(57)【要約】【課題】界面活性剤の濃度を可変としプロセスに応じて最適な処理液の濃度で現像処理を行うことができる現像処理方法及び現像処理装置を提供すること。【解決手段】純水タンク３７に貯留されている純水と界面活性剤タンク３８に貯留されている界面活性剤とを混合して純水の表面張力を低下させ、この混合液の濃度を濃度検出装置７０により検出し、これをフィードバックして両液量の混合比を制御し所望の濃度のリンス液を作成している。これにより、処理プロセスごとに最適な濃度のリンス液により処理を行うことができる。【選択図】　図６
2004014713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の処理液とこの第１の処理液の表面張力を低下させる第２の処理液とを混合する工程と、
（ｂ）混合された混合液中の前記第２の処理液の濃度を検出する工程と、
（ｃ）検出結果に基づき第１の処理液と第２の処理液とを混合する液量比を制御して所望の濃度のリンス液を作成する工程と、
（ｄ）作成されたリンス液を基板上に供給して該基板上の現像液を洗い流す工程と
を具備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であって、
前記工程（ａ）の前に、
所定の量を有する前記第１の処理液に、前記第２の処理液を段階的に液量を変えて混合する工程と、
前記第１の処理液と第２の処理液との混合液の吸光度を前記各段階で求めるとともに、この各段階における混合液中の第２の処理液の濃度をそれぞれ求める工程と、
計測された液量の各段階ごとに混合液の濃度と吸光度とを対応付けて濃度−吸光度関係を記憶する工程とを具備し、
前記工程（ｂ）は、前記記憶された濃度−吸光度関係に基づき当該濃度を推定する
ことを特徴とする現像処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の現像処理方法であって、
前記工程（ｂ）は、
（ｅ）前記混合された混合液の温度を検出する工程と、
（ｆ）検出された温度に基づき、前記混合液中の第２の処理液の濃度を推定する工程と
を具備することを特徴とする現像処理方法。
【請求項４】
請求項２に記載の現像処理方法であって、
前記工程（ａ）の前に、
第１の温度及び液量を有する前記第１の処理液に、前記第１の温度とは異なる第２の温度を有する前記第２の処理液を段階的に液量を変えて混合する工程と、
前記第１の処理液と第２の処理液との混合液の温度を前記各段階で計測するとともに、混合液中の第２の処理液の濃度を前記各段階で計測する工程と、
計測された液量の各段階ごとに混合液の濃度と温度とを対応付けて温度−濃度関係を記憶する工程とを具備し、
前記工程（ｆ）は、前記記憶された温度−濃度関係に基づき当該濃度を推定する
ことを特徴とする現像処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の現像処理方法であって、
前記段階的に液量を変えて混合された混合液の温度がほぼ一定である
ことを特徴とする現像処理方法。
【請求項６】
第１の処理液とこの第１の処理液の表面張力を低下させる第２の処理液とを混合する手段と、
混合された混合液中の前記第２の処理液の濃度を検出する手段と、
検出結果に基づき第１の処理液と第２の処理液とを混合する液量比を制御して所望の濃度のリンス液を作成する手段と、
作成されたリンス液を現像液が供給された基板上に吐出するノズルと
を具備することを特徴とする現像処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像処理装置であって、
所定の量を有する前記第１の処理液に対する第２の処理液の段階的な液量に応じた吸光度と、これら各吸光度に対応する前記混合液の濃度とを対応付けて濃度−吸光度関係を記憶する手段をさらに具備し、
前記濃度の検出手段は、前記濃度−吸光度関係に基づき該濃度を推定する
ことを特徴とする現像処理装置。
【請求項８】
請求項６に記載の現像処理装置であって、
前記混合された混合液の温度を検出する手段と、
検出された温度に基づき、前記混合液中の第２の処理液の濃度を推定する手段と
を具備することを特徴とする現像処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の現像処理装置であって、
第１の温度及び液量を有する前記第１の処理液に対する第２の処理液の段階的な液量に応じた濃度と、これら各濃度に対応する前記混合液の温度とを対応付けて温度−濃度関係を記憶する手段をさらに具備し、
前記濃度の推定手段は、前記温度−濃度関係に基づき該濃度を推定する
ことを特徴とする現像処理装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の現像処理装置であって、
前記段階的に液量を変えて混合された混合液の温度がほぼ一定である
ことを特徴とする現像処理装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の現像処理装置であって、
前記混合手段は、前記ノズル内部に備えられている
ことを特徴とする現像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程において、半導体基板に対し現像処理を行う現像処理方法及び現像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造のフォトリソグラフィー工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）の表面にフォトレジストを塗布し、レジスト上にマスクパターンを露光し、これを現像してウェハ表面にレジストパターンを形成している。
【０００３】
このようなフォトリソグラフィー工程において、現像処理は例えばパドル式やディップ式等の方法により行っている。例えば、パドル式はウェハに現像液を供給し、一方、ディップ式は現像液中にウェハを浸漬させて現像処理を進行させ、その後はそれぞれ、純水等を用いた洗浄液としてのリンス液をウェハ上に供給して現像液を洗い流している。そして最後に、ウェハからリンス液を除去するために、エアブローやウェハの回転等を行うことにより乾燥処理を行っている。
【０００４】
ところで、近年における半導体デバイスの微細化はより一層進行しており、微細かつ高アスペクト比のレジストパターンが出現している。このようなレジストパターンの微細及び高アスペクト比のため、例えば、上記乾燥処理においてリンス液が各パターン間から抜け出る際に、当該リンス液の表面張力によりパターン間に引力が生じることによる、いわゆる「パターン倒れ」の問題が発生している。かかる問題の対策としては、例えばリンス液中に界面活性剤を混入してリンス液の表面張力を低下させる手法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように界面活性剤を用いる場合、リンス液中の界面活性剤の濃度が重要なパラメータとなってきている。例えば露光光源として、ＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザ光源（波長：２４８ｎｍ）や、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザ光源（波長：１９３ｎｍ）を用いたそれぞれのリソグラフィプロセスにあわせて、当該濃度を最適化する必要がある。すなわち、ＫｒＦを用いたリソグラフィプロセスとＡｒＦを用いたリソグラフィプロセスとでは、使用するレジスト材料の特性が大きく異なることから、リンス液中の界面活性剤濃度の最適化が必要となる。つまり、ＫｒＦを用いたリソグラフィプロセスで最適な界面活性剤の濃度を設定しても、ＡｒＦを用いたリソグラフィプロセスにおいてはその濃度は最適ではないため、パターン倒れを低減することはできない。
【０００６】
また、使用するリンス液中の界面活性剤の濃度によっては、レジストを溶かしてしまうといった問題も生じることもある。
【０００７】
さらに、リンス液の表面張力は接触する面（界面）に依存し、ＫｒＦを用いたリソグラフィプロセスとＡｒＦを用いたリソグラフィプロセスとでは、レジストの表面状態も異なることから、上記両プロセスでのリンス液の界面活性剤濃度の最適値が異なることがある。
【０００８】
かかる事情に鑑み、本発明の目的は、界面活性剤の濃度を可変としプロセスに応じて最適な処理液の濃度で現像処理を行うことができる現像処理方法及び現像処理装置を提供することにある。
【０００９】
また、従来では界面活性剤の濃度の測定には時間を要し、その装置が大がかりなものであるため、現像処理中にリアルタイムで濃度を所望の濃度に変えることは困難であった。
【００１０】
かかる事情に鑑み、本発明のさらなる目的は、現像処理中にリアルタイムで処理液の濃度を可変できる現像処理方法及び現像処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、（ａ）第１の処理液とこの第１の処理液の表面張力を低下させる第２の処理液とを混合する工程と、（ｂ）混合された混合液中の前記第２の処理液の濃度を検出する工程と、（ｃ）検出結果に基づき第１の処理液と第２の処理液とを混合する液量比を制御して所望の濃度のリンス液を作成する工程と、（ｄ）作成されたリンス液を基板上に供給して該基板上の現像液を洗い流す工程とを具備する。
【００１２】
本発明では、第１の処理液中に第２の処理液を混合して第１の処理液の表面張力を低下させ、この混合液中の前記第２の処理液の濃度を検出し、これをフィードバックして両液量の混合比を制御し所望の濃度のリンス液を作成しているので、処理プロセスごとに最適な濃度のリンス液により処理を行うことができる。これにより、例えばパターン倒れ等を防止できる。
【００１３】
濃度の検出は、例えば所定の時間間隔で行うようにすればよい。あるいは現像後に形成されるパターンの種類ごとに行うようにすれば、例えばレジストパターンのアスペクト比の高低に応じて濃度を可変とするができる。これにより、例えばアスペクト比が低い場合においては、濃度を低くすることができ第２の処理液を節約できる。さらに、多種のプロセスにおける多種のレジストに最適な界面活性剤の濃度を有するリンス液で処理を行うことができるので、例えばそのレジストを溶かしてしまうといった問題を解消できる。
【００１４】
本発明の一の形態は、前記工程（ａ）の前に、所定の量を有する前記第１の処理液に、前記第２の処理液を段階的に液量を変えて混合する工程と、前記第１の処理液と第２の処理液との混合液の吸光度を前記各段階で求めるとともに、この各段階における混合液中の第２の処理液の濃度をそれぞれ求める工程と、計測された液量の各段階ごとに混合液の濃度と吸光度とを対応付けて濃度−吸光度関係を記憶する工程とを具備し、前記工程（ｂ）は、前記記憶された濃度−吸光度関係に基づき当該濃度を推定する。このように、濃度−吸光度関係を予め記憶しこの関係に基づき濃度を推定することにより、迅速に所望の濃度のリンス液を作成することができる。
【００１５】
本発明の一の形態は、前記工程（ｂ）は、（ｅ）前記混合された混合液の温度を検出する工程と、（ｆ）検出された温度に基づき、前記混合液中の第２の処理液の濃度を推定する工程とを具備する。このように、混合液の温度に基づきその濃度を推定することにより、比較的検出が難しい濃度を検出する代わりに温度を検出するのみで足りるので、処理工程や装置が簡単なものとなり現像処理の迅速化が図れる。従って、現像処理中でもリアルタイムで濃度を変更でき、処理プロセスに応じたリンス液の変更が容易となる。
【００１６】
具体的には、前記工程（ａ）の前に、第１の温度及び液量を有する前記第１の処理液に、前記第１の温度とは異なる第２の温度を有する前記第２の処理液を段階的に液量を変えて混合する工程と、前記第１の処理液と第２の処理液との混合液の温度を前記各段階で計測するとともに、混合液中の第２の処理液の濃度を前記各段階で計測する工程と、計測された液量の各段階ごとに混合液の濃度と温度とを対応付けて温度−濃度関係を記憶する工程とを具備し、前記工程（ｆ）は、前記記憶された温度−濃度関係に基づき当該濃度を推定する。このように、予め第２の処理液の各段階の液量ごとに混合液の濃度と温度とを対応付けて温度−濃度関係を記憶しておくことにより、比較的検出が容易な温度を検出するのみで容易にその混合液の濃度を特定できる。従って、一旦温度−濃度関係を作成しておけば、必ずしも濃度検出を行う必要がなく装置構成が簡易なものとなる。またこれにより、現像処理中でもリアルタイムで濃度を変更でき、処理プロセスに応じたリンス液の変更が容易となる。
【００１７】
本発明の一の形態は、前記段階的に液量を変えて混合された混合液の温度がほぼ一定である。例えば、混合液の温度をクリーンルーム内の温度や基板の温度とほぼ同じにする。これは可及的にそのようなクリーンルームや基板に近い温度に調整されたリンス液を基板上に供給するためである。
【００１８】
本発明の現像処理装置は、第１の処理液とこの第１の処理液の表面張力を低下させる第２の処理液とを混合する手段と、混合された混合液中の前記第２の処理液の濃度を検出する手段と、検出結果に基づき第１の処理液と第２の処理液とを混合する液量比を制御して所望の濃度のリンス液を作成する手段と、作成されたリンス液を現像液が供給された基板上に吐出するノズルとを具備する。
【００１９】
本発明では、第１の処理液中に第２の処理液を混合して第１の処理液の表面張力を低下させ、この混合液中の前記第２の処理液の濃度を検出し、これをフィードバックして両液量の混合比を制御し所望の濃度のリンス液を作成しているので、ノズルにより当該所望の濃度のリンス液を吐出して、処理プロセスごとに最適な濃度のリンス液により処理を行うことができる。
【００２０】
本発明の一の形態は、前記混合手段は、前記ノズル内部に備えられている。これにより、リンス処理中にリアルタイムで濃度を変更させながらリンス液を吐出することができ、処理時間を短縮させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の一実施形態に係る塗布現像処理装置の全体構成を示す図であって、図１は平面図、図２及び図３は正面図及び背面図である。
【００２２】
この塗布現像処理装置１は、半導体ウェハＷをウェハカセットＣＲで複数枚たとえば２５枚単位で外部から装置１に搬入し又は装置１から搬出したり、ウェハカセットＣＲに対してウェハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつウェハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション１２と、この処理ステーション１２と隣接して設けられる露光装置１００との間でウェハＷを受け渡しするためのインターフェース部１４とを一体に接続した構成を有している。
【００２３】
カセットステーション１０では、図１に示すように、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に複数、例えば５個のウェハカセットＣＲがそれぞれのウェハ出入口を処理ステーション１２側に向けてＸ方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウェハカセットＣＲ内に収納されたウェハのウェハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウェハ搬送体２２が各ウェハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。さらに、このウェハ搬送体２２は、θ方向に回転可能に構成されており、図３に示すように後述する多段構成とされた第３の処理ユニット部Ｇ３に属する熱処理系ユニットにもアクセスできるようになっている。
【００２４】
図１に示すように処理ステーション１２は、装置背面側（図中上方）において、カセットステーション１０側から第３の処理ユニット部Ｇ３、第４の処理ユニット部Ｇ４及び第５の処理ユニット部Ｇ５がそれぞれ配置され、これら第３の処理ユニット部Ｇ３と第４の処理ユニット部Ｇ４との間には、第１の主ウェハ搬送装置Ａ１が設けられている。この第１の主ウェハ搬送装置Ａ１は、この第１の主ウェハ搬送体１６が第１の処理ユニット部Ｇ１、第３の処理ユニット部Ｇ３及び第４の処理ユニット部Ｇ４等に選択的にアクセスできるように設置されている。また、第４の処理ユニット部Ｇ４と第５の処理ユニット部Ｇ５との間には第２の主ウェハ搬送装置Ａ２が設けられ、第２の主ウェハ搬送装置Ａ２は、第１と同様に、第２の主ウェハ搬送体１７が第２の処理ユニット部Ｇ２、第４の処理ユニット部Ｇ４及び第５の処理ユニット部Ｇ５等に選択的にアクセスできるように設置されている。
【００２５】
また、第１の主ウェハ搬送装置Ａ１の背面側には熱処理ユニットが設置されており、例えばウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ＡＤ）１１０、ウェハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）１１３が図３に示すように多段に重ねられている。なお、アドヒージョンユニット（ＡＤ）はウェハＷを温調する機構を更に有する構成としてもよい。第２の主ウェハ搬送装置Ａ２の背面側には、ウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）１２０、ウェハＷに塗布されたレジスト膜厚を検査する膜厚検査装置１１９及びレジストパターンの線幅を検査する線幅検査装置１１８が多段に設けられている。これら膜厚検査装置１１９及び線幅検査装置１１８は、このように塗布現像処理装置１内に設けなくても装置外に設けるようにしてよい。また、第２の主ウェハ搬送装置Ａ２の背面側は、第１の主ウェハ搬送装置Ａ１の背面側と同様に熱処理ユニット（ＨＰ）１１３が配置構成される場合もある。
【００２６】
図３に示すように、第３の処理ユニット部Ｇ３では、ウェハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えばウェハＷに所定の加熱処理を施す高温度加熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、ウェハＷに精度の良い温度管理化で冷却処理を施す冷却処理ユニット（ＣＰＬ）、ウェハ搬送体２２から主ウェハ搬送体１６へのウェハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ）、上下２段にそれぞれ受け渡し部と冷却部とに分かれて配設された受け渡し・冷却処理ユニット（ＴＣＰ）が上から順に例えば１０段に重ねられている。なお、第３の処理ユニット部Ｇ３において、本実施形態では下から３段目はスペアの空間として設けられている。第４の処理ユニット部Ｇ４でも、例えばポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）、ウェハ受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ）、レジスト膜形成後のウェハＷに加熱処理を施すプリベーキングユニット（ＰＡＢ）、冷却処理ユニット（ＣＰＬ）が上から順に例えば１０段に重ねられている。更に第５の処理ユニット部Ｇ５でも、例えば、熱的処理手段として、露光後のウェハＷに加熱処理を施すためのポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）、冷却処理ユニット（ＣＰＬ）、ウェハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ）が例えば上から順に１０段に重ねられている。
【００２７】
加熱処理系のユニットは、例えば図１の第４の処理ユニット部Ｇ４に示すように、ウェハＷを温調するための温調プレートＣが正面側に配置され、ウェハＷを加熱するための加熱プレートＨが背面側に配置されている。
【００２８】
図１において処理ステーション１２の装置正面側（図中下方）には、第１の処理ユニット部Ｇ１と第２の処理ユニット部Ｇ２とがＹ方向に併設されている。この第１の処理ユニット部Ｇ１とカセットステーション１０との間及び第２の処理ユニット部Ｇ２とインターフェース部１４との間には、各処理ユニット部Ｇ１及びＧ２で供給する処理液の温調に使用される液温調ポンプ２４，２５がそれぞれ設けられており、更に、この塗布現像処理装置１外に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を各処理ユニット部Ｇ１〜Ｇ５内部に供給するためのダクト３１、３２が設けられている。
【００２９】
図２に示すように、第１の処理ユニット部Ｇ１では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う５台のスピナ型処理ユニット、例えば、レジスト膜形成部としてのレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）が３段及び露光時の光の反射を防止するために反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）が２段、下方から順に５段に重ねられている。また第２の処理ユニット部Ｇ２でも同様に、５台のスピナ型処理ユニット、例えば現像処理部としての現像処理ユニット（ＤＥＶ）が５段に重ねられている。レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）ではレジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて上段に配置することも可能である。
【００３０】
また、第１及び第２の処理ユニット部Ｇ１及びＧ２の最下段には、各処理ユニット部Ｇ１及びＧ２に上述した所定の処理液を供給するケミカル室（ＣＨＭ）２６，２８がそれぞれ設けられている。
【００３１】
インターフェース部１４の正面部には可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、中央部にはウェハ搬送体２７が設けられている。このウェハ搬送体２７は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲにアクセスするようになっている。また、ウェハ搬送体２７は、θ方向に回転可能に構成され、第５の処理ユニット部Ｇ５にもアクセスできるようになっている。更に、図３に示すようにインターフェース部１４の背面部には、高精度冷却処理ユニット（ＣＰＬ）が複数設けられ、例えば上下２段とされている。ウェハ搬送体２７はこの冷却処理ユニット（ＣＰＬ）にもアクセス可能になっている。
【００３２】
次に、以上のように構成された塗布現像処理装置１における処理工程の一例について説明する。
【００３３】
まず、カセットステーション１０において、ウェハ搬送体２２がカセット載置台２０上の処理前のウェハＷを収容しているカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから１枚のウェハＷを取り出す。ウェハＷは受け渡し・冷却処理ユニット（ＴＣＰ）を介して第１の主搬送装置Ａ１に受け渡され、例えばアドヒージョンユニット（ＡＤ）１１０に搬入され疎水化処理が行われる。次に、例えばボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）へ搬送され、ここで露光時においてウェハからの露光光の反射を防止するために反射防止膜が形成される場合もある。
【００３４】
次に、ウェハＷは、そしてウェハＷは、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に搬入され、レジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されると、第１の主搬送装置Ａ１によりウェハＷはプリベーキングユニット（ＰＡＢ）に搬送される。ここでは先ず、温調プレートＣにウェハＷが載置され、ウェハＷは温調されながら加熱プレートＨ側へ移動され、加熱プレートＨに載置されて加熱処理される。加熱処理が行われた後、ウェハＷは再び温調プレートＣを介して第１の主搬送装置Ａ１に受け渡される。その後ウェハＷは冷却処理ユニット（ＣＰＬ）で所定の温度で冷却処理される。
【００３５】
次に、ウェハＷは第２の主搬送装置Ａ２により取り出され、膜厚検査装置１１９へ搬送されレジスト膜厚の測定が行われる場合もある。そしてウェハＷは、第５の処理ユニット部Ｇ５におけるトランジションユニット（ＴＲＳ）及びインターフェース部１４を介して露光装置１００に受け渡されここで露光処理される。露光処理が終了すると、ウェハＷはインターフェース部１４及び第５の処理ユニット部Ｇ５におけるトランジションユニット（ＴＲＳ）を介して第２の主搬送装置Ａ２に受け渡された後、ポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）に搬送され、温調及び加熱処理が行われる。露光処理終了後、ウェハＷはインターフェース部１４において一旦バッファカセットＢＲに収容される場合もある。
【００３６】
そしてウェハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送され現像処理が行われる。この現像処理後は、所定の加熱処理（ポストベーキング）が行われることもある。現像処理終了後、ウェハＷはクーリングユニット（ＣＯＬ）で所定の冷却処理が行われ、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットＣＲに戻される。
【００３７】
次に、本発明に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）について詳細に説明する。図４及び図５は、本発明の一実施形態に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）を示す平面図及び断面図である。
【００３８】
このユニットでは、筐体４１の上方に清浄空気を筐体４１内に供給するためのファン・フィルタユニットＦが取り付けられている。そして下方においては筐体４１のＹ方向の幅より小さいユニット底板５１の中央付近に環状のカップＣＰが配設され、その内側にスピンチャック４２が配置されている。このスピンチャック４２は真空吸着によってウェハＷを固定保持した状態で、モータ４３の回転駆動力で回転するように構成されている。
【００３９】
カップＣＰの中には、ウェハＷを受け渡しする際のピン４８がエアシリンダ等の駆動装置４７により昇降可能に設けられている。これにより、開閉可能に設けられたシャッタ５２が開いている間に、開口部４１ａを介して主ウェハ搬送体１７との間でウェハの受け渡しが可能となる。またカップＣＰ底部には、廃液用のドレイン口４５が設けられている。このドレイン口４５に廃液管３３が接続され、この廃液管３３はユニット底板５１と筐体４１との間の空間Ｎを利用して下方の図示しない廃液口へ通じている。
【００４０】
ウェハＷの表面に現像液を供給するための現像液ノズル５３は、例えばウェハＷの直径とほぼ同一の長さの長尺状に形成されており、供給管３４を介してケミカル室（ＣＨＭ）２８（図２）内の現像液タンク（図示せず）に接続されている。現像液ノズル５３は、ノズルスキャンアーム３６のノズル保持部材６０に着脱自在とされている。ノズルスキャンアーム３６は、ユニット底板５１の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール４４上で水平移動可能な垂直支持部材４９の上端部に取り付けられており、例えばベルト駆動機構によって垂直支持部材４９と一体にＹ方向に移動するようになっている。これにより、現像液ノズル５３は現像液の供給時以外はカップＣＰの外側に配設された現像液ノズルバス４６で待機するようになっており、現像液の供給時にはウェハＷ上まで移送されるようになっている。なお、現像液ノズル５３は、その下端部に例えば複数の吐出孔（図示せず）が形成されており、これら複数の吐出孔から現像液が吐出されるようになっている。
【００４１】
さらにカップＣＰの側方には、例えば上記ガイドレール４４と平行してリンスノズル用のガイドレール１４４が敷設されている。このガイドレール１４４には垂直支持体１４９が例えばベルト駆動機構によりＹ方向に移動可能に設置されている。この垂直支持体１４９の上部にはモータ７８が取り付けられており、例えばボールネジ機構によりリンスノズルアーム１３６がＸ方向に移動可能に取り付けられている。そしてリンスノズルアーム１３６にはノズル保持部材１６０を介してリンスノズル１５３が取り付けられている。
【００４２】
また、リンスノズルアーム１３６は例えばエアシリンダ機構を有している垂直支持体１４９により上下方向（Ｚ方向）に例えば移動可能に構成されており、これによりリンスノズル１５３の高さが調節されるようになっている。具体的には、スピンチャック４２により保持されたウェハＷに対する高さが調節できるようになっている。以上のリンスノズル１５３を移動させるＸ−Ｙ−Ｚ移動機構は、移動機構コントローラ４０によりその移動が制御されるようになっており、これによりリンスノズル１５３が待機するリンスノズルバス１４６とカップＣＰ内に収容されたウェハＷとの間で移動できるようになっている。そしてこのリンスノズル１５３からウェハ上にリンス液を吐出することでウェハ上の現像液を洗い流すようになっている。なお、図５ではリンスノズル１５３を省略している。
【００４３】
図６はリンス液を供給するための供給機構の概略的な構成図である。
【００４４】
純水が貯留されている純水タンク３７には第１供給配管６１が接続されており、また、純水の表面張力を低下させる例えば界面活性剤が貯留されている界面活性剤タンク３８には第２供給配管６２が接続されている。本実施形態では界面活性剤として、例えばイオン性界面活性剤を用いている。供給配管６１及び６２は、例えばスタティックミキサ５６に接続され、スタティックミキサ５６は供給管６３を介して上記リンスノズル１５３に接続されている。第１供給配管６１には、純水タンク３７とスタティックミキサ５６との間に第１のポンプ５４が接続されており、この第１のポンプ５４の作動により所望の量の純水がスタティックミキサ５６へ供給されるようになっている。また、第２供給配管６２には、界面活性剤タンク３８とスタティックミキサ５６との間に第２のポンプ５５が接続されており、この第２のポンプ５５の作動により所望の量の界面活性剤がスタティックミキサ５６へ供給されるようになっている。そして、スタティックミキサ５６により純水と界面活性剤とが混合されることで当該純水の表面張力より低い表面張力を有するリンス液が作成されるようになっている。
【００４５】
リンスノズル１５３とスタティックミキサ５６との間には、混合された混合液の濃度を検出する濃度検出装置７０が切替バルブ６８及び配管６７を介して接続されている。この濃度検出装置７０はスタティックミキサ５６で混合された純水中の界面活性剤の濃度を検出するものである。切替バルブ６８は配管６７と供給管６３との接続を切替えるようになっている。例えば配管６７には、スタティックミキサ５６で混合された混合液を収容する容器７２が接続されており、配管６７から容器７２に形成された抽出口７２ａを介して混合液が供給されるようになっている。
【００４６】
容器７２の側壁には、例えばレーザー光を発生する発光素子７５及びこのレーザー光を受ける受光素子７４が取り付けられている。発光素子７５はこの受光素子７４で受光された光を電気変換し、その信号が制御部６５に送られその光の強度がこの制御部６５により算出されるようになっている。また発色剤を供給する発色剤供給部７３は、例えば容器７２の側壁に設けられた供給口７２ｂを介して当該発色剤を容器７２内に供給するようになっている。発色剤としては、界面活性剤に化学的に反応するものを用いることができる。例えばイオン性界面活性剤に反応する物質としてメチレンブルーを用いることができる。また、非イオン界面活性剤の定量としてはドラゲンドルフ試薬やチアン酸コバルトを用いることができる。なお、７１はドレインである。
【００４７】
また、切替バルブ６８の切替え動作、発色剤供給部７３による発色剤の供給、第１及び第２のポンプ５４及び５５の動作量は、制御部６５により統括的に制御されるようになっている。
【００４８】
濃度検出装置７０の動作については、例えば所定量の純水と所定量の界面活性剤との混合液７９が容器７２に収容されると、発色剤供給部７３から発色剤が容器７２内の混合液に混入され混合液７９が発色する。ここで、発光素子７５からレーザー光が発せられ、その強度が測定されることにより混合液７９の吸光度が測定される。この吸光度から混合液７９の濃度が求められる。
【００４９】
ここで吸光度とは、物質が光を吸収する度合いＡを透過率Ｉ／Ｉ０の常用対数の逆数で表した数値であり、
Ａ＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）＝εｄｃ
という式で表される。ここで本実施形態に関しては、Ｉ０は発光素子７５が発する光の強度、Ｉは受光素子７４が受ける光の強度、εは化学物質固有が持つ定数、ｄは光が透過する距離（ｃｍ）すなわち発光素子７５と受光素子７４との間の距離、ｃは混合液７９の濃度（ｍｏｌ／ｄｍ３）（＝モル濃度ｍｏｌ／ｌ）である。
【００５０】
このような濃度検出装置７０による濃度測定を界面活性剤の量（ｍｏｌ）を段階的に変えて行うことにより、例えば図７に示すように、混合液７９の吸光度Ａと濃度ｃとの比例関係が求められる。このような濃度ｃと吸光度Ａとの関係を初期段階で予め記憶しておくことで、容易に混合液７９の濃度ｃを推定することができる。そして、このようにして求められた濃度に基づき、リンス液供給機構は、所望の濃度の混合液となるように、上記所定量の純水と、所望の濃度となる液量の界面活性剤とを混合し実際にウェハ上に供給するためのリンス液を作成する。
【００５１】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）の動作については、まず、図８（ａ），（ｂ）に示すように、現像液ノズル５３が静止したウェハＷ上を矢印Ａで示す方向に移動しながら現像液を吐出し、ウェハＷ上に現像液が盛られる。そして、現像液がウェハ全面に盛られた状態のまま所定の時間例えば６０秒間の現像処理が行われる。次に、リンスノズルアーム５７が回動することでリンスノズル１５３がウェハＷの中心上に配置される。そして、プロセスごとに最適な回転数、例えばウェハＷを５００ｒｐｍ以下で回転させながら、上記したように所望の界面活性剤の濃度に調整されたリンス液をウェハＷ上に吐出して現像液を洗い流し、ウェハを乾燥させる。
【００５２】
以上のように本実施形態では、純水と界面活性剤との混合液の濃度を検出し、これをフィードバックして両液量の混合比を制御し所望の濃度のリンス液を作成しているので、処理プロセスごとに最適な濃度のリンス液により処理を行うことができる。具体的には、露光処理でＫｒＦを用いたリソグラフィプロセスと、ＡｒＦを用いたリソグラフィプロセスとで、使用するレジスト材料の特性が大きく異なる場合であっても、本実施形態によれば、プロセスに応じた所望の界面活性剤の濃度を有するリンス液により処理でき、例えばパターン倒れ等を防止できる。
【００５３】
また、本実施形態では濃度−吸光度関係を予め記憶しこの関係に基づき界面活性剤の濃度を推定することにより、迅速に所望の濃度のリンス液を作成することができるようになる。従って、現像処理中でもリアルタイムで濃度を変更でき、処理プロセスに応じたリンス液の変更が容易となる。
【００５４】
また、界面活性剤の濃度の変更は所定の時間間隔で行うことができる。例えば、一日に所定の回数行ったり、基板の所定枚数ごとに行ったりしてもよい。また、本実施形態のように濃度−吸光度関係を予め記憶しておくことで迅速な濃度変更が可能となるため、１枚の基板の処理ごとに行うようにすることもできる。また、あるいはパターンの種類ごとに行うようにすれば、例えばレジストパターンのアスペクト比の高低に応じて濃度を可変とするができる。これにより、例えばアスペクト比が低い場合においては、リンス液の濃度を低くすることができ界面活性剤を節約できる。
【００５５】
なお、本実施形態では濃度検出装置７０内にて界面活性剤に化学的に反応する発色剤を供給し、吸光度から混合液７９の濃度を求め、測定に使用した混合液７９はドレイン７１より廃液する構成とした。しかし、このような構成には限られない。例えば、界面活性剤の基本化学構造に界面活性剤の特性を死活させずに特殊な化学構造を付加することができる（タグをつけることができる）物質を界面活性剤に添加して用いる。そして濃度検出装置として、例えば紫外光、レーザー等のある波長領域を用いた光学系の測定装置を使用して当該付加された特殊な化学構造を測定することで、純水と混合された界面活性剤の濃度を求めることができる。これにより、その濃度測定後の界面活性剤を含んだリンス液をそのままリンス液として使用でき、界面活性剤濃度の信頼性が向上するとともに、測定で使用したリンス液を廃液することがなくなる。
【００５６】
図９は、リンス液供給機構の他の実施形態を示す構成図である。本実施形態では、図６に示したリンス液供給機構においてスタティックミキサ５６に温度センサを加え、さらに２つのバルブ８１及び８２の間に接続された循環管８３を、切替バルブ６８とノズル１５３との間に第３のポンプ８５を加えたものである。この温度センサ５９はスタティックミキサ５６で混合された混合液の温度を計測するものである。また、本実施形態では供給管６３にバッファタンク８２を介挿している。このバッファタンク８２はスタティックミキサ５６で混合された混合液を一時的に貯留するようになっている。
【００５７】
第３のポンプ８５は、所望の濃度のリンス液が作成された後にそのリンス液をリンスノズル１５３から吐出させるためのポンプである。制御部６５は、その温度の計測結果に基づきその混合液の濃度を推定し、さらにこの推定結果に基づいて各のポンプ５４及び５５の作動量を制御するようになっている。循環管８３は、リンス処理時以外に混合液が所望の温度になるまで循環させるために使用し、例えばバルブ８１及び８２をそれぞれ開き、バルブ６８を閉じて使用する。これらのバルブ６８，８１及び８２は制御部６５で制御すればよい。
【００５８】
本実施形態では、具体的には図１０に示すように、所定の液量及び所定の温度に設定された純水に、段階的に液量（ｍｏｌ）を変えて界面活性剤を混合した場合の、その各段階における界面活性剤の濃度（ｍｏｌ／ｄｍ３）に対応する各混合液の温度（リンス液の温度）をそれぞれ計測する。このようにして完成した関係テーブル８０を予め例えば制御部６５の図示しない記憶部に記憶しておく。
【００５９】
本実施形態では、例えば、液量１リットル、温度２４．０℃の純水を用意し、これにａ（ｍｏｌ）〜ｉ（ｍｏｌ）まで複数の段階的に液量を変えて温度が１５．０℃に設定された界面活性剤を混合し、これらの濃度Ａ〜Ｉを計測する。この濃度計測は濃度検出装置７０を用いて行うことができる。さらに、各段階でリンス液の温度を温度センサ５９により計測しこれらを対応付けて記憶しておく。
【００６０】
なお、純水、界面活性剤の温度を２４．０℃、１５．０℃としたのは、両液が混合された後のリンス液の温度が可及的に例えば２３℃と一定になるようにするためのである。この２３℃という温度は、クリーンルーム内の温度であってウェハの温度でもあるので、可及的に２３℃に近い温度に調整されたリンス液をウェハ上に供給するためである。
【００６１】
実際の現像処理では、リンス処理前に例えばバルブ６８を閉じ、バルブ８１及び８２を開いた状態で、液量１リットル、温度２４．０℃の純水に温度１５．０℃の界面活性剤を混合する。ここで混合する界面活性剤の液量は正確でなくてもよい。リンス液の温度を温度センサ５９で計測し、リンス液が所望の温度つまり所望の濃度になるようポンプ５４及び５５の作動量を調整すればよいからである。所望の温度のリンス液が作成されればバルブ８１及び８２を閉じ、バルブ６８を開き、リンス液をバッファタンク８２に一時的に貯留する。さらに第３のポンプ８５を作動させて所望の温度のリンス液をバッファタンク８３から吸い上げ、リンス液をノズル１５３から吐出させる。
【００６２】
なお、バッファタンク８２や供給管６３に温調機能を設け、所望の温度のリンス液に調整するようにしてもよい。
【００６３】
このように本実施形態では、温度センサ５９により純水と界面活性剤との混合液の温度を計測するのみで、予め記憶された一対一の関係にある温度−濃度関係（テーブル８０）を基に混合液の濃度を推定することができる。従って容易かつ迅速に所望の濃度のリンス液を作成することができ、現像処理中でもリアルタイムで処理プロセスに応じたリンス液の変更が容易となる。特に、一旦テーブル８０を作成しておけば、必ずしも濃度検出装置７０を設ける必要がなくリンス液供給機構の装置構成が簡易なものとなる。
【００６４】
なお、テーブル８０で示した温度数値はほんの一例を示している。従って、さらに高精度に濃度管理をするために純水の温度が２４．０℃だけでなく、複数の異なる温度に対応したリンス液の濃度を管理するようにしてもよい。界面活性剤についても同様に１５．０℃に限られないし、純水の液量も１リットルに限られない。
【００６５】
図１１は、リンス液供給機構のさらに別の実施形態を示す構成図である。なお、図１１において、図６における構成要素と同一のものについては同一の符号を付すものとし、その説明を省略する。
【００６６】
このリンス液供給機構は、純水タンク３７とリンスノズル９０との間及び界面活性剤タンク３８とリンスノズルとの間にはそれぞれ独立した供給配管１０１及び１０２が接続されている。リンスノズル９０は断面図で表しており、リンス液を一旦貯留するバッファ９５の下部に、リンス液を吐出する例えば複数の吐出孔９７が形成されている。バッファ９５の上部には、供給配管１０１及び１０２からそれぞれ純水及び界面活性剤を導入するための導入口９６が設けられている。バッファ９５内部には上部空間と下部空間を仕切る仕切板９２が取り付け固定されており、導入口９６から導入された純水と界面活性剤は、この上部の空間で複数の攪拌板９４を通って攪拌され混合されるようになっている。仕切板９２には、例えば複数の開口部９９が設けられこれらの開口部はバルブ９１により開閉可能とされている。これらのバルブ９１が開くことにより上部空間で混合されたリンス液が通路９８を通り下部の空間に供給されウェハＷに対してリンス液が吐出されるようになっている。
【００６７】
上部の空間には開口９３が形成されており、この開口９３には濃度検出装置７０に通じる配管１０３が接続されている。これにより、上部空間で混合された混合液の濃度が検出されるようになっている。
【００６８】
バルブ９１、６８は制御部６５によりその開閉が制御されるようになっている。これにより、上部空間で混合された混合液の濃度を検出するときはバルブ９１が閉じ、バルブ６８が開くようになっている。そして所望の濃度のリンス液が作成されると、バルブ６８が閉じバルブ９１が開くようになっている。
【００６９】
所望の濃度のリンス液の作成方法については、前述したような吸光度と濃度との関係を基に行うことができ、また、配管１０３に温度センサを設けて図１０に示したような関係テーブルを利用することも可能である。
【００７０】
また、バルブ９１を設けなくてもよい。この場合、リンス処理中にリアルタイムで濃度を変更させながらリンス液を吐出することができ、処理時間を短縮させることができる。
【００７１】
本発明は以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００７２】
例えば、上記実施形態ではイオン性界面活性剤を用いたが、これに限らず、非イオン性界面活性剤またはフッ素系界面活性剤を用いてもよい。この場合、上記発色剤としてはこれらの界面活性剤に反応するものを用いることが好ましい。
【００７３】
また、上記実施形態では基板として半導体ウェハを用いたが、これに限らず液晶デバイスに使用されるガラス基板であってもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、界面活性剤の濃度を可変としプロセスに応じて最適な処理液の濃度で現像処理を行うことができる。また、現像処理中にリアルタイムで処理液の濃度を可変できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される塗布現像処理装置の平面図である。
【図２】図１に示す塗布現像処理装置の正面図である。
【図３】図１に示す塗布現像処理装置の背面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットの平面図である。
【図５】図５に示す現像処理ユニットの断面図である。
【図６】一実施形態に係るリンス液供給機構の構成図である。
【図７】吸光度と濃度との関係を示すグラフである。
【図８】現像処理において現像液を供給する際の動作を示す図である。
【図９】他の実施形態に係るリンス液供給機構の構成図である。
【図１０】リンス液の濃度と温度との関係を示す関係テーブルである。
【図１１】さらに別の実施形態に係るリンス液供給機構の構成図である。
【符号の説明】
Ｗ．．．半導体ウェハ
Ａ〜Ｉ…濃度
３７…純水タンク
３８…界面活性剤タンク
４０…移動機構コントローラ
５４，５５…第１のポンプ，第２のポンプ
５６…スタティックミキサ
５９…温度センサ
６５…制御部
７０…濃度検出装置
８０…関係テーブル
９０，１５３…リンスノズル
【図１】
2004014713.tif 000003
【図２】
2004014713.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004014713.tif 000008
【図７】
2004014713.tif 000009
【図８】
2004014713.tif 000010
【図９】
2004014713.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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