特許 6370282 現像処理方法及び現像処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6370282

(24)【登録日】2018年7月20日

(45)【発行日】2018年8月8日

(54)【発明の名称】現像処理方法及び現像処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20180730BHJP

   G03F 7/30 20060101ALI20180730BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 569F

   H01L21/30 569C

   G03F7/30 502

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-188094(P2015-188094)

(22)【出願日】2015年9月25日

(65)【公開番号】特開2017-63132(P2017-63132A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2017年6月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(72)【発明者】

【氏名】久保田 稔

【審査官】 長谷 潮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０５３４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１９８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−２１７６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９１２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０４６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１５６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０４４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３２７４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に現像液を供給して、所定のパターンを露光した基板上のレジスト膜を現像する現像処理方法であって、
基板の中央部に、純水を供給して直径１００ｍｍの純水液溜りを形成し、次いで前記純水液溜りに直径４０ｍｍのノズルの接液面を接触させ、前記ノズルの接液面と基板表面のレジスト膜表面との間の距離を、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍに維持しつつ当該ノズルから純水液溜りに対して現像液を供給しながら、基板中心から２０ｍｍ偏心した位置から基板中心を通る径方向に当該ノズルを移動させ、その後基板中心から２０ｍｍ偏心した位置にて停止させて、基板上に希釈現像液の液溜りを形成する希釈現像液の液溜り形成工程と、
その後基板を回転させて前記希釈現像液の液溜りを基板全面に拡散させる拡散工程と、
その後基板を回転させつつ、基板周辺部から現像液を基板に供給しながら現像液供給ノズルを基板中心へと移動させて基板表面に現像液を供給し、その後基板の回転を停止して前記基板を静止現像する現像工程と、
を有することを特徴とする、現像処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載の現像処理方法を実施する際に用いる現像処理装置であって、
基板の裏面を保持し、当該保持した基板を、鉛直軸を中心に回転させる基板保持部と、
接液面を有し、当該接液面に現像液を供給する供給孔が形成された直径４０ｍｍのノズルと、
前記ノズルを移動させる移動機構と、
基板上に純水を供給する純水供給ノズルと、
前記純水供給ノズルを移動させる他の移動機構と、
前記ノズルの接液面と基板表面のレジスト膜表面との間の距離を、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍに維持しながら、基板の偏心位置から基板中心を通って径方向に移動するように前記移動機構を制御するように構成された制御部と、を有することを特徴とする、現像処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レジスト膜が形成された基板に対して、現像処理して基板に所定のパターンを形成する現像処理方法及び現像処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば基板としての半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。

【0003】

これらの処理のうち、現像処理の方式としては、露光後の基板を基板保持部に水平に保持する工程と、基板の一部に現像液ノズルから現像液を供給して液溜まりを形成する工程と、基板を回転させる工程と、回転する前記基板における現像液の供給位置が当該基板の径方向に沿って移動するように、前記現像液ノズルを移動させて前記液溜まりを基板の全面に広げる工程と、前記液溜まりを基板の全面に広げる工程に並行して行われ、前記現像液ノズルと共に移動し、前記基板に対向する面が前記基板の表面よりも小さい接触部を、前記液溜まりに接触させる工程と、を備えた現像方法が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−５３４６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の技術によれば、使用する現像液の量を抑え、かつスループットを高くすることが可能であったが、面内の均一性についてはさらなる改善の余地があった。

【0006】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基板の現像処理において、従来技術よりもさらに高い面内均一性を実現することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するため、本発明は、基板上に現像液を供給して、所定のパターンを露光した基板上のレジスト膜を現像する現像処理方法であって、基板の中央部に、純水を供給して直径１００ｍｍの純水液溜りを形成し、次いで前記純水液溜りに直径４０ｍｍのノズルの接液面を接触させ、前記ノズルの接液面と基板表面のレジスト膜表面との間の距離を、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍに維持しつつ当該ノズルから純水液溜りに対して現像液を供給しながら、基板中心から２０ｍｍ偏心した位置から基板中心を通る径方向に当該ノズルを移動させ、その後基板中心から２０ｍｍ偏心した位置にて停止させて、基板上に希釈現像液の液溜りを形成する希釈現像液の液溜り形成工程と、その後基板を回転させて前記希釈現像液の液溜りを基板全面に拡散させる拡散工程と、その後基板を回転させつつ、基板周辺部から現像液を基板に供給しながら現像液供給ノズルを基板中心へと移動させて基板表面に現像液を供給し、その後基板の回転を停止して前記基板を静止現像する現像工程と、を有することを特徴としている。

【0008】

本発明によれば、基板の中央部に、純水を供給して純水液溜りを形成し、次いで前記純水液溜りにノズルの接液面を接触させて当該ノズルから純水液溜りに対して現像液を供給しながら、基板中心を通る径方向に当該ノズルを移動させて基板上に希釈現像液の液溜りを形成するようにしたので、ノズルの接液面と基板表面、すなわちレジスト膜表面との間の希釈現像液については、希釈現像液によって発生した反応生成物がノズルの移動に伴って順次追い出され、新鮮な希釈現像液による現像が促進される。そしてそのようにして基板中央部に希釈現像液の液溜りが形成された後、基板を回転させて前記希釈現像液の液溜りを基板全面に拡散させるので、基板全体には希釈現像液によるいわゆるプリウェット処理がなされる。

【0009】

この点に関し、従来の基板中央部に単に希釈現像液を供給し、その後基板を回転させて拡散させてプリウェット処理して、その後に現像処理していた方法では、基板中央部における線幅の制御が困難であったが、本発明によれば、かかる点を改善することができ、面内均一性が向上する。

【0018】

別な観点によれば、本発明は、前記現像処理方法を実施する際に用いる現像処理装置であって、基板の裏面を保持し、当該保持した基板を、鉛直軸を中心に回転させる基板保持部と、接液面を有し、当該接液面に現像液を供給する供給孔が形成された直径４０ｍｍのノズルと、前記ノズルを移動させる移動機構と、
基板上に純水を供給する純水供給ノズルと、前記純水供給ノズルを移動させる他の移動機構と、前記ノズルの接液面と基板表面のレジスト膜表面との間の距離を、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍに維持しながら、基板の偏心位置から基板中心を通って径方向に移動するように前記移動機構を制御するように構成された制御部と、を有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、基板の現像処理において、従来技術よりもさらに高い面内均一性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本実施の形態にかかる現像処理方法を実施するための現像処理装置を搭載した基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。

【図2】図１の基板処理システムの構成の概略を模式的に示す正面図である。

【図3】図１の基板処理システムの構成の概略を模式的に示す背面図である。

【図4】現像処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。

【図5】現像処理装置の構成の概略を模式的に示す横断面図である。

【図6】希釈用の現像液供給ノズルの斜視図である。

【図7】ウェハ上の中心位置上方に純水ノズルが位置した状態を示す側面からの説明図である。

【図8】ウェハ上に純水の液溜りを形成する様子を示す側面からの説明図である。

【図9】希釈現像液ノズルが純水の液溜り上のウェハの偏心位置に位置した状態を示す側面からの説明図である。

【図10】希釈現像液ノズルの下端面が純水の液溜りに接液して移動した状態を示す側面からの説明図である。

【図11】ウェハを回転させて、希釈現像液をウェハの外周方向に拡散させた状態を示す側面からの説明図である。

【図12】ウェハの周辺部の上方に、現像液供給ノズルが位置した状態を示す側面からの説明図である。

【図13】ウェハの中心部の上方に、現像液供給ノズルを移動させた状態を示す側面からの説明図である。

【図14】実施の形態と単純プリウェット処理して各々現像処理したときの、各々のウェハの半径方向の線幅のプロファイルを示すグラフ図である。

【図15】希釈用の現像液供給ノズルの接液面とウェハ上のレジスト膜との間の距離と、線幅の均一性との関係を示すグラフである。

【図16】ノズル移動開始位置のウェハの中心からの距離と線幅の関係を示すグラフ図である。

【図17】ノズル移動距離と線幅の関係を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる現像処理方法を実施する現像処理装置を備えた基板処理システム１の構成の概略を模式的に示した平面説明図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、各々正面図と背面図である。

【0024】

基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。

【0025】

カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。

【0026】

カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。

【0027】

処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロック、すなわち第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側、図面の上側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、既述の第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

【0028】

例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下からこの順に配置されている。

【0029】

例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。

【0030】

これら下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。なお、現像処理装置３０の構成については後述する。

【0031】

例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱及び冷却といった熱処理を行う複数の熱処理装置４０〜４３が設けられている。

【0032】

例えば第３のブロックＧ３には、図２、図３に示すように、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、図３に示すように、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。

【0033】

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲に位置する第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置との間でウェハＷを搬送できる。

【0034】

また、ウェハ搬送領域Ｄには、図３に示すように、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

【0035】

シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。

【0036】

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。

【0037】

インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１１０は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１１１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。

【0038】

次に、上述した現像処理装置３０の構成について説明する。現像処理装置３０は、図４に示すように内部を密閉可能な処理容器１３０を有している。処理容器１３０の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成されている。

【0039】

処理容器１３０内には、ウェハＷを保持して回転させる基板保持部としてのスピンチャック１４０が設けられている。スピンチャック１４０は、例えばモータなどのチャック駆動部１４１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１４１には、例えばシリンダなどの昇降駆動機構が設けられており、スピンチャック１４０は昇降自在になっている。

【0040】

スピンチャック１４０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１４２が設けられている。カップ１４２の下面には、回収した液体を排出する排出管１４３と、カップ１４２内の雰囲気を排気する排気管１４４が接続されている。

【0041】

図５に示すようにカップ１４２のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１５０が形成されている。レール１５０は、例えばカップ１４２のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１５０には、例えば３本のアーム１５１、１５２、１５３が取り付けられている。

【0042】

第１のアーム１５１には、純水を供給する純水供給ノズル１５４が支持されている。第１のアーム１５１は、図５に示すノズル駆動部１５５により、レール１５０上を移動自在である。これにより、純水供給ノズル１５４は、カップ１４２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１５６からカップ１４２内のウェハＷの中央部上方を通って、カップ１４２のＹ方向負方向側の外側に設けられた待機部１５７まで移動できる。

【0043】

第２のアーム１５２には、後述する希釈現像液の液溜り形成工程において、希釈用の現像液を供給する希釈用の現像液供給ノズル１５８が支持されている。第２のアーム１５２は、図５に示すノズル駆動部１５９によってレール１５０上を移動自在となっている。これにより、希釈用の現像液供給ノズル１５８は、カップ１４２のＹ方向正方向側の外側に設けられた待機部１６０から、カップ１４２内のウェハＷの中央部上方まで移動できる。また、ノズル駆動部１５９によって、第２のアーム１５２は昇降自在であり、希釈用の現像液供給ノズル１５８の高さを調節できる。待機部１６０は、待機部１５６のＹ方向正方向側に設けられている。希釈用の現像液としては、例えば２．３８ｗｔ％濃度のＴＭＡＨが用いられる。

【0044】

希釈用の現像液供給ノズル１５８は、例えば図６に示すように、全体として円筒形状を有しており、その下端面１５８ａはウェハＷと例えば平行になる平坦な面に形成されている。この下端面１５８ａが、純水と接触する接液面として機能する。しかしながら下端面１５８ａは必ずしもウェハＷと平行になるように形成されている必要はなく、希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａとウェハＷとの間に現像液の液膜を形成できる形状であれば、例えば下に凸に湾曲する緩やかな球面形状や傾斜面を有していてもよい。

【0045】

そして希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａには、希釈用の現像液を供給する供給孔１５８ｂが複数形成されている。供給孔１５８ｂの数は任意に選択することができ、１つであってもよい。

【0046】

また希釈用の現像液供給ノズル１５８の直径は、ウェハＷの直径よりも小さく構成され、本実施の形態で直径４０ｍｍのものを使用している。そして希釈用の現像液供給ノズル１５８は、耐薬品性を有する、例えばＰＴＦＥや石英などの材質により構成されている。なお、本実施の形態では、ウェハＷの直径は例えば３００ｍｍである。

【0047】

第３のアーム１５３には、現像液を供給する現像液供給ノズル１６１が支持されている。現像液供給ノズル１６１は、前記した希釈用の現像液供給ノズル１５８と同形同大、同一構造のものを採用している。現像液としては、例えば２．３８ｗｔ％濃度のＴＭＡＨが用いられる。

【0048】

第３のアーム１５３は、図５に示す移動機構としてのノズル駆動部１６３によってレール１５０上を移動自在となっている。これにより、現像液供給ノズル１６１は、カップ１４２のＹ方向負方向側の外側に設けられた待機部１６４から、カップ１４２内のウェハＷの中央部上方まで移動できる。待機部１６４は、待機部１５７のＹ方向負方向側に設けられている。また、ノズル駆動部１６３によって、第３のアーム１５３は昇降自在であり、現像液供給ノズル１６１の高さを調節できる。

【0049】

他の液処理装置である下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の構成は、ノズルの形状、本数や、ノズルから供給される液が異なる点以外は、上述した現像処理装置３０の構成と同様であるので説明を省略する。

【0050】

以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作、さらには前記したノズル駆動部１５５、１５９、１６３等も制御して、基板処理システム１における後述の現像処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部２００にインストールされたものであってもよい。

【0051】

次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理の概略について説明する。先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次処理ステーション１１の受け渡し装置５３に搬送される。

【0052】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４１に搬送され、加熱処理が行われる。

【0053】

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４２に搬送され、温度調節処理される。その後、ウェハＷはウェハ搬送装置７０によって第１のブロックＧ１のレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４３に搬送され、プリベーク処理される。

【0054】

次にウェハＷは、第１のブロックＧ１の上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは第２のブロックＧ２の熱処理装置４３に搬送され、加熱処理が行われる。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。

【0055】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１１０によって露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。

【0056】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。これにより、レジスト膜の露光部において発生した酸により脱保護反応させる。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理装置３０に搬送され、現像処理が行われる。以下、レジスト膜に対して現像する場合の現像処理について説明する。

【0057】

現像処理においては、まず図７に示すように、純水供給ノズル１５４がウェハＷの中心上に移動する。そして図８に示したように、レジスト膜Ｒが形成されたウェハＷの中心部に対して純水供給ノズル１５４から所定量の純水Ｐを供給する。本実施の形態では、例えば６０〜７０ｍｌの純水が供給される。この際、純水ＰはウェハＷが静止した状態で供給される。これにより、ウェハＷの中央部に純水Ｐの液溜りが形成される。本実施の形態では、直径約１００ｍｍの純水Ｐの液溜りがウェハＷのレジスト膜Ｒ上に形成される。なお、かかる場合、ウェハＷは必ずしも静止させている必要はなく、ウェハＷの中央部に純水Ｐの液溜りが形成される程度の低速回転であれば、ウェハＷを回転させた状態で純水Ｐを供給してもよい。

【0058】

次に、純水Ｐの供給を停止すると共に、図９に示すように、希釈用の現像液供給ノズル１５８をウェハＷの中心から偏心した位置に移動させ、下端面１５８ａを純水Ｐの液溜りに接触した状態で所定量の希釈用の現像液を供給する。この例では、ウェハＷの中心から２０ｍｍ偏心した位置にて停止させ、そのまま降下させて下端面１５８ａを純水Ｐの液溜りに接触させた。すなわち、ウェハＷの中心から希釈用の現像液供給ノズル１５８の中心までの距離Ｌ１が２０ｍｍの位置にて、下端面１５８ａを純水Ｐの液溜りに接触させた。またそのときの希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａとレジスト膜Ｒの間の距離ｄは１ｍｍとなるようにノズル駆動部１５９は制御部２００によって制御されている。

【0059】

そしてその距離ｄを維持し、ノズル駆動部１５９によって希釈用の現像液供給ノズル１５８をそのまま径方向に水平移動させる。このとき希釈用の現像液供給ノズル１５８の中心は、ウェハＷの中心を通るように移動する。ノズルの移動速度は、たとえば２０ｍｍ／ｓｅｃ．である。そして移動開始時から、希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａの供給孔１５８ｂからは希釈用の現像液が供給される。

【0060】

このとき、すなわち希釈用の現像液供給ノズル１５８を移動させている間、スピンチャック１４０によってウェハＷを回転させてもよい。かかる場合のウェハＷの回転速度は、１０ｒｐｍ〜４００ｒｐｍの低回転がよい。

【0061】

そして図１０に示したように、ウェハＷの中心を通りすぎてウェハＷの中心から２０ｍｍ偏心した位置にて停止させる。すなわち、ウェハＷの中心から希釈用の現像液供給ノズル１５８の中心までの距離Ｌ２が２０ｍｍの位置にて、ノズルの移動が停止される。また停止と同時に希釈用現像液の供給も停止する。ノズルの移動速度が２０ｍｍ／ｓｅｃ．であったから、結局純水Ｐの液溜まりに対して２秒間、希釈用現像液を供給した。これによって、純水Ｐの液溜まりに対して６．７ｍｌの希釈用現像液を供給した。

【0062】

これにより、ウェハＷ上の中央部には、希釈された希釈現像液Ｑの液溜まりが形成される。

【0063】

次いで希釈用の現像液供給ノズル１５８を退避させ、図１１に示したように、スピンチャック１４０によってウェハＷを回転させる。回転速度は、たとえば２００／ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍである。これによって希釈現像液Ｑの液溜まりがウェハＷ上で拡散し、ウェハＷは希釈現像液Ｑによってプリウェットされる。

【0064】

次いで図１２に示したように、現像液供給ノズル１６１をウェハＷの周辺部に移動させ、スピンチャック１４０によってウェハＷを回転させながら、現像液供給ノズル１６１から現像液をウェハＷ上に供給し、現像液供給ノズル１６１をウェハＷの中心へと移動させる。このときウェハＷの回転速度は、例えば１２０〜１３０ｒｐｍであり、また現像液供給ノズル１６１の移動速度は１５ｍｍ／ｓｅｃ．である。そして図１３に示したように、現像液供給ノズル１６１がウェハＷの中心上に到達したら、現像液供給ノズル１６１の移動を停止させ、また現像液供給ノズル１６１からの現像液の供給も停止し、次いでスピンチャック１４０の回転も停止する。かかる現像液の供給プロセスにおいて、この例では、ウェハＷに対して４０〜４２ｍｌの現像液を供給した。

【0065】

そして現像液供給ノズル１６１を退避させ、所定時間静止現像した後、純水ノズル１５４を再びウェハＷの中心上に移動させ、スピンチャック１４０によってウェハＷを回転させながら、ウェハＷに対して純水を供給して、ウェハＷを洗浄する。この時のウェハＷの回転速度は、例えば１００〜１２００ｒｐｍであり、時間の経過と共に回転速度をこの範囲で変化させることがよい。

【0066】

そしてそのように純水によるウェハＷの洗浄が終了すると、純水ノズル１５４を退避させ、ウェハＷをたとえば２０００ｒｐｍで高速回転させて、振り切り乾燥を実施する。これによって現像処理が終了する。

【0067】

以上説明した実施の形態によれば、まずウェハＷの中央部に純水Ｐの液溜まりを形成し、次いで前記純水液溜りに希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａ、すなわち接液面を接触させて純水液溜りに対して希釈用の現像液を供給しながら、ウェハＷ中心を通る径方向に希釈用の現像液供給ノズル１５８を移動させてウェハＷのレジスト膜Ｒ上に希釈現像液の液溜りを形成するようにしたので、希釈用の現像液供給ノズル１５８の接液面とレジスト膜Ｒ基板表面との間の希釈現像液については、反応生成物がノズルの移動に伴って順次追い出され、新鮮な希釈現像液による現像が促進される。これによって従来、希釈現像液によるプリウェット処理を採用した現像処理において困難であった、ウェハＷの中央部の線幅の制御が可能となる。したがってウェハＷ全体の面内均一性が向上する。

【0068】

以下、実際に実験した例を下記に示す。図１４は、予め純水で希釈した希釈現像液をウェハＷ全面に注いで単純にプリウェット処理し（以下、「単純プリウェット」という）、その後に本実施の形態と同様な方法、条件により、現像液をウェハＷに供給して現像したときの、ウェハＷの半径方向のパターンの線幅のプロファイルを示し、横軸はウェハＷの中心からエッジまでの距離（ｍｍ）を示し、縦軸はウェハＷ面内の線幅を４３７点において測定し、そのときの線幅を標準化したものである。そして同グラフ中、実線ａ、ｂ、ｃで示されるプロファイルは、それぞれ現像液濃度が２％、８％、１５％の希釈現像液でブリウェットしたときを示している。また破線Ｍで示されるプロファイルは、前記した本実施の形態によるプリウェット処理を行なった後に前記した現像処理によって現像したときのプロファイルを示している。

【0069】

この図１４のグラフ図から判るように、本実施の形態によれば、単純プリウェットよりもウェハＷの中心から３０ｍｍの範囲での線幅のプロファイルが、大きく改善され、全体として面内均一性が向上していることが判る。

【0070】

前記実施の形態では、希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａ、すなわち接液面とウェハＷ表面のレジスト膜Ｒとの間の距離ｄを１ｍｍに維持しながら、純水の液溜まりと接触させて希釈用現像液を供給したが、この距離ｄについては、短いほどよいことが判った。

【0071】

図１５は、接液面とウェハＷ表面のレジスト膜Ｒとの間の距離ｄを３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍに設定して同一のプリウェット処理を行った場合の、ウェハＷの中心から５０ｍｍまでの間の線幅と、ウェハＷの中心から５１ｍｍ〜ウェハＷのエッジまでの間の線幅とに分類した場合の、線幅の差分（単位ｎｍ）を比較したものであり、これによれば、希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａ、すなわち接液面とウェハＷ表面のレジスト膜Ｒとの間の距離ｄが３ｍｍから１ｍｍになると、ウェハＷの中心から５０ｍｍまでの間の線幅と、ウェハＷの中心から５１ｍｍ〜ウェハＷのエッジまでの間の線幅との間の差異が小さくなっていることが判る。ただし、たとえば０．５ｍｍ未満だと、機械精度にもよるが、ウェハＷのレジスト膜表面と希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａ、すなわち接液面とが接触するおそれがある。したがって、実際的には下限は０．５ｍｍ、より安全をみるなら、１．０ｍｍが妥当なものと思われる。

【0072】

また前記した実施の形態では、ウェハＷの中心から２０ｍｍ偏心した位置から中心を通って反対側に２０ｍｍ偏心した位置にまで希釈用の現像液供給ノズル１５８を移動させて、合計４０ｍｍの移動過程において純水の液溜まりに対して希釈用の現像液を供給して希釈したが、そのようなノズル移動開始位置、並びにノズル移動距離によるウェハＷの中央部の線幅制御について調べたところ、それぞれ図１６、図１７に示したようになった。

【0073】

図１６は、現像液供給ノズル１５８の移動開始位置（横軸、単位ｍｍ）、すなわち図９に示した距離Ｌ１をウェハＷの中心から１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍに設定して、純水Ｐの液溜まりに対して希釈用の現像液を供給したときの、現像液供給ノズル１５８の移動開始位置と線幅の３σ値（縦軸、単位ｎｍ）との関係を示している。これによれば、実施の形態のように中心から２０ｍｍ偏心した位置から現像液供給ノズル１５８の移動を開始して希釈用の現像液を供給した場合に、最も面内均一性が向上していることが判った。

【0074】

また図１７は、ノズル移動距離（横軸、単位ｍｍ）を２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍに設定して、純水の液溜まりに対して希釈用の現像液を供給したときの現像液供給ノズル１５８の移動距離（スキャン幅）と線幅の３σ値（縦軸、単位ｎｍ）との関係を示している。これによれば、実施の形態のように４０ｍｍ移動させた場合が、最も面内均一性が向上していることが判る。

【0075】

これら図１６、図１７に示した結果からすれば、現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａ、すなわち接液面とウェハＷ上のレジスト膜Ｒとの間の距離を調整することで、ウェハＷの中央部の線幅を制御することができる。また現像液供給ノズル１５８の移動距離を調整することで、同様にウェハＷの中央部の線幅を制御することができる。

【0076】

なお前記実施の形態では、希釈用の現像液供給ノズル１５８と現像液供給ノズル１６１とは同形同大、同一構造のものを使用したが、敢えて専用の希釈用の現像液供給ノズル１５８を用意せず、現像液供給ノズル１６１を用いて、純水Ｐの液溜まりに対して希釈用の現像液を供給し、さらにプリウェット処理後に現像液供給ノズル１６１を用いて、ウェハＷに対して現像用の現像液を供給するようにしてもよい。

【0077】

また前記実施の形態では、一旦純水Ｐの液溜まりに対して希釈用の現像液供給ノズル１５８から希釈用の現像液を供給して、ウェハＷ上に希釈現像液Ｑの液溜まりを形成するようにしたが、そのように純水Ｐの液溜まりを形成することなく、希釈用の現像液供給ノズル１５８から、予め純水で希釈された現像液を、偏心した位置にて供給し始めるようにしてもよい。もちろんその場合であっても、供給した希釈現像液Ｑの液面に希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａ、すなわち接液面を接触させながら希釈現像液を供給し、前記実施の形態と同様、ノズルを移動させることが必要である。

【0078】

かかるプロセスによっても、希釈用の現像液供給ノズル１５８の下端面１５８ａ、すなわち接液面とレジスト膜Ｒの表面との間の希釈された現像液による反応生成物は、希釈用の現像液供給ノズル１５８の移動によって追い出され、新鮮な希釈された現像液が流入するので、前記実施の形態と同様に、ウェハＷの中央部の線幅のプロファイルが改善され、全体としての面内均一性は向上する。しかも前記した実施の形態よりもスループットが向上する。

【0079】

なお前記実施の形態で用いた希釈用の現像液供給ノズル１５８、現像液供給ノズル１６１は、下端面に複数の供給孔を有するものであったが、本発明で使用できるノズルは、このような形態に限られない。たとえば供給孔が１つであってもよい。

【0080】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明は、基板上のレジスト膜を現像処理する際に有用である。

【符号の説明】

【0082】

１ 基板処理システム
３０ 現像処理装置
３１ 下部反射防止膜形成装置
３２ レジスト塗布装置
３３ 上部反射防止膜形成装置
４０ 熱処理装置
１４０ スピンチャック
１５４ 純水供給ノズル
１５５、１５９、１６３ ノズル駆動部
１５８ 希釈用の現像液供給ノズル
１６１ 現像液供給ノズル
２００ 制御部
Ｐ 純水
Ｑ 希釈現像液
Ｒ レジスト膜
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】