に載置される受け渡しステージとして兼用される。なお、露光部 B4のアーム 4Aは、昇降自在及び鉛直軸周りに回転自在かつ進退自在に構成されている。

[0040] キャリア載置部 B1側力も見てウェハ保持部 41より左側には、本発明に基づく洗浄ユニットの一部を成すノズルユニット 100が設けられている。ノズルユニット 100は、その両端に、角括弧 ("] ", square bracket)形部分 4, 4を有している。「角括弧形」は、日本カタカナ文字の「コ (ko)」の形、或、は一辺が取り除かれた矩形に類似する形として理解できる。注意すべきは、部分 4は角括弧形であることが好適ではある力それには限定されないということである。すなわち、部分 4は、ウェハ Wの表面に面する上部と、ウェハ Wの裏面に面する下部と、ウェハの周縁に面するとともに前記上部及び下部を接続する側部とを有し、これら上部、下部および側部の内側にウエノ、 Wの周縁部を収容しうるウェハ wの中央側が開放された空間を画成する包囲部分として形成されていればよい。例えば、部分 4は、横向きに寝た U字に類似する形状とすることができ、或いは、部分 4は、ウェハ Wの周縁部を収容するための横向きの凹部が形成された任意の形状のブロックとすることができる。ノズルユニット 100は、水平姿勢を維持したまま図 3中の Y方向に水平移動し、ウェハ保持部 41に対して進退できる。

[0041] 本発明に基づく洗浄ユニットについて、図 4〜図 8に基づいて説明する。前記ノズルユニット 100は天井板部分 43を有し、天井板部分 43の両端に互いに同一構造の角括弧形部分 4, 4を備えている。これら一対の角括弧形部分 4, 4は、ノズルユニット 100が洗浄位置 (後に説明する）にあるときに、ウェハ保持部 41に保持されたウェハ Wの直径方向に関して互いに対向する位置に位置し、かつ、ウェハ Wの周縁部を囲むように、形成されている。角括弧形部分 4, 4の上部には、ウェハ Wの周縁部の表面に洗浄液を吐出するための上側ノズル部 50が設けられ、また前記角括弧形部分 4 , 4の下部には、ウェハ Wの周縁部の裏面に洗浄液を吐出するための下側ノズル部 60が設けられている。

[0042] 上側ノズル部 50及び下側ノズル部 60は、、ずれも複数例えば 6個の洗浄液吐出口を備えている。上側ノズル部 50及び下側ノズル部 60における洗浄液吐出口の平面的配置は互いに同じである。すなわち、角括弧形部分 4を上方から透視すると、上側ノズル部 50の各洗浄液吐出口の位置は、下側ノズル部 60の洗浄液吐出口うちの一つの位置と一致して!/、る。

[0043] 図 6を用いて上側ノズル部 50の構成にっ、て説明する。上側ノズル部 50は、複数個、図示例では 6個の洗浄液吐出口を有する。これら洗浄液吐出口は、 3つの組に分けられ、各組には 2個の洗浄液吐出口が所属する。破線 a上に第 1組の洗浄液吐出口（50a, 50a)、破線 b上に第 2組の洗浄液吐出口（50b, 50b)、そして破線 c上に第 3組の洗浄液吐出口（50c, 50c)が配置されている。ウェハ W周縁から洗浄液吐出口（50a, 50a) , (50b, 50b)および（50c、 50c)までの距離は、この順に大きくなる。各組の 2個の洗浄液吐出口（50a, 50a) , (50b, 50b) , (50c, 50c)は、ゥェハ Wの直径方向に延びる線に関して線対称位置に配置されており、ウェハ Wの周縁力もの距離が大き、組の洗浄液吐出口ほど、その組をなす 2個の洗浄液吐出口の相互離間距離が大きい。洗浄液吐出口の配置について別の言い方をすると、洗浄液吐出口はウェハ Wより直径の小さい 3つの同心円上に 2個ずつ線対称に配置されている。

[0044] 角括弧形部分 4の下部の下側ノズル部 60にも、全く同様に 3組の洗浄液吐出口（6 Oa, 60a) , (60b, 60b) , (60c, 60c)力己置されており（図 5参照）、他方の角括弧形部分 4にお、ても同様に両ノズル部 50, 60が配置されてヽる。

また、図 8【こ示すよう【こ、洗净液吐出口（50a, 50a) , (50b, 50b) , (50c, 50c)【ま、洗浄液供給管 51a, 51b, 51cをそれぞれ介して洗浄液供給部 84に接続されており、洗浄液供給管 51a, 51b, 51cにはバルブ V3, V4, V5がそれぞれ介設されている。また、洗浄液吐出口 (60a, 60a) , (60b, 60b) , (60c, 60c)は、洗浄液供給管 61a, 61b, 61cをそれぞれ介して洗浄液供給部 84に接続されており、洗浄液供給管 61a, 61b, 61cにはバルブ V6, V7, V8がそれぞれ介設されている。

[0045] 洗浄液供給部 84は、第 1の洗浄液、例えばフッ素含有溶液カゝらなる撥水性の保護膜を除去するための薬液を供給する第 1の洗浄液供給源 85と、第 2の洗浄液である当該薬液を洗浄するための洗浄液例えば純水などを供給する第 2の洗浄液供給源 8 6と、第 1の洗浄液源 85と第 2の洗浄液供給源 86とを切り替えるための切換え手段をなす例えば三方バルブ V9とで構成されている。

[0046] 角括弧形部分 4, 4の側部には、上側ノズル部 50及び下側ノズル部 60の各々から吐出された洗浄液を吸引するための吸引口 44が形成されている。吸引口 44は、その水平方向断面がウェハ Wに近づくに従って拡大されており、これによりウェハ Wの周縁部に塗布された洗浄液を効率よく吸引することができる。図 8に示すように、吸引口 44は、そこに接続された吸引管 82を介して吸引手段 83例えばポンプに接続されている。吸引管 82にはバルブ V2が介設されている。なお、吸引能力を高めるために、角括弧形部分 4, 4の側部に吸引口を複数設け、各吸引口に吸引管を接続してもよい。

[0047] 天井板部分 43側には乾燥ガス供給部 45が設けられてヽる。この乾燥ガス供給部 4 5は、天井板部分 43の中央に形成された乾燥ガス供給口 46と、乾燥ガス供給口 46 に連通する空間部 47と、空間部 47の下に設けられた多孔質部材 48と、多孔質部材 48の下に設けられ多数の孔 49が形成された例えばアルミニウム力もなるプレート 52 とで構成されている。多孔質部材 48は、乾燥ガスを均一に分散させ、乾燥ガスを高い均一性でウェハ Wの表面に供給するために役立つ。乾燥ガス供給部 45の空間部 47、多孔質部材 48及びプレート 52はウェハの直径方向に亘つて天井板部分 43よりも少し幅狭の帯状に形成されている。乾燥ガス供給部 45は、乾燥ガスをウェハ Wの直径方向に関して均一に吹き付ける。また、図 8に示すように、乾燥ガス供給口 46には、ガス供給管 80が接続されており、ガス供給管 80を介して乾燥ガス供給源 81に接続されて、る。ガス供給管 80にはバルブ VIが介設されて、る。

[0048] また、図 4に示すように、天井板部分 43の長手方向の両側面に沿って、ガイド部材 53が設けられている。このガイド部材 53は、乾燥ガス供給部 45から供給された乾燥ガスを角括弧形部分 4, 4により囲まれた空間、特に角括弧形部分 4, 4の側部内面に向けてガイドする機能を有する。

[0049] また、天井板部分 43には、角括弧形に屈曲した支持体 70の端部が接続されており、この支持体 70は、移動機構 74により図 4中の X方向に移動することができる。移動機構 74は、例えば、ボールネジ機構を成す移動体 71及びネジ 72と、移動体 71をガイドするガイドレール 73とを含んで構成することができる。移動機構 74により、ノズルユニット 100を、ウェハ Wの周縁部を囲む洗浄位置と当該洗浄位置力退避した退避位置との間で移動させることができる。ここで洗浄位置とは、角括弧形部分 4, 4に囲まれた空間の中に、ウェハ Wの周縁部が角括弧形部分 4, 4から間隔を空けて挿入された位置のことである。このとき、角括弧形部分 4, 4に設けられた上側ノズル部 5 0及び下側ノズル部 60は、図 6に示したようにウェハ Wの周縁部に位置する。

[0050] 次に上述した実施の形態における作用について図 9〜図 11に基づいて説明する。

ウェハ Wはレジスト塗布ユニット 27にてレジストが塗布され、更にその上に撥水性の保護膜が形成された後、露光部 B4にて液浸露光されている。ここでは、ウェハ Wの表面全体、ウェハ Wの側端面、及びウェハ Wの裏面の周縁部に連続的に撥水性の保護膜が形成されたウェハ Wの処理について説明する。しかしながら、撥水性の保護膜はウェハ Wの周縁部のみに形成されて!、てもよ!/、。 [0051] 先ず、露光部 B4の搬送アーム 4Aにより、液浸露光後のウェハ Wがウェハ保持部 4 1の上に載置され、当該ウェハ Wはウェハ保持部 41に水平に保持される（Sl)。続、て、ノズルユニット 100を移動機構 74により退避位置力も洗浄位置まで移動する。即ち、角括弧形部分 4, 4により囲まれた空間内にウェハ Wの周縁部が挿入される位置までノズルユニット 100を移動する（S2)。この洗浄位置においては、角括弧形部分 4, 4がウェハ Wの周縁部を囲み、図 6に示したように角括弧形部分 4, 4に設けられた上側ノズル部 50及び下側ノズル部 60がウェハ Wの周縁部の表面及び裏面にそれぞれ対向する。

[0052] 次に、第 1の洗浄液であるフッ素含有溶液力もなる撥水性の保護膜を除去するための薬液を上側ノズル部 50及び下側ノズル部 60からウェハ Wの表面及び裏面に向けて吐出すると共に、角括弧形部分 4, 4の側部の吸引口 44を介して角括弧形部分 4, 4に囲まれた空間を吸引する（S3)。

[0053] し力る後、三方ノレブ V9を切り替えて、第 1の洗浄液の吐出を停止し、第 2の洗浄液である純水をウェハ Wの表面及び裏面に向けて吐出すると共に、角括弧形部分 4 , 4の側部の吸引口 44を吸引状態にする（S4)。なお、吸引口 44による吸引は、好ましくは、第 1の洗浄液の供給開始と略同時か若しくはそれより少し前に開始される。また、三方バルブ V9により洗浄液が第 1の洗浄液力ゝら第 2の洗浄液に切り換わるとき及びその後も、吸引口 44による吸引は継続されることが好ましい。

[0054] ここで、図 10を用いてステップ S2及びステップ S3における様子を詳細に説明する。図 10に示すように、 12インチサイズのウェハ Wの表面の外周縁より内側の領域にレジスト HRが塗布されて、る。ウェハ Wの外周縁からレジスト HRの外周縁までの距離は、例えば 1. 5mmである。保護膜 Hは、ウエノ、 Wの表面全体、ウェハ Wの側端部、及びウェハ Wの裏面の周縁部に連続的に形成されている。ウェハ Wの裏面の保護膜 Hは、外周縁から中央部に所定距離例えば 5mm程度離れた位置までの範囲に形成されている。

[0055] 上述した洗浄液吐出口（50a、 50a)はレジスト HRの外周縁の概ね真上に位置し、洗浄液吐出口（60b、 60b)は保護膜 Hの外周縁の概ね真下に位置する。バルブ V3 及びバルブ V7を開いて、上側ノズル部 50の最も外側の洗浄液吐出口（50a、 50a) 及び下側ノズル部 60の中間の洗浄液吐出口（60b、 60b)からそれぞれ、第 1の洗浄液であるフッ素含有溶液力なる撥水性の保護膜を除去するための薬液をウェハ W の表面及び裏面に向かって吹き付ける（図 10 (a)参照)。このとき角括弧形部分 4, 4 の側部の吸引口 44により吸引が行われているため、ウェハ Wの表面及び裏面に向カゝつて吹き付けられた薬液及び当該薬液により剥離した保護膜 Hは、角括弧形部分 4, 4内に形成された吸引口 44に向力う気流に乗って吸引口 44に吸引され、排出される。（図 10 (b)参照。）。

[0056] これにより、ウェハ Wの外周縁からレジスト HRの外周縁までの範囲に形成された保護膜 H、ウェハ Wの側端部に形成された保護膜 H及びウェハ Wの裏面に形成された保護膜 Hが除去される。その後、第 1の洗浄液 (薬液)を吐出していた洗浄液吐出口 (50a, 50a)及び洗浄液吐出口（60b、 60b)よりも内側（ウェハ Wの中央部寄り）に設置された洗浄液吐出口（50b、 50b)及び洗浄液吐出口（60c、 60c)からそれぞれ、第 2の洗浄液である純水がウェハ Wの表面及び裏面側に向力つて吹き付けられる。このときにも同様に、角括弧形部分 4, 4の側部の吸引口 44により吸引が行われているため、ウェハ Wの表面及び裏面に向力つて吹き付けられた純水は、角括弧形部分 4, 4内に形成された吸引流れに乗って吸引口 44に吸引され、排出される（図 10 (c) 参照。）。

[0057] 続いて、ウェハ Wの表面を乾燥ガスにより乾燥させる。図 11に示すように、ウェハ W の表面に均一に吹き付けられた乾燥ガスは、角括弧形部分 4, 4の側部の吸引口 44 による吸引がされているため、ウェハ Wの外周縁に向かって流れ、吸引口 44に吸引され、排気される（S5)。

[0058] 所定時間ウェハ Wの表面を乾燥させた後、駆動機構 42によりウェハ保持部 41すなわちウェハ Wを所定角度 Θだけ回転させ、その位置において洗浄及び乾燥 (S3 〜S5)を行う。角度 Θは、上述した洗浄液吐出口の設置範囲に対応するウェハ Wの中心角に概ね等しい。ウェハ Wを順次角度 Θだけ回転させて、各角度位置において洗浄及び乾燥 (S3〜S5)を行う (S6)。

[0059] 最後の角度位置での乾燥が終了すると、ノズルユニット 100は移動機構 74により洗浄位置から退避位置まで移動する（S7)。次いで、第 2の搬送室 3Bの搬送アーム 32 Aがウェハ保持部 41の上に載置されたウェハ Wを受け取り、当該ウェハ Wを第 1の搬送室 3Aへ搬送する（S8)。

[0060] 上述の実施の形態によれば、以下の有利な効果が得られる。

[0061] 液浸露光後はウェハ Wの周縁部に液滴が残りパーティクルが付着し易い状態にある力ウェハ wの周縁部が洗浄及び乾燥されため、液浸露光後の工程におけるパーティクル汚染を防止することができる。

[0062] ウェハ Wを囲む角括弧形部分 4, 4によりウェハ Wの周縁部を囲み、角括弧形部分 4, 4の上側ノズル部 50及び下側ノズル部 60から吐出させた洗浄液を角括弧形部分 4, 4の側部の吸引口 44から吸引するため、洗浄液がウェハ Wの表面及び角括弧形部分 4, 4からこぼれ落ちることがない。このため、洗浄液を回収するカップ体をウェハ保持部 41の周囲に設ける必要がなぐ洗浄ユニットの占有スペースが小さくなり、その結果として、塗布'現像装置の大型化が避けられる。

[0063] 三方ノレブ V9により第 1の洗浄液と第 2の洗浄液との切り替えができ、かつ、ノレブ V3〜V8により洗浄液の吐出を行う洗浄液吐出口を任意に選択することができるため、吐出態様を柔軟に変化させることができ、最適な洗浄条件を実現できる。例えば上述したように撥水性の保護膜 H付きのウェハ Wを洗浄する場合、まず選択した 1組の洗浄液吐出ロカゝらその保護膜 Hを除去するための薬液を吐出し、次いで先に選択した 1組の洗浄液吐出口よりも内側（ウェハ Wの中心部寄り）にある 1組の洗浄液吐出口から当該薬液を洗浄除去するための洗浄液を吐出することにより、剥離対象領域内の保護膜 Hのみを確実に除去することができ、また、薬液及び薬液により剥離した剥離物を確実に除去することができる。これにより、ウェハ Wの周縁部の保護膜 H が確実に除去されるだけでなぐ保護膜 Hが剥離された後の周縁部も清浄であるため、パーティクルの汚染を確実に防止することができる。

[0064] このようにウェハ Wの外周縁からの距離が互いに異なる複数の洗浄液吐出ロを設け、洗浄液を吐出する洗浄液吐出口を任意に選択できるようにすることにより、洗浄条件変更の自由度を大きくすることができる。例えば、前記保護膜 Hの除去幅を選択することちでさる。

[0065] また例えば、保護膜 Hが形成されてな、ウエノ、 Wに対して、選択した 1組の洗浄液吐出口からレジスト膜 Rの溶解性生成物などの異物を除去する専用の薬液を吐出し、次いで先に選択した 1組の洗浄液吐出口よりも内側（ウェハ Wの中心部寄り）にある 1組の洗浄液吐出ロカゝら純水を吐出することもできる。この場合も、パーティクル汚染を防止することができる。

[0066] また角括弧形部分 4, 4の間に設けられた天井板部分 43からウェハ Wの表面に乾燥ガスを供給することにより、液浸現像の後に何らかの不具合によりウェハ W表面に液滴が付着していたとしても、ウェハ W表面を乾燥することができる。また、ウェハ W の周縁部の洗浄液をより確実に除去することができる。このように確実にウェハ Wの乾燥することができるため、その後にウェハ Wを搬送する搬送アーム 31 Aに液滴が付着するおそれがない。

[0067] 図 12及び図 13は本発明の他の実施の形態を示す。天井板部分 43は、洗浄位置にある角括弧形部分 4, 4の上部に対して昇降機構 53により着脱自在である。天井板部分 43は略円形状に形成されており、天井板部分 43の外縁部が角括弧形部分 4 , 4の一端側に形成された略円形状の段部 54にそれぞれ密接する。また角括弧形部分 4, 4は、互いに対向しており、それぞれ専属の駆動機構 74により水平移動できる。なお、図 12及び図 13において上述したノズルユニット 100と同一構成部分には同じ符号を付してある。

[0068] この構成にぉ、て、ウェハ Wを順次角度 Θだけ回転させて各位置で行う処理は、ゥエノ、 Wの周縁部の洗浄処理（S3〜S4)のみでも構わない。この場合、最後の角度位置で洗浄（S3〜S4)をした後に、ウェハ Wの表面全体に天井板部分 43の乾燥ガス供給部 45から乾燥ガスを供給する。即ち、ウェハ Wの周縁部に関しては角括弧形部分 4, 4の吸引口 44力らの吸引により乾燥させることとし、その吸引口 44力 S受け持つ領域よりも内側の領域については、天井板部分 43から供給される乾燥ガスにより乾燥させることができる。

[0069] また、天井板部分 43から供給される乾燥ガスでウェハ Wの全表面領域を乾燥させるために、天井板部分 43をウェハ Wの表面全体を覆う大きさにしてもよい。しかしながら、角括弧形部分 4, 4内にウェハ Wの周縁部が入り込むことを保証するため、天井板部分 43における乾燥ガスの吹き出し領域がウェハ Wと略同じ大きさにしたとしても、天井板部分 43の角括弧形部分 4, 4に対応する部位には、そこに角括弧形部分 4, 4が入り込むことができるような逃がしを設けなければならない。言い換えれば、天井板部分 43が角括弧形部分 4, 4の上部の左右両側で外側に張り出す格好となる。

[0070] また略円形状の天井板部分 43を設けずに、互いに対向した角括弧形部分 4, 4でウエノ、 Wの周縁部を洗浄（S3〜S4)するだけの構成にしてもよい。この場合、ウェハ Wの表面を乾燥する装置例えば乾燥ガスを吹き付ける簡単なユニットを別個に設け、そこで乾燥処理を行うようにしてもよい。

[0071] なお、上記の実施形態においては、洗浄ユニットは塗布'現像装置の一部を成すィンターフェースユニットに設けられていた力これに限定されるものではなぐ洗浄ュニットは液浸露光装置内に設けてもよい。液浸露光装置の構成は周知であり詳細な説明は省略するが、例えば図 14に示す構成の液浸露光装置を使用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 半導体ウェハの表面にレジストを塗布する塗布ユニットと、露光された後の半導体ウェハに現像液を供給して現像する現像ユニットと、を備えた塗布.現像装置において、

半導体ウェハを水平に保持するウェハ保持部と、

前記ウェハ保持部を鈴直軸回りに回転させる回転機構と、

前記包囲部分を、半導体ウェハの周縁部を囲む洗浄位置と、当該洗浄位置から退避した退避位置との間で移動させる移動機構と、を含むことを特徴とする塗布'現像装置。

[2] 前記洗浄液供給部は、互いに異なる第 1の洗浄液及び第 2の洗浄液を切り替えて供給できるように構成されていることを特徴とする請求項 1記載の塗布 ·現像装置。

[3] 前記半導体ウェハは液浸露光がされたものであり、前記半導体ウェハの表面及び裏面に撥水性の保護膜が形成されており、

第 1の洗浄液は前記保護膜を除去するための薬液であり、第 2の洗浄液は前記薬液を除去するための洗浄液であることを特徴とする請求項 2記載の塗布 ·現像装置。

[4] 前記上側ノズル部は、複数の洗浄液吐出口を備えており、これら複数の洗浄液吐出口は、前記包囲部分が前記洗浄位置にあるときに、半導体ウェハの周縁からの距離が互いに異なるように配置され、前記洗浄液供給部は前記複数の洗浄液吐出口のうちから選択された洗浄液吐出口のみに洗浄液を送ることができるように構成されてヽることを特徴とする請求項 2記載の塗布 ·現像装置。

[5] 前記下側ノズル部は、複数の洗浄液吐出口を備えており、これら複数の洗浄液吐出口は、前記包囲部分が前記洗浄位置にあるときに、半導体ウェハの周縁からの距離が互いに異なるように配置され、前記洗浄液供給部は前記複数の洗浄液吐出口のうちから選択された洗浄液吐出口のみに洗浄液を送ることができるように構成されて、ることを特徴とする請求項 4記載の塗布 ·現像装置。

[6] 前記複数の洗浄液吐出口は、前記包囲部分が前記洗浄位置にあるときに、半導体ウェハの中心を共通の中心とする同心円上に配置され、各円上に 2以上の洗浄液吐出口が配置されて!ヽることを特徴とする請求項 4記載の塗布 ·現像装置。

[7] 前記包囲部分の前記上部に接続された天井板部分と、この天井板部分を介して半導体ウェハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を更に備え、前記天井板部分は、前記包囲部分が前記洗浄位置にあるときに半導体ウェハの中心部の上方まで延びるように形成されて!ヽることを特徴とする請求項 1記載の塗布 ·現像装置。

[8] —対の包囲部分を備え、これら包囲部分は、前記洗浄位置にある場合に、半導体ウェハの直径方向に互いに対向するように配置されて、ることを特徴とする請求項 1 に記載の塗布'現像装置。

[9] 互いに対向する一対の包囲部分の前記上部同士を連結する天井板部分と、この天井板部分を介して半導体ウェハの表面に乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部と、を備えたことを特徴とする請求項 8記載の塗布 ·現像装置。

[10] 前記塗布ユニット及び現像ユニットを含む処理ブロックと、この処理ブロックを半導体ウェハに対して露光を行う露光装置に接続するためのインターフェイスブロックとを備え、前記洗浄ユニットは、前記インターフェイスブロックに設けられていることを特徴とする請求項 1に記載の塗布 ·現像装置。

[11] 前記天井板部分は、前記包囲部分の前記上部に対して着脱自在に設けられ、前記天井板部分を、前記洗浄位置にある前記包囲部分に対して接続および離脱させる昇降機構を更に備えたことを特徴とする請求項 7記載の塗布'現像装置。

[12] レジストの塗布された半導体ウェハの表面に液層を形成して液浸露光する露光装置にお、て、請求項 1に記載した洗浄ユニットを設けたことを特徴とする露光装置。

[13] 半導体ウェハの表面にレジストを塗布した後、当該半導体ウェハを露光し、次いで当該半導体ウェハの表面に現像液を供給して現像するレジストパターン形成方法において、

半導体ウェハをウェハ保持部に水平に保持する工程と、

を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。

[14] 前記露光は、半導体ウェハの表面に液層を形成しながら露光を行う液浸露光であり、

半導体ウェハの表面及び裏面周縁部に、液浸露光が行われる前に撥水性の保護膜が形成されており、

前記上側洗浄液吐出口及び下側洗浄液吐出口から洗浄液を吐出する工程は、半導体ウェハの両面の周縁部に薬液を吐出して保護膜を除去する工程と、次いで半導体ウェハの両面の周縁部に薬液除去用の洗净液を吐出して前記薬液を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項 13記載のレジストパターン形成方法。

[15] 薬液除去用の洗浄液は、薬液よりも半導体ウェハの中央寄りの位置に向けて吐出されることを特徴とする請求項 14記載のレジストパターン形成方法。

[16] 半導体ウェハの両面の周縁部を洗浄した後、前記包囲部分の前記上部から少なくとも半導体ウェハの中心部まで延びる天井板部分から半導体ウェハの表面に乾燥ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項 13記載のレジストパターン形成方法。