JP4947711B2

JP4947711B2 - 現像処理方法、現像処理プログラム、及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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Publication number: JP4947711B2
Application number: JP2007074068A
Authority: JP
Inventors: 孝介吉原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP2007318087A; US7775729B2; US20070253709A1

Description

本発明は、レジストが塗布され、露光処理された基板に対し現像処理を施す現像装置、現像処理方法、現像処理プログラム、及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造においては、被処理基板であるウエハに所定の膜を成膜した後、フォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィ技術により回路パターンを形成する。このフォトリソグラフィ技術では、被処理基板であるウエハは、主な工程として、洗浄処理→脱水ベーク→アドヒージョン（疎水化）処理→レジスト塗布→プリベーク→露光→現像→ポストベークという一連の処理を経てレジスト層に所定の回路パターンを形成する。

従来の現像装置としては、例えば図１３に示すように、基板保持部５１上にウエハＷを水平に保持し、このウエハＷの表面から僅かに浮かせた位置に細孔の吐出孔を有する現像液ノズル５２を配置する。
次いでウエハＷを鉛直軸回りに回転させると共に、現像液ノズル５２から現像液を吐出しながら、ウエハＷの回転半径方向に当該現像液ノズル５２を移動させることにより、ウエハＷの表面に螺旋状に現像液が液盛りされる（図１３（ａ））。

そしてウエハＷの表面に現像液５３を液盛りした状態で、所定の現像時間例えば６０秒が経過するまで静止現像（静止パドル方式と称呼する）を行った後（図１３（ｂ））、リンス液ノズル５４からウエハＷの中央にリンス液５５例えば純水を供給する（図１３（ｃ））。これにより現像液に対して不溶解性の部位のレジストが残り、所定のレジストパターンが得られる（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、図１３に示した現像方法にあっては、以下のような問題があった。即ち、特許文献１に開示の静止パドル方式により現像処理を進行させる場合、レジストは一般的に疎水性であるため、液盛りの量が少なすぎると表面張力によりウエハＷ上にある液同士が引っ張りあってプルバック現象が発生する。その結果、現像されない部位（現像液が塗られない部位）が生じる場合がある。そのため、表面張力により液同士が引っ張りあっても表面全体が現像液で覆われるように、ウエハＷの表面に液盛りする現像液の量を多くしなければならず、その結果、現像液の使用量が多くなるという課題があった。

この課題を解決するものとして、特許文献２には、ウエハを鉛直軸周りに回転させると共に、その回転半径方向に伸びる帯状の現像液をノズル吐出口から供給し、現像液ノズルをウエハの外側から中央部に向って移動させることによって、ウエハ表面に現像液を螺旋状に塗布する現像処理方法が開示される。
この方法によれば、吐出口の長手方向の幅を長く設定することにより、幅の広い帯状の現像液をウエハの半径方向に隙間なく並べることができ、ウエハ全面に容易に現像液を塗布することができる。また、吐出口の短手方向の幅を小さく設定することにより、ウエハ表面に塗られる現像液の厚みを薄くでき、その結果、現像液消費量を低減することができる。

さらに、特許文献２に開示の現像処理方法では、静止パドル方式ではなく、現像が行われる間はウエハの回転を継続し、現像終了までウエハの中央部に現像液を供給するパドルレス方式（回転現像方式）が採用される。このパドルレス方式によれば、ウエハの回転（遠心力）により、現像中においてレジストの溶解成分を現像液と共に除去することができ、常に新しいレジストが供給されるため、効率よく現像処理を進めることができる。

特開平７−２６３３０２号公報特開２００５−２１００５９号公報

ところで、前記のようなパドルレス方式においては、ウエハに現像液を供給する時間によって現像時間が調整される。その現像時間は、レジスト材料の種類、現像するレジストパターン等の条件に応じて決定される。
しかしながら、溶解速度が遅いレジスト材料を使用する場合や、微細パターン、ホール系パターン等の光学像的に解像し難いレジストパターンを形成する場合等には、現像時間を長くする必要があった。即ち、現像時間を長く設定すると、ウエハ中央部での現像液吐出時間が長くなり、その結果、現像液消費量が増加して、静止パドル方式に対する優位性が保てないという課題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、レジスト材料の種類やレジストパターンの形状に拘らず、現像液消費量を低減し、且つ、現像処理時間を短縮することのできる現像装置、現像処理方法、現像処理プログラム、及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために本発明に係る現像処理方法は、表面にレジストが塗布され露光された後の基板を現像処理する現像処理方法において、前記基板を水平に保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップと、前記基板を回転させた状態で前記基板の表面と対向して配置された現像液ノズルの吐出口から前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップとを実行し、前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップにおいて、前記基板に供給された現像液が乾燥しないよう間欠時間と当該間欠時間における基板回転速度とが設定されることに特徴を有する。

このようなステップを実行する方法によれば、基板の中央部に現像液を間欠供給することにより、間欠後の現像液吐出時に基板中央に多量の現像液が勢いよく供給される。その結果、基板上のレジスト溶解成分がより効率的に押し流され、現像処理を加速し現像時間を短縮することができる。
また、現像液の間欠供給期間における現像液吐出停止時に基板上の現像液が乾燥しないよう間欠時間と当該間欠時間における基板回転速度とが設定されることで、現像処理の進行を継続させることができ、現像液消費量を従来のパドルレス方式よりも低減することができる。また、基板上で現像液が乾燥しないことにより、レジストの溶解成分の固着を抑制し、乾燥斑の発生を防ぐことができる。

また、前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップの前に、前記現像液ノズルの吐出口から現像液を吐出しながら当該現像液ノズルを基板周縁から中央部側に移動させ、基板表面に現像液を螺旋状に供給するステップを実行することが望ましい。
このようにすることで、現像液の間欠供給前からレジストの溶解が開始され、前記の現像液の間欠供給による作用をより効果的なものとすることができる。また、基板全面に現像液が塗布されているため、基板中央への現像液吐出時に効果的に現像液を基板全面に広げることができ、基板全面に対しより均一な現像処理を行うことができる。

また、前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップにおいて、前記基板に供給された現像液が乾燥しないよう設定された基板回転速度と間欠時間は、基板回転速度７５０ｒｐｍ超１０００ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超２．０秒以下、基板回転速度５００ｒｐｍ超７５０ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超２．５秒以下、基板回転速度２００ｒｐｍ超５００ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超３．５秒以下、基板回転速度０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超５．０秒以下のいずれかであることが望ましい。
このように現像液の間欠供給期間における間欠時間と当該間欠時間における基板回転速度とを設定することで、現像液吐出停止時に基板上の現像液が乾燥しないようにすることができる。

また、前記した課題を解決するために本発明に係る現像処理方法は、表面にレジストが塗布され露光された後の基板を現像処理する現像処理方法において、前記基板を水平に保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップと、前記基板の表面と対向して配置された現像液ノズルの吐出口から現像液を吐出しながら当該現像液ノズルを基板周縁から中央部側に移動させるステップと、前記現像液ノズルが前記基板の中央部上方に到達した後に前記現像液ノズルからの現像液の吐出を停止させるステップと、前記現像液ノズルからの現像液の吐出が停止された状態で、所定時間の間、前記基板を保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップと、を有し、前記現像液の吐出を停止させるステップには、前記現像液ノズルが前記基板の中央部上方に到達した後、現像液の吐出を停止させるまでの所定時間の間、前記基板の表面に対し前記ノズルから現像液を間欠吐出するステップを含み、前記間欠吐出するステップでは、前記基板に供給された現像液が乾燥しないよう間欠時間と当該間欠時間における基板回転速度とが設定されることに特徴を有する。

尚、前記現像液ノズルからの現像液の吐出が停止された状態で、所定時間の間、前記基板を保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップにおいて、前記基板の回転速度と前記基板を保持する時間は、基板回転速度７５０ｒｐｍ超１０００ｒｐｍ以下で保持時間０秒超２．０秒以下、基板回転速度５００ｒｐｍ超７５０ｒｐｍ以下で保持時間０秒超２．５秒以下、基板回転速度２００ｒｐｍ超５００ｒｐｍ以下で保持時間０秒超３．５秒以下、基板回転速度０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ以下で保持時間０秒超５．０秒以下のいずれかであることが好ましい。

このようなステップを実行する方法によれば、現像液吐出停止後から現像後のリンス工程開始までの間に、基板全体に均一な現像液の膜が形成されると共に、基板表面の現像液が基板中央から周縁に向けて流される。即ち、基板上の現像液の溶解成分が効率的に流されるため、現像処理を加速し現像時間を短縮することができる。また、リンス工程までに現像液の乾燥が抑制されるため、現像液の溶解成分が固着せず乾燥斑の発生を防ぐことができる。
また、この現像工程においては、レジスト吐出を停止した状態で現像処理を進行させることができるため、現像液の消費量を大幅に低減することができる。

特に、前記現像液ノズルが前記基板の中央部上方に到達した後に前記現像液ノズルからの現像液の吐出を停止させるステップにおいて、前記現像液ノズルが前記基板の中央部上方に到達した後、現像液の吐出を停止させるまでの所定時間の間、前記基板の表面に対し前記ノズルから現像液を間欠吐出することが望ましい。
このようにすることにより、それまでの現像処理により生じた現像液の溶解物を新たな現像液で流すことができ、現像処理をより効果的に行うことができる。

本発明によれば、レジスト材料の種類やレジストパターンの形状に拘らず、現像液消費量を低減し、且つ、現像処理時間を短縮することのできる現像装置、現像処理方法、現像処理プログラム、及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を得ることができる。

以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る現像装置を備える塗布・現像装置の全体構成を示す斜視図、図２はその平面図である。先ず、このレジスト塗布・現像装置１００の説明をする。レジスト塗布・現像装置１００において、図中Ｂ１は、基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリアＣ１を搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアＣ１を複数個載置可能な載置部９０ａを備えたキャリアステーション９０と、このキャリアステーション９０から見て前方の壁面に設けられる開閉部９１と、開閉部９１を介してキャリアＣ１からウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

キャリア載置部Ｂ１の奥側には筐体９２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハ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はキャリア載置部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は処理部Ｂ１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、キャリア載置部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ユニット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９３により囲まれる空間内に置かれている。また図中９４、９５は各ユニットで用いられる処理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ユニットである。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図１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９６の上に、塗布ユニットＣＯＴ、本発明の現像装置としての現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また上述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニット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ユニットを複数段例えば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）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

処理部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９７及び第２の搬送室９８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には図２に示すように処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他、棚ユニットＵ６及びバッファキャリアＣ０が設けられている。

この装置におけるウエハＷの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣ１が載置台９０に載置され、開閉部９１と共にキャリアＣ１の蓋体が外されて受け渡し手段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の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後塗布ユニットＣＯＴにてレジスト液が塗布される。

続いてウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台９０上の元のキャリアＣ１へと戻される。

続いて、本発明の現像装置としての現像ユニットＤＥＶについて詳細に説明する。図３は、現像ユニットＤＥＶの構成を模式的に示す断面図、図４はその平面図である。
現像ユニットＤＥＶは、基板例えばウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平姿勢に保持するための基板保持部であるスピンチャック２を具備する。図３に示すようにスピンチャック２は回転軸２１を介して回転駆動機構である駆動機構２２と接続されており、ウエハＷを保持した状態で回転及び昇降可能なように構成されている。なお、本例では、スピンチャック２の回転軸上にウエハＷの中心が位置するように設定されている。但し、本発明においては必ずしも回転軸上にウエハＷの中心が位置していなくともよく、例えば回転軸から半径１〜１５ｍｍ以内の領域にウエハＷの中心が位置していればよい。

また、スピンチャック２上のウエハＷを囲むようにして上方側が開口するカップ体３が設けられている。このカップ体３は、上部側が四角状であり下部側が円筒状の外カップ３１と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ３２とからなり、外カップ３１の下端部に接続された昇降部３３により外カップ３１が昇降し、更に内カップ３２は外カップ３１の下端側内周面に形成された段部３１ａに押し上げられて昇降可能なように構成されている。

また、図３に示すようにスピンチャック２の下方側には円形板３４が設けられており、この円形板３４の外側には断面が凹部状に形成された液受け部３５が全周に亘って設けられている。液受け部３５の底面にはドレイン排出口３６が形成されており、ウエハＷからこぼれ落ちるか、あるいは振り切られて液受け部３５に貯留された現像液やリンス液はこのドレイン排出口３６を介して装置の外部に排出される。
また、円形板３４の外側には断面山形のリング部材３７が設けられている。なお、図示は省略するが、円形板３４を貫通する例えば３本の基板支持ピンである昇降ピンが設けられており、この昇降ピンと図示しない基板搬送手段との協働作用によりウエハＷはスピンチャック２に受け渡しされるように構成されている。

また、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面と対向するようにして、昇降及び水平移動可能な複合ノズル４が設けられている。図５に示すように、複合ノズル４は、複数のノズルが集結して構成される。このうち、現像液ノズル４ａは、下方に向かって幅が狭くなるようにくさび形に形成されており、その下端面には帯状の現像液を吐出するためのスリット状の吐出口４１が設けられている。この吐出口４１は、その長手方向がウエハＷの周縁から中央部側に向かうように配置されている。

尚、この現像液ノズル４ａには図３に示す薬液供給部６が有する現像液供給部（図示せず）から所定流量（例えば６００ｍｌ／ｍｉｎ）の現像液が供給されるよう構成されている。また、この薬液供給部６は図示しない温度調整機構を備え、現像液を所定の温度（例えば２３℃）に調整してノズルに供給するようになされている。即ち、常に所定の温度で現像液が供給されることによって、同じ種類のレジストが塗布されたウエハ群に対し均一な現像処理ができるように構成されている。

また、図５に示すように複合ノズル４において現像液ノズル４ａの隣には、Ｎ₂ガスを適宜、ウエハ表面に吹き付けるためのＮ₂ノズル４ｂ、ウエハ表面の濡れ性を向上する処理（プリウェット処理）のために少量のリンス液例えば純水を吐出する表面処理液ノズル４ｃが設けられる。さらに、現像液を洗い流すためのリンス液例えば純水を吐出するためのリンス液ノズル４ｄ、界面活性剤を供給するための界面活性剤ノズル４ｅが設けられている。
尚、複合ノズル４の各ノズルに供給される薬液、Ｎ₂ガスは薬液供給部６より夫々供給されるように構成されている。また、前記各ノズルは、複合ノズル４がウエハＷの中央部上方に移動して静止した際に、夫々から吐出された薬液等がウエハ中央に着液するようにノズル吐出角度が調整されている。

また、図４に示すように、複合ノズル４は支持部材であるノズルアーム５の一端側に支持され、このノズルアーム５の他端側は図示しない昇降機構を備えた移動基体５１と接続されている。更に移動基体５１は例えばユニットの外装体底面にてＸ方向に伸びるガイド部材５２に沿って横方向に移動可能なように構成されている。この移動機構により複合ノズル４は、ウエハＷの外側から中央に向けて直線上を移動可能になされている。尚、カップ体３の外側には、複合ノズル４の待機部５３が設けられ、このノズル待機部５３で各ノズル先端部の洗浄などが行われる。

即ち、例えばウエハＷに対する現像液の塗布時には、複合ノズル４がノズル待機部５３からウエハＷ周縁に移動し、現像液ノズル４ａの吐出口４１から現像液が帯状に吐出されながら、複合ノズル４がウエハＷの外側から中央に向けて移動するよう制御される。また、そのときにウエハＷは駆動機構２２の駆動により所定の回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）で回転するよう制御され、これによりウエハＷ上には帯状に吐出された現像液が螺旋状に塗布されるようになされている。

また、図中符号７はコンピュータからなる制御部であり、この制御部７は薬液供給部６（現像液供給部）、駆動機構２２、昇降部３３、移動基体５１の動作を制御する機能を有している。更にこの制御部７は、ウエハＷに供給する現像液やリンス液の吐出制御を行うよう機能する。特に現像液の吐出時においては、前記したように複合ノズル４がウエハＷの外側から中央に向けて移動する際に現像液ノズル４ａから現像液を供給するように制御し、さらに複合ノズル４（現像液ノズル４ａ）がウエハ中央まで移動すると、ノズルを静止した状態で所定時間の間、ウエハ中央部に対し現像液ノズル４ａから現像液を間欠吐出するよう制御する。

より詳しく説明すると、制御部７の備えた図示しない記憶部には、複合ノズル４の移動動作、各ノズルからの吐出動作、ウエハＷの回転動作等が予め決められたソフトウエアからなる１つまたは複数の処理レシピと、その処理レシピのいずれかに基づき各動作が実施されるよう命令が組まれたコマンド部とを有する現像処理プログラムが格納されている。そして、制御部７は当該プログラムを読み出し、後述の現像工程が実施されるよう制御を行う。尚、この現像処理プログラムは、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、メモリーカードなどの記録媒体に記録され収納された状態で制御部７の記憶部に格納される。

続いて、現像ユニットＤＥＶによるウエハＷの現像工程の第１の実施形態について説明する。尚、係る現像処理においては、使用されたレジストの種類、形成するレジストパターンの種類（ライン系、ホール系等）等の諸条件によって処理レシピが決定されるが、以下の説明においては、制御部７の制御により図６に示す処理レシピＲ１に基づいて現像処理が行われるものとする。この場合、例えば、ウエハＷ上に形成されるパターンはライン系のパターンであって、フォトレジストは例えばＪＳＲ社製ＫｒＦレジストＭ２０Ｇが用いられたものとする。また、例えば現像液の温度は２３℃に設定され、現像液ノズル４ａからの現像液の吐出流量は６００ｍｌ／ｍｉｎ、リンス液ノズル４ｄからのリンス液の吐出流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎに設定されているものとする。

先ず、外カップ３１、内カップ３２が下降位置にあり、複合ノズル４がノズル待機部５３の上方に配置された状態において、その表面にレジストが塗布され、更に露光された後のウエハＷが図示しない基板搬送手段により搬入される。そして、この基板搬送手段と図示しない昇降ピンとの共同作用によりウエハＷはスピンチャック２に受け渡される。

次いで、外カップ３１及び内カップ３２が上昇位置に設定されると共に、現像液の吐出開始位置である例えばウエハＷの一端側の外縁から僅かに外側であってかつウエハＷの表面から僅かに高い位置（開始位置とする）に複合ノズル４を配置する。
一方、ウエハＷを鉛直軸回りに例えば５００ｒｐｍの回転速度で回転させると共に、複合ノズル４をウエハＷの中央部上方に移動する（図６のステップＳ１）。

次いで、表面処理液ノズル４ｃから少量のリンス液例えば純水をウエハＷに供給しながら複合ノズル４をウエハＷ周縁の開始位置に向けて移動する。これによりウエハＷ全面に対するプリウェット処理、即ちウエハ表面の濡れ性を向上する処理が施され、その後供給される現像液がウエハＷの表面に速やかに広がる状態になされる（図６のステップＳ２、Ｓ３）。

図７（ａ）に示すように開始位置に移動した複合ノズル４（現像液ノズル４ａ）は、所定時間の待機後（図６のステップＳ４、図６では０．１秒）、図７（ｂ）に示すように現像液ノズル４ａからの現像液の供給を開始すると共に（図６のステップＳ５）現像液の供給を維持しながらウエハＷの中央部に向けて移動する（図６のステップＳ６）。
ここで吐出口４１から帯状に吐出された現像液Ｄは、例えば図８に模式的に示すように、ウエハＷの外側から内側に向かって互いに隙間のないように並べられていき、これによりウエハＷの表面全体に螺旋状に現像液Ｄが供給される。そして図９に示すように、回転しているウエハＷの遠心力の作用によりウエハＷの表面に沿って現像液Ｄは外側に広がり、結果としてウエハＷの表面には薄膜状の液膜が形成される。

そして、図７（ｃ）に示すようにウエハＷの中央部上方まで移動した現像液ノズル４ａは、所定時間（図６では２．５秒）の待機後（図６のステップＳ７）、図７（ｄ）に示すように所定時間（図６では２．５秒）の間、再び現像液をウエハＷの中央部に供給する（図６のステップＳ８）。更に、現像液ノズル４ａは、図７（ｃ）に示すように所定時間（図６では２．５秒）の待機後（図６のステップＳ９）、図７（ｄ）に示すように所定時間（図６では２．５秒）の間、現像液をウエハＷの中央部に供給する（図６のステップＳ１０）。
即ち、現像液ノズル４ａがウエハＷの中央部上方に移動した後は、現像液を間欠供給する処理が実行される。尚、図６のレシピＲ１に示すように、現像液の間欠供給期間における現像液吐出時のウエハＷの回転速度は、例えば１０００ｒｐｍに設定され、吐出停止時には７５０ｒｐｍに設定される。

このようにステップＳ７〜Ｓ１０の間、現像液ノズル４ａがウエハ中央に現像液を間欠供給することにより、間欠後の現像液吐出時にはウエハ中央に多量の現像液が勢いよく供給される。これにより、ウエハＷ上のレジスト溶解成分がより効率的に押し流され、現像処理が加速される。尚、図６のステップＳ６において、ウエハ全面に現像液が塗布されているため、現像液の間欠供給前からレジストの溶解が開始され、前記の間欠供給による作用がより効果的なものとなされる。また、基板全面に現像液が塗布されているため、基板中央への現像液吐出時に効果的に現像液が基板全面に広がり、基板全面に対しより均一な現像処理が行われる。

また、ステップＳ７〜Ｓ１０の現像液間欠供給においては、その間の現像液吐出停止時にウエハＷ上の現像液が乾燥しないよう間欠時間（吐出停止時間）、ウエハ回転速度等の条件が設定される。
例えば、前記したように処理レシピＲ１では、現像液吐出停止時におけるウエハ回転速度が７５０ｒｐｍのときには間欠時間は２．５秒に設定される。このように現像液吐出停止時におけるウエハ回転速度と間欠時間とを設定することにより、現像液の乾燥が抑制され、その結果、レジストの溶解成分が固着せず、乾燥斑の発生が防止される。
また、現像液の吐出停止時に現像液が乾燥しないため現像処理が継続して進行し、その結果、従来の現像液連続供給によるパドルレス方式と同様の処理時間で現像処理が行われ、且つ現像液消費量は従来よりも低減される。

尚、前記レシピＲ１の例ではウエハ回転速度が７５０ｒｐｍ以下で間欠時間２．５秒以下としたが、本発明の現像処理方法にあっては、その例に限定されるものではない。例えば現像液吐出停止時のウエハ回転速度が１０００ｒｐｍ以下のときには間欠時間は２秒以下に設定され、ウエハ回転速度が５００ｒｐｍ以下のときには間欠時間は３．５秒以下に設定され、ウエハ回転速度が２００ｒｐｍ以下のときには間欠時間は５秒以上に設定されるのが好ましい。

現像液供給による現像処理が終了すると、複合ノズル４は、ウエハＷの中央部上方において、所定時間の待機後（図６のステップＳ１１、図６では０．５秒）、リンス液ノズル４ｄからリンス液例えば純水をウエハＷの中央部にウエハ回転速度１００ｒｐｍで２秒間供給し（図６のステップＳ１２）、ウエハ回転速度１２００ｒｐｍで３秒間供給し（図６のステップＳ１３）、さらにウエハ回転速度５００ｒｐｍで１０秒間供給する（図６のステップＳ１４）。
この一連のリンス液供給処理によりウエハＷの表面に供給されたリンス液は、回転するウエハＷの遠心力の作用により表面に沿って外側に広がり、ウエハＷ上のレジストの溶解成分を含む現像液が洗い流され、所定のレジストパターンが形成される。

次いで、ウエハＷが例えば２０００ｒｐｍで高速回転することによりウエハ表面の液を振り切るスピン乾燥処理が行われ、その間に複合ノズル４は開始位置に移動する（図６のステップＳ１５）。
尚、レシピＲ１のステップには含まれないが、この一連のスピン乾燥処理の前に、界面活性剤ノズル４ｅによりウエハＷ表面に界面活性剤を供給するステップを実行してもよい。この界面活性剤をスピン乾燥の前に供給することにより、スピン乾燥時においてパターンの表面（特にパターンの谷間）に付着した液を小さい摩擦で速やかに振り飛ばすことができる。このため、スピン乾燥時に振り飛ばされる液に引っ張られてパターンが転倒する不具合を防ぐことができる。

そして、スピン乾燥処理後、ウエハＷが回転停止されると共に外カップ３１及び内カップ３２が下降し、複合ノズル４がノズル待機部５３上方に移動して現像処理が終了する（図６のステップＳ１６）。

以上のように現像工程の第１の実施形態によれば、回転制御されるウエハＷの中央部に現像液を間欠供給することによって現像処理が行われる。この間欠供給により、間欠後の現像液吐出時にウエハ中央に多量の現像液が勢いよく供給されるため、ウエハＷ上のレジスト溶解成分がより効率的に押し流され、現像処理を加速し現像時間を短縮することができる。また、現像液の間欠供給処理における現像液吐出停止時にウエハＷ上の現像液が乾燥しないようウエハ回転速度と間欠時間とが設定されることにより、現像液の乾燥が抑制され、その結果、現像処理が継続して進行し現像液消費量を低減できると共に、レジスト溶解成分が固着しないため乾燥斑の発生を防ぐことができる。

尚、前記実施の形態においては、ウエハＷへの現像液の供給処理において、先ず、回転するウエハＷの外側から中央部に向けて移動しながら現像液を吐出し、その後、ウエハ中央部において現像液を間欠供給する例を示したが、その形態に限定されず、現像液の吐出処理をウエハＷの中央部においてのみ行うようにしてもよい。

続いて、現像ユニットＤＥＶによるウエハＷの現像工程の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態では、前記第１の実施形態におけるレシピＲ１を例に示した処理工程のうち、ステップＳ７〜Ｓ１０のレジストの間欠吐出工程が実施されない。
さらには、リンス処理を施す前の前記ステップＳ１１での待機時間（現像液ノズル４ａからのレジスト吐出がなされない状態で、ウエハＷは水平に保持され鉛直軸回りに回転）におけるウエハＷの回転速度とその保持時間は次のように設定される。

例えばレジスト吐出停止時のウエハ回転速度が１０００ｒｐｍ以下のときには保持時間は２秒以下に設定され、レジスト吐出停止時のウエハ回転速度が７５０ｒｐｍ以下のときには保持時間は２．５秒以下に設定され、ウエハ回転速度が５００ｒｐｍ以下のときには保持時間は３．５秒以下に設定され、ウエハ回転速度が２００ｒｐｍ以下のときには保持時間は５秒以上に設定される。

このような設定により、ステップＳ１１での待機時間の間に、ウエハ上のレジストはウエハ中央から周縁に向けて流れ、レジストの溶解物がウエハ外に流し落とされて現像処理が加速される。
また、ウエハ上をレジストが流れることによってウエハＷの全体に均一にレジスト膜が形成され、ウエハ表面のレジストの乾燥を防ぐことができ、乾燥斑の発生が抑制される。
さらには、前記第１の実施形態で示したステップＳ７〜Ｓ１０でのレジストの間欠吐出工程が無いため、現像処理時間をより短縮することができ、使用するレジスト液の量を大幅に低減することができる。

尚、前記したステップＳ１１での待機時間の条件であれば、レシピＲ１でのステップＳ５〜Ｓ６の後、即ち、現像液ノズル４ａがレジストを吐出しながらウエハＷの中央部上方まで移動した後、続けて所定時間の間、レジストを連続吐出した後にレジスト吐出を行ってもよく、或いはレシピＲ１のステップＳ７〜Ｓ１０で示したように間欠吐出を実施してもよい。
即ち、ステップＳ１１の前にウエハＷの中央部上方からレジスト吐出を行うことにより、それまでの現像処理により生じたレジスト溶解物を新たなレジスト液で流すことができ、現像処理をより効果的に行うことができる。

以上のように現像工程の第２の実施形態によれば、現像液であるレジストの塗布工程において、ウエハＷの上面全体にレジストを吐出した後、リンス処理までの所定時間の間に、ウエハＷを水平に保持し、レジスト吐出を停止した状態で鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させる工程が実施される。

これにより、レジスト吐出停止後からリンス工程開始までの間に、ウエハ全体に均一なレジスト膜が形成されると共に、ウエハ表面のレジストがウエハ中央から周縁に向けて流される。即ち、ウエハＷ上のレジスト溶解成分が効率的に流されるため、現像処理を加速し現像時間を短縮することができる。また、リンス工程までにレジストの乾燥が抑制されるため、レジスト溶解成分が固着せず乾燥斑の発生を防ぐことができる。
また、この現像工程の第２の実施形態においては、前記した第１の実施の形態で示したレシピＲ１のステップＳ７〜Ｓ１１におけるレジストの間欠吐出工程を行わないため、より現像工程の時間を短縮することができ、現像液であるレジストの消費量を大幅に低減することができる。

尚、前記実施の形態においては、現像液ノズル４ａやリンス液ノズル４ｄ等の複数のノズルが集結して構成された複合ノズル４を例に示し、各ノズルの移動機構を共通の機構として説明したが、各ノズル及びその移動機構を夫々独立して設けた構成としてもよい。
また、基板の例としてウエハを用いて説明したが、本発明の現像装置及び現像処理方法において処理する基板はウエハに限らず、ＬＣＤ基板等、フォトリソグラフィ工程により現像処理される基板に適用される。

続いて、本発明に係る現像装置、及び現像処理方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した現像装置を製造し、その現像装置を用いて実験を行うことにより、その効果を検証した。尚、被処理基板として直径３００ｍｍのウエハを用いた。

〔実験１〕
〔実施例１〕
実施例１として図６に示したレシピＲ１を用い、表１の条件で現像処理を行い、その現像液消費量を測定した。

この実施例１にあっては実験１の結果、充分な現像結果を得ることができ、現像液消費量は７１ｍｌであった。
〔比較例１〕
図１０に示すレシピＲ２を用い、表１の条件で現像処理を行い、その現像液消費量を測定した。レシピＲ２に示すように、この比較例１ではウエハ中央部への現像液供給は従来のパドルレス方式と同様に連続的に行われる。

この比較例１の結果、実施例１と同等の現像結果が得られ、現像液消費量は１２１ｍｌであった。即ち、実施例１によれば、比較例１のパドルレス方式に比べ大幅に現像液消費量を低減することができた。

〔実験２〕
〔実施例２〕
実施例２として図１１に示すレシピＲ３を用い、表２の条件で現像処理を行い、その現像液消費量を測定した。

実施例２にあっては、充分な現像結果を得ることができ、現像液消費量は９６ｍｌであった。
〔比較例２〕
図１２に示すレシピＲ４を用い、表２の条件で現像処理を行い、その現像液消費量を測定した。レシピＲ４に示すように、この比較例２ではウエハ中央部への現像液供給は従来のパドルレス方式と同様に連続的に行われる。

この比較例２の結果、実施例２と同等の現像結果が得られ、現像液消費量は１７１ｍｌであった。即ち、実施例２によれば、比較例２のパドルレス方式に比べ大幅に現像液消費量を低減することができた。
〔実験３〕
ウエハ中央部への現像液間欠供給において、現像液が乾燥しないための吐出停止時のウエハ回転速度と間欠時間（或いは第２の実施形態におけるレジスト吐出停止後のウエハ回転速度とその保持時間）との最適な組み合わせについて検証した。具体的には現像後のウエハ表面を観察し、その表面における乾燥斑の有無により結果を判断した。尚、レジスト材料としてＪＳＲ社製ＫｒＦレジストＭ２０Ｇが用いられ露光処理されたウエハを使用した。この実験３の結果を表３に示す。

表３に示すように、ウエハ回転速度１０００ｒｐｍでは間欠時間（保持時間）２．０秒まで、ウエハ回転速度７５０ｒｐｍでは間欠時間（保持時間）２．５秒まで、ウエハ回転速度５００ｒｐｍでは間欠時間（保持時間）３．５秒まで、ウエハ回転速度３００ｒｐｍでは間欠時間（保持時間）４．５秒まで、ウエハ回転速度２００ｒｐｍ以下では間欠時間（保持時間）５．０秒以上、乾燥斑が発生せず、本発明の現像処理方法における適用可能範囲を確認することができた。

以上の実施例の実験結果から、本発明の現像装置及び現像処理方法によれば、現像液消費量を低減し、且つ現像処理時間を静止パドル方式よりも短縮できることを確認した。

本発明は、フォトレジストが塗布され、露光処理が施された半導体ウエハやＬＣＤ基板等を現像処理する現像装置に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。

図１は、本発明に係る現像装置を備える塗布・現像装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、本発明に係る現像装置を備える塗布・現像装置の全体構成を示す平面図である。図３は、本発明に係る現像装置としての現像ユニットの構成を模式的に示す断面図である。図４は、図３の現像ユニットの平面図である。図５は、図３の現像ユニットが備える複合ノズルの斜視図である。図６は、図３の現像ユニットが実施する処理レシピの例を示す図である。図７は、現像液の塗布工程を模式的に示す図である。図８は、現像液をウエハ上に螺旋状に塗布する様子を模式的に示す図である。図９は、ウエハの回転（遠心力）により現像液が広がる様子を模式的に示す図である。図１０は、比較例１における処理レシピを示す図である。図１１は、実験２における処理レシピを示す図である。図１２は、比較例２における処理レシピを示す図である。図１３は、従来の静止パドル方式の例を説明するための図である。

符号の説明

１００レジスト塗布・現像装置
２スピンチャック（基板保持部）
２２駆動機構（回転駆動機構）
３カップ体
４複合ノズル
４ａ現像液ノズル
４ｂＮ₂ノズル
４ｃ表面処理液ノズル
４ｄリンス液ノズル
４ｅ界面活性剤ノズル
４１吐出口
５ノズルアーム（移動機構）
５１移動基体（移動機構）
５２ガイド部材（移動機構）
６薬液供給部（現像液供給部）
７制御部
Ｄ現像液
ＤＥＶ現像ユニット（現像装置）
Ｗウエハ（基板）

Claims

表面にレジストが塗布され露光された後の基板を現像処理する現像処理方法において、
前記基板を水平に保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップと、
前記基板を回転させた状態で前記基板の表面と対向して配置された現像液ノズルの吐出口から前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップとを実行し、
前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップにおいて、前記基板に供給された現像液が乾燥しないよう間欠時間と当該間欠時間における基板回転速度とが設定されることを特徴とする現像処理方法。
前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップの前に、
前記現像液ノズルの吐出口から現像液を吐出しながら当該現像液ノズルを基板周縁から中央部側に移動させ、基板表面に現像液を螺旋状に供給するステップを実行することを特徴とする請求項１に記載された現像処理方法。
前記基板の中央部に現像液を間欠供給するステップにおいて、前記基板に供給された現像液が乾燥しないよう設定された基板回転速度と間欠時間は、基板回転速度７５０ｒｐｍ超１０００ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超２．０秒以下、基板回転速度５００ｒｐｍ超７５０ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超２．５秒以下、基板回転速度２００ｒｐｍ超５００ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超３．５秒以下、基板回転速度０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ以下で間欠時間０秒超５．０秒以下のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された現像処理方法。
表面にレジストが塗布され露光された後の基板を現像処理する現像処理方法において、
前記基板を水平に保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップと、
前記基板の表面と対向して配置された現像液ノズルの吐出口から現像液を吐出しながら当該現像液ノズルを基板周縁から中央部側に移動させるステップと、
前記現像液ノズルが前記基板の中央部上方に到達した後に前記現像液ノズルからの現像液の吐出を停止させるステップと、
前記現像液ノズルからの現像液の吐出が停止された状態で、所定時間の間、前記基板を保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップと、
を有し、
前記現像液の吐出を停止させるステップには、前記現像液ノズルが前記基板の中央部上方に到達した後、現像液の吐出を停止させるまでの所定時間の間、前記基板の表面に対し前記ノズルから現像液を間欠吐出するステップを含み、前記間欠吐出するステップでは、前記基板に供給された現像液が乾燥しないよう間欠時間と当該間欠時間における基板回転速度とが設定されることを特徴とする現像処理方法。
前記現像液ノズルからの現像液の吐出が停止された状態で、所定時間の間、前記基板を保持し、鉛直軸回りに所定の回転速度で回転させるステップにおいて、
前記基板の回転速度と前記基板を保持する時間は、基板回転速度７５０ｒｐｍ超１０００ｒｐｍ以下で保持時間０秒超２．０秒以下、基板回転速度５００ｒｐｍ超７５０ｒｐｍ以下で保持時間０秒超２．５秒以下、基板回転速度２００ｒｐｍ超５００ｒｐｍ以下で保持時間０秒超３．５秒以下、基板回転速度０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ以下で保持時間０秒超５．０秒以下のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載された現像処理方法。
前記請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された現像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
前記請求項６に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。