(57)【要約】【課題】現像液の使用量を抑えると共に速やかに基板表面全体に現像液の液膜を形成する現像装置を提供すること。【解決手段】処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、この処理容器内に設けられ、基板を載置するための温調プレートと、前記処理容器内にミスト及び蒸気を含む雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給部と、前記温調プレートを、前記蒸気が基板上に結露する温度に調整するための第１の温度調整部と、を備えるように現像装置を構成し、前記処理容器の内壁は、前記蒸気が当該内壁に結露しにくい温度に維持されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光された基板を現像する現像装置において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、
この処理容器内に設けられ、基板を載置するための温調プレートと、
前記処理容器内の基板の表面に現像液のミスト及び蒸気を含む雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給部と、
前記温調プレートを、前記雰囲気ガスが基板上に結露する温度に調整するための第１の温度調整部と、を備え、
前記処理容器の内壁は、前記雰囲気ガスが当該内壁に結露しにくい温度に維持されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記基板の表面の現像液の液膜が基板の処理レシピに応じた厚さとなるように前記第１の温度調整部を介して温調プレートの温度を設定する温度設定部を備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記処理容器の内壁を、前記蒸気が当該内壁に結露しにくい温度に維持するための第２の温度調整部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記温調プレートは、当該温調プレートの表面に基板を吸着するための吸着機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像雰囲気ガスは、現像液のミスト及び蒸気を含む代わりに、現像液の蒸気を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記雰囲気ガス供給部は、雰囲気ガスを加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項７】
雰囲気ガスは、前記加熱手段により加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
露光された基板を現像する現像方法において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器内に基板を搬入する工程と、
処理容器内に搬入された基板の表面に現像液のミスト及び蒸気を含む雰囲気ガスを供給する工程と、
処理容器内に設けられ、基板を載置するための温調プレートを、前記蒸気が基板上に結露する温度以下に調整する工程と、
前記温調プレートの上に基板を載置して前記蒸気を結露させ、前記ミストと結露分とにより現像液の液膜を形成する工程と、を含み、
前記処理容器の内壁は、前記蒸気が当該内壁に結露しにくい温度に維持されていることを特徴とする現像方法。
【請求項９】
前記基板の表面の現像液の液膜が基板の処理レシピに応じた厚さとなるように温調プレートの温度を設定する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の現像方法。
【請求項１０】
前記現像雰囲気ガスは、現像液のミスト及び蒸気を含む代わりに、現像液の蒸気を含むことを特徴とする請求項８または９に記載の現像方法。
【請求項１１】
前記雰囲気ガスを加熱手段により加熱する工程を含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一つに記載の現像方法。
【請求項１２】
雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されることを特徴とする請求項１１に記載の現像方法。
【請求項１３】
露光された基板を処理容器内にて現像する現像装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、請求項８ないし１２のいずれか一項に記載の現像方法を実行するようにステップ群が組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、その表面にレジストが塗布され、更に露光された基板を現像する現像装置、現像方法及び当該方法を実施するコンピュータプログラムを含む記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフォトレジスト（以下レジストという）の現像処理では、レジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光された半導体ウエハ（以下、ウエハという）表面にノズルから現像液を供給している。ウエハ面内の処理の均一性を得るために、前記現像液はウエハ表面全体に均一に液膜が形成されるように供給され、当該液膜によりレジストが溶解される。
【０００３】
このように現像液の液膜を形成する手法としては、長尺の吐出口を備えたノズルを移動させながら静止状態にあるウエハに現像液を吐出して、ウエハ表面全体に液盛りを行う手法（パドル現像）や、ウエハを鉛直軸回りに回転させながら例えば当該ウエハの径方向に沿って現像液を供給し、遠心力により現像液を塗り広げる手法（パドルレス現像）が知られている。
【０００４】
レジストを構成する材料の組成から考えて、現像液とレジストとの反応は比較的短時間で進行する。しかし、上記の各手法においては均一な液膜を形成するために多量の現像液を使用すると共に、時間をかけてこの現像液をウエハに供給している。このように現像液を供給する工程で多くの時間が費やされているために、現像液の供給を開始してからレジストとの反応を終了するまでにある程度の時間、例えばおおよそ３０秒〜６０秒を要している。
【０００５】
ところで、ウエハの露光処理として液浸露光処理が行われる場合があり、この液浸露光に用いられる液がウエハへ与える影響を抑えるために、レジストの撥水性が高くなる傾向にある。しかし、撥水性が高いレジストを用いた場合、上記の各手法で現像を行うと、現像液に濡れない箇所が発生しやすくなってしまう。従って、このような高撥水性のレジストに対して現像液の液膜を均一に形成するために、より多くの現像液が必要になってしまい、コスト高になること及び現像液の供給時間が更に長くなってしまい、現像装置の高スループット化が妨げられることが懸念されている。
【０００６】
特許文献１には霧状にした現像液を基板が収納されたチャンバ内に供給することが記載されている。基板はホットプレートから浮いた状態で支持され、この基板の温度はホットプレートにより調整される。そして、基板の温度を霧状の現像液の温度よりも低く設定することにより、現像液を基板表面で結露させて液膜を形成する手法について記載されている。しかし、基板を温調プレートに載置して現像液の蒸気を当該基板に結露させることについては記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７７７２６８（段落０１３９、１４１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、現像液の使用量を抑えると共に速やかに基板表面全体に現像液の液膜を形成することができる現像装置、現像方法及びこの現像方法を実施するコンピュータプログラムを備えた記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の現像装置は、露光された基板を現像する現像装置において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、
この処理容器内に設けられ、基板を載置するための温調プレートと、
前記処理容器内の基板の表面に現像液のミスト及び蒸気を含む雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給部と、
前記温調プレートを、前記雰囲気ガスが基板上に結露する温度に調整するための第１の温度調整部と、を備え、
前記処理容器の内壁は、前記雰囲気ガスが当該内壁に結露しにくい温度に維持されていることを特徴とする。
【００１０】
これらの現像装置は、例えば前記基板の表面の現像液の液膜が基板の処理レシピに応じた厚さとなるように前記第１の温度調整部を介して温調プレートの温度を設定する温度設定部を備えている。また、前記処理容器の内壁を、前記蒸気が当該内壁に結露しない温度に維持するための第２の温度調整部を備えていてもよい。さらに、前記温調プレートは、例えば当該温調プレートの表面に基板を吸着するための吸着機構を備えている。
【００１１】
前記現像雰囲気ガスは、現像液のミスト及び蒸気を含む代わりに、現像液の蒸気を含んでいてもよく、例えば前記雰囲気ガス供給部は、雰囲気ガスを加熱する加熱手段を備える。雰囲気ガスは、前記加熱手段により加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されてもよい。
【００１２】
また、本発明の現像方法は、露光された基板を現像する現像方法において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器内に基板を搬入する工程と、
処理容器内に搬入された基板の表面に現像液のミスト及び蒸気を含む雰囲気ガスを供給する工程と、
処理容器内に設けられ、基板を載置するための温調プレートを、前記蒸気が基板上に結露する温度以下に調整する工程と、
前記温調プレートの上に基板を載置して前記蒸気を結露させ、前記ミストと結露分とにより現像液の液膜を形成する工程と、を含み、
前記処理容器の内壁は、前記蒸気が当該内壁に結露しにくい温度に維持されていることを特徴とする。
【００１３】
前記基板の表面の現像液の液膜が基板の処理レシピに応じた厚さとなるように温調プレートの温度を設定する工程を含んでいてもよい。前記現像雰囲気ガスは、例えば現像液のミスト及び蒸気を含む代わりに、現像液の蒸気を含むことを特徴とする。前記雰囲気ガスを加熱手段により加熱する工程を含んでいてもよく、その場合、雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の記憶媒体は、露光された基板を処理容器内にて現像する現像装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、上述の現像方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、現像液のミスト及び蒸気を含む雰囲気ガスを基板に供給し、現像液の蒸気が基板上に結露する温度以下になるように基板が載置される温調プレートの温度を設定するため、現像液の使用量を抑えると共に基板表面全体に速やかに液膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態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】前記現像装置の斜視図である。
【図４】現像液の蒸気圧曲線を示したグラフ図である。
【図５】ウエハに現像液が結露する様子を示した説明図である。
【図６】制御部が備えるステージの温度と現像液膜の膜厚との対応関係を示した説明図である。
【図７】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図８】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図９】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図１０】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図１１】他の現像装置の縦断側面図である。
【図１２】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図１３】他の処理手順を示した工程図である。
【図１４】現像装置の処理容器の他の構成を示した説明図である。
【図１５】評価試験により得られたウエハの縦断面図である。
【図１６】評価試験により得られたウエハの縦断面図である。
【図１７】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【図１８】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【図１９】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の実施形態に係る現像装置１について、その縦断側面図、横断平面図である図１、図２を夫々参照しながら説明する。この現像装置１は筐体１１を備えており、筺体１１の側壁にはウエハＷの搬送口１２が開口している。この搬送口１２を介して図２に示す搬送手段２１によりウエハＷが筐体１１内に搬送される。
【００１８】
例えばこのウエハＷの表面には撥水性のレジスト膜が形成されており、このレジスト膜はポジレジストにより構成され、露光装置にて、所定のパターンに沿って露光されている。ただし、本発明の現像装置及び現像手法は、有機現像であっても適用することができ、ポジレジスト同様にネガレジストについても適用できる。有機現像とは有機物を主薬とする現像液を用いた現像である。また、ウエハＷは、前記露光後この現像装置１に搬送するまでに加熱（ポストエクスポージャベーク：ＰＥＢ）処理を受けている。搬送手段２１は、ウエハＷの側周を囲むアーム体２２と、このアーム体２２の側周に複数、この例では４つ設けられ、ウエハＷの裏面を支持する支持部２３とを備えている。
【００１９】
筺体１１内には、当該筐体１１内を上下に仕切る仕切り板１３が設けられている。仕切り板１３の上側はウエハＷを後述の処理容器５へ搬入するための搬入領域１４ａとして構成されている。搬入領域１４ａには冷却プレート１５が設けられている。冷却プレート１５は概ね円形に形成されており、前記搬送手段２１との間でウエハＷの受け渡しを行う際に、当該搬送手段２１の支持部２３と干渉しないように側周から中央に向かう切り欠き１６が設けられている。冷却プレート１５は、その裏面側に例えば温度調整された水を流すための図示しない流路を備えており、現像装置１の前段の加熱装置で加熱処理されたウエハＷが冷却プレート１５に載置されると、当該ウエハＷが冷却される。
【００２０】
冷却プレート１５にはスリット１７ａ，１７ｂが設けられ、後述の昇降ピン４２がこのスリット１７ａ、１７ｂを介して冷却プレート１５の表面上に突出する。仕切り板１３の下側の下方領域１４ｂには冷却プレート１５に接続された駆動部１８が設けられており、当該冷却プレート１５を、現像装置１の手前側から奥側へ向けて形成されたガイド１５ａに沿って水平方向に移動させる。
【００２１】
現像装置１の斜視図である図３も参照しながら説明する。現像装置１の奥側にはウエハＷを載置する円形の温調プレート３が設けられており、温調プレート３の内部には温調された流体、例えば水の流路３１が形成されている。温調プレート３には温調水供給管３２、温調水回収管３３の各々の一端が接続されており、温調水供給管３２、温調水回収管３３の各々の他端はポンプ３４に接続されている。温調水供給管３２には温調部３５が介設されており、当該温調部３５に供給された水を加熱するためのヒータと、熱交換により前記水を冷却する冷媒の流路とを備えている。前記ヒータの出力及び前記冷媒の流通量が制御されることにより、前記ユーザが設定する温度に水が温調される。
【００２２】
温調水供給管３２、温調水回収管３３及び流路３１は温調水の循環路をなしており、ポンプ３４により温調水供給管３２に供給された水は、前記温調部３５にて温調されて流路３１に供給される。そして、ポンプ３４により流路３１から温調水回収管３３を介して回収され、繰り返し温調水供給管３２に供給されて温調される。このように温調水が流通することで、温調プレート３の表面全体の温度が均一に、且つ温調部３５にて温調される水の温度と同じ温度に制御される。そして、温調プレート３に載置されたウエハＷは、この温調プレート３表面と同じ温度に温調される。
【００２３】
温調プレート３の表面の中央部に吸引口３６が開口しており、温調プレート３の表面の周縁部には温調プレート３の周方向に沿って複数の吸引口３７が開口している。これら吸引口３６，３７には排気管３８の一端が各々接続されている。各排気管３８の他端は合流し、流量制御部３９を介して真空ポンプなどにより構成される排気手段４０に接続されている。流量制御部３９は、バルブやマスフローコントローラを備え、排気量を制御する。これら、吸引口３６、３７、流量制御部３７及び排気手段４０は、ウエハＷを温調プレートに吸着させる吸着機構を構成する。
【００２４】
温調プレート３の表面には、当該温調プレート３の周方向に３つの孔４１が配列されており、この孔４１には、温調プレート３の厚さ方向に３本の昇降ピン４２が挿通されている（図１では便宜上２本のみ図示している）。昇降ピン４２は、昇降機構４３により温調プレート３の表面にて突没し、冷却プレート１５と温調プレート３との間でウエハＷの受け渡しを行う。温調プレート３内において、昇降ピン４２の周囲には既述の温調水の漏れを防ぐためのシール部材４４が設けられている。
【００２５】
仕切り板１３において、温調プレート３を囲うように複数の排気口４５が開口しており、排気口４５には排気管４６の一端が接続されている。排気管４６の他端は合流し、流量制御部４７を介して排気手段４０に接続されている。流量制御部４７は、流量制御部３９と同様に構成されている。また、仕切り板１３上には排気口４５を囲うようにＯリング４８が設けられている。
【００２６】
温調プレート３上には処理容器５が設けられており、この処理容器５は、下方が開口した扁平な円形状の容器として構成されている。処理容器５は、支持部５１を介して昇降機構５２に接続され、当該昇降機構５２により昇降自在に構成されている。図１に示すように処理容器５の下降時にはこの処理容器５の下端がＯリング４８に密着し、処理容器５内に気密な処理空間（処理雰囲気）Ｓが形成される。処理容器５の壁部にはヒータ５９が設けられている。このヒータ５９は処理容器５の内壁を、後述の現像雰囲気ガスが結露しにくい温度に維持する。現像雰囲気ガスが結露しにくい温度とは、現像雰囲気ガスが結露しない温度も含み、処理空間Ｓに供給される現像雰囲気ガスに含まれる現像液の蒸気の露点よりも高い温度のことを言う。処理容器５の天井部の中央下面には現像液の蒸気を処理空間Ｓに供給するためのノズル５３が設けられている。ノズル５３は、処理容器５の天井中央部に設けられた開口部５４を介して現像雰囲気ガス供給管５５の一端に接続されている。
【００２７】
現像雰囲気ガス供給管５５の他端は、現像雰囲気ガス加熱部５６、流量制御部５７をこの順に介して現像液が貯留された現像液供給源５８に接続されている。現像液供給源５８は不図示の圧送手段を備え、現像雰囲気ガス供給管５５の下流側に現像液を供給する。流量制御部５７は流量制御部３９、４７と同様にバルブやマスフローコントローラを備え、下流側への現像液の供給流量を制御する。現像雰囲気ガス加熱部５６は、現像雰囲気ガス供給管５５から供給された現像液と、後述の不活性ガス供給管６１から供給されたＮ2ガスとを混合し、現像液のミスト（以下、現像ミストという）を含んだ現像雰囲気ガスを生成することができる。生成した現像雰囲気ガスは、現像雰囲気ガス供給管５５を介して処理空間Ｓに供給される。
【００２８】
さらに、現像雰囲気ガス加熱部５６は例えばヒータなどの加熱手段を備えており、この現像雰囲気ガスを加熱し、所定の温度に調整することができる。第１の実施形態において、この現像雰囲気ガスは、現像ミスト及び現像液の蒸気（以下、現像蒸気という）を含む温度に制御される。後述のように温調プレート３の温度を制御してウエハＷへの結露量を制御するために、例えば現像処理時に流量制御部５７により現像雰囲気ガス加熱部５６に供給される現像液の供給流量、前記現像蒸気中の現像液の量（ｇ／ｃｍ３）及び現像雰囲気ガスの温度はウエハＷの処理ごとに一定となるように制御される。また、処理空間Ｓへの現像雰囲気ガスの供給時間もウエハＷ毎に一定になるように制御され、排気口４５及び吸引口３６、３７からの排気量も例えばウエハＷの処理ごとに一定となるように制御される。これによって、各ウエハＷに一定の量の現像ミストが付着するように制御されている。現像雰囲気ガス供給管５５及び現像雰囲気ガス加熱部５６は、雰囲気ガス供給部を構成する。
【００２９】
現像雰囲気ガス加熱部５６には不活性ガス供給管６１の一端が接続されている。不活性ガス供給管６１の他端は、流量制御部６３を介して不活性ガス例えばＮ2ガスが貯留されたＮ2ガス供給源６４に接続されている。Ｎ2ガスは、上記のように現像雰囲気ガスに含まれた状態で、処理空間Ｓに供給することもできるし、パージガスとして、現像雰囲気ガス供給管５５を介して単独で処理空間Ｓに供給することもできる。
【００３０】
ここで、第１の実施形態の現像装置１による処理の概略を説明する。図４は、現像液の蒸気圧曲線Ｒ１を示しており、グラフの横軸は現像蒸気の温度、グラフの縦軸は、現像蒸気中に含まれる現像液量（ｇ／ｍ３）を示している。ここでは、前記現像雰囲気ガス加熱部５６により生成し、処理空間Ｓに供給された現像雰囲気ガス中の現像蒸気が、例えばグラフ中に示す点Ｐの状態であるものとして説明する。即ち、前記現像蒸気はその温度がｔ０で、Ｘｇ／ｃｍ3の現像液を含む。
【００３１】
図５（ａ）は現像処理前のウエハＷを示している。現像蒸気が処理空間Ｓに供給され、前記ウエハＷが温調プレート３に載置されると、当該温調プレート３の温度に従ってウエハＷの温度が下がる。それによってグラフで点Ｐ’として示すようにウエハＷの周囲の現像蒸気の温度がｔ０から露点ｔ１に下げられる。露点ｔ１は、現像蒸気が飽和蒸気になる最高温度である。つまり、当該露点ｔ１よりも高い温度は当該現像蒸気が結露しない温度であり、露点ｔ１以下の温度は当該現像蒸気が結露する温度である。そして、このように現像蒸気の温度が露点ｔ１になると、当該現像蒸気に含まれている現像液がウエハＷ表面に結露し、図５（ｂ）に示すように極めて薄い現像液膜５０が形成される。現像蒸気の温度が露点ｔ１よりもさらに低下すると、現像液の結露量が増加し、図５（ｃ）にＨ１で示す現像液膜５０の膜厚が大きくなる。
【００３２】
そして、例えばグラフ中に示すｔ２まで現像蒸気の温度を下げると、露点ｔ１における現像液の飽和量であるＸと温度ｔ２における現像液の飽和量であるＹとの差分に対応する量の現像液がウエハＷ表面に結露する。同様に、ｔ３まで現像蒸気の温度を下げると、前記Ｘと温度ｔ３における現像液の飽和量であるＺとの差分に対応する量の現像液がウエハＷ表面に結露する。このようにウエハＷ表面に結露する現像液量に応じて、現像液膜５０の膜厚Ｈ１が変化する。従って、温調プレート３の温度を制御することにより、前記結露量を制御し、現像液膜５０の膜厚Ｈ１の大きさを制御することができる。
【００３３】
既述のようにウエハＷ表面には、一定の量の現像ミストが付着するため、実際にはウエハＷに形成される現像液膜の膜厚Ｈ１は、現像蒸気に含まれる現像液が結露した分と現像ミストの付着分とを合わせたものとなる。現像装置１では、後述の制御部１００のメモリにウエハＷの温度と、現像液膜５０の膜厚Ｈ１との対応関係が記憶されている。ユーザが膜厚Ｈ１を決定すると、その対応関係に従って、温調プレート３の温度が制御されるように温調部３５が動作する。
【００３４】
現像液膜５０の形成後、この現像装置１において現像液膜５０の液分が除去され、ウエハＷ表面が乾燥した状態となり、レジストと現像液との反応が停止される。このようにウエハＷを乾燥した状態にするためには、現像液膜５０の膜厚は小さいほど好ましい。また、レジストパターンを形成するにあたり現像不良や欠陥が発生しなければ、膜厚Ｈ１は小さくてよい。ユーザはこれらのことを考慮して任意に膜厚Ｈ１を決定する。図５（ｃ）の膜厚Ｈ１の具体的な値としては例えば１μｍ〜１００μｍである。
【００３５】
現像装置１の構成の説明に戻って、制御部１００について説明する。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、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、後述の作用で説明する現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納されている。このプログラムが制御部１００に読み出されることで、制御部１００は現像装置１の各部へ制御信号を送信する。それによって、処理容器５及び昇降ピン４２の昇降、温調部３５による水の温調、温調プレート３の流路３１への温調水の供給、処理容器５のヒータ５９の出力、現像雰囲気ガスの処理空間Ｓへの供給などが制御される。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。
【００３６】
また、制御部１００のメモリには、図６に示すようなテーブル６５が記憶されている。図中６６はバスである。このテーブル６５は、処理レシピの番号ごとにウエハＷが載置されたときの温調プレート３の温度と、現像液膜５０の膜厚Ｈ１との対応関係が記憶されている。温調プレート３の温度は、既述のように当該温調プレート３に載置されたウエハＷの温度に等しい。制御部１００は、例えばディスプレイからなる表示部を備えており、当該表示部にも前記対応関係が表示される。ユーザは、表示部に表示される対応関係に基づいて、例えば不図示の入力部から、処理レシピの番号を選択することにより、前記温調プレート３の温度及び現像液膜５０の膜厚Ｈ１を決定する。
【００３７】
続いて、現像装置１の作用について説明する。先ず、ユーザが不図示の入力部から前記処理レシピの番号を選択して、温調プレート３の温度と、現像液膜５０の膜厚Ｈ１とを決定する。然る後、ユーザが選択した処理レシピに応じた温度で温調プレート３に温調水が供給され、当該温度例えば２０℃に温調プレート３表面が温調される。また、排気口４５及び吸引口３６、３７から所定の排気量で排気が行われると共にヒータ５９により処理容器５の内壁の温度が、例えばウエハＷに供給される現像雰囲気ガスの温度と同じ温度に温調される。
【００３８】
続いて、搬送手段２１が前段の加熱装置にて加熱処理されたウエハＷを保持した状態で、搬送口１２を介して筐体１１内に進入し（図７（ａ））、下降してウエハＷを冷却プレート１５に受け渡した後に後退する（図７（ｂ））。冷却プレート１５はウエハＷを冷却しながら温調プレート３上へ前進する。この冷却プレート１５により冷却されるウエハＷの温度は、処理容器５に供給される現像蒸気の露点よりも高い温度、例えば５０℃になるように制御される。
【００３９】
冷却プレート１５によりウエハＷが温調プレート３上に搬送されると、昇降ピン４２が上昇し、ウエハＷを保持する（図７（ｃ））。冷却プレート１５が搬送口１２側へ後退し（図８（ａ））、昇降ピン４２が下降して、ウエハＷが温調プレート３に載置される。ウエハＷの中央部、周縁部が吸引口３６、３７に夫々吸引されて、ウエハＷの裏面全体が温調プレート３の表面に密着し、ウエハＷ全体が温調プレート３の表面温度と同じ温度になるように温調されると共に処理容器５が下降して処理空間Ｓが形成される（図８（ｂ））。
【００４０】
現像雰囲気ガス加熱部５６により現像ミスト及び現像蒸気を含んだ現像雰囲気ガスが生成し、処理空間Ｓに供給される。現像雰囲気ガス中の現像ミストがウエハＷに付着すると共に現像蒸気に含まれる現像液がウエハＷ表面で冷却されて結露し、現像液膜５０が形成され、現像液膜５０の膜厚Ｈ１がユーザの設定した膜厚になると（図８（ｃ））、前記現像雰囲気ガスの供給と、排気口４５からの排気とが停止し、現像液膜５０とレジストとの反応が進行する（図９（ａ））。
【００４１】
処理空間Ｓへ前記現像雰囲気ガスの供給を開始してから予め設定された時間が経過すると、排気口４５からの排気が再び開始されると共に処理空間ＳにＮ2ガスが供給され（図９（ｂ））、処理空間Ｓの現像雰囲気ガスがパージされて除去されると共にウエハＷの表面がＮ2ガスにより乾燥された状態となる（図９（ｃ））。ウエハＷの乾燥後、Ｎ2ガスの供給が停止し、昇降ピン４２がウエハＷを温調プレート３から浮かせると共に処理容器５が上昇して処理空間Ｓが外部雰囲気に開放される（図１０（ａ））。
【００４２】
然る後、冷却プレート１５が温調プレート３上に移動し、当該ウエハＷが冷却プレート１５に載置され、冷却プレート１５は搬送口１２へと移動する（図１０（ｂ））。そして、冷却プレート１５に受け渡す時とは逆の動作で搬送手段２１がウエハＷを受け取り、現像装置１からウエハＷを搬出する。その後、ウエハＷは不図示の洗浄装置に搬送されて、その表面に洗浄液が供給される。そして、レジスト膜において現像液と反応して改質された部分が洗い流され、レジストパターンが形成される。
【００４３】
この第１の実施形態の現像装置１によれば、現像雰囲気ガスに含まれる現像ミストをウエハＷに付着させると共に、ウエハＷを温調プレート３により冷却し、現像雰囲気ガスに含まれる現像蒸気をウエハＷ表面に結露させて、現像液膜５０を形成している。従って、ノズルによりウエハＷ表面に現像液を供給する場合に比べて速やかにウエハＷ表面全体に現像液膜を形成することができるため、スループットの向上を図ることができる。また、現像装置１では、前記現像液膜を形成するにあたり大量の現像液をウエハＷに供給する必要が無いので、現像液の使用量を削減し、処理の低コスト化を図ることができる。さらに、この現像装置１によれば、ウエハＷの面内の各部で現像液膜５０が形成される時間を揃えることができるので、ウエハＷの各部が現像液膜５０に接触する時間を揃えることができる。従って、ウエハＷの面内各部におけるパターンの均一性を向上させることができる。
【００４４】
現像装置１ではウエハＷが温調プレート３に載置されるときに、ウエハＷの中央部と周縁部とを吸引口３６、３７により吸引しているので、ウエハＷに反りがある場合でもウエハＷ全体を温調プレート３に密着させることができる。従って、ウエハＷの面内の各部を均一性高く温調し、より確実に均一性高いレジストパターンを形成することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態の現像装置７を図１１に示す。この現像装置７の現像装置１との差異点として、現像装置７では冷却プレート１５が設けられていない。この現像装置７の処理手順については、冷却プレート１５による搬送が行われないことを除いて現像装置１と同様である。図１２を用いてこの処理手順を簡単に説明すると、先ず、搬送手段２１から昇降ピン４２へ直接ウエハＷが受け渡され（図１２（ａ））、その後は第１の実施形態と同様に昇降ピン４２が下降すると共に処理容器５が下降して処理空間Ｓが形成され、温調プレート３にウエハＷが載置される。
【００４６】
続いて現像雰囲気ガスが供給され、現像液膜５０が形成される（図１２（ｂ））。温調プレート３にウエハＷが載置されてから予め設定された時間が経過したときにＮ2ガスが供給され、ウエハＷ表面が乾燥した状態となる。そして、処理容器５が上昇して、昇降ピン４２から搬送手段２１にウエハＷが受け渡される。
【００４７】
上記の各実施形態で、現像ミストの最大粒子径は例えば５０μｍ以下であり、平均粒子径は例えば１０μｍ以下である。このように粒子径を制御し、現像ミストをいわゆるドライフォグとすることで、現像処理を行う際にウエハＷ以外の箇所が現像液に濡れてしまうことを抑えることができる。それによって、現像欠陥やパーティクルの発生を抑えることができる。また、上記の現像雰囲気ガスの形成方法としては、現像液を加熱することに限られず、現像液に超音波を印加してもよい。
【００４８】
ところで、現像雰囲気ガス加熱部５６において現像雰囲気ガスを、現像液の飽和温度よりも高い温度、例えば５０℃に加熱し、現像ミストを蒸発させて、当該ミストを含まず、気体のみからなる現像雰囲気ガスを処理空間Ｓに供給してもよい。この場合は、現像雰囲気ガスに含まれる現像蒸気の結露分のみで、現像液膜５０が形成される。そして、例えばユーザは第１の実施形態と同様にこの結露量を制御し、所望の膜厚Ｈ１の現像液膜５０を形成できるようになっている。以下にこのような現像雰囲気ガスを供給する場合の処理手順について、上記の第１の実施形態との差異点を中心に説明する。
【００４９】
ウエハＷが温調プレート３に載置されて、現像雰囲気ガスに含まれる現像蒸気の露点以下の温度に温調されると共に処理空間Ｓが形成される（図１３（ａ））。処理空間Ｓに現像雰囲気ガスが供給され、前記現像蒸気がウエハＷ表面に結露し（図１３（ｂ））、ユーザが選択した処理レシピに応じた膜厚の現像液膜５０が形成されると、現像蒸気の供給及び排気口４５からの排気が停止する。その後、既述の第１の実施形態と同様にＮ2ガスが供給され、処理空間Ｓの現像雰囲気ガスが除去されると共にウエハＷが乾燥される。
【００５０】
このように現像ミストを含まない現像雰囲気ガスをウエハＷに供給する場合でも、既述の各実施形態と同様の効果が得られる。前記現像雰囲気ガスを供給する場合、処理空間Ｓ形成時には昇降ピン４２がウエハＷを浮いた状態で保持し、処理空間Ｓへ現像雰囲気ガスを供給した後にウエハＷを温調プレート３に載置してウエハＷを冷却し、現像液膜５０を形成してもよい。また、このような現像雰囲気ガスによる処理を行う場合、例えば、昇降ピン４２を介してウエハＷを温調プレート３から浮き上がらせ、処理空間Ｓに残留している現像蒸気の熱によりウエハＷを乾燥し、現像処理を停止させてもよい。
【００５１】
上記の各例でウエハＷを乾燥させるにあたっては、例えば上記の処理工程で、ウエハＷに現像液膜５０を形成した後、ウエハＷを温調プレート３に載置してから予め設定した時間が経過したときに、当該ウエハＷが温調プレート３上にある状態で処理容器５を上昇させて、処理空間Ｓを外部雰囲気に開放してもよい。処理空間Ｓが開放されることによって処理容器５の外部の空気がウエハＷの周囲に流れ、ウエハＷの周囲の現像蒸気の分圧が低下するため、現像液膜５０の蒸気圧が低下する。その結果、現像液膜５０の液分が蒸発して、ウエハＷ表面が乾燥した状態となる。また、このようなウエハＷが乾燥された状態とは、現像液を構成する液分が除去された状態であり、現像液を構成する他の成分はウエハＷに付着していてよい。前記液分を除去すれば現像液とレジストとの反応が停止することが後述の評価試験で確認されている。
【００５２】
各実施形態において、処理容器５のヒータ５９を設けることで、処理容器５へ現像液が付着してパーティクルとなることをより確実に防いでいるが、このようなヒータ５９を設けなくてもよい。例えば現像雰囲気ガス加熱部５６で加熱されたＮ2ガスを単独で処理空間Ｓに供給し、処理容器５の内壁を加熱する。それによって、前記内壁を、現像蒸気が結露する温度よりも高い温度に制御し、その後、上記の現像雰囲気ガスを供給してもよい。
【００５３】
各実施形態において現像蒸気及び現像ミストを処理空間Ｓに供給するにあたり、ノズル５３を用いているが、このようにノズルを用いることには限られない。例えば図１４に示すように開口部５４に多数の孔８２が形成されたプレート８３を設け、この孔８２を介して現像雰囲気ガスが処理空間Ｓに供給されるようにしてもよい。
【００５４】
（評価試験）
評価試験１
レジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光されたウエハＷ１〜ウエハＷ３に夫々ノズルにより現像液を供給した。ウエハＷ１については現像液供給後のレジストの断面を撮像した。ウエハＷ２については現像液供給後に洗浄液を２秒供給した後、レジストの断面を撮像した。ウエハＷ３については現像液供給後に洗浄液を１３秒供給した後、レジストの断面を撮像した。また、各ウエハＷ１〜Ｗ３に塗布するレジストの種類を変更して、同様の実験を行った。
【００５５】
図１５はこの評価試験１の結果を示している。図１５（ａ）〜（ｃ）が互いに同じレジストを用いたウエハＷ１〜Ｗ３の撮像結果であり、図１５（ｄ）〜（ｆ）が互いに同じレジストを用いたウエハＷ１〜Ｗ３の撮像結果である。いずれのレジストを用いた場合であっても、洗浄液が供給されていないウエハＷ１についてはパターンの解像が進行していなかった。それに対して、洗浄液が供給されたウエハＷ２、Ｗ３についてはパターンが解像されていた。
【００５６】
この実験の結果から露光されたレジストは、現像液が供給された段階ではなく、洗浄液が供給された段階で溶出を開始する。つまり、現像液により溶解された残渣を掻き出しているのではないことが分かる。従って、現像処理を行うにあたり、レジストに供給する現像液は少量であってもよいことが考えられる。この実験により本発明者は、上記の各実施形態のように、ウエハＷ表面で現像蒸気中の現像液を結露させたり、ウエハＷ表面に現像ミストを供給することで現像液の薄膜を形成することに思い至った。
【００５７】
評価試験２
評価試験１と同様に露光されたウエハＷ１、Ｗ２を用意した。ウエハＷ１についてはスピンチャックに載置し、そのスピンチャックにより鉛直軸回りに回転させながら、ノズルより現像液を供給した。現像液を供給しながら当該現像液の供給位置を、ウエハＷ１の周縁部から中心部に向けて径方向に移動させ、その後は中心部に向けて所定の時間現像液の供給を続けた。現像液供給後、ウエハＷ１に洗浄液を供給して現像液を除去し、レジストの断面を撮像した。
【００５８】
また、ウエハＷ２については容器本体と上蓋とからなる処理容器内に搬送した。上蓋を閉じて、処理容器内に気密な処理空間を形成した後、当該処理空間を排気しながら、第６の実施形態と同様に現像ミストを処理空間に供給して、処理雰囲気を形成した。現像ミスト供給後、ウエハＷ１に洗浄液を供給して現像液を除去し、レジストの断面を撮像した。
【００５９】
図１６（ａ）（ｂ）はウエハＷ１の撮像結果を、図１６（ｃ）（ｄ）はウエハＷ２の撮像結果を、夫々示している。このようにウエハＷ１とＷ２とで形成されたパターンの形状に殆ど差が見られなかった。この実験からミスト状にした現像液を用いてもノズルから現像液を供給する場合と同様に現像を行うことができることが示された。
【００６０】
評価試験３
評価試験１、２と同様に露光されたウエハＷを複数枚用意した。容器本体と上蓋とからなる処理容器に順次ウエハＷを搬送し、上蓋を閉じて気密な処理空間を形成した後、処理空間を排気しながら、当該処理空間に前記現像ミストを供給して処理雰囲気を形成した。現像ミストの供給時間は４５秒、６０秒、９０秒と夫々ウエハＷ毎に変更した。現像ミスト供給後は、上蓋を開いて処理空間を外部雰囲気に開放した後、ウエハＷを取り出し、当該ウエハＷに洗浄処理を行った。そして、各ウエハＷ面内の各所におけるレジストパターンのＣＤの平均を算出すると共にＣＤについて、ばらつきの指標である３σを算出した。現像ミストの供給時間が４５秒、６０秒、９０秒である実験を、夫々評価試験３−１、３−２、３−３とする。
【００６１】
評価試験４
評価試験２と同様にノズルから現像液を供給し、洗浄処理を行ったウエハＷについても評価試験４と同様にＣＤの平均及び３σを算出した。ノズルからの現像液の供給時間は、ウエハＷごとに変更した。この供給時間が短い順に夫々評価試験４−１、４−２、４−３とする。
【００６２】
評価試験５
ウエハＷの径方向に伸びる吐出口を備えたノズルをウエハＷの一端側から他端側へ、現像液を吐出しながら移動させてウエハＷに液盛りを行った後、洗浄処理を行った。現像液の供給時間はウエハＷ毎に変更しており、この供給時間が３０秒、６０秒であるものを夫々評価試験５−１、５−２とする。
【００６３】
図１７は評価試験３〜５の結果を示している。図中の棒グラフが各評価試験のＣＤ平均を、図中の点が各評価試験の３σを夫々示している。この結果から、現像ミストとして現像液を供給する場合も、ノズルにより現像液を供給する場合と同様に現像液の供給時間が長くなるとＣＤ平均が小さくなっていくことが分かる。また、３σについては、現像ミストとして現像液を供給する場合と、ノズルにより現像液を供給する場合との間で大きな差はない。これらの評価試験の結果から現像ミストによる現像は、ノズルにより現像液を供給する現像に比べてパターン形状に大きな影響を与えないことが示された。
【００６４】
評価試験６
評価試験３と同様に、露光されたウエハＷが搬入された処理空間を排気しながら、当該処理空間に現像ミストを供給した。現像ミストの供給時間は３０秒とした。現像ミストの供給停止後、処理空間を外部雰囲気に開放してウエハＷ表面を乾燥させ、その後にウエハＷの洗浄処理を行った。そして、評価試験３と同様にレジストパターンのＣＤの平均とＣＤの３σを算出した。現像ミストの供給停止から処理空間の開放までの時間はウエハＷ毎に設定し、夫々３０秒、１８０秒とした。この開放までの時間が３０秒であるものを評価試験６−１とし、１８０秒であるものを６−２とする。
【００６５】
また、現像ミストの供給時間を６０秒にして評価試験６−１、６−２と同様の実験を行った。現像ミストの供給停止から前記処理空間の開放までの時間はウエハＷ毎に変更し、夫々０秒、３０秒、１８０秒とした。この開放までの時間が０秒、３０秒、１８０秒であるものを夫々６−３、６−４、６−５とする。
【００６６】
図１８は評価試験６の結果を示している。図中の棒グラフがＣＤの平均を、図中の点がＣＤの３σを夫々示している。評価試験６−５では評価試験６−１〜６−４に比べて３σが若干大きくなっている。つまり、評価試験６−５ではパターンのＣＤのばらつきが若干大きくなっている。また、処理空間を開放するまでの時間が長くなるにつれて、ＣＤの平均が小さくなっている。これは現像ミストの供給を停止しても、処理空間に残った現像ミストによりウエハＷ表面が乾燥せず、現像が進んだためであると考えられる。この評価試験６の結果から、パターン形状は、ウエハＷ表面が乾燥するまでの時間により影響されることが分かる。
【００６７】
評価試験７
評価試験３と同様に、露光されたウエハＷが搬入された処理空間を排気しながら、当該処理空間に現像ミストを供給した。現像ミストの供給時間は６０秒とした。現像ミストの供給停止後、処理空間を開放してウエハＷ表面を乾燥させ、その後にウエハＷの洗浄処理を行った。処理空間を開放してから洗浄処理を行うまでの時間はウエハＷ毎に設定し、夫々１０秒、４５秒、９０秒、１８０秒、６００秒とした。洗浄処理後は、評価試験３と同様にレジストパターンのＣＤの平均とＣＤの３σを算出した。洗浄処理を行うまでの時間が１０秒、４５秒、９０秒、１８０秒、６００秒であるものを夫々評価試験７−１、７−２、７−３、７−４、７−５とする。
【００６８】
図１９は評価試験７の結果を示している。図中の棒グラフがＣＤの平均を、図中の点がＣＤの３σを夫々示している。各評価試験間でＣＤの平均及び３σは大きく変動していない。従って、ウエハＷの乾燥を行ってから洗浄処理を行うまでの時間はパターンの形状に大きく影響しないことが分かる。従って、上記のようにウエハＷ表面を乾燥させた後、洗浄装置までウエハＷを搬送して洗浄処理を行うことが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００６９】
Ｗ      ウエハ
Ｓ      処理空間
１      現像装置
１１    筐体
１２    搬送口
１５    冷却プレート
２１    搬送手段
３      温調プレート
３５    温調部
３６、３７  吸引口
４２    昇降ピン
４３    昇降機構
４５    排気口
５      処理容器
５６    現像雰囲気ガス加熱部
８１    現像ミスト供給部
１００  制御部
【図１】
2011166087.tif 000003
【図２】
2011166087.tif 000004
【図３】
2011166087.tif 000005
【図４】
2011166087.tif 000006
【図５】
2011166087.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011166087.tif 000009
【図８】
2011166087.tif 000010
【図９】
2011166087.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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