(57)【要約】    基板上のレジスト膜を現像処理する現像処理方法は、基板に現像液を供給して基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するパターン形成工程と、現像された基板に対して水溶性ポリマーの水溶液を塗布する塗布工程と、当該水溶性ポリマーの水溶液が塗布された基板に、リンス液を供給して基板を洗浄するリンス工程と、を含む。
2018116985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のレジスト膜を現像処理する現像処理方法であって、
基板に現像液を供給して基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するパターン形成工程と、
現像された基板に、水溶性ポリマーの水溶液を塗布する塗布工程と、
前記水溶性ポリマーの水溶液が塗布された基板に、リンス液を供給して基板を洗浄するリンス工程と、を含む現像処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の現像処理方法において、
前記パターン形成工程の後であって前記塗布工程の前に、現像された基板に水系洗浄液を供給して基板を洗浄する洗浄工程、を含む。
【請求項３】
請求項１に記載の現像処理方法において、
前記水溶性ポリマーは、親水性基を含むモノマーの単独重合体若しくは共重合体または親水性基を有する重縮合体である。
【請求項４】
請求項３に記載の現像処理方法において、
前記水溶性ポリマーの水溶液は、界面活性剤が添加されている。
【請求項５】
請求項１に記載の現像処理方法において、
前記水溶性ポリマーの水溶液のｐＨは３〜６である。
【請求項６】
請求項１に記載の現像処理方法において、
前記リンス液は、界面活性剤を含有する。
【請求項７】
請求項２に記載の現像処理方法において、
前記洗浄工程の後、前記塗布工程の前に、基板を乾燥させる乾燥工程を含む。
【請求項８】
請求項７に記載の現像処理方法において、
前記乾燥工程は、１０秒未満の間、基板を回転させる工程を含む。
【請求項９】
請求項１に記載の現像処理方法において、
前記塗布工程の後、前記リンス工程の前に、基板を加熱する工程を含む。
【請求項１０】
基板上のレジスト膜を現像処理する現像処理方法を、現像処理装置によって実行させるように、当該現像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を格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体であって、
前記現像処理方法は、
基板に現像液を供給して基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するパターン形成工程と、
現像された基板に、水溶性ポリマーの水溶液を塗布する塗布工程と、
前記水溶性ポリマーの水溶液が塗布された基板に、リンス液を供給して基板を洗浄するリンス工程と、を含む。
【請求項１１】
基板上のレジスト膜を現像処理する現像処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
現像液を基板に供給する現像液供給ノズルと、
水溶性ポリマーの水溶液を基板に供給する水溶液供給ノズルと、
リンス液を基板に供給するリンス液供給ノズルと、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
基板に現像液を供給して基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するパターン形成工程と、
現像された基板に、水溶性ポリマーの水溶液を塗布する塗布工程と、前記水溶性ポリマーの水溶液が塗布された基板に、リンス液を供給して基板を洗浄するリンス工程と、
を実行するように前記現像液供給ノズル、前記水溶液供給ノズル及び前記リンス液供給ノズルを制御するように構成されている、現像処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の現像処理装置において、
水系洗浄液を基板に供給する水系洗浄液供給ノズルを備え、
前記制御部は、前記パターン形成工程の後、前記塗布工程の前に、現像された基板に水系洗浄液を供給して基板を洗浄する洗浄工程を実行するように前記水系洗浄液供給ノズルを制御するように構成されている。
【請求項１３】
請求項１１に記載の現像処理装置において、
前記水溶性ポリマーは、親水性基を含むモノマーの単独重合体若しくは共重合体または親水性基を有する重縮合体である。
【請求項１４】
請求項１３に記載の現像処理装置において、
前記水溶性ポリマーの水溶液は、界面活性剤が添加されている。
【請求項１５】
請求項１１に記載の現像処理装置において、
前記水溶性ポリマーの水溶液のｐＨは３〜６である。
【請求項１６】
請求項１１に記載の現像処理装置において、
前記リンス液は、界面活性剤が添加されている。
【請求項１７】
請求項１２に記載の現像処理装置において、
前記基板保持部は、基板を回転させる回転機構を有し、
前記制御部は、前記洗浄工程の後、前記塗布工程の前に、基板を回転し乾燥させる乾燥工程を実行するように前記回転機構を制御するように構成されている。
【請求項１８】
請求項１７に記載の現像処理装置において、
前記乾燥工程は、１０秒未満の間行われる。
【請求項１９】
請求項１１に記載の現像処理装置において、
基板を加熱する加熱装置を備え、
前記制御部は、前記塗布工程の後、前記リンス工程の前に、基板を加熱する工程を実行するよう前記加熱装置を制御するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年１２月１９日に日本国に出願された特願２０１６−２４５０６３号、２０１７年９月２７日に日本国に出願された特願２０１７−１８７０４５号、及び２０１７年１２月５日に日本国に出願された特願２０１７−２３３３８９号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。【０００２】
本発明は、レジスト膜が形成された基板に対して、現像処理して基板に所定のパターンを形成する現像処理方法、コンピュータ記憶媒体及び現像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
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、例えば基板としての半導体ウェハ（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、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）、露光されたレジスト膜を現像液で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。【０００４】
上述の現像処理は、通常現像処理装置で行われ、当該現像処理装置では、例えばスピンチャックに保持されたウェハ上に現像液供給ノズルから現像液が供給され、ウェハ表面上に現像液の液膜が形成されて、ウェハが現像される。その後洗浄液供給ノズルによりウェハ上に純水等の洗浄液が供給され、ウェハが高速回転されて洗浄される。この洗浄により、現像時にウェハ上の現像液中に生成された現像生成物が除去される。【０００５】
ところで、近年、露光技術等の進歩により半導体デバイスの微細化が一層進行しており、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。微細なレジストパターンやアスペクト比の高いレジストパターンでは、上述の現像の際に洗浄液がウェハ上に残り、具体的にはパターン間に洗浄液が残り、この残った洗浄液により、いわゆるパターン倒れが発生することが問題となっている。【０００６】
特許文献１では、パターン倒れの発生を防止するために、レジストパターンの現像時の洗浄工程で２種以上の洗浄液を使用し、その前半工程で使用する洗浄液に現像液の処理を受けたレジスト表面を晒しておいてレジスト表面の改質を促し、後半工程で使用する洗浄液とこのレジスト表面との接触角を大きくし６０〜１２０°とすることが開示されている。
なお、パターン間に残った洗浄液に発生する応力σ、すなわち間に残った洗浄液によりパターンに生じる基板と平行方向の力は、洗浄液に対するレジストの接触角θ及び洗浄液の表面張力γと以下の関係にある。
σ∝γcosθ…（式１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開平５−２９９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、レジストの材料として撥水性の高いものが用いられることがある。
しかし、特許文献１の技術は、洗浄液としての水との接触角が０°であるレジスト、すなわち撥水性の低いレジストに係る技術である。
また、撥水性の高いレジストを用いても、微細化を進めると、現像の際に洗浄液がパターン間に残ったときにパターン倒れが発生する。
さらに、洗浄液がパターン間すなわちウェハ上に残ると、洗浄液に含まれていた現像生成物もウェハ上に残ることになる。ウェハ上に残った現像生成物は欠陥の原因となる。【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、撥水性の高いレジストを用いた場合においてパターン倒れの発生を抑制し更に微細なレジストパターンを得ると共に欠陥が発生するのを防ぐことをその目的とする。
【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、本発明の一態様は、基板上のレジスト膜を現像処理する現像処理方法であって、基板に現像液を供給して基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するパターン形成工程と、現像された基板に、水溶性ポリマーの水溶液を塗布する塗布工程と、前記水溶性ポリマーの水溶液が塗布された基板に、リンス液を供給して基板を洗浄するリンス工程と、を含む。【００１１】
前記水溶性ポリマーの水溶液のｐＨは３〜６であることが好ましい。さらに、前記リンス液の種類によっては、前記リンス液のｐＨも、前記水溶性ポリマーの水溶液のｐＨ最適値を決める一因となる。【００１２】
別な観点による本発明の一態様は、上述の現像処理方法を現像処理装置によって実行させるように、当該現像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を格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体である。【００１３】
さらに別な観点による本発明の一態様は、基板上のレジスト膜を現像処理する現像処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、現像液を基板に供給する現像液供給ノズルと、水溶性ポリマーの水溶液を基板に供給する水溶液供給ノズルと、リンス液を基板に供給するリンス液供給ノズルと、基板に現像液を供給して基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するパターン形成工程と、現像された基板に、水溶性ポリマーの水溶液を塗布する塗布工程と、前記水溶性ポリマーの水溶液が塗布された基板に、リンス液を供給して基板を洗浄するリンス工程と、を実行するように前記現像液供給ノズル、前記水溶液供給ノズル及び前記リンス液供給ノズルを制御する制御部と、備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、撥水性の高いレジストを用いた場合において、洗浄液がパターン間すなわちウェハ上に残らないため、パターン倒れの発生を抑制し更に微細なレジストパターンを得ることができ、また、欠陥の発生も防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態にかかる現像処理装置を搭載した基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】図１の基板処理システムの構成の概略を模式的に示す正面図である。
【図３】図１の基板処理システムの構成の概略を模式的に示す背面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る現像処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る現像処理装置の構成の概略を模式的に示す横断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る現像処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】現像処理に係る工程が実行された後のウェハの様子を示す断面図である。
【図８】本実施形態の現像処理によりレジストの接触角が減少する理由を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る現像処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る現像処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る現像処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る現像処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態にかかる現像処理装置を備えた基板処理システム１の構成の概略を模式的に示した平面説明図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、各々正面図と背面図である。
【００１８】
基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。
【００１９】
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
【００２０】
カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
【００２１】
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロック、すなわち第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側、図面の上側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、既述の第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
【００２２】
例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下からこの順に配置されている。
【００２３】
例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。
【００２４】
これら下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。なお、現像処理装置３０の構成については後述する。
【００２５】
例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱及び冷却といった熱処理を行う複数の熱処理装置４０〜４３が設けられている。
【００２６】
例えば第３のブロックＧ３には、図２、図３に示すように、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、図３に示すように、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
【００２７】
図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲に位置する第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置との間でウェハＷを搬送できる。
【００２８】
また、ウェハ搬送領域Ｄには、図３に示すように、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
【００２９】
シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
【００３０】
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
【００３１】
インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１１０は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１１１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
【００３２】
以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作、さらには後述のノズル駆動部１６６、１６９、１７２、１７５等も制御して、基板処理システム１における後述の現像処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、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コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部３００にインストールされたものであってもよい。
【００３３】
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理の概略について説明する。先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次処理ステーション１１の受け渡し装置５３に搬送される。
【００３４】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４１に搬送され、加熱処理が行われる。
【００３５】
その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４２に搬送され、温度調節処理される。その後、ウェハＷはウェハ搬送装置７０によって第１のブロックＧ１のレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４３に搬送され、プリベーク処理される。
【００３６】
次にウェハＷは、第１のブロックＧ１の上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは第２のブロックＧ２の熱処理装置４３に搬送され、加熱処理が行われる。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。
【００３７】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１１０によって露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。
【００３８】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。これにより、レジスト膜の露光部において発生した酸により脱保護反応させる。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理装置３０に搬送され、現像処理が行われる。
【００３９】
（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態に係る現像処理装置３０の構成について図４及び図５を用いて説明する。現像処理装置３０は、図４に示すように内部を密閉可能な処理容器１３０を有している。処理容器１３０の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成されている。
【００４０】
処理容器１３０内には、ウェハＷを保持して鉛直軸周りに回転させるスピンチャック１４０が設けられている。スピンチャック１４０は、例えばモータなどのチャック駆動部１４１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１４１には、不図示のシリンダなどの昇降駆動機構が設けられており、スピンチャック１４０は昇降駆動機構によりウェハを昇降動作可能にしている。
【００４１】
スピンチャック１４０に保持されたウェハＷの周囲を取り囲むようにカップ１５０が設けられている。カップ１５０は、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するものである。
【００４２】
図５に示すようにカップ１５０のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１６０Ａ〜１６０Ｄが形成されている。レール１６０Ａ〜１６０Ｄは、例えばカップ１５０のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６０Ｄにはそれぞれ対応する、アーム１６１、１６３、１６４、１６２が取り付けられている。
【００４３】
第１のアーム１６１には、現像液を供給する現像液供給ノズル１６５が支持されている。第１のアーム１６１は、ノズル駆動部１６６によってレール１６０Ａ上を移動自在となっている。これにより、現像液供給ノズル１６５は、カップ１５０のＹ方向負方向側の外側に設けられた待機部１６７から、カップ１５０内のウェハＷの中央部上方まで移動できる。また、ノズル駆動部１６６によって、第１のアーム１６１は昇降自在であり、現像液供給ノズル１６５の高さを調節できる。現像液としては、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）が用いられる。
【００４４】
第２のアーム１６２には、「水系洗浄液」の一例であるＤＩＷ（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ）を供給する水系洗浄液供給ノズル１６８が支持されている。
第２のアーム１６２は、ノズル駆動部１６９によってレール１６０Ｄ上を移動自在となっている。これにより、水系洗浄液供給ノズル１６８は、カップ１５０のＹ方向正方向側の外側に設けられた待機部１７０から、カップ１５０内のウェハＷの中央部上方まで移動できる。また、ノズル駆動部１６９によって、第２のアーム１６２は昇降自在であり、水系洗浄液供給ノズル１６８の高さを調節できる。
【００４５】
第３のアーム１６３には、水溶性ポリマーの水溶液を供給する水溶液供給ノズル１７１が支持されている。水溶性ポリマーの水溶液は、レジスト膜を現像液により現像して形成されたレジストパターンの、水に対する接触角を減少させるためものである。第３のアーム１６３は、ノズル駆動部１７２により、レール１６０Ｂ上を移動自在である。これにより、水溶液供給ノズル１７１は、カップ１５０のＹ方向負方向側であって待機部１６７とカップ１５０との間の位置に設けられた待機部１７３から、カップ１５０内のウェハＷの中央部上方まで移動できる。また、ノズル駆動部１７２によって、第３のアーム１６３は昇降自在であり、水溶液供給ノズル１７１の高さを調節できる。
【００４６】
水溶性ポリマーの水溶液に含まれる水溶性ポリマーは、例えば、親水性基を含むモノマーの単独重合体若しくは共重合体または親水性基を有する重縮合体等である。水溶性ポリマーの具体例は、アクリル酸、メタクリル酸、フルオロアクリル酸、ペルフルオロアルキル酸、ビニルアルコール、ビニルビロリドン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ポリピニルアルコール（部分鹸化物を含む)、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルメチルエーテル、ポリピニルビロリドン、ポリエチレングリコール、ポリピニルアセタール(部分アセタール化物を含む)、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレンー無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂又はスルホンアミド、及びこれらが作る塩が挙げられる。また水溶性ポリマーとして、ポリグリセリンを用いてもよい。これら水溶性ポリマーは、単独で用いられてもよいし、また２種以上を組み合わせて用いられてもよい。上記水溶液中の水溶性ポリマーの濃度は１０％未満であることが好ましく、５％未満であることがより好ましい。
【００４７】
上記水溶液には、界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤の具体例は、ソルビタンモノオレエート、グリセロールα‐モノオレエート、ポリエチレングリコールソルピタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール直鎖アルキルエーテル、ポリエチレングリコールフエニルエーテル直鎖アルキル付加型、分岐鎖アルキル付加型、アセチレングリコール、陰イオン系のラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム又はドデシルペンゼンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。これら界面活性剤は、単独で用いられてもよいし、また２種以上を組み合わせて用いられてもよい。上記水溶液中の界面活性剤の濃度は５％未満であることが好ましい。
【００４８】
さらに、上記水溶液は酸性であることが好ましく、具体的には、上記水溶液のｐＨは３〜６であることが好ましい。
【００４９】
第４のアーム１６４には、リンス液を供給するリンス液供給ノズル１７４が支持されている。第４のアーム１６４は、ノズル駆動部１７５により、レール１６０Ｃ上を移動自在である。これにより、リンス液供給ノズル１７４は、カップ１５０のＹ方向正方向側であって待機部１７０とカップ１５０との間の位置に設けられた待機部１７６から、カップ１５０内のウェハＷの中央部上方まで移動できる。また、ノズル駆動部１７５によって、第４のアーム１６４は昇降自在であり、リンス液供給ノズル１７４の高さを調節できる。リンス液としては、例えば界面活性剤溶液と純水が混合された界面活性剤入りリンス液が用いられる。
なお、現像液供給ノズル１６５、水系洗浄液供給ノズル１６８、水溶液供給ノズル１７１及びリンス液供給ノズル１７４のうち、プロセス動作上分離する必要がない複数のノズルを１本のアームに付けることで、アームとレールの本数を減らす場合もある。
【００５０】
ここで、現像処理装置３０における現像処理の一例について図６及び図７を用いて説明する。図６は、現像処理の一例を示すフローチャートである。図７は、現像処理に係る工程が実行された後のウェハＷの様子を示す断面図である。なお、以下の説明において、ウェハＷの表面にはＳｉＡＲＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ）等の下層膜が形成されており、該下層膜の上にはレジスト膜が形成され、該レジスト膜は露光済みである。
スピンチャック１４０に保持されたウェハＷに対する現像処理の際、まず、図６に示すように、現像液供給ノズル１６５をウェハＷの中央部上へ移動させ、この現像液供給ノズル１６５から現像液を帯状に吐出させながら、ウェハＷを例えば１回転させることにより、ウェハＷ全面に現像液パドルを形成させる（ステップＳ１）。
【００５１】
現像液パドルの形成後、現像液の供給を停止し、例えばウェハＷを所定時間静止させる静止現像を行うことにより、ウェハＷ上のレジスト膜の現像を進行させる（ステップＳ２）。この際、現像液供給ノズル１６５をカップ１５０外に退避させ、代わりに水系洗浄液供給ノズル１６８をウェハＷの中央部へ移動させる。
【００５２】
現像を進行させるための所定時間が経過し、図７（Ａ）に示すように、ウェハＷの下層膜Ｕ上にレジストパターンＲが形成されると、ウェハＷに対して水系洗浄液供給ノズル１６８からＤＩＷを供給して、ウェハＷを洗浄する（ステップＳ３）。この時のウェハＷの回転速度は例えば１００〜１５００ｒｐｍである。これにより、現像液及び溶解生成物が除去され、図７（Ｂ）に示すように少なくともレジストパターンＲ間にＤＩＷの膜Ｅが形成された状態となる。
【００５３】
その後、水系洗浄液供給ノズル１６８をカップ１５０外に退避させると共に、水溶液供給ノズル１７１をウェハＷの中央部へ移動させる。
【００５４】
現像液等の除去後は、ウェハＷに対して水溶液供給ノズル１７１から水溶性ポリマーの水溶液を供給して、ウェハＷに上記水溶液が塗布され、これにより、図７（Ｃ）に示すように少なくともレジストパターンＲ間に水溶性ポリマーの水溶液による液膜Ｆが形成される（ステップＳ４）。この時のウェハＷの回転速度は例えば１００〜１５００ｒｐｍである。
【００５５】
その後、水溶液供給ノズル１７１をカップ１５０外に退避させると共にリンス液供給ノズル１７４をウェハＷの中央部へ移動させる。
【００５６】
水溶性ポリマーの水溶液の塗布後、界面活性剤入りリンス液でウェハＷを洗浄する（ステップＳ５）。具体的には、ウェハＷを例えば１００〜５００ｒｐｍで回転させながら、界面活性剤入りリンス液をウェハＷに供給して、ウェハＷ上の水溶性ポリマーの水溶液を上記リンス液に置換し、その後、ウェハＷの回転数を上昇させて、上記リンス液を広げると共に該リンス液を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。この際、ウェハＷは、最初に３００〜１０００ｒｐｍで５〜１５秒間回転され、次いで、１０００〜３０００ｒｐｍで１０〜２０秒間回転される。
これにより、図７（Ｄ）に示すようにウェハＷ上にレジストパターンＲが形成される。
なお、ＤＩＷによる洗浄工程は省略することもできる。
【００５７】
現像処理の際、本実施形態と異なり、水溶性ポリマーの水溶液の塗布工程、界面活性剤入りリンス液による洗浄（リンス）工程を行わずに、現像工程後にＤＩＷによる洗浄工程のみを行う場合に比べて、本実施形態の現像処理を行うことによって、精密なレジストパターンを得ることができる。具体的には、上記ＤＩＷによる洗浄工程のみを含む現像処理を行った場合、パターンの倒壊限界は３７ｎｍ程度であったが、本実施形態の現像処理を行った場合、パターンの倒壊限界は３３ｎｍ程度まで向上する。なお、パターンの倒壊限界とは、ラインアンドスペースのレジストパターンが形成されるように同一のウェハ内でドーズ量を変化させながら走査露光し、その後現像処理を行い、そのウェハをＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察したときに、パターン倒れが観察されないレジストパターンのうち最も幅が狭いもののその幅のことをいう。なお、上記の結果は、９０ｎｍのピッチのラインアンドスペースのレジストパターンをもつウェハを用いての検証結果である。
【００５８】
また、本実施形態の現像処理を行ってもパターンの高さは減少しない。つまり、パターンの高さが減少することにより、倒壊限界が向上しているわけではなく、本実施形態の現像処理によれば、パターン高さを減少させずに精密なレジストパターンを得ることができる。
【００５９】
パターンの倒壊限界が向上する理由としては以下のものが考えられる。すなわち、現像工程後にＤＩＷによる洗浄工程のみを含む現像処理を行った場合、現像処理後のウェハＷとレジストそれぞれの水に対する接触角は、７５°、７０°程度であるが、本実施形態の現像処理を行った場合、これらの接触角は６３°、６５°まで減少する。現像処理後の下層膜とレジストそれぞれの水に対する接触角が大きいと、振り切り乾燥時にリンス液の液ちぎれが発生しやすいが、上記接触角が減少することにより、液ちぎれが発生しにくくなる。つまり、パターン倒れの原因となるリンス液がウェハＷ上に残らないため、パターンの倒壊限界が向上するものと考えられる。
【００６０】
図８は、本実施形態の現像処理により上記接触角が減少する理由を説明する図である。なお、本例では、水溶性の樹脂が有する親水基がヒドロキシ基（ＯＨ基）であるものとする。
図８（Ａ）に示すように、ＯＨ基を有する水溶性ポリマーの水溶液による液膜Ｆを現像後に形成することにより、レジストパターンＲの表面と、液膜Ｆ内のＯＨ基を有する水溶性ポリマーとが架橋反応する。そのため、例えば、液膜Ｆが除去された状態においても、図８（Ｂ）に示すように、ＯＨ基を有する水溶性ポリマーＦ１でレジストパターンＲがコーティングされている。これにより、レジストパターンＲの水に対する接触角が減少すると考えられる。また、ＯＨ基の図示は省略するが、下層膜ＵもＯＨ基を有する水溶性ポリマーＦ１でコーティングされる。したがって、下層膜Ｕの水に対する接触角も減少すると考えられる。
【００６１】
以下では、本実施形態の現像処理の効果についてさらに説明する。
本実施形態の現像処理によれば、上述のように液ちぎれが発生しにくく、リンス液がウェハＷ上に残らないため、該リンス液に含まれる現像生成物もウェハ上に残らない。
また、本実施形態の現像処理によれば、ステップＳ３のＤＩＷによるウェハＷの洗浄後、水溶性ポリマーの水溶液を塗布するため、ステップＳ３のウェハ洗浄後にウェハＷ上にＤＩＷは残っていないが現像生成物が残っている場合に、該現像生成物を効率的に除去することができる。
したがって、本実施液体の現像処理によれば、現像生成物に起因する欠陥の発生を防ぐことができる。
【００６２】
なお、ウェハＷ上に残っていた現像生成物を水溶性ポリマーの水溶液を塗布することにより効率的に除去することができる理由としては以下の（１）、（２）の２つが考えられる。
（１）ウェハＷ上に残っていた現像生成物が親水性の場合、上記水溶液を塗布することにより現像生成物が水溶性ポリマーで被膜され、疎水化されるので、ウェハＷのリンス工程においてリンス液中に現像生成物が分散しやすくなり、ウェハＷのリンス工程で当該現像生成物を除去することができるため。
（２）ウェハＷ上に残っていた現像生成物が疎水性の場合、上記水溶液を塗布することで添加剤により親水化され、現像生成物がウェハＷから剥がされるリフトオフ効果が高まるので、ウェハＷのリンス工程において当該現像生成物を除去することができるため。
【００６３】
本実施形態の現像処理では、上述のように、水溶性ポリマーの水溶液を用いている。したがって、水に対する接触角の大きいレジスト膜が形成されたウェハ、すなわち、撥水性基板に対する被覆性において、上記水溶性ポリマーの水溶液は、表面活性剤入りリンス液を含む水系の洗浄液に比べて優れる。したがって、この水溶液を用いることによってウェハを面内で均一に処理することができる。
【００６４】
また、本実施形態の現像処理において、水溶性ポリマーの水溶液のｐＨを、表面活性剤入りリンス液のｐＨと同様に、３〜６にすることで、レジストパターンに上記水溶液によりダメージが与えられるのを防ぐことができる。
【００６５】
さらに、本実施形態の現像処理において、界面活性剤入りリンス液でウェハＷを洗浄している。界面活性剤入りリンス液は表面張力が小さいため、パターン間に残ったとしても、残ったリンス液内に発生する応力は小さい（前述の式（１）参照）。したがって、このように界面活性剤入りリンス液を用いることでパターン倒れを抑制することができる。
【００６６】
なお、以上の説明では、リンス液として、界面活性剤入りリンス液を用いていたが、ＤＩＷをリンス液として用いてもよい。この場合であっても、倒壊限界は３５ｎｍ程度となり２ｎｍ程度向上する。
【００６７】
また、ＤＩＷをリンス液として用いる場合、単にリンス液をウェハＷの中心に塗布し振り切り乾燥するのではなく、以下のようにしてもよい。すなわち、ウェハＷの中心にリンス液を吐出して遠心力によりウェハ全面に広げ、次いで、ウェハＷの回転を維持させたまま、ウェハＷの中心部へのガスの噴出を開始し該中心部に乾燥領域（乾燥コア）を形成すると共に、リンス液の吐出位置を偏心位置すなわち上記乾燥領域の外側に変更する。そして、リンス液の吐出位置をウェハＷの周縁に向けて移動させると共に、ガスの噴出位置もウェハＷの周縁に向けて移動させて乾燥領域を広げるようにしてもよい。これにより、リンス液による洗浄及びリンス液の乾燥を行ってもよい。
【００６８】
このように、本実施形態の現像処理では、リンス液の種類やリンス液を用いた洗浄方法によらず、精細なパターンを得ることができる。したがって、欠陥性能を向上のために、いずれの種類のリンス液やいずれの洗浄方法を選択したとしても、本実施形態の現像処理では精細なパターンを得ることができる。つまり、本実施形態の現像処理では欠陥性能を向上させることもできる。
【００６９】
なお、本実施形態では、水系洗浄液としてＤＩＷを例示したが、純水を用いてもよく、また、純水に他の物質が多少添加されたものを用いてもよく、水を主成分とするもの（例えば、水の含有率が５０質量％以上）であればよい。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る現像処理装置３０の構成について図９及び図１０を用いて説明する。
図９に示すように、第２の実施形態に係る現像処理装置３０は、加熱装置としてのランプ加熱装置１８０を現像処理装置３０の天板部の内側に有する。
【００７１】
そして、本実施形態の現像処理装置３０における現像処理の一例では、図１０に示すように、水溶性ポリマーの水溶液の塗布後、リンス液による洗浄前に、ウェハＷをランプ加熱装置１８０によって加熱させる（ステップＳ１０）。
これにより、レジストパターンの表面の架橋が促進され、レジストパターンの水に対する接触角がさらに減少すると考えられる。したがって、本実施形態の現像処理は、パターン倒れの抑制と欠陥の発生の抑制のうちパターン倒れを優先する場合に、すなわち、さらに精密なレジストパターンが必要な場合に有効である。
【００７２】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る現像処理の他の例を示すフローチャートである。
現像処理装置３０が図９とは異なりランプ加熱装置１８０等の加熱装置を有していない場合もある。
この場合は、図１１に示すように、水溶性ポリマーの水溶液を塗布し（ステップＳ４）、その後、現像処理装置３０から熱処理装置４０〜４３（図２参照）のいずれかにウェハＷを搬送する。そして、該熱処理装置４０〜４３で加熱処理を行い（ステップＳ２０）、その後に、現像処理装置３０に戻し、界面活性剤入りリンス液でウェハＷを洗浄してもよい（ステップＳ５）。
なお、現像処理装置３０が加熱装置を有する場合も有していない場合も、ＤＩＷによる洗浄工程は省略することもできる。
【００７３】
（第３の実施形態）
次いで、第３の実施形態に係る現像処理について図１２を用いて説明する。本実施形態における現像処理装置３０の構成は第１の実施形態のものと同様である。なお、本実施形態においてもＤＩＷによる洗浄工程は省略することもできる。
【００７４】
本実施形態に係る現像処理では、図１２に示すように、水系洗浄液による洗浄の後であって水溶性ポリマーの水溶液の塗布前に、水系洗浄液の供給を停止しウェハＷを例えば１０００〜４０００ｒｐｍで回転させる乾燥工程を行う（ステップＳ３０）。この乾燥工程が行われる時間は、１０秒以下であることが好ましい。１０秒を超えるとこの乾燥工程によりパターン倒れが発生するおそれがあるからである。
【００７５】
このように乾燥工程を行うことにより、現像時に発生する溶解生成物をウェハＷの外に一旦排出することができるため、欠陥性能を向上させることができる。
【００７６】
なお、第１の実施形態のように現像処理に乾燥工程を含めないメリットも存在する。第１の実施形態の現像処理ではレジストパターンを含むウェハＷの表面がＤＩＷによりプリウェットされた状態であるため、水溶性ポリマーの水溶液の塗布性に優れるというメリットである。
【００７７】
本実施形態のように乾燥工程を含めるか、第１の実施形態のように乾燥工程を含めないかは、水溶性ポリマーの水溶液の粘度に応じて決定してもよい。
【００７８】
本実施形態の現像処理においても、第２の実施形態と同様に、現像処理装置に加熱装置を設けて、水溶性ポリマーの水溶液の塗布後であってリンス液による洗浄前に、ウェハＷを加熱するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、基板を現像し、その後洗浄する際に有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１…基板処理システム
３０…現像処理装置
１３０…処理容器
１４０…スピンチャック
１４１…チャック駆動部
１５０…カップ
１６５…現像液供給ノズル
１６８…水系洗浄液供給ノズル
１７１…水溶液供給ノズル
１７４…リンス液供給ノズル
１８０…ランプ加熱装置
３００…制御部
【図１】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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