(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高撥水性の膜を形成した基板の表面上に表面処理液を供給する基板処理方法において、
前記基板が停止している状態または前記基板の表面上に供給される表面処理液が液溜りを形成する程度の回転数で回転している状態で、前記基板の周辺部の一箇所に表面処理液をノズルから供給して当該表面処理液の液溜りを形成する液溜り形成工程と、
その後、前記表面処理液の供給を継続しながら前記ノズルを基板の周辺部から基板の中心部に移動させることで、基板の周辺部に形成された液溜りを基板の中心部に移動させる液溜り移動工程と、を有することを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記液溜り形成工程において表面処理液が供給される位置は、前記液溜り形成工程において形成される表面処理液の液溜りが、前記液溜り移動工程において中心部に移動される表面処理液の液溜りと平面視において干渉しない位置であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記液溜り形成工程おいて表面処理液が供給される位置は、前記ノズルの移動速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃである場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜１００ｍｍの位置であり、前記ノズルの移動速度が２００ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ未満である場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜８０ｍｍの位置であることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記表面処理液は純水であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理方法を基板処理装置によって実行させるために、当該基板処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項７】
高撥水性の膜を形成した基板の表面上に表面処理液を供給する基板処理装置において、
表面処理液を基板上に供給するノズルと、
前記ノズルを移動させるノズル移動機構と、
前記ノズル及び前記ノズル移動機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記基板が停止している状態または前記基板の表面上に供給される表面処理液が液溜りを形成する程度の回転数で回転している状態で、前記ノズルにより基板の周辺部の一箇所に表面処理液を供給して当該表面処理液の液溜りを形成し、その後、前記表面処理液の供給を継続しながら前記ノズルを基板の周辺部から基板の中心部に移動さることで、基板の周辺部に形成された液溜りを基板の中心部に移動させるように前記ノズルと前記ノズル移動機構を制御することを特徴とする、基板処理装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記ノズルにより基板の周辺部に表面処理液を供給する際、当該ノズルによる基板の周辺部への表面処理液の供給によって形成される表面処理液の液溜りが、前記ノズルの位置を基板の中心部に移動させた際に基板の中心部に移動される表面処理液の液溜りと平面視において干渉しない位置となるように前記ノズルと前記ノズル移動機構を制御することを特徴とする、請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
基板の周辺部において前記表面処理液が供給される位置は、前記ノズルの移動速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃである場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜１００ｍｍの位置であり、前記ノズルの移動速度が２００ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ未満である場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜８０ｍｍの位置であることを特徴とする、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記表面処理液は純水であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高撥水性の膜を形成した基板の処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。
【０００３】
上述したレジスト膜の現像処理では、露光処理後のウェハを回転させた状態でウェハの中心部にノズルから現像液を供給し、遠心力によりウェハ上で現像液を拡散させることよってウェハ上のレジスト膜を現像する方法が広く知られている。このような現像処理を行うにあたっては、ウェハの表面全体に現像液を行き渡らせるように現像液を拡散することが必要である。
【０００４】
ところで、レジストの材料としては撥水性の高いものが用いられることがある。撥水性の高いレジスト材料を用いる場合、レジスト膜に対する現像液の濡れ性が低いため、ウェハを回転させた際に現像液がウェハ全面に行き渡らなくなり、それにより正常に現像が行われていない箇所で解像不良や開口不良といった現像欠陥が発生することが多くなってしまう。
【０００５】
このため、例えば特許文献１には、撥水性の高いレジストが用いられた場合の現像欠陥を低減する方法として、次の第1の工程から第3の工程までを実行する現像方法が提案されている。即ち、先ず、第１の工程において、レジスト膜に対する現像液の濡れ性を高めるために表面処理液としての純水をウェハの中心部に供給し、次いでウェハを鉛直軸周りに回転させて、ウェハ表面に純水の液膜を形成する。続いて、第２の工程では、液膜を形成後に基板を回転させながら基板の中心部に現像液を供給する。この第２の工程では、純水によりウェハ表面が濡れやすくなっているので、表面処理液が十分に行き渡らなかった箇所にも現像液が行き渡る。この第１の工程と第２の工程により、純水と現像液でウェハ表面全体を予め濡らす、いわゆるプリウェット処理が行われ、現像時にウェハ表面に供給される現像液の濡れ性が向上する。その後、第３の工程においてウェハを回転させながら現像液をウェハに供給することで、供給した現像液が第２の工程で供給した現像液上を濡れ広がり、レジストの現像が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３３０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１の方法を用いた場合であっても、塗布されたレジストの種類によっては、依然として現像欠陥が発生してしまうことがあった。そして、本発明者らがこの点について調査したところ、現像欠陥は図１６に示すように主にウェハの中心部で発生していることが確認された。
【０００８】
そして、現像欠陥がウェハの中心部で発生していることから、本発明者らはこの現像欠陥の原因は、ノズルから供給された純水がウェハに着地する位置において、例えば図１７に示すようにウェハＷと純水Ｐとの間に微細な気泡Ａが形成され、この気泡によりレジスト膜Ｒと次の工程で供給される現像液との接触が阻害されることにあるものと推察した。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上に表面処理液を供給する際に基板と表面処理液との間に発生する気泡を消すことで、基板表面上の欠陥を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明は、高撥水性の膜を形成した基板の表面上に表面処理液を供給する基板処理方法において、前記基板が停止している状態または前記基板の表面上に供給される表面処理液が液溜りを形成する程度の回転数で回転している状態で、前記基板の周辺部の一箇所に表面処理液をノズルから供給して当該表面処理液の液溜りを形成する液溜り形成工程と、その後、前記表面処理液の供給を継続しながら前記ノズルを基板の周辺部から基板の中心部に移動させることで、基板の周辺部に形成された液溜りを基板の中心部に移動させる液溜り移動工程と、を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、先ず表面処理液を基板の周辺部の一箇所に供給する際に、供給された表面処理液が基板に着地する位置に液溜りが形成されると共に、液溜りと基板との間に微細な気泡が発生する。その後、表面処理液の供給を継続しながらノズルを基板の中心部に移動させることで、基板の周辺部に形成された液溜りを基板の中心部に移動させるので、基板と表面処理液との間に介在していた気泡を液溜りの外部に露出させて消すことができる。したがって本発明によれば、基板上に表面処理液を供給する際に基板と表面処理液との間に発生する気泡により、例えばレジスト膜と現像液との接触が阻害されることがない。このため、基板表面上の欠陥を低減することができる。
【００１２】
前記液溜り形成工程において表面処理液が供給される位置は、前記液溜り形成工程において形成される表面処理液の液溜りが、前記液溜り移動工程において中心部に移動される表面処理液の液溜りと平面視において干渉しない位置であってもよい。
【００１３】
前記液溜り形成工程おいて表面処理液が供給される位置は、前記ノズルの移動速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃである場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜１００ｍｍの位置であり、前記ノズルの移動速度が２００ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ未満である場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜８０ｍｍの位置であってもよい。
【００１４】
なお、前記表面処理液は純水であってもよい。
【００１５】
別な観点による本発明によれば、前記基板処理方法を基板処理装置によって実行させるために、当該基板処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００１６】
また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【００１７】
さらに別な観点による本発明は、高撥水性の膜を形成した基板の表面上に表面処理液を供給する基板処理装置において、表面処理液を基板上に供給するノズルと、前記ノズルを移動させるノズル移動機構と、前記ノズル及び前記ノズル移動機構の動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記基板が停止している状態または前記基板の表面上に供給される表面処理液が液溜りを形成する程度の回転数で回転している状態で、前記ノズルにより基板の周辺部の一箇所に表面処理液を供給して当該表面処理液の液溜りを形成し、その後、前記表面処理液の供給を継続しながら前記ノズルを基板の周辺部から基板の中心部に移動さることで、基板の周辺部に形成された液溜りを基板の中心部に移動させるように前記ノズルと前記ノズル移動機構を制御することを特徴としている。
【００１８】
前記制御部は、前記ノズルにより基板の周辺部に表面処理液を供給する際、当該ノズルによる基板の周辺部への表面処理液の供給によって形成される表面処理液の液溜りが、前記ノズルの位置を基板の中心部に移動させた際に基板の中心部に移動される表面処理液の液溜りと平面視において干渉しない位置となるように前記ノズルと前記ノズル移動機構を制御してもよい。
【００１９】
基板の周辺部において前記表面処理液が供給される位置は、前記ノズルの移動速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃである場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜１００ｍｍの位置であり、前記ノズルの移動速度が２００ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ未満である場合には、基板の中心部からの距離が６０ｍｍ〜８０ｍｍの位置であってもよい。
【００２０】
なお、前記表面処理液は純水であってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板上に表面処理液を供給する際に基板と表面処理液との間に発生する気泡を消すことで、基板表面上の欠陥を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態にかかる現像処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる現像処理装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図３】現像液ノズルの斜視図である。
【図４】現像処理の主な工程を示すフローチャートである。
【図５】ウェハの周辺部に純水を供給した状態を模式的に示した説明図である。
【図６】ウェハに純水を供給しながら純水ノズルウェハの中心部に向けて移動させる状態を模式的に示した説明図である。
【図７】ウェハの中心部に純水の液溜りが移動した状態を模式的に示した説明図である。
【図８】ウェハ上に純水の液溜りが形成された状態を模式的に示した説明図である。
【図９】ウェハの周縁部に向けて純水と現像液が広がる様子を模式的に示した説明図である。に純水の液溜りが形成された状態を模式的に示した説明図である。
【図１０】現像液により溶解したレジストの溶解物がレジスト膜から溶出する様子を模式的に示した説明図である。
【図１１】現像液により溶解したレジストの溶解物がレジスト膜から溶出する様子を模式的に示した説明図である。
【図１２】ウェハの周縁部に現像液を供給する様子を模式的に示した説明図である。
【図１３】ウェハの中心部に現像液を供給する様子を模式的に示した説明図である。
【図１４】純水ノズルの移動速度、純水の供給開始位置及び液溜りの状態との関係を示す表である。
【図１５】本実施の形態に係る現像処理方法を用いて現像を行ったウェハの表面の状態を示す説明図である。
【図１６】ウェハの中心部に現像欠陥が発生した様子を示す説明図である。
【図１７】ウェハ上のレジスト膜と純水との間に気泡が発生した状態を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる、基板処理装置としての現像処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、現像処理装置１の構成の概略を示す横断面図である。なお、本実施の形態において、基板として用いられるウェハＷの径は３００ｍｍである。
【００２４】
現像処理装置１は、図１に示すように処理容器１０を有している。処理容器１０内の中心部には、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてのスピンチャック２０が設けられている。スピンチャック２０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック２０上に吸着保持できる。
【００２５】
スピンチャック２０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構２１を有し、そのチャック駆動機構２１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構２１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック２０は上下動可能になっている。
【００２６】
スピンチャック２０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ２２が設けられている。カップ２２の下面には、回収した液体を排出する排出管２３と、カップ２２内の雰囲気を排気する排気管２４が接続されている。
【００２７】
図２に示すようにカップ２２のＸ方向負方向（図２の下方向）側には、Ｙ方向（図２の左右方向）に沿って延伸するレール３０が形成されている。レール３０は、例えばカップ２２のＹ方向負方向（図２の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図２の右方向）側の外方まで形成されている。レール３０には、例えば二本のアーム３１、３２が取り付けられている。
【００２８】
第１のアーム３１には、図１及び図２に示すようにウェハＷに現像液を供給する現像液ノズル３３が支持されている。現像液ノズル３３には、例えば図３に示すように、その下端面に例えば長さＬ１が８〜１５ｍｍ、幅Ｌ２が０．１〜１ｍｍである帯状の吐出口３３ａが設けられている。
【００２９】
第１のアーム３１は、図２に示すノズル駆動部３４により、レール３０上を移動自在である。これにより、現像液ノズル３３は、カップ２２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部３５からカップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム３１は、ノズル駆動部３４によって昇降自在であり、現像液ノズル３３の高さを調整できる。
【００３０】
現像液ノズル３３には、図１に示すように、現像液供給源３６に連通する供給管３７が接続されている。現像液供給源３６内には、現像液が貯留されている。供給管３７には、現像液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群３８が設けられている。
【００３１】
第２のアーム３２には、表面処理液としての純水を供給する純水ノズル４０が支持されている。第２のアーム３２は、図２に示す、ノズル移動機構としてのノズル駆動部４１によってレール３０上を移動自在であり、純水ノズル４０を、カップ２２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部４２からカップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動させることができる。また、ノズル駆動部４１によって、第２のアーム３２は昇降自在であり、純水ノズル４０の高さを調節できる。
【００３２】
純水ノズル４０には、図１に示すように純水供給源４３に連通する供給管４４が接続されている。純水供給源４３内には、純水が貯留されている。供給管４４には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群４５が設けられている。なお、以上の構成では、現像液を供給する現像液ノズル３３と純水を供給する純水ノズル４０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、現像液ノズル３３と純水ノズル４０の移動と供給タイミングを制御してもよい。
【００３３】
上述のスピンチャック２０の回転動作と上下動作、ノズル駆動部３４による現像液ノズル３３の移動動作、供給機器群３８による現像液ノズル３３の現像液の供給動作、ノズル駆動部４１による純水ノズル４０の移動動作、供給機器群４５による純水ノズル４０の純水の供給動作などの駆動系の動作は、制御部５０により制御されている。制御部５０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、現像処理装置１における現像処理を実現できる。なお、現像処理装置１における現像処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの記憶媒体Ｈに記憶されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部５０にインストールされたものが用いられている。
【００３４】
次に、以上のように構成された現像処理装置１で行われる現像処理のプロセスについて説明する。図４は、かかる現像処理の主な工程の例を示すフローチャートである。
【００３５】
現像処理を行うにあたり、先ずウェハＷが現像処理装置１の処理容器１０内に図示しない搬送機構により搬入される（図４の工程Ｓ１）。現像処理装置１に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック２０に吸着保持される。処理容器１０に搬入されるウェハＷには、予め撥水性のレジスト膜が形成され、さらに露光処理が施されている。ウェハＷに形成されたレジスト膜は、当該レジスト膜の表面における水の接触角が例えば８５度以上のものが用いられている。また、このレジスト膜の現像に用いられる現像液の純水に対する濡れ性は、レジスト膜に対する濡れ性より大きい。
【００３６】
続いて、現像処理に先立って、いわゆるプリウェット処理が行われる。このプリウェット処理とは、現像液をウェハＷの表面に供給した場合の接触角を大きくし、現像液を広がりやすくするための処理である。具体的には、ウェハＷの表面に形成されたレジスト膜の撥水性が高く現像処理において現像液を供給しても当該現像液がウェハＷの表面全体に均一に広がりくい場合に、現像液に対する濡れ性のよい液を現像液の供給に先立ってレジスト膜に供給することを指す。
【００３７】
プリウェット処理を行うにあたっては、先ず第２のアーム３２により待機部４２の純水ノズル４０がウェハＷの周辺部の上方まで移動される（図４の工程Ｓ２）。なお、ウェハＷの周辺部とは、ウェハの中心から例えば所定の距離Ｘだけ離れた位置を指す。
【００３８】
次に、ウェハＷが停止している状態で、純水ノズル４０からウェハＷの周辺部に１００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎの流量で、本実施の形態においては例えば４００ｍｌ／ｍｉｎの流量で純水が供給される（図４の工程Ｓ３）。この純水の供給は、純水ノズル４０がウェハＷの周辺部の所定の位置で停止した状態で行われる。なお、純水ノズル４０から純水が供給される際のウェハＷと純水ノズル４０との高さ方向の距離は、例えば１〜３０ｍｍに設定されている。このように純水ノズル４０とウェハＷを停止させた状態で純水の供給を行うことで、ウェハＷの周辺部の一箇所に純水が供給される。これにより、図５に示すように、ウェハＷの周辺部に純水Ｐの液溜りＰａが形成される。この際、図５に示すように、ウェハＷに供給された純水Ｐが着地する位置、即ちウェハＷにおける純水ノズル４０の鉛直下方の位置では、供給された純水Ｐの液溜りＰａとレジスト膜Ｒとの間に微細な気泡Ａが発生する。
【００３９】
液溜りを形成する工程に続いて、純水ノズル４０から純水Ｐの供給を継続した状態で、例えば図６に示すように純水ノズル４０をウェハＷの中心部に対応する位置に向けて、例えば２５０ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で移動させる（図４の工程Ｓ４）。この際、ウェハＷの周辺部に形成された純水Ｐの液溜りＰａは、純水Ｐの有する表面張力により、純水ノズル４０から供給される純水Ｐの移動に伴ってウェハＷの中心部に向かって移動する。その結果、図７に示すように、ウェハＷの周辺部に形成された液溜りＰａがウェハＷの中心部に移動する。そして、この純水ノズル４０の移動により液溜りＰａは移動するものの、液溜りＰａとレジスト膜Ｒとの間に生じていた気泡Ａは移動せずに、例えば図６に示すようにその場に留まる。その結果、ウェハＷの周辺部の気泡Ａは液溜りＰａの移動に伴い消失すると共に、ウェハＷの中心部には気泡Ａが介在しない液溜りＰａが形成される。なお、上述のように液溜りＰａを移動させることにより液溜りＰａとレジスト膜Ｒとの間に介在する気泡Ａの全てを消すためには、純水ノズル４０からの純水Ｐの供給をウェハＷの周辺部における適切な位置において開始する必要がある。具体的には、図５に示す、ウェハＷの周辺部に形成される液溜りＰａが、図７に示す、ウェハＷの中心部に移動した液溜りＰａと、平面視において干渉しない位置に形成されることが好ましい。例えば図８に示すように、ウェハＷの周辺部に形成された液溜りＰａ１とウェハＷの中心部に移動した後の液溜りＰａ２とが干渉する場合は、干渉する領域に位置している気泡Ａ１が液溜りＰａ１の外部に露出することなく内部に留まった状態となり、液溜りＰａ１の移動によっても当該領域の気泡Ａ１を消すことができないためである。なお、ここでいう干渉とは、実際に液溜りＰａ１と液溜りＰａ２とが干渉することを意味するのではなく、液溜りＰａ１が形成されていた領域と、液溜りＰａ２が形成される領域とが、平面視において少なくとも一部が重なることをいい、例えば当該領域の端部同士が当接した状態は含まない。
【００４０】
そして、上記の液溜りＰａを移動させる工程において、純水ノズル４０がウェハＷの中心部に移動すると、その後、純水ノズル４０からの純水の供給を停止させる（図４の工程Ｓ５）。なお、工程Ｓ４において純水ノズル４０を移動させる際の移動速度は上述の２５０ｍｍ／ｓｅｃに限定されるものではなく、ウェハＷの周辺部において純水Ｐの供給を開始する位置との相関に基づいて任意に設定が可能である。本発明者らによれば、純水ノズル４０の移動速度を２５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃとする場合には、ウェハＷの周辺部において純水ノズル４０が純水Ｐの供給を開始する位置はウェハＷの中心部からの距離Ｘが６０ｍｍ〜１００ｍｍとなる位置であり、純水ノズル４０の移動速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ未満とする場合には、ウェハの中心部からの距離Ｘが６０ｍｍ〜８０ｍｍの位置であれば、好適に気泡Ａを消すことができることが試験により確認されている。この試験の実施例については後述する。
【００４１】
次に、純水ノズル４０をウェハＷの中心部上方から待機部４２に移動させ待機させ、その後、現像液ノズル３３をウェハＷの中心部上方に移動させる。次いで、現像液ノズル３３からウェハＷの中心部へ現像液を例えば１秒間吐出すると共に、ウェハＷを例えば反時計回りに回転させ、回転数を１５００ｒｐｍまで上昇させる（図４の工程Ｓ６）。回転数上昇のタイミングとしては、例えば現像液ノズル３３から供給された現像液がウェハＷに達した直後である。そして、ウェハＷを回転させることにより、ウェハＷの中心部の液溜りＰａがウェハＷの周縁部に向けて広がろうとする。この際、ウェハＷの表面には撥水性の高いレジスト膜Ｒが形成されているためウェハＷの表面は純水Ｐに対して高い撥水性を有するが、液溜りＰａによりウェハＷの中心部に予め純水Ｐが一定量確保されているので、純水ＰはウェハＷの表面を均一に広がろうとする。そして、例えば図９に示すように、現像液ノズル３３から供給された現像液Ｄは、この純水Ｐの液溜りＰａと共にウェハＷの周縁部に向けて広がるか、あるいは広がった純水Ｐの上面を拡散するため、ウェハＷの面内に均一に拡散する。この場合、純水Ｐは現像液ＤをウェハＷの面内に均一に拡散させるための表面処理液として機能している。
【００４２】
ウェハＷを回転させて現像液ＤをウェハＷの表面に拡散させた後、ウェハＷを逆回転させる。本実施の形態においては、例えばウェハＷの回転方向を反時計回りから時計回りに切り替え、１５００ｒｐｍの回転数で回転させる。それと共に、現像液ノズル３３から再度現像液Ｄが１秒間供給されウェハＷの周縁部に向けて現像液Ｄが拡散する（図４の工程Ｓ７）。この工程Ｓ７によりプリウェット処理が終了する。このように、ウェハＷの全面に現像液Ｄが広げられることにより、次に行われる現像処理の工程において供給される現像液ＤのウェハＷに対する濡れ性が向上する。なお、工程Ｓ７において、現像液ＤをウェハＷの中心部に供給するときにウェハＷの回転方向を反転させるのは、レジスト膜Ｒの露光された部位に現像液Ｄが接した際に当該露光部位から溶出する溶解物が、ウェハＷの表面の一部に偏って付着することを防ぐためである。
【００４３】
この点について詳述すると、通常レジスト膜Ｒからの溶解物は、現像処理後の洗浄処理によりレジスト膜Ｒに接する液のｐＨが７に近づくにつれてレジスト膜Ｒの露光部位から溶出するものであるが、現像初期の段階である現像液に接した段階においても、例えば図１０に示すようにレジスト膜Ｒの露光部位６０の表層Ｒ１から溶解物６１が溶出し、当該溶解物６１がウェハＷの表面に付着することにより、ウェハＷ表面に対する現像液Ｄの接触角が低下することを本発明者らは把握している。なお、この現像初期段階においては、現像液Ｄと露光部位６０との接触時間が短いため、レジスト膜Ｒの表層のみが現像液Ｄにより溶解される。そして、この溶解物６１は、現像液ＤをウェハＷの中心部に供給する際にウェハＷの回転方向が一方向のままであると、例えば図１０に示すようにウェハＷの表面に対して偏って付着する。すなわち、ウェハＷが回転を始める際の加速により溶解物６１に一方向の力が作用し、溶解物６１がレジスト膜Ｒの露光部位６０である例えばパターン部から未露光部位６２である非パターン部に飛び出すが、溶解物６１は未露光部位６２に対する付着力が強く、一旦未露光部位６２に付着した溶解物６１がそのまま未露光部位６２に付着したままとなる。特に、溶解物６１の付着力は、ウェハＷが回転する際の遠心力に比較して大きいため、ウェハＷを回転させても溶解物６１の付着の偏りは解消しない。
【００４４】
そして、上述のとおり、この溶解物６１とレジスト膜Ｒとでは現像液Ｄに対する接触角が異なるため、このように溶解物６１の付着に偏りが生じると、ウェハＷの面内において接触角がばらつくこととなる。このため、記述のように、ウェハＷの回転方向を反転させることで溶解物６１に対して逆方向の力を作用させ、露光部位６０から飛び出した溶解物６１が、例えば図１１に示すように未露光部位６２における溶解物６１が付着していない側にも付着する。これにより、溶解物６１の付着の偏りを緩和あるいは解消し、ウェハＷの表面全体にわたって接触角が低下する。なお、この溶解物６１は、現像の初期段階、具体的には現像液Ｄに接触してから、例えば７秒を過ぎると溶出しなくなるため、この時間内にウェハＷの回転方向を切り替える必要がある。
【００４５】
次に、プリウェット処理後に続いて行われる現像処理について説明する。先ず、現像液ノズル３３をプリウェット処理を施したウェハＷの中心部に対応する位置からウェハＷの周縁部の上方に移動させる（図４の工程Ｓ８）。そして、ウェハＷを例えば５００ｒｐｍの回転数で回転させ、図１２に示すように現像液ノズル３３からウェハＷに現像液Ｄを供給する（図４の工程Ｓ９）。その後、現像液ノズル３３からの現像液Ｄの供給を継続した状態でウェハＷの周縁部からウェハＷの中心部に対応する位置に移動させる（図４の工程Ｓ１０）。換言すれば、現像液Ｄの供給点をウェハＷの周縁部からウェハＷの中心部へ移動させる。現像液ノズル３３をウェハＷの周縁部からウェハＷの中心部へ移動させる際に要する時間は、例えば２秒程度である。こうすることで、現像液ＤをウェハＷの表面に渦巻き状に供給し、それによりウェハＷの表面に隙間なく現像液Ｄを塗布することができる。この際、ウェハＷの表面は、現像液Ｄに対する接触角が小さい、即ち濡れ性が高い状態であることから、現像液ＤがウェハＷの表面全体に均一に行き渡り、これにより安定した現像処理が行われる。
【００４６】
その後、現像液ノズル３３は図１３に示すようにウェハＷの中心部の上方において所定の時間、例えば５秒現像液Ｄの供給を行い、その後吐出動作を停止して待機部３５へ退避する（図４の工程Ｓ１１）。なお、現像液ノズル３３からの現像液Ｄの供給を停止した後にウェハＷの回転を、例えば４５秒間停止して、静止現像を行ってもよい。
【００４７】
現像液ノズル３３の退避と並行して、純水ノズル４０がウェハＷの中心部の上方へ移動する。次いで、純水ノズル４０からウェハＷの中心部に純水を供給し、ウェハＷの表面を洗浄する（図４の工程Ｓ１２）。このときのウェハＷの回転数は例えば５００ｒｐｍであり、純水ノズル４０から供給された純水ＰはウェハＷの中心から周縁へ向かって広げられて現像液Ｄが洗い流される。これによりウェハＷの表面のｐＨは７に近づいてゆき、溶解物６１が露光部位６０から溶出され、純水Ｐにより洗い流される。その後、純水Ｐの供給を停止して、純水ノズル４０を待機部４２へ退避させ、ウェハＷを例えば２０００ｒｐｍの回転数で所定の時間回転させ、ウェハＷのスピン乾燥を行う（図４の工程Ｓ１３）。その後、ウェハＷは搬送機構（図示せず）により現像処理装置１から搬送され、一連の現像処理が終了する。
【００４８】
以上の実施の形態によれば、先ず表面処理液としての純水ＰをウェハＷの周辺部の一箇所に供給するので、供給された純水ＰがウェハＷに着地する位置に液溜りＰａが形成されると共に、液溜りＰａとウェハＷとの間に微細な気泡Ａが発生する。そして、純水Ｐの供給を継続しながら純水ノズル４０をウェハＷの中心部に移動させることで、ウェハＷの周辺部に形成された液溜りＰａをウェハの中心部に移動させるので、ウェハＷと純水Ｐとの間に介在していた気泡Ａが純水Ｐの移動と共に消失する。したがって本発明によれば、ウェハＷ上に純水Ｐを供給する際にウェハＷと純水Ｐとの間に発生する気泡Ａにより、現像処理の工程においてレジスト膜Ｒと現像液Ｄとの接触が阻害されることがない。このため、基板表面上の欠陥を低減することができる。
【００４９】
また、プリウェット処理を行うことでウェハＷと現像液Ｄとの濡れ性が向上しているため、現像液ＤをウェハＷに供給する際にウェハＷからの現像液Ｄの液跳ねを低減することができる。これにより、現像処理装置１が汚染されることを防止できる。また、現像液Ｄが拡散しやすくなるため、現像液Ｄの使用量も低減することができる。さらには、ウェハＷの表面に現像液Ｄを液盛りすることも容易となり、その際には少ない現像液量で液盛りを行うことができる。
【００５０】
なお、以上の実施の形態においては、ウェハＷの回転を停止した状態でウェハＷの周辺部に純水Ｐを供給したが、ウェハＷに供給された純水Ｐが液溜りＰａを形成する程度の回転数、例えば１０ｐｒｍで回転させて純水Ｐを供給してもよい。
【００５１】
また、以上の実施の形態によれば、ウェハＷの中心部に純水Ｐの液溜りＰａを移動させた後に、ウェハＷの中心部に現像液Ｄを供給しながらウェハＷの回転方向を反転させるので、露光部位６０から溶出した溶解物６１が未露光部位６２に偏りなく付着するので、ウェハＷの表面全体にわたって現像液Ｄの接触角が低下する。これにより、現像時にウェハＷに供給される現像液ＤがウェハＷの全面に均一に広がりやすくなる。その結果、ウェハＷに形成されたレジスト膜Ｒの撥水性が高いものであっても、ウェハＷの表面全体を高い均一性で現像処理することができ、解像不良といった現像欠陥を低減することができる。
【００５２】
以上の実施の形態においては、ウェハＷの周辺部に形成した純水Ｐの液溜りＰａをウェハＷの中心部に移動させ、その後純水Ｐの供給を停止することでウェハＷの中心部に液溜りＰａを形成したが、中心部に液溜りＰａを形成するとは、厳密にウェハＷの中心部のみに液溜りＰａを形成することを意味するのではなく、例えば液溜りＰａをウェハＷの中心部に移動させた後に純水Ｐの供給を継続することで、ウェハＷの全面に液溜りＰａを形成する場合も含まれる。換言すれば、ウェハＷの少なくとも中心部に液溜りＰａが形成されていればよい。
【００５３】
また、以上の実施の形態では、プリウェット処理を行う工程Ｓ７において、ウェハＷを逆回転させていたが、本発明はこれに限定されず、工程Ｓ７において現像液Ｄを供給する際に、工程Ｓ６における回転方向と同一の回転方向でウェハＷを回転させて、現像液ＤをウェハＷの周縁部に向けて拡散させてもよい。
【００５４】
なお、以上の実施の形態においては、プリウェット処理後の現像処理において、ウェハＷを回転させて現像液ＤをウェハＷの全面に広げたが、例えばウェハＷの直径と同じかそれ以上の長さの吐出口を有する長尺の現像液ノズルを用い、当該現像液ノズルを、現像液Ｄを供給しながらウェハＷの一の端部から他の端部に向かって移動させることにより現像液Ｄをウェハ上に塗布するようにしてもよい。撥水性の高いレジスト膜に長尺の現像液ノズルを用いて現像液を供給すると、ウェハと現像液との接触角が大きいために現像液が周囲に飛び散りやすく、この飛び散った現像液により二次汚染が発生するため、従来、撥水性の高いレジスト膜に現像液を供給する際には、長尺の現像液ノズルを用いられなかった。この点、本発明によれば、プリウェット処理を行うことで現像液とウェハＷとの濡れ性が向上しているので、従来は用いられなかった長尺の現像ノズルを用いることができる。
【実施例】
【００５５】
実施例として、本発明の現像処理方法を行うにあたり、純水Ｐを供給しながら純水ノズル４０を移動させる際の移動速度を５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で、ウェハＷの周辺部において純水ノズル４０が純水Ｐの供給を開始する際の位置とウェハＷの中心部との間の距離Ｘを４０ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲でそれぞれ変化させ、ウェハＷの中心部に移動した後の液溜りＰａの状態について確認する試験を行った。なお、試験に用いられるウェハＷの径は３００ｍｍ、純水ノズル４０からの純水Ｐの供給量は４００ｍｌ／ｍｉｎである。試験の結果を図１４に示す。図１４では、純水ノズル４０を移動させた際に、液溜りＰａが千切れたり楕円形となったりすることなくウェハＷの中心部に移動した場合を良好であると評価して○で表している。また、液溜りＰａが楕円形になったり液溜りＰａが千切れた状態となってしまった場合については△で、液溜りＰａが千切れたり楕円形となったりはしないものの、ウェハＷの周辺部に形成された液溜りＰａとウェハＷの中心部に移動した液溜りＰａとが干渉する場合を▽でそれぞれ表している。
【００５６】
図１４に示すように、純水ノズル４０が純水Ｐの供給を開始する位置をウェハＷの中心部から４０ｍｍの位置とした場合は、純水ノズル４０の移動速度にかかわらずウェハＷの周辺部に形成された液溜りＰａとウェハＷの中心部に移動した後液溜りＰａとが干渉してしまう。これは、純水Ｐの供給を開始する位置がウェハＷの中心部側に近寄りすぎているためである。係る場合、液溜りＰａが干渉する領域においては気泡Ａが液溜りＰａの外部に露出することなく内部に留まった状態となり、液溜りＰａの移動によっても当該領域の気泡Ａを消すことができず、この残った気泡Ａが現像欠陥の原因となってしまう。したがって、ウェハＷの周辺部において純水ノズル４０が純水Ｐの供給を開始する位置は、ウェハＷの中心から６０ｍｍ以上離れた位置とすることが好ましい。
【００５７】
その一方で、ウェハＷの中心から１００ｍｍよりも遠くはなれた位置で純水Ｐの供給を開始した場合、ウェハＷの中心部に移動した後の液溜りＰａの形状が楕円形となったり液溜りＰａが千切れた状態となったりしまうことが確認された。液溜りＰａが楕円形となったり千切れたりした場合、液溜りＰａをウェハＷの中心部に移動させても、ウェハＷの周辺部において液溜りＰａが形成された領域に液溜りＰａが取り残される可能性があり、この場合も、当該領域に気泡Ａが残ってしまう。したがって、ウェハＷから全ての気泡Ａを消すにあたっては、ウェハＷの周辺部において純水ノズル４０が純水Ｐの供給を開始する位置を、ウェハＷの中心から６０ｍｍ〜１００ｍｍ離れた位置とすることが好ましい。
【００５８】
次に、純水ノズル４０の移動速度を、例えば１５０ｍｍ／ｓｅｃ以下とした場合は、純水ノズル４０からの純水Ｐの供給開始位置をウェハＷの中心部から６０ｍｍ〜１００ｍｍの位置としても、ウェハＷの中心部に移動した後の液溜りＰａの形状が楕円状となってしまうことが確認された。これは、純水ノズル４０の移動速度が低いため、純水Ｐの有する表面張力によりウェハＷの周辺部に形成された液溜りＰａをウェハＷの中心部に向かって加速させるための力が弱く、液溜りＰａをウェハＷの中心部に移動させきれないためであると思われる。したがって、純水ノズル４０の移動速度は２００ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。なお、図１４に示すように、移動速度が２００ｍｍ／ｓｅｃの場合、純水Ｐの供給を開始する位置はウェハＷの中心から６０〜８０ｍｍ離れた位置とすることが好ましい。
【００５９】
したがって以上の結果より、純水ノズル４０の移動速度を２５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃとした場合には、ウェハＷの周辺部における純水ノズル４０が純水Ｐの供給を開始する位置は、ウェハＷの中心部との距離Ｘが６０ｍｍ〜１００ｍｍとなる位置であれば、純水ノズル４０の移動速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ未満とする場合には、ウェハの中心部との距離が６０ｍｍ〜８０ｍｍの位置であれば、ウェハＷの中心部に良好に液溜りＰａを移動させ、これによりウェハＷ上から好適に気泡Ａを消すことができることが確認された。
【００６０】
なお、現像処理を行うにあたり、図１４において○となっている条件で純水Ｐの供給を行った結果、図１６ではウェハＷの中心部に現像欠陥が確認されていたところ、図１５に示すように、中心部では現像欠陥が起こっていないことが確認された。また、ウェハＷの純水ノズル４０の移動の軌跡に対応する位置、換言すれば、ウェハＷ上における液溜りＰａが通過した部分においても、現像欠陥が起こっていないことが確認された。
【００６１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば、表面が疎水化された膜を形成した基板に純水やアンモニア溶液などの洗浄用薬液や他のエッチング液などの処理液を供給する場合にも本発明は適用できる。また、上述した実施の形態は、ウェハに現像処理を行う例であったが、本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板上に形成されたレジスト膜を現像する際に有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１    現像処理装置
１０  処理容器
２０  スピンチャック
２１  チャック駆動機構
２２  カップ
２３  排出管
２４  排気管
３０  レール
３１、３２  アーム
３３  現像液ノズル
３４  ノズル駆動部
３５  待機部
３６  現像液供給源
３７  供給管
３８  供給機器群
４０  純水ノズル
４１  ノズル駆動部
４２  待機部
４３  純水供給源
４４  供給管
４５  供給機器群
５０  制御部
６０  露光部位
６１  溶解物
６２  未露光部位
Ｐ    純水
Ｐａ  液溜り
Ｄ    現像液
Ｒ    レジスト膜
Ｗ    ウェハ
Ｘ    距離
【図１】
0005315320.tif 000002
【図２】
0005315320.tif 000003
【図３】
0005315320.tif 000004
【図４】
0005315320.tif 000005
【図５】
0005315320.tif 000006
【図６】
0005315320.tif 000007
【図７】
0005315320.tif 000008
【図８】
0005315320.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005315320.tif 000013
【図１３】
0005315320.tif 000014
【図１４】
0005315320.tif 000015
【図１５】
0005315320.tif 000016
【図１７】
0005315320.tif 000017
【図１６】
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