JP2002343711A

JP2002343711A - 基板処理装置及び基板処理方法

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Publication number: JP2002343711A
Application number: JP2001151191A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sakurai; 秀昭桜井; Masamitsu Ito; 正光伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP4037624B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理面上における薬液の濃度差を無くすこと
ができ、高精度の薬液処理が可能にする。【解決手段】被処理基板に対して現像液を吐出するため
の現像液吐出ノズル１２１と、被処理基板上の薬液を吸
引するための薬液吸引ノズル１２３とを具備した現像ノ
ズル１２０とで被処理基板上に常に新鮮な現像液を供給
すると共に、ヒータ１２５による加熱と、振動／乱流付
加用ノズルからリンス液を勢いよく噴出させることで、
被処理基板上に吐出された現像液少なくとも一部に振動
又は乱流を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造、露光
用マスク製造、液晶デバイス製造工程等における基板処
理装置及び基板処理方法に関し、特にフォトレジストが
塗布され、且つ所定パターンが露光された基板を現像す
る技術に係わる。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスや液晶ディスプレーの製
造工程における基板の加工技術には広くウエットプロセ
スが用いられている。特に感光性樹脂膜を感光させた後
の現像処理においては、パドル法が積極的に検討されて
いる。

【０００３】従来のパドル法では被処理基板を回転させ
ながら、基板上方に配置した薬液供給部より薬液を供給
していたものの、基板の中心部と周辺部で薬液の吐出圧
力や単位面積あたりの薬液供給量をそろえる事は非常に
困難であり、面内で均一の加工精度を得ることは非常に
困難となってきている。又、現像が進行するに従いその
副産物として溶解生成物や濃度の低い現像液が発生す
る。一般に溶解生成物や濃度の薄くなった現像液は感光
性樹脂膜の溶解を阻害する効果があると考えられてお
り、それらが基板内のパターン疎密に応じて分布を持っ
て生じ、その後基板回転による遠心力等の力を受け基板
上を不均一に動き回るため、従来のパドル法では面内で
均一の加工精度を得ることができなくなってきている。

【０００４】そこで、特許公開２０００−３０６８０９
公報（特願平１１−１１３６６０）に記載された技術で
は、現像時の現像液を極力動かさないようにする方法も
提案されている。この方法ではパターンの疎密によって
濃度の高低がついた現像液が水平方向に移動することは
ほとんどないため溶解生成物や濃度の低くなった現像液
がその周辺に影響を与えることはないが、逆にそれらが
生じた個所において溶解生成物の量や濃度変化の差がそ
のまま維持されてしまうためパターン疎密による寸法差
を生じてしまっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、被処
理面に液も利された現像液の置換が、ほとんど行われな
いために、特に、疎密なパターンが存在する場合、現像
中に現像液の濃度差が用事、パターンの疎密差によりパ
ターン寸法が異なり、高精度なパターンが得られないと
言う問題があった。

【０００６】本発明の目的は、被処理面上における薬液
の濃度差を無くすことができ、高精度の薬液処理が可能
な基板処理装置及び基板処理方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。

【０００８】（１）本発明に係わる基板処理装置は、被
処理基板を略水平に保持する基板保持機構と、前記被処
理基板の被処理面に対向配置され、前記被処理基板に対
して薬液を吐出するための薬液吐出開口と、被処理基板
上の薬液を吸引するための薬液吸引開口とを具備した薬
液吐出／吸引部を有する薬液吐出／吸引機構と、前記薬
液吐出／吸引部と前記被処理基板とを相対的に水平移動
させる移動機構と、前記薬液吐出／吸引部から前記被処
理基板上に吐出された薬液の液膜の少なくとも一部に振
動，対流又は乱流を与える振動／乱流付加機構とを具備
することを特徴とする。

【０００９】本発明の好ましい実施態様を以下に記す。 (a) 前記薬液吐出／吸引機構には、前記薬液吐出開口及
び前記薬液吸引開口を、前記相対的な水平移動方向に、
挟むように設けられ、前記薬液吐出開口から吐出される
薬液と異なる第２の薬液を前記被処理面に対して吐出す
る第２の薬液吐出開口が１対以上更に設けられているこ
と。

【００１０】(b) 前記振動／乱流付加機構が、前記被処
理基板及び、該被処理基板上に吐出された薬液の少なく
とも一方を加熱する加熱機構であること。前記加熱機構
は、前記薬液吐出／吸引部の被処理基板と対向する面に
設けられた窓と、前記窓を介して前記被処理基板及び該
被処理基板上の薬液の少なくとも一方に対して、光を照
射する光源とを具備してなること。前記加熱機構は、前
記被処理基板の被処理面と逆の面に対向して設けられ、
前記被処理基板に対して光を照射する光源を具備してな
ること。

【００１１】(c) 前記振動／乱流付加機構は、薬液吐出
／吸引部の被処理基板の被処理面に対向する面に配置形
成された、複数の凸部で構成されていること。前記凸部
は、直線状、或いはまだら状に配置されていること。前
記複数の凸部の少なくとも一部は、角状あるいは滑らか
に形成されていること。

【００１２】(d) 前記振動／乱流付加機構が、前記薬液
吐出／吸引部に設置された超音波振動子であること。

【００１３】(e) 前記振動／乱流付加機構が、前記被処
理基板の被処理面に対向する前記薬液吐出／吸引部の面
が薬液に対する接触角の異なる２種類以上の表面状態で
構成されていること。 (f) 前記被処理基板の被処理面に対向する前記薬液吐出
／吸引部の面の一部の薬液に対する濡れ性を、被処理基
板の被処理面の薬液に対する濡れ性よりも親水性とした
表面状態で構成されること。

【００１４】(g) 前記薬液吐出開口に薬液を供給する輸
送経路に薬液加熱機能が設けられていること。

【００１５】(h) 前記振動／乱流付加機構が、該薬液吐
出開口と該薬液吸引開口との間に少なくとも一つ以上配
置された、薬液或いは気体を吐出する薬液／気体吐出開
口であること。

【００１６】本発明に係わる基板処理方法は、被処理面
が略水平に保持された被処理基板に対して薬液吐出／吸
引部の薬液吐出開口から薬液を前記被処理基板に対して
連続的に吐出すると共に、前記薬液吐出開口に隣接して
前記薬液吐出／吸引部に配置された薬液吸引開口にて前
記被処理面上の薬液を連続的に吸引しつつ、前記薬液吐
出／吸引部と前記被処理基板とを相対的に水平移動させ
ながら前記被処理面を薬液処理する基板処理方法であっ
て、前記薬液吐出／吸引部と前記被処理面との間、且つ
前記薬液吐出開口と前記薬液吸引開口との間の領域にお
ける間隙には、常に新鮮な薬液を供給すると共に、被処
理面上の薬液に対して振動、対流又は乱流を生じさせる
ことを特徴とする。

【００１７】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。

【００１８】薬液吐出口から薬液を吐出し、薬液吸引口
から薬液を吸引する機能を有するノズルを被処理基板に
近接させて基板を処理する方法を例えば感光性樹脂膜の
露光後の現像工程に適用した場合、現像が進行するにつ
れパターンが形成されるため被処理基板上に段差が生じ
る。特にアスペクト比が大きい段差においてはパターン
間に溜まった溶解生成物等を流動させる事が現像液の流
れが層流の状態では非常に困難になる。

【００１９】被処理基板主面と対向するノズル面との間
に存在する薬液膜の少なくとも一部に振動又は乱流を起
こすことにより液の置換等を効率よく生じさせ、パター
ン疎密による寸法変動等を低減する効果が期待でき、膜
処理の高精度化を達成することが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。（第１の実施形態）図１，２は、本発明の第１の実施形
態に係わる基板現像装置における基板処理部の概略構成
を示す図である。図１（ａ）は、基板現像装置における
基板処理部の構成を示す平面図、図１（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ’部の断面図、図２は図１（ａ）のＢ−
Ｂ’部の断面図である。

【００２１】図１，２に示すように、基板保持具（基板
保持機構）１１１上にＳｉウェハ１０１表面に露光済み
の感光性樹脂膜１０２が形成された被処理基板１００が
載置されている。被処理基板１００は真空吸引により基
板保持具１１１にチャックされている。

【００２２】基板保持具１１１上方に、現像液吐出ノズ
ル１２１，薬液吸引ノズル１２３，リンス液吐出ノズル
１２４を具備する現像ノズル（薬液吐出／吸引機構）１
２０が配置されている。現像ノズル１２０には、ノズル
１２０下面と被処理基板１００とのギャップを測定する
ため、例えばレーザ測長器を用いたギャップ測定機構１
１３が設けられている。又、現像ノズル１２０の両端に
は、ギャップ測定機構１１３に応じてノズル１２０下面
と被処理基板１００とのギャップを調整するために、例
えばピエゾ素子を有するギャップ調整機構１１４が備え
付けられている。ギャップ調整機構１１４は移動機構１
１５に支持されている。移動機構１１５は、基板保持具
１１１に対してギャップ調整機構１１４及び現像ノズル
１２０を相対的に略水平方向に移動させる。

【００２３】薬液の吐出は、配管に接続され、薬液を貯
蔵するキャニスター内を加圧することによって、行われ
る。また、薬液の吸引は、配管に接続されたポンプを動
作させることによって、行われる。

【００２４】基板保持具１１１の周囲には、上下動可能
な補助板１１２が設けられている。補助板１１２の上面
は、被処理基板１００表面と同じ高さまで上昇し、現像
ノズル１２０で薬液を吸引する際、被処理基板１００面
内で等しく吸引力が働くようにするために設けられてい
る。なお、補助板１１２としては、その表面と半導体ウ
ェハの表面との濡れ性が、ほぼ同じになるような材質を
選ぶことが好ましい。具体的には、半導体ウェハ上での
現像液の接触角と補助板１１２上での現像液の接触角と
がほぼ同じになるようにする。

【００２５】前述した現像ノズル１２０について、図３
を参照してより詳細に説明する。図３に示すように、現
像ノズル１２０には、被処理基板１００の被処理面に対
して現像液を供給する現像液吐出ノズル１２１、現像液
供給配管を挟むように配置されリンス液（純水）を勢い
よく吐出する１対以上の振動／乱流付加用ノズル（図中
では２対）１２２、１対以上の振動／乱流付加用ノズル
１２２を挟むように設けられ、被処理基板１００被処理
面上の薬液（現像液＋リンス液）を吸引する１対の薬液
吸引ノズル１２３、１対の薬液吸引ノズル１２３を挟む
ように設けられリンス液を被処理面に吐出する１対のリ
ンス液吐出ノズル１２４が設けられている。被処理基板
１００の被処理面に対して対向する、各ノズル１２１，
１２２，１２４の吐出口から薬液（現像液，リンス液）
等が吐出されると共に、薬液吸引ノズル１２３から薬液
が吸引される。

【００２６】被処理基板１００被処理面に対向する現像
ノズル１２０の面に設けられた、各ノズル１２１〜１２
４の開口は、移動方向と垂直な方向に長辺を有し、且つ
移動方向と平行な方向に短辺を有し、長辺はウェハの最
大径以上の長さを有している。

【００２７】現像液吐出ノズル１２１には、φ３ｍｍの
配管１２１ａ，φ０．３ｍｍの配管１２１ｂ、二つの配
管１２１ａ，１２１ｂの間に現像液一時貯留用のドレイ
ン構造部１２１ｃを介して現像液が供給される。また、
φ０．３ｍｍの配管１２１ｂと現像液吐出ノズル１２１
との間には、現像液吐出ノズルの長手方向に現像液を均
一に拡散させるための液溜め１２１ｄが設けられてい
る。現像液吐出ノズル１２１の配管１２１ａ，１２１
ｂ、ドレイン構造部１２１ｃ，液溜め１２１ｄには、加
熱するヒータ１２５が設けられている。また、現像液吐
出ノズル１２１の素材はヒータ１２５による熱変形等が
生じない材料を用いていることが好ましい。

【００２８】振動／乱流付加用ノズル１２２の開口が形
成されている領域の現像ノズル下面には、高さ約７０μ
ｍ程度の尖った凸部１２６が形成されている。凸部１２
６が形成されていない窪みに、極微細な振動／乱流付加
用ノズル１２２の開口が隣接しながら複数形成されてい
る。

【００２９】リンス液吐出ノズル１２４は、現像液が流
れを作る領域の周辺をリンス液が覆うように、薬液吸引
ノズル１２３を挟むように配置されている。

【００３０】尖った凸部１２６により現像液の流れを乱
すと共に、更には微細な開口の振動／乱流付加用ノズル
から被処理基板１００の被処理面に液体を吹き付けるこ
とにより現像ノズル１２０直下の現像液の流れを効率的
に乱すことが可能となる。

【００３１】該ノズル１２０下面と被処理基板との距離
は約１００μｍに設定した。

【００３２】なお、現像液吐出ノズル１２１からの現像
液の吐出流量・吐出時間、薬液吸引ノズル１２３による
吸引流量・吸引時間、振動／乱流付加用ノズル１２２，
リンス液吐出ノズル１２４からのリンス液の吐出流量・
吐出時間、現像ノズル１２０の移動速度、ヒータ１２５
の温度等は、図示されない制御系により制御される。

【００３３】次に、ウェハ上に現像液を供給する具体的
方法を説明する。先ず、加工しようとする下地膜上にレ
ジスト等の感光性樹脂膜１０２が形成されたＳｉウェハ
１０１にＫｒＦエキシマーステッパーによりクロムマス
クを介して露光し、感光性樹脂膜１０２に潜像を形成す
る。

【００３４】その被処理基板１００を基板保持具１１１
に水平に保持させた後に、バキュームチャックにより被
処理基板１００を固定保持させる、被処理基板１００の
全面に液供給可能な現像ノズル１２０を端部上方のイニ
シャルポジションに動かす。補助板１１２の上面を被処
理基板上面と同じ高さにした。

【００３５】現像液吐出ノズル１２１からの現像液吐出
流量を０．７Ｌ／ｍｉｎ、リンス液吐出ノズル１２４か
らのリンス液吐出流量を２．２Ｌ／ｍｉｎ、薬液吸引ノ
ズル１２３による薬液吸引流量を２．５Ｌ／ｍｉｎ、現
像ノズル１２０の移動速度０．５ｍｍ／ｓｅｃに設定し
た。トータルの吐出量と吸引量が等しくないのは、ウェ
ハの上から現像カップの中に溢れているためである。

【００３６】先ず、リンス液吐出ノズル１２４からリン
ス液を吐出を開始して、補助板１１２上、及び被処理基
板１００被処理面上がリンス液で満たされた状態とし
た。被処理基板１００上のリンス液膜１４２の膜厚は、
約１．５ｍｍであった。

【００３７】次いで、現像ノズル１２０を被処理基板１
００被処理面上端部からギャップ１００μｍを保ちなが
ら速度０．５ｍｍ／ｓｅｃで走査させると同時に、現像
液吐出ノズル１２１から現像液、振動／乱流付加用ノズ
ル１２２からリンス液の吐出を開始すると共に、薬液吸
引ノズル１２３から薬液の吸引を開始させる。処理開始
から処理終了まで、リンス液吐出ノズル１２４からは、
リンス液が常に吐出している状態である。

【００３８】現像液は、現像液吐出ノズル１２１と両側
の薬液吸引ノズル１２３間における現像ノズル１２０下
面と被処理面との間隙を通して流れ、その領域間では、
常に新鮮な現像液が供給され、感光性樹脂膜が溶解した
現像液は、直ちに、薬液吸引ノズル１２３により吸引さ
れて取り除かれ、前記領域間には常に新鮮な現像液膜１
４１が形成された状態になる。

【００３９】また、現像ノズル１２０の移動方向前側の
リンス液吐出ノズル１２４から吐出されたリンス液は、
被処理面上に吐出された際、一部は前記前側の薬液吸引
ノズル１２３により現像液と共に吸引されるが、大部分
は、現像ノズル１２０下面と被処理面との間隙に吐出さ
れる。吐出されたリンス液は、現像ノズル１２０の移動
に伴い、直ちに薬液吸引ノズル１２３により吸引されて
取り除かれると共に、現像液に置換される。

【００４０】振動／乱流付加用ノズル１２２からのリン
ス液の吐出により、現像ノズル１２０の走査中、常にノ
ズル１２０直下での液の流れを乱流にしつつ、現像処理
が行われる。また、現像ノズル１２０の移動に伴い、凸
部１２６により、ノズル下面の現像液膜１４１の流れが
乱された状態になる。現像液温度は室温になるようノズ
ル１２０内臓のヒータ１２５で制御した。

【００４１】１対の薬液吸引ノズル１２３間の長さが４
０ｍｍであり、走査速度を０．５ｍｍ／ｓｅｃとしたの
で、実効の現像時間は被処理基板１００被処理面のすべ
ての点において８０ｓｅｃである。

【００４２】ノズルがウェハ面上を横切った後、充分リ
ンスを行い、その後基板を乾燥させレジストパターン形
成を完了した。

【００４３】上記実施形態によれば、常に、新鮮な現像
液が被処理基板１００の被処理面に直接供給され、更
に、現像液に使用した現像液は、直ちに吸引除去される
ため、被処理基板１００の被処理面において、現像液の
濃度差が生じることがない。

【００４４】現像が進行するにつれパターンが形成され
るため被処理基板上に段差が生じるが、振動／乱流付加
用ノズル１２２からのリンス液の吐出，及び凸部により
被処理基板１００の被処理面と現像ノズル１２０下面と
の間に存在する現像液膜１４１の少なくとも一部に振動
又は乱流を起こすことにより、現像液の置換等を効率よ
く生じさせ、パターン疎密による寸法変動等を低減する
効果が期待でき、膜処理の高精度化を達成することが可
能となる。

【００４５】また、ヒータ１２５により現像液膜１４１
を加熱しながら行うことにより感光性樹脂膜１０２のパ
ターン間に溜まっている溶解生成物が間接的に加熱され
るので、より効率的に乱流を生じさせることができ、よ
り高精度なパターン形成が可能となる。さらに、溶解生
成物自身が現像液膜１４１から受ける熱エネルギーによ
り分解、解離、移動しやすくなることによる洗浄効果に
より、より高精度なパターン形成が可能となる。

【００４６】又、一般に現像液の温度が高くなると感光
性樹脂膜の溶解速度が大きくなるので所望のパターン寸
法を得るのに必要な現像時間が短くて済み、ひいては基
板１枚あたりに必要な現像液の消費量も低減できる効果
もある。

【００４７】本実施形態の場合、現像ノズルの下に被処
理基板を配置したが両者の位置関係は必ずしもそういう
設定である必要はない。上下関係が逆転する場合もあり
える。又、吐出流量、時間、スキャン速度等の処理条件
についても記載された値に限定するものではない。同様
に現像液吐出ノズル、吸引ノズル、リンス液吐出ノズル
の位置関係も記載された範囲に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えばリンス液吐出ノズ
ル１２４は、上記実施形態に記載されているように現像
ノズル１２０と一体型である必要はない。また、上記実
施形態については、液の流れが対称になるように、薬液
吐出ノズル１２１と薬液吸引ノズル１２３とを配置した
が、必ずしもこのような配置に限定されるものではな
く、非対称な液の流れを形成するように配置しても良
い。凸部１２６の形成による現像ノズル１２０下面の
凹凸形状や大きさも上述した範囲に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。例えば図４（ａ）に示
したように、ノズルの進行方向の凹凸形状が任意の位置
で変わらないような（一次元配置）、正弦波形状の凹凸
形状であっても良い。なお、正弦波ではなく、矩形波形
状であっても良い。また、図４（ｂ）に示すように、凸
部１２６が二次元配置（まだら状）されていても良い。

【００４８】又、ノズル下面の振動／乱流付加用ノズル
１２２から吐出される液については、リンス液（純水）
に限定されるものではなく、現像液や酸化性や還元性を
有する機能水を吐出させても良い。また、振動／乱流付
加用ノズル１２２から吐出されるものとしては、液体に
限らず、気体を吐出させてもよい。

【００４９】又、上記実施形態については、感光性樹脂
膜の現像に関し適用例を示したが、感光性樹脂膜の現像
だけに限定されるものではない。例えばウェハのウエッ
トエッチングや半導体製造用のフォトマスク製作プロセ
スにおける基板上の感光性樹脂膜の現像、ウエットエッ
チング、洗浄、及びカラーフィルター製作プロセス、及
びＤＶＤ等のディスクの加工プロセスにおける現像等に
おいても適用可能である。

【００５０】（第２の実施形態）図５は、本発明の第２
の実施形態に係わる基板現像装置における基板処理部の
概略構成を示す図である。なお、図５において、図３と
同一な部位には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００５１】被処理基板１００の被処理面の逆の面に対
向して設けられ、前記被処理基板に対して光を照射する
ハロゲンランプ（光源）２０１が設けられている。ハロ
ゲンランプ２０１から照射された光を効率よく被処理基
板１００に対して照射するために、直方体の石英ガラス
で構成されたライトガイド２０２が設けられている。ラ
イトガイド２０２に入射した光は、その内部で反射を繰
り返すことにより、その出口面内において光強度が平均
化される。ハロゲンランプ２０１とライトガイド２０２
は移動機構があり、処理中に被処理基板１００下面を照
射しながら動かすことが可能である。

【００５２】被処理基板１００とライトガイド２０２と
の間に、被処理基板１００及び補助板１１２からこぼれ
た薬液がハロゲンランプ２０１及びライトガイド２０２
にかかって光量が減少するのを防ぐための、石英ガラス
で構成された透明板２０３が設置されている。極薄の石
英基板には表面処理が施され、現像液やリンス液に対し
て撥水性を有する。透明板２０３端部に、被処理基板１
００に照射される光量の減衰を防ぐために、透明板２０
３上に落ちた薬液を瞬時に吹き飛ばすエアノズル２０４
が設けられている。

【００５３】ハロゲンランプ２０１による被処理基板の
加熱の制御方法の一例を次に示す。例えば、表面付近に
熱電対を埋設した、被処理基板１００とは別のダミー基
板基板を使用して、予め実験条件と同じ条件を作りつつ
加熱実験を行うことにより、その加熱特性を制御部に複
数のパターン記憶させることにより所望の加熱をフォト
マスクに施す方式をとった。

【００５４】フォトマスク上に現像液を供給する具体的
方法を示す。まず、加工しようとする下地膜上にレジス
ト等の感光性樹脂膜１０２が形成された被処理基板１０
０に電子ビームを照射し、感光性樹脂膜１０２に潜像を
形成した。その被処理基板１００を基板保持具１１１で
水平に保持し、被処理基板１００の縦方向の長さとほぼ
同サイズの現像ノズル１２０を被処理基板１００被処理
面上の端部上方に移動させた。リンス液吐出ノズル１２
４からリンス液を吐出し、補助板１１２上、及び被処理
基板１００上がリンス液で満たされた状態とした。被処
理基板１００上のリンス液厚は、約１．５ｍｍであっ
た。現像ノズル１２０を被処理基板１００被処理面上端
部からギャップ２０μｍを保ちながら速度０．５ｍｍ／
ｓｅｃで走査させると同時に、現像液吐出、吸引、振動
／乱流付加用ノズル１２２からリンス液を開始させた。

【００５５】処理開始から処理終了まで、リンス液吐出
ノズル１２４からはリンス液は常に吐出している状態で
ある。現像液の温度は室温より高くなるよう現像ノズル
１２０内臓のヒータ１２５で制御した。

【００５６】又、制御系には、現像ノズル１２０の位置
が常時位置信号として送られており、位置信号に応じて
ハロゲンランプ及びライトガイドをノズルと等速度で移
動させて、現像ノズル１２０に対応する位置を照射しな
がら現像ノズル１２０の走査を行った。なお、被処理基
板１００表面の温度は８０℃に設定しながら処理を行っ
た。

【００５７】ノズルがウェハ面上を横切った後、充分リ
ンスを行い、その後基板を乾燥させレジストパターン形
成を完了した。

【００５８】本実施形態によれば、常に、新鮮な現像液
が被処理基板１００の被処理面に直接供給され、更に、
現像液に使用した現像液は、直ちに吸引除去されるた
め、被処理基板１００の被処理面において、現像液の濃
度差が生じることがない。

【００５９】被処理基板１００裏面側から、ハロゲンラ
ンプ２０１により被処理基板１００を加熱することによ
り、被処理基板１００被処理面上の現像液膜１４１が加
熱され暖められる。暖められた現像液膜には対流が起こ
り、現像液膜１４１の少なくとも一部に乱流が生じる。
乱流の発生により、現像液の置換等を効率よく生じさ
せ、パターン疎密による寸法変動等を低減する効果が期
待でき、膜処理の高精度化を達成することが可能とな
る。

【００６０】基板を加熱する際、光を用いることによ
り、前実施形態のようにヒータを用いた場合に比べ、温
度上昇の応答性がよくなるため短時間処理が可能とな
る。また、本実施形態では、被処理基板１００に接触し
ない基板裏面側から光を照射しているので、薬液処理ユ
ニット製作の上で利便性が高くなる。

【００６１】又、上記実施形態については、Ｓｉウェハ
１０１上の感光性樹脂膜１０２の現像工程に適用した例
を示したが、感光性樹脂膜の現像だけに限定されるもの
ではない。例えば半導体ウェハのウエットエッチング
や、半導体製造用のフォトマスク製作プロセスにおける
基板上の感光性樹脂膜の現像、ウエットエッチング、洗
浄、及びカラーフィルター製作プロセス、及びＤＶＤ等
のディスクの加工プロセスにおける現像等においても適
用可能である。

【００６２】（第３の実施形態）図６は、本発明の第３
の実施形態にかかわる基板現像装置における基板処理部
の概略構成を示す図である。

【００６３】被処理基板の被処理面上に現像液吐出ノズ
ル１２１、薬液吸引ノズル１２３、リンス液吐出ノズル
１２４が備えられた現像ノズル１２０が、被処理基板１
００に極近接させて配置されている。現像ノズル１２０
下面と被処理基板１００表面とのギャップは１０μｍで
ある。又、現像ノズル１２０は駆動機構により、被処理
基板１００とのギャップを一定に保ちながら移動するこ
とができる。

【００６４】現像ノズル１２０は、現像液吐出ノズル１
２１と薬液吸引ノズルとの間の領域内に、ハロゲンラン
プ３０１を具備する。ハロゲンランプ３０１から照射さ
れた光は、現像ノズル１２０下面に設けられたフィルタ
付き窓３０２を介して被処理基板１００の被処理面を照
射する。フィルタ付き窓３０２は、赤外波長のみを選択
的に透過させる機能を有し、被処理面には赤外波長光の
みが照射される。被処理基板１００に対して効率的に光
を照射するため、金コーティングされたリフレクタ３０
３を具備する。

【００６５】また、図示されていない制御系が、現像液
吐出流量、現像液吐出時間、吸引流量、吸引時間、リン
ス液吐出量、吐出時間、ノズル移動速度、ハロゲンラン
プ３０１の出力等の制御を行う。ハロゲンランプ３０１
の出力制御は、ランプ３０１の傍らにカロリーメータ
（不図示）を配置して、その出力をモニターし、フィー
ドバックして行っている。

【００６６】先ず、加工しようとする下地膜上にレジス
ト等の感光性樹脂膜１０２が形成されたＳｉウェハ１０
１にＫｒＦエキシマーステッパーによりクロムマスクを
介して露光し、感光性樹脂膜１０２に潜像を形成する。

【００６７】その被処理基板１００を基板保持具１１１
に水平に保持させた後に、バキュームチャックにより被
処理基板１００を固定保持させる、被処理基板１００の
全面に液供給可能な現像ノズル１２０を端部上方のイニ
シャルポジションに動かす。補助板１１２の上面を被処
理基板上面と同じ高さにした。

【００６８】次に、ウェハ上に現像液を供給する具体的
方法を示す。加工しようとする下地膜上にレジスト等の
感光性樹脂膜が形成されたウェハにＫｒＦエキシマース
テッパーによりクロムマスクを介して露光し、感光性樹
脂膜に潜像を形成した。そのウェハをウェハ保持具で水
平に保持し、棒状のウェハの直径とほぼ同サイズでウェ
ハ全面に液供給可能な現像ノズル１２０をイニシャルポ
ジションに動かす。現像液吐出流量を０．７Ｌ／ｍｉ
ｎ、リンス液吐出流量を２．２Ｌ／ｍｉｎ、吸引流量を
２．５Ｌ／ｍｉｎ、移動速度０．５ｍｍ／ｓｅｃに設定
した。トータルの吐出量と吸引量が等しくないのは、基
板の上から現像カップの中に溢れているためである。

【００６９】先ず、リンス液吐出ノズル１２４からリン
ス液を吐出を開始して、補助板１１２上、及び被処理基
板１００被処理面上がリンス液で満たされた状態とし
た。被処理基板１００上のリンス液膜１４２の膜厚は、
約１．５ｍｍであった。

【００７０】次いで、現像ノズル１２０を被処理基板１
００被処理面上端部からギャップ１００μｍを保ちなが
ら速度０．５ｍｍ／ｓｅｃで走査させると同時に、現像
液吐出ノズル１２１から現像液の吐出、薬液吸引ノズル
１２３による薬液の吸引、並びにハロゲンランプ３０１
の点灯を開始させる。

【００７１】ハロゲンランプを点灯しながら現像処理す
ることにより基板及び薬液の温度が上昇し、現像反応を
より効率的に行うことができる。

【００７２】ノズルがウェハ面上を横切った後、充分リ
ンスを行い、その後基板を乾燥させレジストパターン形
成を完了した。

【００７３】本実施形態によれば、常に、新鮮な現像液
が被処理基板１００の被処理面に直接供給され、更に、
現像液に使用した現像液は、直ちに吸引除去されるた
め、被処理基板１００の被処理面において、現像液の濃
度差が生じることがない。

【００７４】被処理基板１００被処理面側から、ハロゲ
ンランプ３０１により被処理基板１００を加熱すること
により、被処理基板１００被処理面上の現像液膜１４１
が加熱され暖められる。暖められた現像液膜には対流が
起こり、現像液膜１４１の少なくとも一部に乱流が生じ
る。乱流の発生により、現像液の置換等を効率よく生じ
させ、パターン疎密による寸法変動等を低減する効果が
期待でき、膜処理の高精度化を達成することが可能とな
る。

【００７５】また、フィルタ付き窓３０２により、被処
理基板１００及び現像液膜１４１に照射される光の波長
を選択することにより、高エネルギーの光照射及び加熱
効率の向上等が図れるようになる。

【００７６】また、現像液膜が加熱されて、現像時間の
短縮化も図ることができる。

【００７７】なお、第１の実施形態に示したように、ノ
ズル１２０下面に凸部を設け、凹凸等と光による加熱等
を組み合わせて使用することもありうる。凸部１２６
は、現像液吐出ノズル１２１と薬液吸引ノズル１２３と
の間（図７（ａ）、１対の薬液吸引ノズル１２３の外側
の領域（図７（ｂ）、或いは現像液吐出ノズル１２１と
薬液吸引ノズル１２３との間及び１対の薬液吸引ノズル
１２３の外側（図７（ｃ））に形成されるなどの形態を
とる場合もある。なお、図７においては、リンス液吐出
ノズル１２４の図示を省略している。

【００７８】また、図７（ａ）〜７（ｂ）に示した現像
ノズル１２０の構成において、加熱用のランプが無い構
成（図８（ａ）〜（ｃ））であっても良い。

【００７９】又、光源についてもハロゲンランプに限定
されるものではなく、レーザ発振器等を用いても良い。
又、必要に応じてライトガイドやレンズ等の光学系と組
み合わせて使用することもできる。

【００８０】本実施形態の場合、現像ノズル１２０の下
に被処理基板１００を配置したが両者の位置関係は必ず
しもそういう設定である必要はなく、図９に示したよう
に上下関係が逆転する場合もありえる。

【００８１】又、吐出流量、時間、スキャン速度等の処
理条件についても実施例の値に限定するものではない。
同様に現像液吐出ノズル１２１、薬液吸引ノズル１２
３、リンス液吐出ノズル１２４の位置関係も上記した範
囲に限定されるものではなく、種々の変形が可能であ
る。

【００８２】又、本実施例についてはウェハの現像に関
し適用例を示したが、ウェハの現像だけに限定されるも
のではない。例えば前述の光を用いて処理速度の情報を
取得し、プロセスにフィードバックするような場合にも
適用可能である。他にもウェハのウエットエッチングや
半導体製造用のフォトマスク製作プロセスにおける基板
上の感光性膜の現像、ウエットエッチング、洗浄、及び
カラーフィルター製作プロセス、及びDVD等のディスク
の加工プロセスにおける現像等においても適用可能であ
る。

【００８３】例えば洗浄例の一つとして図１０に示した
ように、被処理基板３００の下方にリンス液吐出ノズル
３２１、リンス液乱流形成部材３２６、及び光照射部３
０１，３０２，３０３を具備したノズル３２０を配置す
る場合もあり得る。必要に応じて該処理系全体をリンス
液中に水没させる場合もあり得る。その場合、被処理基
板表面上で生成した反応生成物３１０を除去する工程に
於いて、光を照射しながら且つノズル３２０と被処理基
板３００の上下関係を逆にしておくと重力の影響によっ
て、洗浄効率をあげる方向に作用するため、被処理基板
３００表面の洗浄を効果的に行うことが可能となる。

【００８４】（第４の実施形態）図１１は、本発明の第
４の実施形態に係わる基板現像装置における基板処理部
の概略構成を示す図である。図２，３と同一な部位には
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００８５】図１１に示すように、現像ノズル１２０に
は、その内部に超音波振動子４０１を具備する。超音波
振動子４０１を駆動せることにより、現像液やリンス液
に振動を与えて流れを乱すことが可能である。

【００８６】又、更には該ノズルのノズル下面はメッシ
ュ上に表面粗さが変えてある（図１２）。図１２に示す
ように、表面粗さＲａ＝０．２０の第１の領域４１１及
びＲａ＝０．８０の第２の領域の２つの領域が存在す
る。２つの領域４１１，４１２で表面での粗さを変える
ことにより、表面での液体との摩擦力が局所的に変化す
るため流れが乱れ、且つ超音波振動子による振動を組み
合わせて左右、上下方向にさらに効率よく乱流を発生す
ることが可能となる。

【００８７】又、被処理基板の被処理面における薬液の
流速を早めるために、被処理基板の被処理面に対向する
現像ノズルの面の一部の薬液に対する濡れ性を被処理基
板の被処理面の薬液に対する濡れ性よりも親水性とした
表面状態で構成される場合もあり得る。

【００８８】上記したように濡れ性を変えることによっ
て、図１３に示すように、被処理基板１００主面上での
薬液（現像液，リンス液）４２０の流速が現像ノズル１
２０の下面での流速より早められ、Ｓｉウェハ１０１上
の感光性樹脂膜１０２のパターン間に生じる流れを大き
くすることが可能となり、感光性樹脂膜１０２のパター
ン間の薬液の置換の効率を上昇させることが可能とな
る。

【００８９】現像時、超音波振動をノズルを介して現像
液、及びリンス液に与えつつ、実施例１と同様の処理条
件にて現像処理を行うこと以外は、他の実施形態と同様
なので、現像処理の詳しい説明を省略する。

【００９０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することが可能である。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
処理基板主面と対向するノズル面との間に存在する薬液
膜の少なくとも一部に振動又は乱流を起こすことにより
液の置換等を効率よく生じさせ、パターン疎密による寸
法変動等を低減する効果が期待でき、膜処理の高精度化
を達成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わる基板現像装置における
基板処理部の概略構成を示す図。

【図２】第１の実施形態に係わる基板現像装置における
基板処理部の概略構成を示す図。

【図３】図１，２に示す現像ノズル１２０の構成を示す
図。

【図４】現像ノズルに設けられた凸部の形状を示す図。

【図５】第２の実施形態に係わる基板現像装置における
基板処理部の概略構成を示す図。

【図６】第３の実施形態に係わる基板現像装置における
基板処理部の概略構成を示す図。

【図７】現像ノズルに設けられる凸部の設置位置を示す
図。

【図８】現像ノズルに設けられる凸部の設置位置を示す
図。

【図９】現像ノズルと被処理基板との配置関係の変形例
を示す図。

【図１０】基板洗浄装置における基板処理部の概略構成
を示す図。

【図１１】第４の実施形態に係わる基板現像装置におけ
る基板処理部の概略構成を示す図。

【図１２】第４の実施形態に係わる被処理基板に対向す
る現像ノズルの面の状態を示す平面図。

【図１３】現像ノズルと被処理基板との濡れ性を変えた
場合の効果の説明に用いる図。

【符号の説明】

１００…被処理基板１０１…ウェハ１０２…感光性樹脂膜１１１…基板保持具１１２…補助板１１３…ギャップ測定機構１１４…ギャップ調整機構１１５…移動機構１２０…現像ノズル１２１…現像液吐出ノズル１２２…振動／乱流付加用ノズル１２３…薬液吸引ノズル１２４…リンス液吐出ノズル１２５…ヒータ１２６…凸部１４１…現像液膜１４２…リンス液膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H096 AA24 AA25 AA28 GA30 GA60 5F046 LA03 LA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板を略水平に保持する基板保持機
構と、前記被処理基板の被処理面に対向配置され、前記被処理
基板に対して薬液を吐出するための薬液吐出開口と、被
処理基板上の薬液を吸引するための薬液吸引開口とを具
備した薬液吐出／吸引部を有する薬液吐出／吸引機構
と、前記薬液吐出／吸引部と前記被処理基板とを相対的に水
平移動させる移動機構と、前記薬液吐出／吸引部から前記被処理基板上に吐出され
た薬液の液膜の少なくとも一部に振動，対流又は乱流を
与える振動／乱流付加機構とを具備することを特徴とす
る基板処理装置。
【請求項２】前記薬液吐出／吸引機構には、前記薬液吐
出開口及び前記薬液吸引開口を、前記相対的な水平移動
方向に、挟むように設けられ、前記薬液吐出開口から吐
出される薬液と異なる第２の薬液を前記被処理面に対し
て吐出する第２の薬液吐出開口が１対以上更に設けられ
ていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装
置。
【請求項３】前記振動／乱流付加機構が、前記被処理基
板及び、該被処理基板上に吐出された薬液の少なくとも
一方を加熱する加熱機構であることを特徴とする請求項
１に記載の基板処理装置。
【請求項４】前記加熱機構は、前記薬液吐出／吸引部の被処理基板と対向する面に設け
られた窓と、前記窓を介して前記被処理基板及び該被処理基板上の薬
液の少なくとも一方に対して、光を照射する光源とを具
備してなることを特徴とする請求項３に記載の基板処理
装置。
【請求項５】前記加熱機構は、前記被処理基板の被処理面と逆の面に対向して設けら
れ、前記被処理基板に対して光を照射する光源を具備し
てなることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装
置。
【請求項６】前記振動／乱流付加機構は、薬液吐出／吸
引部の被処理基板の被処理面に対向する面に配置形成さ
れた、複数の凸部で構成されていることを特徴とする請
求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】前記凸部は、直線状、或いはまだら状に配
置されていることを特徴とする請求項６に記載の基板処
理装置。
【請求項８】前記複数の凸部の少なくとも一部は、角状
あるいは滑らかに形成されていることを特徴とする請求
項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】前記振動／乱流付加機構が、前記薬液吐出
／吸引部に設置された超音波振動子であることを特徴と
する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１０】前記振動／乱流付加機構が、前記被処理
基板の被処理面に対向する前記薬液吐出／吸引部の面が
薬液に対する接触角の異なる２種類以上の表面状態で構
成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処
理装置。
【請求項１１】前記被処理基板の被処理面に対向する前
記薬液吐出／吸引部の面の一部の薬液に対する濡れ性
を、被処理基板の被処理面の薬液に対する濡れ性よりも
親水性とした表面状態で構成されることを特徴とした請
求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１２】前記薬液吐出開口に薬液を供給する輸送
経路に薬液加熱機能が設けられていることを特徴とする
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】前記振動／乱流付加機構が、該薬液吐出
開口と該薬液吸引開口との間に少なくとも一つ以上配置
された、薬液或いは気体を吐出する薬液／気体吐出開口
であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装
置。
【請求項１４】被処理面が略水平に保持された被処理基
板に対して薬液吐出／吸引部の薬液吐出開口から薬液を
前記被処理基板に対して連続的に吐出すると共に、前記
薬液吐出開口に隣接して前記薬液吐出／吸引部に配置さ
れた薬液吸引開口にて前記被処理面上の薬液を連続的に
吸引しつつ、前記薬液吐出／吸引部と前記被処理基板と
を相対的に水平移動させながら前記被処理面を薬液処理
する基板処理方法であって、前記薬液吐出／吸引部と前記被処理面との間、且つ前記
薬液吐出開口と前記薬液吸引開口との間の領域における
間隙には、常に新鮮な薬液を供給すると共に、被処理面
上の薬液に対して振動、対流又は乱流を生じさせること
を特徴とする基板処理方法。
【請求項１５】前記薬液吐出／吸引部と前記被処理面と
の間、且つ前記薬液吐出開口と前記薬液吸引開口との間
の領域において、前記被処理基板及び被処理面上の薬液
の少なくとも一方を加熱して被処理面上の薬液に対して
振動、対流又は乱流を生じさせることを特徴とする請求
項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１６】前記被処理基板及び被処理面上の薬液の
少なくとも一方の加熱に光を用いることを特徴とする請
求項１５に記載の基板処理方法。
【請求項１７】前記被処理基板の被処理面に光を照射し
て加熱することを特徴とする請求項１６に記載の基板処
理方法。
【請求項１８】前記被処理基板の被処理面と逆側の面に
対して光を照射して加熱することを特徴とする請求項１
６に記載の基板処理方法。
【請求項１９】前記薬液吐出／吸引部に設けられた超音
波振動子により前記薬液に対して振動を与えることによ
り、被処理面上の薬液に対して振動、対流又は乱流を生
じさせることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理
方法。