JP2004014646A - 基板処理装置、基板処理方法及びノズル - Google Patents

Abstract

【課題】基板に付着したミセルや不溶解物等の不純物を除去することができる基板処理装置及び基板処理方法、またこれらに用いられるリンス処理用のノズルを提供すること。
【解決手段】現像液が供給された基板に対し、ノズル５５の主孔５５ｂと副孔５５ｃからリンス液を吐出すれば、基板上で攪乱作用を発生させることができ、この気泡が不純物に応力を与えることで当該不純物を除去することが可能となる。しかも、このリンス処理は従来までのように処理液を洗い流す作用も兼ねているため、処理時間を増加させることはない。
【選択図】　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程において、例えば半導体基板上のレジストパターンを現像する基板処理装置、基板処理方法及びこれらに用いられるリンス処理用のノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造のフォトリソグラフィー工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）の表面にフォトレジストを塗布し、レジスト上にマスクパターンを露光し、これを現像してウェハ表面にレジストパターンを形成している。
【０００３】
このようなフォトリソグラフィー工程において、例えばパドル現像処理では、ウェハ上に現像液を供給しそのまま所定時間ウェハを放置することで現像を進行させる。そしてその後に、例えばリンス液をウェハ上に供給して現像液を洗い流す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像処理の進行中に、塩析反応によってミセル（ミクロレベルの流動分子の集合状態）が形成される場合があり、このミセルが静電気力あるいはファンデルワールス力によってウェハに付着したまま残存し欠陥が発生するといった問題が生じている。また、現像液の供給により生じるｐＨショック（ペーハーショック）によって不溶解物が析出される場合もあり、この不溶解物も同様にウェハに付着しやすい。また、レジストのポリマー表面から不溶解物が削れてこの不溶解物が再付着することも多い。このようなミセルや不溶解物は、上記のように静電気力等の強い力によってウェハに付着するため、現状のリンス処理によっては除去できないという問題がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、基板に付着したミセルや不溶解物等の不純物を除去することができる基板処理装置及び基板処理方法、またこれらに用いられるリンス処理用のノズルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の基板処理装置は、基板を保持する保持部と、保持部に保持された基板に処理液を供給する手段と、処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに、前記処理液を洗い流すリンス手段とを具備する。
【０００７】
本発明では、処理液が供給された基板に対し、リンス手段により第１の液と第２の液とを吐出することで、これら処理液と、第１の処理液と、第２の処理液とが攪乱され、この攪乱により例えば気泡が発生する。この攪乱や気泡が不純物に対し応力を与えることで当該不純物を除去することが可能となる（以下、これを攪乱効果という。）。しかも、このリンス手段は従来までのように処理液を洗い流す作用も兼ねているため、処理時間を増加させることはない。ここで処理液は例えば現像液である。また例えば、第１の液と第２の液はそれぞれ純水を用いることができる。
【０００８】
本発明の一の形態は、前記保持部は基板を回転させる手段とさらに具備し、基板を回転させながら前記第１の液と第２の液とを吐出する。例えば基板の中央部に第１の液と第２の液とを吐出するようにすれば、第１の液と第２との混合液が回転の遠心力で基板上を流れる。これにより基板表面での攪乱された液の運動エネルギーが増し不純物の除去作用を高めることができる。
【０００９】
本発明の一の形態は、前記リンス手段は、前記第１の液を吐出する第１の孔が形成された第１の吐出部と、前記第２の液を吐出する第２の孔が形成された第２の吐出部とを有するノズルを具備する。このような第１の孔と第２の孔とを設けることにより、攪乱作用を発生させるために第１の液と第２の液とを分けて吐出できる。そして、例えばノズルへ供給される液の供給系（ここで供給系とは例えば液を圧送するためのポンプや配管等をいう。）が同じであれば、第１の孔の大きさと第２の孔の大きさとを異なるようにすることにより、径の小さい孔から吐出される液の流量を、径の大きい孔から吐出される液の流量より少なくすることができる。これにより、例えば基板中央部に第１の孔から第１の液を吐出する場合、基板中央部から基板周縁部に向けて攪乱された液がスムーズに流れるようになり不純物の除去作用が向上する。なお、例えば第１の液の供給系と第２の液の供給系とを別個のものにする場合には、供給系のポンプ等の圧力調整等により流速を可変できる。
【００１０】
本発明の一の形態は、前記第２の孔は前記第１の孔の周囲に複数設けられていることが好ましい。例えばノズルを基板の中央部上に配置させ、第１の孔から第１の液を基板の中央部に吐出し、第１の孔の周囲に複数設けられた第２の孔から第２の液を、基板上で拡散している第１の液上に円状に供給する。このようにすれば攪乱された液を基板上で均一に拡散させることができ、不純物の除去作用が向上する。特に、上記のように基板を回転させる場合に有効である。
【００１１】
さらに、例えばノズルへ供給される液の供給系が同じであれば、第２の孔の大きさを第１の孔の大きさより小さくすることにより、第２の液の流量を第１の液のそれよりも少なくすることができ、例えば気泡の発生効率等の攪乱効果を高めることができる。具体的には、前記第１の孔の径は１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、前記第２の孔の径は０．２〜１．０ｍｍである。第１の孔の径をこのようにしたのは、所定の吐出圧で液を吐出した場合、その径を３．０ｍｍより大きくすると液の単位時間当りの流量が多くなりすぎてしまい、そのインパクトによりレジストパターンの倒壊が発生するおそれがあるからである。また、第２の孔の径をこのようにしたのは、所定の吐出圧で液を吐出した場合、その径を１．０ｍｍ以上とすると流量が多くなりすぎてしまい、基板上に吐出された第２の液が基板中央部へも流れ、液が滞留することにより不純物が再付着する等、除去作用が低下するからである。また具体的な第１及び第２の液の流量については、第１の液の吐出流量は５００ｍｌ／ｍｉｎ〜１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、前記第２の液の吐出流量は１００ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎであることが好ましい。このような流量とすることにより、基板中央部から周縁部へ攪乱された液がスムーズに流れ、不純物を除去することができる。
【００１２】
本発明の一の形態は、前記ノズルは、前記第１の吐出部と前記第２の吐出部との間に設けられた溝部を具備する。例えば第１の吐出部と第２の吐出部の吐出面が同じである場合に比べ、このような溝部を設けることで、液の吐出の際、第１の液と第２の液との干渉の防止効果を向上させることができ、確実に基板上で攪乱効果を発生させることができる。
【００１３】
本発明の一の形態は、前記第１の液の吐出方向と前記第２の液の吐出方向とが異なる。例えば第２の液の吐出方向を基板面に対して基板内側の斜め方向に向くようにした場合、第１の液が基板中央部から基板外側へ拡散する方向とは逆方向に向けて第２の液が吐出されるので、例えば気泡の発生率等の攪乱効果を高めることができる。
【００１４】
本発明の一の形態は、前記リンス手段は、前記第１の液を吐出する第１の孔が形成された第１のノズルと、前記第２の液を吐出する第２の孔が形成された第２のノズルとを具備する。このように２つのノズルを用意してそれぞれのノズルから第１の液と第２の液とを吐出し例えば気泡等の攪乱効果を発生させることができる。この場合、前記第２の孔の大きさを前記第１の孔の大きさより小さくすることで、上記したように第２の液の流量を第１の液のそれより少なくすることができる。その結果、攪乱効果を発生させつつ、基板中央部から周縁部へ攪乱された液をスムーズに流し、不純物を除去することができる。
【００１５】
本発明の別の観点に係る基板処理装置は、基板を保持する保持部と、保持部に保持された基板に処理液を供給する手段と、長尺形状を有し、その長手方向に第１の孔と複数の第２の孔とが列設され、前記処理液が供給された基板に対し前記第１の孔と前記第２の孔からそれぞれ第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに、前記処理液を洗い流すリンス手段とを具備する。
【００１６】
本発明では、長尺形状を有するノズルの長手方向に第１の孔と複数の第２の孔とが列設されているので、基板の中央部に吐出された第１の液に対しその外側で第２の液を複数の孔から吐出させることができる。その結果、例えば基板を回転させながら吐出を行う場合、基板全面に短時間で、例えば気泡発生等の攪乱作用を与えることができ、不純物の除去効率を高めることができる。この場合、例えば前記第１の孔から基板の中央部に第１の液を吐出し、前記第２の孔からその中央部より基板外側に第２の液を吐出すればよい。
【００１７】
本発明の基板処理方法は、基板に処理液を供給する工程と、前記処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに、前記処理液を洗い流す工程とを具備する。
【００１８】
本発明では、処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出すれば例えば気泡発生等の攪乱作用を発生させることができ、この攪乱作用が不純物に応力を与えることで当該不純物を除去することが可能となる。しかも、従来までのように処理液を洗い流す作用も兼ねているため、処理時間を増加させることはない。
【００１９】
本発明の一の形態は、前記第１の液を前記第２の液よりも先に吐出する。このように基板上に第１の液を供給し、ある程度第１の液を基板上で拡散させてから第２の液を吐出することにより、第２の液の吐出よる基板へのインパクトを軽減させることができ、パターンの倒壊を回避することができる。この場合、気泡発生率等の攪乱効果を高めるために第２の液の流速が第１の流速よりも速くした場合に特に有効である。
【００２０】
本発明のノズルは、処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに、前記処理液を洗い流すためのノズルであって、前記第１の液を吐出するための孔が形成された第１の吐出部と、前記第２の液を吐出する孔が形成された第２の吐出部とを具備する。
【００２１】
このようなノズルにより、処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出すれば、例えば気泡等の攪乱作用を発生させることができ、この攪乱作用が不純物に応力を与えることで当該不純物を除去することが可能となる。しかも、従来までのように処理液を洗い流す作用も兼ねているため、処理時間を増加させることはない。
【００２２】
また、本発明の別の観点に係るノズルは、長尺形状を有し、処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに前記処理液を洗い流すためのノズルであって、前記第１の液を吐出するための孔が形成された第１の吐出部と、前記長尺形状の長手方向に、前記第２の液を吐出する孔が複数列設された第２の吐出部とを具備する。
【００２３】
本発明では、例えば基板を回転させながら吐出を行う場合、基板全面に短時間で、例えば気泡発生等の攪乱作用を与えることができ、不純物の除去効率を高めることができる。この場合、例えば前記第１の孔から基板の中央部に第１の液を吐出し、前記第２の孔からその中央部より基板外側に第２の液を吐出すればよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
図１〜図３は本発明の一実施形態に係る塗布現像処理装置の全体構成を示す図であって、図１は平面図、図２及び図３は正面図及び背面図である。
【００２６】
この塗布現像処理装置１は、半導体ウェハＷをウェハカセットＣＲで複数枚たとえば２５枚単位で外部から装置１に搬入し又は装置１から搬出したり、ウェハカセットＣＲに対してウェハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつウェハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション１２と、この処理ステーション１２と隣接して設けられる露光装置１００との間でウェハＷを受け渡しするためのインターフェース部１４とを一体に接続した構成を有している。
【００２７】
カセットステーション１０では、図１に示すように、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に複数、例えば５個のウェハカセットＣＲがそれぞれのウェハ出入口を処理ステーション１２側に向けてＸ方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウェハカセットＣＲ内に収納されたウェハのウェハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウェハ搬送体２２が各ウェハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。さらに、このウェハ搬送体２２は、θ方向に回転可能に構成されており、図３に示すように後述する多段構成とされた第３の処理ユニット部Ｇ３に属する熱処理系ユニットにもアクセスできるようになっている。
【００２８】
図１に示すように処理ステーション１２は、装置背面側（図中上方）において、カセットステーション１０側から第３の処理ユニット部Ｇ３、第４の処理ユニット部Ｇ４及び第５の処理ユニット部Ｇ５がそれぞれ配置され、これら第３の処理ユニット部Ｇ３と第４の処理ユニット部Ｇ４との間には、第１の主ウェハ搬送装置Ａ１が設けられている。この第１の主ウェハ搬送装置Ａ１は、この第１の主ウェハ搬送体１６が第１の処理ユニット部Ｇ１、第３の処理ユニット部Ｇ３及び第４の処理ユニット部Ｇ４等に選択的にアクセスできるように設置されている。また、第４の処理ユニット部Ｇ４と第５の処理ユニット部Ｇ５との間には第２の主ウェハ搬送装置Ａ２が設けられ、第２の主ウェハ搬送装置Ａ２は、第１と同様に、第２の主ウェハ搬送体１７が第２の処理ユニット部Ｇ２、第４の処理ユニット部Ｇ４及び第５の処理ユニット部Ｇ５等に選択的にアクセスできるように設置されている。
【００２９】
また、第１の主ウェハ搬送装置Ａ１の背面側には熱処理ユニットが設置されており、例えばウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ＡＤ）１１０、ウェハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）１１３が図３に示すように多段に重ねられている。なお、アドヒージョンユニット（ＡＤ）はウェハＷを温調する機構を更に有する構成としてもよい。第２の主ウェハ搬送装置Ａ２の背面側には、ウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）１２０、ウェハＷに塗布されたレジスト膜厚を検査する膜厚検査装置１１９及びレジストパターンの線幅を検査する線幅検査装置１１８が多段に設けられている。これら膜厚検査装置１１９及び線幅検査装置１１８は、このように塗布現像処理装置１内に設けなくても装置外に設けるようにしてよい。また、第２の主ウェハ搬送装置Ａ２の背面側は、第１の主ウェハ搬送装置Ａ１の背面側と同様に熱処理ユニット（ＨＰ）１１３が配置構成される場合もある。
【００３０】
図３に示すように、第３の処理ユニット部Ｇ３では、ウェハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えばウェハＷに所定の加熱処理を施す高温度加熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、ウェハＷに精度の良い温度管理化で冷却処理を施す冷却処理ユニット（ＣＰＬ）、ウェハ搬送体２２から主ウェハ搬送体１６へのウェハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ）、上下２段にそれぞれ受け渡し部と冷却部とに分かれて配設された受け渡し・冷却処理ユニット（ＴＣＰ）が上から順に例えば１０段に重ねられている。なお、第３の処理ユニット部Ｇ３において、本実施形態では下から３段目はスペアの空間として設けられている。第４の処理ユニット部Ｇ４でも、例えばポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）、ウェハ受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ）、レジスト膜形成後のウェハＷに加熱処理を施すプリベーキングユニット（ＰＡＢ）、冷却処理ユニット（ＣＰＬ）が上から順に例えば１０段に重ねられている。更に第５の処理ユニット部Ｇ５でも、例えば、熱的処理手段として、露光後のウェハＷに加熱処理を施すためのポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）、冷却処理ユニット（ＣＰＬ）、ウェハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ）が例えば上から順に１０段に重ねられている。
【００３１】
加熱処理系のユニットは、例えば図１の第４の処理ユニット部Ｇ４に示すように、ウェハＷを温調するための温調プレートＣが正面側に配置され、ウェハＷを加熱するための加熱プレートＨが背面側に配置されている。
【００３２】
図１において処理ステーション１２の装置正面側（図中下方）には、第１の処理ユニット部Ｇ１と第２の処理ユニット部Ｇ２とがＹ方向に併設されている。この第１の処理ユニット部Ｇ１とカセットステーション１０との間及び第２の処理ユニット部Ｇ２とインターフェース部１４との間には、各処理ユニット部Ｇ１及びＧ２で供給する処理液の温調に使用される液温調ポンプ２４，２５がそれぞれ設けられており、更に、この塗布現像処理装置１外に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を各処理ユニット部Ｇ１〜Ｇ５内部に供給するためのダクト３１、３２が設けられている。
【００３３】
図２に示すように、第１の処理ユニット部Ｇ１では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う５台のスピナ型処理ユニット、例えば、レジスト膜形成部としてのレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）が３段及び露光時の光の反射を防止するために反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）が２段、下方から順に５段に重ねられている。また第２の処理ユニット部Ｇ２でも同様に、５台のスピナ型処理ユニット、例えば現像処理部としての現像処理ユニット（ＤＥＶ）が５段に重ねられている。レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）ではレジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて上段に配置することも可能である。
【００３４】
また、第１及び第２の処理ユニット部Ｇ１及びＧ２の最下段には、各処理ユニット部Ｇ１及びＧ２に上述した所定の処理液を供給するケミカル室（ＣＨＭ）２６，２８がそれぞれ設けられている。
【００３５】
インターフェース部１４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、中央部にはウェハ搬送体２７が設けられている。このウェハ搬送体２７は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲにアクセスするようになっている。また、ウェハ搬送体２７は、θ方向に回転可能に構成され、第５の処理ユニット部Ｇ５にもアクセスできるようになっている。更に、図３に示すようにインターフェース部１４の背面部には、高精度冷却処理ユニット（ＣＰＬ）が複数設けられ、例えば上下２段とされている。ウェハ搬送体２７はこの冷却処理ユニット（ＣＰＬ）にもアクセス可能になっている。
【００３６】
次に、本発明に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）について詳細に説明する。図４及び図５は、本発明の一実施形態に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）を示す平面図及び断面図である。
【００３７】
このユニットでは、筐体４１の上方に清浄空気を筐体４１内に供給するためのファン・フィルタユニットＦが取り付けられている。そして下方においては筐体４１のＹ方向の幅より小さいユニット底板５１の中央付近に環状のカップＣＰが配設され、その内側にスピンチャック４２が配置されている。このスピンチャック４２は真空吸着によってウェハＷを固定保持した状態で、モータ４３の回転駆動力で回転するように構成されている。
【００３８】
カップＣＰの中には、ウェハＷを受け渡しする際のピン４８がエアシリンダ等の駆動装置４７により昇降可能に設けられている。これにより、開閉可能に設けられたシャッタ５２が開いている間に、開口部４１ａを介して主ウェハ搬送体１７との間でウェハの受け渡しが可能となる。またカップＣＰ底部には、廃液用のドレイン口４５が設けられている。このドレイン口４５に廃液管３３が接続され、この廃液管３３はユニット底板５１と筐体４１との間の空間Ｎを利用して下方の図示しない廃液口へ通じている。
【００３９】
ウェハＷの表面に現像液を供給するための現像液ノズル５３は、例えばウェハＷの直径とほぼ同一の長さの長尺状に形成されており、供給管３４を介してケミカル室（ＣＨＭ）２８（図２）内の現像液タンク（図示せず）に接続されている。現像液ノズル５３は、ノズルスキャンアーム３６のノズル保持部材６０に着脱自在とされている。ノズルスキャンアーム３６は、ユニット底板５１の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール４４上で水平移動可能な垂直支持部材４９の上端部に取り付けられており、例えばベルト駆動機構によって垂直支持部材４９と一体にＹ方向に移動するようになっている。これにより、現像液ノズル５３は現像液の供給時以外はカップＣＰの外側に配設された現像液ノズルバス４６で待機するようになっており、現像液の供給時にはウェハＷ上まで移送されるようになっている。なお、現像液ノズル５３は、その下端部に例えば複数の吐出孔（図示せず）が形成されており、これら複数の吐出孔から現像液が吐出されるようになっている。
【００４０】
さらにカップＣＰの側方には、リンス液を吐出するリンスノズル５５がリンスノズルアーム５４に取り付けられている。リンスノズルアーム５４は、図６に示すように、例えば支持部材５７に支持されたステッピングモータ５６の駆動によってθ方向に回動可能に設けられている。これにより、図５における破線で示すようにリンス処理時にはリンスノズル５５がカップＣＰ内に収容されたウェハＷの中心部上まで移動するようになっている。また、リンスノズル５５は、図７に示すようにリンス処理時にスピンチャック４２に保持されたウェハＷの表面から例えば高さｔ＝１５ｍｍの位置に配置されるようになっている。なお、図５ではリンスノズル５５等を省略している。
【００４１】
以上のノズルスキャンアーム３６の移動機構とリンスノズルアーム５４の移動機構であるステッピングモータ５６の駆動は制御部４０によって電気的に制御されるようになっている。
【００４２】
図８及び図９は、第１の実施形態に係るリンスノズル５５の断面図及び平面図である。このリンスノズル５５は、リンス液を貯留する図示しないタンクや圧送ポンプ等を含むリンス液供給源５９に供給管５８を介して接続されている。このリンス液は例えば純水を用いるが、パターン倒壊の防止の観点から純水の表面張力を低下させるために純水に界面活性剤等が混入される場合もある。ノズル内部にはリンス液が流れる流路５５ａが設けられ、この流路５５ａの中心からノズルの下端面５５ｅの中心にかけて貫通されたリンス液を吐出する主孔５５ｂが設けられている。また、主孔５５ｂの周囲には、この主孔５５ｂよりも径の小さい例えば８個の副孔５５ｃが流路５５ａから下端面５５ｅにかけて貫通されて形成されている。この主孔５５ｂの直径は例えば１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであって、好ましくは２．０ｍｍである。また副孔５５ｃの径は例えば０．２〜１．０ｍｍであって、好ましくは０．４ｍｍである。また、図９において８つの副孔５５ｃで構成される破線で示した円の直径は、例えば８ｍｍとしている。
【００４３】
このように構成されたリンスノズル５５によりリンス液をウェハＷ上に吐出することで、主孔５５ｂから吐出される液と副孔５５ｃから吐出される液とが混合し、ウェハ上で攪乱作用を発生させることができる。この攪乱作用により例えば気泡を発生させることができる。特に、本実施形態では、主孔５５ｂの大きさと副孔５５ｃの大きさとを異なるように形成されているので、副孔５５ｃから吐出される液の流量を、主孔５５ｂから吐出される液の流量より少なくすることができる。その結果、例えばウェハ中央部から周縁部に向けて攪乱された液がスムーズに流れるようになり不純物の除去作用を高めることができる。
【００４４】
また、主孔５５ｂの径をこのようにしたのは、その直径を３．０ｍｍより大きくすると液の単位時間当りの流量が多くなりすぎてしまい、そのインパクトによりレジストパターンの倒壊が発生するおそれがあるからである。また、副孔５５ｃの径をこのようにしたのは、その径を１．０ｍｍ以上とすると副孔５５ｃからの流量多くなりすぎてしまい、副孔５５ｃから吐出された液が基板中心方向にも流れ、基板上での液の滞留時間が長くなる。その結果、不純物が再付着し除去作用が低下するからである。具体的には、例えばリンス液の流量が１リットル／分であるとき、流量については、主孔５５ｂからの純水の吐出流量は５００ｍｌ／ｍｉｎ〜１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、副孔５５ｃからの純水の吐出流量は１００ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００４５】
次に、以上のように構成された塗布現像処理装置１における処理工程の一例について説明する。
【００４６】
まず、カセットステーション１０において、ウェハ搬送体２２がカセット載置台２０上の処理前のウェハＷを収容しているカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから１枚のウェハＷを取り出す。ウェハＷは受け渡し・冷却処理ユニット（ＴＣＰ）を介して第１の主搬送装置Ａ１に受け渡され、例えばアドヒージョンユニット（ＡＤ）１１０に搬入され疎水化処理が行われる。次に、例えばボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）へ搬送され、ここで露光時においてウェハからの露光光の反射を防止するために反射防止膜が形成される場合もある。
【００４７】
次に、ウェハＷは、そしてウェハＷは、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に搬入され、レジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されると、第１の主搬送装置Ａ１によりウェハＷはプリベーキングユニット（ＰＡＢ）に搬送される。ここでは先ず、温調プレートＣにウェハＷが載置され、ウェハＷは温調されながら加熱プレートＨ側へ移動され、加熱プレートＨに載置されて加熱処理される。加熱処理が行われた後、ウェハＷは再び温調プレートＣを介して第１の主搬送装置Ａ１に受け渡される。その後ウェハＷは冷却処理ユニット（ＣＰＬ）で所定の温度で冷却処理される。
【００４８】
次に、ウェハＷは第２の主搬送装置Ａ２により取り出され、膜厚検査装置１１９へ搬送されレジスト膜厚の測定が行われる場合もある。そしてウェハＷは、第５の処理ユニット部Ｇ５におけるトランジションユニット（ＴＲＳ）及びインターフェース部１４を介して露光装置１００に受け渡されここで露光処理される。露光処理が終了すると、ウェハＷはインターフェース部１４及び第５の処理ユニット部Ｇ５におけるトランジションユニット（ＴＲＳ）を介して第２の主搬送装置Ａ２に受け渡された後、ポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）に搬送され、温調及び加熱処理が行われる。露光処理終了後、ウェハＷはインターフェース部１４において一旦バッファカセットＢＲに収容される場合もある。
【００４９】
そしてウェハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送され現像処理が行われる。この現像処理後は、所定の加熱処理（ポストベーキング）が行われることもある。現像処理終了後、ウェハＷはクーリングユニット（ＣＯＬ）で所定の冷却処理が行われ、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットＣＲに戻される。
【００５０】
次に、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の動作について説明する。
【００５１】
まず、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、現像液ノズル５３が静止したウェハＷ上を矢印Ａで示す方向に移動しながら現像液を吐出し、ウェハＷ上に現像液が盛られる。そして、現像液がウェハ全面に盛られた状態のまま所定の時間例えば６０秒間の現像処理が行われる。
【００５２】
そして、リンスノズル５５が図７に示すようにウェハＷの中心位置に配置され、リンス液を吐出する。このとき主孔５５ｂと副孔５５ｃとからリンス液が吐出されウェハＷ上で攪乱される。この攪乱された状態のリンス液がウェハ上を拡散し、ウェハ上に静電気力やファンデルワールス力で付着したミセル等の不純物に応力を与えることで当該不純物を除去する。また同時に、リンス液を吐出することにより現像液を洗い流す。このとき、ウェハＷを例えば５００ｒｐｍで回転させながらリンス液を吐出するようにしてもよい。これにより、攪乱された状態のリンス液が回転の遠心力でウェハ上を流れ、攪乱された状態のリンス液が運動エネルギーを増し不純物の除去作用を高めることができる。なお、本実施形態では、リンス液供給源５９から供給されるリンス液の流量を１リットル／分としている。
【００５３】
また、本実施形態のリンスノズル５５は主孔５５ｂの周囲に副孔５５ｃを複数設ける構成としたので、主孔５５ｂからリンス液をウェハＷの中央部に吐出するとともに、その周囲に副孔５５ｃからリンス液を円状に吐出できる。これにより、攪乱された状態のリンス液をウェハＷ上で均一に拡散させることができ、不純物の除去作用が向上する。特に、上記のようにウェハを回転させる場合に有効である。
【００５４】
さらに本実施形態のリンス処理は、従来までのように現像液を洗い流す作用も兼ねているため、処理時間を増加させることはない。
【００５５】
なお、リンスノズル５５の副孔５５ｃは、必ずしも円形上でなくても、図１１に示すように、例えば主孔５５ｂより小さい孔であれば長い形状の副孔５５ｃを設けるようにしてもよい。また主孔５５ｂについても同様に矩形とすることもできる。
【００５６】
図１２は、第２の実施形態に係るリンスノズルの下部の拡大断面図である。このリンスノズルの下端面５５ｅにおいて、主孔５５ｂと副孔５５ｃとの間には環状の溝５５ｄが形成されている。このような溝５５ｄを設けることにより、リンス液の吐出の際、下端面５５ｅが平坦面である場合に比べ、主孔５５ｂから吐出される液と副孔５５ｃから吐出される液との干渉を抑えることができ、ウェハ上で確実に攪乱効果を発生させることができる。
【００５７】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）を示す平面図である。図１３において、図４における構成要素と同一のものについては同一の符号を付すものとし、その説明を省略する。この現像処理ユニット（ＤＥＶ）におけるリンスノズル７５は、長尺形状を有しておりリンスノズルアーム６３によって支持されている。リンスノズルアーム６３はノズルスキャンアーム３６と同様にガイドレール４４上をＹ方向に制御部４０の制御により移動可能に設けられている。これにより、リンスノズル７５がカップＣＰ内に収容されたウェハＷの上部位置まで移動されるようになっている。
【００５８】
図１４は、そのリンスノズル７５を示しており、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。このリンスノズル７５は、例えばウェハの半径とほぼ同じ長さの長尺状に形成され、内部にリンス液を一旦貯留するバッファ室７５ａと、このバッファ７５ａから下端面に貫通されたリンス液吐出する複数の孔が設けられている。これらの孔はノズルの一端に１つの主孔５５ｂが形成されており、この主孔５５ｂ以外の副孔５５ｃはこれよりも径の小さく形成されている。これにより、副孔５５ｃから吐出されるリンス液の流量を主孔５５ｂからの流量よりも少なくすることができ、上記した実施形態と同様の効果が得られる。この場合、主孔５５ｂの直径は例えば１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであって、好ましくは２．０ｍｍである。また副孔５５ｃの径は例えば０．２〜１．０ｍｍであって、好ましくは０．４ｍｍである。また、リンス処理時の流量は、
なお、リンス液としては例えば純水を用いることができるが、パターン倒壊の防止の観点から純水の表面を低下させるために、純水に界面活性剤等を混入してもよい。
【００５９】
このように構成されたリンスノズル７５により、例えば図１５に示すように、リンスノズル７５を主孔７５ｂからウェハＷの中心部にリンス液が吐出されるように配置させる。そしてウェハＷを回転させながら主孔７５ｂ及び副孔７５ｃからリンス液を吐出することで、ウェハ上でリンス液が混合され攪乱し不純物を除去する。このような長尺形状のノズル７５からリンス液を吐出することによりウェハ表面の全体に短時間で攪乱作用を発生させることができ、不純物の除去作用を向上させることができる。
【００６０】
なお、上記実施形態では、リンスノズル７５はウェハＷの半径とほぼ同じ長さの長尺形状としたが、この長さをウェハの半径より短く、例えば半径より４０ｍｍ短くし、ウェハ周縁部にはリンス液を吐出しないような形状にしてもよい。これにより、ウェハ周縁部でのパターン倒れの発生を抑制することができる。これは、ウェハ周縁部の周速度が中心部のそれよりも速いことを考慮し、そのように周縁部に吐出しないようにすることにより、周縁部に吐出されたリンス液がウェハ表面に与えるダメージを軽減できるからである。さらに、周縁部に吐出されたリンス液の周速度の影響によるミストの発生を抑止でき、ウェハ表面の汚染を防止できる。
【００６１】
また、図１６に示すように、リンスノズル８５をウェハの直径とほぼ同じ長さの長尺形状として、このノズルの中心位置に主孔８５ｂを設け、さらに主孔８５ｂからノズル外側方向に副孔８５ｃを複数設けるようにしてもよい。これによりウェハ全面へのリンス処理時間をさらに短縮することができる。
【００６２】
また、リンスノズルの各副孔の径のそれぞれ大きさを変えてもよい。例えばウェハ中心に近い副孔の径を大きくし、ウェハ周縁部に近づくに従い小さくすることにより、リンスノズルの副孔から吐出されるリンス液の流量を段階的に変える。その結果、リンス液がウェハ表面に与える衝撃をウェハ周速度に対応させて均一となるように制御することが可能となる。
【００６３】
図１７では、リンス液供給源５９に２つの供給管８２Ａ及び８２Ｂを接続し、さらにリンス液を気体で圧送するポンプ７６Ａ及び７６Ｂをそれぞれの供給管に別個に接続して、上記リンスノズル７５の主孔７５ｂと副孔７５ｃとへのリンス液の供給系統を別々にしている。このようにポンプ７６Ａ及び７６Ｂを別個に制御して吐出圧に差を持たせることで吐出されるリンス液の流速を変えることができる。これにより、ウェハの周速による影響によるウェハ表面に与える衝撃を軽減させることができる。また、このような実施形態は、図１６に示したリンスノズル８５にも適用できる。
【００６４】
図１８は、従来のリンスノズルと、第１の実施形態に係るリンスノズル５５及び第３の実施形態に係るリンスノズル７５で実際にリンス処理した場合の析出系欠陥の発生率を比較したグラフである。ここで発生率とは、従来のリンスノズルでリンス処理した際に発生する欠陥の個数を１００％とした場合の、本実施形態に係る各リンスノズルでリンス処理した際の欠陥の個数の割合である。このグラフから分かるように、本実施形態に係るリンスノズルを用いた場合、明らかに欠陥個数の減少が見られた。
【００６５】
次に、図１９及び図２０を参照してさらに他の実施形態について説明する。図１９では、例えば２つのリンスノズル５５Ａ及び５５Ｂが、供給管５８を介してリンス液供給源５９に接続されている。供給管５８にはリンス液を気体で圧送するポンプ６１が接続されている。リンスノズル５５Ａには例えばリンス液の吐出孔（図示せず）が１つ設けられ、リンスノズル５５Ｂには、ノズル５５Ａに設けられている吐出孔より大きさの小さい、リンス液を吐出する吐出孔（図示せず）が例えば１つ設けられている。リンスノズル５５ＡをウェハＷの中心部上に配置させており、その中心部より基板の外側にリンスノズル５５Ｂを配置させている。このような構成によっても、ウェハＷを回転させながらそれぞれのノズル５５Ａ及び５５Ｂからリンス液を吐出し、攪乱作用を効率良く発生させ不純物を除去することができる。
【００６６】
図２０では、リンス液供給源５９からそれぞれ独立した供給管５８Ａ及び５８Ｂが延び、それぞれの供給管５８Ａ及び５８Ｂに図１９で示したものと同一のリンスノズル５５Ａ及び５５Ｂが各々接続されている。また、それぞれの供給管５８Ａ及び５８Ｂには、別個の圧送ポンプ６１Ａ及び６１Ｂが各々設置されている。本実施形態では、例えば別個のポンプ６１Ａ及び６１Ｂを制御して、両ノズルで同じ吐出圧にしてもよいし、それぞれ違う吐出圧にしてもよい。これにより気泡の発生率等の攪乱状態をより精密にコントロールすることができる。また、両ノズルの吐出のタイミングも別個に制御できるように供給管５８Ａ及び５８Ｂに独立した開閉弁をそれぞれ設けてもよい。
【００６７】
なお、図１９及び図２０におけるリンスノズル５５Ｂは、吐出孔を複数設けるようにしてももちろんかまわない。また、リンスノズル５５Ｂのみをウェハ上でウェハの径方向にスキャンさせる機構を設けるようにしてもよい。
【００６８】
図２１は、図１９及び図２０においてリンスノズル５５Ａ及び５５Ｂからリンス液が吐出されるタイミングを示す図である。例えばノズル５５Ａからの吐出を先に行い、その後にノズル５５Ｂから吐出する。吐出のタイミングとしては、ノズル５５Ａから吐出されたリンス液が、少なくともノズル５５Ｂからリンス液が吐出されるウェハ上の位置まで拡散しているときに吐出する。従って、ノズル５５Ｂからリンス液を吐出するタイミングはウェハの回転数、吐出量、両ノズル間の距離等に依存する。このように、ノズル５５Ｂからの吐出のタイミングをノズル５５Ａより遅らせることで、ノズル５５Ｂからの吐出は、ノズル５５Ａからのリンス液を拡散させてから行うことができる。これにより、ノズル５５Ｂからのリンス液の吐出よるウェハへのインパクトを軽減させることができ、パターンの倒壊を回避することができる。この場合、攪乱作用を高めるためにノズル５５Ｂの流速を速くすればするほど有効なものとなる。
【００６９】
本発明は以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００７０】
例えば、上記各実施形態ではリンス液を吐出する孔として主孔と副孔を設けるようにしたが、必ずしも径を異ならせなくても全ての孔の径を同じにしてもよい。
【００７１】
また、主孔と副孔のウェハ面に対するリンス液の吐出角度を異なるようにしてもよい。例えば、図８で示すノズル５５の副孔５５ｃの角度を下端面５５ｅに向かうほど主孔に近づくように形成する。そうすると副孔からリンス液が吐出される向きは、主孔５５ｂから吐出されるリンス液がウェハ上でウェハ中央部から外側へ拡散する方向とは逆方向に向くので、気泡の発生率等の攪乱作用を高めることができる。
【００７２】
さらに、以上各実施形態で開示した構成を適宜合理的な範囲で組み合わせて実施することも可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像液とリンス液とを効率良く攪乱し基板に付着したミセルや不溶解物等の不純物を除去することができ、基板の欠陥発生を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される塗布現像処理装置の平面図である。
【図２】図１に示す塗布現像処理装置の正面図である。
【図３】図１に示す塗布現像処理装置の背面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットの平面図である。
【図５】図５に示す現像処理ユニットの断面図である。
【図６】リンスノズルアームによって移動可能なリンスノズルを示す斜視図である。
【図７】リンスノズルとウェハとの位置関係を示す側面図である。
【図８】第１の実施形態に係るリンスノズルの断面図である。
【図９】図８に示すリンスノズルの平面図である。
【図１０】現像液の供給動作を示す図である。
【図１１】別の実施形態に係るリンスノズルの平面図である。
【図１２】第２の実施形態に係るリンスノズルの拡大断面図である。
【図１３】別の実施形態に係る現像処理ユニットの平面図である。
【図１４】第３の実施形態に係るリンスノズルの断面図及び平面図である。
【図１５】図１４に示すリンスノズルを用いてリンス処理を行うときの動作を示す平面図である。
【図１６】図１４に示すリンスノズルの変形例を示す平面図である。
【図１７】図１４に示すリンスノズルの供給系の変形例を示す図である。
【図１８】従来と本発明とのリンスノズルを用いた場合の欠陥の発生率を比較したグラフである。
【図１９】他の実施形態に係るリンス液の供給機構を示す構成図である。
【図２０】さらに他の実施形態に係るリンス液の供給機構を示す構成図である。
【図２１】２つのリンスノズルからリンス液が吐出されるタイミングを示す図である。
【符号の説明】
Ｗ．．．半導体ウェハ
４２…スピンチャック
４３…モータ
５４…リンスノズルアーム
５５，５５Ａ，５５Ｂ，７５，８５…リンスノズル
５５ａ…流路
５５ｅ…下端面
５５ｂ…主孔
５５ｃ…副孔
５５ｄ…溝

Claims (30)

1. 基板を保持する保持部と、
   保持部に保持された基板に処理液を供給する手段と、
   処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに、前記処理液を洗い流すリンス手段と
   を具備することを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記保持部は基板を回転させる手段とさらに具備し、基板を回転させながら前記第１の液と第２の液とを吐出する
   ことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記リンス手段は、前記第１の液を吐出する第１の孔が形成された第１の吐出部と、前記第２の液を吐出する第２の孔が形成された第２の吐出部とを有するノズル
   を具備することを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記第２の孔は前記第１の孔の周囲に複数設けられている
   ことを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
   前記第２の孔の大きさは前記第１の孔の大きさより小さい
   ことを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５に記載の基板処理装置であって、
   前記第１の孔の径は１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、前記第２の孔の径は０．２〜１．０ｍｍである
   ことを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記第１の液の吐出流量は５００ｍｌ／ｍｉｎ〜１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、前記第２の液の吐出流量は１００ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎである
   ことを特徴とする基板処理装置。
8. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記ノズルは、前記第１の吐出部と前記第２の吐出部との間に設けられた溝部
   を具備することを特徴とする基板処理装置。
9. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記第１の液の吐出方向と前記第２の液の吐出方向とが異なる
   ことを特徴とする基板処理装置。
10. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記リンス手段は、
    前記第１の液を吐出する第１の孔が形成された第１のノズルと、
    前記第２の液を吐出する第２の孔が形成された第２のノズルと
    を具備することを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項１０に記載の基板処理装置であって、
    前記第２の孔の大きさは前記第１の孔の大きさより小さい
    ことを特徴とする基板処理装置。
12. 請求項１１に記載の基板処理装置であって、
    前記第２のノズルは長尺形状を有し、その長手方向に複数の前記第２の孔が列設されている
    ことを特徴とする基板処理装置。
13. 請求項１０に記載の基板処理装置であって、
    前記第１のノズルは基板の中央部に第１の液を吐出し、前記第２のノズルはその中央部より基板外側に第２の液を吐出する
    ことを特徴とする基板処理装置。
14. 基板を保持する保持部と、
    保持部に保持された基板に処理液を供給する手段と、
    長尺形状を有し、その長手方向に第１の孔と複数の第２の孔とが列設され、前記処理液が供給された基板に対し前記第１の孔と前記第２の孔からそれぞれ第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに、前記処理液を洗い流すリンス手段と
    を具備することを特徴とする基板処理装置。
15. 請求項１４に記載の基板処理装置であって、
    前記ノズルは、前記第１の孔から基板の中央部に第１の液を吐出し、前記第２の孔からその中央部より基板外側に第２の液を吐出する
    ことを特徴とする基板処理装置。
16. 請求項１４に記載の基板処理装置であって、
    前記保持部は基板を回転させる手段とさらに具備し、基板を回転させながら前記第１の液と第２の液とを吐出する
    ことを特徴とする基板処理装置。
17. 請求項１４に記載の基板処理装置であって、
    前記第１の孔の径は１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、前記第２の孔の径は０．２〜１．０ｍｍである
    ことを特徴とする基板処理装置。
18. 請求項１４に記載の基板処理装置であって、
    前記第１の液の吐出流量は５００ｍｌ／ｍｉｎ〜１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、前記第２の液の吐出流量は１００ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎである
    ことを特徴とする基板処理装置。
19. 基板に処理液を供給する工程と、
    前記処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに、前記処理液を洗い流す工程と
    を具備することを特徴とする基板処理方法。
20. 請求項１９に記載の基板処理方法であって、
    前記第１の液を前記第２の液よりも先に吐出する
    ことを特徴とする基板処理方法。
21. 請求項１９に記載の基板処理方法であって、
    前記第１の液を基板の中央部に吐出し、前記第２の液をその中央部より基板外側に吐出する
    ことを特徴とする基板処理方法。
22. 請求項１９に記載の基板処理方法であって、
    前記第１の液の吐出流量は５００ｍｌ／ｍｉｎ〜１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、前記第２の液の吐出流量は１００ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎである
    ことを特徴とする基板処理方法。
23. 処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに前記処理液を洗い流すためのノズルであって、
    前記第１の液を吐出するための孔が形成された第１の吐出部と、
    前記第２の液を吐出する孔が形成された第２の吐出部と
    を具備することを特徴とするノズル。
24. 請求項２３に記載のノズルであって、
    前記第２の孔は前記第１の孔の周囲に複数設けられている
    ことを特徴とするノズル。
25. 請求項２３に記載のノズルであって、
    前記第２の孔の大きさは前記第１の孔の大きさより小さい
    ことを特徴とするノズル。
26. 請求項２５に記載のノズルであって、
    前記第１の孔の径は１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、前記第２の孔の径は０．２〜１．０ｍｍである
    ことを特徴とするノズル。
27. 請求項２３に記載のノズルであって、
    前記第１の吐出部と前記第２の吐出部との間に設けられた溝部
    をさらに具備することを特徴とするノズル。
28. 長尺形状を有し、処理液が供給された基板に対し第１の液と第２の液とを吐出して前記処理液を攪乱し基板に付着した不純物を除去するとともに前記処理液を洗い流すためのノズルであって、
    前記第１の液を吐出するための孔が形成された第１の吐出部と、
    前記長尺形状の長手方向に、前記第２の液を吐出する孔が複数列設された第２の吐出部と
    を具備することを特徴とするノズル。
29. 請求項２８に記載のノズルであって、
    前記第２の孔の大きさは前記第１の孔の大きさより小さい
    ことを特徴とするノズル。
30. 請求項２９に記載のノズルであって、
    前記第１の孔の径は１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、前記第２の孔の径は０．２〜１．０ｍｍである
    ことを特徴とするノズル。

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