特許 7746487 基板処理方法及び基板処理システム

(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】

(24)【登録日】2025-09-19

(45)【発行日】2025-09-30

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20250922BHJP

   G03F 7/40 20060101ALI20250922BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 569E

G03F7/40

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2024129764

(22)【出願日】2024-08-06

(62)【分割の表示】P 2020208980の分割

【原出願日】2020-12-17

(65)【公開番号】P2024150767

(43)【公開日】2024-10-23

【審査請求日】2024-08-06

(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】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

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】亀井 佑矢

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０５９９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４７３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１３０８７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／２１０６６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０８８０１７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の処理方法であって、
金属含有塗布膜が所定のパターンに露光された前記基板を現像する工程と、
現像後に前記基板を洗浄する工程と、
洗浄された前記基板に波長が１９０～４００ｎｍの紫外線を照射する工程と、
前記紫外線を照射する工程の後に、前記基板に有機溶剤を含むパターン洗浄液を供給する工程と、を備え、
前記現像する工程で前記基板に有機溶剤を含む現像液を供給し、
前記洗浄する工程で前記基板に有機溶剤を含む洗浄液を供給し、
前記洗浄液は、前記現像液より前記金属含有塗布膜の溶解性が小さく、
前記パターン洗浄液は、前記洗浄液より前記金属含有塗布膜の溶解性が大きい、基板処理方法。

【請求項2】

前記紫外線の照射中または照射後に前記基板を加熱する工程を備え、
前記基板を加熱する工程の後に、前記パターン洗浄液を供給する工程を行う、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記現像液と前記洗浄液の少なくともいずれか一方は、２種類以上の有機溶剤の混合液である、請求項１又は２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記現像液は、２－ヘプタノンである、請求項１又は２に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記洗浄液は、メチルイソブチルカルビノール又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである、請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記現像液は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと酢酸の混合液である、請求項１又は２に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記洗浄液は、２－ヘプタノン、メチルイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合液、n-ブチルアセテートの群から選択されるいずれかの処理液である、請求項６に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記パターン洗浄液は、アルカリ性の処理液又は有機酸を含む処理液である、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

基板の処理を行う基板処理システムであって、
前記基板を現像する現像部と、
前記基板を洗浄する洗浄部と、
前記現像部及び前記洗浄部の動作を制御する制御部と、
前記基板に波長が１９０～４００ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部と、
前記基板にパターン洗浄液を供給するパターン洗浄液供給部と、を備え、
前記制御部は、
金属含有塗布膜が所定のパターンに露光された前記基板を現像する工程と、
現像後に前記基板を洗浄する工程と、
洗浄された前記基板に波長が１９０～４００ｎｍの紫外線を照射する工程と、
前記紫外線を照射する工程の後に、前記基板に有機溶剤を含むパターン洗浄液を供給する工程と、を行うように構成され、
前記制御部は、前記現像する工程で前記基板に有機溶剤を含む現像液を供給し、前記洗浄する工程で前記基板に有機溶剤を含む洗浄液を供給する制御を実行し、
前記洗浄液は、前記現像液より前記金属含有塗布膜の溶解性が小さく、
前記パターン洗浄液は、前記洗浄液より前記金属含有塗布膜の溶解性が大きい、基板処理システム。

【請求項10】

前記基板を加熱する加熱部を備え、
前記制御部は、前記紫外線の照射中または照射後に前記基板を加熱する工程を行い、前記基板を加熱する工程の後に、前記パターン洗浄液を供給する工程を行うように構成された、請求項９に記載の基板処理システム。

【請求項11】

前記現像液と前記洗浄液の少なくともいずれか一方は、２種類以上の有機溶剤の混合液である、請求項９又は１０に記載の基板処理システム。

【請求項12】

前記現像液は、２－ヘプタノンである、請求項９又は１０に記載の基板処理システム。

【請求項13】

前記洗浄液は、メチルイソブチルカルビノール又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである、請求項１２に記載の基板処理システム。

【請求項14】

前記現像液は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと酢酸の混合液である、請求項９又は１０に記載の基板処理システム。

【請求項15】

前記洗浄液は、２－ヘプタノン、メチルイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合液、ｎ－ブチルアセテートの群から選択されるいずれかの処理液である、請求項１４に記載の基板処理システム。

【請求項16】

前記パターン洗浄液は、アルカリ性の処理液又は有機酸を含む処理液である、請求項９～１５のいずれか一項に記載の基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、基板の表面に金属を含有するレジストを塗布してレジスト膜を形成し、当該レジスト膜を露光する工程と、前記基板の表面に現像液を供給して前記レジスト膜を現像する現像工程と、前記現像工程の前において、前記レジスト膜が形成されていない基板の周縁部であって、少なくとも周端面及び裏面側周縁部に前記現像液に接することを防ぐ第１の保護膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする塗布、現像方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－０４７１３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示にかかる技術は、金属含有塗布膜の現像処理時に生じる基板表面の残渣物の量を低減させる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、基板の処理方法であって、金属含有塗布膜が所定のパターンに露光された前記基板を現像する工程と、現像後に前記基板を洗浄する工程と、洗浄された前記基板に波長が１９０～４００ｎｍの紫外線を照射する工程と、前記紫外線を照射する工程の後に、前記基板に有機溶剤を含むパターン洗浄液を供給する工程と、を備え、前記現像する工程で前記基板に有機溶剤を含む現像液を供給し、前記洗浄する工程で前記基板に有機溶剤を含む洗浄液を供給し、前記洗浄液は、前記現像液より前記金属含有塗布膜の溶解性が小さく、前記パターン洗浄液は、前記洗浄液より前記金属含有塗布膜の溶解性が大きい。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、金属含有塗布膜の現像処理時に生じる基板表面の残渣物の量を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。

【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】実施の形態にかかる現像液供給装置の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。

【図5】実施の形態にかかる洗浄液供給装置の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。

【図6】実施の形態にかかる熱処理装置の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。

【図7】実施の形態にかかる紫外線照射装置の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。

【図8】実施の形態にかかる基板処理方法における基板上の金属含有塗布膜の状態を示す説明図である。

【図9】露光部と未露光部の金属含有塗布膜の状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体装置の製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と記載する）へのレジスト塗布によるレジスト膜の形成と、レジスト膜の露光と、露光後のレジスト膜の現像によるレジストパターンの形成からなるフォトリソグラフィ工程が行われる。近年は、そのフォトリソグラフィ工程において、より微細なレジストパターンを形成するために金属を含有するレジスト液を用いることが検討されている。

【0009】

しかしながら、所定のパターンに露光された金属含有レジスト膜の現像処理においては、現像液で十分に溶解されなかったレジスト溶解物がウェハ上に残渣物として残存しやすく、このような残渣物が、その後のエッチング工程におけるパターン欠陥の原因となっていた。特に、金属含有レジスト膜は、未露光部においても露光部との境界で金属原子と酸素原子の重合反応が少しずつ進行しやすく、この重合反応部が現像液に対して難溶であるために、ウェハ上に残渣物が残存しやすい。従来の現像方法では、そのような残渣物を除去することが困難であったことから、金属含有レジスト液を用いた半導体の量産化が困難であった。

【0010】

そこで、本開示にかかる技術は、金属含有塗布膜の現像処理時に生じる基板表面の残渣物の量を低減させる。

【0011】

以下、本実施形態にかかる基板処理方法及びその基板処理方法を実施するための基板処理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

図１は、本実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。また図２及び図３は、基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、正面図と背面図である。

【0013】

基板処理システム１は、図１に示すように、基板としての複数枚のウェハ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、を有する。そして、基板処理システム１は、カセットステーション１０と、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。

【0014】

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。

【0015】

カセットステーション１０には、図１の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。

【0016】

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Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、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）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、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。

【0017】

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、例えば現像液供給装置３０、レジスト塗布装置３１、洗浄液供給装置３２が設けられている。現像液供給装置３０は、ウェハＷの現像処理を行う。レジスト塗布装置３１は、ウェハＷに金属含有処理液として金属（例えばＳｎ）を含有するレジスト液を供給して金属含有塗布膜として金属含有レジスト膜を形成する。洗浄液供給装置３２は、ウェハＷに有機溶剤を含む洗浄液を供給してウェハＷを洗浄する。これら現像液供給装置３０、レジスト塗布装置３１、洗浄液供給装置３２の数や配置は、任意に選択できる。

【0018】

これら現像液供給装置３０、レジスト塗布装置３１、洗浄液供給装置３２では、例えばウェハＷ上に所定の処理液、塗布液を用いた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、例えばノズルからウェハＷ上に処理液や塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、処理液や塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。

【0019】

第２のブロックＧ２には、図３に示すように、熱処理装置４０、周辺露光装置４１、紫外線照射装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置４０は、ウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う。周辺露光装置４１は、ウェハＷの外周部を露光する。紫外線照射装置４２は、ウェハＷに紫外線を照射する。これら熱処理装置４０、周辺露光装置４１、紫外線照射装置４２の数や配置は、任意に選択できる。

【0020】

例えば第３のブロックＧ３には、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、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。

【0021】

図１及び図３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、ウェハ搬送装置７０が配置されている。

【0022】

ウェハ搬送装置７０はそれぞれ、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７０ａを有している。ウェハ搬送装置７０は、上下に複数台配置されており、各ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、例えば各ブロックＧ１～Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。

【0023】

また、ウェハ搬送領域Ｄには、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。

【0024】

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。

【0025】

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９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０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９０ａを有している。ウェハ搬送装置９０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。

【0026】

インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００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１００ａを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アーム１００ａ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１０１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。

【0027】

以上の基板処理システム１には、制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、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における各種処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈ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。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。記憶媒体Ｈは一時的記憶媒体か非一時的記憶媒体かを問わない。

【0028】

次に、本実施形態にかかる基板処理方法を実施するための各種装置について、個別具体的に説明する。

【0029】

＜現像液供給装置＞
図４は、本実施形態にかかる現像液供給装置３０の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。現像液供給装置３０は、処理容器１１０を有し、処理容器１１０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。処理容器１１０内には、基板保持部としてのスピンチャック１１１を有している。スピンチャック１１１は、基板としてのウェハＷを水平に保持する。スピンチャック１１１は、昇降自在な回転部１１２と接続され、回転部１１２はモータなどによって構成される回転駆動部１１３と接続されている。したがって回転駆動部１１３の駆動によって保持したウェハＷは回転可能である。

【0030】

処理容器１１０の天井部には、フィルタ装置１１４が設けられ、清浄化された空気のダウンフローが給気部１１５を介して処理容器１１０内に形成される。

【0031】

スピンチャック１１１の外側には、カップ１１６が配置されており、飛散する現像液、洗浄液、並びにこれらのミストが周囲に飛散することが防止される。カップ１１６の底部には、排液管１１７と排気管１１８が設けられている。排気管１１８は、排気ポンプなどの排気装置１１９に通じている。

【0032】

処理容器１１０内には、ウェハＷの表面に向けて現像液を吐出する、現像液供給部としての現像液ノズル１２０が配置されている。現像液ノズル１２０は、例えばアームなどのノズル支持部１２１に設けられており、ノズル支持部１２１は駆動機構（図示せず）によって、図中の破線で示した往復矢印Ａのように昇降自在であり、また破線で示した往復矢印Ｂのように水平移動自在である。現像液ノズル１２０には、供給管１２２を介して現像液供給源１２３から現像液が供給される。

【0033】

また、処理容器１１０内には、ウェハＷの表面に向けて洗浄液を吐出する、洗浄液供給部としての洗浄液ノズル１３０が配置されている。洗浄液ノズル１３０は、例えばアームなどのノズル支持部１３１に設けられており、ノズル支持部１３１は駆動機構（図示せず）によって、図中の破線で示した往復矢印Ｃのように昇降自在であり、また破線で示した往復矢印Ｄのように水平移動自在である。洗浄液ノズル１３０には、供給管１３２を介して洗浄液供給源１３３から洗浄液が供給される。

【0034】

本実施形態における現像液供給装置３０によれば、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷの中心に現像液又は洗浄液を供給することでウェハＷ全体に現像液又は洗浄液を拡散させることができる。ただし、現像液又は洗浄液の供給方法は、ウェハＷの表面に現像液又は洗浄液を供給することが可能な方法であれば特に限定されないことから、現像液供給装置３０の構成は本実施形態で説明された構成に限定されない。装置構成は例えばパドル現像やスプレー現像など、採用する現像方法によって適宜変更される。

【0035】

＜洗浄液供給装置＞
図５は、本実施形態にかかる洗浄液供給装置３２の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。洗浄液供給装置３２は、筐体１４０を有し、筐体１４０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。筐体１４０内には、基板保持部としてのスピンチャック１４１を有している。スピンチャック１４１は、基板としてのウェハＷを水平に保持する。スピンチャック１４１は、昇降自在な回転部１４２と接続され、回転部１４２はモータなどによって構成される回転駆動部１４３と接続されている。したがって回転駆動部１４３の駆動によって保持したウェハＷは回転可能である。

【0036】

筐体１４０の天井部には、フィルタ装置１４４が設けられ、清浄化された空気のダウンフローが給気部１４５を介して筐体１４０内に形成される。

【0037】

スピンチャック１４１の外側には、カップ１４６が配置されており、飛散する洗浄液、並びにこれらのミストが周囲に飛散することが防止される。カップ１４６の底部には、排液管１４７と排気管１４８が設けられている。排気管１４８は、排気ポンプなどの排気装置１４９に通じている。

【0038】

筐体１４０内には、ウェハＷの表面に向けて洗浄液（後述のパターン洗浄液）を吐出する、洗浄液供給部としての洗浄液ノズル１５０が配置されている。洗浄液ノズル１５０は、例えばアームなどのノズル支持部１５１に設けられており、ノズル支持部１５１は駆動機構（図示せず）によって、図中の破線で示した往復矢印Ｅのように昇降自在であり、また破線で示した往復矢印Ｆのように水平移動自在である。洗浄液ノズル１５０には、供給管１５２を介して洗浄液供給源１５３から洗浄液が供給される。

【0039】

本実施形態における洗浄液供給装置３２によれば、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷの中心に洗浄液を供給することでウェハＷ全体に洗浄液を拡散させることができる。ただし、洗浄液の供給方法は、ウェハＷの表面に洗浄液を供給することが可能な方法であれば特に限定されないことから、洗浄液供給装置３２の構成は本実施形態で説明された構成に限定されない。

【0040】

＜熱処理装置＞
図６は、本実施形態にかかる熱処理装置４０の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。熱処理装置４０は、処理容器１６０を有し、処理容器１６０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。また、処理容器１６０内には、ウェハＷを載置する基板保持部としての載置台１６１が設けられている。載置台１６１内には、ウェハＷの加熱部としてのヒータ１６２が設けられている。載置台１６１には、貫通孔１６３が複数個所に形成されている。これら貫通孔１６３内を昇降する昇降ピン１６４ａが、昇降ピン支持部１６４に設けられている。昇降ピン支持部１６４は昇降機構１６５によって上下に昇降する。

【0041】

なお、熱処理装置４０は本実施形態で説明された構成に限定されず、ウェハＷを加熱することが可能な構成を有していればよい。

【0042】

＜紫外線照射装置＞
図７は、本実施形態にかかる紫外線照射装置４２の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。紫外線照射装置４２は、筐体１７０を有し、筐体１７０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。また、筐体１７０内には、ウェハＷを載置する基板保持部としての載置台１７１が設けられている。載置台１７１には、貫通孔１７２が複数個所に形成されている。これら貫通孔１７２内を昇降する昇降ピン１７３ａが、昇降ピン支持部１７３に設けられている。昇降ピン支持部１７３は昇降機構１７４によって上下に昇降する。

【0043】

載置台１７１の上方には、載置台１７１に載置されたウェハＷの表面に紫外線を照射する、紫外線照射部としてのＵＶランプ１７５が配置されている。本実施形態におけるＵＶランプ１７５は、波長が１９０～４００ｎｍの紫外線を放射状に照射する。なお、紫外線照射装置４２は本実施形態で説明された構成に限定されず、ウェハＷに対して波長が１９０～４００ｎｍの紫外線を照射することが可能な構成を有していればよい。例えば紫外線照射装置４２としては波長が２４８ｎｍのＫｒＦ露光装置が使用される。

【0044】

本実施形態にかかる基板処理システム１は以上のように構成されている。次に、この基板処理システム１におけるウェハＷの基板処理方法について説明する。

【0045】

ウェハＷの現像処理を行うにあたり、まずレジスト塗布装置３１において、ウェハＷの表面に金属含有レジスト膜Ｒが形成される（図８（ａ））。

【0046】

その後、ウェハＷが周辺露光装置４１における周辺露光処理、露光装置１２における露光処理、熱処理装置４０におけるＰＥＢ処理を経て、ウェハＷの表面には、露光されていないレジスト膜Ｒ₁と、露光されたレジスト膜Ｒ₂が存在した状態となる（図８（ｂ））。このとき、露光部のレジスト膜Ｒ₂は、全体としては重合反応が進行した状態にあり、未露光部のレジスト膜Ｒ₁は、全体としては重合反応が進行していない状態にある。

【0047】

なお、レジスト膜Ｒの露光処理時には、露光機の特性上、図９のように露光強度が周期的に変化するような状態で露光が行われる。詳述すると、未露光部のレジスト膜Ｒ₁の水平方向における中央部では、重合反応が進行しない程度に露光強度が小さい一方で、露光部のレジスト膜Ｒ₂との境界近傍においては、露光強度が中央部よりも大きい。このため、露光部のレジスト膜Ｒ₂との境界近傍における未露光部のレジスト膜Ｒ₁では、未露光部であるものの重合反応が進行した領域Ａ₁が存在する。

【0048】

また、露光部のレジスト膜Ｒ₂の水平方向における中央部では、重合反応が十分に進行する程度に露光強度が大きい一方で、未露光部のレジスト膜Ｒ₁との境界近傍においては、露光強度が中央部よりも小さい。このため、未露光部のレジスト膜Ｒ₁との境界近傍における露光部のレジスト膜Ｒ₂では、当該露光部のレジスト膜Ｒ₂の中央部よりも重合反応が進行していない領域Ａ₂が存在する。

【0049】

続いて、所定のパターンに露光されたウェハＷは現像液供給装置３０に搬送され、ウェハＷの表面に現像液が供給される。ここで供給される現像液には有機溶剤が含まれている。これにより、ウェハＷの表面に形成されている未露光部のレジスト膜Ｒ₁が溶解する（図８（ｃ））。有機溶剤を含む現像液は、露光部のレジスト膜Ｒ₂が溶解しない処理液であれば、処理液の種類は特に限定されない。また、現像液は２種類以上の有機溶剤の混合液であってもよい。例えば２－ヘプタノンや、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）と酢酸の混合液等が現像液として採用され得る。

【0050】

現像液に溶解したレジストの多くは、現像液の排液と共にウェハＷの表面から除去されるが、ウェハＷの表面には、現像液に対して完全には溶解していないレジスト溶解物が残渣物として残存する場合がある。特に、図８（ｂ）に示す未露光部のレジスト膜Ｒ₁には重合反応が進行した領域Ａ₁が存在しており、この領域Ａ₁では、未露光部のレジスト膜Ｒ₁における他の領域と比較して有機溶剤に対して溶解しにくい状態にある。このため、当該領域Ａ₁においてはレジスト膜Ｒ₁が完全に溶解せずにウェハＷの表面にレジスト溶解物が残存しやすい。

【0051】

次に、レジスト溶解物が残存するウェハＷに洗浄液が供給される。ここで供給される洗浄液には、現像液と同様に有機溶剤が含まれている。このため、レジスト溶解物と洗浄液が接触することにより、レジスト溶解物が溶解し始める。そして、洗浄液に対して完全に溶解したレジスト溶解物は、洗浄液の廃液と共にウェハＷの表面から除去される（図８（ｄ））。これにより、ウェハＷの表面に残渣物として残存するレジスト溶解物の量を減少する。

【0052】

上記のようなウェハＷに洗浄液を供給する工程においては、パターンの溶解を回避するために、洗浄液として、現像液より金属含有レジスト膜Ｒの溶解性が小さい処理液が使用される。ここで、現像液又は洗浄液が有する「金属含有レジスト膜Ｒの溶解性」とは、現像液又は洗浄液に対する金属含有レジスト膜Ｒの溶解のしやすさを示す指標である。例えば２種類の処理液をレジスト膜Ｒに対してそれぞれ同量供給した際に、２種類の処理液のうち、単位時間あたりのレジスト膜Ｒの溶解量（体積の減少量）が小さい処理液が、相対的に金属含有レジスト膜Ｒの溶解性が小さい処理液である。

【0053】

一般的に、現像液は露光部のレジスト膜Ｒ₂が溶解しない程度の溶解性を有するが、このような現像液よりも溶解性が大きい洗浄液を使用すると、露光部のレジスト膜Ｒ₂が溶解してパターン形状の崩壊が懸念される。また、露光部のレジスト膜Ｒ₂に存在する領域Ａ₂では、露光部のレジスト膜Ｒ₂における他の領域と比較して重合反応が進行していないために、領域Ａ₂は有機溶剤に対して溶解しやすい状態にある。このため、レジスト膜Ｒの溶解性が洗浄液と現像液で同一であると、領域Ａ₂が僅かに溶解し、パターン形状の崩壊を招くことが懸念される。したがって、洗浄液として、現像液よりレジスト膜Ｒの溶解性が小さい処理液を使用することで、パターンを崩壊させずにウェハＷの表面に残存するレジスト溶解物を溶解させることができる。

【0054】

有機溶剤を含む洗浄液は、現像液よりレジスト膜Ｒの溶解性が小さい処理液であれば、処理液の種類は特に限定されない。また、洗浄液は２種類以上の有機溶剤の混合液であってもよい。例えば、現像液が２－ヘプタノンである場合は、ＭＩＢＣ（メチルイソブチルカルビノール）やＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）などの処理液が洗浄液として採用され得る。また例えば、現像液がＰＧＭＥＡと酢酸の混合液である場合は、２－ヘプタノンや、ＭＩＢＣ、ＰＧＭＥＡ、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＰＧＭＥＡとＰＧＭＥの混合液、ｎＢＡ（ｎ－ブチルアセテート）などの処理液が洗浄液として採用され得る。なお、本実施形態においては、現像液供給装置３０に洗浄液ノズル１３０が設けられているために現像液の供給に続く洗浄液の供給が現像液供給装置３０で実施されるが、例えばウェハＷを洗浄液供給装置３２に搬送して洗浄液の供給が実施されてもよい。

【0055】

本実施形態にかかる基板処理方法によれば、以上のウェハＷに現像液を供給する工程と、ウェハＷに洗浄液を供給する工程を行うことで、ウェハＷの表面に残渣物として残存するレジスト溶解物の量を低減させてウェハＷ上に所定のレジストパターンを形成することができる。

【0056】

金属含有レジスト液や現像液、洗浄液等の種類や処理条件によっては、図８（ｄ）に示すウェハＷに洗浄液を供給する工程が完了した段階でウェハＷの表面に残存するレジスト溶解物が、要求される品質を満たす程度に除去されることもある。その場合には、図８（ｄ）に示すウェハＷに洗浄液を供給する工程で、レジストパターンを形成する一連の現像工程は完了する。

【0057】

一方、ウェハＷに洗浄液を供給する工程後に、ウェハＷの表面に残存する残渣物の量をさらに低減させるためには、必要に応じて以下の工程が実施される。

【0058】

まず、洗浄液で洗浄されたウェハＷが紫外線照射装置４２に搬送され、ウェハＷの表面に、波長が１９０～４００ｎｍの紫外線が照射される。本工程では、例えば波長が２４８ｎｍのＫｒＦ露光が実施される。紫外線の照射時にはマスクは使用されず、ウェハＷ全体に一様に紫外線が照射される。これにより、露光部のレジスト膜Ｒ₂全体の露光反応がさらに進行し、レジスト膜Ｒ₂の中で相対的に露光反応が進行していなかった領域Ａ₂においても他の領域と同様に露光反応が進む（図８（ｅ））。なお、紫外線の波長が１９０ｎｍ未満である場合は、紫外線の照射によりレジスト膜Ｒ₂のＣ－Ｏ結合が切断される反応が生じるが、レジスト膜Ｒ₂の露光反応は生じない。また、本実施形態においては、紫外線の照射が紫外線照射装置４２で実施されているが、例えば露光装置１２で実施されてもよい。

【0059】

次に、紫外線が照射されたウェハＷが熱処理装置４０に搬送されて加熱される。これにより、膜全体が十分に露光されたレジスト膜Ｒ₂の重合反応がさらに促進され、レジスト膜Ｒ₂が硬化することによって強固なレジスト膜Ｒ₃に変質する（図８（ｆ））。なお、本実施形態においては、紫外線照射後のウェハＷの加熱が熱処理装置４０で実施されているが、例えば紫外線照射装置４２がウェハＷの加熱機構を有している場合は、紫外線照射装置でウェハＷが加熱されてもよい。また、同一のモジュールで紫外線の照射とウェハＷの加熱が可能である場合は、ウェハＷの加熱は紫外線の照射中に実施されてもよいし、紫外線の照射後に実施されてもよい。

【0060】

次に、加熱されたウェハＷが洗浄液供給装置３２に搬送されてウェハＷの表面に洗浄液が供給される。なお、ここで供給される「洗浄液」は、図８（ｄ）に示す工程で供給される洗浄液と便宜上、区別するために、以降の説明では「パターン洗浄液」と記載する。パターン洗浄液には有機溶剤が含まれており、ウェハＷの表面に残存するレジスト溶解物とパターン洗浄液が接触することで、レジスト溶解物が溶解する（図８（ｇ））。

【0061】

そして、紫外線照射と加熱処理を経て硬化したレジスト膜Ｒ₃は有機溶剤に対して溶解しにくいことから、パターン洗浄液として、紫外線の照射前に使用された洗浄液よりもレジスト膜Ｒの溶解性が大きい処理液を使用することも可能である。このため、図８（ｄ）に示すウェハＷの洗浄工程では除去しきれなかったレジスト溶解物を溶解させることができる。パターン洗浄液に溶解したレジスト溶解物は、パターン洗浄液の排液と共にウェハＷの表面から除去される。これにより、ウェハＷの表面に残渣物として残存するレジスト溶解物の量をさらに低減させることができる。

【0062】

有機溶剤を含むパターン洗浄液は、硬化したレジスト膜Ｒ₃が溶解しない処理液であれば特に限定されない。また、パターン洗浄液は２種類以上の有機溶剤の混合液であってもよい。例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む処理液などのアルカリ性の処理液がパターン洗浄液として採用され得る。一例として、質量パーセント濃度が２．３８％のＴＭＡＨ水溶液がパターン洗浄液として採用され得る。また、例えば酢酸、ギ酸、クエン酸などの有機酸を含む処理液がパターン洗浄液として採用され得る。また、硬化したレジスト膜Ｒ₃は、紫外線照射前のレジスト膜Ｒ₂よりも有機溶剤に対して溶解しにくいため、パターン洗浄液として、現像液よりレジスト膜Ｒの溶解性が大きい処理液を選択することも可能である。

【0063】

なお、本実施形態においては、パターン洗浄液の供給が洗浄液供給装置３２で実施されているが、現像液供給装置３０がパターン洗浄液の供給機能を有している場合は、ウェハＷへのパターン洗浄液の供給が現像液供給装置３０で実施されてもよい。

【0064】

パターン洗浄液による洗浄が終了したウェハＷに対しては、純水による洗浄と乾燥が実施されて一連の現像工程が完了する。

【0065】

以上のように、現像液供給後のウェハＷに対し、波長が１９０～４００ｎｍの紫外線を照射し、次いでウェハＷを加熱し、その後にウェハＷにパターン洗浄液を供給することによって、ウェハＷの表面に残渣物として残存するレジスト溶解物の量をさらに低減させることができる。

【0066】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0067】

なお、本開示にかかる基板の処理方法は、半導体ウェハ以外の処理対象基板、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板の処理方法にも適用できる。

【符号の説明】

【0068】

１ 基板処理システム
３０ 現像液供給装置
３２ 洗浄液供給装置
２００ 制御部
Ｒ 金属含有レジスト膜
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】