(57)【要約】【課題】撥水性の強いレジストの現像処理を、少ない量の現像液で均一に行うこと。【解決手段】ウェハＷ上の露光後のレジスト膜の全面に、界面活性剤等の添加剤を含むムース状現像液１０１ａを塗布した後、放置または加熱によってムースの気泡を消失させて現像液パドルを形成して現像を行う。ムース状現像液１０１ａは流動性が低いため、レジスト膜の撥水性が高い場合でもプルバック現象が発生せずに均一に塗布できるので、大量の現像液を浪費することなく、均一な現像処理が行われる。【選択図】      図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の露光後のレジスト膜上にムース状現像液を塗布して露光パターンを現像することを特徴とする現像処理方法。
【請求項２】
前記レジスト膜に対する前記ムース状現像液の塗布に先立って、純水にて前記レジスト膜をプリウェットすることを特徴とする請求項１に記載の現像処理方法。
【請求項３】
前記ムース状現像液に含まれる気泡の大きさは１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像処理方法。
【請求項４】
長手方向にスリット状の吐出口または複数の吐出口が配置された長尺ノズルを用いた一方向スキャンにより、前記ムース状現像液を前記レジスト膜上に塗布することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像処理方法。
【請求項５】
ニードル状の吐出口を持つストレートノズルを用いたジグザクスキャンにより、前記ムース状現像液を前記レジスト膜上に塗布することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像処理方法。
【請求項６】
前記レジスト膜上に塗布された前記ムース状現像液を加熱または減圧することで前記ムース状現像液に含まれる気泡の消失を促進することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の現像処理方法。
【請求項７】
基板上の露光後のレジスト膜上にムース状純水を塗布するプリウェット工程と、
前記ムース状純水の上に現像液を塗布して露光パターンを現像する現像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８】
前記ムース状純水に含まれる気泡の大きさは１００μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の現像処理方法。
【請求項９】
長手方向にスリット状の吐出口または複数の吐出口が配置された長尺ノズルを用いた一方向スキャンにより、前記ムース状純水を前記レジスト膜上に塗布することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の現像処理方法。
【請求項１０】
ニードル状の吐出口を持つストレートノズルを用いたジグザクスキャンにより、前記ムース状純水を前記レジスト膜上に塗布することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の現像処理方法。
【請求項１１】
前記レジスト膜上に塗布された前記ムース状純水を加熱または減圧することで前記ムース状純水に含まれる気泡の消失を促進することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の現像処理方法。
【請求項１２】
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を供給して露光パターンを現像する現像処理装置であって、
前記基板を略水平に保持する基板保持部と、
ムース状現像液を生成するムース状現像液生成手段を有し、前記ムース状現像液を供給する現像液供給部と、
前記ムース状現像液を基板保持部上の基板に塗布する現像液供給ノズルと
を具備したことを特徴とする現像処理装置。
【請求項１３】
前記現像液供給部は、前記ムース状現像液生成手段により生成された前記ムース状現像液を貯蔵するムース貯蔵部と、前記ムース貯蔵部から前記現像液供給ノズルに前記ムース状現像液を送出するムース送出機構とをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の現像処理装置。
【請求項１４】
前記現像液供給部は、現像液に与圧気体を混和して貯留する現像液貯留部をさらに有し、前記ムース状現像液生成手段は、前記現像液貯留部から前記現像液供給ノズルに到来する前記現像液を大気開放することで、前記現像液供給ノズルにおいて前記ムース状現像液を生成することを特徴とする請求項１２に記載の現像処理装置。
【請求項１５】
プリウェットのための純水を基板保持部上の前記基板に供給する純水供給部を具備したことを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の現像処理装置。
【請求項１６】
前記基板保持部には、前記基板上の露光後のレジスト膜に塗布された前記ムース状現像液に含まれる気泡の消失を促進する機構を具備したことを特徴とする請求項１２に記載の現像処理装置。
【請求項１７】
前記現像液供給ノズルは、長手方向にスリット状の吐出口または複数の吐出口が配置された長尺ノズル、またはニードル状の吐出口を持つストレートノズルからなることを特徴とする請求項１２に記載の現像処理装置。
【請求項１８】
基板上の露光後のレジスト膜に現像液を供給して露光パターンを現像する現像処理装置であって、
基板を略水平に保持する基板保持部と、
ムース状純水を生成するムース状純水生成手段を有し、前記ムース状純水を供給する純水供給部と、
前記基板保持部上の基板にムース状純水を供給する純水供給ノズルと、
前記基板保持部上の基板に現像液を供給する現像液供給部と
を具備したことを特徴とする現像処理装置。
【請求項１９】
前記純水供給部は、前記ムース状純水生成手段により生成された前記ムース状純水を貯蔵するムース貯蔵部と、前記ムース貯蔵部から前記純水供給ノズルに前記ムース状純水を送出するムース送出機構とをさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の現像処理装置。
【請求項２０】
前記純水供給部は、純水に与圧気体を混和して貯留する純水貯留部をさらに有し、前記ムース状純水生成手段は前記純水貯留部から前記純水供給ノズルに到来する前記純水を大気開放することで、前記純水供給ノズルにおいて前記ムース状純水を生成することを特徴とする請求項１８に記載の現像処理装置。
【請求項２１】
前記基板保持部には、前記基板上の露光後のレジスト膜に塗布された前記ムース状純水に含まれる気泡の消失を促進する機構を具備したことを特徴とする請求項１８に記載の現像処理装置。
【請求項２２】
前記純水供給ノズルは、長手方向にスリット状の吐出口または複数の吐出口が配置された長尺ノズル、またはニードル状の吐出口を持つストレートノズルからなることを特徴とする請求項１８に記載の現像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の基板上の露光後のレジスト膜の露光パターンを現像する現像処理方法および現像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）の表面にレジスト液を供給してレジスト膜を形成し、レジスト塗布後のウェハに対して所定のパターンに対応して露光処理を行った後に当該ウェハのレジスト膜に形成された露光パターンを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成するためのマスクとしてレジストパターンが形成される。
【０００３】
近時、半導体デバイスの微細化が一層進行しており、これに呼応してパターン転写に使用される露光光もＡｒＦレーザ，Ｆ２レーザ等の短波長のレーザ光が用いられるに至っている（たとえば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３２３６５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、短波長の露光光を用いる露光プロセスに対応したレジストは、撥水性が極めて高く、現像液を基板（レジスト膜）上に液盛り（パドル）する際に、プルバック現象が発生し、レジスト膜上に現像液を保持させ難くなり健全な現像液パドルを形成するために大量の現像液を消費することとなる。また、さらに撥水性が高くなると、パドル形成自体も困難となることが予想される。さらに、このような撥水性の高いレジストへの現像液塗布は、低速で行わざるを得ず、そのため最初にレジストが供給された部分と、最後に供給された部分の時間差が大きく、現像が不均一となる。
【０００６】
また、液体のままの現像液を液盛りする場合には、パターンに対するインパクトが大きく、現像されるパターン幅の均一性が低下するという懸念もある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、撥水性の高いレジストを用いた場合に、大量の現像液を用いることなく、しかも均一に現像を行うことができる現像処理方法および現像処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、撥水性の高いレジストを用いた場合に、低衝撃で比較的短時間に現像を行うことが可能な現像処理方法および現像処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板上の露光後のレジスト膜上にムース状現像液を塗布して露光パターンを現像する現像処理方法を提供する。
【００１０】
本発明の第２の観点では、基板上の露光後のレジスト膜上にムース状純水を塗布するプリウェット工程と、前記ムース状純水の上に現像液を塗布して露光パターンを現像する現像工程とを具備する現像処理方法を提供する。
【００１１】
本発明の第３の観点では、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を供給して露光パターンを現像する現像処理装置であって、前記基板を略水平に保持する基板保持部と、ムース状現像液を生成するムース状現像液生成手段を有し、前記ムース状現像液を供給する現像液供給部と、前記ムース状現像液を基板保持部上の基板に塗布する現像液供給ノズルとを具備した現像処理装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４の観点では、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を供給して露光パターンを現像する現像処理装置であって、基板を略水平に保持する基板保持部と、ムース状純水を生成するムース状純水生成手段を有し、前記ムース状純水を供給する純水供給部と、前記基板保持部上の基板にムース状純水を供給する純水供給ノズルと、前記基板保持部上の基板に現像液を供給する現像液供給部とを具備した現像処理装置を提供する。
【００１３】
上記した本発明の第１および第３の観点によれば、基板上の露光後のレジスト膜にムース状現像液を塗布するので、レジスト膜の撥水性が高い場合でも、液体のままで塗布する場合のようなプルバック現象が発生せず、大量の現像液を消費することなく、短時間に基板全体に現像液を塗布することが可能になり、パターンの線幅の均一性の向上等を実現することができる。また、ムース状現像液は流動性が小さく、パターンに対するインパクトも小さいため、より、パターンの線幅の均一性の向上等を実現することができる。
【００１４】
なお、ムース状現像液から微細な気泡が自然に消失することを待って現像を進行させてもよいが、必要に応じて加熱や減圧等の手段にてムース状現像液からの気泡消失を促進させ、短時間にムース状現像液を液化して現像を開始させるようにしてもよい。
【００１５】
また、上記した本発明の第２および第４の観点によれば、ムース状純水にてプリウェットを行った後、その上に現像液を塗布するので、液体状態の純水の上に現像液を塗布する場合に比較して現像液がレジスト膜上に到達する際の衝撃を緩和することができ、パターンの線幅の均一性の向上等を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の現像処理装置の一実施形態である現像処理ユニットを含むレジスト塗布／現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１８】
このレジスト塗布／現像処理システム１は、搬送ステーションであるカセットステーション１１と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１２と、処理ステーション１２に隣接して設けられる露光装置１４と処理ステーション１２との間でウェハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１３と、を有している。
【００１９】
カセットステーション１１においては、複数枚（例えば、２５枚）のウェハＷが収容されたウェハカセット（ＣＲ）の搬入出が行われ、図１に示すように、カセット載置台２０上にＸ方向に沿って１列に複数（図１では５個）の位置決め突起２０ａが形成されている。ウェハカセット（ＣＲ）はウェハ搬入出口を処理ステーション１２側に向けてこの位置決め突起２０ａの位置に載置できるようになっている。
【００２０】
カセットステーション１１は、ウェハ搬送用ピック２１ａを有するウェハ搬送機構を備えている。このウェハ搬送用ピック２１ａは、いずれかのウェハカセット（ＣＲ）に対して選択的にアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション１２の第３処理ユニット群Ｇ３に設けられたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）にアクセスできるようになっている。
【００２１】
処理ステーション１２では、システム背面側（図１上方）に、カセットステーション１１側から順に、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４および第５処理ユニット群Ｇ５が配置されている。また第３処理ユニット群Ｇ３と第４処理ユニット群Ｇ４との間に第１主搬送部Ａ１が設けられ、第４処理ユニット群Ｇ４と第５処理ユニット群Ｇ５との間に第２主搬送部Ａ２設けられている。さらにシステム前面側（図１下方）に、カセットステーション１１側から順に、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２が設けられている。
【００２２】
図３に示すように、第３処理ユニット群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に加熱処理を施す高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、高精度でウェハＷの温調を行う高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）、温調ユニット（ＴＣＰ）、カセットステーション１１と第１主搬送部Ａ１との間でのウェハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）が、例えば１０段に重ねられている。
【００２３】
第４処理ユニット群Ｇ４では、例えば、レジスト塗布後のウェハＷに加熱処理を施すプリベークユニット（ＰＡＢ）、現像処理後のウェハＷに加熱処理を施すポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ４）が、例えば１０段に重ねられている。第５処理ユニット群Ｇ５では、例えば、露光後現像前のウェハＷに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ５）が、例えば１０段に重ねられている。
【００２４】
図１および図３に示すように、第１主搬送部Ａ１の背面側には、アドヒージョンユニット（ＡＤ）と、ウェハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）とを有する第６処理ユニット群Ｇ６が設けられている。
【００２５】
第２主搬送部Ａ２の背面側には、ウェハ周辺部の余分なレジストを除去するためにウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）と、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置（ＦＴＩ）とを有する第７処理ユニット群Ｇ７が設けられている。
【００２６】
図１および図２に示すように、第１処理ユニット群Ｇ１では、カップ（ＣＰ）内でウェハＷをスピンチャックＳＰに載せて所定の処理を行う液供給ユニットとしての５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、３つのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）が計５段に重ねられている。また第２処理ユニット群Ｇ２では、スピンナ型処理ユニット、例えば、現像ユニット（ＤＥＶ）が５段に重ねられている。
【００２７】
第１主搬送部Ａ１には第１主ウェハ搬送装置１６が設けられ、この第１主ウェハ搬送装置１６は、第１処理ユニット群Ｇ１、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４と第６処理ユニット群Ｇ６に備えられた各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。また、第２主搬送部Ａ２には第２主ウェハ搬送装置１７が設けられ、この第２主ウェハ搬送装置１７は、第２処理ユニット群Ｇ２、第４処理ユニット群Ｇ４、第５処理ユニット群Ｇ５、第７処理ユニット群Ｇ７に備えられた各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。
【００２８】
図４は第１主ウェハ搬送装置１６の概略構造を示す斜視図である。第１主ウェハ搬送装置１６は、ウェハＷを保持する３本のアーム７ａ・７ｂ・７ｃと、アーム７ａ〜７ｃのそれぞれの基端に取り付けられたアーム支持板５１と、各アーム支持板５１と係合している基台５２と、基台５２等を支持する支持部５３と、支持部５３に内蔵された図示しないモータと、基台５２とモータとを連結する回転ロッド５４と、第１および第２処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２側に設けられ、鉛直方向にスリーブ５５ａが形成された支柱５５と、スリーブ５５ａに摺動可能に係合し、かつ支持部５３と連結されたフランジ部材５６と、フランジ部材５６を昇降させる図示しない昇降機構と、を有している。
【００２９】
基台５２上には基台５２の長手方向と平行にアーム支持板５１毎にレール（図示せず）が敷設されており、各アーム支持板５１はこのレールに沿ってスライド自在となっている。また、支持部５３に内蔵されたモータを回転させると回転ロッド５４が回転し、これにより基台５２はＸ−Ｙ面内で回転することができるようになっている。さらに、支持部５３はＺ方向に移動可能なフランジ部材５６に取り付けられているために、基台５２もまたＺ方向に移動可能である。
【００３０】
基台５２の先端部両側には垂直部材５９ａが取り付けられ、これら垂直部材５９ａには、アーム７ａとアーム７ｂとの間の放射熱を遮る遮蔽板８と架橋部材５９ｂが取り付けられている。この架橋部材５９ｂの中央および基台５２の先端には一対の光学的センサ（図示せず）が設けられており、これにより各アーム７ａ〜７ｃにおけるウェハＷの有無とウェハＷのはみ出し等が検出されるようになっている。なお、第２主ウェハ搬送装置１７は第１主ウェハ搬送装置１６と同様の構造を有している。
【００３１】
図４中に示す壁部５７は、第１処理ユニット群Ｇ１側にある第２主搬送部Ａ２のハウジングの一部であり、第１処理ユニット群Ｇ１に設けられた各ユニットとの間でウェハＷの受け渡しを行うための窓部５７ａが設けられている。また、第２主搬送部Ａ２の底部には、４台のファン５８が設けられている。
【００３２】
第１処理ユニット群Ｇ１とカセットステーション１１との間および第２処理ユニット群Ｇ２とインターフェイスステーション１３との間にはそれぞれ、第１および第２処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２に処理液を供給する液温調ポンプ２４・２５が設けられており、さらにレジスト塗布／現像処理システム１外の空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５の内部に供給するためのダクト２８・２９が設けられている。
【００３３】
処理ステーション１２の背面側のパネルおよび第１処理ユニット群Ｇ１〜第７処理ユニット群Ｇ７は、メンテナンスのために取り外しが可能となっている。また、第１および第２処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２のそれぞれの最下段には、これらに薬液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）２６・２７が設けられている。さらに、カセットステーション１１の下方部にはこのレジスト塗布／現像処理システム１全体を制御する集中制御部１９が設けられている。
【００３４】
インターフェイスステーション１３は、処理ステーション１２側の第１インターフェイスステーション１３ａと、露光装置１４側の第２インターフェイスステーション１３ｂとから構成されており、第１インターフェイスステーション１３ａには第５処理ユニット群Ｇ５の開口部と対面するように第１ウェハ搬送体６２が配置され、第２インターフェイスステーション１３ｂにはＸ方向に移動可能な第２ウェハ搬送体６３が配置されている。
【００３５】
第１ウェハ搬送体６２の背面側には、上から順に、周辺露光装置（ＷＥＥ）、露光装置１４に搬送されるウェハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）、露光装置１４から搬出されたウェハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）が積み重ねられた第８処理ユニット群Ｇ８が配置されている。また、第１ウェハ搬送体６２の正面側には、上から順に、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）と、２段の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ９）が積み重ねられた第９処理ユニット群Ｇ９が配置されている。
【００３６】
第１ウェハ搬送体６２は、ウェハ受け渡し用のフォーク６２ａを有している。このフォーク６２ａは、第５処理ユニット群Ｇ５、第８処理ユニット群Ｇ８、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットに対してアクセス可能であり、これにより各ユニット間でのウェハＷの搬送を行う。
【００３７】
第２ウェハ搬送体６３は、ウェハ受け渡し用のフォーク６３ａを有している。このフォーク６３ａは、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットと、露光装置１４のインステージ１４ａおよびアウトステージ１４ｂに対してアクセス可能であり、これら各部の間でウェハＷの搬送を行う。
【００３８】
このように構成されるレジスト塗布／現像処理システム１においては、ウェハカセット（ＣＲ）から１枚のウェハＷをウェハ搬送機構２１により取り出し、処理ステーション１２のトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）に搬送し、その後、第１および第２の主ウェハ搬送装置１６，１７により、レシピの順序に従って、各ユニットへウェハＷを順次搬送し、ウェハＷに一連の処理を施す。
【００３９】
例えば、ウェハＷを温調後、アドヒージョンユニット（ＡＤ）でのアドヒージョン処理、および／またはボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）での反射防止膜の形成、加熱ユニット（ＨＰ）における加熱処理、高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）におけるベーク処理、ウェハＷの温調、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）でのレジスト液の塗布処理、プリベークユニット（ＰＡＢ）でのプリベーク処理、周辺露光装置（ＷＥＥ）での周辺露光処理を順次行い、ウェハＷの温調後、第２ウェハ搬送体６３により露光装置１４内に搬送する。露光装置１４での露光後、ウェハＷを第２ウェハ搬送体６３によってトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）に搬入した後、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）でのポストエクスポージャーベーク処理、現像ユニット（ＤＥＶ）での現像処理、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）でのポストベーク処理を順次行い、ウェハＷの温調処理を行った後、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）を介してカセットステーション１１のウェハカセット（ＣＲ）へ搬送する。このような一連の動作をカセットのウェハの枚数だけ繰り返す。
【００４０】
次に、本発明の現像処理方法を実施するための現像処理ユニット（ＤＥＶ）について図５および図６を参照しながら説明する。図５および図６は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の全体構成を示す断面図および平面図である。
【００４１】
この現像処理ユニット（ＤＥＶ）は筐体７０を有し、その中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック７１が配置されている。スピンチャック７１は真空吸着によってウェハＷを固定保持した状態で駆動モータ７２によって回転駆動される。駆動モータ７２は、筐体７０の底板７０ａの開口に昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材７３を介してたとえばエアシリンダからなる昇降駆動機構７４および昇降ガイド７５と結合されている。駆動モータ７２の側面にはたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット７６が取り付けられ、フランジ部材７３は、この冷却ジャケット７６の上半部を覆うように取り付けられている。
【００４２】
現像液塗布時、フランジ部材７３の下端は、底板７０ａの開口の外周付近で底板７０ａに密着し、これによりユニット内部が密閉される。スピンチャック７１と第２主ウェハ搬送装置１７との間でウェハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動機構７４が駆動モータ７２およびスピンチャック７１を上方へ持ち上げることでフランジ部材７３の下端が筐体７０の底板７０ａから上昇するようになっている。
【００４３】
本実施形態の場合、カップＣＰの上方には、ウェハＷの径に相当する長さのセラミックスヒータ、ガラスヒータ等のヒータ７１ａと、このヒータ７１ａからの輻射熱反射してウェハＷの表面に照射するためのリフレクタ７１ｂと、ヒータ７１ａを支持する支持アーム７１ｃが設けられており、この支持アーム７１ｃにてヒータ７１ａを、その長手方向に直交する方向に走査することでスピンチャック７１に保持されたウェハＷの全面を所望の温度で加熱することが可能になっている。
【００４４】
カップＣＰの底部には、その中央寄りの部分に排気管７７が接続され、またその外側寄りの部分に排液管７８が接続されている。そして、排気管７７からカップＣＰ内の気体が排気されるとともに、排液管７８からは、現像液を振り切るときに飛散した現像液や現像液を洗い流すための洗浄液、および有機溶剤が排出される。なお、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の筐体７０の側壁には、アーム７ａが侵入するための開口７９が形成されている。
【００４５】
カップＣＰの上方には、ウェハＷの表面に現像液を供給するための現像液供給ノズル８１と、現像後のウェハＷに純水のようなリンス液を供給するためのリンス液供給ノズル８４と、プリウェットのための純水を供給するための純水供給ノズル８７とが、ウェハＷ上の供給位置とウェハＷの外方の待機位置との間で移動可能に設けられている。そして、現像液供給ノズル８１は現像液供給配管８２を介して現像液供給部８３に接続されており、リンス液供給ノズル８４はリンス液供給配管８５を介してリンス液供給部８６に接続されており、純水供給ノズル８７は純水供給配管８８を介して純水供給部８９に接続されている。
【００４６】
なお、プリウェットに用いる純水は、必要に応じて任意の添加物（例えば界面活性剤）を含んでいてよい。また、プリウェットする純水供給ノズル８７とリンス液供給ノズル８４は共用させてもよい。
【００４７】
本実施形態の場合、図７に例示されるように、現像液供給部８３は、現像液１０１が貯留される現像液タンク８３ａ、発泡を促進するための界面活性剤等の添加剤２００が貯留される添加剤タンク８３ｂ、与圧された窒素ガス等の不活性ガスからなる与圧ガス３００が貯留される加圧ガス供給部８３ｃが、弁８３ｄ，８３ｅ，８３ｆを介して接続された混合部８３ｇと、この混合部８３ｇ内に弁８３ｄ，８３ｅ，８３ｆを介して供給される現像液１０１、添加剤２００、与圧ガス３００を攪拌するミキシング機構８３ｈと、を備えている。前記混合部８３ｇには、大気開放弁８３ｉを介して、ムース貯蔵部８３ｊが接続され、さらに、ムース貯蔵部８３ｊは、ムース供給ポンプ８３ｋおよび現像液供給配管８２を介して現像液供給ノズル８１に接続されている。
【００４８】
そして、混合部８３ｇに導入された現像液１０１、添加剤２００、および与圧ガス３００を、当該与圧ガス３００の圧の加圧下にてミキシング機構８３ｈにて攪拌した混合物を大気開放弁８３ｉにおいて大気圧下のムース貯蔵部８３ｊに噴出させることで、ムース状現像液１０１ａが形成され、ムース貯蔵部８３ｊに蓄えられる。そして、必要に応じて、ムース供給ポンプ８３ｋを作動させることで、ムース貯蔵部８３ｊに蓄えられたムース状現像液１０１ａが現像液供給ノズル８１に供給される構成となっている。
【００４９】
本実施形態の場合、ムース状現像液１０１ａを構成する気泡の径は、１００μｍ以下が望ましく、５０μｍ以下がより好ましい。気泡の径の下限値はとくに存在せず、現像液供給部８３で生成可能な最小値が実質的な下限となる。
【００５０】
現像液供給ノズル８１は第１のノズルスキャンアーム９１の先端部に着脱可能に取り付けられており、リンス液供給ノズル８４は第２のノズルスキャンアーム９２の先端部に着脱可能に取り付けられており、純水供給ノズル８７は第３のノズルスキャンアーム９３の先端に着脱可能に取り付けられている。そして、これら第１、第２、第３のノズルスキャンアーム９１，９２，９３は、それぞれ、筐体７０の底板７０ａの上にＹ方向に沿って敷設されたガイドレール９４上から垂直方向に延び、ガイドレール９４上を水平移動可能な第１の垂直支持部材９５、第２の垂直支持部材９６および第３の垂直支持部材９７の上端部に取り付けられており、現像液供給ノズル８１、リンス液供給ノズル８４、および純水供給ノズル８７は、これら第１、第２、第３の垂直支持部材９５，９６，９７とともに図示しないＹ軸駆動機構によってＹ方向に沿って移動するようになっている。また、第１、第２、第３の垂直支持部材９５，９６，９７は図示しないＺ軸駆動機構によってＺ方向に移動可能となっており、現像液供給ノズル８１、リンス液供給ノズル８４、および純水供給ノズル８７は、対応する垂直支持部材の移動によってウェハＷに近接した吐出位置とその上方の非吐出位置との間で移動されるようになっている。なお、現像液供給ノズル８１は、ノズル待機位置９８に待機されるようになっており、このノズル待機位置９８には現像液供給ノズル８１を洗浄するノズル洗浄機構９９が設けられている。
【００５１】
図１５の（ａ）に例示されるように、上記現像液供給ノズル８１は、基板直径と略同じ長尺状をなしその長手方向を水平にして配置され、下面にスリット状の吐出口または／及び複数の吐出口８１ａを有したスリットノズル（長尺ノズル）からなり、吐出されたムース状現像液１０１ａが全体として帯状になるようになっている。なお、長尺ノズルとしては、図１５の（ｂ）に例示されるように、長手方向に所定のピッチで複数の吐出口８１−２ａが配置された構成のノズル８１−２を用いてもよい。そして、ムース状現像液１０１ａの塗布の際には、図１１の（ａ）に例示されるように、ウェハＷの上方に位置する現像液供給ノズル８１の吐出口８１ａからムース状現像液１０１ａを帯状に吐出させながら、現像液供給ノズル８１をガイドレール９４に沿ってスキャンさせることにより、現像液がウェハＷ全面に塗布される。
【００５２】
なお、図１１の（ｂ）に例示されるように、スリットノズルの代わりに、ストレートノズル８１−１を用いてジグザグスキャンすることにより、ムース状現像液１０１ａの塗布を行うようにしてもよい。
【００５３】
また、上記リンス液供給ノズル８４はストレートノズルで構成されており、現像工程終了後、ウェハＷ上に移動されてウェハＷ上の現像パターンが形成されたレジスト膜にリンス液を供給して洗浄する処理等に用いられる。
【００５４】
また、上記純水供給ノズル８７は、上記現像液供給ノズル８１と同様に、スリットノズルで構成されており、吐出口から純水１０２（または、後述のようなムース状純水１０２ａ）を帯状に吐出させながらガイドレール９４に沿ってスキャンさせることにより、プリウェットのための純水１０２のパドル形成（ムース状純水１０２ａの塗布）等が行われる。
【００５５】
現像液供給部８３、リンス液供給部８６および純水供給部８９からのムース状現像液、リンス液および純水の供給は、制御インターフェース１００ａ、制御インターフェース１００ｂおよび制御インターフェース１００ｃを介して制御部１００によって制御されるようになっている。また、本実施形態の場合、制御部１００は、現像ユニット（ＤＥＶ）の全体を制御し、後述の図８の工程図に例示されるように現像工程を制御する機能を備えている。
【００５６】
次に、上述のように構成された現像処理ユニット（ＤＥＶ）における現像処理の動作を図８の工程図等を参照しながら説明する。
【００５７】
所定のパターンが露光されポストエクスポージャーベーク処理および冷却処理されたウェハＷを、ウェハ搬送機構２１によって現像処理ユニット（ＤＥＶ）内のカップＣＰの真上まで搬送し、スピンチャック７１を昇降駆動機構７４によって上昇させることによりスピンチャック７１上に真空吸着させる（ステップＳＴ０）。
【００５８】
次いで、現像液供給ノズル８１の先端を例えば基板表面から１０ｍｍ上方の高さで、ガイドレール９４に沿ってウェハＷの一方の端部から他方の端部へスキャンしながらムース状現像液１０１ａを吐出することにより、図９の（ａ）に示すように、例えば１０ｍｍの厚みのムース状現像液１０１ａをウェハＷのレジスト膜上の全面に塗布する（ステップＳＴ１）。
【００５９】
この時、従来の液状の場合と異なり、レジスト膜の撥水性が高い場合でも、現像液がムース状であるためプルバック現象が発生せず、必要以上に多量の現像液（ムース）を消費することなく、短時間に、ムース状現像液１０１ａをウェハＷのレジスト膜上の全面に均一に塗布することが可能になる。
【００６０】
そして、そのまま所定の時間だけ静止させて泡状から液体状に戻らせるか、あるいは、図５に例示されるようにウェハＷの上方に設けられたヒータ７１ａにて例えば１００ｍｍ／ｓで複数回スキャンすることによって、ウェハＷ上のムース状現像液１０１ａを加熱して、ムース状現像液１０１ａに含まれる気泡を短時間に強制的に消失させることにより、図９の（ｂ）に示すようにムース状現像液１０１ａから現像液パドル１０１ｂを形成する（ステップＳＴ２）。また、ムース状現像液１０１ａを液体状に戻らせる方法としては、ムース面に現像液をミスト状にして噴霧しても良く、温調した気体（例えば３０℃の空気）をムース面に当てても良い。
これにより、ウェハＷ上の全面にて均一に現像が進行する（ステップＳＴ３）。この結果、ウェハＷに形成される露光パターンの線幅の均一性が向上する。
【００６１】
上述のように現像が進行している間、現像液供給ノズル８１をノズル待機位置９８に移動させ、リンス液供給ノズル８４をウェハＷのほぼ中央上方に移動させる（ステップＳＴ４）。
【００６２】
所定時間経過後、スピンチャック７１を所定の回転速度で回転させることによりウェハＷから現像液を振り切り（ステップＳＴ５）、それとほぼ同時に、ウェハＷを所定の回転速度で回転させながらリンス液供給ノズル８４からウェハＷ上の現像パターンが形成されたレジスト膜へリンス液を供給し、レジスト膜上に存在する現像液を洗い流す（ステップＳＴ６）。
【００６３】
その後、ウェハＷを高速回転させて純水等を振り切って乾燥させる（ステップＳＴ７）。
【００６４】
なお、上述の説明では、ウェハＷのレジスト膜上にムース状現像液１０１ａを直接的に塗布する例を示したが、これに限らず、ムース状現像液１０１ａの塗布に先立って、純水供給ノズル８７からレジスト膜上に純水を塗布するプリウェットを行った後、その上にムース状現像液１０１ａを塗布してもよい。
【００６５】
また、上述の説明では、予めムース状現像液１０１ａを生成してムース貯蔵部に蓄えて用いる場合を例示したが、図１０に例示されるように、現像液供給ノズル８１において、塗布の都度、ムースを生成してもよい。
【００６６】
すなわち、この図１０の場合、現像液供給部８３において、混合部８３ｇの後段に、弁８３ｍを介して混合液貯蔵部８３ｑを接続し、この混合液貯蔵部８３ｑに設けられた圧送機構８３ｎにて、現像液、添加剤および与圧ガスの混合物を圧送し、現像液供給ノズル８１の近傍に設けられた大気開放弁８３ｐの出口部分にて、塗布の都度、ムース状現像液１０１ａを生成しながら供給ノズル内にムースを充填し、押し出すように塗布を行うようにすることができる。
【００６７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態では、プリウェットの純水をムース状にして塗布する場合について例示する。
【００６８】
この実施形態の場合、現像装置（現像処理ユニット（ＤＥＶ））としては、先述の実施形態の図５および図６に例示された構成のものを用いることができるが、この場合、現像液供給部８３は、通常の液体の現像液１０１を供給可能な構成とし、現像液供給ノズル８１としては、スリットノズルの代わりに、ウェハＷの全面に同時に塗布することが可能なスプレーノズル８１−３を用いている。
さらに、純水供給部８９において図１２に例示されるようなムース生成機構を設ける。すなわち、純水供給部８９は、純水１０２が貯留される純水タンク８９ａ、現像処理に影響を与えることなく発泡を促進するための界面活性剤等の添加剤２００が貯留される添加剤タンク８９ｂ、与圧された窒素ガス等の不活性ガスからなる与圧ガス３００が貯留される加圧ガス供給部８９ｃが、弁８９ｄ，８９ｅ，８９ｆを介して接続された混合部８９ｇと、この混合部８９ｇ内に弁８９ｄ，８９ｅ，８９ｆを介して供給される純水１０２、添加剤２００、与圧ガス３００を攪拌するミキシング機構８９ｈと、を備えている。前記混合部８９ｇには、大気開放弁８９ｉを介して、ムース貯蔵部８９ｊが接続され、さらに、ムース貯蔵部８９ｊは、ムース供給ポンプ８９ｋおよび純水供給配管８８を介して純水供給ノズル８７に接続されている。
【００６９】
そして、混合部８９ｇに導入された純水１０２、添加剤２００、および与圧ガス３００を、当該与圧ガス３００の圧の加圧下にてミキシング機構８９ｈにて攪拌した混合物を大気開放弁８９ｉにおいて大気圧下のムース貯蔵部８９ｊに噴出させることで、ムース状となり、ムース貯蔵部８９ｊに蓄えられる。このようにして形成されたムース状物質を以下、ムース状純水という。そして、必要に応じて、ムース供給ポンプ８９ｋを作動させることで、ムース貯蔵部８９ｊに蓄えられたムース状純水が純水供給ノズル８７に供給される構成となっている。なお、特に図示しないが、上述の図１０に例示した構成と同様に、純水供給ノズル８７の近傍で、使用する都度、ムース状純水を生成するようにしてもよい。
【００７０】
本実施形態の場合、ムース状純水を構成する気泡の口径は、１００μｍ以下、望ましくは５０μｍ以下とすることができ、当該口径の下限値は、純水供給部８９で生成可能な最小値とすることができる。
【００７１】
次に、上述のように構成された現像処理ユニット（ＤＥＶ）における現像処理の動作を図１３の工程図等を参照しながら説明する。
【００７２】
所定のパターンが露光されポストエクスポージャーベーク処理および冷却処理されたウェハＷを、ウェハ搬送機構２１によって現像処理ユニット（ＤＥＶ）内のカップＣＰの真上まで搬送し、スピンチャック７１を昇降駆動機構７４によって上昇させることによりスピンチャック７１上に真空吸着させる（ステップＳＴ１０）。
【００７３】
次いで、純水供給ノズル８７を、ノズル先端を基板面の上方を例えば３ｍｍの高さでガイドレール９４に沿ってウェハＷの一方の端部から他方の端部へスキャンしながらムース状純水１０２ａを吐出することにより、図１４の（ａ）に示すように、ムース状純水１０２ａをウェハＷのレジスト膜上に全面に例えば３ｍｍの厚さでムース塗布するプリウェットを行う（ステップＳＴ１１）。
【００７４】
なお、必要に応じて、ムース状純水１０２ａの塗布に先立って、純水によるプリウェットをウェハＷの回転振り切りで行っておいてもよい。
【００７５】
この時、純水がムース状態であるため、レジスト膜の撥水性が高い場合でも、プリウェットに際してプルバック等の現象が発生せず、必要量の純水で短時間にプリウェットを行うことができる。
その後、図１４の（ｂ）に例示されるように、プリウェットのムース状純水１０２ａの上に、スプレーノズル８１−３にて現像液１０１をミスト状にして均一にスプレーして塗布する（ステップＳＴ１２）。この時、ムース状純水１０２ａによりプルバックが抑えられているので現像液を塗布しても同様に、現像液１０１のプルバックの発生が抑止され、現像液１０１の消費量を削減できる。また、ムース状純水１０２ａの緩衝作用等により、現像液１０１が直接的にレジスト膜に当たることによる衝撃が緩和される。そして、図１４の（ｃ）に例示されるように、現像液１０１は、ムース状純水１０２ａの中を略均一に沈降してレジスト膜に到達し、逆にムース状純水１０２ａは時間とともに表面に浮き上がることで、ムース状純水１０２ａと現像液１０１の位置が入れ代わり、レジスト膜の現像が均一に進行する（ステップＳＴ１３）。
【００７６】
このように現像が進行している間、現像液供給ノズル８１および純水供給ノズル８７をノズル待機位置９８に移動させる（ステップＳＴ１４）。
【００７７】
そして、リンス液供給ノズル８４をガイドレール９４に沿ってウェハＷの中心部に移動させ（ステップＳＴ１５）、ウェハＷを所定の回転速度で回転させながらリンス液供給ノズル８４からウェハＷ上の現像パターンが形成されたレジスト膜へリンス液を供給してリンスを行う（ステップＳＴ１６）。
【００７８】
その後、スピンチャック７１を所定の回転速度で回転させることによりウェハＷから現像液およびリンス液を振り切り（ステップＳＴ１７）、その後、ウェハＷを高速回転させて純水等を振り切って乾燥させる（ステップＳＴ１８）。
【００７９】
このように、本実施形態によれば、ウェハのレジスト膜にムース状純水１０２ａにてプリウェットを行った後に現像液１０１を塗布するので、レジスト膜の撥水性が高い場合でも、現像液の塗布に際してのプルバック現象が抑制され、従来のように大量の現像液を使用することなく、短時間に現像液１０１の塗布を行うことができる。また、プリウェットのムース状純水１０２ａにより、現像液１０１の塗布に際しての、露光パターンに対する衝撃が緩和され、現像が均一に行われるので、パターンの線幅均一性の向上が可能となる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、現像液あるいは純水のムースの生成方法としては、与圧下から大気開放することにかぎらず、現像液や純水等を多孔質体に通過させることでムースを形成してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では本発明を半導体ウェハの現像処理に適用したが、これに限らず、微細なレジストパターンが形成される基板であれば、液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板、フォトマスク基板等、他の基板の現像処理にも適用することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウェハのレジスト膜にムース状現像液を塗布することにより現像を行うので、レジスト膜の撥水性が高い場合でも、プルバック現象が発生せず、従来のように大量の現像液を使用することなく、短時間に現像液の塗布を行うことができる。また、ムース状現像液は流動性が小さく、パターンに対する衝撃も小さいため、現像が均一に行われ、パターンの線幅均一性の向上が可能となる。
【００８３】
また、ウェハのレジスト膜にムース状純水にてプリウェットを行った後に現像液を塗布するので、レジスト膜の撥水性が高い場合でも、現像液の塗布に際してのプルバック現象が抑制され、従来のように大量の現像液を使用することなく、短時間に現像液の塗布を行うことができる。また、プリウェットのムース状純水により、現像液の塗布に際しての露光パターンに対する衝撃が緩和され、現像が均一に行われので、パターンの線幅均一性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するためのレジスト塗布処理ユニットを搭載した半導体ウェハのレジスト塗布／現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図２】図１に示すレジスト塗布／現像処理システムの正面図。
【図３】図１に示すレジスト塗布／現像処理システムの背面図。
【図４】図１のレジスト塗布／現像処理システムに備えられた主ウェハ搬送装置の概略構造を示す斜視図。
【図５】本発明が適用される現像処理ユニットの全体構成を示す断面図。
【図６】本発明が適用される現像処理ユニットを示す平面図。
【図７】本発明の一実施形態における現像処理ユニットの一部をより詳細に例示した概念図。
【図８】本発明の一実施形態における現像処理方法の工程の一例を示すフローチャート。
【図９】本発明の一実施形態における現像処理方法の現像工程の一例を工程順に例示した断面図。
【図１０】本発明の一実施形態における現像処理ユニットの一部の変形例をより詳細に例示した概念図。
【図１１】本発明の一実施形態における現像処理方法の作用の一例を示す斜視図。
【図１２】本発明の他の実施形態における現像処理装置の一部をより詳細に例示した概念図。
【図１３】本発明の他の実施形態における現像処理方法の工程の一例を示すフローチャート。
【図１４】本発明の他の実施形態における現像処理方法の処理工程の一例を工程順に例示した断面図。
【図１５】本発明の実施形態における現像処理装置の一部をより詳細に例示した斜視図。
【符号の説明】
７１ａ……ヒータ
８１……現像液供給ノズル
８１−１……ストレートノズル
８１−２……ノズル
８１−３……スプレーノズル
８１ａ……吐出口
８２……現像液供給配管
８３……現像液供給部
８３ａ……現像液タンク
８３ｂ……添加剤タンク
８３ｃ……加圧ガス供給部
８３ｄ〜８３ｆ……弁
８３ｇ……混合部
８３ｈ……ミキシング機構
８３ｉ……大気開放弁
８３ｊ……ムース貯蔵部
８３ｋ……ムース供給ポンプ
８３ｍ……弁
８３ｎ……圧送機構
８３ｐ……大気開放弁
８３ｑ……混合液貯蔵部
８４……リンス液供給ノズル
８５……リンス液供給配管
８６……リンス液供給部
８７……純水供給ノズル
８８……純水供給配管
８９……純水供給部
８９ａ……純水タンク
８９ｂ……添加剤タンク
８９ｃ……加圧ガス供給部
８９ｄ〜８９ｆ……弁
８９ｇ……混合部
８９ｈ……ミキシング機構
８９ｉ……大気開放弁
８９ｊ……ムース貯蔵部
８９ｋ……ムース供給ポンプ
１０１……現像液
１０１ａ……ムース状現像液
１０１ｂ……現像液パドル
１０２……純水
１０２ａ……ムース状純水
２００……添加剤
３００……与圧ガス
ＤＥＶ……現像処理ユニット
Ｗ……半導体ウェハ
【図１】
2004289019.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004289019.tif 000012
【図１１】
2004289019.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004289019.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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