(57)【要約】【課題】  パターン寸法の微細化に伴って起こるレジストパターン倒壊の問題とパターン寸法の微細化のための技術進展に関連して発生するレジストの撥水性による問題とを共に解決することができ、かつ、装置構成や制御が煩雑になることもない基板の現像処理方法を提供する。【解決手段】  現像液吐出ノズル２８から基板Ｗの表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出してレジスト膜を現像処理する前に、液体吐出ノズル３０からプリウェット液として界面活性剤を含む溶液をレジスト膜上へ吐出してプリウェット処理する。現像処理後に液体吐出ノズル３０からリンス液として界面活性剤を含む同じ溶液をレジスト膜上へ吐出してリンス処理する。【選択図】  図１
2007081177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へプリウェット液を吐出してレジスト膜をプリウェット処理する工程と、
プリウェット処理されたレジスト膜上へ現像液を吐出してレジスト膜を現像処理する工程と、
現像処理されたレジスト膜上へリンス液を吐出してレジスト膜をリンス処理する工程と、
を含む基板の現像処理方法において、
前記リンス液および前記プリウェット液として、界面活性剤を含む同じ溶液を使用することを特徴とする基板の現像処理方法。
【請求項２】
基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、
基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、
このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段と、
を備えた基板の現像処理装置において、
前記リンス液供給手段は、界面活性剤を含む溶液をリンス液として前記リンス液吐出ノズルへ供給し、
前記リンス液吐出ノズルは、基板表面に形成された現像処理前のレジスト膜上へプリウェット液を吐出してレジスト膜をプリウェット処理するのに共用されることを特徴とする基板の現像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の表面に形成された露光後のフォトレジスト膜に現像液を供給して現像処理を行う基板の現像処理方法および現像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造プロセスにおいては、パターン寸法の微細化による高集積化が進められている。このパターン寸法の微細化に伴ってレジストパターンのアスペクト比が高くなり、この結果、現像工程においてレジストパターンが倒れる、といった問題が発生している。この問題を解決する手段として、従来、現像工程後に行われるリンス工程において、基板上へ水を吐出して現像液やレジストの溶出成分などを洗い流した後に、低表面張力液（例えばプロピルアルコールと水との混合液）を基板上へ吐出して、基板上の水を低表面張力液に置換し、その後に基板を乾燥させる、といった方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、露光・現像工程においてレジストパターンの加工寸法を微細化させる代表的な手段として、露光用光源からの光線の短波長化によって解像度を向上させることが行われている。すなわち、従来用いられてきた近紫外線（波長：４００ｎｍ〜３００ｎｍ）からＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）の利用へ、そしてＫｒＦエキシマレーザからＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）の利用へ、さらにはＡｒＦエキシマレーザから遠紫外線やＸ線、電子線等のより短波長の放射線の利用へというように技術進展しており、これらの露光用光源を用いるリソグラフィプロセスが種々提案され、実用化されつつある。
【０００４】
ところで、露光用光線の短波長化に対応したレジストは、撥水性が極めて高い。このため、露光後の現像処理において、例えばスリットスキャン方式で現像液をレジスト膜上に液盛りする際に、所望するような均一な厚みの液膜が形成されにくく、適正な現像液膜（パドル）を形成するためには現像液を大量に消費することとなる。また、さらにレジストの撥水性が高くなると、現像液膜の形成自体が困難となってしまう。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、現像液の液盛りを行う前にレジスト膜の表面状態を親水性に変化させるプリウェットと称される処理が行われている。この処理により、現像液に対するレジスト膜表面の濡れ性が向上して、基板表面のレジスト膜上に均一な厚みの現像液膜が形成され、現像液の消費量も低減させることができることとなる。このプリウェット処理には、従来、純水が使用されていたが、近年では、レジスト膜表面における親水性をさらに向上させるために、例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジエチルエタノールアミン等の親水化処理剤を用いてレジスト膜表面の親水化処理を行うことにより、現像液に対するレジスト膜表面の濡れ性を良くする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平７−１０６２２６号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開平９−１０６０８１号公報（第２−３頁、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、パターン寸法の微細化に伴って起こるレジストパターンの倒壊の問題、および、パターン寸法の微細化のための技術進展に関連して現像液膜の形成が困難になるといった問題に対し、従来は、好適なリンス液およびプリウェット液がそれぞれ各別に提案されている。このため、現像処理装置においては、リンス液の吐出系統とプリウェット液の吐出系統とをそれぞれ別に備える必要があり、また、廃液の分離回収システムも必要となってくる。このように、パターン寸法の微細化によって顕在化する２つの問題の解決のために、現像処理装置の構成や装置の制御が煩雑になる、といった問題点がある。
【０００７】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、パターン寸法の微細化に伴って起こるレジストパターン倒壊の問題とパターン寸法の微細化のための技術進展に関連して発生するレジストの撥水性による問題とを共に解決することができ、かつ、装置構成や制御が煩雑になることもない基板の現像処理方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施することができる基板の現像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へプリウェット液を吐出してレジスト膜をプリウェット処理する工程と、プリウェット処理されたレジスト膜上へ現像液を吐出してレジスト膜を現像処理する工程と、現像処理されたレジスト膜上へリンス液を吐出してレジスト膜をリンス処理する工程とを含む基板の現像処理方法において、前記リンス液および前記プリウェット液として、界面活性剤を含む同じ溶液を使用することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段とを備えた基板の現像処理装置において、前記リンス液供給手段は、界面活性剤を含む溶液をリンス液として前記リンス液吐出ノズルへ供給し、前記リンス液吐出ノズルは、基板表面に形成された現像処理前のレジスト膜上へプリウェット液を吐出してレジスト膜をプリウェット処理するのに共用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明の現像処理方法によると、リンス液およびプリウェット液として同じ溶液が使用されるので、リンス液およびプリウェット液を基板表面のレジスト膜上へそれぞれ吐出するために１つの吐出系統を備えるだけでよく、また、廃液を分離して回収する必要も無い。また、リンス液およびプリウェット液の最適濃度の選定も、例えばリンス液について行うだけでよく、条件出しの工数が削減される。そして、界面活性剤を含む溶液がリンス液として使用されることにより、リンス処理後に基板を乾燥処理したときに、リンス液がレジスト膜上から飛散したり蒸発したりして排除されていく過程でレジストパターンの倒れ現象を引き起こす力となるリンス液の表面張力が純水に比べて小さくなる。このようにレジストパターンの倒れ現象を引き起こす力が小さくなるため、レジストパターンの倒壊が防止される。また、レジスト膜の撥水性が高くても、レジスト膜上へ現像液を供給する前に、界面活性剤を含む溶液がプリウェット液としてレジスト膜上へ供給されることにより、レジスト膜表面が親水化されて、現像液に対するレジスト膜表面の濡れ性が向上することとなる。このため、プリウェット処理後にレジスト膜上へ現像液を供給したときに、基板表面のレジスト膜上に均一な厚みの現像液膜を形成することができ、また、現像液の消費量も低減させることができる。
したがって、請求項１に係る発明の現像処理方法によると、パターン寸法の微細化に伴って起こるレジストパターン倒壊の問題およびパターン寸法の微細化のための技術進展に関連して発生するレジストの撥水性による問題の両方を解決することができ、かつ、装置構成や制御を簡易化することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明の現像処理装置を使用すると、請求項１に係る発明の現像処理方法を好適に実施することができ、上記した効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１ないし図３は、この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の構成の１例を示し、図１は、現像処理装置の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のII−II矢視断面図であり、図３は、図１のIII−III矢視断面図である。
【００１３】
この現像処理装置は、基板Ｗの現像処理が行われる装置中央部に、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャック１０、上端部にスピンチャック１０が固着され鉛直に支持された回転支軸１２、および、回転支軸１２に回転軸が連結されスピンチャック１０および回転支軸１２を鉛直軸回りに回転させる回転モータ１４が配設されている。スピンチャック１０の周囲には、スピンチャック１０上の基板Ｗを取り囲むように円形の内側カップ１６が配設されており、内側カップ１６は、図示しない支持機構により上下方向へ往復移動自在に支持されている。内側カップ１６の周囲には、矩形状の外側カップ１８が配設されている。
【００１４】
外側カップ１８の左右両側には、それぞれ待機ポット２０、２０が配設されている。外側カップ１８および待機ポット２０の一方の側部には、外側カップ１８および待機ポット２０の連接方向と平行にガイドレール２２が配設されている。ガイドレール２２には、アーム駆動部２４が摺動自在に係合しており、アーム駆動部２４にノズルアーム２６が保持されている。ノズルアーム２６には、現像液吐出ノズル２８が水平姿勢で吊着されている。現像液吐出ノズル２８は、詳細な構造の図示を省略しているが、下端面に長手方向に延びるスリット状吐出口を有している。現像液吐出ノズル２８には、現像液供給源に流路接続された現像液供給管（図示せず）が連通接続されている。この現像液吐出ノズル２８は、ガイドレール２２と直交する方向に配置されている。そして、アーム駆動部２４により、ノズルアーム２６をガイドレール２２に沿って水平方向へ直線的に往復移動させて、現像液吐出ノズル２８を矢印Ａで示す方向に走査し、その逆方向に戻すことができる構成となっている。
【００１５】
また、外側カップ１８の後方側近傍には、先端の吐出口から液体を基板Ｗ上へ吐出する液体吐出ノズル３０が配設されている。液体吐出ノズル３０は、図示しない液体供給管を通して液体供給源に流路接続されている。液体吐出ノズル３０は、矢印Ｂで示す方向へ水平面内で回動可能にノズル保持部３２に保持されており、図１に示した待機位置と先端の吐出口が基板Ｗの中心部直上に配置される吐出位置との間で往復移動するような構成となっている。この液体吐出ノズル３０には、界面活性剤を含む溶液が供給され、液体吐出ノズル３０の先端吐出口から基板Ｗの中心部上へ界面活性剤を含む溶液が吐出されるようになっている。界面活性剤の種類は特に限定されず、一般的なアニオン系界面活性剤やカチオン系界面活性剤を用いるようにすればよく、この界面活性剤を純水に溶解させて所定濃度の水溶液を調製し液体供給源に貯留しておく。この界面活性剤を含む溶液は、リンス液およびプリウェット液として共用される。
【００１６】
次に、上記したような構成を備えた現像処理装置による処理動作の１例について説明する。
【００１７】
表面に露光後のレジスト膜が形成された基板Ｗが装置内に搬入されて、スピンチャック１０に基板Ｗが保持されると、液体吐出ノズル３０が回動して、液体吐出ノズル３０の先端吐出口が基板Ｗの中心部直上位置へ移動し、液体吐出ノズル３０の先端吐出口から界面活性剤を含む溶液（プリウェット液）が所定量、基板Ｗの中心部へ滴下して供給される。基板Ｗ上へ供給された界面活性剤溶液は基板Ｗの全面に拡がり、基板Ｗ上のレジスト膜の表面全体を覆う。この際に、基板Ｗを低速で回転させるようにしてもよい。液体吐出ノズル３０は、界面活性剤溶液の吐出が終わると、図１に示した元の位置へ回動して戻される。界面活性剤溶液を吐出してから所定時間経過後に、基板Ｗを回転させて、余分な界面活性剤溶液を遠心力により基板Ｗ上から飛散させて排除する。この際には、内側カップ１６を上昇させておくようにする。このようにして、レジスト膜のプリウェット処理が行なわれる。
【００１８】
続いて、現像液吐出ノズル２８のスリット状吐出口から現像液を吐出させつつ、アーム駆動部２４によって現像液吐出ノズル２８を矢印Ａで示す方向に走査する。これにより、基板Ｗ上に現像液が供給されて液盛りされる。現像液吐出ノズル２８が右側の待機ポット２０の位置まで移動すると、現像液の吐出を停止させて、アーム駆動部２４により現像液吐出ノズル２８を矢印Ａで示す方向と逆方向へ移動させ、現像液吐出ノズル２８を元の左側の待機ポット２０の位置まで戻す。そして、基板Ｗ上に液盛りしてから所定時間が経過するまで基板Ｗを静止させたままにして、基板Ｗの表面上のレジスト膜を現像する。
【００１９】
基板Ｗ上に液盛りしてから所定時間が経過すると、液体吐出ノズル３０を再び回動させて、液体吐出ノズル３０の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させ、液体吐出ノズル３０の先端吐出口から界面活性剤を含む溶液（リンス液）を基板Ｗの中心部へ供給する。これにより、基板Ｗの表面上のレジスト膜の現像反応が停止する。液体吐出ノズル３０は、界面活性剤溶液の吐出が終わると、再び図１に示した元の位置へ回動して戻される。そして、界面活性剤溶液の吐出後に、基板Ｗを回転させて、遠心力により基板Ｗ上から界面活性剤溶液を飛散させて除去し、基板Ｗを乾燥させる。この際、内側カップ１６を上昇させておく。基板Ｗの乾燥処理が終了すると、基板Ｗは、スピンチャック１０上から取り去られて装置内から搬出される。
【００２０】
次に、図４および図５は、この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の別の構成例を示し、図４は、現像処理装置の概略構成を示す平面図であり、図５は、その概略縦断面図である。
【００２１】
この現像処理装置は、基板Ｗの現像処理が行われる装置中央部に、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャック３４、上端部にスピンチャック３４が固着され鉛直に支持された回転支軸３６、および、回転支軸３６に回転軸が連結されスピンチャック３４および回転支軸３６を鉛直軸回りに回転させる回転モータ３８が配設されている。スピンチャック３４の周囲には、スピンチャック３４上の基板Ｗを取り囲むように円形のカップ４０が配設されており、カップ４０は、図示しない支持機構により上下方向へ往復移動自在に支持されている。
【００２２】
カップ４０の手前側近傍には、先端の吐出口から現像液を基板Ｗ上へ吐出する現像液吐出ノズル４２が配設されている。現像液吐出ノズル４２は、図示しない現像液供給管を通して現像液供給源に流路接続されている。この現像液吐出ノズル４２は、矢印Ｃで示す方向へ水平面内で回動可能にノズル保持部４４に保持されており、図４に示した待機位置と先端の吐出口が基板Ｗの中心部直上に配置される吐出位置との間で往復移動するような構成となっている。
【００２３】
また、カップ４０の側方側近傍には、先端の吐出口から液体を基板Ｗ上へ吐出する液体吐出ノズル４６が配設されている。液体吐出ノズル４６は、図示しない液体供給管を通して液体供給源に流路接続されている。液体吐出ノズル４６は、矢印Ｄで示す方向へ水平面内で回動可能に液体吐出ノズル４６に保持されており、図４に示した待機位置と先端の吐出口が基板Ｗの中心部直上に配置される吐出位置との間で往復移動するような構成となっている。この液体吐出ノズル４６には、界面活性剤を含む溶液が供給され、液体吐出ノズル４６の先端吐出口から基板Ｗの中心部上へ所定濃度に調整された界面活性剤を含む溶液が吐出されるようになっている。この界面活性剤を含む溶液は、リンス液およびプリウェット液として共用される。
【００２４】
また、カップ４０の底部には排液管５０が連通接続されており、排液管５０は、流路切換弁５２の流入側接続口に接続されている。流路切換弁５２の内部構造の詳細は図示していないが、流入側接続口は、内部流路の切換えによって２つの流出側接続口に択一的に連通する構成となっている。そして、一方の流出側接続口に現像液回収管５４が接続され、他方の流出側接続口にリンス液・プリウェット液回収管５６が接続されている。このような構成により、現像液とリンス液・プリウェット液とを分別回収することができるようになっている。
【００２５】
次に、図４および図５に示した現像処理装置による処理動作の１例について説明する。
【００２６】
表面に露光後のレジスト膜が形成された基板Ｗが現像処理装置内へ搬入されて、スピンチャック３４に基板Ｗが保持されると、液体吐出ノズル４６を回動させて、液体吐出ノズル４６の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させ、液体吐出ノズル４６の先端吐出口から界面活性剤を含む溶液（プリウェット液）を基板Ｗの中心部へ供給する。基板Ｗ上へ供給された界面活性剤溶液は、基板Ｗの全面に拡がって、レジスト膜の表面全体を覆う。この際に、基板Ｗを低速で回転させるようにしてもよい。界面活性剤溶液を吐出してから所定時間経過後に、基板Ｗを回転させて、界面活性剤溶液を遠心力により基板Ｗ上から飛散させて除去する。この際には、カップ４０を上昇させておくようにする。このようにして、レジスト膜のプリウェット処理が行われる。液体吐出ノズル４６は、界面活性剤溶液の吐出が終わると、図４に示した元の位置へ回動して戻される。
【００２７】
続いて、現像液吐出ノズル４２を回動させて、現像液吐出ノズル４２の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させる。そして、基板Ｗを低速で回転させながら、現像液吐出ノズル４２の先端吐出口から所定量の現像液を基板Ｗの中心部へ滴下して供給する。基板Ｗ上へ供給された現像液は、基板Ｗの全面に拡がって、レジスト膜の表面全体を覆うようにレジスト膜上に塗布される。現像液の塗布が終わると、現像液吐出ノズル４２は、図４に示した元の位置へ回動して戻される。
【００２８】
基板Ｗ上に現像液を塗布してから所定時間が経過すると、液体吐出ノズル４６を再び回動させて、液体吐出ノズル４６の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させ、液体吐出ノズル４６の先端吐出口から界面活性剤を含む溶液（リンス液）を基板Ｗの中心部へ供給する。これにより、基板Ｗの表面上のレジスト膜の現像反応が停止する。液体吐出ノズル４６は、界面活性剤溶液の吐出が終わると、再び図４に示した元の位置へ回動して戻される。そして、界面活性剤溶液の吐出後に、基板Ｗを回転させて、遠心力により基板Ｗ上から界面活性剤溶液を飛散させて除去し、基板Ｗを乾燥させる。この際、内側カップ１６を上昇させておく。基板Ｗの乾燥処理が終了すると、基板Ｗは、スピンチャック１０上から取り去られて装置内から搬出される。
【００２９】
この発明に係る現像処理方法では、上記したように、リンス液として界面活性剤を含む溶液が使用されることにより、リンス処理後に基板を乾燥処理したときに、乾燥過程でレジストパターンの倒れ現象を引き起こす力となるリンス液の表面張力が純水に比べて小さくなる。このため、レジストパターンの倒壊が防止される。また、レジスト膜の撥水性が高くても、プリウェット液として界面活性剤を含む溶液がレジスト膜上へ供給されることにより、レジスト膜表面が親水化されて、現像液に対するレジスト膜表面の濡れ性が向上する。このため、プリウェット処理後にレジスト膜上へ現像液を供給したときに、基板表面のレジスト膜上に均一な厚みの現像液膜を形成することができ、また、現像液の消費量も低減することとなる。そして、リンス液およびプリウェット液として界面活性剤を含む同じ溶液が使用されるので、リンス液およびプリウェット液を基板表面のレジスト膜上へそれぞれ吐出するために１つの液体吐出ノズル３０、４６だけを設置すればよくなる。また、リンス液およびプリウェット液の各廃液を分離して回収する必要も無くなる。さらに、リンス液およびプリウェット液の最適濃度の選定も、例えばリンス液について行うだけでよくなるので、条件出しの工数を削減することができる。
【００３０】
上記した実施形態では、現像液吐出ノズル２８のスリット状吐出口から現像液を吐出させつつ現像液吐出ノズル２８を走査して、基板表面のレジスト膜上に現像液を液盛りするスリットスキャン方式や、現像液吐出ノズル４２（ストレートノズル）から基板の表面中心部へ現像液を供給し基板を回転させて基板の表面全体に現像液を拡げる現像方式について説明したが、現像処理方法は特に限定されず、基板を回転させつつスプレイノズルから基板表面のレジスト膜上へ現像液を噴出させる現像方式などについても、この発明は広く適用し得るものである。また、界面活性剤を含む溶液（リンス液およびプリウェット液）の吐出形態も特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の構成の１例を示す概略平面図である。
【図２】図図１のII−II矢視断面図である。
【図３】図１のIII−III矢視断面図である。
【図４】この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の別の構成例を示す概略平面図である。
【図５】図４に示した現像処理装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０、３４  スピンチャック
１２、３６  回転支軸
１４、３８  回転モータ
１６  内側カップ
１８  外側カップ
２０  待機ポット
２２  ガイドレール
２４  アーム駆動部
２６  ノズルアーム
２８、４２  現像液吐出ノズル
４４  現像液吐出ノズルのノズル保持部
３０、４６  液体吐出ノズル
３２、４８  液体吐出ノズルのノズル保持部
４０  カップ
５０  排液管
５２  流路切換弁
５４  現像液回収管
５６  リンス液・プリウェット液回収管
Ｗ  基板
【図１】
2007081177.tif 000003
【図２】
2007081177.tif 000004
【図３】
2007081177.tif 000005
【図４】
2007081177.tif 000006
【図５】
2007081177.tif 000007