(57)【要約】【課題】レジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を現像するために当該基板に形成した現像液の液溜まりに接触する現像液ノズルから、現像液が基板に落下することによる異常の発生を防ぐこと。【解決手段】現像液ノズル３１を構成する対向面３２にて下方に開口する吐出口３３からの現像液の吐出が停止した状態で、基板Ｗの表面に対して現像液ノズル３１を相対的に上昇させて、前記吐出口３３の下方における現像液の液溜まりの一部を、当該現像液の表面張力により引き上げる工程と、現像液ノズル３１の上昇を停止させ、引き上げた液溜まりの一部により、上端が対向面３２に接すると共に当該上端に向かうにつれて先細る現像液の柱を形成する工程と、現像液の柱に剪断力を加えて当該現像液の柱の上端を剪断し、前記対向面３２から前記現像液の柱を分離する工程と、を行う。【選択図】図１
2018170465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にレジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を水平に保持する工程と、
前記基板の表面における中心部及び周縁部の一方の上方に、現像液ノズルを構成し、前記基板の表面の一部に対向する対向面を配置する工程と、
前記対向面にて下方に開口した吐出口から現像液を吐出し、当該対向面に接触する現像液の液溜まりを形成する工程と、
前記現像液ノズルを回転する前記基板の表面に沿って当該基板の中心部及び周縁部の他方に、前記対向面が前記液溜まりに接触した状態で移動させて当該液溜まりを広げる工程と、
前記吐出口からの現像液の吐出が停止した状態で、前記基板の表面に対して前記現像液ノズルを相対的に上昇させて、前記吐出口の下方における前記液溜まりの一部を、前記現像液の表面張力により引き上げる工程と、
前記現像液ノズルの上昇を停止させ、前記引き上げた液溜まりの一部により、上端が前記対向面に接すると共に当該上端に向かうにつれて先細る現像液の柱を形成する工程と、
前記現像液の柱に剪断力を加えて当該現像液の柱の上端を剪断し、前記対向面から前記現像液の柱を分離する分離工程と、
を備えたことを特徴とする現像方法。
【請求項２】
前記分離工程は、前記基板を回転させることで前記現像液の柱に剪断力を加える工程を含むことを特徴とする請求項１記載の現像方法
【請求項３】
前記分離工程は、前記現像液の柱へガスまたは固体を衝突させることで当該現像液の柱に剪断力を加える工程を含むことを特徴とする請求項１記載の現像方法。
【請求項４】
前記分離工程は、前記現像液ノズルを振動させることで前記現像液の柱に剪断力を加える工程を含むことを特徴とする請求項１記載の現像方法。
【請求項５】
前記対向面において互いに前記現像液の接触角が異なる、前記吐出口を囲む第１の環状領域と当該第１の環状領域を囲む第２の環状領域とが設けられ、
前記第１の環状領域の方が前記第２の環状領域よりも前記接触角が大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の現像方法。
【請求項６】
前記現像液ノズルの対向面を、当該対向面を洗浄するための洗浄部材に対向させ、当該対向面と前記洗浄部材との間に洗浄液を供給して液溜まりを形成して、当該対向面を洗浄する工程と、
前記洗浄液の供給を停止し、前記洗浄部材に対して前記現像液ノズルを相対的に上昇させて、前記吐出口の下方における前記洗浄液の液溜まりの一部を、前記洗浄液の表面張力により引き上げる工程と、
前記現像液ノズルの上昇を停止させ、前記引き上げた液溜まりの一部により、上端が前記対向面に接すると共に当該上端に向かうにつれて先細る洗浄液の柱を形成する工程と、
前記洗浄液の柱に剪断力を加えて当該洗浄液の柱の上端を剪断し、前記対向面から前記洗浄液の柱を分離する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の現像方法。
【請求項７】
表面にレジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持される基板を回転させる回転機構と、
前記基板の表面の一部に対向する対向面と、前記対向面にて下方に開口した現像液の吐出口とを備えた現像液ノズルと、
前記現像液ノズルを前記基板の表面に沿って移動させる移動機構と、
前記基板に対して前記現像液ノズルを相対的に昇降させる相対昇降機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面における中心部及び周縁部の一方の上方に前記対向面を配置するステップと、前記対向面に開口した吐出口から前記現像液を吐出し、当該対向面に接触する現像液の液溜まりを形成するステップと、前記現像液ノズルを回転する前記基板の表面に沿って当該基板の中心部及び周縁部の他方に、前記対向面が前記液溜まりに接触した状態で移動させて当該液溜まりを広げるステップと、前記吐出口からの現像液の吐出が停止した状態で、前記基板の表面に対して前記現像液ノズルを相対的に上昇させて、前記吐出口の下方における前記液溜まりの一部を、前記現像液の表面張力により引き上げるステップと、前記現像液ノズルの上昇を停止させ、前記引き上げた液溜まりの一部により、上端が前記対向面に接すると共に当該上端に向かうにつれて先細る現像液の柱を形成するステップと、前記現像液の柱に剪断力を加えて当該現像液の柱の上端を剪断し、前記対向面から前記現像液の柱を分離するステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
表面にレジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を現像する現像装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の現像方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造用の基板を現像する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィでは、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）の表面にレジスト膜が形成された後、当該レジスト膜の露光が行われる。この露光は、回路パターンに沿って開口したマスクがウエハの表面に対して相対的に移動すると共に当該マスクを介して断続的にウエハに光が照射されて行われる。露光後は、ウエハに現像液が供給されて、レジストパターンが形成される。
【０００３】
ところで、レジストパターンの寸法であるＣＤ（Critical Dimension）の微細化が進められるにあたり、ウエハの面内の各部におけるＣＤの均一性を向上させることが求められている。そこでウエハの表面に対向する対向面と、当該対向面にウエハの表面に向けて開口する吐出口とを備えるように現像液ノズルを構成し、現像液の吐出により形成した液溜まりを対向面に接触させた状態で現像液ノズルを回転するウエハの表面に沿って移動させて、液溜まりをウエハの全面に広げるように現像が行われる場合が有る。この手法によれば、液溜まりに接触する現像液ノズルの移動とウエハの回転とにより現像液は流動し、撹拌された状態で広げられるので、現像液の濃度の均一性が高められ、ＣＤの均一性の向上を図ることができる。特許文献１に、このような現像手法が記載されている。
【０００４】
しかし、上記の現像液ノズルは現像液の液溜まりをウエハの表面に広げた後は、ウエハ表面から退避するために上昇して液溜まりから離れるが、対向面に液溜まりを構成した現像液の液滴が付着した状態となる場合が有る。その後、この液滴がウエハの表面に落下することによって、ＣＤの均一性の低下を招いてしまったり、現像欠陥の原因となってしまうおそれが有る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２９７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その課題は、レジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を現像するために当該基板に形成した現像液の液溜まりに接触する現像液ノズルから、現像液が基板に落下することによる異常の発生を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の現像方法は、表面にレジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を水平に保持する工程と、
前記基板の表面における中心部及び周縁部の一方の上方に、現像液ノズルを構成し、前記基板の表面の一部に対向する対向面を配置する工程と、
前記対向面にて下方に開口した吐出口から現像液を吐出し、当該対向面に接触する現像液の液溜まりを形成する工程と、
前記現像液ノズルを回転する前記基板の表面に沿って当該基板の中心部及び周縁部の他方に、前記対向面が前記液溜まりに接触した状態で移動させて当該液溜まりを広げる工程と、
前記吐出口からの現像液の吐出が停止した状態で、前記基板の表面に対して前記現像液ノズルを相対的に上昇させて、前記吐出口の下方における前記液溜まりの一部を、前記現像液の表面張力により引き上げる工程と、
前記現像液ノズルの上昇を停止させ、前記引き上げた液溜まりの一部により、上端が前記対向面に接すると共に当該上端に向かうにつれて先細る現像液の柱を形成する工程と、
前記現像液の柱に剪断力を加えて当該現像液の柱の上端を剪断し、前記対向面から前記現像液の柱を分離する分離工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の現像装置は、表面にレジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持される基板を回転させる回転機構と、
前記基板の表面の一部に対向する対向面と、前記対向面にて下方に開口した現像液の吐出口とを備えた現像液ノズルと、
前記現像液ノズルを前記基板の表面に沿って移動させる移動機構と、
前記基板に対して前記現像液ノズルを相対的に昇降させる相対昇降機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面における中心部及び周縁部の一方の上方に前記対向面を配置するステップと、前記対向面に開口した吐出口から前記現像液を吐出し、当該対向面に接触する現像液の液溜まりを形成するステップと、前記現像液ノズルを回転する前記基板の表面に沿って当該基板の中心部及び周縁部の他方に、前記対向面が前記液溜まりに接触した状態で移動させて当該液溜まりを広げるステップと、前記吐出口からの現像液の吐出が停止した状態で、前記基板の表面に対して前記現像液ノズルを相対的に上昇させて、前記吐出口の下方における前記液溜まりの一部を、前記現像液の表面張力により引き上げるステップと、前記現像液ノズルの上昇を停止させ、前記引き上げた液溜まりの一部により、上端が前記対向面に接すると共に当該上端に向かうにつれて先細る現像液の柱を形成するステップと、前記現像液の柱に剪断力を加えて当該現像液の柱の上端を剪断し、前記対向面から前記現像液の柱を分離するステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の記憶媒体は、表面にレジスト膜が形成され、露光された後の半導体装置の製造用の基板を現像する現像装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、本発明の現像方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、水平に保持された基板の表面に現像液の液溜まりを広げた後、液溜まりに接触する現像液ノズルを基板の表面に対して相対的に上昇させて、現像液の表面張力によって柱を形成し、現像液ノズルの上昇を停止させ、現像液の柱が上端に向かうにつれて先細る状態で剪断力を加えて、この柱の上端を剪断する。それによって、現像液ノズルに液溜まりを構成した現像液が付着することを防ぐことができるので、当該現像液が基板の表面に落下することによる異常の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る現像装置の縦断側面図である。
【図２】前記現像装置の平面図である。
【図３】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図４】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図５】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図６】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図７】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図８】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図９】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図１０】前記現像装置による本発明の実施例の処理を示す工程図である。
【図１１】前記現像装置による比較例の処理を示す工程図である。
【図１２】前記現像装置による比較例の処理を示す工程図である。
【図１３】前記現像装置による比較例の処理を示す工程図である。
【図１４】前記現像装置による本発明の他の実施例の処理を示す工程図である。
【図１５】前記現像装置による本発明の他の実施例の処理を示す工程図である。
【図１６】前記現像装置による本発明の他の実施例の処理を示す工程図である。
【図１７】前記現像装置における現像液ノズルの他の構成を示す縦断側面図である。
【図１８】前記現像液ノズルの下面図である。
【図１９】前記現像液ノズルの他の構成を示す縦断側面図である。
【図２０】前記現像液ノズルの縦断側面図である。
【図２１】前記現像装置に設けられるアームを示す正面図である。
【図２２】前記現像装置に設けられる除液棒の側面図である。
【図２３】前記除液棒の平面図である。
【図２４】前記現像装置に設けられる待機部の縦断側面図である。
【図２５】前記待機部の縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係る現像装置１について、図１の縦断側面図及び図２の横断平面図を参照して説明する。この現像装置１は、表面にネガ型のレジスト膜が形成された半導体装置の製造用の円形の基板であるウエハＷに対して現像処理を行う。上記のレジスト膜は現像装置１に搬送される前に、露光装置においてパターンに沿って露光されている。
【００１３】
図中１１は、基板保持部であるスピンチャックであり、ウエハＷの裏面中央部を吸着して、ウエハＷを水平に保持する。図中１２は回転機構であり、当該スピンチャック１１に保持されたウエハＷが当該ウエハＷの中心軸周りに回転するようにスピンチャック１１を回転させる。図中１３は起立した円筒状に形成された液受け用のカップであり、その上部側は内側に傾斜している。図中１４は昇降機構であり、カップ１３をスピンチャック１１に対してウエハＷの受け渡しが行われるときの受け渡し位置（図１中実線で示す位置）と、現像処理が行われるときの処理位置（図１中点線で示す位置）との間で昇降させる。また、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの下方側には円形板１５が設けられており、この円形板１５の外側には縦断面形状が山型のガイド部材１６がリング状に設けられている。ガイド部材１６は、ウエハＷよりこぼれ落ちた現像液を、円形板１５の外側に設けられる液受け部１７にガイドするように構成されている。
【００１４】
上記の液受け部１７はスピンチャック１１を囲むように環状に形成された凹部として構成され、排液管１９を介して図示しない廃液部に接続されている。図中２１は、スピンチャック１１と図示しない基板搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行うための昇降ピンであり、図中２２は昇降ピン２１を昇降させる昇降機構である。
【００１５】
図中３１はウエハＷに現像液を供給して液溜まりを形成するための現像液ノズルであり、垂直で扁平な円柱形状に構成されている。この現像液ノズル３１の下面３２は、ウエハＷの表面よりも小さい円形の水平面であり、現像処理を行う際にウエハＷの表面の一部に対向する対向面を構成する。下面３２の中心には現像液の吐出口３３が鉛直下方に開口している。この吐出口３３から吐出された現像液の液溜まりに下面３２が接触した状態で、回転するウエハＷ上を現像液ノズル３１が水平移動して現像処理が行われる。下面３２とウエハＷの表面との間では液溜まりを構成する現像液が、当該下面３２、当該ウエハＷ表面の各々との間に働く界面張力によって撹拌されて流動し、濃度が均一化される。そのように現像液の濃度が均一化されて現像が行われることで、ウエハＷの面内において形成されるパターンのＣＤの均一化が図られている。
【００１６】
上記の吐出口３３は、現像液供給管３４を介してネガ型のレジストを現像する現像液が貯留された供給源３５に接続されている。図１中３６は現像液供給管３４に介設される現像液の供給機構であり、バルブやマスフローコントローラにより構成されており、供給源３５から現像液ノズル３１へ供給される現像液の流量を調整する。図２中３７は駆動機構であり、アーム３８を介して現像液ノズル３１を支持している。駆動機構３７はガイド３９に沿って直線状に水平移動できるように構成されており、この水平移動によって現像液ノズル３１は、吐出口３３がウエハＷの直径上を当該直径に沿って移動することができる。また、駆動機構３７は、アーム３８を介して現像液ノズル３１を鉛直軸に沿って昇降させることができる。従って、駆動機構３７は現像液ノズル３１の水平移動させる水平移動機構及びウエハＷに対して現像液ノズル３１を相対的に昇降させる相対昇降機構をなす。
【００１７】
また、平面で見てカップ１３の外側には、ウエハＷに処理を行わないときに現像液ノズル３１を待機させる待機部３０が設けられている。この待機部３０は上方が開口したカップを備えるように構成されており、上記の駆動機構３７による水平移動及び昇降によって、現像液ノズル３１は待機部３０のカップ内とウエハＷ上との間を移動することができる。待機部３０のカップ内では洗浄液が供給され、現像液ノズル３１が洗浄される。
【００１８】
図中４１は鉛直下方に現像液を吐出する現像液ノズルである。この現像液ノズル４１は、現像液ノズル３１によって現像液の液溜まりを形成する前にウエハＷの表面に現像液を供給し、現像液ノズル３１から供給された現像液の濡れ性を高くするプリウエットを行うためのノズルである。現像液ノズル４１は、現像液供給管４２を介して上記の現像液の供給源３５に接続されており、現像液供給管４２には供給機構３６と同様に構成された供給機構４３が介設され、現像液ノズル４１へ供給される現像液の流量が調整される。
【００１９】
図２中４４は駆動機構であり、上記の駆動機構３７と同様に構成され、現像液ノズル４１を支持するアーム４５を介して現像液ノズル４１を水平移動且つ昇降させることができるように構成されている。図中４６は駆動機構４４が水平移動するためのガイドである。図中４８は、ウエハＷに処理を行わないときに現像液ノズル４１を待機させる待機部であり、待機部３０と同様に構成され、平面で見てカップ１３の外側に設けられている。駆動機構３７による水平移動及び昇降によって、現像液ノズル４１は待機部３０内とウエハＷの中心部上との間を移動することができる。
【００２０】
現像装置１には、コンピュータである制御部１０が設けられる。制御部１０は、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述する現像処理が行われるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納される。このプログラムによって制御部１０は、現像装置１の各部に制御信号を出力して各部の動作を制御する。具体的には、ウエハＷの回転数、各現像液ノズル３１、４１についての水平移動及び昇降、現像液ノズル３１、４１への現像液の供給などの各動作が制御される。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００２１】
続いて、上記の現像装置１による現像処理について、図３〜図１０を参照しながら説明する。図中、現像液ノズル３１の移動方向を鎖線の矢印で示しており、また、実線の矢印で現像液の流れを示している。先ず、図示しない基板搬送機構によって現像装置１に搬送されたウエハＷがスピンチャック１１に載置される。そして当該ウエハＷの裏面中央部が吸着されて、ウエハＷが水平に保持されると、待機部４８からウエハＷの中心部上に移動した現像液ノズル４１からウエハＷの中心部に比較的少量の現像液Ｄが供給されると共にウエハＷが回転する。現像液Ｄは、ウエハＷの回転の遠心力によって、ウエハＷの周縁部へと展伸されてウエハＷの表面全体に塗布され、プリウエットが行われる（図３）。
【００２２】
然る後、現像液ノズル４１は待機部４８に戻り、待機部３０から現像液ノズル３１がウエハＷの周縁部上に移動して、その下面３２がウエハＷの表面に近接するように配置される。具体的には例えば下面３２がウエハＷの周縁部の表面から０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ上方に離れるように現像液ノズル３１が配置される。このように現像液ノズル３１が配置されると共に、ウエハＷの回転数がプリウエットを行ったときの回転数よりも低くなり、例えば５０ｒｐｍで当該ウエハＷの回転が続けられる。
【００２３】
そして、現像液ノズル３１から現像液Ｄが吐出されて液溜まりが形成され、現像液ノズル３１の下面３２が当該液溜まりに接触すると（図４）、現像液Ｄの吐出が続けられたまま、現像液ノズル３１が回転するウエハＷの中心部上に向けてウエハＷの表面に沿って水平に移動し、現像液ノズル３１の下面３２が当該現像液Ｄの液溜まりに接触した状態のまま、ウエハＷの表面において当該液溜まりが広げられる。それによって、上記のように現像液ノズル３１の下方では現像液が撹拌される現像液ノズル３１の吐出口３３がウエハＷの中心部上に位置し、ウエハＷの表面全体が現像液Ｄの液溜まりに被覆されると、現像液ノズル３１の移動及び吐出口３３からの現像液Ｄの吐出が停止する（図５）。その一方でウエハＷの表面全体で、形成された液溜まりによりレジスト膜が現像されて、パターンの解像が進行する。
【００２４】
続いて、ウエハＷ上から退避するために現像液ノズル３１が上昇する。現像液ノズル３１の吐出口３３には現像液が存在するため、この吐出口３３内の現像液の表面張力の作用により、吐出口３３の周辺で液溜まりの一部を構成している現像液は現像液ノズル３１の上昇と共に引き上げられ、上端が下面３２に接すると共に、平面で見たときにその中心が吐出口３３に重なる液柱Ｐが形成される（図６）。そして、現像液ノズル３１の上昇が続けられ、液柱Ｐが引き延ばされてその高さが増加し、現像液ノズル３１の下面３２がウエハＷの表面から４．７ｍｍ以下の距離、例えば４．５ｍｍ離れると、当該現像液ノズル３１の上昇が停止し、液柱Ｐを引き延ばす力が消えることで当該液柱Ｐは安定化される。このように安定化されるとき、下面３２とウエハＷの表面とが上記の距離とされていることで、液柱Ｐは上端に向かうにつれて先細る形状となる（図７）。
【００２５】
この液柱Ｐに対して、ウエハＷの回転によるねじり力が当該液柱Ｐを剪断するための剪断力として作用する。上記のように液柱Ｐにおいては上端が最も細いために脆くなっているので、この上端が剪断され、現像液ノズル３１は液柱Ｐから分離されると共に、液柱Ｐを構成した現像液Ｄは自重によりウエハＷの表面の液溜まりに落下する（図８）。このように液柱Ｐの上端が剪断されることで、現像液ノズル３１の下面３２においては液柱Ｐを形成した現像液Ｄの液滴が付着しない状態となる。その後、現像液ノズル３１はカップ１３の外側に移動できるようにさらに上昇した後、水平移動してウエハＷ上から退避して（図９）、待機部３０内へと戻る。このように現像液ノズル３１が退避する一方で、ウエハＷの回転数が上昇し、ウエハＷから現像液Ｄが振り切られる（図１０）。然る後、ウエハＷの回転が停止すると、基板搬送機構によってウエハＷは現像装置１から搬出される。
【００２６】
上記の一連の処理を本発明の実施例の処理とすると、この本発明の処理の効果を明確に示すために比較例の処理について図１１〜図１３を用いて説明する。また、上記の本発明の実施例の処理で、現像液ノズル３１の上昇を停止させた位置は、液柱安定化位置とする。この比較例の処理では、本発明の実施例の処理と同様に図３〜図５で説明した処理を行い、現像液Ｄの液溜まりを形成して現像を行った後、現像液ノズル３１をウエハＷから退避させるにあたり、上記の液柱安定化位置では上昇を停止させずに、さらに上方へ移動させる。そのように現像液ノズル３１が液柱安定化位置で停止しないことにより、液柱Ｐは引き延ばされる力を受け続けて安定化されない。そして、現像液ノズル３１とウエハＷとの距離が長くなることで、液柱Ｐはくびれを有する形状となる（図１１）。つまり、液柱Ｐにおいて上端よりも下方側の位置が最も細く、脆くなることになる。
【００２７】
そしてウエハＷの回転によって、液柱Ｐのくびれた位置が剪断されることで、くびれよりも上方の液柱Ｐを形成した現像液Ｄは、現像液ノズル３１に付着する液滴となる（図１２）。そして、現像液ノズル３１の上昇が停止して、水平移動してウエハＷ上から退避するときに、現像液ノズル３１に付着した現像液Ｄが、当該現像液ノズル３１の揺れや振動などによりウエハＷ表面に落下してしまい、ＣＤの設計値からの変動や、パターンが解像されない欠陥が生じる場合が有る（図１３）。
【００２８】
以上に説明したように、本発明の実施例の処理によれば、ウエハＷ表面全体に現像液の液溜まりを形成した後、現像液の吐出を停止した現像液ノズル３１をウエハＷから上昇させて現像液の表面張力によって液柱Ｐを形成する。そして現像液ノズル３１の上昇を停止させ、上端に向かうにつれて先細る液柱Ｐに、ウエハＷの回転による剪断力を加えて、液柱Ｐを上端で剪断することで現像液ノズル３１の下面に現像液の液滴が付着することを防ぐ。それによって、現像液ノズル３１から当該液滴がウエハＷに落下することを防ぐことができるので、この液滴の落下によるＣＤの設計値からの変動や、パターンが解像されないことなどの異常が発生することを防ぐことができる。
【００２９】
上記の本発明の実施例の処理において、現像液ノズル３１が上昇を開始してから当該上昇を停止させる液柱安定化位置に移動するまでの時間はできるだけ短くすることが好ましく、例えば１秒以下に設定することが好ましい。そのような設定とするのは、上記のように中心部上に局所的に液柱Ｐが形成されることになるため、液柱Ｐが形成されている間はウエハＷの中心部と周縁部とで供給されている現像液の量が異なることになるが、この現像液の量の違いに起因してウエハＷの中心部と周縁部との間でＣＤのばらつきが生じることを防ぐためである。
【００３０】
ところで、本発明の実施例の処理において液柱安定化位置で現像液ノズル３１の上昇を停止させているのは、既述のように、液柱Ｐに上下方向に引き延ばす力が加わることを防いで安定化させ、液柱Ｐを上端に向かうにつれて先細る形状とすることで、当該上端で剪断できるようにするためである。つまり液柱Ｐについて、そのような形状で安定化させることができれば、現像液ノズル３１の上昇を液柱安定化位置で完全に停止させなくてもよく、液柱安定化位置から非常に遅い速度で上昇させてもよい。即ち、現像液ノズル３１の上昇が停止しているとは、目視で上昇が停止していることであり、目視で確認できないレベル、例えば１秒間に０．０１ｍｍ以下の速度で現像液ノズル３１が液柱安定化位置から上昇したとしても、現像液ノズル３１は停止したことに含まれる。従って、液柱Ｐを上端に向かうにつれて先細る形状で安定化することは、現像液ノズル３１を、現像液を吐出した高さ位置から第１の速度で上昇させて液柱Ｐを形成し、現像液ノズル３１が液柱安定化位置に到達した後は、現像液ノズル３１の上昇速度を第１の速度よりも低い第２の速度とするように上昇速度を制御することであり、上記の第２の速度には０が含まれる、ということになる。
【００３１】
なお、現像液ノズル３１の液柱安定化位置としては上記した高さには限られず、上記のように先細る状態となった液柱Ｐの上端が、ウエハＷの回転によって剪断できる太さとなる高さであればよい。また、この剪断を行う際のウエハＷの回転数としても上記の５０ｒｐｍであることには限られないが、回転数が大きすぎると液柱Ｐに働く遠心力が大きくなりすぎ、液柱Ｐが千切れてウエハＷの各部に飛散して現像欠陥となるおそれがある。そこで、剪断を行う際のウエハＷの回転数としては例えば１００ｒｐｍ以下であることが好ましい。また、液柱Ｐが上記のように上端に向けて先細る状態で安定化されたときに、当該液柱Ｐに剪断力が作用すればよいので、現像液ノズル３１からの現像液の吐出を停止した後、現像液ノズル３１を上昇させて液柱安定化位置に位置するまでの間、ウエハＷの回転は停止していてもよい。
【００３２】
ところで、上記のウエハＷに形成されているレジスト膜がポジ型であり、現像液ノズル３１、４１から吐出される現像液としてはこのポジ型のレジスト膜を現像するための現像液であるように現像装置１を構成してもよい。このようにポジ型のレジスト膜を現像する場合の処理を、図３〜図１０で説明したネガ型のレジスト膜を現像する場合の処理との差異点を中心に説明すると、既述のようにプリウエットが行われた後、現像液ノズル３１の下面３２が、ウエハＷの中心部の表面に対向すると共に近接するように配置される。然る後、現像液Ｄが吐出されて液溜まりが形成され、下面３２が液溜まりに接触した状態で現像液ノズル３１をウエハＷの周縁部上へと、ウエハＷの表面に沿って水平に移動させる（図１４）。現像液ノズル３１がウエハＷの周縁部上に位置して、液溜まりがウエハＷの表面全体を被覆し、現像液ノズル３１からの現像液Ｄの吐出が停止すると、現像液ノズル３１の上昇による液柱Ｐの形成、現像液ノズル３１の液柱安定化位置での上昇の停止（図１５）、ウエハＷの回転による液柱Ｐの上端の剪断（図１６）が順次行われる。
【００３３】
つまり、ポジ型のレジスト膜を現像する場合、ネガ型のレジスト膜を現像する場合とは反対にウエハＷの中心部上から周縁部上に現像液ノズル３１が移動して、ウエハＷ上を液溜まりが広げられるので、液柱Ｐを形成して剪断する位置がウエハＷの周縁部上になる。なお、そのようにウエハＷの周縁部で液柱Ｐを形成するため、現像液ノズル３１の上昇中に液柱Ｐが剪断されないように、当該現像液ノズル３１の上昇中は、ウエハＷの回転数を１００ｒｐｍ以下のような低回転、より好ましくは１０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍとする。このように現像液ノズル３１をウエハＷの中心部上から周縁部上に移動させる理由を説明すると、ポジ型のレジスト膜を現像する場合は、ネガ型のレジスト膜を現像する場合に比べてレジスト膜に現像液が供給されてから当該レジスト膜の不要な部位が溶解してパターンが解像されるまでの解像時間が長い。従って、プリウエットが終了した時点で、ウエハＷの周縁部に比べると中心部の方が、解像が進行している。そこで、上記のように現像液ノズル３１をウエハＷの中心部から周縁部へ移動させて現像液の液溜まりを広げて、現像液の液溜まりが形成されるまでのパターンの解像度をウエハＷの中心部と周縁部との間で揃えて、ウエハＷの中心部と周縁部との間でＣＤが均一化されるようにしている。
【００３４】
ネガ型のレジスト膜を現像する場合、現像液の液溜まりを形成するにあたり、プリウエットによってウエハＷの中心部と周縁部とで同程度にパターンが解像されている。そのためポジ型のレジスト膜を現像する場合と同様に、ウエハＷの中心部上から周縁部上へ現像液ノズル３１を移動させて液溜まりを広げてもよい。ただし、ウエハＷの周縁部で液溜まりの形成を開始することで、ウエハＷの中心部上に配置されてプリウエットを行う現像液ノズル３１に干渉されずに現像液ノズル３１をウエハＷ上に配置することができる。つまり、プリウエット後に速やかに液溜まりの形成を開始することができるので、スループットの向上を図ることができるため、図３〜図１０で説明した処理ではウエハＷの周縁部で液溜まりの形成を開始している。そのようにウエハＷの周縁部で液溜まりの形成を開始して、ウエハＷの中心部へと当該液溜まりを広げる場合、現像液ノズル３１をウエハＷ上から退避させるには、当該ウエハＷ上を現像液ノズル３１が移動することになるので、既述の液柱Ｐの上端を剪断することで現像液ノズル３１への現像液の付着を防いで現像液が落下しないようにする既述の手法が、特に有効である。
【００３５】
次に現像液ノズルの他の構成例について説明する。図１７、図１８は、ネガ型のレジスト膜の現像に用いる現像液ノズル５１の縦断側面図、下面図を夫々示しており、この現像液ノズル５１は現像装置１において、現像液ノズル３１の代わりに用いられる。現像液ノズル５１における現像液ノズル３１との差異点としては、互いに親水性が異なる第１の環状領域５２と第２の環状領域５３とが下面３２に形成されていることである。第１の環状領域５２は吐出口３３に隣接して当該吐出口３３を囲むように下面３２の中心部に円環状に設けられ、第２の環状領域５３は第１の環状領域５２を囲むように下面３２の周縁部に円環状に設けられる。第１の環状領域５２は、第２の環状領域５３に比べて親水性が高い。ネガ型のレジスト膜を現像する現像液はシンナーを含むため、親水性が高い領域に対しては濡れ難い。つまり、第１の環状領域５２は第２の環状領域よりも当該現像液に対する接触角が大きくなるように構成されている。
【００３６】
上記の現像液ノズル５１を用いた場合も、図３〜図１０で説明した本発明の実施例の処理が行われる。この処理中、現像液の液溜まりをウエハＷの表面に広げる際には、第２の環状領域５３の現像液に対する接触角が小さい、つまり第２の環状領域５３の現像液に対する吸着性が高いため、現像液は十分に撹拌される。そして、現像液の液柱Ｐを形成して剪断する際には、吐出口３３の周囲の第１の環状領域５２では現像液に対する接触角が大きい、即ち当該第１の環状領域５２に現像液が付着し難いため、液柱Ｐの剪断後、液柱Ｐを形成していた現像液が、下面３２の吐出口３３の付近に残留して液滴として付着した状態となることを、より確実に防ぐことができる。上記の第１の環状領域５２については、例えば第２の環状領域５３に比べて表面の粗さが大きくなるように処理することで形成することができる。具体的には、微小な凹凸が形成されるようにプラズマ処理やブラスト処理などを行うことで、当該第１の環状領域５２を形成することができる。その他に第１の環状領域５２、第２の環状領域５３を互いに異なる材質で構成してもよい。
【００３７】
ところで、液柱Ｐを剪断するには、上記のようにウエハＷを回転させることには限られない。図１９には、そのようにウエハＷを回転させなくても液柱Ｐを上端で剪断することができるように構成された現像液ノズル５４を示している。この現像液ノズル５４における現像液ノズル３１との差異点としては、現像液ノズル５４の上部には例えばピエゾ素子により構成された振動子５５が設けられており、当該振動子５５により現像液ノズル５４が振動できるように構成されていることである。
【００３８】
この現像液ノズル５４を用いた場合も、既述した本発明の実施例の処理と略同様の処理が行われる。ただし、差異点として、液柱安定化位置へ向かうように現像液ノズル５４を上昇させてから液柱Ｐを剪断するまでの間、ウエハＷの回転を停止させる。また、この現像液ノズル５４の上昇中は、振動子５５による現像液ノズル５４の振動は起きていない。なお、図１９は上記の液柱安定化位置で上昇が停止した状態の現像液ノズル５４を示している。現像液ノズル５４の上昇が停止することで、既述のように液柱Ｐが安定化され、液柱Ｐが上端に向かうにつれて先細ると、振動子５５によって現像液ノズル５４が振動する。この振動によって液柱Ｐに剪断力が加わり、その上端が剪断されて、図２０に示すように現像液ノズル５４から液柱Ｐが分離される。なお、振動子５５を設ける位置としては上記した位置には限られず、例えば現像液ノズル５４を構成する円柱内に振動子５５が埋設されていてもよい。
【００３９】
図２１はプリウエット用の現像液ノズル３１を支持するアーム４５の正面図であり、既述の現像液ノズル５４を用いた場合と同様、ウエハＷを回転させずに液柱Ｐの剪断を行えるように、このアーム４５にはガス吐出ノズル５６が設けられている。このガス吐出ノズル５６は、Ｎ２（窒素）ガスの供給源５７から供給されたＮ２ガスを横方向に吐出することができる。液柱安定化位置において現像液ノズル３１の上昇が停止することで、既述のように液柱Ｐが安定化され、上端に向かうにつれて先細ると、当該液柱Ｐの上端に衝突するようにＮ２ガスが吐出され、この衝突が剪断力となり当該液柱Ｐの上端が剪断されて、液柱Ｐが現像液ノズル３１から分離される。
【００４０】
また、図２２、図２３はアーム４５に設けた除液棒５８の側面図、上面図を夫々示している。この除液棒５８の先端は横方向に伸びるように設けられている。この除液棒５８もウエハＷを回転させずに液柱Ｐの剪断を行うために設けられる。液柱安定化位置において現像液ノズル３１の上昇が停止することで、既述のように液柱Ｐが安定化され、上端に向かうにつれて先細ると、アーム４５の昇降により除液棒５８の先端の高さがこの液柱Ｐの上端の高さとなり、図２３に示すようにアーム４５を水平移動させることで除液棒５５を液柱Ｐの上端の一方側から他方側へと移動させる。つまり固体である除液棒５８を液柱Ｐに衝突させ、その衝突力により液柱Ｐの上端を剪断する。なお、図２２では図示の便宜上、除液棒５８の先端が液柱Ｐの上端よりも若干下方に位置した状態を示している。
【００４１】
続いて上記の待機部３０の構成の一例について、図２４を参照しながら説明する。また、この待機部３０に収納される現像液ノズルとして、図１９、図２０で説明した現像液ノズル５４を示している。図中６１は待機部３０を構成し、現像液ノズル３１を格納する上方が開口したカップである。図中６２はカップ６１内に設けられた現像液ノズル３１の下面３２を洗浄するための洗浄部材であり、現像液ノズル５４の下面３２に対向する水平な対向面６３と、当該対向面６３に開口した洗浄液６０の吐出口６４とを備えている。対向面６３に現像液ノズル５４の下面３２が近接すると共に対向した状態で、図中矢印で示すように吐出口６４から洗浄液６０が対向面６３と現像液ノズル５４の下面３２との間に供給されて液溜まりを形成して、下面３２が洗浄される。図中６５は対向面６３の周囲に形成された溝であり、対向面６３からこぼれ落ちた洗浄液６０が当該溝６５に流入し、溝６５に接続される図示しない廃液路から排液される。
【００４２】
このように構成される待機部３０においては、上記のように現像液ノズル５４の下面３２が洗浄された後、洗浄液６０が現像液ノズル５４の下面３２に付着した状態でウエハＷ上に移動しないように、図１９、図２０で説明した動作と略同様の動作が行われて、現像液ノズル５４への洗浄液６０の液滴の付着が防止される。先ず、洗浄部材６２の吐出口６４からの洗浄液６０の吐出が停止し、上記の現像液ノズル５４の下面３２の洗浄が終了して、当該下面３２と洗浄部材６２の対向面６３との間に洗浄液６０の液溜まりが残留した状態となる。続いて、現像液ノズル５４が上昇し、現像液ノズル５４の下面３２の洗浄液６０に対する界面張力（吸着力）により下面３２に接した洗浄液６０が上昇し、洗浄液の表面張力により下面３２から離れた洗浄液６０も上昇し、洗浄部材６２の対向面６３から現像液ノズル５４の下面３２に向かって伸びる洗浄液６０の液柱Ｐ１が形成される。なお、この現像液ノズル５４の上昇中は、振動子５５による現像液ノズル５４の振動は起きていない。
【００４３】
そして、洗浄部材６２の対向面６３から現像液ノズル５４の下面３２が所定の距離だけ離れた高さで現像液ノズル５４の上昇が停止し、液柱Ｐ１がその上端に向かうにつれて先細る状態となって安定化される。つまり、上記の液柱安定化位置に相当する高さ位置で現像液ノズル５４の上昇が停止する。図２５の一点鎖線は、このように安定化した液柱Ｐ１を示している。然る後、振動子５５によって現像液ノズル５４が振動して、液柱Ｐ１に剪断力が加えられて、液柱Ｐ１の上端で当該液柱Ｐ１が剪断され、図２５に示すように液柱Ｐ１を構成していた洗浄液６０が、現像液ノズル５４から分離される。従って、現像液ノズル５４の下面３２に洗浄液６０の液滴が付着することを防ぐことができる。その後、現像液ノズル５４はウエハＷ上へと搬送され、既述のように液溜まりを形成して現像処理を行うが、洗浄液６０が付着していないため、この洗浄液６０がウエハＷに落下して現像処理の異常となることを防ぐことができる。
【００４４】
なお、上記の本発明の実施例の処理を行うにあたり、現像液ノズル３１をウエハＷに対して上昇させることで現像液の液柱Ｐを形成しているが、スピンチャック１１を昇降機構により昇降自在に構成することでウエハＷを現像液ノズル３１に対して下降させて液柱Ｐを形成してもよい。また、現像液ノズル３１を回転可能に構成し、液柱Ｐを剪断するにあたり、ウエハＷを回転させる代わりに現像液ノズル３１を回転させることで液柱Ｐの剪断を行ってもよい。さらに、待機部３０で洗浄液６０の液柱Ｐ１を剪断するにあたっては、現像液Ｄの液柱Ｐを剪断する各構成を適用することができる。つまり、例えば待機部３０においてガス吐出ノズル５６を設けたり、移動機構に接続されることで移動自在に構成された除液棒５８を設けたり、洗浄部材６２の対向面６３を回転させる回転機構を設けて、液柱Ｐ１の剪断を行うことができる。
【００４５】
ところで、現像液ノズル３１の下面３２としては平坦面であることに限られず、既述のように凹凸が形成されていてもよい。また、下面３２はウエハＷの表面と平行となることには限られず、ウエハＷの表面に対して斜めになっていても良い。また現像液の吐出口３３としては下面３２の中心に開口することに限られず、周縁部に開口してもよい。なお、本発明は、既述した各実施例に限られず、適宜変更したり、組み合わせたりすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
Ｄ          現像液
Ｐ          液柱
Ｗ          ウエハ
１          現像装置
１０        制御部
１１        スピンチャック
１２        回転機構
３１        現像液ノズル
３２        対向面
３３        吐出口
３７        駆動機構
【図１】
2018170465.tif 000003
【図２】
2018170465.tif 000004
【図３】
2018170465.tif 000005
【図４】
2018170465.tif 000006
【図５】
2018170465.tif 000007
【図６】
2018170465.tif 000008
【図７】
2018170465.tif 000009
【図８】
2018170465.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2018170465.tif 000012
【図１１】
2018170465.tif 000013
【図１２】
2018170465.tif 000014
【図１３】
2018170465.tif 000015
【図１４】
2018170465.tif 000016
【図１５】
2018170465.tif 000017
【図１６】
2018170465.tif 000018
【図１７】
2018170465.tif 000019
【図１８】
2018170465.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2018170465.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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