JP2009094406A - 塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】レジストを塗布し、露光後に現像処理を行った基板のレジスト表面に残渣が付着したまま残る残渣欠陥の発生を抑えること。
【解決手段】基板の表面にレジストを塗布してする塗布モジュールと、レジスト塗布後、露光処理された基板の表面に現像液を供給し、前記レジストを現像処理してレジストにパターンを形成する現像モジュールと、レジストを変質させずにレジストの表面の親水性を高めて、前記現像処理後に当該レジストに付着した残渣を除去するための薬液を前記基板に供給する薬液ノズルと、を備えるように塗布、現像装置を構成する。前記薬液としては例えばアルコールや酸を含んだアルコールが用いられる。
【選択図】図６
【解決手段】基板の表面にレジストを塗布してする塗布モジュールと、レジスト塗布後、露光処理された基板の表面に現像液を供給し、前記レジストを現像処理してレジストにパターンを形成する現像モジュールと、レジストを変質させずにレジストの表面の親水性を高めて、前記現像処理後に当該レジストに付着した残渣を除去するための薬液を前記基板に供給する薬液ノズルと、を備えるように塗布、現像装置を構成する。前記薬液としては例えばアルコールや酸を含んだアルコールが用いられる。
【選択図】図６
Description
本発明は、基板の表面にレジストを塗布し、露光後に当該レジストの現像を行う塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体に関する。
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面に例えば化学増幅型のレジストを塗布し、このレジストを所定のパターンで露光処理した後に現像液を供給してレジストパターンを形成することでレジストマスクを得ている。このような処理は、一般にレジストの塗布、現像を行う塗布、現像装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われる。
近年は、レジストパターンの微細化を達成するために前記露光処理として液浸露光が行われる場合がある。液浸露光について簡単に説明すると、図１６（ａ）に示すように露光手段１０１の露光レンズ１０２とウエハＷとの間に光を透過する液体例えば純水からなる液膜１０３を形成し、そして図１６（ｂ）に示すように露光手段１０１を横方向に移動させて次の転写領域（ショット領域）１０４に対応する位置に当該露光手段１０１を配置し、光を照射する動作を繰り返すことにより、レジスト膜１０５に所定の回路パターンを転写する露光方式である。図中１０６，１０７は、夫々液膜１０３を形成するための液供給路、排液路である。図中、転写領域１０４は実際よりも大きく示している。また、液浸露光を行うまでにそのレジスト膜を保護するために、現像前あるいは現像時に除去される撥水性の保護膜がレジスト膜の表面上に形成されるような場合もある。
ところで上述のようなリソグラフィ工程において、現像後のレジスト膜表面にレジストの残渣と、前記保護膜を形成した場合はそれに加えてその保護膜の残渣とが付着したまま残留する残渣欠陥が発生する場合がある。この残渣欠陥はコンタクトホールやラインスペースなどレジスト膜に形成するパターン種やレジスト膜の開口率に大きく依存する他、レジスト膜を構成する材料にも依存し、上述の液浸露光に用いられるレジストは残渣欠陥が発生しやすく、特に前記保護膜を形成せずに液浸露光を行った場合にその残渣欠陥が多く発生する。
通常、ウエハに現像液を供給した後は、そのウエハに純水を供給して現像液を洗い流した後、当該ウエハを鉛直軸回りに高速回転させて純水を振り切り、乾燥処理を行っている。前記残渣欠陥は、現像後に行う純水による洗浄処理の吐出量や吐出時間、処理温度などの条件を最適化することで、ある程度低減することができるが、完全に除去することは難しく、またそのように最適な条件を検出することやその条件に設定する手間がかかるため好ましくない。なお、特許文献１には液浸露光時に形成される液層へレジストが溶出することを抑える方法について記載されているが、上記の問題を解決できるものではない。
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、レジストを塗布し、露光後に現像処理を行った基板のレジスト表面に残渣が付着したまま残る残渣欠陥の発生を抑えることができる塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体を提供することである。
本発明の塗布、現像装置は、基板の表面にレジストを塗布する塗布モジュールと、レジスト塗布後、露光処理された基板の表面に現像液を供給し、前記レジストを現像処理してレジストにパターンを形成する現像モジュールと、レジストを変質させずにレジストの表面の親水性を高めて、前記現像処理後に当該レジストに付着した残渣を除去するための薬液を前記基板に供給する薬液ノズルと、を備えたことを特徴とすることを特徴とする。
前記薬液ノズルは、前記現像モジュールとは別個の薬液リンスモジュールに設けられ、この薬液リンスモジュールは、薬液を供給するときに基板を保持する基板保持部を備えていてもよく、あるいは前記薬液ノズルは、前記現像モジュールに設けられていてもよい。また、基板から薬液を除去する薬液除去手段を備えていてもよく、その場合例えば前記薬液除去手段は、基板に供給された薬液を乾燥させるための乾燥手段を備えている。また例えば前記乾燥手段は、基板をスピン乾燥するために前記基板を保持する基板保持部を回転させる手段である。また、例えば前記薬液はアルコールであり、その場合前記薬液は酸を含んでいてもよい。
また、例えば前記薬液を貯留する薬液貯留部と、この薬液貯留部に貯留された薬液中の酸性度を検出する酸性度検出部と、この酸性度検出部の酸性度の検出値が予め設定した酸性度を越えるように薬液貯留部への酸性溶液の供給を制御する手段と、を備えていてもよく、基板に供給された薬液を回収し、薬液中のパーティクルを除去して、薬液ノズルに供給する薬液再生手段を備えていてもよい。また、例えば前記露光処理はレジストの表面に光を透過する液層を形成した状態で露光する液浸露光処理であり、レジストはその液浸露光処理に用いられるレジストである。前記薬液が供給された基板を加熱し、前記薬液により膨潤したレジストを乾燥させるための加熱モジュールが設けられてもよい。前記薬液ノズルはスリット状に開口した吐出口を備えているか、あるいは横方向に配列された複数の吐出口を備えていてもよく、また基板の一端側から他端側へ向けて移動しながら当該基板に薬液を吐出してもよい。さらに前記薬液ノズルから基板に吐出される薬液の吐出方向と当該基板とのなす角度が例えば１５度である。
本発明の塗布、現像方法は、基板の表面にレジストを塗布する工程と、前記レジストを露光する露光工程と、露光処理された基板の表面に現像液を供給して前記レジストにパターンを形成する工程と、レジストを変質させずにレジストの表面の親水性を高めて、前記現像処理後に当該レジストに付着した残渣を除去する薬液が貯留された薬液貯留部から当該薬液を薬液ノズルに供給する工程と、前記薬液ノズルから薬液を基板保持部に保持された基板に吐出する工程と、を備えたことを特徴とする。
前記薬液は例えばアルコールであり、酸を含んでいてもよい。また前記薬液貯留部に貯留された薬液中の酸性度を検出する工程と、前記酸性度の検出値が予め設定した酸性度を越えるように薬液貯留部への酸性溶液の供給を制御する工程と、を備えていてもよい。基板に供給された薬液を回収し、薬液中のパーティクルを除去して、薬液ノズルに供給する工程を備えていてもよい。前記薬液が供給された基板を加熱し、前記薬液により膨潤したレジストを乾燥する工程を備えていてもよい。
本発明の記憶媒体は、基板にレジストの塗布を行う塗布モジュールと、レジスト塗布後、露光処理された基板の表面に現像液を供給して前記レジストを現像処理する現像モジュールとを備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、上述の塗布、現像方法を実施するためのステップ群を備えたことを特徴とする。
本発明は、現像後の基板に、当該基板のレジストを変質させずにレジストの表面の親水性を高めて、前記現像処理後に当該レジストに付着した残渣を除去する薬液を供給している。後述の実施例で示されるようにレジスト表面の親水性が高まることで現像後にレジスト表面に残った残渣が当該レジスト表面から除去されやすくなり、残渣欠陥の発生を抑えることができる。
本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置に露光装置を接続したシステムの全体構成について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図１及び図２中Ｂ１は基板例えば２５枚密閉収納されたキャリアＣを搬入出するためのキャリアブロックであり、キャリアＣを複数個並べて載置可能な載置部１１を備えたキャリア搬入部１２と、載置部１１から見て前方の壁面に設けられる開閉部１３と、開閉部１３を介してキャリアＣからウエハＷを取り出すための搬送手段Ａ１とが設けられている。
キャリアブロックＢ１の奥側には筐体１４にて周囲を囲まれる処理ブロックＢ２が接続されている。図３に示すように、この処理ブロックＢ２には手前側から順に加熱・冷却系のモジュールを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する処理モジュール間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３と、が交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２，Ａ３はキャリアブロックＢ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理ブロックＢ２内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。
また主搬送手段Ａ２，Ａ３は、キャリアブロックＢ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理モジュールＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁１５により囲まれる空間内に置かれており、予め設定された一連のモジュールの間を順番にサイクリックに移動するサイクル搬送を行い、これによりウエハが順番に移動していくことになる。また図中１６、１７は各モジュールで用いられる薬液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節モジュールである。
液処理モジュールＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部１８の上に、塗布モジュールＣＯＴ、現像モジュールＤＥＶ、反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣ及び酸性アルコールリンスモジュール３等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。塗布モジュールＣＯＴはレジストをウエハＷに塗布するモジュールであり、反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣは反射防止膜を形成する薬液をウエハＷに塗布するモジュールである。現像モジュールＤＥＶは現像液をウエハＷに供給して現像処理を行う。酸性アルコールリンスモジュール３については後述する。
また上述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理モジュールＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種モジュールを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱モジュールＬＨＰ、ウエハＷを冷却する冷却モジュールＣＰＬ等を含んでいる。図中ＴＲＳは受け渡しモジュールであり、棚ユニットＵ１のＴＲＳはキャリアブロックＢ１と処理ブロックＢ２との間でウエハＷを受け渡す役割を有し、棚ユニットＵ３の受け渡しモジュールＴＲＳは処理ブロックＢ２とインターフェイスブロックＢ３との間でウエハＷの受け渡しを行う役割を有する。また棚ユニットＵ１にはウエハＷに疎水化処理を行うための疎水化処理モジュールＡＤＨが、棚ユニットＵ３には露光後のウエハＷを加熱する加熱モジュールであるＰＥＢが夫々複数含まれている。
処理ブロックＢ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室２１及び第２の搬送室２２からなるインターフェイスブロックＢ３を介して露光装置Ｂ４が接続されている。第１の搬送室２１、第２の搬送室２２には夫々処理ブロックＢ２と露光装置Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し手段Ａ４、Ａ５が設けられており、第１の搬送室２１には露光装置Ｂ４に向かって受け渡し手段Ａ４の左右に夫々バッファモジュールＢＭ、棚ユニットＵ６が夫々設けられている。第２の搬送室２２には純水リンスモジュールＩが設けられている。
ウエハ搬送手段Ａ４、Ａ５は鉛直軸回りに回転自在、昇降自在且つ進退自在に構成されており、ウエハ搬送手段Ａ４は、さらにガイド２３に沿って横方向に移動自在構成されている。棚ユニットＵ６は受け渡しモジュールと、例えば冷却プレートを有する高精度温度調整モジュール（ＩＣＰＬ）とが上下に積層されて構成されている。純水リンスモジュールＩは後述のリンスモジュール３の基板保持部と同様に構成され、鉛直軸回りに回転自在な基板保持部と、前記基板保持部に保持されたウエハＷに純水を吐出する純水ノズルとを備えており、液浸露光を終えたウエハＷに純水を供給してウエハＷを洗浄した後、基板保持部を回転させて、純水を振り切り、ウエハＷを乾燥させる。
ウエハ搬送手段Ａ４は棚ユニットＵ３、Ｕ６の各モジュール及びバッファモジュールＢＭにアクセスすることができ、ウエハ搬送手段Ａ５は後述の露光装置Ｂ４の各ステージ、棚ユニットＵ６の各モジュール及び純水リンスモジュールＩにアクセスすることができる。なお、ウエハが受け渡される場所をモジュールという。
露光装置Ｂ４は背景技術の欄で説明したように例えばレジスト膜表面に純水の液膜を形成して液浸露光を行う装置であり、インターフェイスブロックＢ３から搬入されたウエハＷが載置される搬入ステージ２４と、インターフェイスブロックＢ３へ払い出されるウエハＷが載置される搬出ステージ２５と、を備えている。
続いて酸性アルコールリンスモジュール３について図４及び図５を参照しながら説明する。図４、図５は夫々当該モジュール３の縦断側面図、横断平面図である。図中３１は筐体であり、筐体３１の側壁にはシャッタ３２により開閉自在な搬送口３３が設けられている。図中３４は基板保持部をなすスピンチャックであり、真空吸着によりウエハＷを水平に保持するように構成されている。このスピンチャック３４は駆動部３５により鉛直軸回りに回転でき、且つ主搬送手段Ａ３との間でウエハＷを受け渡すために昇降できるようになっている。駆動部３５はスピンチャック３４を介してウエハＷを回転させてウエハＷに付着した薬液を振り切って当該ウエハＷを乾燥させるスピン乾燥を行うための乾燥手段をなす。
またスピンチャック３４の周囲にはウエハＷからスピンチャック３４に跨る側方部分を囲むカップ３６が設けられている。カップ３６の底部は互いに連通する外側部３７Ａ、内側部３７Ｂに区画されており、外側部３７Ａの底面には排液口３８ａが開口している。その排液口３８ａには薬液の排液管３８の一端が開口し、排液管３８の他端は後述する酸性アルコール供給部５に接続されている。内側部３７Ｂの底面には例えば環状に排気口３９ａが開口し、排気口３９ａには排気管３９の一端が接続されており、カップ３６内の排気を行うことができるようになっている。
酸性アルコールリンスモジュール３は、後述する酸性アルコールＬをウエハＷに吐出してウエハＷを洗浄（リンス）するための薬液ノズル４１を備えており、ノズル４１は鉛直下方に開口した円形の吐出口４２を備えている。図４中Ｌ１で示す吐出口４２の径は例えば３ｍｍである。薬液ノズル４１には薬液供給管４３の一端が接続されており、薬液供給管４３の他端はバルブやマスフローコントローラなどを含んだ液供給機器系４４を介して酸性アルコール供給部５に接続されている。液供給機器系４４は後述する制御部１００からの制御信号を受けて、薬液ノズル４１からウエハＷへ薬液である酸性アルコールＬの給断を制御する。
図５に示すように薬液ノズル４１はアーム４５介して駆動部４６に接続されており、駆動部４６は横方向に水平に伸びたガイドレール４７に係止され、このガイドレール４７に沿って移動する。駆動部４６の移動に従って薬液ノズル４１は、カップ３６の外側に設けられた薬液ノズル４１の待機領域４８からウエハＷの中心部上に移動し、そのウエハＷ中心部に薬液を供給することができるようになっている。
後述するように薬液としてウエハＷに供給される酸性アルコールＬには酸が含まれるため、筐体３１内の各部は耐酸性の高い材料により構成することが好ましい。例えば薬液ノズル４１はＰＦＡ（テトラフルオロエチレン）などの耐酸性の高い樹脂により構成され、またアーム４５などを金属類により構成する場合は耐酸性の高いセラミックスやＳＵＳにより構成されることが好ましい。
続いて図６も参照しながら酸性アルコールリンスモジュール３に接続された酸性アルコール供給部５の構成について説明する。酸性アルコール供給部５は図２に示すように例えば塗布、現像装置の筐体１４の外部に設けられ、アルコール再生部４と、夫々密閉容器をなす酸性アルコール貯留タンク５１及び酸性溶液貯留タンク７１とを備えている。酸性アルコール貯留タンク５１には例えばアルコールである４−メチル２−ペンタノール及び酸からなる酸性アルコールＬが貯留されており、この酸性アルコールＬはレジストを変質させることなく、その表面の親水性を高めて、現像処理後にレジストに付着している残渣を当該レジスト表面から除去する役割を有する。酸性アルコール貯留タンク５１に貯留された酸性アルコールＬの液面下には、その一端が薬液ノズル４１に接続された薬液供給管４３の他端が浸漬されている。また、その一端がカップ３６に接続された排液管３８の他端はアルコール再生部４を介して酸性アルコール貯留タンク５１に接続されている。
アルコール再生部４は例えば酸性アルコールＬ中に含まれる当該酸性アルコールＬに不溶な有機物などのパーティクルを除去するフィルタを備えている。酸性アルコール貯留タンク５１から薬液ノズル４１に供給され、そして当該ノズル４１からウエハＷに向けて吐出されてカップ３６から排液管３８に流入した酸性アルコールＬは、このアルコール再生部４にてその中に含まれるパーティクルが除去され、酸性アルコール貯留タンク５１に供給されて貯留される。また、アルコール再生部４は、酸性アルコールＬを蒸留することにより前記パーティクルを除くことができるようになっていてもよい。
酸性アルコール貯留タンク５１に貯留された酸性アルコールＬの液面上の空間には加圧用ガス供給管６１の一端が開口しており、加圧用ガス供給管６１の他端はバルブやマスフローコントローラなどを含んだガス供給機器系６２を介して不活性ガスであるＡｒ（アルゴン）ガスの供給源６３に接続されている。ガス供給機器系６２は制御部１００からの制御信号を受けてガス供給源６３から酸性アルコール貯留タンク５１へのＡｒガスの給断を制御しており、ガス供給源６３から酸性アルコール貯留タンク５１へＡｒガスが供給されると、タンク５１内が加圧されて薬液供給管４３内に酸性アルコールＬが流入し、その酸性アルコールＬは液供給機器系４４でその流量が制御されて、薬液ノズル４１からウエハＷに吐出される。
酸性アルコール貯留タンク５１には例えば酸化還元電位（ＯＲＰ）測定器からなる酸性度モニタ６４が設けられており、この酸性度モニタ６４に設けられた検出部６５は酸性アルコールＬの液面下に浸され、酸性アルコールＬの酸化還元電位を測定する。そして酸性度モニタ６４は検出部６５により測定された酸化還元電位に対応する信号を制御部１００に送信し、制御部１００は、例えばその酸化還元電位に基づいて酸性アルコールＬのｐＨ値を演算し、その演算したｐＨ値を不図示の表示画面に表示する。
また酸性アルコールＬの液面下には酸性溶液供給管６６の一端が浸漬されており、酸性溶液供給管６１の他端はバルブＶ１を介して酸性溶液貯留タンク７１に貯留された酸性溶液Ｅの液面下に浸漬されている。酸性溶液Ｅについては後述する。バルブＶ１は制御部１００によりその開閉が制御される。
酸性溶液貯留タンク７１において酸性溶液Ｅの液面上の空間には加圧用ガス供給管７２の一端が開口しており、加圧用ガス供給管７２の他端はバルブやマスフローコントローラなどを含んだガス供給機器系７３を介して不活性ガスであるＡｒ（アルゴン）ガスの供給源７４に接続されている。ガス供給機器系７３は制御部１００からの制御信号を受信して、ガス供給源７４から酸性溶液貯留タンク７１へのＡｒガスの給断を制御する。
酸性溶液貯留タンク７１に貯留された酸性溶液Ｅは、酸性アルコール貯留タンク５１内の酸性アルコールＬの酸性度を高める役割を有しており、例えば夫々ＡｒＦレジストにおいて酸発生剤として用いられるトリフェニルスルホニウム塩（(Ｃ6Ｈ5)3Ｓ+ＣＦ3ＳＯ3 −）、ｏ-ニトロベンジルエステル（ＮＯ2（Ｃ6Ｈ5)ＣＨ2Ｓ2Ａｒ）や、アルコールに可溶であるトリフルオロメタンスルホン酸（ＣＦ3ＳＯ3Ｈ）などを含んだ薬液により構成される。
続いて制御部１００について説明する。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する塗布、現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納され、このプログラムが制御部１００に読み出されることで、制御部１００は後述するように各搬送手段の動作、各液処理モジュールにおけるウエハＷへの薬液の供給、加熱、冷却モジュールにおけるウエハＷの加熱、冷却処理などを制御する。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
制御部１００は入力画面を備えており、この入力画面から塗布、現像装置のオペレータが前記酸性アルコールＬのｐＨ値の上限値、下限値を夫々設定できるようになっており、制御部１００は酸性度モニタ６４からの信号に基づき酸性アルコール貯留タンク５１内の酸性アルコールＬのｐＨ値がこの上限値と下限値との間に収まっているか判定する。このｐＨ値の上限値、下限値は、残渣が有効に除去されるようにレジストの表面の親水性を上昇させ、且つレジスト膜に形成されるパターンに影響を与えないようにするために例えば夫々ｐＨ６、ｐＨ４に設定される。
制御部１００が、設定した上限値よりも前記酸性アルコールＬのｐＨ値が大きいと判定した場合、制御部１００はバルブＶ１を開くと共にガス供給機器系７３を介してＡｒガスにより酸性溶液貯留タンク７１内の圧力を高めて酸性溶液貯留タンク７１内の酸性溶液Ｅを酸性アルコール貯留タンク５１内に供給して、検出される酸性度が上述の上限値と下限値との間の範囲に収まるように制御する。また、制御部１００が設定した下限値よりも前記酸性アルコールＬのｐＨが低いと判定した場合、例えば不図示のアラーム発生機構によりアラームを発生させる。
また、棚ユニットＵ４、Ｕ５の各液処理モジュール及び純水リンスモジュールＩについてさらに説明すると、塗布モジュールＣＯＴ、反射防止膜形成モジュールＢＡＲＣ及び現像モジュールＤＥＶも酸性アルコールリンスモジュール３と同様の筐体、回転自在な基板保持部、カップ及び夫々のモジュールで使用される薬液を吐出するノズルを備えている。また、現像モジュールＤＥＶにおいては現像液を供給するノズルの他に現像液を供給して現像した後のウエハＷに純水を供給して現像液を洗い流すために純水を供給するノズルが設けられている。
続いて上述の塗布、現像装置における作用について図７のフローチャートを参照しながら説明する。先ず外部からウエハＷが収納されたキャリアＣが載置部１１に載置されると、開閉部１３と共にキャリアＣの蓋体が外されてキャリアブロックＢ１の搬送手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の受け渡しモジュール（図示せず）を介して処理ブロックＢ２の主搬送手段Ａ２へと受け渡され、その主搬送手段Ａ２により棚ユニットＵ１の疎水化処理モジュールＡＤＨに搬送されて疎水化処理を受けた後、棚ユニットＵ１またはＵ２の冷却モジュールＣＰＬに搬送されて冷却され、続いて塗布モジュールＣＯＴに搬送され、レジストの塗布処理を受けてレジスト膜が形成される（ステップＳ１）。なお、レジスト塗布処理の前処理として、疎水化処理モジュールＡＤＨによる疎水化処理を行う代わりに反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣにて反射防止膜形成処理を行う場合もある。
レジスト膜が形成されたウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱モジュールＬＨＰで加熱処理され、更に棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす冷却モジュールＣＰＬで冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しモジュールＴＲＳを経由してインターフェイスブロックＢ３へと搬入される。このインターフェイスブロックＢ３においてウエハＷは搬送手段Ａ４によってバッファモジュールＢＭ→棚ユニットＵ６の高精度温調ユニットＩＣＰＬと搬送され、ＩＣＰＬにて温度調整されたウエハＷは搬送手段Ａ５によって露光装置Ｂ４の搬入ステージ２４に搬送される。その後、ウエハＷは露光装置Ｂ４内の所定の場所へ搬送され、背景技術の欄で説明したようにレジスト膜に液浸露光処理が行われる（ステップＳ２）。
液浸露光処理が終わったウエハＷは搬出ステージ２５に載置され、搬送手段Ａ５により純水リンスモジュールＩに搬送され、そこで表面に純水が供給されてウエハＷがリンス（洗浄）され、液浸露光に用いられてウエハＷ表面に残留した液体が除去される。続いて、その純水リンスモジュールＩの不図示の基板保持部を介してウエハＷが高速で鉛直軸回りに回転し、ウエハＷから前記純水が振り切られ、ウエハＷが乾燥される（ステップＳ３）。乾燥されたウエハＷは搬送手段Ａ５及びＡ４により棚ユニットＵ３の加熱モジュールＰＥＢへと搬送されて加熱処理を受け（ステップＳ４）、然る後ウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像モジュールＤＥＶに搬送される。そして、現像モジュールＤＥＶにてウエハＷに現像液が供給されてレジスト膜の不要部分が溶解してレジストパターンが形成された後（ステップＳ５）、ウエハＷに純水が供給される。この純水により現像液が洗い流されてウエハＷ表面全体がリンスされた後、ＤＥＶの基板保持部を介してウエハＷが高速で鉛直軸回りに回転し、ウエハＷから純水が振り切られ、ウエハＷが乾燥される（ステップＳ６）。
ウエハＷが乾燥されたら、主搬送手段Ａ３によりウエハＷは酸性アルコールリンスモジュール３に搬送される。これ以降、酸性アルコールリンスモジュール３の薬液ノズル４１の動作、ウエハＷの表面の状態を示した図８、図９も用いて説明する。図９(ａ)に示すようにレジストパターンＲ１が形成されたレジスト膜Ｒ表面には現像処理によってレジスト膜Ｒから生じた残渣Ｄが付着している。ウエハＷの裏面中央部がスピンチャック３４に保持されると、待機領域４８から薬液ノズル４１がウエハＷの中心上に移動し（図８（ａ））、図８（ｂ）に示すようにスピンチャック３４によりウエハＷが鉛直軸回りに回転すると共に薬液ノズル４１から既述のようにそのｐＨ値が４〜６に制御された酸性アルコールＬがウエハＷに供給され、遠心力によりウエハＷの中心部から周縁部へと広げられて、ウエハＷ表面全体がリンスされる。
酸性アルコールＬが供給されたレジスト膜Ｒの表面は、後述の実施例で示されるように親水性が大きくなるように変化し、それによって残渣Ｄとの親和性が低くなり、残渣Ｄがレジスト膜Ｒの表面から解離する（図９（ｂ），（ｃ））。酸性アルコールＬを吐出してから所定の時間が経過すると、酸性アルコールＬの吐出が停止する一方でウエハＷの回転が続けられ、残渣Ｄが含まれた酸性アルコールＬは図８（ｃ）に示すようにウエハＷから振り切られて、ウエハＷが乾燥される（ステップＳ７）。酸性アルコールＬの供給停止から所定の時間が経過すると、ウエハＷの回転が停止し、ウエハＷは主搬送手段Ａ３によって酸性アルコールリンスモジュール３から搬出され、主搬送手段Ａ３，Ａ２及び棚ユニットＵ１、Ｕ２の受け渡しモジュールＴＲＳを介して搬送手段Ａ１に受け渡され、搬送手段Ａ１により載置台１１上の元のキャリアＣへと戻される。
上述の塗布、現像装置によれば、現像モジュールＤＥＶにより液浸露光されたレジスト膜が形成されたウエハＷを現像処理した後、酸性アルコールリンスモジュール３の薬液ノズル４１から薬液として酸性アルコールをウエハＷに供給してウエハＷのリンス処理を行っている。後述の実施例で示すようにこのような処理によりレジストの表面の親水性を高めて、残渣がレジスト膜表面に残留することが抑えられ、この残渣欠陥を抑えることができる。この酸性アルコールとしてはレジストを変質させないものを用いているため、レジストパターンの形状が影響を受けることが抑えられる。また、後述の実施例で示すように酸性アルコールリンスモジュール３用いる薬液としては酸を含まないアルコールを用いてもよいが、上述の実施形態のように酸性アルコールを用いることで、より残渣欠陥を抑えることができる。
また、酸性アルコールリンスモジュール３で使用する薬液の構成材料及びレジスト膜の構成材料によっては、その薬液がレジスト膜に滲み込み、レジスト膜が膨潤することで酸性アルコールリンスモジュール３による処理後、図１１（ａ）に示すようにレジストパターンＲ１の線幅（ＣＤ）が所望の線幅よりも小さくなると共にパターンＲ１各部の均一性が低くなってしまうおそれがあるが、その場合は、図１０に示すように、既述のステップＳ１〜ステップＳ７を行った後、ウエハＷを棚ユニットＵ１、Ｕ２の加熱モジュールＬＨＰにて加熱し、アニール処理を行い（ステップＳ８）、然る後にキャリアＣに戻すようにしてもよい。このようにアニール処理を行えば、レジスト膜に滲み込んだ薬液を蒸発させて当該レジスト膜Ｒを乾燥し、図１１（ｂ）に示すようにレジストパターンＲ１のＣＤが大きくなるように制御すると共にパターンＲ１の各部の均一性を高めて、良好なパターン形状を得ることができる。なお、加熱モジュールＬＨＰによる加熱処理は、薬液を除去してレジスト膜を乾燥させることによってパターンを構成するレジストの壁が崩れること（パターン倒れ）を防止する目的で行ってもよい。
また、例えばレジスト膜を形成後、液浸露光を行う前にレジスト膜表面に当該レジスト膜を保護する保護膜を形成し、液浸露光後、保護膜を除去してから現像処理を行い、然る後、既述の酸性アルコールリンス処理を行ってもよい。また前記保護膜は現像液に溶解して除去されるものであってもよい。上記酸性アルコールリンスモジュール３の薬液を構成するアルコール材料としては、４−メチル２-ペンタノールの他にも例えばこれらの保護膜を形成する材料の溶媒として用いられるアルコールが、レジストに与える影響が小さいため好ましく使用される。
上述の実施形態のように薬液ノズル４１を専用の筐体内に設ける代わりに、その薬液ノズル４１を現像モジュールＤＥＶ内に設けてもよい。図１２はその一例である。図中酸性アルコールリンスモジュール３の各部と同様に構成された部分については同符号を付して示している。図中７６は現像液吐出ノズルであり、図中７７は現像液吐出ノズル７６に接続された現像液供給源である。現像液吐出ノズル７６は薬液ノズル４１と同様にカップ３６外からウエハＷの中心部に移動し、その中心部に現像液を吐出できるようになっている。このような現像モジュールＤＥＶを形成して、上述のステップＳ６の純水によるリンス及び乾燥処理を行わずにステップＳ５の現像処理後、ステップＳ７の酸性アルコールリンス処理を行ってもよい。このような手順で処理を行う場合も必要に応じて前記アニール処理を行ってよい。
酸性アルコール供給部５は上述の実施形態においては塗布、現像装置の外部に設けているが、塗布、現像装置の内部に設けてもよい。なお、酸性度モニタ６４は前記酸化還元電位測定器の代わりに酸性アルコール貯留タンク５１内の薬液のｐＨを直接測定可能なｐＨ計などを用いて構成され、そのｐＨ計から測定されたｐＨに対応する信号が制御部１００に送信されるようにしてもよい。
薬液リンスモジュールの薬液ノズルの形状は、レジストに対して高い均一性を持って薬液を供給することができ、後述するようにウエハＷに薬液が供給されたときにそのインパクトが低くなるようなものを選択されることが好ましく、上述の円形の吐出口を備えた構成に限られない。例えば図１３（ａ）に示すようにその下端面にスリット状の吐出口８２が開口した薬液ノズル８１を用いてもよい。例えばこの薬液ノズル８１は図１３（ｂ）、（ｃ）で示すように吐出口８２をウエハＷの直径上に配置し、その直径上に薬液を吐出すると共にウエハＷを回転させてウエハＷ全体に薬液を供給する。またはウエハＷの一端側から他端側へ薬液ノズル８１を移動させて薬液を供給してもよい。ウエハＷの直径が２０ｍｍの場合、図１３（ａ）においてＬ２、Ｌ３で示すノズル８２の下端面の長さ方向の大きさ、吐出口８２の長さ方向の大きさは例えば夫々２０ｍｍ、１８ｍｍである。
薬液ノズル８１においてスリット状に吐出口８２を構成する代わりに例えば図１３（ｄ）に示すように複数の円形の吐出口８３がノズルの長さ方向に沿って配列されていてもよい。ウエハＷの直径が２０ｍｍの場合、図１３（ｄ）において夫々Ｌ４、Ｌ５で示す薬液ノズル８１の下端面の長さ方向の大きさ、各吐出口８３の径の大きさは例えば２０ｍｍ、２ｍｍである。
ところで酸性アルコールリンスモジュール３にてウエハＷに薬液を吐出するにあたり、ウエハＷに吐出された薬液が飛散し、ウエハＷにおいてその供給された位置から離れた箇所に付着して、それが原因でレジスト膜における処理均一性が低下したり、欠陥除去性能やＣＤの均一性が低下したりすることを抑えるために、薬液のウエハＷに当たるインパクトを抑えることが好ましい。そのようにインパクトを抑えるためには、上記のようにノズルの形状を適切に形成する他にも薬液ノズルからウエハＷへの薬液の吐出位置及び吐出方向を適切に設定することが有効であり、図１４（ａ）はそのように吐出位置及び吐出方向を自在に設定できるように構成された薬液ノズルの一例である。薬液ノズル８７は薬液ノズル４１と同様に構成されており、接続部８５、８６を介してアーム４５に取り付けられ、支持されている。接続部８５はアーム４５の先端においてウエハＷからの高さ位置を自在に設定できる。
また、接続部８６は接続部８５に対してアーム４５の伸長方向に沿ってその位置をスライドさせることができ、また薬液ノズル８７は接続部８６に対して水平軸回りにその角度を自在に取り付けることができるようになっている。これによって例えば図１４(ａ)に実線で示すようにアーム４５に薬液ノズル８７を取り付け、ウエハＷ表面と、鎖線で示す薬液の吐出方向とのなす角θを小さくして前記インパクトを抑えることができる。
また、図１４（ｂ）に示すように接続部８６は接続部８５に対して鉛直軸回りにその角度を自在に設定できるように構成して、ウエハＷの回転の順方向あるいは逆方向に沿って薬液を供給することができるようになっていてもよい。また、例えばアーム４５に接続される駆動部４６を介して、図１４（ｃ）に示すように薬液ノズル４１をウエハＷの径方向に沿ってスライドさせながら薬液の供給を行ってもよい。
また、例えば図１３（ａ）に示したスリット状の吐出口８２を備えた前記薬液ノズル８１においてスリットの長さＬ３をウエハＷの直径と同じサイズに構成してもよい。また、図１３（ｄ）に示した複数の吐出口８３を備えた薬液ノズル８１において、ノズルの長さ方向の一端の吐出口８３から他端の吐出口８３までの距離Ｌ６をウエハＷの直径と同じサイズに構成して、ウエハＷの直径全体に薬液を供給することができるようになっていてもよい。これらのように吐出口を形成したノズル８１を用いても、図１３（ｂ）、（ｃ）に示したようにウエハＷを回転させながら薬液の供給をウエハＷに行うことができ、このようにノズル及び動作機構を構成することで常時未処理状態のアルコールを基板全体に塗布することが可能になるため、アルコール処理の均一性向上を図ることができる。
また、上述のように吐出口が形成された各ノズル８１は、例えば薬液を吐出させながらウエハＷの一端から他端へ向けてノズルの長さ方向と直交する水平方向に薬液ノズル８１を移動させるスキャン動作を行い、ウエハＷ上にパドル（液だまり）を形成してもよく、このようにパドルを形成することでアルコール処理の均一性向上を図ることができる。
ところで従来の下方に向けて開口した細孔の吐出口を備えたストレートノズルにて薬液を吐出した際に薬液によるインパクトがレジスト膜上へ直接伝わり、ミスト飛散が発生することによって処理均一性が低下することを抑えるために、図１４(ａ)〜図１４（ｃ）に示したようなノズル角度を調整可能なアーム及び薬液ノズルを用いることが効果的であるが、図１４（ａ）に示すように薬液の吐出方向とウエハＷとのなす角θは１５°であることが好ましい。鉛直下方に薬液を吐出する場合に比べてθ＝１５°とすることで、垂直成分のインパクトは１/４程度となり、ミスト発生を抑制し、アルコール処理の均一性向上が図れる。また、この場合もアームを介してノズル８７が前記スキャン動作をしながら、ウエハＷに薬液が吐出されることで、ウエハＷの中心部から周縁部にかけての処理均一性向上が図れる。
実施例１として上述のステップＳ１〜Ｓ７に従ってウエハに塗布、現像処理を行った。ただし酸性アルコールリンスモジュール３におけるリンスに用いる薬液としてはアルコールである４-メチル２−ペンタノールを用い、当該薬液に酸を加えなかった。また実施例２として上述のステップＳ１〜Ｓ７に従ってウエハに塗布、現像処理を行った。この実施例２において、酸性アルコールリンスモジュール３におけるリンスに用いる薬液としては上述の実施の形態と同様に酸を加えた４-メチル２−ペンタノールを用いた。比較例として上述のステップＳ１〜Ｓ６に従ってウエハに塗布、現像処理を行い、ステップＳ７を行わなかった。
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は夫々実施例１、実施例２、比較例についてウエハの面内において残渣欠陥が発生している箇所を黒く示したものである。実施例のウエハは比較例のウエハに比べて残渣欠陥の発生が低減されており、本発明の効果が示された。また、実施例２は実施例１よりもさらに残渣欠陥の発生が低減されており、この結果からアルコールに酸を加えることでより確実に残渣欠陥を低減させることができることが示された。
続いて実施例１、実施例２、比較例の各ウエハについてその表面のレジスト膜の接触角を測定した。図１５に示すように実施例１、実施例２、比較例において接触角は夫々７４．８°、６１．５°、９１．４°であり、比較例＞実施例１＞実施例２の順に接触角が大きい。つまり親水性は実施例２＞実施例１＞比較例の順に大きくなっている。従ってレジスト表面の親水性を大きくすることで残渣欠陥が除去されることが示された。
Ｂ２ 処理ブロック
Ｄ 残渣
ＤＥＶ 現像モジュール
Ｌ 酸性アルコール
１００ 制御部
３ 薬液リンスモジュール
４ アルコール再生部
４１ 薬液ノズル
４２ 吐出口
５ 酸性アルコール供給部
５１ 酸性アルコール貯留タンク
６４ 酸性度モニタ
７１ 酸性溶液貯留タンク
Ｄ 残渣
ＤＥＶ 現像モジュール
Ｌ 酸性アルコール
１００ 制御部
３ 薬液リンスモジュール
４ アルコール再生部
４１ 薬液ノズル
４２ 吐出口
５ 酸性アルコール供給部
５１ 酸性アルコール貯留タンク
６４ 酸性度モニタ
７１ 酸性溶液貯留タンク
Claims (23)
- 基板の表面にレジストを塗布する塗布モジュールと、
レジスト塗布後、露光処理された基板の表面に現像液を供給し、前記レジストを現像処理してレジストにパターンを形成する現像モジュールと、
レジストを変質させずにレジストの表面の親水性を高めて、前記現像処理後に当該レジストに付着した残渣を除去するための薬液を前記基板に供給する薬液ノズルと、
を備えたことを特徴とすることを特徴とする塗布、現像装置。 - 前記薬液ノズルは、前記現像モジュールとは別個の薬液リンスモジュールに設けられ、この薬液リンスモジュールは、薬液を供給するときに基板を保持する基板保持部を備えていることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液ノズルは、前記現像モジュールに設けられていることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
- 基板から薬液を除去する薬液除去手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液除去手段は、基板に供給された薬液を乾燥させるための乾燥手段を備えていることを特徴とする請求項４記載の塗布、現像装置。
- 前記乾燥手段は、基板をスピン乾燥するために前記基板を保持する基板保持部を回転させる手段であることを特徴とする請求項５記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液はアルコールであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液は酸を含むアルコールであることを特徴とする請求項７記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液を貯留する薬液貯留部と、この薬液貯留部に貯留された薬液中の酸性度を検出する酸性度検出部と、
この酸性度検出部の酸性度の検出値が予め設定した酸性度を越えるように薬液貯留部への酸性溶液の供給を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載の塗布、現像装置。 - 基板に供給された薬液を回収し、薬液中のパーティクルを除去して、薬液ノズルに供給する薬液再生手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記露光処理はレジストの表面に光を透過する液層を形成した状態で露光する液浸露光処理であり、レジストはその液浸露光処理に用いられるレジストであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液が供給された基板を加熱し、前記薬液により膨潤したレジストを乾燥させるための加熱モジュールが設けられていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液ノズルはスリット状に開口した吐出口を備え、基板の径方向に薬液を吐出することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液ノズルは横方向に配列された複数の吐出口を備え、基板の径方向に薬液を吐出することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液ノズルは基板の一端側から他端側へ向けて移動しつつ、当該基板に薬液を吐出することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 前記薬液ノズルから基板に吐出される薬液の吐出方向と当該基板とのなす角度が１５度であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一に記載の塗布、現像装置。
- 基板の表面にレジストを塗布する工程と、
前記レジストを露光する露光工程と、
露光処理された基板の表面に現像液を供給して前記レジストにパターンを形成する工程と、
レジストを変質させずにレジストの表面の親水性を高めて、前記現像処理後に当該レジストに付着した残渣を除去する薬液が貯留された薬液貯留部から当該薬液を薬液ノズルに供給する工程と、
前記薬液ノズルから薬液を基板保持部に保持された基板に吐出する工程と、
を備えたことを特徴とすることを特徴とする塗布、現像方法。 - 前記薬液はアルコールであることを特徴とする請求項１７記載の塗布、現像方法。
- 前記薬液は酸を含むアルコールであることを特徴とする請求項１８記載の塗布、現像方法。
- 前記薬液貯留部に貯留された薬液中の酸性度を検出する工程と、
前記酸性度の検出値が予め設定した酸性度を越えるように薬液貯留部への酸性溶液の供給を制御する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれか一に記載の塗布、現像方法。 - 基板に供給された薬液を回収し、薬液中のパーティクルを除去して、薬液ノズルに供給する工程を備えたことを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれか一に記載の塗布、現像方法。
- 前記薬液が供給された基板を加熱し、前記薬液により膨潤したレジストを乾燥する工程を備えることを特徴とする請求項１７ないし２１のいずれか一に記載の塗布、現像方法。
- 基板にレジストの塗布を行う塗布モジュールと、レジスト塗布後、露光処理された基板の表面に現像液を供給して前記レジストを現像処理する現像モジュールとを備えた塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１７ないし２２のいずれか一に記載の表面露光方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
Priority Applications (2)
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