JP4684858B2 - リンス処理方法、現像処理方法、現像処理装置、制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、露光パターンを現像処理した後の半導体ウエハ等の基板をリンス処理するリンス処理方法およびそのようなリンス処理を含む現像処理方法、さらにはそのような現像処理を行う現像処理装置、ならびに上記方法を実行する制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」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エ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エ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。

このようなフォトリソグラフィー技術の各工程の中で現像処理においては、ウエハに現像液を供給し、その全面に現像液パドルを形成し、所定時間自然対流により現像処理を進行させた後、ウエハの中心部にリンス液（純水）を供給しながらウエハを回転させてウエハ上に残存する現像液を洗い流し、その後、ウエハを高速で回転してウエハ上に残存する現像液およびリンス液を振り切りウエハを乾燥させる手法が採用されている（例えば、特許文献１）。

ところで、近時、半導体デバイスの回路パターンの細線化、微細化、高集積化が急速に進み、これに伴って露光の解像性能をより一層向上させることが求められており、露光用のレーザーとしてフッ化アルゴン（ＡｒＦ）やフッ化クリプトン（ＫｒＦ）等のより短波長のものを用いる露光技術や、さらには、レンズと半導体ウエハとの間を純水等の液体で満たし、その中に光を透過させる液浸露光と称される露光技術が検討されている。

しかしながら、ＡｒＦやＫｒＦ用のレジストおよび液浸露光用のレジストは、表面状態が従来と異なっており、疎水性の傾向が強く、従来の現像処理方法では、現像工程で発生した溶解生成物等の現像残渣をリンス工程で十分除去することが困難であり、次の乾燥工程でパーティクルとしてウエハに付着してしまい、ウエハ上に多くの現像欠陥が残存する場合がある。
特開２００１−０５７３３４号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、レジストの表面状態に関わらず現像残渣による現像欠陥を少なくすることができるリンス処理方法およびこのようなリンス処理を含む現像処理方法、さらには現像処理装置を提供することを目的とする。また、そのような製造方法を実行する制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、基板上に形成された露光パターンを有するレジスト膜上に現像液パドルを形成して現像処理した後の基板をリンス処理するリンス処理方法であって、現像終了後、前記現像液パドルが存在している基板を停止させた状態または回転させた状態とし、基板の中心部にリンス液を供給する工程と、次いで前記リンス液と前記現像液との境界面が基板の外縁に到達する前で、かつ基板上の少なくとも外側部分に前記現像液パドルが残存している状態で前記リンス液の供給を停止する工程と、基板を高速回転させて基板上の前記現像液を前記リンス液とともに振り切る工程と
を有することを特徴とするリンス処理方法を提供する。

本発明の第２の観点では、基板上のレジスト膜に形成された露光パターンを現像する現像処理方法であって、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布して現像液パドルを形成する工程と、前記現像液パドルを静止させて現像を進行させる工程と、現像終了後、前記現像液パドルが存在している基板を停止させた状態または回転させた状態とし、基板の中心部にリンス液を供給する工程と、次いで前記リンス液と前記現像液との境界面が基板の外縁に到達する前で、かつ基板上の少なくとも外側部分に前記現像液パドルが残存している状態で前記リンス液の供給を停止する工程と、基板を高速回転させて基板上の前記現像液を前記リンス液とともに振り切る工程とを有することを特徴とする現像処理方法を提供する。

上記第１、第２の観点において、前記リンス液の供給は、基板を回転しながら行い、その際に、リンス液が基板上の現像液パドルを押し広げるように構成することができる。この場合に、リンス液の供給を停止する直前に、短時間、基板の回転数を５００〜２０００ｒｐｍにすることが好ましく、前記リンス液と現像液との境界面が基板の中心から３０〜１３０ｍｍの範囲に到達した時点で前記リンス液の供給を停止することが好ましい。典型的には、基板の中心から５０ｍｍである。

さらに、上記第１および第２の観点において、前記リンス液の供給速度は５００ｍＬ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。また、前記リンス液を供給する際の初期段階の基板の回転数を５００ｒｐｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１００ｒｐｍ以下である。さらにまた、前記リンス液の供給を停止する直前に、基板の回転数を上昇させることが好ましい。さらにまた、前記リンス液を停止する直前に、基板の中心部に不活性ガスを供給することが好ましく、また、前記現像液をリンス液とともに振り切る直前に、基板の中心部に不活性ガスを供給することも好ましい。さらにまた、前記基板上の現像液をリンス液とともに振り切る工程は、基板を１０００ｒｐｍ以上で回転させることが好ましい。このような方法は、基板表面の現像処理後における接触角が２０〜５０°である場合に好適である。

本発明の第３の観点では、基板上のレジスト膜に形成された露光パターンを現像する現像処理装置であって、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる回転機構と、前記基板保持部に保持された基板に現像液を供給する現像液供給ノズルと、前記基板保持部に保持された基板にリンス液を供給するリンス液ノズルと、前記現像液供給ノズルおよび前記リンス液ノズルを移動させる移動機構と、前記回転機構、前記移動機構、前記現像液供給ノズルからの現像液の供給、および前記リンス液ノズルからのリンス液の供給を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布して現像液パドルを形成する工程と、前記現像液パドルを静止させて現像を進行させる工程と、現像終了後、前記現像液パドルが存在している基板を停止させた状態または回転させた状態とし、基板の中心部にリンス液を供給する工程と、次いで前記リンス液と前記現像液との境界面が基板の外縁に到達する前で、かつ基板上の少なくとも外側部分に前記現像液パドルが残存している状態で前記リンス液の供給を停止する工程と、基板を高速回転させて基板上の前記現像液を前記リンス液とともに振り切る工程とが実行されるように前記回転機構、前記移動機構、前記現像液供給ノズルからの現像液の供給、および前記リンス液ノズルからのリンス液の供給を制御することを特徴とする現像処理装置を提供する。

本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第１の観点または第２の観点の方法が行なわれるように、コンピュータに現像処理装置を制御させることを特徴とする制御プログラムを提供する。

本発明の第５の観点では、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第１の観点または第２の観点の方法が行われるように、コンピュータに現像処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。

基板表面の疎水性の傾向が強い場合には、現像液を完全に洗い流した後にリンス液を振り切る従来の方法を採用すると、リンス液が基板全面に広がらずに基板の外側部分で切れてその部分に現像欠陥が残存しやすくなる。これに対して、本発明によれば、現像終了後、現像液が存在している基板を停止した状態または回転させた状態で基板の中心部にリンス液を供給し、基板上の少なくとも外側部分に現像液パドルが残存している状態でリンス液の供給を停止し、その後基板を高速回転させて基板上の現像液をリンス液とともに振り切るので、基板上の現像液がリンス液に押し出されるようにして振り切られ、リンス液が基板の外側部分でとぎれることがなく、現像残渣をより確実に除去することが可能となり、基板の表面状態にかかわらず、現像欠陥を少なくすることができる。

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。
図１は本発明の方法が実施される現像処理ユニットが搭載された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と隣接して設けられる露光装置２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。

上記カセットステーション１０は、被処理体としての複数枚のウエハＷを搭載したウエハカセットＣＲを搬入出するためのものである。この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Ｃを載置する載置台２０上に図中Ｘ方向に沿って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が載置可能となっている。また、カセットステーション１０は、ウエハカセット載置台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。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能およびθ方向に回転可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、この搬送アーム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とともに、処理ステーション１１にもアクセスできるようになっている。

上記処理ステーション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が一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部に搬送路２２ａを有し、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理ユニット群に分かれており、各処理ユニット群は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。

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はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともな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。

また、図１に示すように、４個の処理ユニット群Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，Ｇ_４が搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、処理ユニット群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の処理ユニット群Ｇ_１，Ｇ_２はシステム正面（図１において手前）側に並置され、第３の処理ユニット群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の処理ユニット群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。第５の処理ユニット群Ｇ_５は背面部に配置可能となっている。

第１の処理ユニット群Ｇ_１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置してウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および同様にカップＣＰ内でレジストのパターンを現像する現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ_２も同様に、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。

第３の処理ユニット群Ｇ_３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構成されており、具体的には、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。

第４の処理ユニット群Ｇ_４も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられて構成されており、具体的には、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。

主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理ユニット群Ｇ_５を設ける場合には、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おり、第５の処理ユニット群Ｇ_５を設けた場合でも、メンテナンス作業を容易に行うことができる。

上記インターフェイス部１２には、図１、図２に示すように、正面部に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、背面部に周辺露光装置２３が配設され、中央部にウエハ搬送機構２４が配設されている。このウエハ搬送機構２４は、Ｘ方向、Ｚ方向に移動可能でありさらにθ方向に回転可能なウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光装置２３、第４の処理ユニット群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２のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。

レジスト塗布現像処理システム１の各ユニットおよび各搬送機構等の各構成部は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ１０１に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ１０１には、工程管理者がレジスト塗布現像処理システム１の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、レジスト塗布現像処理システム１の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェイス１０２と、レジスト塗布現像処理システム１で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部１０３とが接続されている。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェイス１０２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部１０３から呼び出してプロセスコントローラ１０１に実行させることで、プロセスコントローラ１０１の制御下で、レジスト塗布現像処理システム１において所望の各種処理が行われる。レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどの読み出し可能な記憶媒体に格納された状態のものであってもよく、さらに、適宜の装置から例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。なお、各構成部には下位のコントローラが設けられており、これらコントローラがプロセスコントローラ１０１の指令に基づいて各構成部の動作制御を行うようになっている。

このように構成されるレジスト塗布現像処理システムにおいては、まず、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａがウエハカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから一枚のウエハＷを取り出し、処理ステーション１１の第３の処理ユニット群Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。

このウエハＷは、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、第３の処理ユニット群Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）により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。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。

所定の温度に冷却されたウエハ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、そこで塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハＷは処理ユニット群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）にて所定の温度に冷却される。

このようにしてレジスト膜が形成されたウエハＷは、第３の処理ユニット群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の処理ユニット群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。

インターフェイス部１２では、余分なレジストを除去するために周辺露光装置２３によりウエハの周縁例えば１ｍｍを露光し、次いで、インターフェイス部１２に隣接して設けられた露光装置２により所定のパターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。

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の処理ユニット群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）により所定の温度に冷却される。

その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで後述するように本実施形態の現像処理が行われる。現像処理終了後、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）により所定温度に冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３処理ユニット群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。

次に、本発明の一実施形態に係る方法が実施される現像処理ユニット（ＤＥＶ）について詳細に説明する。図４は現像処理ユニットを示す断面図、図５はその平面図である。なお、図示するように、これらの図においても、水平面の直交する２方向をＸ方向、Ｙ方向とし、垂直方向をＺ方向としている。

これらの図に示すように、この現像処理ユニット（ＤＥＶ）は筐体５１を有し、筐体５１の天井には筐体内に清浄空気のダウンフローを形成するためのファン・フィルタユニットＦが設けられている。また、筐体５１内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を固定保持する。スピンチャック５２の下方には駆動モータ５３が配置されており、スピンチャック５２は駆動モータ５３によって回転駆動される。駆動モータ５３は底板５４に取り付けられている。

カップＣＰの中には、ウエハＷを受け渡しする際の昇降ピン５５がエアシリンダ等の駆動機構５６により昇降可能に設けられている。また、カップＣＰ内には、廃液用のドレイン口５７が設けられている。このドレイン口５７に廃液管５８（図５参照）が接続され、この廃液管５８は、図５に示すように、底板５４と筐体５１との間の空間Ｎを通って、下方の図示しない廃液口へ接続されている。

筐体５１の側壁には、主搬送機構２２におけるウエハ搬送装置４６の保持部材４８が侵入するための開口５１ａが形成されており、この開口５１ａはシャッタ５９により開閉可能となっている。そしてウエハＷの搬入出に際してはシャッタ５９が開けられ、保持部材４８が筐体５１内に侵入する。保持部材４８とスピンチャック５２との間のウエハＷの受け渡しは、上記昇降ピン５５が上昇した状態で行われる。

カップＣＰの上方には、ウエハＷの表面に現像液を供給するための現像液供給ノズル６１と、現像後のウエハＷに例えば純水からなるリンス液を供給するリンス液供給ノズル６２とが、ウエハＷ上の供給位置とウエハ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。

現像液供給ノズル６１は、長尺状をなしその長手方向を水平にして配置され、下面に複数の吐出口を有しており、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、この現像液供給ノズル６１は、第１のノズルスキャンアーム６４の先端部に保持部材６５によって着脱可能に取り付けられており、第１のノズルスキャンアーム６４は、底板５４の上にＹ方向に沿って敷設された第１のガイドレール７１上から垂直方向に延びた第１の垂直支持部材７２の上端部に取り付けられている。現像液供給ノズル６１は、第１の垂直支持部材７２とともにＹ軸駆動機構７３によってＹ方向に沿って水平移動するようになっている。また、第１の垂直支持部材７２はＺ軸駆動機構７４によって昇降可能となっており、現像液供給ノズル６１は、第１の垂直支持部材７２の昇降によってウエハＷに近接した吐出可能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。そして、現像液の塗布の際には、現像液供給ノズル６１はウエハＷの上方に位置され、現像液供給ノズル６１から現像液を帯状に吐出させながら、ウエハＷを１／２回転以上、例えば１回転させることにより、現像液がウエハＷ全面に塗布され、現像液パドルが形成される。なお、現像液吐出の際には、ウエハＷを回転させずに現像液供給ノズル６１を第１のガイドレール７１に沿ってスキャンさせてもよい。

リンス液ノズル６２は、ストレートノズルとして構成されており、現像工程終了後、ウエハＷ上に移動されて、ウエハＷ上の現像パターンが形成されたレジスト膜に例えば純水からなるリンス液を供給するようになっている。このリンス液供給ノズル６２は、第２のノズルスキャンアーム６６の先端部に着脱可能に取り付けられている。底板５４の上の第１のガイドレール７１の外側には第２のガイドレール７５が敷設されており、第２のノズルスキャンアーム６６は、この第２のガイドレール７５上から垂直方向に延びた第２の垂直支持部材７６の上端部にＸ軸駆動機構７９を介して取り付けられている。リンス液供給ノズル６２は、第２の垂直支持部材７６とともにＹ軸駆動機構７７によってＹ方向に沿って水平移動するようになっている。また、第２の垂直支持部材７６はＺ軸駆動機構７８によって昇降可能となっており、リンス液供給ノズル６２は、第２の垂直支持部材７６の昇降によってウエハＷに近接した吐出可能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。また、第２のノズルスキャンアーム６６は、上記Ｘ軸駆動機構７９によりＸ方向に沿って移動可能に設けられている。なお、リンス液供給ノズル６２の形状は特に限定されず、現像液供給ノズル６１と同様、長尺で多数の吐出口が設けられているものであってもよく、吐出口がスリット状のスリットノズルであってもよい。

Ｙ軸駆動機構７３，７７、Ｚ軸駆動機構７４，７８、Ｘ軸駆動機構７９および駆動モータ５３は、コントローラ９０により制御されるようになっている。

図５に示すように、カップＣＰの右側には、現像液供給ノズル６１が待機する現像液供給ノズル待機部６１ａが設けられており、この現像液供給ノズル待機部６１ａには現像液供給ノズル６１を洗浄する洗浄機構（図示せず）が設けられている。また、カップＣＰの左側にはリンス液供給ノズル６２が待機するリンス液供給ノズル待機部６２ａが設けられており、このリンス液供給ノズル待機部６２ａにはリンス液供給ノズルを洗浄する洗浄機構（図示せず）が設けられている。

図６は、現像処理装置（ＤＥＶ）の液供給系を示す概略図である。図６に示すように、現像液供給ノズル６１には、現像液を貯留した現像液タンク９１から現像液を供給する現像液供給配管９２が接続されている。現像液供給配管９２には、現像液を供給するためのポンプ９３およびオン・オフバルブ９４が介装されている。また、リンス液供給ノズル６２には、リンス液として純水を貯留したリンス液（純水）タンク９５から純水を供給するリンス液供給配管９６が接続されている。リンス液供給配管９６には、純水を供給するためのポンプ９７およびオン・オフバルブ９８が介装されている。

これらポンプ９３，９７、オン・オフバルブ９４，９８も、前記Ｙ軸駆動機構７３，７７、Ｚ軸駆動機構７４，７８、Ｘ軸駆動機構７９および駆動モータ５３と同様、コントローラ９０に電気的に接続されて制御される。コントローラ９０は、上記プロセスコントローラ１０１の指令に従って、これら駆動機構やポンプ、バルブの他、現像処理ユニット（ＤＥＶ）のみならず、他の全ての構成部の制御を行うように構成されている。

次に、このように構成された現像処理ユニット（ＤＥＶ）で行われる、本発明の一実施形態に係るリンス処理方法を含む現像処理方法について図７のフローチャートおよび図８の各工程の処理状態を示す図を参照しながら説明する。

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エハＷが、ウエハ搬送装置４６の保持部材４８によってカップＣＰの真上まで搬送され、昇降ピン５によってスピンチャック２に搬送され真空吸着される（ステップ１）。

次いで、現像液供給ノズル６１をウエハＷの上方に移動させ、現像液供給ノズル６１から現像液が帯状に吐出されながら、ウエハＷが１／２回転以上、例えば１回転されることにより、図８の（ａ）に示すように、現像液がウエハＷ全面に塗布され、例えば１．２ｍｍの厚さの現像液パドル２０１が形成される（ステップ２）。このとき、現像液供給ノズル６１をガイドレール７１に沿ってスキャンしながら吐出してもよい。

このようにして現像液をウエハＷ上に塗布した状態で適宜の時間、例えば６０秒間静止させることにより現像を進行させる（ステップ３）。この際に、ノズルスキャンアーム６６を移動させて、図８の（ｂ）に示すように、リンス液供給ノズル６２をウエハＷの中心部の上方に位置させる（ステップ４）。

所定時間経過後、図８の（ｃ）に示すように、リンス液供給ノズル６２をウエハＷ中心部の吐出可能位置まで降下させ、現像液の上にリンス液２０２を供給する（ステップ５）。リンス液供給開始時には、ウエハＷは停止させるか、または、所定の速度、好ましくは５００ｒｐｍ以下の低速で回転させる。さらに好ましくは１００ｒｐｍ以下である。また、この際のリンス液供給速度は、５００ｍＬ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。これは、リンス液供給初期にウエハの回転数が高速であったり、リンス液の供給速度が大きいと、リンス液の広がる範囲を制御することが困難となるからである。

次いで、少なくともウエハＷの外側部分に現像液パドルが残存している状態でリンス液の供給を停止する（ステップ６）。具体的には、例えば、図８の（ｄ）に示すように、リンス液がウエハＷの中心部から外側に広がって外縁に到達する前にリンス液の供給を停止する。このとき、現像液パドル２０１は外側部分のみならず、ほとんどが残存したままである。この場合に、リンス液の広がる範囲は、ウエハＷの中心から３０〜１３０ｍｍであることが好ましく、典型的には５０ｍｍである。このような状態を実現するためには、リンス液の供給速度およびウエハＷの回転数との兼ね合いもあるが、リンス液供給開始からリンス液供給停止までの時間は数秒で十分である。このような図８の（ｄ）に示す状態は、ウエハＷへのリンス液の供給を停止する際に、ウエハＷの回転が停止しているか、または回転している場合には初期状態の低速回転をそのまま維持することにより達成することができる。

また、ステップ６は、例えば図８の（ｅ）に示すように、ウエハＷの回転によりリンス液がウエハ上の現像液パドルを押し広げ、その際に形成されるリンス液と現像液との境界面２０３が基板の外縁に到達する前にリンス液の供給を停止するようにしてもよい。この場合にも、少なくともウエハの外側部分には現像液パドル２０１が残存している。

リンス液の供給を停止した時点で図８の（ｅ）の状態を形成するためには、リンス液の供給を停止する直前の極短時間、例えば１ｓｅｃ程度、ウエハＷの回転数を増加させることが好ましい。このときの回転数は５００〜２０００ｒｐｍが好ましく、例えば１０００ｒｐｍである。このようにリンス液の供給を停止する直前に回転数を上昇させることにより、効果的にリンス液と現像液との境界面２０３を押し広げることができる。そして、このような手段等によってリンス液の供給を停止した際に現像液パドルを押し広げた状態とすることにより、ウエハＷ中心近辺のリンス液への置換効率を上げることができ、現像欠陥をより少なくすることができるという利点がある。この場合に、リンス液の供給を停止した際の境界面２０３の範囲は、ウエハＷの中心から３０〜１３０ｍｍであることが好ましく、典型的には５０ｍｍである。なお、リンス液の供給を停止した時点で図８の（ｅ）の状態を形成する場合には、リンス液は遠心力によって現像液パドル２０１の上面を通ってウエハＷの外側に流れることもある。しかし、この場合でも現像液パドル２０１の少なくとも外側部分が残存していればよい。

次いで、ウエハＷを高速回転させて、ウエハＷ上の現像液をリンス液とともに振り切る（ステップ７）。この際のウエハの回転数は１０００〜５０００ｒｐｍであることが好ましく、例えば２０００ｒｐｍである。

このステップ７においては、リンス液２０２が遠心力で外側に広がる際に、現像液パドル２０１を押し出すようにして広がる。具体的にはリンス液の供給を停止した時点で図８の（ｄ）の状態のときは、図８の（ｅ）に近い状態を経て、またリンス液の供給を停止した時点で図８の（ｅ）の状態の場合は、リンス液と現像液との境界面２０３がさらに外側に広がる。そして、最終的には、リンス液２０２が現像液パドル２０１を外側へ押し出す。リンス液が外側へ広がる途中では、ウエハＷの外側部分には現像液パドル２０１が存在しており、現像液はウエハＷ表面のレジストに対するぬれ性がよいので、ウエハＷの外側部分でとぎれることがなく現像液およびリンス液が振り切られ乾燥される。したがって、ウエハＷ表面のレジストの疎水性の傾向が強い場合でも、従来生じていた純水からなるリンス液が途中で切れる現象が生じ難く、ウエハＷに残存している現像残渣をより確実に除去することが可能となり、現像欠陥を少なくすることができる。

すなわち、従来の現像処理方法では、現像液を液盛りして現像液パドルを形成し、静止現像した後、２０００ｒｐｍ程度の高速でウエハＷを回転させながらウエハＷの中心部にリンス液を５ｓｅｃ程度供給し、その後５００ｒｐｍ程度まで回転数を落としてさらに１０ｓｅｃ程度リンス液を供給し、最後にリンス液を４０００ｒｐｍ程度の高速で回転させてウエハＷ上に残存するリンス液を振り切って乾燥させるといったレシピを採用していたが、このようなレシピを採用すると、振り切りの際には、ウエハ上にはリンス液しか残存しておらず、ウエハＷの表面に存在するレジスト膜が疎水性の傾向が強いものの場合、純水からなるリンス液はレジスト膜に十分にぬれないため、遠心力で振り切られる際に外側部分でリンス液が切れる現象が発生する。このようにリンス液が途中で切れると、図９に示すように現像残渣２１０がリンス液２０２とともに流されずにリンス液が切れた部分２０５に多数残存し、これが乾燥後に現像欠陥となるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、上述したように、リンス液で現像液を流してしまうのではなく、少なくともウエハの外側部分に現像液パドルを残存させ、現像液パドルをリンス液で押し出すようにして振り切るので、このようなことは生じず、ウエハの表面状態にかかわらず現像欠陥を少なくすることができる。

このように、リンス液（純水）がウエハＷの外側部分で切れる現象は、疎水性の傾向が強いレジストにおいて生じやすいから、このような手法は、最近注目されているＡｒＦ線やＫｒＦ線用のレジスト、および液浸露光用の保護膜付きレジストのような表面の疎水性の傾向が強いレジスト、具体的には、現像後のリンス液（純水）に対する接触角が２０〜５０°のレジストに対して有効である。

さらに現像欠陥を減少させる観点からは、図１０に示すように、上記ステップ６のリンスを停止する直前に、例えばＮ_２のような不活性ガスをウエハＷの中心部に供給する工程（ステップ６ａ）を追加することが好ましい。また、図１１に示すように、このような不活性ガスを供給する工程を、ステップ６のリンス液の供給を停止する後、ステップ７の現像液をリンス液とともに振り切る工程の直前に行ってもよいし、振り切る工程の途中で行ってもよい。このような不活性ガスを供給する工程は、特に、リンス液の供給停止直前にウエハＷの回転数を上げて図８の（ｅ）の状態を形成する場合に有効であり、その場合には、図１０に示すタイミングでリンス液とともに供給することがより好ましい。

ウエハＷの中心部は乾燥しにくいため、図１２（ａ）に示すように、リンス液２０２と現像液パドル２０１の境界面２０３が外側に広がっても中心部では現像残渣２１０を含んだ状態のリンス液２０２が残存し、その後にリンス液が乾燥すると現像残渣が残って現像欠陥となるが、このように、ウエハＷの中心部に不活性ガスを供給すると、図１２（ｂ）に示すように中心部に存在するリンス液２０２を現像残渣２１０とともに速やかに外方へ押し出すことができ、現像欠陥をより低減することができる。この際の不活性ガスの供給は極短時間でよく、例えば０．５ｓｅｃ程度で十分である。また、不活性ガスとしてはＮ_２に限らず、Ａｒ等の他の不活性ガスであってもよい。

このようにウエハＷの中心部に不活性ガスを供給するためには、図１３に示すように、リンス液供給ノズル６２と不活性ガス供給ノズル６３とを一体化したノズルを用い、ステップ５のリンス液供給時には図１３の（ａ）に示すように、リンス液ノズル６２をウエハＷの中心に位置させ、ステップ６ａの不活性ガス供給時には図１３の（ｂ）に示すように不活性ガス供給ノズル６３をウエハＷの中心に位置するようにすればよい。

次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
ＡｒＦレジストを形成した３００ｍｍウエハに現像液パドルを形成した後、表１〜３に示すレシピでリンス処理を行った。表１に示すレシピ１は、本発明の範囲内の実施例であり、まず、ウエハを１００ｒｐｍで回転させつつ、２５０ｍＬ／ｍｉｎの流量でリンス液として純水をウエハの中心に２ｓｅｃ間供給し、次にリンス液の流量を保ったまま、ウエハの回転数を加速度３０００ｒｐｍ／ｓｅｃで１０００ｒｐｍまで上昇させて０．５ｓｅｃ保持し、引き続きウエハＷの中心にリンス液の他にＮ_２ガスブローを０．５ｓｅｃ行い、その後、リンス液とＮ_２ガスの供給を停止して、ウエハの回転数を２０００ｒｐｍまで上昇させて現像液とともにリンス液を振り切るものである。表２に示すレシピ２は、本発明の範囲内の実施例であり、レシピ１からＮ_２ガスブローを除いたものである。レシピ１とレシピ２は、リンス液の供給を停止した時点において、リンス液と現像液との境界面がウエハの中心から１３０ｍｍの範囲まで広がっていた。表３に示すレシピ３は、本発明の範囲外の比較例であり、レシピ１に対して、その最初のウエハを１００ｒｐｍで回転させつつウエハにリンス液を供給する工程とウエハの回転数を１０００ｒｐｍまで上昇させる工程との間に、リンス液を供給したまま８ｓｅｃの間、ウエハを回転数１５００ｒｐｍで回転させる工程を追加したものである。レシピ３では、振り切り乾燥する前にウエハ上の現像液パドルが全てリンス液に置き換わっていた。

レシピ１〜３によりリンス処理を行ったウエハの表面の現像欠陥を把握した結果を図１４のウエハマップと表４に示す。図１４は１つの点が１つの現像欠陥を示すものであり図１４（ａ）がレシピ１、図１４（ｂ）がレシピ２、図１４（ｃ）がレシピ３を示す。図１４および表４に示すように、実施例であるレシピ１、２は現像欠陥がそれぞれ２４個、３４個と少なかったのに対し、比較例であるレシピ３では現像欠陥が８７１４個と極めて多いものとなった。この結果から、本発明の効果が確認された。また、レシピ１とレシピ２を比較すると、Ｎ_２ブローの効果によりレシピ１のほうが現像欠陥が少ないことが確認された。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、リンス液として純水を例示したが、純水に界面活性剤等の他の物質を添加したものであってもよい。また、本発明は、通常のレジスト露光プロセスの後の現像処理に限らず、液浸露光プロセス後の現像処理にも適用可能である。さらに、上記実施形態では本発明を半導体ウエ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）用基板等、他の基板の現像処理にも適用することができる。さらに、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施形態の要素を適宜組み合わせたもの、あるいは上記実施形態の要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。

本発明の方法が実施される現像処理ユニットが搭載されたレジスト塗布現像処理システムを示す概略平面図。 図１のレジスト塗布現像処理システムを示す正面図。 図１のレジスト塗布現像処理システムを示す背面図。 本発明の一実施形態に係る方法が実施される現像処理ユニットを示す断面図。 本発明の一実施形態に係る方法が実施される現像処理ユニットを示す平面図。 図４および図５の現像処理ユニットの液供給系を示す概略図。 本発明の一実施形態に係るリンス処理方法を含む現像処理方法の工程を示すフローチャート。 各工程の処理状態を示す図。 現像処理後のリンス処理に従来のレシピを採用した際のウエハの状態を示す模式図。 本発明の他の実施形態に係るリンス処理方法の一部の工程を示すフローチャート。 本発明のさらに他の実施形態に係るリンス処理方法の一部の工程を示すフローチャート。 本発明の他の実施形態およびさらに他の実施形態の効果を説明するための図。 本発明の他の実施形態およびさらに他の実施形態に適用されるノズルおよびその動作を示す図。 実施例のレシピと比較例のレシピでリンス処理を行った際の現像欠陥を示すウエハマップ。

符号の説明

５１……筐体
５２……スピンチャック
６１……現像液供給ノズル
６２……リンス液供給ノズル
６３……不活性ガス供給ノズル
９０……コントローラ
９１……現像液タンク
９２……現像液供給配管
９５……リンス液タンク
９６……リンス液供給配管
１０１……プロセスコントローラ
１０２……ユーザーインターフェイス
１０３……記憶部
ＤＥＶ……現像処理装置
Ｗ……半導体ウエハ

Claims (29)

1. 基板上に形成された露光パターンを有するレジスト膜上に現像液パドルを形成して現像処理した後の基板をリンス処理するリンス処理方法であって、
   現像終了後、前記現像液パドルが存在している基板を停止させた状態または回転させた状態とし、基板の中心部にリンス液を供給する工程と、
   次いで前記リンス液と前記現像液との境界面が基板の外縁に到達する前で、かつ基板上の少なくとも外側部分に前記現像液パドルが残存している状態で前記リンス液の供給を停止する工程と、
   基板を高速回転させて基板上の前記現像液を前記リンス液とともに振り切る工程と
   を有することを特徴とするリンス処理方法。
2. 前記リンス液の供給は、基板を回転しながら行い、その際に、リンス液が基板上の現像液パドルを押し広げることを特徴とする請求項１に記載のリンス処理方法。
3. リンス液の供給を停止する直前に、短時間、基板の回転数を５００〜２０００ｒｐｍにすることを特徴とする請求項２に記載のリンス処理方法。
4. 前記リンス液と現像液との境界面が基板の中心から３０〜１３０ｍｍの範囲に到達した時点で前記リンス液の供給を停止することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のリンス処理方法。
5. 前記リンス液と現像液との境界面が基板の中心から５０ｍｍの範囲に到達した時点で前記リンス液の供給を停止することを特徴とする請求項４に記載のリンス処理方法。
6. 前記リンス液の供給速度は５００ｍＬ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリンス処理方法。
7. 前記リンス液を供給する際の初期段階の基板の回転数を５００ｒｐｍ以下とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のリンス処理方法。
8. 前記リンス液を供給する際の初期段階の基板の回転数を１００ｒｐｍ以下とすることを特徴とする請求項７に記載のリンス処理方法。
9. 前記リンス液の供給を停止する直前に、基板の回転数を上昇させることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリンス処理方法。
10. 前記リンス液を停止する直前に、基板の中心部に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のリンス処理方法。
11. 前記現像液をリンス液とともに振り切る直前に、基板の中心部に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のリンス処理方法。
12. 前記基板上の現像液をリンス液とともに振り切る工程は、基板を１０００ｒｐｍ以上で回転させることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のリンス処理方法。
13. 基板表面の現像処理後における接触角が２０〜５０°であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のリンス処理方法。
14. 基板上のレジスト膜に形成された露光パターンを現像する現像処理方法であって、
    基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布して現像液パドルを形成する工程と、
    前記現像液パドルを静止させて現像を進行させる工程と、
    現像終了後、前記現像液パドルが存在している基板を停止させた状態または回転させた状態とし、基板の中心部にリンス液を供給する工程と、
    次いで前記リンス液と前記現像液との境界面が基板の外縁に到達する前で、かつ基板上の少なくとも外側部分に前記現像液パドルが残存している状態で前記リンス液の供給を停止する工程と、
    基板を高速回転させて基板上の前記現像液を前記リンス液とともに振り切る工程と
    を有することを特徴とする現像処理方法。
15. 前記リンス液の供給は、基板を回転しながら行い、その際に、リンス液が基板上の現像液パドルを押し広げることを特徴とする請求項１４に記載の現像処理方法。
16. リンス液の供給を停止する直前に、短時間、基板の回転数を５００〜２０００ｒｐｍにすることを特徴とする請求項１５に記載の現像処理方法。
17. 前記リンス液と現像液との境界面が基板の中心から３０〜１３０ｍｍの範囲に到達した時点で前記リンス液の供給を停止することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の現像処理方法。
18. 前記リンス液と現像液との境界面が基板の中心から５０ｍｍの範囲に到達した時点で前記リンス液の供給を停止することを特徴とする請求項１７に記載の現像処理方法。
19. 前記リンス液の供給速度は５００ｍＬ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載の現像処理方法。
20. 前記リンス液を供給する際の初期段階の基板の回転数を５００ｒｐｍ以下とすることを特徴とする請求項１４から請求項１９のいずれか１項に記載の現像処理方法。
21. 前記リンス液を供給する際の初期段階の基板の回転数を１００ｒｐｍ以下とすることを特徴とする請求項２０に記載の現像処理方法。
22. 前記リンス液の供給を停止する直前に、基板の回転数を上昇させることを特徴とする請求項１４から請求項２１のいずれか１項に記載の現像処理方法。
23. 前記リンス液を停止する直前に、基板の中心部に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１４から請求項２２のいずれか１項に記載の現像処理方法。
24. 前記現像液をリンス液とともに振り切る直前に、基板の中心部に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１４から請求項２３のいずれか１項に記載の現像処理方法。
25. 前記基板上の現像液をリンス液とともに振り切る工程は、基板を１０００ｒｐｍ以上で回転させることを特徴とする請求項１４から請求項２４のいずれか１項に記載の現像処理方法。
26. 基板表面の現像処理後における接触角が２０〜５０°であることを特徴とする請求項１４から請求項２５のいずれか１項に記載の現像処理方法。
27. 基板上のレジスト膜に形成された露光パターンを現像する現像処理装置であって、
    基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を回転させる回転機構と、
    前記基板保持部に保持された基板に現像液を供給する現像液供給ノズルと、
    前記基板保持部に保持された基板にリンス液を供給するリンス液ノズルと、
    前記現像液供給ノズルおよび前記リンス液ノズルを移動させる移動機構と、
    前記回転機構、前記移動機構、前記現像液供給ノズルからの現像液の供給、および前記リンス液ノズルからのリンス液の供給を制御する制御部と
    を具備し、
    前記制御部は、
    基板上の露光後のレジスト膜に現像液を塗布して現像液パドルを形成する工程と、
    前記現像液パドルを静止させて現像を進行させる工程と、
    現像終了後、前記現像液パドルが存在している基板を停止させた状態または回転させた状態とし、基板の中心部にリンス液を供給する工程と、
    次いで前記リンス液と前記現像液との境界面が基板の外縁に到達する前で、かつ基板上の少なくとも外側部分に前記現像液パドルが残存している状態で前記リンス液の供給を停止する工程と、
    基板を高速回転させて基板上の前記現像液を前記リンス液とともに振り切る工程と
    が実行されるように前記回転機構、前記移動機構、前記現像液供給ノズルからの現像液の供給、および前記リンス液ノズルからのリンス液の供給を制御することを特徴とする現像処理装置。
28. コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項２６のいずれか１項に記載の方法が行なわれるように、コンピュータに現像処理装置を制御させることを特徴とする制御プログラム。
29. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
    前記制御プログラムは、実行時に、請求項１から請求項２６のいずれか１項に記載の方法が行われるように、コンピュータに現像処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
    

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