JP2003109897A - 現像処理方法および現像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光パターンを現像する現像処理において最
終の乾燥時にパターン倒れが発生し難い現像処理方法を
提供すること。 【解決手段】 基板Ｗ上の露光後のレジスト膜に現像液
を供給して露光パターンを現像する現像工程（ＳＴ２，
ＳＴ３）と、現像パターンが形成されたレジスト膜に水
系洗浄液を供給する工程（ＳＴ６）と、水系洗浄液が供
給されたレジスト膜に実質的にレジストを溶解せず、水
よりも表面張力が小さい液剤を供給する工程（ＳＴ７）
と、基板Ｗを回転させて乾燥する工程（ＳＴ８）とによ
り現像処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板上の露光後のレジスト膜の露光パターンを現像する
現像処理方法および現像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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、その全面に例えば１ｍｍの厚みになるように現像液
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、現像液を振り切り、次いで、洗浄液として
純水を供給してウエハ上に残存する現像液を洗い流す。
その後、ウエハを高速で回転してウエハ上に残存する現
像液および洗浄液を振り切りウエハを乾燥させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、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
が出現するに至り、上述のような現像工程における最終
の振り切り乾燥の際に、そのような微細かつ高アスペク
ト比のレジストパターンが倒れるという、「パターン倒
れ」が大きな問題となっている。

【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、露光パターンを現像する現像処理において最
終の乾燥時にパターン倒れが発生し難い現像処理方法お
よび現像処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点では、基板上の露光後のレジス
ト膜に現像液を供給して露光パターンを現像する現像工
程と、現像パターンが形成されたレジスト膜に水系洗浄
液を供給する工程と、前記水系洗浄液が供給されたレジ
スト膜に、実質的にレジストを溶解せず、水よりも表面
張力が小さい液剤を供給する工程と、前記基板を回転さ
せて乾燥する工程とを具備する現像処理方法を提供す
る。

【０００７】本発明の第２の観点では、基板上の露光後
のレジスト膜に現像液を供給して露光パターンを現像す
る現像工程と、基板を回転させながら現像パターンが形
成されたレジスト膜に水系洗浄液を供給する工程と、基
板を回転させながら前記水系洗浄液が供給されたレジス
ト膜に、実質的にレジストを溶解せず、水よりも表面張
力が小さい液剤を供給して前記水系洗浄液を置換する工
程と、前記基板を回転させて乾燥する工程とを具備する
現像処理方法を提供する。

【０００８】本発明の第３の観点によれば、基板上の露
光後のレジスト膜に現像液を供給して露光パターンを現
像する現像処理装置であって、基板を略水平に保持する
基板保持部材と、前記基板保持部材を回転させる回転機
構と、基板保持部材上の基板に現像液を供給する現像液
供給機構と、現像パターンが形成されたレジスト膜に水
系洗浄液を供給する水系洗浄液供給機構と、前記水系洗
浄液が供給されたレジスト膜に、実質的にレジストを溶
解せず、水よりも表面張力が小さい液剤を供給する液剤
供給機構とを具備し、前記液剤供給機構から液剤が供給
された後、前記回転機構により基板が回転されて乾燥さ
れる現像処理装置を提供する。

【０００９】本発明においては、水系洗浄液で基板上の
現像液を洗浄した後、水よりも表面張力の小さい液剤を
供給するので、表面張力の大きい水系洗浄液が表面張力
が小さい液剤に置換され、振り切り乾燥の際にレジスト
パターンに及ぼされる応力を小さくすることができる。
したがって、レジストパターン倒れを抑制することがで
きる。また、液剤としてレジストを溶解しないものを用
いるので、レジストパターンに悪影響を及ぼすことがな
い。

【００１０】本発明において、前記液剤としては有機溶
剤が好ましい。一般的に有機溶剤は表面張力が小さく、
このような目的に適している。有機溶剤は疎水性である
ことが好ましい。このように疎水性の有機溶剤を用いる
ことにより水系洗浄液と容易に分離することができ、有
機溶剤を回収する工程を付加して有機溶剤を再利用する
ことが可能となる。また、このような疎水性の有機溶剤
としては、ハイドロフルオロエーテル類、キシレン、ヘ
キサメチルジシラザンの少なくとも１種を用いることが
できる。さらに、このような疎水性の有機溶剤の中で
は、ハイドロフルオロエーテル類のように水系洗浄液よ
りも比重が大きいものであることが好ましい。これによ
り、有機溶剤が回収タンク内の下部に存在することとな
り有機溶剤の回収を一層容易に行うことが可能となる。
前記液剤としては希フッ酸を用いることもできる。前記
現像パターンに対応するレジストパターンと前記液剤と
の間の接触角は、６０〜１２０°であることが好まし
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】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
現像処理方法を実施するための現像処理ユニットを搭載
し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。これらの
図において、平面内において互いに直交する方向をＸ−
Ｙ、垂直方向をＺで示している。

【００１２】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。

【００１３】上記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この
システムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ
搬出したり、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１
１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。

【００１４】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、ウエハカセットＣＲを載置する
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２０
ａ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側に向けて一列に載置可能と
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、載置台２０と処理ステーション１
１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、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の処理ユニット群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。

【００１５】上記処理ステーション１１は、ウエハＷに
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。

【００１６】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４
６も一体的に回転可能となっている。

【００１７】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。

【００１８】また、図１に示すように、この実施の形態
においては、４個の処理ユニット群Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，
Ｇ_４が搬送路２２ａの周囲に配置されており、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。

【００１９】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はシステム正面側に並列に配置され、
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。また、
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。

【００２０】第１の処理ユニット群Ｇ_１では、カップＣ
Ｐ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、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジス
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。

【００２１】第３の処理ユニット群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（Ａ
Ｄ）、ウエハＷの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。

【００２２】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。

【００２３】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
ようになっている。したがって、第５の処理ユニット群
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。

【００２４】上記インターフェイス部１２は、奥行方向
（Ｘ方向）の長さが処理ステーション１１と同じであ
り、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。また、このウエハ搬送用アー
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
置側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。

【００２５】このように構成されるレジスト塗布現像処
理システム１においては、ウエハカセットＣＲから処理
前のウエハＷを１枚ずつウエハ搬送機構２１によって取
り出し、処理ステーション１１のアライメントユニット
（ＡＬＩＭ）へ搬入する。次いで、ここで位置決めされ
たウエハＷを主ウエハ搬送機構２２により搬出し、アド
ヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入してアドヒージョン
処理を施す。このアドヒージョン処理の終了後、ウエハ
Ｗを主ウエハ搬送機構２２により搬出し、クーリングユ
ニット（ＣＯＬ）に搬送して、ここで冷却する。次い
で、ウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送
してレジスト塗布を行い、さらに、ホットプレートユニ
ット（ＨＰ）でプリベーク処理を行って、エクステンシ
ョン・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を介して、
インターフェイス部１２に搬送し、そこからウエハ搬送
機構２４により隣接する露光装置に搬送する。さらに、
露光装置にて露光処理のなされたウエハＷを、ウエハ搬
送機構２４によりインターフェイス部１２、エクステン
ションユニット（ＥＸＴ）を介して処理ステーション１
１に搬送する。処理ステーション１１において、主ウエ
ハ搬送機構２２によりウエハＷをホットプレートユニッ
ト（ＨＰ）に搬送してポストエクスポージャー処理を施
し、さらに現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送して現像処理
を施した後、ホットプレートユニット（ＨＰ）でポスト
ベーク処理を行い、クーリングユニット（ＣＯＬ）にお
いて冷却した後、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に搬送する。以上の
ようにして所定の処理がなされたウエハＷを、ウエハ搬
送機構２１がウエハカセットＣＲに収納する。

【００２６】次に、本発明の現像処理方法を実施するた
めの現像処理ユニット（ＤＥＶ）について図４および図
５を参照しながら説明する。図４および図５は、現像処
理ユニット（ＤＥＶ）の全体構成を示す断面図および平
面図である。

【００２７】この現像処理ユニット（ＤＥＶ）は筐体５
０を有し、そ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、筐体５０の底板５０ａ
の開口に昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウ
ムからなるキャップ状のフランジ部材５６を介してたと
えばエアシリンダからなる昇降駆動機構５８および昇降
ガイド６０と結合されている。駆動モータ５４の側面に
はたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却
ジャケット６２が取り付けられ、フランジ部材５６は、
この冷却ジャケット６２の上半部を覆うように取り付け
られている。

【００２８】現像液塗布時、フランジ部材５６の下端
は、底板５０ａの開口の外周付近で底板５０ａ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
け渡しが行われる時は、昇降駆動機構５８が駆動モータ
５４およびスピンチャック５２を上方へ持ち上げること
でフランジ部材５６の下端が筐体５０の底板５０ａから
上昇するようになっている。

【００２９】カップＣＰの底部には、その中央寄りの部
分に排気管６４が接続され、またその外側寄りの部分に
排液管６６が接続されている。そして、排気管６４から
カップＣＰ内の気体が排気されるとともに、排液管６６
からは、現像液を振り切るときに飛散した現像液や現像
液を洗い流すための洗浄液、および有機溶剤が排出され
る。なお、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の筐体５０の側
壁には、ウエハ保持部材４８が侵入するための開口７０
が形成されている。

【００３０】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８１と、現像
後のウエハＷに純水のような水系洗浄液を供給するため
の水系洗浄液供給ノズル８４と、水系洗浄液を供給後の
ウエハＷに実質的にレジストを溶解せず、水よりも表面
張力が小さい液剤を供給するための液剤供給ノズル８７
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。そして、現像液
供給ノズル８１は現像液供給配管８２を介して現像液供
給部８３に接続されており、水系洗浄液供給ノズル８４
は水系洗浄液供給配管８５を介して水系洗浄液供給部８
６に接続されており、液剤供給ノズル８７は液剤供給配
管８８を介して液剤供給部８９に接続されている。

【００３１】現像液供給ノズル８１は第１のノズルスキ
ャンアーム９１の先端部に着脱可能に取り付けられてお
り、水系洗浄液供給ノズル８４は第２のノズルスキャン
アーム９２の先端部に着脱可能に取り付けられており、
液剤供給ノズル８７は第３のノズルスキャンアーム９３
の先端に着脱可能に取り付けられている。そして、これ
ら第１、第２、第３のノズルスキャンアーム９１，９
２，９３は、それぞれ、筐体５０の底板５０ａの上にＹ
方向に沿って敷設されたガイドレール９４上から垂直方
向に延び、ガイドレール９４上を水平移動可能な第１の
垂直支持部材９５、第２の垂直支持部材９６および第３
の垂直支持部材９７の上端部に取り付けられており、現
像液供給ノズル８１、水系洗浄液供給ノズル８４、およ
び液剤供給ノズル８７は、これら第１、第２、第３の垂
直支持部材９５，９６，９７とともに図示しないＹ軸駆
動機構によってＹ方向に沿って移動するようになってい
る。また、第１、第２、第３の垂直支持部材９５，９
６，９７は図示しないＺ軸駆動機構によってＺ方向に移
動可能となっており、現像液供給ノズル８１、水系洗浄
液供給ノズル８４、および液剤供給ノズル８７は、対応
する垂直支持部材の移動によってウエハＷに近接した吐
出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。なお、現像液供給ノズル８１は、ノズル
待機部９８に待機されるようになっており、このノズル
待機部９８には現像液供給ノズル８１を洗浄するノズル
洗浄機構９９が設けられている。

【００３２】上記現像液供給ノズル８１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、現像液の塗布の際に
は、ウエハＷの上方に位置する現像液供給ノズル８１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８１をガイドレ
ール９４に沿ってスキャンさせてもよい。

【００３３】また、上記水系洗浄液供給ノズル８４およ
び液剤供給ノズル８７はストレートノズルで構成されて
おり、水系洗浄液供給ノズル８４は、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水系洗浄液を供給して洗浄し、液
剤供給ノズル８７は、水系洗浄液による洗浄後に実質的
にレジストを溶解せず、水よりも表面張力が小さい液剤
を供給して水系洗浄液を置換する。

【００３４】現像液供給部８３、水系洗浄液供給部８６
および液剤供給部８９からの現像液、水系洗浄液および
液剤の供給は、液供給制御部１００によって制御される
ようになっている。

【００３５】次に、このように構成された現像処理ユニ
ット（ＤＥＶ）における現像処理の動作を図６の工程図
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を、主ウエハ搬送機構２２によって現像処理ユ
ニット（ＤＥＶ）内のカップＣＰの真上まで搬送し、ス
ピンチャック５２を昇降駆動機構５８によって上昇させ
ることによりスピンチャック５２上に真空吸着させる
（ＳＴ１）。

【００３６】次いで、現像液供給ノズル８１をウエハＷ
のほぼ中央上方に移動させ、この現像液供給ノズル８１
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、または、現
像液供給ノズル８１をガイドレール９４に沿ってウエハ
Ｗの一方の端部から他方の端部へスキャンしながら現像
液を吐出することにより、現像液をウエハＷ全面に塗布
し、図７の（ａ）に示すように、例えば１．２ｍｍの厚
さの現像液パドル１０１を形成する（ＳＴ２）。このよ
うにして現像液パドル１０１をウエハＷ上に静止させる
ことにより現像を進行させる（ＳＴ３）。このように現
像が進行している間、図７の（ｂ）に示すように、現像
液供給ノズル８１を待機位置９８に移動させ、水系洗浄
液供給ノズル８４をウエハＷのほぼ中央上方に移動させ
る（ＳＴ４）。

【００３７】所定時間経過後、スピンチャック５２を所
定の回転速度で回転させることによりウエハＷから現像
液を振り切り（ＳＴ５）、それとほぼ同時に、図７の
（ｃ）に示すように、ウエハＷを所定の回転速度で回転
させながら水系洗浄液供給ノズル８４からウエハＷ上の
現像パターンが形成されたレジスト膜へ水系洗浄液、例
えば純水を供給し、レジスト膜上に存在する現像液を洗
い流す（ＳＴ６）。

【００３８】このような洗浄工程の後、図７の（ｄ）に
示すように、液剤供給ノズル８７をウエハＷのほぼ中央
上方に移動させ、ウエハＷを所定の回転速度で回転させ
ながら、現像パターンが形成された洗浄後のレジスト膜
へ実質的にレジストを溶解せず、水よりも表面張力が小
さい液剤を供給する（ＳＴ７）。これにより、レジスト
膜上の水系洗浄液および残留している現像液の大部分が
上記液剤に置換される。すなわち、レジスト膜の表面が
上記液剤に覆われた状態となる。なお、液剤を供給する
際には、供給中の一部の期間ウエハが停止していてもよ
い。

【００３９】このようにしてウエハＷのレジスト膜の水
系洗浄液を上記液剤に置換した後、ウエハＷを高速で回
転させ、ウエハＷ上に残存する液剤を振り切ってウエハ
Ｗを乾燥させる（ＳＴ８）。これにより、一連の現像処
理が終了する。

【００４０】このように、本実施形態においては、現像
工程終了後にウエハＷ上のレジスト膜を水系洗浄液で洗
浄し、次いでレジスト膜に水よりも表面張力が小さい液
剤を供給するので、表面張力の大きい水系洗浄液が、よ
り表面張力が小さい液剤に置換され、振り切り乾燥の際
にレジストパターンに及ぼされる応力を小さくすること
ができ、レジストパターン倒れを抑制することができ
る。すなわち、純水のような水系洗浄液は表面張力が大
きいため、ウエハＷの回転にともなう遠心力によってレ
ジストパターンの凹部から抜け出る際に、表面張力に抗
する大きな応力がレジストパターンに及ぼされるが、こ
のように水よりも表面張力が小さい液剤の供給によって
水系洗浄液がその液剤に置換され、レジストパターンの
凹部にはこのような水よりも表面張力の小さい液剤が存
在するため、これが凹部から抜け出る際のレジストパタ
ーンに及ぼされる応力を水系洗浄液のときよりも格段に
小さくすることができ、レジストパターンが倒れ難くな
る。この場合に、上記液剤の供給時間あるいは液剤の供
給量等を調整し、図８に示すレジストパターン１０２と
その間の液剤１０３との接触角θを６０°以上１２０°
未満、好ましくは７０°以上１２０°未満となるように
すれば、液剤の表面張力が極めて小さいものとなり、レ
ジストパターン倒れの発生をより有効に防止することが
できる。また、この液剤として、上述のように実質的に
レジストを溶解しないものを用いるので、レジストパタ
ーンに悪影響を及ぼすこともない。

【００４１】ところで、接触角θは実際にパターンとパ
ターンとの間に液剤が存在する状態で測定されるが、こ
のような液剤として揮発性の高いものを採用した場合に
は接触角θを直接測定することは困難である。このよう
な場合には、上記ＳＴ８が終了した後、パターンとパタ
ーンとの間に純水を入れて接触角を測定することにより
近似的にその液剤の接触角θを求めることができる。こ
れは、接触角θが上記液剤によるレジストの表面改質効
果と液剤の表面張力とによって決定され、そのうちの表
面改質効果が支配的であるからである。すなわち、純水
を入れた後の接触角の値は表面張力の寄与分が液剤から
純水に変わっただけであり、その液剤の接触角θに近似
した値となる。より精度を高めるためには、何らかの方
法で表面張力の寄与分を補正すればよい。

【００４２】ここで用いる液剤としては、レジストを溶
解しないものであれば特に限定されるものではないが、
一般的に表面張力が小さいことが知られている有機溶剤
を用いることが好ましい。

【００４３】有機溶剤としては、水系洗浄液との親和性
が低い疎水性のものであることが好ましい。このような
疎水性の有機溶剤を用いることにより、有機溶剤の分離
回収を容易に行うことができ、有機溶剤の再利用を図る
ことができる。このような疎水性の有機溶剤としては、
ハイドロフルオロエーテル類、キシレン、ヘキサメチル
ジシラザン（ＨＭＤＳ）の少なくとも１種を好適に用い
ることができる。

【００４４】この場合に、分離回収を一層容易にする観
点からは、水系洗浄液よりも比重が高い有機溶剤を用い
ることが好ましい。上記ハイドロフルオロエーテル類が
このような有機溶剤に該当する。ハイドロフルオロエー
テル類としては、メチルパーフルオロイソブチルエーテ
ル、メチルパーフルオロブチルエーテルを挙げることが
でき、これら単独または混合して用いることができる。

【００４５】もちろん上記液剤としては有機溶剤以外で
あってもよく、例えば希フッ酸を挙げることができる。
希フッ酸としては濃度が０．１〜１０％のものが好まし
く、０．５〜２％のものがより好ましい。

【００４６】次に、本発明の効果を確認した実験につい
て説明する。ウエハに厚さ０．８μｍのレジスト膜を形
成し、これに０．２μｍ幅で長さ７．０μｍの条状のパ
ターンが０．２μｍ間隔で平行に形成されるように露光
を行った。露光の際のフォーカスキャリブレーションは
１．１を基準として−０．１（１．０）、−０．２
（０．９）で行った。露光後、図９に示すように、現像
液供給ノズルをパターン方向と垂直にスキャンしながら
現像液を供給して塗布したもの、およびパターン方向と
平行にスキャンしながら現像液を供給して塗布したもの
の両方について、現像液パドルを所定時間静止させて現
像処理を行った後、引き続いて以下の処理を行った。

【００４７】まず、ウエハを回転させてレジスト膜上の
現像液を振り切った後、ウエハを回転させながら洗浄液
として純水を供給してレジスト膜を洗浄した。この際
に、ウエハの回転速度を最初１２００ｒｐｍにして５秒
間洗浄後、５００ｒｐｍに減速して１０秒間洗浄した。
次いで、ウエハの回転を停止させた状態でハイドロフル
オロエーテル（ＨＦＥ）系溶剤（メチルパーフルオロイ
ソブチルエーテルとメチルパーフルオロブチルエーテル
とを混合したもの）をウエハ上のレジスト膜に５秒間供
給し、続いてウエハを５００ｒｐｍで１０秒間回転させ
た後、再び停止させて１５秒間放置し、ウエハ上のレジ
ストに付着した純水を上記溶剤に置換した。その後、ウ
エハを２０００ｒｐｍで１５秒間回転させて有機溶剤を
振り切り、ウエハを乾燥させた。

【００４８】また、比較のため、同様にして純水洗浄を
行った後、ＨＦＥ系溶剤による洗浄を行わないで、同様
にウエハを２０００ｒｐｍで１５秒間回転させて純水を
振り切ったものも準備した。

【００４９】これらウエハにおいて、図１０に示す十字
方向およびクロス方向の２１個の領域（ショット）につ
いて、現像後のレジストパターンを走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）写真にて観察した。各ショットとも現像後の
レジストパターンが５個含まれる視野とし、各ショット
毎にパターン倒れが存在するか否かを１，０判定した。
そして、パターン倒れが生じていたショットの割合を把
握した。その結果を図１１に示す。図１１に示すよう
に、純水洗浄後、純水を有機溶剤で置換して振り切り乾
燥した場合には、純水洗浄後に振り切り乾燥した場合に
比べて、いずれの条件においても格段にパターン倒れが
減少した。このように、本発明の効果が実験により確認
された。

【００５０】上述したように、実質的にレジストを溶解
せず、水よりも表面張力が小さい液剤として疎水性の有
機溶剤を用いた場合には、有機溶剤の分離回収を容易に
行うことができ、特に水系洗浄液よりも比重が高い場合
に一層容易に分離回収を行うことができるが、この場合
に有機溶剤の分離回収を実現可能な有機溶剤回収機構に
ついて図１２を参照しながら説明する。

【００５１】図１２に示すように、カップＣＰの底部に
設けられた排液管６６は、下方で現像工程終了後に振り
切られた現像液の排液を導く現像排液配管１１１と、水
系洗浄液および有機溶剤の排液を導く洗浄排液配管１１
３とに分岐しており、配管１１１に設けられたバルブ１
１２および配管１１３に設けられたバルブ１１４を開閉
することにより、排液するほうの配管を切替可能となっ
ている。有機溶剤回収機構１３０は、洗浄排液配管１１
３と、この洗浄排液配管１１３が接続される中間タンク
１１５とを有しており、この中間タンク１１５内に水系
洗浄液１１７および有機溶剤１１８が貯留される。有機
溶剤１１８として水系洗浄液１１７よりも比重が大きい
もの、例えばＨＦＥを使用するので、水系洗浄液１１７
が上方、有機溶剤１１８が下方になるように中間タンク
１１５内で分離する。また、有機溶剤回収機構１３０
は、中間タンク１１５の底部に接続された有機溶剤回収
配管１１９を有しており、この有機溶剤回収配管１１９
は、液剤供給配管８８に接続されている。有機溶剤回収
配管１１９には、ポンプ１２０、フィルタ１２１および
バルブ１２２が介在されており、ポンプ１２０の駆動力
によって中間タンク１１５から液剤供給配管８８に有機
溶剤１１８を送って再利用を図ることができる。そし
て、液剤供給部８９からの新しい有機溶剤と回収された
有機溶剤との切替は、有機溶剤回収配管１１９に設けら
れたバルブ１２２および液剤供給配管８８に設けられた
バルブ１２３を開閉することにより行うことができる。
一方、中間タンク１１５の側壁の上部には、水系洗浄液
排液配管１１６が接続されており、相対的に比重が小さ
い水系洗浄液１１７のみをこの配管１１６を介してドレ
インとして工場の廃液ラインに流すことが可能となる。

【００５２】以上のような構成によれば、水系洗浄液と
パターン倒れを防止するために用いられる有機溶剤とを
極めて容易に分離し、有機溶剤のみを回収することがで
きる。したがって、極めて容易に有機溶剤を再利用する
ことが可能となる。

【００５３】なお、有機溶剤としてＨＭＤＳのように疎
水性ではあるが水系洗浄液よりも比重の小さいものを用
いた場合には、中間タンクの上部に有機溶剤回収配管を
設け、底部に水系洗浄液排液配管を設けることにより、
その分離回収を行うことが可能である。

【００５４】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、水系洗浄液として純水を例示したが、純水に他の
物質が多少添加したものであってもよい。また、上記実
施形態では水系洗浄液の供給時および液剤の供給時にウ
エハを回転させたが、必ずしもウエハを回転させる必要
はない。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。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水系洗浄液で基板上の現像液を洗浄した後、水よりも表
面張力の小さい液剤を供給するので、表面張力の大きい
水系洗浄液が表面張力が小さい液剤に置換され、振り切
り乾燥の際にレジストパターンに及ぼされる応力を小さ
くすることができる。したがって、レジストパターン倒
れを抑制することができる。また、液剤としてレジスト
を溶解しないものを用いるので、レジストパターンに悪
影響を及ぼすことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像処理方法を実施するための現像処
理ユニットを搭載した半導体ウエハのレジスト塗布現像
処理システムの全体構成を示す平面図。

【図２】図１に示すレジスト塗布現像処理システムを示
す正面図。

【図３】図１に示すレジスト塗布現像処理システムを示
す背面図。

【図４】本発明が適用される現像処理ユニットの全体構
成を示す断面図。

【図５】本発明が適用される現像処理ユニットを示す平
面図。

【図６】本発明の一実施形態における現像処理方法の工
程を示すフローチャート。

【図７】本発明の一実施形態における現像処理方法の各
工程の処理状態を示す図。

【図８】レジストパターンとその間の液剤との接触角を
示す図。

【図９】本発明の効果を示す実験におけるパターンと現
像液供給ノズルのスキャン方向との関係を説明するため
の図。

【図１０】本発明の効果を示す実験においてパターン倒
れを確認した領域（ショット）を示す図。

【図１１】本発明の効果を示す実験の結果を示す図。

【図１２】図４および図５に示す現像処理ユニットに設
けられる有機溶剤を分離回収する有機溶剤回収機構を示
す模式図。

【符号の説明】

５１……スピンチャック ８１……現像液供給ノズル ８３……現像液供給部 ８４……水系洗浄液供給ノズル ８６……水系洗浄液供給部 ８７……液剤供給ノズル ８９……液剤供給部 １３０……有機溶剤回収機構 ＤＥＶ……現像処理ユニット Ｗ……半導体ウエハ

フロントページの続き (72)発明者 岩城 浩之 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H096 AA25 GA18 LA25 LA30 5F046 LA01 LA03 LA12 LA14

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の露光後のレジスト膜に現像液を
   供給して露光パターンを現像する現像工程と、 現像パターンが形成されたレジスト膜に水系洗浄液を供
   給する工程と、 前記水系洗浄液が供給されたレジスト膜に、実質的にレ
   ジストを溶解せず、水よりも表面張力が小さい液剤を供
   給する工程と、 前記基板を回転させて乾燥する工程とを具備することを
   特徴とする現像処理方法。
2. 【請求項２】 基板上の露光後のレジスト膜に現像液を
   供給して露光パターンを現像する現像工程と、 基板を回転させながら現像パターンが形成されたレジス
   ト膜に水系洗浄液を供給する工程と、 基板を回転させながら前記水系洗浄液が供給されたレジ
   スト膜に、実質的にレジストを溶解せず、水よりも表面
   張力が小さい液剤を供給して前記水系洗浄液を置換する
   工程と、 前記基板を回転させて乾燥する工程とを具備することを
   特徴とする現像処理方法。
3. 【請求項３】 前記液剤は有機溶剤であることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の現像処理方法。
4. 【請求項４】 前記有機溶剤は疎水性であることを特徴
   とする請求項３に記載の現像処理方法。
5. 【請求項５】 前記有機溶剤は、ハイドロフルオロエー
   テル類、キシレン、ヘキサメチルジシラザンの少なくと
   も１種であることを特徴とする請求項４に記載の現像処
   理方法。
6. 【請求項６】 前記有機溶剤は前記水系洗浄液よりも比
   重が大きいことを特徴とする請求項４に記載の現像処理
   方法。
7. 【請求項７】 前記有機溶剤を回収する工程をさらに有
   することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか
   １項に記載の現像処理方法。
8. 【請求項８】 前記液剤は希フッ酸であることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の現像処理方法。
9. 【請求項９】 基板上の露光後のレジスト膜に現像液を
   供給して露光パターンを現像する現像処理装置であっ
   て、 基板を略水平に保持する基板保持部材と、 前記基板保持部材を回転させる回転機構と、 基板保持部材上の基板に現像液を供給する現像液供給機
   構と、 現像パターンが形成されたレジスト膜に水系洗浄液を供
   給する水系洗浄液供給機構と、 前記水系洗浄液が供給されたレジスト膜に、実質的にレ
   ジストを溶解せず、水よりも表面張力が小さい液剤を供
   給する液剤供給機構とを具備し、 前記液剤供給機構から液剤が供給された後、前記回転機
   構により基板が回転されて乾燥されることを特徴とする
   現像処理装置。
10. 【請求項１０】 前記液剤供給機構は、基板に有機溶剤
    を供給することを特徴とする請求項９に記載の現像処理
    装置。
11. 【請求項１１】 前記液剤供給機構は、基板に疎水性の
    有機溶剤を供給することを特徴とする請求項１０に記載
    の現像処理装置。
12. 【請求項１２】 前記液剤供給機構は、基板に疎水性の
    有機溶剤として、ハイドロフルオロエーテル類、キシレ
    ン、ヘキサメチルジシラザンの少なくとも１種を供給す
    ることを特徴とする請求項１１に記載の現像処理装置。
13. 【請求項１３】 前記液剤供給機構は、基板に水系洗浄
    液よりも比重が大きい疎水性の有機溶剤を供給すること
    を特徴とする請求項１１に記載の現像処理装置。
14. 【請求項１４】 前記液剤供給機構から供給された疎水
    性の有機溶剤を回収する回収機構をさらに有することを
    特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に
    記載の現像処理装置。
15. 【請求項１５】 前記液剤供給機構は、基板に希フッ酸
    を供給することを特徴とする請求項９に記載の現像処理
    装置。