(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストパターンを形成するために露光後の基板の表面に現像液を供給する現像工程と、
次いで、前記基板の表面に第１の洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を当該基板から除去する洗浄工程と、
続いて、界面活性剤を含む第２の洗浄液を前記基板の表面に供給して、前記基板の表面全体を被覆する液膜を形成する液膜形成工程と、
その後、前記基板を第１の回転数で回転させると共に当該基板の中心部にガスを供給して前記液膜に局所的な薄膜領域を形成するガス供給工程と、
然る後、前記基板の回転数を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数にして遠心力により前記薄膜領域にて液膜を破って乾燥領域を形成し、当該乾燥領域を前記基板の周縁部に広げて基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記第１の回転数は１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記第２の回転数は１５００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記乾燥領域が形成されてから当該乾燥領域が前記基板の表面全体に広がるまでの間、前記ガスの供給を停止させる工程を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記液膜形成工程は、
前記第１の回転数よりも低い第３の回転数で前記基板を回転させながら、前記第２の洗浄液を当該基板に供給する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記第３の回転数は１０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍであることを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記液膜形成工程は、
前記第２の洗浄液が供給される位置を、回転する前記基板の中心部と周縁部との間で移動させる工程と、を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記液膜形成工程は、
第１のノズル、第２のノズルから回転する前記基板の中心部、当該中心部の外側に、前記第２の洗浄液を各々供給する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記第２の洗浄液を前記基板に供給する前に、当該基板から前記第１の洗浄液を除去するための第１の洗浄液除去工程が行われ、
当該第１の洗浄液除去工程は、
前記基板を回転させて前記第１の洗浄液を振り切る工程と、
次いで、当該基板の表面に残留する前記第１の洗浄液を凝集させるために当該基板の回転数を低下させる工程と、
その後、凝集した第１の洗浄液を振り切るために当該基板の回転数を上昇させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項１０】
現像液が供給されることにより現像が行われてレジストパターンが表面に形成された基板を保持して鉛直軸回りに回転させるための基板保持部と、
前記基板の表面に第１の洗浄液を供給する第１の洗浄液供給部と、
前記基板の表面に界面活性剤を含む第２の洗浄液を供給する第２の洗浄液供給部と、
前記基板の表面の中心部にガスを供給するガス供給部と、
前記基板の表面に前記第１の洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を当該基板から除去するステップと、続いて前記基板の表面に前記第２の洗浄液を供給し、当該基板の表面全体を被覆する液膜を形成するステップと、その後、前記基板を第１の回転数で回転させると共に当該基板の中心部にガスを供給して前記液膜に局所的な薄膜領域を形成するステップと、然る後、前記基板の回転数を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数にして遠心力により前記薄膜領域にて液膜を破って乾燥領域を形成し、当該乾燥領域を前記基板の周縁部に広げて基板の表面を乾燥させるステップと、を行うように制御信号を出力する制御部と、
備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
現像されてパターンが形成されたレジスト膜を表面に備える基板を洗浄する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項１ないし９のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップ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、現像されてレジストパターンが形成された基板を処理する基板処理方法、基板処理装置及び当該基板処理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】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対するフォトリソグラフィ工程では、ウエハの表面にレジスト膜が形成され、このレジスト膜が所定のパターンに沿って露光された後、現像されてレジストパターンが形成される。この現像後は、洗浄液として例えば純水が供給されてウエハが洗浄された後、ウエハが乾燥される。
【０００３】
上記のウエハの乾燥は、ウエハを回転させて純水を振り切ることで行われる場合が有る。しかし、純水は比較的表面張力が大きいため、レジストパターン間の洗浄液を振り切る際に比較的大きな応力が作用することで、パターン倒れ、即ちパターンを構成する壁部の倒壊が起こるおそれがある。特許文献１には、このパターン倒れを抑制するために、表面張力が比較的低い置換液をウエハに供給して、パターンの凹部内の純水をこの置換液に置換した後、比較的高い回転数で回転するウエハの中心部にガスを供給してウエハ表面の置換液の液膜を破って円形の乾燥領域を形成すると共に、遠心力により乾燥領域をウエハの周縁部に広げてウエハを乾燥させる手法について記載されている。
【０００４】
ところで、レジストパターンを微細化するために、極紫外線（ＥＵＶ）を用いて上記の露光が行われるフォトリソグラフィ工程を実施することが検討されており、このＥＵＶを用いるフォトリソグラフィ工程では、上記の現像液、純水、置換液が順次供給された後でも比較的高い撥水性を備えるレジストを使用することが検討されている。また、上記の特許文献１に記載の手法で乾燥領域を形成するにあたり、ウエハの中心部においてガスから受ける圧力及びガスの流れを、ウエハの周方向に見て均一にすることは難しいため、乾燥領域の形状が歪む懸念が有る。上記の撥水性が高いレジスト膜を用いた場合、置換液はこのガスによる影響を大きく受ける結果、当該乾燥領域の形状の歪みが大きくなる懸念がある
【０００５】
乾燥領域の形状の歪みが大きいと、ウエハの周方向の各位置に関して、ウエハの中心部側から周端側への置換液の排出状態のばらつきが大きくなるので、ウエハの中心からの距離が同じ各位置について、置換液の表面張力によって受ける作用のばらつきが大きくなる。その結果、ウエハの表面の特定の位置に比較的大きな力が加わるケースが発生し、既述のパターン倒れが起きる懸念が有る。このような事情から、より確実にレジストパターンの欠陥を抑えることができる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許文献１  特開２０１４−２０３９４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情においてなされたものであり、その目的は、現像後の基板を洗浄するにあたり、レジストパターンに欠陥が生じることを防ぐことができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板処理方法は、レジストパターンを形成するために露光後の基板の表面に現像液を供給する現像工程と、
次いで、前記基板の表面に第１の洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を当該基板から除去する洗浄工程と、
続いて、界面活性剤を含む第２の洗浄液を前記基板の表面に供給して、前記基板の表面全体を被覆する液膜を形成する液膜形成工程と、
その後、前記基板を第１の回転数で回転させると共に当該基板の中心部にガスを供給して前記液膜に局所的な薄膜領域を形成するガス供給工程と、
然る後、前記基板の回転数を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数にして遠心力により前記薄膜領域にて液膜を破って乾燥領域を形成し、当該乾燥領域を前記基板の周縁部に広げて基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の基板処理装置は、現像液が供給されることにより現像が行われてレジストパターンが表面に形成された基板を保持して鉛直軸回りに回転させるための基板保持部と、
前記基板の表面に第１の洗浄液を供給する第１の洗浄液供給部と、
前記基板の表面に界面活性剤を含む第２の洗浄液を供給する第２の洗浄液供給部と、
前記基板の表面の中心部にガスを供給するガス供給部と、
前記基板の表面に前記第１の洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を当該基板から除去するステップと、続いて前記基板の表面に前記第２の洗浄液を供給し、当該基板の表面全体を被覆する液膜を形成するステップと、その後、前記基板を第１の回転数で回転させると共に当該基板の中心部にガスを供給して前記液膜に局所的な薄膜領域を形成するステップと、然る後、前記基板の回転数を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数にして遠心力により前記薄膜領域にて液膜を破って乾燥領域を形成し、当該乾燥領域を前記基板の周縁部に広げて基板の表面を乾燥させるステップと、を行うように制御信号を出力する制御部と、
備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の記憶媒体は、現像されてパターンが形成されたレジスト膜を表面に備える基板を洗浄する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは上記の基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像された後に第１の洗浄液によって洗浄された基板に第２の洗浄液が供給されて液膜が形成された後、基板を第１の回転数で回転させながら当該基板の中心部にガスを供給して前記液膜に局所的な薄膜領域を形成した後、基板の回転数を第２の回転数に上昇させる。遠心力により薄膜領域の液膜が破れて乾燥領域が形成され、当該乾燥領域が基板の周縁部に向けて広げられる。この遠心力は基板の周方向に均一性高く作用するので、乾燥領域の形状を真円ないしは概ね真円にすることができる。即ち、基板の周方向における各位置で置換液の排出状態が揃い、基板の中心からの距離が同じ各位置では、同様の置換液の表面張力の作用を受ける。その結果として、基板の周方向における特定の位置に過度の力が加わることを防ぐことができる。従って、レジストパターンの欠陥の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】ウエハの回転数の推移と、各種の液及びガスがウエハに供給されるタイミングとを示すタイムチャートである。
【図４】前記現像装置により行われるウエハの処理の工程図である。
【図５】前記現像装置により行われるウエハの処理の工程図である。
【図６】前記現像装置により行われるウエハの処理の工程図である。
【図７】前記現像装置により行われるウエハの処理の工程図である。
【図８】前記現像装置により行われるウエハの処理の工程図である。
【図９】前記現像装置により行われるウエハの処理の工程図である。
【図１０】前記現像装置により行われるウエハの処理の工程図である。
【図１１】前記現像装置によって処理されるウエハを示す平面図である。
【図１２】前記現像装置によって処理されるウエハを示す概略斜視図である。
【図１３】前記現像装置によって処理されるウエハを示す概略斜視図である。
【図１４】前記現像装置によって処理されるウエハを示す概略斜視図である。
【図１５】前記現像装置によって処理されるウエハを示す概略斜視図である。
【図１６】前記現像装置によって処理されるウエハを示す概略斜視図である。
【図１７】他の構成の現像装置によって処理されるウエハを示す概略斜視図である。
【図１８】評価試験の結果を示すウエハの平面図である。
【図１９】評価試験の結果を示すウエハの平面図である。
【図２０】評価試験の結果を示すウエハの平面図である。
【図２１】評価試験の結果を示すウエハの平面図である。
【図２２】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【図２３】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【図２４】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の基板処理装置を構成する現像装置１について、図１の縦断側面図及び図２の平面図を参照しながら説明する。現像装置１には、図示しない基板搬送機構により、ウエハＷが搬送される。このウエハＷの表面にはレジスト膜が形成されており、当該レジスト膜は所定のパターンに沿って例えばＥＵＶによって露光されている。この現像装置１における処理前のレジスト膜の純水に対する接触角は、例えば８０°以上である。
【００１４】
図中１１は、ウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持するための基板保持部をなすスピンチャックである。スピンチャック１１は回転軸１２を介して回転機構１３と接続されており、ウエハＷを保持した状態で回転自在に構成されている。スピンチャック１１上のウエハＷを囲むようにして上方側が開口するカップ体２１が設けられている。このカップ体２１は例えば上部側が四角状であり、下部側が円筒状の外カップ２２と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ２３とからなる。外カップ２２の下端部に接続された昇降部１４により外カップ２２が昇降し、更に内カップ２３は外カップ２２の下端側内周面に形成された段部に押し上げられて昇降可能に構成されている。
【００１５】
またスピンチャック１１の下方側には円形板２４が設けられており、この円形板２４の外側には断面が凹部状に形成された液受け部２５が全周に亘って設けられている。液受け部２５の底面にはドレイン排出口２６が形成されており、ウエハＷからこぼれ落ちるか、あるいは振り切られて液受け部２５に貯留された各種の液は、このドレイン排出口２６を介して現像装置１の外部に排出される。また円形板２４の外側には断面山形のリング部材２７が設けられている。円形板２４を貫通するように３本（図１では２本のみ表示）の昇降ピン１５が設けられ、昇降機構１６により昇降される。基板搬送機構とスピンチャック１１との間で昇降ピン１５を介してウエハＷが受け渡される。
【００１６】
現像装置１は、現像液ノズル３１、純水ノズル３２、置換液ノズル３３及びガスノズル３４を備えている。現像液ノズル３１は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの直径方向に伸びるスリット状の吐出口３１ａを備えている。この現像液ノズル３１は、現像液供給系３１Ａに接続されている。
【００１７】
第１の洗浄液供給部を構成する純水ノズル３２は細孔である吐出孔を備えており、純水を吐出できるように純水供給系３２Ａに接続されている。この純水は、現像によって生じたレジストの残渣（溶解生成物）を除去する第１の洗浄液である。第２の洗浄液供給部を構成する置換液ノズル３３は細孔である吐出孔を備え、ウエハＷに置換液を吐出できるように置換液供給系３３Ａに接続されている。この置換液は、純水が供給された後にウエハＷに供給され、レジストパターンの凹部内の液が、純水から置換液に置換される。
【００１８】
この置換液には界面活性剤が含まれており、この界面活性剤によって置換液の表面張力は純水の表面張力よりも低く、例えば５０ｍＮ／ｍ以下である。この置換液は、そのように表面張力が低く構成されることで、ウエハＷの回転によって振り切られる際にレジストパターンの壁部に加わる応力を抑えることができる。また、置換液は第２の洗浄液であり、上記のレジストの残渣をウエハＷから除去する役割を有する。例えば純水による洗浄後、ウエハＷに残留した親油基により構成されるレジストの残渣（溶解性生物）は、ウエハＷに置換液が供給されると、この置換液に含まれる界面活性剤に包み込まれることで当該置換液への分散が促進され、ウエハＷから置換液が除去される際に、置換液と共に除去される。さらに、置換液にはレジストへの浸透を防ぐための例えば塩基性の窒素化合物である浸透抑制剤も含まれている。
【００１９】
上記の液供給系３１Ａ、３２Ａ、３３Ａは、夫々ノズル３１、３２、３３から吐出される各液の供給源及び供給制御機器を備えている。ガス供給部を構成するガスノズル３４はその下端に円形に穿孔された吐出孔を備え、不活性ガス例えばＮ２（窒素）ガスを吐出する。このガスノズル３４は、ガス供給系３４Ａに接続されている。このガス供給系３４Ａは、ガス供給源、供給制御機器などを含む。各液の供給系３１Ａ〜３３Ａ及びガス供給系３４Ａを構成する前記供給制御機器は、液またはガスの吐出流量を調整可能なポンプ及びバルブなどを含む。
【００２０】
例えば現像液ノズル３１及び純水ノズル３２は、アーム３５Ａの一端側に支持されており、このアーム３５Ａの他端側は移動機構３６Ａに接続されている。移動機構３６Ａはアーム３５Ａを昇降させると共に、ガイドレール３７Ａの長さ方向に沿って移動自在に構成されている。このガイドレール３７Ａは、平面視アーム３５Ａと直交するように水平に伸びている。このように構成されることで、現像液ノズル３１はウエハＷの直径に沿って現像液を供給することができ、純水ノズル３２は、ウエハＷの中心部に純水を供給することができる。
【００２１】
例えば置換液ノズル３３及びガスノズル３４は、アーム３５Ｂの一端側に支持されており、このアーム３５Ｂの他端側は移動機構３６Ｂに接続されている。移動機構３６Ｂはアーム３５Ｂを昇降させると共に、ガイドレール３７Ｂの長さ方向に沿って移動自在に構成されている。このガイドレール３７Ｂは、前記ガイドレール３７Ａと並行して伸びている。またアーム３５Ｂは、アーム３５Ａと並行して伸びている。このように構成されることで、置換液ノズル３３、ガスノズル３４は、ウエハＷの中心部に夫々置換液、Ｎ2ガスを供給することができる。図２中３８Ａは、現像液ノズル３１及び純水ノズル３２の待機部であり、３８Ｂは、置換液ノズル３３及びガスノズル３４の待機部である。各ノズル３１〜３４は、ウエハＷに処理を行わないときには、この待機部３８Ａ、３８Ｂで待機する。
【００２２】
図中１０はコンピュータからなる制御部である。この制御部１０は、この現像装置１が行う後述の動作における各ステップを実行するためのプログラムを備えている。そして、各ノズル３１〜３４を移動させるための移動機構３６Ａ、３６Ｂ、各ノズル３１〜３３から各液を吐出するための供給系３１Ａ〜３３Ａ、ガスノズル３４からガスを吐出するための供給系３４Ａ、及びウエハＷを回転させるための回転機構１３などの動作を制御する制御信号を、前記プログラムに基づいて出力する。また、前記プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、これら記憶媒体からコンピュータにインストールされて使用される。
【００２３】
続いて、この現像装置１によるウエハＷの処理について、ウエハＷの回転数の推移と、純水、置換液、Ｎ２ガスの夫々がノズルから吐出されるタイミングと、を示すタイムチャートである図３を参照しながら説明する。タイムチャートの縦軸のウエハＷの回転数について示す各値の単位はｒｐｍである。また、ウエハＷの状態及び各ノズル３１〜３４の動作を示す図４〜図１０も適宜参照する。図５、図６、図１０では点線の矢印の先にウエハＷの表面のレジスト膜４０の縦断側面を示している。
【００２４】
基板搬送機構により現像装置１に搬送されたウエハＷが、スピンチャック１１に載置されて、所定の回転数で回転する。現像液ノズル３１がウエハＷの周縁部上へ位置し、当該現像液ノズル３１から当該ウエハＷの周縁部へ現像液４１が吐出される。現像液ノズル３１がウエハＷの中心部上へ向けて移動し、現像液４１が吐出される位置がウエハＷの中心部に位置すると、現像液ノズル３１の移動が停止する。
【００２５】
ウエハＷの中心部に供給された現像液４１は遠心力によりウエハＷの周縁部へ広げられ、ウエハＷ表面のレジスト膜４０の現像が進行し、凹部を備えるレジストパターンが形成される（図４）。然る後、現像液４１の吐出が停止し、ウエハＷの回転数が例えば５００ｒｐｍになると、純水ノズル３２からウエハＷの中心部に純水４２が吐出される。この純水４２が遠心力によりウエハＷの周縁部へと広げられ、ウエハＷの表面の現像液４１と、現像により生じたレジストの残渣とがウエハＷの表面から洗い流される。そして、レジストパターンの凹部内にはこの純水４２が進入すると共に、ウエハＷの表面全体を被覆するように純水４２の液膜が形成される（図５）。
【００２６】
然る後、ウエハＷへの純水４２の供給が停止し（チャート中、時刻ｔ１）、置換液ノズル３３から置換液４３が、ウエハＷの中心部に供給される（時刻ｔ２）。この時刻ｔ１〜時刻ｔ２におけるウエハＷの回転数は時刻ｔ１の直前のウエハＷの回転数に対して急激且つ大きな変化が起こらない回転数、具体的には２５０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ、チャートに示す例では５００ｒｐｍに設定されている。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２に至るまでの時間は短いほど好ましく、例えば０．５秒以下である。
【００２７】
このように時刻ｔ１〜時刻ｔ２におけるウエハＷの回転数及び時間が設定される理由を説明する。レジスト膜４０の撥水性が比較的高いことにより、レジスト膜４０を覆う純水４２の液膜の膜厚が比較的小さくなった場合、そのような液膜として分布するよりも、面積が比較的小さく高さが比較的大きい多数の液滴としてレジスト膜４０上に偏在する方が、純水に必要なエネルギーは小さい。従って、置換液４３が供給されるまでにウエハＷの回転が高すぎたり、時刻ｔ１〜ｔ２間が長すぎたりすることで、ウエハＷから純水が多く振り切られて除去され、純水４２の液膜の膜厚が小さくなると、当該液膜は弾けて破れ、上記の液滴となってしまう。また、ウエハＷの回転数が低すぎる場合も、液膜をウエハＷの周端部へと引き延ばすように作用する遠心力が小さくなることにより、純水４２の液膜は破れてしまう。さらに、ウエハＷの回転数が急激に変化する場合も、遠心力の急激な変化により液膜の膜厚が不安定となり、液膜は破れてしまう。なお、この液膜の破れは、ウエハＷにおいて特異な箇所である、周縁部に形成された切り欠き（ノッチ）を基点に発生する傾向がある。
【００２８】
このように純水４２の液膜が破れ、純水４２にカバーされた領域（純水被覆領域とする）とカバーされていない領域（純水非被覆領域とする）とが、ウエハＷの面内に混在した状態でウエハＷに置換液４３が供給された場合、置換液４３の多くが純水被覆領域を流れ、純水非被覆領域には当該置換液４３が供給され難い。つまり、ウエハＷの面内において置換液４３を均一性高く供給することができなくなり、ウエハＷへの置換液４３の供給後もレジストパターンの凹部内に純水４２が残留する。そのように純水４２が残留した状態で、ウエハＷを乾燥させるためにウエハＷを比較的高い回転数で回転させると、遠心力の作用と純水の表面張力の作用とによってパターンに過大な応力が加わり、パターン倒れが起きて欠陥となってしまうおそれが有る。このような欠陥の発生を防ぐために、上記のように時刻ｔ１〜時刻ｔ２におけるウエハＷの回転数及び時間が設定されている。
【００２９】
ウエハＷの処理の説明に戻ると、時刻ｔ２においてウエハＷは、純水４２から置換液４３への置換を効率良く行える回転数、具体的には５００〜７５０ｒｐｍで回転する。チャートに示す例ではウエハＷの回転数を７５０ｒｐｍとしている。ウエハＷの中心部に供給された置換液４３は遠心力によって、ウエハＷの周縁部へと広げられ、前記純水４２をウエハＷの周縁部へと押し流す。これによって、純水４２の液膜に代わり置換液４３の液膜（パドル）がウエハＷの表面全体に形成され、レジストパターンの凹部内の純水４２が置換液４３に置換される（図６）。
【００３０】
ところで、純水４２及び置換液４３に接触した後もレジスト膜４０の撥水性は比較的高いため、置換液４３の液膜も上記の純水４２の液膜と同様に、液膜が薄くなったり、遠心力の作用が十分でなかったり、ウエハＷの回転数を急激に変動させたりすることで、ウエハＷのノッチを基点として破れが発生する。後述するようにウエハＷの回転の遠心力により、ウエハＷの中心部に形成された乾燥領域をウエハＷの周端へと広げ、当該ウエハＷの中心部側から周端へ向けて置換液４３を押し流す際に、そのように液膜の破れが生じている領域と、破れが生じていない領域で、ウエハＷの中心部側から運ばれる置換液４３の流れが異なってしまう。つまり、ウエハＷの周方向に見て置換液４３の流れが不均一になり、乾燥領域４５の形状が、真円とならずに歪んで広がってしまう。
【００３１】
それによって、ウエハＷの面内の特定の箇所のレジストパターンに、置換液４３の表面張力によって過大な力が加わることで、パターン倒れが起きてしまう。従って、置換液４３の液膜を形成した後、乾燥領域４５をウエハＷ表面全体に広げるまで、後述の乾燥領域４５を形成するためにウエハＷの中心部に発生させる液膜の破れを除いて、置換液４３の液膜に破れが起きないようにウエハＷの回転数が制御される。
【００３２】
ウエハＷの処理の説明に戻って、レジストパターンの凹部内で純水４２から置換液４３への置換が進行すると共に、ウエハＷの回転数が低下を開始する（時刻ｔ３）。この回転数の低下は、置換液４３液膜の膜厚が不安定となって液膜が破れないように、例えば３００ｒｐｍ／秒２以下で行う。チャートに示す例では２００ｒｐｍ／秒２で、ウエハＷの回転数が低下している。ウエハＷの回転数の低下により、置換液４３の膜厚が増加する。然る後、置換液ノズル３３からウエハＷへの置換液４３の供給が停止し（時刻ｔ４）、ウエハＷの回転数が例えば１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの所定の第１の回転数になると、回転数の低下が停止し、当該所定の回転数でウエハＷが回転を続ける。チャートに示す例では第１の回転数を５００ｒｐｍとしている。
【００３３】
続いて、ガスノズル３３からウエハＷの中心部にＮ２ガスが吐出されて（時刻ｔ５）、ガスの圧力により、置換液４３の液膜の中心部が凹み、当該液膜に局所的な薄膜領域４４が形成される（図７）。然る後、Ｎ２ガスの吐出が停止すると共にウエハＷの回転数が上昇し（時刻ｔ６）、液膜に作用する遠心力が増加する。この遠心力は、ウエハＷの周方向に均一性高く作用することで薄膜領域４４にて液膜が破れ、レジスト膜４０の表面が露出し、平面視真円ないしは概ね真円の乾燥領域４５が形成される（図８）。図１１の上側は、このように乾燥領域４５が形成されたウエハＷの表面を示している。ウエハＷの回転数が上昇を続けて第２の回転数である例えば２０００ｒｐｍとなると回転数の上昇が停止し（時刻ｔ７）、ウエハＷは２０００ｒｐｍで回転を続ける。
【００３４】
遠心力によって、乾燥領域４５がウエハＷの周縁部へ広がると共に置換液４３がウエハＷの周端へと押し流され、当該ウエハＷの周端から振り切られて除去される（図９）。上記のように乾燥領域４５が真円ないしは概ね真円に形成され、且つ引き続きウエハＷには周方向に均一性高く遠心力が作用していることにより、乾燥領域４５は真円ないしは概ね真円の形状を保ちながらウエハＷの周端へ向けて広がる。図１１の下側は、このように乾燥領域４５が広がるウエハＷの表面を示している。乾燥領域４５がウエハＷの表面全体に広がった後、即ちウエハＷの表面全体が乾燥された後（図１０）、ウエハＷの回転が停止し、乾燥処理が終了して、図示しない搬送機構によりウエハＷが現像装置１から搬出される。
【００３５】
ところで、上記の置換液４３の供給を停止する時刻ｔ４からＮ２ガスの供給を開始する時刻ｔ５までの時間は、ウエハＷから置換液４３が振り切られて当該置換液４３の液膜が薄くなって破れてしまうことを防ぐために短いほど好ましく、例えば１．５秒以下、好ましくは１秒以下である。時刻ｔ５〜ｔ６のＮ２ガスを吐出する時間は、このＮ２ガスによってレジスト膜４０の表面が露出しないように、例えば１秒以下、好ましくは０．５秒以下である。Ｎ２ガスが供給される時刻ｔ５〜ｔ６におけるウエハＷの回転数と、回転数の上昇が停止する時刻ｔ７におけるウエハＷの回転数との差は、上記のように遠心力の増加によって液膜を千切って乾燥領域４５を形成することができるように例えば５００〜２０００ｒｐｍ、好ましくは１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍである。また時刻ｔ７以降のウエハＷの回転数は、ウエハＷの周縁部において液膜が薄くなって破れる前に乾燥領域４５をウエハＷの表面全体に広げるために、１５００ｒｐｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
また、乾燥領域４５の形成時及び形成後にウエハＷの中心部にＮ２ガスが供給されていると、リング状の置換液４３の液膜における内周側の界面がＮ２ガスによって押されることになる。ウエハＷの周方向において流れるＮ２ガスの流量は不均一となるおそれがあるため、ウエハＷの周方向に見て上記界面は異なる力で押されることになり、乾燥領域４５の形状が歪むおそれがある。レジスト膜４０の撥水性が高いと、このようなＮ２ガスの作用による歪みが大きくなるおそれがある。従って、ウエハＷの回転数の上昇を開始して乾燥領域４５を形成する時刻ｔ６以降もＮ２ガスの吐出を続けてもよいが、吐出を停止させた方が好ましい。上記の理由から、そのように乾燥領域４５が形成されてから乾燥領域４５がウエハＷの表面全体に広がるまでの間は、Ｎ２ガスは吐出を停止させることが好ましい。
【００３７】
この現像装置１によれば、回転するウエハＷの中心部にＮ２ガスを吐出して置換液４３の液膜に薄膜領域４４を形成し、ウエハＷの回転数を上昇させることで遠心力の作用により薄膜領域４４にて液膜を破って真円ないしは概ね真円の乾燥領域４５を形成し、当該乾燥領域４５をウエハＷの周端へ広げている。従って、ウエハＷの周方向に見て置換液４３は均一性高くウエハＷの中心部側から周端へと流れ、ウエハＷの周方向の各部においてレジストパターンに作用する力の均一性が高くなる。そのために、ウエハＷの周方向における各部で局所的に大きな力が加わることが抑えられるので、レジストパターンの壁部が倒壊し、欠陥が発生することを抑えることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
続いて、第１の実施形態との差異点を中心に、第２の実施形態について図１２〜図１６のウエハＷの概略斜視図を参照しながら説明する。この第２の実施形態においても、既述の現像装置１を用いて処理が行われる。先ず、第１の実施形態と同様にウエハＷに現像液４１が供給されて現像処理が行われ、次いで純水４２が供給されると共にウエハＷがレジストパターンの壁部の倒壊が抑えられる回転数、例えば５００ｒｐｍで回転する。そして、純水４２の吐出が停止し、ウエハＷは引き続き５００ｒｐｍで回転を続け、純水４２がウエハＷから振り切られて除去される（図１２）。
【００３９】
その後、ウエハＷの回転が停止し、レジスト膜４０の表面に残留する純水４２に作用する遠心力が消失することで当該純水４２が凝集し、比較的大きな液滴が多数形成される。また、例えばウエハＷの回転中にウエハＷの中心部上に重心が位置することで、遠心力の作用が弱いために残留した純水４２がこの凝集によって、ウエハＷの中心部から偏心した位置に移動して液滴を形成する場合がある（図１３）。
【００４０】
然る後、ウエハＷが例えば５００ｒｐｍで回転する。凝集し、重量が比較的大きくなった液滴及びウエハＷの中心部から偏心した位置に形成された液滴には、比較的大きな遠心力が働くため、これらの液滴がウエハＷの表面から効率よく除去される（図１４）。ただしウエハＷの回転数が比較的低いため、例えばレジストパターンの凹部内の純水４２は振り切られずに残留する。
【００４１】
然る後、ウエハＷの回転数が低下して第３の回転数である１０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍとなり、置換液ノズル３３からウエハＷの中心部に置換液４３が吐出される。そして、置換液ノズル３３は置換液４３を吐出しながら、図２で説明した移動機構３６Ｂによって移動し（図１５）、置換液４３が供給される位置がウエハＷの径に沿ってウエハＷの周縁部へと移動して、ウエハＷに当該置換液４３が液盛りされる。ウエハＷの表面から純水４２が除去されているため、液盛りされた置換液４３は、ウエハＷ表面の特定の箇所に偏在することが抑えられ、ウエハＷの表面全体を被覆するように置換液４３の液膜が形成される（図１６）。然る後、置換液ノズル３３からウエハＷへの置換液４３の吐出が停止する。
【００４２】
置換液４３の吐出時に、ウエハＷの回転数を上記のように比較的低い１０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍとしているのは、置換液４３の液膜が十分に厚くなるように形成し、後に形成する乾燥領域４５がウエハＷ表面全体に広がるまで、意図しない液膜の破れが発生することを防ぐためである。また、置換液４３を吐出した状態の置換液ノズル３３を上記のように移動させることで、置換液４３の液膜を速やかに形成することができる。結果として、乾燥領域４５が形成されるまでに置換液４３がウエハＷから振り切られることを抑えることができるので、意図しない液膜の破れを防ぐことができる。
【００４３】
置換液４３の吐出を停止した後は、第１の実施形態で説明した置換液４３の吐出を停止する時刻ｔ４以降と同様に処理が行われる。つまり、ウエハＷの回転数が１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍとされると共にＮ２ガスがウエハＷの中心に供給され、然る後、ウエハＷの回転数が上昇して乾燥領域４５が形成されて、ウエハＷの表面全体が乾燥される。第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、乾燥領域４５を真円ないしは真円に近い形状とすることができるので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
また、上記のように純水４２の凝集と振り切りとを行うことで、置換液４３の供給時に、ウエハＷの面内に不均一に純水４２の液膜が残留することを防ぐことができるので、上記のように置換液４３の液膜をウエハＷの表面全体に形成することができ、レジストパターンの欠陥の発生を、より確実に抑制することができる。
【００４５】
なお、この第２の実施形態の置換液４３の供給時には、レジストパターンの凹部内には純水４２が残留していると説明したが、レジストパターンのサイズによっては置換液４３の供給前に５００ｒｐｍでウエハＷを回転させたときに、パターンの倒壊が起こらずに凹部内の純水４２が振り切られて除去されることも考えられる。その場合、置換液４３は、例えばウエハＷの表面に残留する現像の残渣を、より確実に除去してレジストパターンの欠陥を防ぐためにウエハＷに供給されることになる。このように、凹部内に純水４２が含まれた状態から、一旦乾燥した状態を経て凹部内に置換液４３が含まれた状態とされる場合も、本発明の権利範囲に含まれる。
【００４６】
ところで純水４２を凝集させるために上記の処理例ではウエハＷの回転を停止させているが、純水４２に作用する遠心力が十分に低下して純水４２が凝集できればよいので、ウエハＷの回転を停止させることには限られない。例えば２０ｒｐｍ以下の回転数でウエハＷを回転させて、純水４２を凝集させてもよい。また、置換液４３を供給するまでに、このような純水４２の凝集及び凝集した純水４２の振り切りが、複数回行われるようにしてもよい。
【００４７】
この第２の実施形態において、置換液４３の液膜は、上記のように形成されることに限られない。例えば、図１７に示す例では現像装置１に置換液ノズル３３を複数設けて、回転するウエハＷの中心部と、中心部の外側の位置と、に夫々置換液４３が吐出され、吐出された置換液が遠心力によってウエハＷの周縁側に向けて広げられる。このようにウエハＷ上の互いに異なる位置に各ノズル３３から置換液４３を供給することで、ウエハＷの表面全体を被覆する置換液４３の液膜を速やかに形成することができる。各置換液ノズル３３は、例えば図２に示すアーム３５Ｂに接続され、従って、移動機構３６Ｂによって移動可能に構成されている。図１７に示す例では、置換液４３の吐出中において各置換液ノズル３３は静止しているが、移動機構３６Ｂによって置換液４３を吐出中の各置換液ノズル３３を移動させ、置換液４３が吐出される位置を、回転するウエハＷの中心部側と周縁部側との間で移動させてもよい。
【００４８】
なお、置換液ノズル３３を移動させて液膜を形成する場合、置換液が吐出される位置がウエハＷの中心部から周縁部に向けて移動するようにノズルを移動させることに限られず、置換液が吐出される位置がウエハＷの周縁部から中心部に向けて移動するようにノズルを移動させてもよい。
【００４９】
また、この第２の実施形態において置換液４３の液膜を形成するにあたり、置換液ノズル３３を回転するウエハＷの中心部に置換液４３を吐出した状態のまま静止させ、遠心力によって置換液４３をウエハＷの周縁に広げて液膜を形成するようにしてもよい。しかし、速やかに液膜を形成して当該液膜の破れを確実に防ぐためには、上記のように置換液ノズル３３を移動させて液膜を形成することが好ましい。
【００５０】
（評価試験）
本発明に関連して行われた評価試験について説明する。
・評価試験１
評価試験１として、第１の実施形態で説明した処理と略同様の処理をウエハＷに行った。ただし、第１の実施形態の処理との差異点として、この評価試験１における処理では、図３のタイムチャートに示す時刻ｔ１で純水４２の供給を停止した後、置換液４３の供給を行う時刻ｔ２までの間にウエハＷの回転を停止させており、遠心力が無くなったため、この時刻ｔ１〜ｔ２間において純水４２の液膜はウエハＷのノッチを基点として破れている。つまりノッチに近い位置から次第に液膜が千切れて液滴となっている。従って、時刻ｔ２以降にウエハＷに供給された置換液４３は、不均一にウエハＷ表面に供給されている。このように処理が行われたウエハＷについて、レジストパターンの欠陥が発生している箇所を調べた。
【００５１】
図１８は、評価試験１で処理を行ったウエハＷを示しており、ウエハＷの面内にてレジストパターンの欠陥が生じた箇所にドットを付して示している。この図１８に示すようにノッチに近い位置で欠陥が多く発生している。この試験の結果から、レジストパターンの欠陥を抑えるためには、純水４２の液膜が破れることを防ぎ、置換液４３をウエハＷの面内に均一に供給することが有効であることが推測される。
【００５２】
・評価試験２
評価試験２として、第１の実施形態で説明した処理と略同様の処理をウエハＷに行い、レジストパターンの欠陥が発生している箇所を調べた。ただし、第１の実施形態の処理との差異点として、この評価試験２における処理では、図３のタイムチャートの時刻ｔ３〜ｔ４において、第１の実施形態の２００ｒｐｍ／秒２よりも大きい５００ｒｐｍ／秒２でウエハＷの回転数を低下させた。図１９は、評価試験２で処理を行ったウエハＷを示しており、図１８と同様にウエハＷの面内にてレジストパターンの欠陥が生じた箇所にドットを付して示している。図１９に示されるように、ウエハＷの面内において欠陥の数は比較的少なかった。
【００５３】
・評価試験３
評価試験３として、第１の実施形態で説明した処理と略同様の処理をウエハＷに行い、レジストパターンの欠陥が発生している箇所を調べた。ただし、第１の実施形態の処理との差異点として、この評価試験３における処理では、図３のタイムチャートの置換液４３の供給を停止する時刻ｔ４からＮ２ガスの吐出を開始する時刻ｔ５までの時間を、第１の実施形態で示した１秒よりも長い４秒とした。
【００５４】
図２０は、評価試験３で処理を行ったウエハＷを示しており、図１８、図１９と同様にウエハＷの面内にてレジストパターンの欠陥が生じた箇所にドットを付して示している。図２０に示すように比較的多くの箇所にレジストパターンの欠陥が発生している。これは、時刻ｔ４〜時刻ｔ５間で置換液４３がウエハＷから振り切られ、液膜が破れたためである。従って、時刻ｔ４〜時刻ｔ５間は、４秒よりも短い時間とすることが好ましいことが分かる。
【００５５】
・評価試験４
評価試験４として、第１の実施形態で説明した処理と同様の処理をウエハＷに行い、レジストパターンの欠陥が発生している箇所を調べた。図２１は、評価試験４で処理を行ったウエハＷを示しており、図１８〜図２０と同様にウエハＷの面内にてレジストパターンの欠陥が生じた箇所にドットを付して示している。この図２１に示すように、第１の実施形態で説明したように処理を行うことで、欠陥の発生する箇所をごく僅かな数とすることができることが確認された。また、この評価試験４の結果と、上記の評価試験２の結果とを比較すると、評価試験４では特にノッチ付近の領域において欠陥の発生が抑制されており、時刻ｔ３〜時刻ｔ４におけるウエハＷの回転数は、５００ｒｐｍ／秒２よりも小さい変化速度で低下させることが好ましいことが分かる。
【００５６】
・評価試験５
評価試験５として、第１の実施形態で説明した処理と略同様の処理を複数枚のウエハＷに対して行い、各ウエハＷについてレジストパターンの欠陥の数を測定した。ただし、この評価試験５におけるウエハＷの処理では、Ｎ２ガスを１．５秒間ウエハＷに吐出しており、Ｎ２ガスを吐出するときの回転数を処理ごとに５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍの範囲内で変更した。図２２のグラフは評価試験５の結果を示している。グラフの横軸はＮ２ガス吐出時のウエハＷの回転数（単位：ｒｐｍ）を示しており、グラフの縦軸は測定された欠陥の数を示している。また、測定結果を表すプロットに基づいて算出した近似直線を、グラフ中に示している。
【００５７】
図２２のグラフに示されるように、設定した回転数の範囲内において、回転数が小さいほど欠陥の数が少ないことが分かる。これは回転数が小さいほど、既述したように置換液４３の振り切りが抑えられて当該置換液４３の液膜の破れを抑えることができるためであると考えられる。この評価試験５で設定した回転数よりもウエハＷの回転数が小さい範囲においても、同様の理由から回転数が小さいほど、欠陥の数が抑えられると考えられる。従って、この評価試験５で最も欠陥の数が少なかったウエハＷの回転数は５００ｒｐｍであることから、Ｎ２ガスの吐出時における回転数は５００ｒｐｍ以下であることが好ましいと考えられる。ただし、既述したように置換液４３の液膜に作用する遠心力が弱すぎると、置換液４３の液膜は破れてしまうため、より好ましいウエハＷの回転数は、１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍであると考えられる。
【００５８】
・評価試験６
評価試験６として、第１の実施形態で説明した処理と略同様の処理を複数枚のウエハＷに対して行い、各ウエハＷについてレジストパターンの欠陥の数を測定した。ただし、この評価試験６におけるウエハＷの処理では、Ｎ２ガスが吐出されるときのウエハＷの回転数を５００ｒｐｍとし、処理毎にＮ２ガスが吐出される時間を変更した。
【００５９】
図２３のグラフは評価試験６の結果を示している。グラフの横軸にはＮ２ガスを吐出した時間（単位：秒）を示しており、グラフの縦軸には測定された欠陥の数を示している。また、測定結果を表すプロットに基づいて算出した近似直線をグラフ中に示している。グラフに示されるようにＮ２ガスが吐出される時間が短いほど、測定される欠陥の数が少ない傾向が有る。これは、既述したように置換液４３がウエハＷから振り切られてウエハＷの周縁部で当該置換液４３の液膜が破れる前に、乾燥領域４５をウエハＷの表面全体に広げることができるためであると考えられる。評価試験６ではＮ２ガスの吐出時間を０．５秒以上に設定しているが、０．５秒よりＮ２ガスの吐出時間が短くてもＮ２ガスの吐出時間が短いほど、欠陥数を少なくすることができると考えられる。この評価試験６で、Ｎ２ガスの吐出時間が０．５秒のときに最も測定された欠陥の数が少なかったことから、Ｎ２ガスの吐出時間は０．５秒以下であることが好ましい。
【００６０】
・評価試験７
評価試験７として、Ｎ２ガスが吐出されるときのウエハＷの回転数を１５００ｒｐｍとした他は、評価試験６と同様の試験を行った。図２４のグラフは評価試験７の結果を示しており、グラフの横軸、縦軸は、図２３のグラフと同様にＮ２ガスを吐出した時間、測定された欠陥の数を夫々示している。グラフに示されるように、この評価試験７についても、評価試験６と同様にＮ２ガスが吐出される時間が短いほど、測定される欠陥の数が少ない傾向があることが分かる。評価試験６の結果と、評価試験７の結果とを比較すると、評価試験６の方が欠陥の数が少ない傾向にあることが分かる。従って、評価試験６、７の結果からも、評価試験５の結果と同様に、Ｎ２ガスの吐出時にはウエハＷの回転数を低くすることが好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００６１】
Ｗ      ウエハ
１      現像装置
１０    制御部
１１    スピンチャック
３２    純水ノズル
３３    置換液ノズル
３４    ガスノズル
４０    レジスト膜
４２    純水
４３    置換液
４４    薄膜領域
４５    乾燥領域
【図１】
0006481644.tif 000002
【図２】
0006481644.tif 000003
【図３】
0006481644.tif 000004
【図４】
0006481644.tif 000005
【図５】
0006481644.tif 000006
【図６】
0006481644.tif 000007
【図７】
0006481644.tif 000008
【図８】
0006481644.tif 000009
【図９】
0006481644.tif 000010
【図１０】
0006481644.tif 000011
【図１１】
0006481644.tif 000012
【図１２】
0006481644.tif 000013
【図１３】
0006481644.tif 000014
【図１４】
0006481644.tif 000015
【図１５】
0006481644.tif 000016
【図１６】
0006481644.tif 000017
【図１７】
0006481644.tif 000018
【図１８】
0006481644.tif 000019
【図１９】
0006481644.tif 000020
【図２０】
0006481644.tif 000021
【図２１】
0006481644.tif 000022
【図２２】
0006481644.tif 000023
【図２３】
0006481644.tif 000024
【図２４】
0006481644.tif 000025