JP2008016780A - 基板の現像処理方法および基板の現像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面に形成された露光後のレジスト膜を現像処理するときに、パターン寸法の微細化に伴って起こるレジストパターン倒壊の発生を防止することができ、後工程に悪影響を及ぼす心配も無い方法を提供する。
【解決手段】基板Ｗの表面に形成された露光後のレジスト膜を現像処理する工程において、現像液供給ノズル２８から疎水化剤が混合された現像液を基板表面のレジスト膜上へ供給し、現像処理後にリンス処理しスピン乾燥する。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の表面に形成された露光後のレジスト膜に現像液を供給して現像処理を行う基板の現像処理方法および現像処理装置に関する。

近年、半導体装置の製造プロセスにおいては、パターン寸法の微細化による高集積化が進められている。このパターン寸法の微細化に伴ってレジストパターンのアスペクト比が高くなり、これに伴い、現像工程におけるレジストパターンの倒壊現象が大きな問題となりつつある。基板の表面に形成されたレジストパターンが倒壊する現象には、いくつかのモードが存在することが知られている。その１つとして、現像後に、レジストパターン上へ純水（リンス液）を吐出してリンス処理し、基板を鉛直軸回りに回転させてスピン乾燥する際に、パターンとパターンとの隙間に現像液や純水などの液体が存在すると、パターンに対し液体のラプラス力が働き、パターンが倒壊してしまう、といったことが知られている。このような現象の発生を改善する手段として、従来、表面張力を低下させる界面活性剤が含まれたリンス液を使用してリンス処理することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１４８４４号公報（第１１−１３頁、図８、図１０、図１１）

しかしながら、界面活性剤を含むリンス液を用いてリンス処理する場合には、レジストパターンの表面に界面活性剤が残ってしまい、後工程に悪影響を及ぼす可能性がある。

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、パターン寸法の微細化に伴って起こるレジストパターン倒壊の発生を防止することができ、界面活性剤を含むリンス液を用いてリンス処理する場合のように後工程に悪影響を及ぼす、といった心配も無い基板の現像処理方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施することができる基板の現像処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を供給してレジスト膜を現像処理する現像工程と、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を供給してリンス処理するリンス工程と、基板を水平姿勢で鉛直軸回りに回転させて、基板表面に形成されたリンス処理後のレジスト膜を乾燥させる乾燥工程とを含む基板の現像処理方法において、前記現像工程において、疎水化剤が混合された現像液を基板表面のレジスト膜上へ供給することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を供給してレジスト膜を現像処理する現像工程と、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を供給してリンス処理するリンス工程と、基板を水平姿勢で鉛直軸回りに回転させて、基板表面に形成されたリンス処理後のレジスト膜を乾燥させる乾燥工程とを含む基板の現像処理方法において、前記現像工程後、前記リンス工程前に、基板表面に形成されたレジスト膜上へ疎水化剤を供給することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を供給してレジスト膜を現像処理する現像工程と、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を供給してリンス処理するリンス工程と、基板を水平姿勢で鉛直軸回りに回転させて、基板表面に形成されたリンス処理後のレジスト膜を乾燥させる乾燥工程とを含む基板の現像処理方法において、前記現像工程後、前記リンス工程前に、基板表面に形成されたレジスト膜上へリンス液を供給して予備リンス処理し、その後に、レジスト膜上へ疎水化剤を供給することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の現像処理方法において、疎水化剤は、疎水化剤を含む疎水化溶液としてレジスト膜上へ供給されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の現像処理方法において、疎水化溶液に界面活性剤が添加されたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項４に記載の現像処理方法において、疎水化溶液は、現像液に比べて比重が大きい疎水化剤に界面活性剤を添加して調製されることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の現像処理方法において、疎水化剤は、蒸気の状態でレジスト膜上へ供給されることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の現像処理方法において、疎水化剤として、ジメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）またはパーフルオロ化合物が使用されることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段と、前記基板保持手段によって保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段とを備えた基板の現像処理装置において、前記現像液供給手段は、疎水化剤が混合された現像液を前記現像液吐出ノズルへ供給することを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段と、前記基板保持手段によって保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段とを備えた基板の現像処理装置において、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へ疎水化剤を含む疎水化溶液を吐出する溶液吐出ノズルと、この溶液吐出ノズルへ疎水化剤を含む疎水化溶液を供給する溶液供給手段とをさらに備えたことを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段と、前記基板保持手段によって保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段とを備えた基板の現像処理装置において、基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へ疎水化剤の蒸気を噴出する蒸気噴出ノズルと、この蒸気噴出ノズルへ疎水化剤の蒸気を供給する蒸気供給手段とをさらに備えたことを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の現像処理装置において、現像液吐出ノズルは、下端面にスリット状吐出口を有し、前記基板保持手段によって静止状態で保持された基板に対し、前記スリット状吐出口と直交する方向へ直線的に移動しつつ、前記スリット状吐出口から基板表面のレジスト膜上へ現像液を吐出して、レジスト膜の全面に現像液を膜状に盛るスリットノズルであることを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の現像処理装置において、前記現像液吐出ノズルは、前記基板保持手段によって保持され前記基板回転手段によって低速で回転させられている基板の中心部へ先端吐出口から現像液を吐出して、基板表面のレジスト膜の全面に現像液を拡げ現像液を塗布するストレートノズルであることを特徴とする。

請求項１に係る発明の現像処理方法によると、基板表面のレジスト膜上へ供給される現像液に疎水化剤が混合されているので、リンス工程においてリンス液がレジスト膜上へ供給される前に、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化剤によって疎水化される。そして、レジストパターンの表面が疎水化されることにより、レジストパターンの表面張力もしくは表面自由エネルギが低下することとなる。このため、基板をリンス処理しスピン乾燥する際に、レジストパターン表面に対する現像液やリンス液などの液体の付着エネルギが減少する。この結果、パターンとパターンとの隙間に現像液や純水などの液体が存在しても、パターンに対して働く液体のラプラス力が低減するので、レジストパターンの倒壊が防止される。この場合、レジスト膜の表面が改質されるだけであって、レジスト膜中の化学組成自体は変わらない。また、疎水化剤は、基板のリンス処理によって基板上から除去され、もしくは、スピン乾燥時に蒸発し、あるいは、蒸気の状態でレジスト膜上へ供給されたときには基板上に残留することがない。
したがって、請求項１に係る発明の現像処理方法によると、レジスト膜の諸特性を維持したままで、パターン寸法の微細化に伴って起こるレジストパターン倒壊の発生を防止することができ、界面活性剤を含むリンス液を用いてリンス処理する場合のように後工程に悪影響を及ぼす心配も無い。

請求項２および請求項３に係る各発明の現像処理方法によると、現像工程後、リンス工程前に、基板表面のレジスト膜上へ疎水化剤が供給されることにより、リンス工程においてリンス液がレジスト膜上へ供給される前に、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化剤によって疎水化される。したがって、請求項１に係る発明と同様の上記作用効果が奏される。

請求項４に係る発明の現像処理方法では、基板表面のレジスト膜上へ供給される疎水化溶液に含まれている疎水化剤により、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化される。

請求項５に係る発明の現像処理方法では、界面活性剤が添加されることにより、疎水化剤が溶剤や水と均一に混合する。

請求項６に係る発明の現像処理方法では、現像工程後に疎水化剤を含む疎水化溶液を基板表面のレジスト膜上へ供給した場合において、現像液に疎水化溶液が混合した後に混合液が２層に分離するときには、疎水化剤を含んだ疎水化溶液が下層側となることにより、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面に疎水化剤が確実に接触することとなる。

請求項７に係る発明の現像処理方法では、疎水化剤が蒸気の状態でレジスト膜の表面と接触することにより、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化される。

請求項８に係る発明の現像処理方法では、ジメチルジクロロシラン、ＨＭＤＳまたはパーフルオロ化合物がレジスト膜の表面と接触することにより、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化される。

請求項９に係る発明の基板の現像処理装置においては、現像液供給手段によって現像液吐出ノズルへ供給され現像液吐出ノズルから基板表面のレジスト膜上へ吐出される現像液に疎水化剤が混合されているので、リンス液吐出ノズルからリンス液がレジスト膜上へ吐出される前に、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化剤によって疎水化される。したがって、請求項９に係る発明の現像処理装置を使用すると、請求項１に係る発明の現像処理方法を好適に実施することができ、上記した作用効果が奏される。

請求項１０に係る発明の基板の現像処理装置においては、溶液供給手段によって溶液吐出ノズルへ供給された疎水化剤を含む疎水化溶液が、溶液吐出ノズルから基板表面のレジスト膜上へ吐出されることにより、リンス液吐出ノズルからリンス液がレジスト膜上へ吐出される前に、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化剤によって疎水化される。したがって、請求項１０に係る発明の現像処理装置を使用すると、請求項２ないし請求項４に係る各発明の現像処理方法を好適に実施することができ、上記した作用効果が奏される。

請求項１１に係る発明は、蒸気供給手段によって蒸気噴出ノズルへ供給された疎水化剤の蒸気が、蒸気噴出ノズルから基板表面のレジスト膜上へ吐出されてレジスト膜表面と接触することにより、リンス液吐出ノズルからリンス液がレジスト膜上へ吐出される前に、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化される。したがって、請求項１１に係る発明の現像処理装置を使用すると、請求項７に係る発明の現像処理方法を好適に実施することができる。

請求項１２に係る発明の現像処理装置では、基板保持手段によって静止状態で保持された基板に対しスリットノズルが移動しつつ、そのスリットノズルのスリット状吐出口から基板表面のレジスト膜上へ現像液が吐出されて、レジスト膜の全面に現像液が膜状に盛られることにより、レジスト膜の現像処理が行われる。

請求項１３に係る発明の現像処理装置では、基板保持手段によって保持され基板回転手段によって低速で回転させられている基板の中心部へストレートノズルの先端吐出口から現像液が吐出されて、基板表面のレジスト膜の全面に現像液が拡げられ塗布されることにより、レジスト膜の現像処理が行われる。

以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１ないし図４は、この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の構成の１例を示し、図１は、現像処理装置の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のII−II矢視断面図であり、図３は、図１のIII−III矢視断面図であり、図４は、この現像処理装置の現像液供給系を示す模式図である。

この現像処理装置は、基板Ｗの現像処理が行われる装置中央部に、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャック１０、上端部にスピンチャック１０が固着され鉛直に支持された回転支軸１２、および、回転支軸１２に回転軸が連結されスピンチャック１０および回転支軸１２を鉛直軸回りに回転させる回転モータ１４が配設されている。スピンチャック１０の周囲には、スピンチャック１０上の基板Ｗを取り囲むように円形の内側カップ１６が配設されており、内側カップ１６は、図示しない支持機構により上下方向へ往復移動自在に支持されている。内側カップ１６の周囲には、矩形状の外側カップ１８が配設されている。

外側カップ１８の左右両側には、それぞれ待機ポット２０、２０が配設されている。外側カップ１８および待機ポット２０の一方の側部には、外側カップ１８および待機ポット２０の連接方向と平行にガイドレール２２が配設されている。ガイドレール２２には、アーム駆動部２４が摺動自在に係合しており、アーム駆動部２４にノズルアーム２６が保持されている。ノズルアーム２６には、現像液吐出ノズル２８が水平姿勢で吊着されている。現像液吐出ノズル２８は、詳細な構造の図示を省略しているが、下端面に長手方向に延びるスリット状吐出口を有している。この現像液吐出ノズル２８は、ガイドレール２２と直交する方向に配置されている。そして、アーム駆動部２４により、ノズルアーム２６をガイドレール２２に沿って水平方向へ直線的に往復移動させて、現像液吐出ノズル２８を矢印Ａで示す方向に走査し、その逆方向に戻すことができる構成となっている。

現像液吐出ノズル２８には、現像液供給管３０が連通接続されており、現像液供給管３０に開閉制御弁３２が介挿されている。現像液供給管３０は、液体混合器３４に連通接続され、液体混合器３４に、現像液３６を貯留した現像液槽３８に流路接続されポンプ４０が介挿された現像液供給配管４２が連通接続されている。また、液体混合器３４には、疎水化剤を含んだ疎水化溶液４４を貯留した溶液槽４６に流路接続されポンプ４８が介挿された溶液供給配管５０が連通接続されている。そして、現像液槽３８から現像液供給配管４２を通して液体混合器３４へ供給される現像液に、溶液槽４６から溶液供給配管５０を通して液体混合器３４へ供給される疎水化剤を含む疎水化溶液が、液体混合器３４において混合され、疎水化剤が混合された現像液が液体混合器３４から現像液供給管３０を通して現像液吐出ノズル２８へ供給される構成となっている。疎水化剤としては、レジスト膜の表面エネルギをコントロールすることができ、かつ、レジスト膜に対してダメージを与えないでレジストの諸特性を維持することができるものであれば使用可能であり、例えばジメチルジクロロシラン、ＨＭＤＳ、パーフルオロアルキルエーテル等のパーフルオロ化合物もしくはこれらの混合剤などが使用される。疎水化溶液は、疎水化剤をキシレン等の適当な溶剤や水に添加して調製される。この場合において、疎水化剤を溶剤や水と均一に混合させるために少量の界面活性剤を添加するようにしてもよい。現像液よりも比重が大きいパーフルオロ化合物を疎水化剤あるいはその一成分として用いるのは、疎水化剤が混合された現像液を基板Ｗ上へ供給してレジスト膜上に液盛りしたときに、疎水化剤を含む疎水化溶液と現像液とが２層に分離して、疎水化剤を含む疎水化溶液が下層側となることにより、疎水化剤がレジストパターン表面と確実に接触するようにさせるためである。

また、外側カップ１８の後方側近傍には、先端の吐出口からリンス液、例えば純水を基板Ｗ上へ吐出する純水吐出ノズル５２が配設されている。純水吐出ノズル５２は、図示しない純水供給管を通して純水供給源に流路接続されている。純水吐出ノズル５２は、矢印Ｂで示す方向へ水平面内で回動可能にノズル保持部５４に保持されており、図１に示した待機位置と先端の吐出口が基板Ｗの中心部直上に配置される吐出位置との間で往復移動するような構成となっている。この純水吐出ノズル５２は、その先端吐出口から基板Ｗの中心部上へ純水を吐出する。

次に、上記したような構成を備えた現像処理装置による処理動作の１例について、図５に示した模式図を参照しながら説明する。
図５の（ａ）に示すように、表面に露光後のレジスト膜Ｒが形成された基板Ｗが装置内に搬入されて、スピンチャック１０に基板Ｗが保持されると、図５の（ｂ）に示すように、現像液吐出ノズル２８のスリット状吐出口から疎水化剤が混合された現像液ＨＤを吐出させつつ、アーム駆動部２４によって現像液吐出ノズル２８を矢印Ａ（図１および図２参照）で示す方向に走査する。これにより、基板Ｗ上に現像液ＨＤが供給されて液盛りされる。現像液吐出ノズル２８が右側の待機ポット２０の位置まで移動すると、現像液の吐出を停止させて、アーム駆動部２４により現像液吐出ノズル２８を矢印Ａで示す方向と逆方向へ移動させ、現像液吐出ノズル２８を元の左側の待機ポット２０の位置まで戻す。そして、基板Ｗ上に現像液ＨＤを盛ってから所定時間が経過するまで基板Ｗを静止させたままにして、基板Ｗの表面上のレジスト膜Ｒを現像する。このとき、基板Ｗ上へ供給された現像液ＨＤには疎水化剤が混合されているので、図６に部分拡大断面図を示すように、現像処理によって新たに露出したレジストパターンＲＰの表面Ｓが疎水化剤によって疎水化される。

基板Ｗ上に液盛りしてから所定時間が経過すると、図５の（ｃ）に示すように、純水吐出ノズル５２を回動させて、図５の（ｄ）に示すように、純水吐出ノズル５２の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させ、純水吐出ノズル５２の先端吐出口から純水ＤＷを基板Ｗの中心部へ吐出する。この際に、基板Ｗを低速で回転させるようにしてもよい。これにより、基板Ｗの表面上のレジスト膜Ｒの現像反応が停止し、レジスト膜Ｒ上から現像液や溶解物が純水ＤＷで洗い流される。純水吐出ノズル５２は、純水の吐出が終わると、図１に示した元の位置へ回動して戻される。そして、純水の吐出後に、図５の（ｅ）に示すように、基板Ｗを回転させて、遠心力により基板Ｗ上から純水を飛散させて除去し、基板Ｗをスピン乾燥させる。この際、内側カップ１６を上昇させておく。このリンス処理・スピン乾燥の際には、レジストパターンＲＰの表面Ｓが疎水化されてレジストパターンＲＰの表面張力もしくは表面自由エネルギが低下しているので、レジストパターンＲＰの表面Ｓに対する液体の付着エネルギが減少している（図６参照）。このため、パターンＲＰとパターンＲＰとの隙間に現像液や純水などの液体が存在しても、パターンＲＰに対して働く液体のラプラス力が低減し、レジストパターンＲＰの倒壊が防止される。基板Ｗの乾燥処理が終了すると、図５の（ｆ）に示すように、基板Ｗの回転を停止させ、基板Ｗは、スピンチャック１０上から取り去られて装置内から搬出される。

次に、図７は、この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の別の構成例を示す概略平面図である。この図７において、図１で使用した符号と同一の符号を付した各部材は、図１に関して説明した上記各部材と同一の機能、作用を有するものであり、それらについての説明を省略する。

この現像処理装置において、現像液吐出ノズル５６は、図示しない現像液供給管を通して、通常使用されている現像液を貯留した現像液槽に流路接続されている。したがって、図１に示した現像処理装置とは異なり、現像液吐出ノズル５６のスリット状吐出口からは、疎水化剤が混合された現像液ではなくて通常の現像液が基板Ｗ上へ吐出される。また、外側カップ１８の後方側近傍に、先端の吐出口からリンス液、例えば純水を基板Ｗ上へ吐出する純水吐出ノズル５８、および、先端の吐出口から疎水化剤を含む疎水化溶液を基板Ｗ上へ吐出する溶液吐出ノズル６０が配設されている。純水吐出ノズル５８は、図示しない純水供給管を通して純水供給源に流路接続されており、溶液吐出ノズル６０は、図示しない溶液供給管を通して、疎水化剤を含んだ疎水化溶液を貯留した溶液槽に流路接続されている。疎水化剤としては、上述したように、例えばジメチルジクロロシラン、ＨＭＤＳ、パーフルオロアルキルエーテル等のパーフルオロ化合物もしくはこれらの混合剤などが使用される。また、疎水化溶液は、上述したように、疎水化剤をキシレン等の適当な溶剤や水に添加して調製される。そして、疎水化剤を溶剤や水と均一に混合させるために少量の界面活性剤を添加するようにしてもよい。純水吐出ノズル５８および溶液吐出ノズル６０は、回転駆動部６２に回動可能に支持された１つのノズル保持部６４に保持されている。そして、回転駆動部６２によってノズル保持部６４を鉛直軸回りに回動させることにより、純水吐出ノズル５８および溶液吐出ノズル６０が矢印Ｃで示す方向へ水平面内で回動するような構成となっている。

図７に示した構成を備える現像処理装置による処理動作の１例について、図８に示した模式図を参照しながら説明する。
図８の（ａ）に示すように、表面に露光後のレジスト膜Ｒが形成された基板Ｗが装置内に搬入されて、スピンチャック１０に基板Ｗが保持されると、図８の（ｂ）に示すように、現像液吐出ノズル５６のスリット状吐出口から現像液Ｄを吐出させつつ、アーム駆動部２４によって現像液吐出ノズル５６を矢印Ａ（図７参照）で示す方向に走査する。これにより、基板Ｗ上に現像液Ｄが供給されて液盛りされる。現像液吐出ノズル５６が右側の待機ポット２０の位置まで移動すると、現像液の吐出を停止させて、アーム駆動部２４により現像液吐出ノズル５６を矢印Ａで示す方向と逆方向へ移動させ、現像液吐出ノズル５６を元の左側の待機ポット２０の位置まで戻す。そして、基板Ｗ上に現像液Ｄを盛った状態で基板Ｗを静止させたままにして、基板Ｗの表面上のレジスト膜Ｒを現像する。

上記した基板Ｗ上への液盛り操作に続いて、図８の（ｃ）に示すように、溶液吐出ノズル６０（および純水吐出ノズル５８）を回動させて、図８の（ｄ）に示すように、溶液吐出ノズル６０の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させ、溶液吐出ノズル６０の先端吐出口から疎水化剤を含む疎水化溶液Ｈを基板Ｗの中心部へ吐出する。基板Ｗ上へ供給された疎水化溶液Ｈは、基板Ｗの全面に拡がる。この際に、基板Ｗを低速で回転させるようにしてもよい。このように、基板Ｗ上へ疎水化溶液Ｈが供給されることにより、現像処理によって新たに露出したレジストパターン表面が疎水化剤によって疎水化される。溶液吐出ノズル６０（および純水吐出ノズル５８）は、疎水化溶液の吐出が終わると、図７に示した元の位置へ回動して戻される。

基板Ｗ上に現像液を盛ってから所定時間が経過すると、図８の（ｅ）に示すように、純水吐出ノズル５８（および溶液吐出ノズル６０）を回動させて、図８の（ｆ）に示すように、純水吐出ノズル５８の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させ、純水吐出ノズル５８の先端吐出口から純水ＤＷを基板Ｗの中心部へ吐出する。この際に、基板Ｗを低速で回転させるようにしてもよい。これにより、基板Ｗの表面上のレジスト膜Ｒの現像反応が停止し、レジスト膜Ｒ上から現像液や溶解物が純水ＤＷで洗い流される。純水吐出ノズル５８（および溶液吐出ノズル６０）は、純水の吐出が終わると、図７に示した元の位置へ回動して戻される。そして、純水の吐出後に、図８の（ｇ）に示すように、基板Ｗを回転させて、遠心力により基板Ｗ上から純水を飛散させて除去し、基板Ｗをスピン乾燥させる。この際、内側カップ１６を上昇させておく。このリンス処理・スピン乾燥の際には、図１ないし図４に示した現像処理装置を使用して現像処理を行った場合と同様に、レジストパターン表面が疎水化されてレジストパターンの表面張力もしくは表面自由エネルギが低下しているので、レジストパターン表面に対する液体の付着エネルギが減少している。このため、パターンとパターンとの隙間に現像液や純水などの液体が存在しても、パターンに対して働く液体のラプラス力が低減し、レジストパターンの倒壊が防止される。基板Ｗの乾燥処理が終了すると、図８の（ｈ）に示すように、基板Ｗの回転を停止させ、基板Ｗは、スピンチャック１０上から取り去られて装置内から搬出される。

なお、上記した現像処理方法では、基板Ｗ上に現像液Ｄを盛った後に、その液盛り操作に続いて、溶液吐出ノズル６０の先端吐出口から疎水化剤を含む疎水化溶液を基板Ｗ上へ供給して、レジストパターン表面を疎水化するようにしているが、基板Ｗ上に現像液Ｄを盛った後に、純水吐出ノズル５８の先端吐出口を基板Ｗの中心部直上位置へ移動させ、純水吐出ノズル５８の先端吐出口から純水ＤＷを基板Ｗの中心部へ吐出して、レジスト膜Ｒを予備リンス処理し、その後に、溶液吐出ノズル６０の先端吐出口から疎水化剤を含む疎水化溶液を基板Ｗの中心部へ吐出して、レジストパターン表面を疎水化するようにしてもよい。

また、図７に示した現像処理装置では、疎水化剤を含む疎水化溶液を基板Ｗ上へ吐出する溶液吐出ノズル６０を設置し、溶液吐出ノズル６０の先端吐出口から疎水化溶液を基板Ｗ上へ供給し、疎水化溶液に含まれる疎水化剤によってレジストパターン表面を疎水化するようにしたが、溶液吐出ノズル６０に代えて蒸気噴出ノズルを設置し、その蒸気噴出ノズルを、蒸気供給管を通して疎水化剤の蒸気供給源に流路接続し、蒸気噴出ノズルの先端噴出口から基板Ｗ上へ疎水化剤の蒸気を噴出させて、疎水化剤を蒸気の状態でレジスト膜の表面と接触させることにより、レジストパターン表面を疎水化するようにしてもよい。

さらに、図１および図７に示した現像処理装置では、基板Ｗ上へ純水（リンス液）を吐出してレジスト膜をリンス処理するのに、ストレートノズル型式の純水吐出ノズル５２、５８を使用するようにしているが、下端面にスリット状吐出口を有しスリット状吐出口と直交する方向へ直線的に移動しつつスリット状吐出口から基板表面のレジスト膜上へ純水（リンス液）を吐出して、現像液が盛られたレジスト膜上へ純水を盛るスリットノズルを用いるようにしてもよい。

次に、図９および図１０は、この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置のさらに別の構成例を示し、図９は、現像処理装置の概略構成を示す平面図であり、図１０は、その概略縦断面図である。

この現像処理装置は、基板Ｗの現像処理が行われる装置中央部に、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャック６６、上端部にスピンチャック６６が固着され鉛直に支持された回転支軸６８、および、回転支軸６８に回転軸が連結されスピンチャック６６および回転支軸６８を鉛直軸回りに回転させる回転モータ７０が配設されている。スピンチャック６６の周囲には、スピンチャック６６上の基板Ｗを取り囲むように円形のカップ７２が配設されており、カップ７２は、図示しない支持機構により上下方向へ往復移動自在に支持されている。

カップ７２の手前側近傍には、先端の吐出口から現像液を基板Ｗ上へ吐出する現像液吐出ノズル７４が配設されている。この現像液吐出ノズル７４は、矢印Ｄで示す方向へ水平面内で回動可能にノズル保持部７６に保持されており、図９に示した待機位置と先端の吐出口が基板Ｗの中心部直上に配置される吐出位置との間で往復移動するような構成となっている。そして、現像液吐出ノズル７４は、低速で回転する基板Ｗの中心部へ先端吐出口から所定量の現像液を滴下して供給し、基板Ｗの表面に形成された露光後のレジスト膜の全体に現像液を塗布する。また、カップ７２の側方側近傍には、先端の吐出口からリンス液、例えば純水を基板Ｗ上へ吐出する純水吐出ノズル７８が配設されている。純水吐出ノズル７８は、図示しない純水供給管を通して純水供給源に流路接続されている。純水吐出ノズル７８は、矢印Ｅで示す方向へ水平面内で回動可能にノズル保持部８０に保持されており、図９に示した待機位置と先端の吐出口が基板Ｗの中心部直上に配置される吐出位置との間で往復移動するような構成となっている。そして、純水吐出ノズル７８は、低速で回転する基板Ｗの中心部へ先端吐出口から純水を吐出して、基板Ｗ表面のレジスト膜をリンス処理する。また、カップ７２の底部には排液管８２が連通接続されている。

上記したような構成の現像処理装置において、現像液吐出ノズル７４へ疎水化剤を含んだ疎水化溶液を供給する現像液供給系（図４参照）を備えるようにする。そして、図１ないし図４に示した現像処理装置と同様の上記した操作・手順（図５参照）で現像処理、リンス処理およびスピン乾燥を行うことにより、レジストパターンの倒壊を防止することができる。

また、図９および図１０に示した構成の現像処理装置において、疎水化剤を含む疎水化溶液を基板Ｗ上へ吐出する溶液吐出ノズルを別に設置したり、あるいは、疎水化剤を蒸気の状態で基板Ｗ上へ噴出する蒸気噴出ノズルを別に設置したりする。そして、図７に示した現像処理装置と同様の上記した操作・手順（図８参照）で現像処理、リンス処理およびスピン乾燥を行うことにより、レジストパターンの倒壊を防止することができる。

なお、上記した実施形態では、現像液吐出ノズル２８のスリット状吐出口から現像液を吐出させつつ現像液吐出ノズル２８を走査して、基板表面のレジスト膜上に現像液を液盛りするスリットスキャン方式や、現像液吐出ノズル７４（ストレートノズル）から基板の表面中心部へ現像液を供給し基板を回転させて基板の表面全体に現像液を拡げる現像方式について説明したが、現像処理方法は特に限定されず、基板を回転させつつスプレイノズルから基板表面のレジスト膜上へ現像液を噴出させる現像方式などについても、この発明は広く適用し得るものである。

この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の構成の１例を示す概略平面図である。 図１のII−II矢視断面図である。 図１のIII−III矢視断面図である。 図１に示した現像処理装置の現像液供給系を示す模式図である。 図１ないし図４に示した現像処理装置による処理動作の１例について説明するための模式図である。 現像処理によって新たに露出したレジストパターンの表面が、現像液に混合された疎水化剤によって疎水化される状態を示す部分拡大断面図である。 この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置の別の構成例を示す概略平面図である。 図７に示した現像処理装置による処理動作の１例について説明するための模式図である。 この発明に係る基板の現像処理方法を実施するために使用される現像処理装置のさらに別の構成例を示す概略平面図である。 図９に示した現像処理装置の概略縦断面図である。

符号の説明

１０、６６ スピンチャック
１２、６８ 回転支軸
１４、７０ 回転モータ
１６ 内側カップ
１８ 外側カップ
２０ 待機ポット
２２ ガイドレール
２４ アーム駆動部
２６ ノズルアーム
２８、５６、７４ 現像液吐出ノズル
３０ 現像液供給管
３４ 液体混合器
３６ 現像液
３８ 現像液槽
４２ 現像液供給配管
４４ 疎水化剤を含んだ疎水化溶液
４６ 溶液槽
５０ 溶液供給配管
５２、５８、７８ 純水吐出ノズル
５４、６４、７６、８０ ノズル保持部
６０ 溶液吐出ノズル
６２ 回転駆動部
７２ カップ
Ｗ 基板

Claims (13)

1. 基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を供給してレジスト膜を現像処理する現像工程と、
   基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を供給してリンス処理するリンス工程と、
   基板を水平姿勢で鉛直軸回りに回転させて、基板表面に形成されたリンス処理後のレジスト膜を乾燥させる乾燥工程と、
   を含む基板の現像処理方法において、
   前記現像工程において、疎水化剤が混合された現像液を基板表面のレジスト膜上へ供給することを特徴とする基板の現像処理方法。
2. 基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を供給してレジスト膜を現像処理する現像工程と、
   基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を供給してリンス処理するリンス工程と、
   基板を水平姿勢で鉛直軸回りに回転させて、基板表面に形成されたリンス処理後のレジスト膜を乾燥させる乾燥工程と、
   を含む基板の現像処理方法において、
   前記現像工程後、前記リンス工程前に、基板表面に形成されたレジスト膜上へ疎水化剤を供給することを特徴とする基板の現像処理方法。
3. 基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を供給してレジスト膜を現像処理する現像工程と、
   基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を供給してリンス処理するリンス工程と、
   基板を水平姿勢で鉛直軸回りに回転させて、基板表面に形成されたリンス処理後のレジスト膜を乾燥させる乾燥工程と、
   を含む基板の現像処理方法において、
   前記現像工程後、前記リンス工程前に、基板表面に形成されたレジスト膜上へリンス液を供給して予備リンス処理し、その後に、レジスト膜上へ疎水化剤を供給することを特徴とする基板の現像処理方法。
4. 前記疎水化剤は、疎水化剤を含む疎水化溶液としてレジスト膜上へ供給される請求項２または請求項３に記載の基板の現像処理方法。
5. 前記疎水化溶液に界面活性剤が添加された請求項４に記載の基板の現像処理方法。
6. 前記疎水化溶液は、現像液に比べて比重が大きい疎水化剤に界面活性剤を添加して調製される請求項４に記載の基板の現像処理方法。
7. 前記疎水化剤は、蒸気の状態でレジスト膜上へ供給される請求項２または請求項３に記載の基板の現像処理方法。
8. 前記疎水化剤として、ジメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザンまたはパーフルオロ化合物が使用される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
9. 基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
   この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
   この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、
   基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、
   このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段と、
   前記基板保持手段によって保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段と、
   を備えた基板の現像処理装置において、
   前記現像液供給手段は、疎水化剤が混合された現像液を前記現像液吐出ノズルへ供給することを特徴とする基板の現像処理装置。
10. 基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
    この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
    この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、
    基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、
    このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段と、
    前記基板保持手段によって保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段と、
    を備えた基板の現像処理装置において、
    基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へ疎水化剤を含む疎水化溶液を吐出する溶液吐出ノズルと、
    この溶液吐出ノズルへ疎水化剤を含む疎水化溶液を供給する溶液供給手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする基板の現像処理装置。
11. 基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
    この基板保持手段によって保持された基板の表面に形成された露光後のレジスト膜上へ現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
    この現像液吐出ノズルへ現像液を供給する現像液供給手段と、
    基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へリンス液を吐出するリンス液吐出ノズルと、
    このリンス液吐出ノズルへリンス液を供給するリンス液供給手段と、
    前記基板保持手段によって保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段と、
    を備えた基板の現像処理装置において、
    基板表面に形成された現像処理後のレジスト膜上へ疎水化剤の蒸気を噴出する蒸気噴出ノズルと、
    この蒸気噴出ノズルへ疎水化剤の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする基板の現像処理装置。
12. 前記現像液吐出ノズルは、
    下端面にスリット状吐出口を有し、前記基板保持手段によって静止状態で保持された基板に対し、前記スリット状吐出口と直交する方向へ直線的に移動しつつ、前記スリット状吐出口から基板表面のレジスト膜上へ現像液を吐出して、レジスト膜の全面に現像液を膜状に盛るスリットノズルである請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の基板の現像処理装置。
13. 前記現像液吐出ノズルは、
    前記基板保持手段によって保持され前記基板回転手段によって低速で回転させられている基板の中心部へ先端吐出口から現像液を吐出して、基板表面のレジスト膜の全面に現像液を拡げ現像液を塗布するストレートノズルである請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の基板の現像処理装置。

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