(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】基板Ｗ上の露光後のレジスト膜に、温度Ｔ１の純水パドル１０２ａを形成しプリウェットを行ってレジスト膜の撥水性を低下させプルバック現象等を抑止しつつ、その上に温度Ｔ１よりも低い温度Ｔ２の現像液１０１からなる現像液パドル１０１ａを形成して露光パターンを現像する。温度差による対流等により、より低温の現像液パドル１０１ａの現像液１０１は、より高温のプリウェットの純水パドル１０２ａ中を均一に浸透してレジスト膜に到達し、均一な現像処理が行われる。【選択図】      図１０
2004289020.tif 000002
【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第１の温度の純水を塗布するプリウェット工程と、
前記純水の上に前記第１の温度よりも低い第２の温度の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２】
前記第１の温度は、２０℃〜４０℃の範囲であり、前記第２の温度は、４℃〜１９℃の範囲であ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】
長尺で長手方向にスリット状の吐出口または／および複数の吐出口を有するスリットノズルを用いて前記現像液を塗布することを特徴とする請求項１または２に記載の現像処理方法。
【請求項４】
前記現像工程では、同一または異なる前記第２の温度で前記現像液を複数回塗布す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５】
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工程と、
現像後の前記現像液の第３の温度よりも低い第４の温度のリンス液を前記現像液の上に塗布してリンスを行うリンス工程と
を具備することを特徴とする現像処理方法。
【請求項６】
前記リンス液は水系洗浄液からなることを特徴とする請求項５に記載の現像処理方法。
【請求項７】
前記リンス工程では、同一または異なる前記第４の温度で前記リンス液を複数回塗布することを特徴とする請求項５に記載の現像処理方法。
【請求項８】
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材と、
前記基板保持部材上の基板に現像液を供給する現像液供給機構および前記現像液の温度を制御する液温制御機構を含む現像液供給部と、
前記基板保持部材上の基板に純水を供給する純水供給機構および前記純水の温度を制御する液温制御機構を含む純水供給部と、
前記純水供給部によって前記基板上の露光後のレジスト膜に第１の温度の前記純水をパドルするプリウェットを行った後、前記現像液供給部によって前記純水の上に前記第１の温度よりも低い第２の温度の前記現像液をパドルして露光パターンを現像する動作を行わせる制御部と
を具備したことを特徴とする現像処理装置。
【請求項９】
前記第１の温度は、２０℃〜４０℃であり、前記第２の温度は、４℃〜１９℃の範囲であることを特徴とする請求項８に記載の現像処理装置。
【請求項１０】
前記基板保持部材は、前記第１の温度に保持されることを特徴とする請求項８に記載の現像処理装置。
【請求項１１】
前記現像液供給部は、長尺で長手方向にスリット状の吐出口または／および複数の吐出口を有し前記現像液を前記基板に供給するスリットノズルを備えたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の現像処理装置。
【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、
基板を略水平に保持する基板保持部材と、
基板保持部材上の基板に現像液を供給する現像液供給機構および前記現像液の温度を制御する液温制御機構を含む現像液供給部と、
基板保持部材上の基板にリンス液を供給するリンス液供給機構および前記リンス液の温度を制御する液温制御機構を含むリンス液供給部と、
前記現像液供給部から前記基板上の露光後のレジスト膜に前記現像液を供給して露光パターンを現像した後に、現像後の前記現像液の第３の温度よりも低い第４の温度のリンス液を前記リンス液供給部から前記現像液の上に供給してリンスする動作を行わせる制御部と
を具備したことを特徴とする現像処理装置。
【請求項１３】
前記リンス液は水系洗浄液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。
【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】
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。
このため、上述のような撥水性の高いレジストの現像工程では、現像液のパドル形成に先立って、撥水性や衝撃を緩和すべく基板上に純水パドルを形成するプリウェットを行うことが考えられるが（たとえば特許文献２）、プリウェットの純水パドル上の現像液のレジスト膜への浸透状態にばらつきが発生して、均一な現像処理が困難であることが見いだされた。
また、リンスの手法として、スキャン方式が提案されているが（たとえば特許文献３）、この場合も、リンス液がレジスト表層にうまく到達せず、レジストの溶解物を効率良く均一に除去できないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３２３６５３号公報
【特許文献２】
特開平１１−６７６４９号公報
【特許文献３】
特開平４−１２４８１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
また、本発明は、現像後のリンス処理において、低衝撃のリンス液で比較的短時間に現像液の除去を均一に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。
【０００８】
【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第１の温度の純水を塗布するプリウェット工程と、前記純水の上に前記第１の温度よりも低い第２の温度の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。
【０００９】
本発明の第２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工程と、現像後の前記現像液の第３の温度よりも低い第４の温度のリンス液を前記現像液の上に供給してリンスを行うリンス工程とを具備する現像処理方法を提供する。
【００１０】
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材と、前記基板保持部材上の基板に現像液を供給する現像液供給機構および前記現像液の温度を制御する液温制御機構を含む現像液供給部と、前記基板保持部材上の基板に純水を供給する純水供給機構および前記純水の温度を制御する液温制御機構を含む純水供給部と、前記純水供給部によって前記基板上の露光後のレジスト膜に第１の温度の前記純水をパドルするプリウェットを行った後、前記現像液供給部によって前記純水の上に前記第１の温度よりも低い第２の温度の前記現像液をパドルして露光パターンを現像する動作を行わせる制御部とを具備した現像処理装置を提供する。
【００１１】
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材と、基板保持部材上の基板に現像液を供給する現像液供給機構および前記現像液の温度を制御する液温制御機構を含む現像液供給部と、基板保持部材上の基板にリンス液を供給するリンス液供給機構および前記リンス液の温度を制御する液温制御機構を含むリンス液供給部と、前記現像液供給部から前記基板上の露光後のレジスト膜に前記現像液を供給して露光パターンを現像した後、現像後の前記現像液の第３の温度よりも低い第４の温度のリンス液を前記リンス液供給部から前記現像液の上に供給してリンスする動作を行わせる制御部とを具備した現像処理装置を提供する。
【００１２】
上記した本発明の第１および第３の観点によれば、現像液塗布に先立って基板上の露光後のレジスト膜に純水を供給して露光パターンを現像する現像処理において、第１の温度の純水を塗布するプリウェットを行い、その上に第１の温度よりも低い第２の温度の現像液を塗布するので、現像液の比重が純水よりも相対的に大きく、その比重差により、純水上の現像液が下方に移動して基板上のレジスト膜全体に到達するので、レジスト膜の撥水性が高い場合にも大量の現像液を用いることなく、均一な現像処理を得ることができ、また、基板上のレジスト膜全体に均一に現像液が供給されることとなるので、均一な現像処理を行うことができ、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。また、純水パドルがクッションの役割をしていてさらなるソフトパドルが可能である。
【００１３】
すなわち、通常、現像液は純水を主成分としているので、同温度の場合、現像液の比重が純水よりもわずかに大きい程度にすぎず、純水と現像液の置換が有効に生じないため純水上の現像液が均一にレジスト膜に到達しないが、本発明のように現像液とプリウェットの純水との間に温度差を持たせることにより、実質的な比重差をもたらし、上述のような作用をなすと考えられる。
【００１４】
撥水性の高いレジストの現像工程では、現像液のパドル形成に先立って、撥水性や衝撃を緩和すべく基板上に大量の純水を塗布して表面張力を押さえ込むように純水パドルを形成するプリウェットを行うことが考えられ、さらに特許文献２のようにプリウェットの純水パドル上に現像液を塗布してもレジスト膜への浸透状態にばらつきが発生して、均一な現像処理が困難な場合がある。
【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、現像後のリンス工程等において、現像液の第３の温度よりも低温の、たとえば水系洗浄液等の第４の温度のリンス液を液盛りすることで、温度差による比重差にてリンス液が均等に現像液に浸透してリンス液による現像液の置換が静かに確実に行われるので、低衝撃にて比較的短時間に均一なリンス処理を行うことが可能なる。
【００１６】
すなわち、通常、現像液およびリンス液は純水を主成分としているので、同温度の場合、比重はほぼ純水に等しく、現像液とリンス液の温度差が比重差をもたらし、上述のような作用をなすと考えられる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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は熱伝導部材を含む樹脂で構成され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）からなる筒状の温調ジャケット７６が取り付けられ、フランジ部材７３は、この温調ジャケット７６の上半部を覆うように取り付けられている。これにより、フランジ部材７３を介してスピンチャック７１の温度調節ができる（たとえば、２０℃〜４０℃の範囲）ようになっている。すなわち、温調ジャケット７６は、たとえば、恒温水である流体を循環させる構成や、サーモモジュールをジャケットに設置した構成により、温度調節が行われる。
【００４３】
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。
【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、ウェハ保持部材４８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略基板の直径と同じ長さ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略基板の直径と同じ長さの純水供給ノズル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）を含んだものであってよい。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を現像液供給ノズル８１に供給する液供給機構８３ａと、この液供給機構８３ａから供給される現像液１０１の温度Ｔ２を制御する液温制御機構８３ｂから構成されている。
【００４８】
また、図８に例示されるように、純水供給部８９は、純水１０２を純水供給ノズル８７に供給する液供給機構８９ａと、この液供給機構８９ａから供給される純水１０２の温度Ｔ１を制御する液温制御機構８９ｂで構成されている。
【００４９】
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。
【００５０】
図１５に例示されるように、上記現像液供給ノズル８１は、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からなり、吐出された現像液が全体として帯状になるようになっている。そして、現像液の塗布の際には、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から現像液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。
【００５１】
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。
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の液盛り等が行われる。
【００５２】
現像液供給部８３、リンス液供給部８６および純水供給部８９からの現像液、リンス液および純水の供給、さらには、現像液および純水の温度Ｔ１およびＴ２は、制御インターフェース１００ａ、制御インターフェース１００ｂを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。
【００５３】
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。
【００５４】
本実施形態の場合、後述のように現像液の温度Ｔ２は、プリウェットの純水１０２の温度Ｔ１よりも低くなるように制御される。
【００５５】
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９の工程図等を参照しながら説明する。
【００５６】
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、例えばスピンチャック７１の表面温度がフランジ部材７３（温調ジャケット７６）の温度２８℃になるように制御しておき、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）。
【００５７】
その後、まず、純水供給ノズル８７をガイドレール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純水を吐出することにより、ウェハＷ上の全面に液盛りし、図１０の（ａ）に示すように、純水パドル１０２ａを形成してプリウェットする。この時の純水パドル１０２ａの温度Ｔ１は、たとえば、２０℃〜４０℃の範囲に設定することができ、一例として２８℃とする（ステップＳＴ１）。例えば、設定されるＴ１のこの温度がスピンチャック７１の温度とされる。ウェハＷの温度もＴ１と同じになるので、純水パドル１０２ａの温度がウェハＷ上で下がらない。この場合、スピンチャック７１の温度は、Ｔ１と全く同じでなくともよく、純水パドル１０２ａの温度が２８℃であればよいので、例えば、吐出する純水パドル１０２ａの温度を３０℃とし、スピンチャック７１の温度を２６℃にしてもよい。
【００５８】
次いで、現像液供給ノズル８１をガイドレール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現像液を吐出することにより、現像液を純水パドル１０２ａの上の全面に塗布し、図１０の（ｂ）に示すように、現像液パドル１０１ａを形成する。この時、本実施形態の場合、現像液パドル１０１ａの温度Ｔ２の値は、純水パドル１０２ａの温度Ｔ１よりも低い値で、たとえば、４℃〜１９℃の範囲に設定することができ、一例として１８℃に設定される（ステップＳＴ２）。この時にフランジ部材７３（温調ジャケット７６）によるスピンチャック７１の温度調節動作も止める。または、上述のプリウェットの直後に止めても良い。
【００５９】
この時、純水パドル１０２ａにより、ウェハＷ上の図示しないレジストの撥水性が緩和され、プルバック現象が抑制されるので、より少ない量の現像液で短時間に現像液パドル１０１ａを形成することができるとともに、温度差による液対流を利用するので現像液の吐出時のインパクトも抑えられ、現像液パドル１０１ａの形成時の衝撃が緩和され、露光パターンの例えば現像むらなどのダメージを低減できる。
そして、現像液パドル１０１ａをウェハＷ上に静止させることにより現像を進行させる（ステップＳＴ３）。この時、図１０の（ｃ）に例示されるように、本実施形態の場合には、より低温で比重の大きな現像液が、より高温で比重の小さな純水パドル１０２ａ中を全面にわたってほぼ均等に浸透してウェハＷ上の図示しない露光パターンに到達し、ウェハＷの全面に渡って均一に現像処理が進行する。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。この場合、純水パドルの上の現像液を塗布するときのスキャンスピードは、例えば、５０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓのように高速に移動させる。現像液の温度より高い純水パドルが吐出時の現像液の浸透のクッションになるからである。また、スキャンを複数回行ってもよい。たとえば、純水の温度が２６℃のとき、最初は第１の速度の第１の温度で例えば８０ｍｍ／ｓ，２０℃で、次に、第２の速度の第２の温度、たとえば１００ｍｍ／ｓ，１５℃で行ってもよい。
【００６０】
図１１は、本実施形態の効果の一例を示すグラフである。図１１において左端の棒グラフおよび測定点は、プリウェットの純水パドル１０２ａの温度Ｔ１と、現像液パドル１０１ａの温度Ｔ２とが同じ状態で現像処理を行った従来技術の場合の露光パターンの線幅のばらつき（３σ）およびＣＤ（クリティカルディメンション：解像可能な最小寸法）値を示している。同様に中央の棒グラフおよび測定点は、プリウェットの純水パドル１０２ａの温度Ｔ１を２８℃とし、現像液パドル１０１ａの温度Ｔ２を１８℃として現像処理を行った場合の露光パターンの線幅のばらつき（３σ）およびＣＤ値を示している。一方、右端の棒グラフおよび測定点は、プリウェット行わずに現像液パドル１０１ａの温度を２３℃として現像処理を行った場合の露光パターンの線幅のばらつき（３σ）およびＣＤ値を示している。
【００６１】
左端の従来技術の場合に比較して、中央の本実施形態の場合のほうが、ばらつき（３σ）およびＣＤ値がより小さく、露光パターンの線幅の均一性および解像性能が向上していることがわかる。なお、右端のプリウェットを行わない場合が最もばらつき（３σ）およびＣＤ値は小さいが、撥水性の高いレジストの場合、現像液パドルの形成に際してプルバック現象により現像液パドルを形成するための現像液の消費量が増大したり所要時間が長くなる等の技術的課題を有することは上述したとおりであり、撥水性の高いレジストの場合における現像処理では、中央の本実施形態の場合のほうが総合的に優れている、といえる。
【００６２】
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）。
【００６３】
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）。
【００６４】
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）。
【００６５】
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、リンス工程に本発明を適用した場合について例示する。
【００６６】
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、図１２に例示されるように、リンス液供給部８６は、水系洗浄液等のリンス液を供給する液供給機構８６ａと、リンス液の温度を制御する液温制御機構８６ｂで構成されている。この液温制御機構８６ｂは、リンス液の温度Ｔ４を、後述のように、リンス対象の、現像後の現像液の温度Ｔ３よりも低くなるように制御する動作を行う。また、リンス液供給ノズル８４としてはスリットノズルを用いる。
【００６７】
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。
【００６８】
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）。
【００６９】
次いで、現像液供給ノズル８１をガイドレール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現像液を吐出することにより、現像液をウェハＷの全面に塗布し、図１４の（ａ）に示すように、現像液パドル１０１ａを形成する（ステップＳＴ１１）。
そして、現像液パドル１０１ａをウェハＷ上に静止させることにより現像を進行させる（ステップＳＴ１２）。
【００７０】
こ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に移動させる。
【００７１】
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の一方の端部から他方の端部へスキャンしながらリンス液を吐出することにより（ステップＳＴ１３）、現像後の温度Ｔ３（例えば２４℃）の現像液パドル１０１ａの上に温度Ｔ３より低い温度Ｔ４（例えば２０℃）のリンス液１０３を供給して、リンス液パドル１０３ａを形成し（図１４の（ｂ））（ステップＳＴ１４）、そのまま所定時間（例えば５秒）だけ静止させる（ステップＳＴ１５）。また、このステップＳＴ１５の後、複数回、例えば、さらに温度の低いリンス液（例えば１５℃）を塗布し、所定時間、たとえば５秒静止を続けてもよい。
【００７２】
この時、図１４の（ｃ）に例示されるように、より低温で比重の大きなリンス液１０３が熱対流等により、ウェハＷの全面で均一に現像液１０１に浸透して置換し、現像液１０１と溶解されたレジスト滓が浮上し、レジスト面から除去される。
【００７３】
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ＳＴ１６）、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ＳＴ１７）。
【００７４】
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）。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、現像後の温度Ｔ３の現像液パドル１０１ａの上に、Ｔ３よりも低い温度Ｔ４の水系洗浄液等のリンス液を供給してリンス液パドル１０３ａを形成し、現像液をリンス液の温度差であらかじめ静かに置換することでリンスを行うので、従来のように大量のリンス液を使用することなく、低衝撃にて比較的短時間に現像液の除去を均一に行うことが可能となる。
【００７６】
なお、上述の図１３に例示される工程の説明では、現像時におけるプリウェットを行わない場合について例示したが、最初の実施形態に例示した現像時におけるプリウェット処理と組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００７７】
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、プリウェットの純水の温度および現像液の温度は上述の実施形態に例示したものに限定されず、種々の値を設定することができる。
【００７８】
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。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリウェットによりレジストの現像液に対する撥水性の緩和および現像液から露光パターンへの衝撃の緩和を実現することで、現像液の消費量の削減および露光パターンの損傷防止が可能となるとともに、プリウェットの純水の第１の温度よりも現像液の第２の温度を低くすることで、現像液の比重が純水よりも相対的に大きくなり、比重差により、純水上の現像液が基板上のレジストに均一に浸透するので、均一な現像処理が可能となり、現像によってレジストに形成される露光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。
【００８０】
また、現像後のリンス工程等において、現像液よりも低温の純水等のリンス液を液盛りすることで、温度差による比重差にてリンス液が均等に現像液に浸透してリンス液による現像液の置換が静かに確実に行われるので、低衝撃で短時間に均一なリンス処理を行うことが可能なる。
【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装置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装置の一部をより詳細に例示した概念図。
【図９】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１０】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１１】本発明の一実施形態における現像処理方法の効果の一例を示すグラフ。
【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リンス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】
８１……現像液供給ノズル
８２……現像液供給配管
８３……現像液供給部
８３ａ……液供給機構
８３ｂ……液温制御機構
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
８６ａ……液供給機構
８６ｂ……液温制御機構
８７……純水供給ノズル
８８……純水供給配管
８９……純水供給部
８９ａ……液供給機構
８９ｂ……液温制御機構
１０１……現像液
１０１ａ……現像液パドル
１０２……純水
１０２ａ……純水パドル
１０３……リンス液
１０３ａ……リンス液パドル
Ｔ１……プリウェットの純水の温度（第１の温度）
Ｔ２……現像時の現像液の温度（第２の温度）
Ｔ３……リンス時の現像液の温度（第３の温度）
Ｔ４……リンス時のリンス液の温度（第４の温度）
ＤＥＶ……現像処理ユニット
Ｗ……半導体ウェハ
【図１】
2004289020.tif 000003
【図２】
2004289020.tif 000004
【図３】
2004289020.tif 000005
【図４】
2004289020.tif 000006
【図５】
2004289020.tif 000007
【図６】
2004289020.tif 000008
【図７】
2004289020.tif 000009
【図８】
2004289020.tif 000010
【図９】
2004289020.tif 000011
【図１０】
2004289020.tif 000012
【図１１】
2004289020.tif 000013
【図１２】
2004289020.tif 000014
【図１３】
2004289020.tif 000015
【図１４】
2004289020.tif 000016
【図１５】
2004289020.tif 000017