JP3869306B2

JP3869306B2 - 現像処理方法および現像液塗布装置

Info

Publication number: JP3869306B2
Application number: JP2002146594A
Authority: JP
Inventors: 孝介吉原; 啓一田中; 太郎山本; 秀治京田; 博史竹口; 厚大河内
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: KR100876128B1; KR20030019138A; US20030044731A1; US6811962B2; JP2003151895A; US6991385B2; CN1289970C; US20050053874A1; CN1407410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光処理された半導体ウエハ等の基板に現像処理を施す現像処理方法および現像液塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、いわゆるフォトリソグラフィー技術を用いて、半導体ウエハの表面に所定の回路パターンを形成している。このフォトリソグラフィー工程では、例えば、洗浄処理された半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、所定のパターンでレジスト膜を露光し、これを現像処理するという一連の処理が行われている。
【０００３】
このうち現像処理工程においては、最初に露光処理がされた半導体ウエハを回転自在なスピンチャックに保持させる。次いで静止状態に保持された半導体ウエハの表面に現像液を液盛りして現像液のパドルを形成し、所定時間放置して現像反応を進行させる。続いて半導体ウエハ上へ純水等のリンス液を供給しながら半導体ウエハを回転させて半導体ウエハをリンス処理し、最後に半導体ウエハへのリンス液の供給を停止して半導体ウエハを高速回転させることにより半導体ウエハをスピン乾燥させる。このとき使用される現像液としては、ほぼ全てのレジスト材料に対して、固定濃度、例えば２．３８ｗｔ％、のＴＭＡＨ溶液が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、厳密には各レジスト材料に対して適切な現像液濃度は異なる。また、現像反応が進行している過程で適切な現像液濃度は反応時間とともに変化する。従来は、一定濃度の現像液を複数のレジスト材料に対して用いても、必要とされる回路パターンの形状精度等を得ることが可能であったが、近年、現像液に対する反応性の高いレジスト材料が使用されるようになっていることや、レジスト膜がより薄く形成されるようになっていること、露光に用いられる光の短波長化と露光されるパターンの細線化が進んでいること等に起因して、従来の一定濃度の現像液を用いる現像処理方法では、良好な回路パターンを形成することが困難となっている。
【０００５】
また、半導体ウエハを静止させた状態で行う従来の現像処理方法では、レジスト膜が溶解する現像反応によって生成した溶解生成物が高濃度で滞留している部分がある。このため、現像処理の後期において、これら高濃度で滞留する溶解生成物と現像液の平衡状態が崩れ、溶解生成物が現像液側に拡散する。これに伴う現像液の移動によって、ウエハ面内において部分的なＣＤ（critical dimension）、すなわち、パターンの線幅の変動が起こる可能性がある。さらに現像処理後にリンス液の供給を開始すると同時にウエハを回転させて現像液および溶解生成物を除去すると、高濃度の溶解生成物が遠心力によって拡がる際にウエハの表面に痕跡を残し、この痕跡が品質を低下させている。
【０００６】
このようにレジストの溶解生成物は現像後期でＣＤに影響を与えるが、開口率により溶解生成物の発生量が異なるために、同一パターンであるにもかかわらずマスクの開口率によってウエハ面内のＣＤ分布が異なる結果となる。また、１ショット内においては、その中央部と外周部のＣＤも異なる結果となる。このように、従来の現像処理方法では基板の面内におけるＣＤの均一性は必ずしもよいものではない。このような問題を解決するために、従来は所定の現像処理条件においてマスクのパターンを補正する等の対策を採ることで対処していたが、このような条件決めに多大な労力を必要とする問題がある。
【０００７】
さらにまた、現像反応が終了した後に半導体ウエハに純水を供給すると、半導体ウエハ上の現像液のｐＨが急激に低下するために、これによって溶解生成物が固体析出して現像パターンに付着し、欠陥を生ずる場合がある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、レジスト材料の現像液に対する特性に応じた適切な現像処理方法を提供することを目的とする。また本発明は、ＣＤ均一性を高めた現像処理方法を提供することを目的とする。さらに本発明は現像処理時における溶解生成物の固体析出による欠陥の発生を抑制する現像処理方法を提供することを目的とする。これらに加えて本発明は、このような現像処理方法に用いられる現像液塗布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】
本発明の第１の観点によれば、基板に現像液を塗布する現像液塗布装置であって、
一方向に長い形状を有し、その長手方向に沿って略帯状に現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
前記現像液吐出ノズルに所定濃度の現像液を送液する第１の送液装置と、
前記現像液吐出ノズルに純水または前記第１の送液装置から送液される現像液とは異なる濃度の現像液を送液する第２の送液装置と、
を具備し、
前記現像液吐出ノズルは、
前記第１の送液装置から送液される現像液を貯留する第１の液貯留室と、
前記第２の送液装置から送液される純水または現像液を貯留する第２の液貯留室と、
下端に現像液または純水を吐出する現像液吐出口を有し、かつ、前記第１の液貯留室および前記第２の液貯留室と連通する液混合室と、
前記第１の液貯留室と前記液混合室とを連通させる第１の連通路と、
前記第２の液貯留室と前記液混合室とを連通させる第２の連通路と、
前記液混合室内に設けられ、そこに流れ込む液を均一に混合する緩衝棒と、
を有し、
前記液混合室において前記第１の液貯留室に貯留された現像液と前記第２の液貯留室に貯留された純水または前記異濃度の現像液とを混合させて所定濃度の現像液を調製し前記現像液吐出口から吐出することを特徴とする現像液塗布装置が提供される。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば、基板に現像液を塗布する現像液塗布装置であって、
一方向に長い形状を有し、その長手方向に沿って略帯状に現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
前記現像液吐出ノズルに所定濃度の現像液を送液する現像液送液装置と、
前記現像液吐出ノズルに複数種の液体を別々に送液する複数の送液装置と、
を具備し、
前記現像液吐出ノズルは、
前記現像液送液装置から送液される現像液を貯留する現像液貯留室と、
前記複数の送液装置から送液される複数種の液体を別々に貯留する複数の液貯留室と、
下端に現像液または前記複数種の液体を吐出する液吐出口を有し、かつ、前記現像液貯留室および前記複数の液貯留室と連通する液混合室と、
前記現像液貯留室と前記液混合室とを連通させる第１の連通路と、
前記複数の液貯留室と前記液混合室とをそれぞれ連通させる第２の連通路と、
前記液混合室内に設けられ、そこに流れ込む液を均一に混合する緩衝棒と、
を有し、
前記液混合室において前記複数種の液体から選ばれた少なくとも２種類の液体を混合することによって調整される所定の液体を前記液吐出口から吐出することを特徴とする現像液塗布装置が提供される。
【００１１】
このような現像液塗布装置によれば、現像液の濃度調整が容易であり、また現像液濃度に応じて複数のノズルを配置する必要がないために、装置構成を簡単にすることができる。
【００１２】
本発明の第３の観点によれば、レジスト膜が形成されて露光処理された基板の現像処理方法であって、
前記基板に現像液を液盛りする第１工程と、
前記現像液が塗布された基板を所定時間放置して現像反応を進行させる第２工程と、
前記現像液が塗布された基板にさらに新しい現像液を塗布する第３工程と、
前記新しい現像液が塗布された基板を所定時間放置して前記第２工程において生成した溶解生成物の濃度を前記新しい現像液によって低下させる第４工程と、
前記新しい現像液が塗布された基板のリンス処理を行う第５工程と、
を有し、
前記第３工程において用いるノズルは、前記新しい現像液を略帯状に吐出可能なノズルであって、幅方向に隔離して設けられた現像液貯留室および純水貯留室と、下端に長手方向に沿って略帯状に現像液を吐出する現像液吐出口を有し、前記現像液貯留室および前記純水貯留室と連通する液混合室と、前記現像液貯留室と前記液混合室を連通させる第１の連通路と、前記純水貯留室と前記液混合室を連通させる第２の連通路と、前記液混合室内に設けられ、そこに流れ込む液を均一に混合する緩衝棒とを有し、
前記純水貯留室から所定量の純水を前記液混合室へ送液し、かつ、前記現像液貯留室から所定量の現像液を前記液混合室へ送液することによって、前記液混合室において所望濃度の現像液を調製し、前記緩衝棒により均一に混合して前記現像液吐出口から吐出することを特徴とする現像処理方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、半導体ウエハ（ウエハ）へのレジスト塗布から現像処理までを一貫して行うレジスト塗布・現像処理システムを用いた現像処理方法について説明する。
【００１４】
図１は、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。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１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接して設けられる図示しない露光装置との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２と、を具備している。
【００１５】
カセットステーション１０は、被処理体としてのウエハＷを複数枚、例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で、他のシステムから本レジスト塗布・現像処理システム１へ搬入し、または本レジスト塗布・現像処理システム１から他のシステムへ搬出する等、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００１６】
カセットステーション１０においては、図１に示すように、カセット載置台２０上に図中Ｘ方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて１列に載置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は、カセット載置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。
【００１７】
ウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷの配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２１ａにより、いずれかのウエハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、図１中に示されるθ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理部Ｇ_３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００１８】
一方、処理ステーション１１は、ウエハＷへ対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが１枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部にウエハ搬送路２２ａを有しており、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置された構成となっている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが垂直方向（Ｚ方向）に沿って多段に配置されている。
【００１９】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９は図示しないモータの回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２０】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理部Ｇ_１・Ｇ_２・Ｇ_３・Ｇ_４がウエハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、第５の処理部Ｇ_５は必要に応じて配置可能となっている。これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ_１・Ｇ_２はレジスト塗布・現像処理システム１の正面側（図１における手前側）に並列に配置され、第３の処理部Ｇ_３はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ_４はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理部Ｇ_５は背面部に配置可能となっている。
【００２１】
第１の処理部Ｇ_１では、コータカップ（ＣＰ）内でウエハＷを図示しないスピンチャックに乗せて所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニットであるレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ_２も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２２】
第３の処理部Ｇ_３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、露光処理前や露光処理後さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２３】
第４の処理部Ｇ_４においても、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００２４】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ_５を設ける場合には、第５の処理部Ｇ_５は、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の処理部Ｇ_５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２５】
インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを有している。図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部にはウエハ搬送機構２４が配設されている。このウエハ搬送機構２４はウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ・ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。
【００２６】
なお、ウエハ搬送用アーム２４ａはθ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理部Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側の図示しないウエハ受け渡し台にもアクセス可能となっている。
【００２７】
上述したレジスト塗布・現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａがカセット載置台２０上の未処理のウエハＷを収容しているウエハカセットＣＲにアクセスして１枚のウエハＷを取り出し、第３の処理部Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００２８】
ウエハＷは、エクステンションユニット（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、第３の処理部Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送されてアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷはウエハ搬送装置４６によりクーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００２９】
なお、使用されるレジストの種類によっては、このＨＭＤＳ処理を行わずに、直接にウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送する場合があり、例えば、ポリイミド系レジストを用いる場合を挙げることができる。
【００３０】
アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）での処理が終了してクーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却されたウエハＷ、またはアドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）での処理を行わないウエハＷは、引き続き、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこでレジストが塗布され、塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハＷは、第３または第４の処理部Ｇ_３・Ｇ_４のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却される。
【００３１】
冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、第４の処理部Ｇ_４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス部１２に搬送される。
【００３２】
ウエハＷは、インターフェイス部１２において周辺露光装置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去された後、インターフェイス部１２に隣接して設けられた図示しない露光装置に搬送され、そこで所定のパターンにしたがってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。
【００３３】
露光後のウエハＷは、再びインターフェイス部１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されて、ポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。
【００３４】
その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３の処理部Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエハカセットＣＲに収容される。
【００３５】
次に、上述した現像処理ユニット（ＤＥＶ）について詳細に説明する。図４は現像処理ユニット（ＤＥＶ）の構成を示す概略断面図、図５はその概略平面図である。現像処理ユニット（ＤＥＶ）の中央部には環状のコータカップ（ＣＰ）が配置され、コータカップ（ＣＰ）の内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で、駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ５４はユニット底板５０の開口に昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介して、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面には、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３６】
現像液塗布時、フランジ部材５８の下端は、ユニット底板５０の開口の外周付近でユニット底板５０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５２と主ウエハ搬送機構２２との間でウエハＷの受け渡しが行われるときは、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４またはスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。なお、現像処理ユニット（ＤＥＶ）のケーシングには、保持部材４８が侵入するための窓７０が形成されている。
【００３７】
ウエハＷの表面に現像液を供給するための現像液吐出ノズル８６は、長尺状をなし、その長手方向（Ｘ方向）を水平にして配置されている。現像液吐出ノズル８６へは、現像液供給部７９ａと純水供給部７９ｂとから、現像液と純水を別々に送液することができるようになっている。図６は現像液吐出ノズル８６の概略断面図である。現像液吐出ノズル８６は、現像液を貯留可能なＸ方向に延在する現像液貯留室８７ａと、現像液貯留室８７ａに連通する２本の連通路８９ａを有し、各連通路８９ａの一端が現像液を吐出するスリット型吐出口８８ａとなっている。また、純水を貯留可能な純水貯留室８７ｂが現像液貯留室８７ａとは独立して連通路８９ａの間に形成されており、純水貯留室８７ｂに連通する連通路８９ｂの一端が純水を吐出するスリット型吐出口８８ｂとなっている。
【００３８】
現像液貯留室８７ａには現像液供給部７９ａから所定の現像液が供給され、こうして現像液貯留室８７ａに供給された現像液は、連通路８９ａを通して各連通路８９ａの端のスリット型吐出口８８ａから吐出される。連通路８９ａ内のスリット型吐出口８８ａの近傍には緩衝棒８５ａ（例えば、石英棒や多孔体）が配置されており、この緩衝棒８５ａによって、スリット型吐出口８８ａからの現像液の吐出圧力が現像液吐出ノズル８６の長手方向で均一とされ、かつ、スリット型吐出口８８ａからの現像液の液漏れが防止される。このような緩衝棒８５ａと同様の機能を有する緩衝棒８５ｂが連通路８９ｂ内のスリット型吐出口８８ｂの近傍にも設けられている。
【００３９】
なお、一定量の現像液を一定時間内にウエハＷに吐出する場合において、１本の現像液吐出ノズルに１箇所しかスリット型吐出口が設けられていない場合には、現像液の吐出圧力が大きくなるために、現像液を液盛りして現像液のパドルを形成する際にウエハＷからこぼれ落ちる現像液の量が多くなる問題がある。また、現像液が液盛りされているウエハＷにさらに現像液を塗布する場合には、先に液盛りされた現像液が撹拌され易くなる。反対に、スリット吐出口の幅を広げると吐出圧力は小さくなるが、安定した現像液の吐出が困難となる。そこで、現像液吐出ノズル８６ではスリット型吐出口８８ａを２箇所に設けることで、１箇所からの現像液の吐出圧力を小さくしながら、一定量の現像液をウエハＷに塗布することを可能としている。
【００４０】
図７は現像液供給部７９ａの概略構成を示す説明図である。現像液供給部７９ａからは、所定濃度に調整された現像液を現像液吐出ノズル８６へ供給することができるようになっている。つまり、図示しない純水貯蔵源から電磁バルブ８１ａ等の流量制御手段を通して純水が混合器８３へ送液され、また、図示しない現像液貯蔵源から一定濃度、例えば、２．３８％のＴＭＡＨ現像液が電磁バルブ８１ｂを通して混合器８３へ送液されて、これらの純水と現像液が混合器８３において均一に混合され、そして現像液吐出ノズル８６に送液される。
【００４１】
現像液供給部７９ａには、混合器８３を経て現像液吐出ノズル８６へ供給される現像液の濃度を監視する濃度センサ８４が設けられており、濃度センサ８４は現像液濃度が所定値となるように電磁バルブ８１ａ・８１ｂへ制御信号を送る。電磁バルブ８１ａ・８１ｂの開閉量を制御して流量を制御することにより、所望する濃度の現像液を調製することができる。このような混合器８３を通る現像液の供給ルートは、２．３８％の現像液を薄めて用いる場合に使用される。なお、電磁バルブ８１ｂと混合器８３との間の送液流路には三方弁８２が設けられており、この三方弁８２の動作を制御することにより、２．３８％の現像液をそのまま現像液吐出ノズル８６へ送液することもできるようになっている。
【００４２】
純水貯留室８７ｂには純水供給部７９ｂから純水が供給され、１箇所のスリット型吐出口８８ｂから吐出される。なお、純水供給部７９ｂから所定の濃度の現像液を送液する構造とすることも可能である。
【００４３】
このように所定濃度の現像液および純水を吐出可能な現像液吐出ノズル８６は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いる。ノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９１上で水平移動可能な垂直支持部材９３の上端部に取り付けられており、Ｙ軸駆動機構９８によって垂直支持部材９３と一体的にＹ方向に移動するようになっている。また、現像液吐出ノズル８６は、Ｚ軸駆動機構９９によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。
【００４４】
現像液の塗布方法としては、現像液吐出ノズル８６から現像液をウエハＷ上に帯状に吐出させながら、Ｙ軸駆動機構９８によって現像液吐出ノズル８６をガイドレール９１に沿って、ウエハＷ上をスキャンするように移動させる方法、または、現像液吐出ノズル８６の長手方向がウエハＷの直径に重なる位置、例えば、図５に示される位置まで移動させ、その状態で現像液をウエハＷに吐出させつつ、ウエハＷを少なくとも１／２回転させる方法等を挙げることができる。
【００４５】
現像液吐出ノズル８６は、現像液を塗布後にノズル待機部９４（図５）に待機されるようになっており、このノズル待機部９４には現像液吐出ノズル８６（スリット型吐出口８８ａ・８８ｂ）を洗浄するノズル洗浄機構（ノズルバス）９４ａが設けられている。
【００４６】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）は、ウエハＷに対してリンス液を吐出するリンスノズル９５を有しており、リンス液供給部９０からリンス液がリンスノズル９５に供給される。リンスノズル９５はガイドレール９１上をＹ方向に移動自在に設けられたノズルスキャンアーム９６の先端に取り付けられており、現像液による現像処理の終了後にウエハＷ上に移動され、リンス液をウエハＷに吐出する。
【００４７】
リンス液としては現像液の溶媒である純水が好適に用いられる。リンスノズル９５の形状に制限はなく、例えば、パイプ状のストレートノズル等を用いることができる。ウエハＷからこぼれ落ち、または振り切られた現像液やリンス液はドレイン６９から排出される。なお、現像液吐出ノズル８６のスリット型吐出口８８ｂから吐出される純水によってリンス処理を行うことも可能である。スリット型吐出口８８ａからの現像液の液垂れは緩衝棒８５ａによって抑制されているが、リンス処理時にはスリット型吐出口８８ａからの液垂れを確実に回避してリンス処理の精度を高める観点から、最終的にはリンスノズル９５によるリンス処理を行うことが望ましい。
【００４８】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）の駆動系の動作は、制御部９７によって制御される。すなわち、駆動モータ５４、Ｙ軸駆動機構９８、Ｚ軸駆動機構９９は、制御部９７の指令により駆動、制御される。また、現像液供給部７９ａ、純水供給部７９ｂ、リンス液供給部９０についても、制御部９７からの信号によって駆動系の動作と並行して制御される。
【００４９】
次に、現像処理ユニット（ＤＥＶ）を用い、レジスト膜の現像液に対する特性に応じて行われる種々の現像処理方法について以下に説明する。従来の現像処理方法においては、例えば２．３８％に固定された濃度のＴＭＡＨ現像液を用いていたが、現像液供給部７９ａにおいては任意の濃度の現像液を調整することが可能であるために、レジスト膜の現像液に対する特性に応じて、都度、適切な濃度の現像液を調整して現像処理に供することが可能である。これによって、形状精度等に優れた現像パターン（回路パターン）を得ることが可能となる。
【００５０】
図８はレジスト膜の現像液に対する特性に応じて所定の濃度に調整された現像液を用いる現像処理方法を示すフローチャートである。所定の回路パターンが、例えばＫｒＦ線やＡｒＦ線またはＦ_２線を用いて露光され、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エハＷは、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によってコータカップ（ＣＰ）の真上まで搬送され、昇降駆動手段６０によって上昇されたスピンチャック５２に吸着保持される（ステップ１）
【００５１】
次いで、現像液吐出ノズル８６がウエハＷの一方のＹ方向端に位置するようにし、現像液吐出ノズル８６から、例えば、現像液供給部７９ａにおいて純水と２．３８％のＴＭＡＨ現像液とを混合して調製された所定濃度（例えば、２．０％）のＴＭＡＨ現像液を帯状に吐出させながらＹ軸駆動機構９８により現像液吐出ノズル８６をウエハＷのＹ方向の他端まで移動させ、ウエハＷに所定濃度の現像液を液盛りする（ステップ２）。このような所定濃度の現像液が塗布されたら、ウエハＷを所定時間放置して現像反応を進行させる（ステップ３）。
【００５２】
続いて、現像液吐出ノズル８６をノズル待機部９４へ移動させ、収容し、洗浄処理する。所定時間経過後にリンスノズル９５をウエハＷの上方に移動して、リンスノズル９５から純水（リンス液）を吐出しながらスピンチャック５２を所定の回転数で回転させてウエハＷ上の現像液をリンス液とともに振り切り（ステップ４）、その後にリンス液の吐出を停止させた状態でスピンチャック５２をより高速で回転させてウエハＷを乾燥（スピン乾燥）させる（ステップ５）。乾燥したウエハＷはウエハＷを現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬入したときと反対の手順で現像処理ユニット（ＤＥＶ）から搬出する（ステップ６）。その後にウエハＷは所定のホットプレートユニット（ＨＰ）へ搬入されて熱的な乾燥処理が施される。
【００５３】
次に、図９に現像液に対する溶解速度の速いレジスト膜（例えば、商品名：ＵＶ６）が形成されたウエハＷの現像処理方法の一例を記したフローチャートを示す。この場合には、ウエハＷをスピンチャック５２に保持（ステップ１１）した後に、現像液吐出ノズル８６から、例えば、純水と２．３８％のＴＭＡＨ現像液とを混合して調製された低濃度（例えば、１．５５％）のＴＭＡＨ現像液をウエハＷに液盛りする（ステップ１２）。現像液吐出ノズル８６を複数回スキャンさせて、この低濃度の現像液を複数回塗布してもよい。このような低濃度の現像液がウエハＷに塗布されたら、ウエハＷを所定時間放置して現像反応を進行させる（ステップ１３）。
【００５４】
続いて、再び現像液吐出ノズル８６から高濃度（例えば、２．３８％）のＴＭＡＨ現像液を帯状に吐出させて、この高濃度の現像液をウエハＷにさらに塗布する（ステップ１４）。このとき、先に液盛りされた低濃度の現像液が現像液吐出ノズル８６の進行方向に押し出されつつ、高濃度の現像液が塗布される。現像液吐出ノズル８６を複数回スキャンさせて、高濃度の現像液を複数回塗布してもよい。
【００５５】
このような高濃度の現像液が塗布されたウエハＷを所定時間放置して現像反応を進行させる（ステップ１５）。ステップ１２からステップ１５までの処理を、ウエハＷを回転させずに静止させた状態で行うことにより、レジスト膜の溶解生成物は撹拌されず、これにより溶解生成物の移動に起因する痕跡の発生が抑制される。ステップ１５の所定時間が経過した後には、先に図８を参照しながら説明したステップ４〜ステップ６と同様に、リンス処理（ステップ１６）、スピン乾燥（ステップ１７）、ウエハＷの現像処理ユニット外への搬出（ステップ１８）という一連の工程を行う。
【００５６】
上述したような静止したウエハＷに液盛りをして現像反応を進行させる方法では、ウエハＷの中心部に現像液が多く供給され易くなるために、ウエハＷの中央部で現像反応が早く進行し、回路パターンの線幅は中央部で周辺部よりも細くなる傾向が現れる。レジスト膜の現像液に対する溶解速度が速い場合には、このような傾向が顕著に現れる。
【００５７】
例えば、図１０は、２種類の濃度（１．５５％と２．３８％）のＴＭＡＨ現像液をウエハＷに液盛りして現像反応を進行させたときに得られる線幅のばらつきを示したグラフである。図１０の横軸の１７箇所の測定点はウエハＷの直径を均等長さに分割して、一端から他端へ向かって順次番号が付けられている。したがって、測定点９の近傍がウエハＷの中心部となる。また、縦軸は各測定点での線幅を示しており、ここでは０．１８μｍの線幅が現像目標値となっている。
【００５８】
この図１０に示される結果から、高濃度の現像液（２．３８％）を液盛りした場合には、ウエハＷの周辺部と中央部とで線幅のばらつきが大きくなるが、低濃度の現像液（１．５５％）を液盛りした場合には、ウエハＷの周辺部と中央部とでは線幅のばらつきが低減されることがわかる。このため、低濃度の現像液のみで現像反応を完結させることも可能であるが、この場合には現像反応時間が長くなってしまうためにスループットが低下する。そこで、前述した図９のフローチャートに示す現像処理方法のように、最初に低濃度の現像液で現像を開始し、所定時間経過後に高濃度の現像液による短時間の現像を行うことにより、現像初期で発生する線幅のばらつきを抑えながら、しかもスループットを上げた現像処理を行うことが可能となる。
【００５９】
次に、図１１に現像液に対する溶解速度の遅いレジスト膜が形成されたウエハＷの現像処理方法の一例を記したフローチャートを示す。この場合には、ウエハＷをスピンチャック５２に保持（ステップ２１）した後に、ウエハＷに現像液を液盛りするが、ここで低濃度の現像液を液盛りすると、現像液の液盛りに要する時間差が現像終了後にＣＤの差として現れ易くなる。そこで、ウエハＷには高濃度（例えば、２．３８％）の現像液を液盛りし（ステップ２２）、その後所定時間保持する（ステップ２３）。これによりＣＤのばらつきを抑えることが可能となる。
【００６０】
このステップ２３の所定時間が経過したら、先に液盛りされた高濃度の現像液よりも低濃度の現像液をウエハＷ上に液盛りし（ステップ２４）、所定時間保持する（ステップ２５）。低濃度の現像液の濃度は、例えば、０．５〜２．０％とすることができる。現像処理の後半での現像反応をゆっくり進行させることで、所望するＣＤに合わせ込むことが容易となる。
【００６１】
所定の現像時間が終了したら、先に図８を参照しながら説明したステップ４〜ステップ６と同様に、リンス処理（ステップ２６）、スピン乾燥（ステップ２７）、ウエハＷの現像処理ユニット（ＤＥＶ）外への搬出（ステップ２８）という一連の工程を行う。
【００６２】
続いて、図１２に、露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解性の差が小さい（コントラストが小さい）レジスト膜が形成されたウエハＷの現像処理方法の一例を記したフローチャートを示す。この場合には、ウエハＷをスピンチャック５２に保持（ステップ３１）した後に、ウエハＷに所定濃度の現像液を液盛りし（ステップ３２）、さらに所定時間放置する（ステップ３３）。このステップ３２・３３で用いられる現像液の濃度は、スループットを考えて適宜好適な濃度が選択され、例えば、１．５％〜２．３８％とすることができる。
【００６３】
このステップ３３の所定時間が経過したら、先に液盛りされた現像液よりも低濃度の現像液をウエハＷ上に液盛りし（ステップ３４）、所定時間保持する（ステップ３５）。コントラストの低いレジスト膜では、露光時の回折光の影響で未露光部分のレジスト膜が徐々に溶解し、これによって形状精度の良好なパターンが得られなくなるおそれがある。しかし、現像反応の後半で現像液の濃度を低くして現像反応の速度を遅くすることにより未露光部の溶解が防止され、これにより良好な回路パターンを形成することが可能となる。
【００６４】
所定の現像時間が終了したら、先に図８を参照しながら説明したステップ４〜ステップ６と同様に、リンス処理（ステップ３６）、スピン乾燥（ステップ３７）、ウエハＷの現像処理ユニット（ＤＥＶ）外への搬出（ステップ３８）という一連の工程を行う。
【００６５】
図１３は、現像液の水分を吸収して膨潤を起こし易いレジスト膜が形成されたウエハＷの現像処理方法の一例を示したフローチャートである。この場合には、ウエハＷをスピンチャック５２に保持（ステップ４１）した後に、ウエハＷに所定濃度の現像液を液盛りし（ステップ４２）、さらに所定時間放置する（ステップ４３）。このステップ４２・４３で用いられる現像液の濃度は、スループットやレジスト膜の現像液に対する溶解速度等を考慮して、適宜好適な濃度が選択され、例えば、０．５％〜２．０％とすることができる。
【００６６】
この現像反応の過程で、レジスト膜が現像液の水分を吸収して膨潤を起こすと、現像後に残る線幅が広がり、またその壁面が荒れた状態となる等、形成される回路パターンの形状精度が低下する。そこで、ステップ４３の所定時間経過後には、現像液からレジスト膜への水分の吸収が起こり難くなるように、先に液盛りした現像液よりも高濃度の現像液を再び液盛りし（ステップ４４）、所定時間保持する（ステップ４５）。これによりレジスト膜の膨潤を抑制することができる。また、すでにレジスト膜が膨潤を起こしていた場合にも、その部分は露光時の回折光の影響で現像液に溶解され易くなっているために高濃度の現像液によって溶解される。こうして所望する形状精度を有する回路パターンを得ることができるようになる。
【００６７】
図１４はレジスト膜の膨潤による線幅変化と現像液濃度との関係を示すグラフであり、同一のマスクを用いて露光されたパターンを、２．３８％のＴＭＡＨ現像液と０．５％のＴＭＡＨ現像液を用いて、それぞれ２０秒間または４０秒間現像処理したときに得られた線幅を示している。２．３８％のＴＭＡＨ現像液を用いた場合には、現像時間が異なっていても線幅の変化は殆どない。しかし、０．５％のＴＭＡＨ現像液を用いた場合には、現像時間が長くなると線幅が広くなる、所謂「太り」が現れている。これは現像速度よりもレジスト膜の膨潤速度が速いために起こるものである。このような現象が起こるレジスト膜では、現像処理の後半で比較的高濃度の現像液を用いて現像処理を行うことにより、レジスト膜の膨潤を抑制して、適切な線幅の回路パターンを得ることが可能となる。
【００６８】
ステップ４５における現像時間が終了したら、先に図８を参照しながら説明したステップ４〜ステップ６と同様に、リンス処理（ステップ４６）、スピン乾燥（ステップ４７）、ウエハＷの現像処理ユニット（ＤＥＶ）外への搬出（ステップ４８）という一連の工程を行う。
【００６９】
次に、ウエハＷの面内におけるＣＤの均一性を向上させる現像処理方法について説明する。静止状態のウエハＷに１種類の現像液を１回だけ液盛りして現像処理を行う従来の方法では、現像反応が終了した時点においてレジスト膜が溶解した部分に溶解生成物が高い濃度で滞留しており、この溶解生成物とＴＭＡＨ現像液の平衡状態が現像後期に崩れて、部分的なＣＤの変動を引き起こす問題がある。また、高濃度の溶解生成物の影響によるＣＤの分布は、マスクの開口率によっても変化する。さらに、現像反応後にリンス液の供給を開始するとほぼ同時に半導体ウエハを回転させて現像液を除去すると、この高濃度の溶解生成物が遠心力によってウエハＷの表面を移動する際に痕跡を残して、ウエハＷの品質を低下させている。
【００７０】
例えば、図１５に、開口率の異なる、つまり線幅等の同じパターンが形成されているがその周辺の露光領域の面積が異なる２種類のマスク（周辺領域の面積が狭い場合をダークフィールドといい、周辺領域の面積が広い場合をブライトフィールドという）を用いて、ウエハＷに露光、現像処理を行った場合のＣＤ均一性（３σ）の変化を示すグラフを示す。また、図１６は現像時間が６０秒の場合のダークフィールドにおけるＣＤ値の分布を示した説明図であり、図１７は現像時間が６０秒の場合のブライトフィールドにおけるＣＤ値の分布を示した説明図である。
【００７１】
ブライトフィールドでは３σの現像時間依存性は小さく、現像時間が６０秒の場合の３σ値も０．０１０７μｍと小さい。しかし、ダークフィールドでは現像時間が長くなるにつれて３σ値が大きくなっており、現像時間が６０秒の場合の３σ値は０．０２０９μｍと大きくなっている。つまり、ダークフィールドでは、現像時間が長くなるにつれてＣＤ均一性が悪化していることがわかる。また、ＣＤ値のばらつきはブライトフィールドで小さく、ダークフィールドで大きくなっていることがわかる。このようなＣＤ値のばらつきは、ダークフィールドにおいては、２０秒以降に溶解生成物が現像液側へ拡散する現象が現れることによると考えられる。
【００７２】
図１８は、現像反応の後半で局部的に高濃度になる溶解生成物の濃度を低下させる現像処理方法の一例を示すフローチャートである。また、図１９は、図１８に示す現像処理方法による現像過程を模式的に示す説明図である。最初に、ウエハＷをスピンチャック５２に保持（ステップ５１）した後に、ウエハＷに所定濃度の現像液を液盛りし（ステップ５２）、さらに所定時間放置する（ステップ５３）。このステップ５２・５３で用いられる現像液の濃度は、スループットを考えて適宜好適な濃度が選択され、例えば、１．５％〜２．３８％とすることができる。
【００７３】
ステップ５２・５３はウエハＷを静止させた状態で行われ、ウエハＷの表面に液盛りされた現像液も準静止状態となっている。このため、ステップ５２の開始直後から現像液が液盛りされた部分では図１９（ａ）に示すようにレジスト膜Ｒ（露光部分をＲ_１、未露光部分をＲ_２とする）の表面から現像反応が始まり、現像反応が徐々にレジスト膜Ｒの底部へと進行する（図１９（ｂ））。そして所定の時間が経過すると図１９（ｃ）に示すようにレジスト膜Ｒの溶解生成物Ｒ´が高濃度で滞留した状態となる。
【００７４】
こうして生成した溶解生成物Ｒ´がＣＤ値に殆ど影響を及ぼさない時間、例えば、現像液をウエハＷに液盛りしてから２０秒を経過する前に、スリット型吐出口８８ｂから純水をウエハＷに液盛りされた現像液の上から塗布し（ステップ５４）、所定時間保持する（ステップ５５）。
【００７５】
液盛りされた現像液の上からさらに純水を塗布する際に溶解生成物を大きく撹拌してしまうと、溶解生成物Ｒ´の移動によってＣＤ均一性に悪影響が及ぶおそれがある。そこで、このステップ５４においては溶解生成物Ｒ´の撹拌を抑制しながら、しかも溶解生成物Ｒ´が希釈されるように、純水をウエハＷに塗布する。ウエハＷに純水が塗布されると、溶解生成物Ｒ´は徐々に純水へと拡散して溶解生成物が滞留している部分における溶解生成物Ｒ´の濃度が低下する（図１９（ｄ））。
【００７６】
こうして溶解生成物Ｒ´が局所的に高い濃度で滞留している部分をなくした後に、先に図８を参照しながら説明したステップ４と同様に、リンス処理（ステップ５６）を行って溶解生成物Ｒ´を除去する（図１９（ｅ））。このときには、高濃度の溶解生成物Ｒ´が移動することがないために、ウエハＷの表面に溶解生成物Ｒ´の移動に伴う痕跡の発生を抑制することができ、同時にＣＤへ及ぼす影響が最小限に止められる。リンス処理の終了後には、スピン乾燥（ステップ５７）、ウエハＷの現像処理ユニット（ＤＥＶ）外への搬出（ステップ５８）という一連の工程を行う。
【００７７】
図２０は、先に示した図１５のダークフィールドの条件に対し、ステップ５２〜ステップ５５にしたがって現像液を塗布してから２０秒経過前に純水を塗布して得られたウエハＷのＣＤ値の分布を示している。図２０に示されるように、ＣＤ値の分布が均一化されて、その結果、従来の現像処理方法（図１５、図１６参照）では３σ値が０．０２０９μｍであったものが、０．０１２６μｍへと改善されている。
【００７８】
さて、ステップ５４では純水を現像液の上からさらに液盛りしたが、ステップ５４では、純水に代えて先にウエハＷに液盛りした現像液と同じ濃度か、または低濃度の現像液をさらに塗布することも可能である。この場合にも、溶解生成物を徐々に拡散させて、溶解生成物が滞留している部分の溶解生成物の濃度を低下させることができる。純水を用いた場合には、現像処理コストを低減することができる。
【００７９】
図２１は、先に示した図１５のダークフィールドの条件に対し、ステップ５２〜ステップ５５にしたがって、現像液を塗布してから２０秒を経過した直後にさらに先に塗布した現像液と同じ現像液を塗布して得られたウエハＷのＣＤ値の分布を示している。この場合においても、３σ値が０．０１２６μｍへと改善されている。
【００８０】
なお、従来の現像処理においても、液盛りされた現像液の上からさらに現像液を液盛りすることはあったが、その目的は、最初に塗布された現像液と溶解生成物を除去したり撹拌することによって溶解していないレジスト膜に新鮮な現像液を接触させて現像反応を促進させることにあった。しかし、本現像方法は上述の通り、溶解生成物の撹拌を抑制しながら自然に濃度低下を起こさせ、溶解生成物によるＣＤへの影響を回避する点で異なっており、特にレジスト膜の厚みが薄い場合に効果的な現像方法である。
【００８１】
このような所定濃度の現像液をウエハＷの表面に一度液盛りした後に、先に塗布した現像液と比較して同等濃度以下の現像液または純水を、溶解生成物の撹拌が抑制されるように塗布して現像反応を進行させる方法は、先に説明したレジスト膜の現像液に対する溶解特性に応じて使用する現像液の濃度を現像反応の進行に適合させて変化させる方法にも適用することができる。これにより、形状精度を改善しながら、ＣＤ均一性に優れた現像パターンを得ることができる。
【００８２】
ところで、前述したように、所定濃度の現像液をウエハＷの表面に一度液盛りした後に、溶解生成物の撹拌が抑制されるように純水を塗布して現像反応を進行させる方法を用いることによって、形状精度を高め、かつ、ＣＤ均一性を高めた現像処理を実現することができるが、近年では、このような方法を用いると、現像液に純水を添加することによって現像液が希釈された際に、現像液のｐＨが急変することによって溶解生成物が固体析出し、この析出物が現像パターンに付着するという問題が発生するレジスト材料が現れている。
【００８３】
形状精度を高め、かつ、ＣＤ均一性を高めながら、このような固体析出物の発生を防止した現像処理方法としては、所定濃度の現像液をウエハＷの表面に一度液盛りした後に、現像液に添加したときに現像液のｐＨを急変させないｐＨ調整機能を有する液体を、溶解生成物の撹拌が抑制されるように塗布して、溶解生成物を拡散させる方法が挙げられる。この場合において、ｐＨ調整機能を有する液体は、レジスト膜を溶解させないかまたはレジスト膜の溶解能力が低いこと、および現像液の成分およびレジストの溶解生成物と反応して固体を析出させない性質を有する必要がある。
【００８４】
例えば、ＴＭＡＨ溶液のｐＨは１３〜１４であるが、純水のｐＨはほぼ７であるためにその差が大きい。そこでｐＨが９〜１２の溶液、例えば、アンモニア水、純水に所定量の界面活性剤が添加された水溶液、親水性の有機溶剤を用いることにより、先にウエハＷに塗布された現像液のｐＨ変動を抑制し、固体析出物の発生を抑制することができる。また、所定濃度の現像液をウエハＷの表面に一度液盛りした後に、先に塗布した現像液よりも低濃度であり、ｐＨが９〜１２程度の現像液を、溶解生成物の撹拌が抑制されるように塗布してもよい。具体的にＴＭＡＨ溶液の場合には、その濃度を、例えば、０．１％〜１．５％の範囲内とすることが好ましい。
【００８５】
次に、上述した溶解生成物に起因する固体析出物の発生を防止する現像処理に好適に用いられる現像液吐出ノズルの形態について説明する。図２２は現像液吐出ノズル８６ａの概略断面図である。現像液吐出ノズル８６ａは、現像液吐出ノズル８６と同様に長尺状をなし、その長手方向（紙面に垂直な方向）を水平にして配置される。現像液吐出ノズル８６ａの管体１０３はその内部に独立した第１現像液貯留室１０５ａと第２現像液貯留室１０５ｂを有しており、第１現像液貯留室１０５ａへは第１現像液供給部１０１ａから所定濃度の現像液（例えば、２．３８％のＴＭＡＨ溶液）がバルブ１０２ａを開くことによって供給され、第２現像液貯留室１０５ｂへは第２現像液供給部１０１ｂから所定濃度の現像液（例えば、０．５％のＴＭＡＨ溶液）がバルブ１０２ｂを開くことによって供給されるようになっている。
【００８６】
管体１０３において、第１現像液貯留室１０５ａと第２現像液貯留室１０５ｂの下方には、下端にスリット型吐出口１０９を有する液混合室１０７が設けられており、第１現像液貯留室１０５ａと液混合室１０７とは第１連通路１０６ａを通して連通しており、第２現像液貯留室１０５ｂと液混合室１０７とは第２連通路１０６ｂを通して連通している。このような構造を有する現像液吐出ノズル８６ａでは、第１現像液供給部１０１ａから供給される現像液と第２現像液供給部１０１ｂから供給される現像液のいずれか一方を液混合室１０７を通してスリット型吐出口１０９から吐出させることができる。このように液混合室１０７は現像液の単なる通路としても用いられる。また、現像液吐出ノズル８６ａでは、第１現像液供給部１０１ａから供給される現像液と第２現像液供給部１０１ｂから供給される現像液とを液混合室１０７内で混合させて所望する濃度に現像液の濃度を調整した後に、この調整された現像液をスリット型吐出口１０９から吐出させることもできる。
【００８７】
なお、液混合室１０７には緩衝棒１０８が設けられており、この緩衝棒１０８によってスリット型吐出口１０９からの現像液の吐出状態が現像液吐出ノズル８６ａの長手方向で均一とされ、かつ、スリット型吐出口１０９からの現像液の液漏れが防止される。また、緩衝棒１０８は第１現像液貯留室１０５ａと第２現像液貯留室１０５ｂから流れ込む現像液を均一に混合する機能を有している。第２現像液供給部１０１ｂからは、現像液に代えて純水が第２現像液貯留室１０５ｂへ供給される構成としてもよい。
【００８８】
図２３は現像液吐出ノズル８６ｂの概略断面図である。現像液吐出ノズル８６ｂは、現像液吐出ノズル８６と同様に長尺状をなし、その長手方向（紙面に垂直な方向）を水平にして配置される。現像液吐出ノズル８６ｂの管体１１９はその内部に独立した現像液貯留室１１３ａ、純水貯留室１１３ｂ、第３液貯留室１１３ｃを有しており、現像液貯留室１１３ａへは現像液供給部１１１ａから所定濃度の現像液（例えば、２．３８％のＴＭＡＨ溶液）がバルブ１１２ａを開くことによって供給され、純水貯留室１１３ｂへは純水供給部１１１ｂから純水がバルブ１１２ｂを開くことによって供給され、第３液貯留室１１３ｃへは第３液供給部１１１ｃから第３液（例えば、ｐＨ調整機能を有する溶液）がバルブ１１２ｃを開くことによって供給されるようになっている。
【００８９】
管体１１９において、各貯留室１１３ａ〜１１３ｃからの下方には液混合室１１８が形成されており、各貯留室１１３ａ・１１３ｂ・１１３ｃと液混合室１１８は、それぞれ連通路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃによって連通している。液混合室１１８の下端はスリット型吐出口１１７となっており、また液混合室１１８の内部には緩衝棒１１５が設けられている。この緩衝棒１１５によってスリット型吐出口１１７からの現像液等の吐出状態が現像液吐出ノズル８６ｂの長手方向で均一とされ、かつ、スリット型吐出口１１７からの現像液の液漏れが防止される。
【００９０】
現像液吐出ノズル８６ｂを用いた現像処理方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。最初に現像液供給部１１１ａと純水供給部１１１ｂからそれぞれ所定量の現像液と純水を現像液貯留室１１３ａと純水貯留室１１３ｂを通して液混合室１１８へ送液する。液混合室１１８においては、これらが混合されて所望の濃度の現像液が調製されながら、スリット型吐出口１１７からウエハＷの表面に吐出される。これによってウエハＷに現像液が液盛りされ、現像反応が開始される。
【００９１】
所定時間経過後に、純水供給部１１１ｂから所定量の純水を純水貯留室１１３ｂへ送液し、同時に第３液供給部１１１ｃからｐＨ調整機能を有する溶液を第３液貯留室１１３ｃへ送液して、これらを液混合室１１８において混合させる。こうして液混合室１１８において所望の濃度のｐＨ調整機能溶液を調製しながら、調製されたｐＨ調整機能溶液をスリット型吐出口１１７から吐出して、ウエハＷの表面の現像液の上へさらに液盛りする。これによって先に液盛りされていた現像液のｐＨを急変させることなく、ウエハＷに対して現像処理を行うことができる。なお、現像液吐出ノズル８６ａ・８６ｂへは、純水やｐＨ調整機能を有する第３液に代えて異なる種類の現像液を供給することも可能であり、これにより１本のノズルで種々の所定の現像処理を行うことができる。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の現像処理方法は、レジスト膜へＫｒＦ線やＡｒＦ線またはＦ_２線による露光処理が施された場合に好適に用いることができるが、ｇ線やｉ線を用いた場合にもより高精度な現像処理を行うことを可能とするものである。また、レジスト膜（レジスト材料）の現像液に対する反応性に着目した現像方法について種々説明したが、例えば、レジスト膜の現像液に対する溶解速度が速く、かつ、現像液による膨潤を起こし易い場合には、現像反応の後半で使用する現像液濃度を、レジスト膜の過度の溶解が起こらず、しかも、溶解速度と膨潤速度がつり合うような値に設定すればよい。さらに、異なる濃度の現像液は２種類を用いて塗布しなければならないものではなく、より多くの異なる濃度の現像液を所定時間の経過後にウエハＷに塗布することで、より精密な現像処理を行うことも可能である。
【００９３】
高濃度の現像液として２．３８％のＴＭＡＨ現像液を例に挙げたが、所定の形状精度やＣＤ均一性が得られる限りにおいて、より高濃度の現像液を用いることは当然に構わない。さらに、現像液吐出ノズルとしては、スリット型吐出口が１箇所に形成された３つのノズルを平行に配置し、かつ、各ノズルに昇降機構を設けて、先にウエハＷに液盛りした現像液にノズルの先端があたらないようにして、新たな現像液または純水をウエハＷに塗布することも好ましい。上記実施の形態では、基板として半導体ウエハを例に挙げたが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板等のフォトリソグラフィー工程においても、上述した各種の現像処理方法を適用することができる。
【００９４】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、レジスト膜の現像特性、例えば、現像液に対する溶解特性や膨潤特性に対応させて現像処理工程を細かく制御するために、形状精度等が良好な回路パターンを得ることが可能となり、また、良好なＣＤ値を得ることが可能となる。さらに、レジスト膜の溶解生成物を撹拌することなくこの溶解生成物が滞留している部分の濃度を低下させた後に現像液と溶解生成物を基板から除去することによって、基板表面に溶解生成物の移動に起因する痕跡の発生が抑制されるとともに、マスクの開口率の影響を受け難い現像処理が可能となって基板面内におけるＣＤ均一性が高められる。このように、本発明は、基板の製品品質の向上に顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態を示す概略平面図。
【図２】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態を示す概略正面図。
【図３】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態を示す概略背面図。
【図４】現像処理ユニット（ＤＥＶ）の一実施形態を示す概略断面図。
【図５】現像処理ユニット（ＤＥＶ）の一実施形態を示す概略平面図。
【図６】現像液吐出ノズルの一実施形態を示す概略断面図。
【図７】現像液供給部の概略構成を示す説明図。
【図８】現像液を所定濃度に調整して用いる現像処理方法を示す説明図（フローチャート）。
【図９】現像液に対する溶解速度の速いレジスト膜が形成されたウエハの現像処理方法を示す説明図（フローチャート）。
【図１０】濃度の異なる現像液により現像処理を行った場合のウエハ面内での線幅のばらつきを示す説明図（グラフ）。
【図１１】現像液に対する溶解速度の遅いレジスト膜が形成されたウエハの現像処理方法を示す説明図（フローチャート）。
【図１２】露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解性の差が小さいレジスト膜が形成されたウエハの現像処理方法を示す説明図（フローチャート）。
【図１３】現像液の水分を吸収して膨潤を起こし易いレジスト膜が形成されたウエハの現像処理方法を示す説明図（フローチャート）。
【図１４】レジスト膜の膨潤による線幅変化と現像液濃度との関係を示す説明図（グラフ）。
【図１５】開口率の異なるマスクを用いて露光処理を行った場合のＣＤ均一性（３σ）の現像時間に対する変化を示す説明図（グラフ）。
【図１６】ダークフィールドのＣＤ値の分布を示す説明図。
【図１７】ブライトフィールドのＣＤ値の分布を示す説明図。
【図１８】局部的に高濃度となる溶解生成物の濃度を低下させる現像処理方法を示す説明図（フローチャート）。
【図１９】図１８の現像処理方法による現像過程を模式的に示す説明図。
【図２０】現像液塗布後に純水を塗布した現像処理によって得られるウエハのＣＤ値の分布を示す説明図。
【図２１】現像液塗布後にさらに現像液を塗布した現像処理によって得られるウエハのＣＤ値の分布を示す説明図。
【図２２】現像液吐出ノズルの別の実施形態を示す概略断面図。
【図２３】現像液吐出ノズルのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【符号の説明】
１；レジスト塗布・現像処理システム
５２；スピンチャック
８１ａ・８１ｂ；電磁バルブ
８３；混合器
８４；濃度センサ
８６・８６ａ・８６ｂ；現像液吐出ノズル
８８ａ・８８ｂ；スリット型吐出口
８７ａ；現像液貯留室
８７ｂ；純水貯留室
８９ａ；現像液供給部
８９ｂ；純水供給部
１０１ａ；第１現像液供給部
１０１ｂ；第２現像液供給部
１０７；液混合室
１１１ａ；現像液供給部
１１１ｂ；純水供給部
１１１ｃ；第３液供給部
１１３ａ；現像液貯留室
１１３ｂ；純水貯留室
１１３ｃ；第３液貯留室
１１８；液混合室

Claims

基板に現像液を塗布する現像液塗布装置であって、
一方向に長い形状を有し、その長手方向に沿って略帯状に現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
前記現像液吐出ノズルに所定濃度の現像液を送液する第１の送液装置と、
前記現像液吐出ノズルに純水または前記第１の送液装置から送液される現像液とは異なる濃度の現像液を送液する第２の送液装置と、
を具備し、
前記現像液吐出ノズルは、
前記第１の送液装置から送液される現像液を貯留する第１の液貯留室と、
前記第２の送液装置から送液される純水または現像液を貯留する第２の液貯留室と、
下端に現像液または純水を吐出する現像液吐出口を有し、かつ、前記第１の液貯留室および前記第２の液貯留室と連通する液混合室と、
前記第１の液貯留室と前記液混合室とを連通させる第１の連通路と、
前記第２の液貯留室と前記液混合室とを連通させる第２の連通路と、
前記液混合室内に設けられ、そこに流れ込む液を均一に混合する緩衝棒と、
を有し、
前記液混合室において前記第１の液貯留室に貯留された現像液と前記第２の液貯留室に貯留された純水または前記異濃度の現像液とを混合させて所定濃度の現像液を調製し前記現像液吐出口から吐出することを特徴とする現像液塗布装置。
基板に現像液を塗布する現像液塗布装置であって、
一方向に長い形状を有し、その長手方向に沿って略帯状に現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
前記現像液吐出ノズルに所定濃度の現像液を送液する現像液送液装置と、
前記現像液吐出ノズルに複数種の液体を別々に送液する複数の送液装置と、
を具備し、
前記現像液吐出ノズルは、
前記現像液送液装置から送液される現像液を貯留する現像液貯留室と、
前記複数の送液装置から送液される複数種の液体を別々に貯留する複数の液貯留室と、
下端に現像液または前記複数種の液体を吐出する液吐出口を有し、かつ、前記現像液貯留室および前記複数の液貯留室と連通する液混合室と、
前記現像液貯留室と前記液混合室とを連通させる第１の連通路と、
前記複数の液貯留室と前記液混合室とをそれぞれ連通させる第２の連通路と、
前記液混合室内に設けられ、そこに流れ込む液を均一に混合する緩衝棒と、
を有し、
前記液混合室において前記複数種の液体から選ばれた少なくとも２種類の液体を混合することによって調整される所定の液体を前記液吐出口から吐出することを特徴とする現像液塗布装置。
前記複数種の液体は、希釈された現像液、純水、純水に界面活性剤が添加された水溶液または親水性有機溶剤から選ばれた２種以上の液体であることを特徴とする請求項２に記載の現像液塗布装置。
レジスト膜が形成されて露光処理された基板の現像処理方法であって、
前記基板に現像液を液盛りする第１工程と、
前記現像液が塗布された基板を所定時間放置して現像反応を進行させる第２工程と、
前記現像液が塗布された基板にさらに新しい現像液を塗布する第３工程と、
前記新しい現像液が塗布された基板を所定時間放置して前記第２工程において生成した溶解生成物の濃度を前記新しい現像液によって低下させる第４工程と、
前記新しい現像液が塗布された基板のリンス処理を行う第５工程と、
を有し、
前記第３工程において用いるノズルは、前記新しい現像液を略帯状に吐出可能なノズルであって、幅方向に隔離して設けられた現像液貯留室および純水貯留室と、下端に長手方向に沿って略帯状に現像液を吐出する現像液吐出口を有し、前記現像液貯留室および前記純水貯留室と連通する液混合室と、前記現像液貯留室と前記液混合室を連通させる第１の連通路と、前記純水貯留室と前記液混合室を連通させる第２の連通路と、前記液混合室内に設けられ、そこに流れ込む液を均一に混合する緩衝棒とを有し、
前記純水貯留室から所定量の純水を前記液混合室へ送液し、かつ、前記現像液貯留室から所定量の現像液を前記液混合室へ送液することによって、前記液混合室において所望濃度の現像液を調製し、前記緩衝棒により均一に混合して前記現像液吐出口から吐出することを特徴とする現像処理方法。
前記第３工程においては、前記第１工程において用いられる現像液の濃度よりも低い濃度の現像液を用いることを特徴とする請求項４に記載の現像処理方法。
前記第１工程から前記第４工程までは前記基板を静止させて行い、前記第５工程は前記基板を回転させて行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の現像処理方法。