JP6044428B2 - 基板処理方法、基板処理装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、現像されてレジストパターンが形成された基板を処理する基板処理方法、基板処理装置及び前記方法を実施するコンピュータプログラムを含んだ記憶媒体に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対するフォトリソグラフィ工程では、ウエハの表面にレジスト膜が形成され、前記レジスト膜が所定のパターンに沿って露光された後、現像されて当該レジスト膜にレジストパターンが形成される。そして、前記現像により生じたレジストの残渣を除去するために、ウエハには洗浄液が供給されて洗浄処理される。前記洗浄液の供給後、ウエハの回転によりウエハ表面の洗浄液が振り切られ、ウエハが乾燥される。

洗浄液としては例えば純水が用いられるが、純水は比較的表面張力が大きいため、レジストパターン間の洗浄液を振り切る際に生じる毛細管現象によって、パターン倒れ、即ちパターンを構成する壁部の倒壊が起こってしまうおそれがある。特許文献１にはこのパターン倒れを抑制するために、前記純水を供給後、界面活性剤を含む比較的表面張力が低い液（低表面張力洗浄液とする）をウエハに供給し、パターン間に詰まった純水をこの低表面張力洗浄液に置換して前記振り切りを行うことが記載されている。

しかし、上記の低表面張力洗浄液を用いると、前記界面活性剤がレジストパターンへ浸透し、レジストが膨潤して、レジストパターンの線幅であるＣＤ（Critical Dimension）が変化することが知られている。極端紫外線（ＥＵＶ）を用いて露光を行うリソグラフィであるＥＵＶＬにより、より微細なレジストパターンを形成することが検討されている背景から、上記のパターン倒れが抑えられた上で、さらに上記のＣＤの変化も抑えられる技術が求められている。また、特許文献２には、回転する基板の中央部にガスを供給し、基板表面の洗浄液の液層にホールを形成し、ホールを広げて基板を乾燥することが記載されているが、上記の問題を解決できるものではない。

特許文献１ 特許第4504229号公報
特許文献２ 特許第4455228号公報

本発明はこのような事情においてなされたものであり、その目的は、現像後の基板を洗浄するにあたり、レジストパターンを形成する壁部の倒壊及び前記パターンの線幅の変化を抑えることができる技術を提供することである。

本発明の基板処理方法は、レジストパターンを形成するために露光後の基板の表面に現像液を供給する現像工程と、
次いで、前記基板の当該表面に洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を基板から除去する洗浄工程と、
次いで、前記レジストパターンを構成するレジストの壁部への浸透が抑えられるように浸透抑制剤が含まれ、その表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下である置換液を前記基板の表面に供給し、前記基板上の洗浄液を前記置換液により置換する置換工程と、
次いで、前記基板を回転させながら、基板の中心部にガスを供給して乾燥領域を形成し、遠心力により前記乾燥領域を基板の周縁部に広げることにより基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、
を備え、
前記乾燥工程は、
基板の中心部にガスを供給するときに基板を第１の回転数で回転させる工程と、
次いで前記乾燥領域が基板の周縁部に達するまでに基板を第１の回転数よりも低い第２の回転数で回転させる工程と、
を含むことを特徴とする。
また、本発明の他の基板処理方法は、レジストパターンを形成するために露光後の基板の表面に現像液を供給する現像工程と、
次いで、前記基板の当該表面に洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を基板から除去する洗浄工程と、
次いで、前記レジストパターンを構成するレジストの壁部への浸透が抑えられるように浸透抑制剤が含まれ、その表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下である置換液を前記基板の表面に供給し、前記基板上の洗浄液を前記置換液により置換する置換工程と、
次いで、前記基板を回転させながら、基板の中心部にガスを供給して乾燥領域を形成し、遠心力により前記乾燥領域を基板の周縁部に広げることにより基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、
を備え、
前記洗浄工程は、
前記基板の中心部に前記洗浄液を供給する工程と、当該洗浄液を遠心力により当該基板の周縁部へ広げるために当該基板を第３の回転数で回転させる工程と、を含み、
前記置換工程は、
前記基板の中心部に前記置換液を供給する工程と、当該置換液を遠心力により当該基板の周縁部へ広げるために、当該基板を前記第３の回転数よりも大きい第４の回転数で回転させる工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基板表面の洗浄液を置換する置換液として、比較的表面張力が小さく、パターンを構成する壁部への浸透が抑えられるものを用い、基板を乾燥させるときには、回転する前記基板の中心部にガスを供給して形成した乾燥領域を基板の周縁部へ広げることにより、基板の表面に前記置換液が残ることを防いでいる。従って、前記壁部の倒壊及びパターンの線幅の変化が抑えられる。

本発明の実施の形態に係る現像装置の縦断側面図である。 前記現像装置の平面図である。 前記現像装置に用いられる液のウエハ表面の挙動を示す説明図である。 前記現像装置に用いられる液のウエハ表面の挙動を示す説明図である。 前記現像装置に用いられる液のウエハ表面の挙動を示す説明図である。 前記液の挙動によりウエハが乾燥される様子を示す説明図である。 レジスト膜に前記液が残留したときのレジストパターンの変化を示す説明図である。 前記レジストパターンの模式図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記現像装置による処理中のウエハを示す概略斜視図である。 前記処理のタイミングチャートである。 前記処理中のウエハを示す側面図である。 前記処理中のウエハを示す側面図である。 レジストパターンの模式図である。 評価試験の結果を示す表図である。 評価試験で用いる試験用のウエハの平面図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験において処理中のレジストパターンの模式図である。 評価試験において処理中のレジストパターンの模式図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。 評価試験にて得られたパターン倒れ割合の分布図である。

本発明の基板処理装置を構成する現像装置１について、図１の縦断側面図及び図２の平面図を参照しながら説明する。現像装置１には、図示しない基板搬送機構により、ウエハＷが搬送される。このウエハＷの表面にはレジスト膜が形成され、当該レジスト膜は所定のパターンに沿って露光されている。

図中１１はウエハ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である。スピンチャック１１は回転軸１２を介して回転機構１３と接続されており、ウエハＷを保持した状態で回転自在に構成されている。スピンチャック１１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２１が設けられている。このカップ体２１は例えば上部側が四角状であり、下部側が円筒状の外カップ２２と、上部側が内側に傾斜した筒状の内カップ２３とからなる。外カップ２２の下端部に接続された昇降部１４により外カップ２２が昇降し、更に内カップ２３は外カップ２２の下端側内周面に形成された段部に押し上げられて昇降可能なように構成されている。

またスピンチャック１１の下方側には円形板２４が設けられており、この円形板２４の外側には断面が凹部状に形成された液受け部２５が全周に亘って設けられている。液受け部２５の底面にはドレイン排出口２６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２５に貯留された各種の液は、このドレイン排出口２６を介して現像装置１の外部に排出される。

また円形板２４の外側には断面山形のリング部材２７が設けられている。円形板２４を貫通するように３本（図１では２本のみ表示）の昇降ピン１５が設けられ、昇降機構１６により昇降される。前記基板搬送機構とスピンチャック１１との間で昇降ピン１５を介してウエハＷが受け渡される。

現像装置１は、現像液ノズル３１、洗浄液ノズル３２、置換液ノズル３３及びガスノズル３４を備えている。現像液ノズル３１は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの直径方向に伸びるスリット状の吐出口３１ａを備えている。この現像液ノズル３１は、現像液供給系３１Ａに接続されている。

洗浄液ノズル３２は細孔である吐出孔を備え、洗浄液として純水を吐出する。この洗浄液ノズル３２は、洗浄液供給系３２Ａに接続されている。置換液ノズル３３は細孔である吐出孔を備え、置換液を吐出する。この置換液は、ウエハＷ表面の液を前記純水から置換するために用いられる。この置換液の表面張力は、５０ｍＮ／ｍ以下である。また、この置換液には、そのように表面張力を抑えるための界面活性剤と、当該置換液がレジストに浸透することを防ぐための浸透抑制剤と、が含まれている。この浸透抑制剤は塩基性の窒素化合物である。前記置換液ノズル３３は、置換液供給系３３Ａに接続されている。

上記の液供給系３１Ａ、３２Ａ、３３Ａは、夫々ノズル３１、３２、３３から吐出される各液の供給源及び供給制御機器を備えている。ガスノズル３４はその下端に細孔である吐出孔を備え、不活性ガス例えばＮ2（窒素）ガスを吐出する。後述のように乾燥領域３０を形成するために、ウエハＷにガスを吐出するときにはウエハＷの表面から前記吐出孔までの高さが、２５ｍｍ以下になるように設定される。このガスノズル３４は、ガス供給系３４Ａに接続されている。このガス供給系３４Ａは、ガス供給源、供給制御機器などを含む。各液の供給系３１Ａ〜３３Ａ及びガス供給系３４Ａを構成する前記供給制御機器は、液またはガスの吐出流量を調整可能なポンプ及びバルブなどを含む。

例えば前記現像液ノズル３１及び洗浄液ノズル３２は、支持部材であるノズルアーム３５Ａの一端側に支持されており、このノズルアーム３５Ａの他端側は移動機構３６Ａに接続されている。移動機構３６Ａはノズルアーム３５Ａを昇降させると共に、ガイドレール３７Ａの長さ方向に沿って移動自在に構成されている。このガイドレール３７Ａは、平面視ノズルアーム３５Ａと直交するように水平に伸びている。このように構成されることで、現像液ノズル３１はウエハＷの直径に沿って現像液を供給することができ、洗浄液ノズル３２は、ウエハＷの中心部に洗浄液を供給することができる。

例えば前記置換液ノズル３３及びガスノズル３４は、支持部材であるノズルアーム３５Ｂの一端側に支持されており、このノズルアーム３５Ｂの他端側は移動機構３６Ｂに接続されている。移動機構３６Ｂはノズルアーム３５Ｂを昇降させると共に、ガイドレール３７Ｂの長さ方向に沿って移動自在に構成されている。このガイドレール３７Ｂは、前記ガイドレール３７Ａと並行して伸びている。またノズルアーム３５Ｂは、ノズルアーム３５Ａと並行して伸びている。このように構成されることで、置換液ノズル３３、ガスノズル３４は、ウエハＷの中心部に夫々置換液、Ｎ2ガスを供給することができる。図２中３８Ａは、現像液ノズル３１及び洗浄液ノズル３２の待機部であり、３８Ｂは、置換液ノズル３３及びガスノズル３４の待機部である。各ノズル３１〜３４は、ウエハＷに処理を行わないときには、この待機部３８Ａ、３８Ｂで待機する。

図中１０はコンピュータからなる制御部である。この制御部１０は、この現像装置１が行う後述の動作における各ステップを実行するためのプログラムを備えている。そして、各ノズル３１〜３４を移動させるための移動機構３６Ａ、３６Ｂ、各ノズル３１〜３３から各液を吐出するための供給系３１Ａ〜３３Ａ、ガスノズル３４からガスを吐出するための供給系３４Ａ、及びウエハＷを回転させるための回転機構１３などの動作を制御する制御信号を、前記プログラムに基づいて出力する。また、前記プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、これら記憶媒体からコンピュータにインストールされて使用される。

この現像装置１による処理の概略について説明する。この現像装置１では、ウエハＷに現像液を供給して現像を行い、ウエハＷのレジスト膜に、予め露光されたパターンに沿ってレジストパターンが形成される。その後、洗浄液を前記ウエハＷの表面に供給し、ウエハＷから現像液を洗い流すと共に、前記現像により生じたレジストの残渣をウエハＷ表面から除去する。然る後、ウエハＷの表面に前記置換液を供給し、ウエハＷの表面に残留している液膜の液を洗浄液から置換液に置換する。その後、ウエハＷの回転による遠心力の作用で、前記置換液をウエハＷ表面から振り切って除去し、ウエハＷを乾燥させる。このように置換液を除去する際には、後述のようにガスノズル３４からのガス供給も行う。

上記の液の振り切りを行う際に、レジストパターンの凹部内に入っている液体の表面張力が大きいと、当該凹部の側壁に加わる応力が大きくなり、背景技術の項目で記載したパターン倒れが起こりやすくなる。そこで、この振り切りを行う前に前記洗浄液から置換液への置換を行っている。このように置換を行ったときに置換液が壁部４８に浸透して、壁部４８が膨潤しないように、置換液３３Ｂは上記の浸透抑制剤を含んだものとされる。しかし、そのように構成された置換液３３Ｂは比較的凝集力が高く、それ故にウエハＷ表面における展性が低い。

ここで、前記ガスノズル３４からのガス供給を行わずに、ウエハＷの回転による遠心力によって前記置換液３３Ｂを振り切って除去する場合における当該ウエハＷ表面の置換液３３Ｂの挙動について説明する。ウエハＷの側面の模式図である図３〜図５を適宜参照する。回転が行われると、置換液３３Ｂには遠心力の作用によりウエハＷの外側へ向かう力と、凝集力により置換液３３Ｂの液膜の中心側、即ちウエハＷの中心側へ向かう力とが働く（図３）。図中４１は、これらの力のバランスにより置換液３３Ｂが集まって形成された液膜の***部であり、ウエハＷの中心部と周縁部との間に形成される。

回転が続けられ、前記***部４１が形成された付近における前記凝集力よりも遠心力の作用が強く働く箇所にて前記液膜が分断されるように、置換液３３Ｂの乾燥が進行した平面視リング状の乾燥領域４２が出現する（図４）。この乾燥領域４２と液膜との界面が図６の上段に示すようにリング状の縞（乾燥縞として記載）４３として観察される。

更に回転が続けられ、前記乾燥領域４２の内側の液膜は、前記凝集力によりウエハＷの中心側へ向かうように縮退する。乾燥領域４２の外側の液膜の置換液３３Ｂは、前記遠心力によってウエハＷから振り切られ、当該液膜はウエハＷの外周に向けて縮退する（図５）。即ち、前記乾燥領域４２は、ウエハＷの中心側及び外周側に向けて広がることになる。このように乾燥が進行することで、図６の下段に示すように乾燥縞４３は、縮径されながらウエハＷの中心側に向かって移動するものと、拡径されながらウエハＷの外周側に向かって移動するものとに分離するように観察される。

従って、このように乾燥処理を行うと、上記のように置換液３３Ｂがその凝集力で遠心力が弱いウエハＷの中心部に集まりやすく、当該中心部において乾燥処理中に置換液３３Ｂの乾燥具合がばらつき、当該置換液３３Ｂが残留する箇所が発生する。また、上記のように***部４１、即ち置換液３３Ｂが集まる箇所が形成されると、このように集まった置換液３３Ｂを遠心力によりウエハＷから除去しきれない。つまり、遠心力によりこの***部４１を形成した置換液３３Ｂは、当該***部４１が形成された箇所より外側のウエハＷの周縁部に移動するが、その周縁部では置換液３３Ｂの液量が多くなり、それによって乾燥具合がばらついて、置換液３３Ｂが残留する箇所が発生する。

図７の上段には、そのように置換液３３Ｂが残留した状態のレジストパターン４６を示している。図中４７はレジストパターン４６を構成する凹部である。図中４８はレジストパターン４６を構成する壁部であり、当該壁部４８は凹部４７の側壁を構成する。図中４９は、レジストパターン４６上に残留した置換液３３Ｂの液滴である。液滴４９の揮発が進行すると、図７の中段に示すように当該液滴４９が縮小し、凹部４７に残った置換液３３Ｂの液面が大気に触れる。図８は、このときに当該凹部４７を形成する壁部４８が受ける力を矢印で模式的に示している。図８上段に示すように、当該壁部４８には凹部４７内に含まれる液の表面張力γによって凹部４７内に向かう横向きの力σが作用する。このσとγとの関係は下記の式１で表される。上記のように置換液３３Ｂの表面張力γは比較的小さいので、前記σが大きくなることが抑えられる。式中のθは凹部４７内の液（この例では置換液３３Ｂ）と壁部４８との接触角、Hは壁部４８の高さ、Ｗは壁部４８の幅、Ｄは凹部４７の幅である。
σ＞６γcosθ／D（H／W）・・・式１

しかし、図８下段に示すように前記壁部４８には前記σに加え、それ以外の力も作用する。前記置換液３３Ｂの液面に接する壁部４８の上部には、凹部４７内に残った置換液３３Ｂの凝集力によって凹部４７内に向かうように応力Ｆ（式２参照）が働き、図８下段及び図７下段に夫々示すように、当該壁部４８の上部は凹部４７内に向かって引き寄せられ、結果として当該壁部４８が倒れる。
また上記の乾燥処理中、凹部４７内に液が残留していると、壁部４８には凹部４７内に向かって、液の表面張力λに基づく応力ΔＰ（式３参照）が横向きに作用する。式３中、Ｐatmは乾燥処理中のウエハＷの回転による遠心力、Ｐ１は凹部４７内の液の圧力である。
Ｆ＝γsinθ・・・式２
ΔＰ＝Ｐatm−Ｐ1＝２γcosθ／D・・・式３
そこで、前記現像装置１の処理においては、このように置換液３３Ｂが残留することによるパターン倒れを防ぐために、後述するようにガスノズル３４を用いてウエハＷに乾燥領域を形成する。

続いて、ウエハＷの状態及び各ノズル３１〜３４の動作を示す図９〜図１６を参照しながら、現像装置１にて行われる第１の処理手法について説明する。これら図９〜図１６では、図を見やすくするために各ノズルの配置は図２に示したものとは異なるように示している。また、この現像装置１で処理されるウエハＷに形成されたレジスト膜の純水に対する接触角は、例えば５０°以上である。

基板搬送機構により現像装置１に搬送されたウエハＷが、スピンチャック１１に載置されると、ウエハＷが所定の速度で回転する。現像液ノズル３１が、洗浄液ノズル３２と共に待機部領域３８ＡからウエハＷの周縁部上へ向かう。前記現像液ノズル３１からウエハＷの周縁部へ現像液３１Ｂが吐出され（図９）、当該現像液ノズル３１がウエハＷの中心部上へ向かって横方向に移動する。それによって現像液３１Ｂの吐出位置がウエハＷの径方向に沿って移動して、ウエハＷの表面が現像液３１Ｂにより覆われる。現像液３１Ｂの吐出位置がウエハＷの中心部に位置すると、現像液ノズル３１の移動が停止する。

ウエハＷの中心部に供給された現像液３１Ｂは遠心力によりウエハＷの周縁部へ広げられ、ウエハＷ表面のレジスト膜の現像が進行し、レジスト膜にレジストパターンが形成される（図１０）。然る後、現像液３１Ｂの供給が停止し、洗浄液ノズル３２が所定の位置に移動して、ウエハＷの回転数が例えば５００ｒｐｍになると、ウエハＷの中心部に洗浄液（純水）が吐出される。この洗浄液が遠心力によりウエハＷの周縁部へと広げられる。それによってウエハＷの表面の現像液と、前記現像により生じたレジストの残渣とがウエハＷの表面から洗い流され、レジストパターンの凹部には、この洗浄液３２Ｂが進入すると共にウエハＷの表面に、この洗浄液３２Ｂの液膜が形成される（図１１）。

以降、ウエハＷの回転数の変化と、置換液及びＮ2ガスが供給される期間と、を示すタイミングチャートである図１７も参照しながら説明する。前記洗浄液の吐出開始から所定の時間が経過すると、当該洗浄液３２Ｂの吐出が停止すると共に、ウエハＷの回転数が例えば７５０ｒｐｍになるように上昇する。そして、この回転数の上昇と同時に、待機部３８ＢからウエハＷ上の所定の位置に移動した置換液ノズル３３から置換液３３Ｂが、ウエハＷの中心部に供給される（チャート中、時刻ｔ１）。現像液ノズル３１及び洗浄液ノズル３２は待機部３８Ａへ戻る。上記のように洗浄液である純水のレジスト膜に対する接触角が比較的高いので、吐出された洗浄液は時間が経つにつれてレジスト膜上でウエハＷの中心側に向かって凝集する。そのような凝集が抑えられた状態で前記置換液３３Ｂを供給するように、洗浄液の吐出開始から置換液３３Ｂの吐出開始までの時間が設定され、洗浄液吐出停止後には速やかに置換液３３Ｂの吐出が行われる。

置換液３３Ｂが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、前記洗浄液３２ＢをウエハＷの周縁部へと押し流す。これによって、レジストパターンの凹部内の液が洗浄液３２Ｂから置換液３３Ｂに置換され、ウエハＷ表面には前記洗浄液３２Ｂの液膜に代わり当該置換液３３Ｂの液膜が形成される（図１２）。前記洗浄液の凝集力に抗して置換液３３ＢをウエハＷの周縁部へ確実に広げるために、この処理のように置換液３３Ｂ吐出時のウエハＷの回転数は、洗浄液吐出時のウエハＷの回転数よりも高く設定されることが好ましい。時刻ｔ１から所定の時間、例えば５秒経過後、ウエハＷの回転数が上昇すると共に当該置換液３３Ｂの吐出が停止し（時刻ｔ２）、置換液３３ＢのウエハＷの周縁部への展伸が進行する（図１３）。

ガスノズル３４が所定の位置に移動し、ウエハＷの回転数の上昇が続けられ、ウエハＷの表面の置換液３３Ｂに作用する遠心力が大きくなる。置換液３３Ｂの振り切りが進行して、ウエハＷの中心部における置換液３３Ｂの液膜の膜厚が小さくなり、ウエハＷの回転数が例えば２０００ｒｐｍになると、ウエハＷの中心部にＮ2ガスが吐出される（時刻ｔ３）。ウエハＷの回転数は、例えばこの２０００ｒｐｍに維持される。

図１８は、このときのウエハＷの側面を示している。実線の矢印は既述の液膜の凝集力、点線の矢印は前記遠心力を夫々示す。吐出されたＮ2ガスは、上記のようにウエハＷの中心部においてその膜厚が小さくなった置換液３３Ｂの液膜を破り、当該中心部にレジスト膜の表面が剥き出しになった円形の乾燥領域３０が形成される（図１４）。このように乾燥領域３０が形成され、ウエハＷ中心部における置換液３３Ｂの液膜が消失することにより、ウエハＷに残留する置換液３３Ｂの液膜においてウエハＷの中心側へと向かって作用する凝集力が弱くなる。前記時刻ｔ３から例えば１秒経過すると、Ｎ2ガスの供給が停止される（時刻ｔ４）。ノズル３３、３４は、待機部３８Ｂへと戻る。その後しばらく２０００ｒｐｍで回転が続けられた後、乾燥領域３０がウエハＷの周縁部に達する前にウエハＷの回転数が低下し（時刻ｔ５）、１５００ｒｐｍに維持される。

前記凝集力が弱くなったことにより、ウエハＷ表面に残る置換液３３Ｂは、遠心力によりウエハＷの周縁部から振り切られやすくなり、レジストパターンの壁部上及び凹部内から当該置換液３３Ｂの除去が進行する。さらに乾燥領域３０が遠心力によりウエハＷの周縁部へ向けて広げられ、置換液３３ＢはウエハＷの中心部側から周縁部へと押されて、図１９に示すように、さらにウエハＷから振り切られる。それによって、ウエハＷの周方向における乾燥具合の均一性が高く揃いながら、乾燥がウエハＷの中心部から周縁部に向かって進行していく。乾燥領域３０と置換液３３Ｂの液膜との界面は、リング状の乾燥縞４０として観察される。上記のように乾燥が進むため、乾燥縞４０は次第に大きくなる（図１５）。

乾燥領域３０の形成後、上記のように回転数を低下させる理由を説明すると、回転するウエハＷの速度は、中心部側よりも周縁部側の方が早いので、ウエハＷの周縁部側の方が早く乾燥しやすい。後述の評価試験より、乾燥領域３０がウエハＷの周縁部に広がる前に当該ウエハＷの周縁部が乾燥するとレジストパターンに欠陥が発生することが示されており、この欠陥の発生を防ぐために、このように回転数を低下させ、ウエハＷの周縁部の乾燥が進む速度を抑えている。乾燥領域３０がウエハＷの周縁に達し（図１６）、時刻ｔ５から例えば１５秒経過すると、ウエハＷの回転が低下し（時刻ｔ６）、当該回転が停止する。ウエハＷが図示しない搬送機構に受け渡され、現像装置１から搬出される。

上記の現像装置１による処理においては、ウエハＷに純水である洗浄液３２Ｂを供給後、既述の置換液３３Ｂを供給して、レジストパターンの壁部に加わる応力を抑えると共に前記壁部への置換液３３Ｂの浸透を防ぐようにしている。そして、上記のようにウエハＷの中心部に乾燥領域を形成し、当該乾燥領域をウエハＷの周縁部に向けて広げて、置換液３３ＢをウエハＷから振り切ることで、ウエハＷの中心部及び周縁部に置換液３３Ｂが残留することを抑え、ウエハＷをその面内で均一性高く乾燥し、前記置換液３３Ｂの残留による前記レジストパターンのパターン倒れを抑えている。結果として、微細な線幅のレジストパターンの形成を行うことができる。また、半導体製品の歩留りの低下を抑えることができる。

上記の時刻ｔ１〜ｔ２の置換液３３Ｂの吐出中のウエハＷの回転数は、ウエハＷの表面の液の置換を良好に行うために例えば１００ｒｐｍ〜７５０ｒｐｍとする。また、時刻ｔ２〜ｔ３の置換液吐出停止後、Ｎ2ガスを供給するまでの時間は、置換液３３ＢのウエハＷへの浸透を抑制するために０秒〜４秒にすることが好ましい。時刻ｔ３〜ｔ４のＮ2ガスの吐出時におけるウエハＷの回転数は、後に評価試験でも説明するように、上記のように遠心力を利用して乾燥領域３０を形成し、且つウエハＷの周縁部の乾燥が抑えられる回転数、具体的には１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍにすることが好ましい。また、Ｎ2ガスの吐出時間は、評価試験で説明するようにレジストパターン間での乾燥具合のばらつきを防ぐため、１秒〜２秒とすることが好ましい。ガスノズル３４からのＮ2ガスの吐出流量は、例えば３Ｌ／分〜８Ｌ／分である。また、時刻ｔ５〜ｔ６のＮ2ガスの吐出を停止して、乾燥領域３０をウエハＷの周縁部に向けて広げる工程は、この工程を終えるまでに乾燥領域３０をウエハＷに到達させるため、ウエハＷの回転数を１５００ｒｐｍ以上にして行うことが好ましい。また、同様の理由から、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間は１５秒以上にすることが好ましい。

上記の第１の処理手法においては、Ｎ2ガスが吐出される位置はウエハＷの中心部に固定したままだが、第２の処理手法として前記中心部へＮ2ガスを吐出して前記乾燥領域３０を形成した後、ガスノズル３４を移動させて、前記吐出される位置を移動させてもよい。さらに説明すると、図２０に示すように、前記乾燥縞４０を追い越さないようにＮ2ガスが吐出される位置を、ウエハＷの中心部から外れた偏心位置に移動させてもよい。即ち、前記偏心位置は乾燥領域３０から外れない位置である。

このようにＮ2ガスが吐出される位置が乾燥縞４０を越えないようにするのは、既述したようにウエハＷの周縁部において乾燥領域３０が当該周縁部に達する前にウエハＷが乾燥すると、レジストパターンに欠陥が生じるためである。このようにＮ2ガスが吐出される位置を移動させることで、ウエハＷ面内に供給されるＮ2ガスの量を増大させ、より確実にウエハＷ表面を乾燥領域３０に曝して置換液３３Ｂを除去することができる。処理する基板が大型になるほど、このように処理することが有効であると考えられる。また、レジスト膜の撥水性が高い場合にも、このようにＮ2ガスが吐出される位置を移動させることが有効である。その理由は、前記撥水性が高いほど、レジスト膜の表面の液は横方向からの力、例えばレジスト膜表面の表面エネルギーによってレジスト膜表面を移動しやすい。ノズルを移動させることによりその横方向の力を置換液３３Ｂに加えやすくなり、それによってレジスト膜表面の乾燥が速やかに進行するためである。Ｎ2ガスの吐出を行いながら前記偏心位置へガスが吐出される位置を移動させてもよいし、乾燥領域３０形成後、ガスの吐出を一旦停止させてから、前記偏心位置へガスの吐出を行ってもよい。

ところで、上記の洗浄液３２Ｂ及び置換液３３Ｂの供給は、ウエハＷの遠心力を利用したいわゆるスピンコーティングにより行っているが、このような供給方法に限られない。例えば、水平方向に長尺なノズルを用意し、ウエハＷ上を一端から他端へ向けて、このノズルを水平に移動させる。当該ノズルには例えばウエハＷの直径と同程度の長さの吐出孔を形成しておき、ノズルの移動時に、この吐出孔から各液を吐出する。このようにして、ウエハＷへ各液を供給してもよい。

評価試験
（評価試験１）
続いて、本発明に関連して行われた評価試験について説明する。評価試験１では、実施形態で説明した現像液３１Ｂの供給、洗浄液３２Ｂの供給、置換液３３Ｂの供給、液の振り切りによるウエハＷの乾燥を順次行った。そして、乾燥後、形成されたレジストパターンのＣＤの測定と、パターン倒れの発生度合の測定とを行った。ただし、この評価試験１では、ウエハＷの乾燥時に、上記のガス供給による乾燥領域３０の形成を行っていない。この評価試験１は、互いに成分が異なる２種類のレジスト膜（レジスト膜Ａ、Ｂとする）が形成されたウエハＷを用いて行われた。また、対照試験として、置換液の供給を行わない他は評価試験１と同様の条件で試験を行った。

レジスト膜Ａが形成されたウエハＷについて、評価試験１の結果と対照試験の結果とを比較すると、評価試験１の方がパターンのＣＤが1.3ｎｍ大きかった。レジスト膜Ｂが形成されたウエハＷについて、評価試験１の結果と対照試験の結果とを比較すると、評価試験１の方がパターンのＣＤが1.2ｎｍ大きかった。置換液３３Ｂの代わりに、背景技術の項目で説明した、浸透抑制剤が添加されていない低表面張力洗浄液を用いて評価試験１と同様に試験を行うと、対照試験に比べてパターンのＣＤは2.8ｎｍ大きくなることが報告されている。従って、パターンのＣＤの変化を抑えるために、上記の置換液３３Ｂを用いることが有効であることが示された。また、レジスト膜ＡＢのいずれを用いた場合も、対照試験よりも評価試験１の方が、パターン倒れの発生度合は低かった。この点からも、置換液３３Ｂを用いることが有効であることが示された。

（評価試験２）
評価試験２として、実施形態の第１の処理手法で説明した現像液３１Ｂの供給、洗浄液３２Ｂの供給、置換液３３Ｂの供給、液の振り切りによる乾燥をウエハＷに対して順次行った。ただし、この評価試験２では評価試験１と同様に、上記のガス供給による乾燥領域３０の形成を行っていない。また、置換液３３Ｂの供給時におけるウエハＷの回転数は２５０ｒｐｍとし、その後の回転数はウエハＷごとに５００〜２０００ｒｐｍの範囲で互いに異なるように設定した。そして、この設定回転数でウエハＷを回転させたときのウエハＷの表面状態を観察し、設定回転数にした後に乾燥が終了するまでに要する時間を測定した。この評価試験２において、設定回転数が５００ｒｐｍであるものを評価試験２−１、設定回転数が１０００ｒｐｍであるものを評価試験２−２、設定回転数が１５００ｒｐｍであるものを評価試験２−３、設定回転数が２０００ｒｐｍであるものを評価試験２−４とする。

図２１は、この評価試験２の結果を示すチャートであり、前記設定回転数にしてから２秒刻みで、３つに区分したウエハＷの表面状態を示している。区分された前記表面状態とは、ウエハＷ全体が濡れている状態１、ウエハＷの中心から６０ｍｍ離れた箇所に図６で説明したリング状の乾燥縞４３が出現した状態２、既述のように乾燥縞４３が分離（二分極化）し、ウエハＷの中心部、周縁部に夫々向かって移動してウエハＷの乾燥が進行している状態３である。

図２１に示すように、評価試験２−１、２−２、２−３、２−４では、設定回転数にした後、夫々４０秒、２０秒、１４秒、１４秒経過後にウエハＷが乾燥されている。即ち、評価試験２−１〜２−３においては前記設定回転数が高いほど、置換液の乾燥が促進され、評価試験２−３、２−４は同様に乾燥が進行している。図２１に示すように、評価試験２−１では設定回転数にしてから２２秒〜２６秒の間、評価試験２−２では設定回転数にしてから１２秒経過時に、前記状態２が出現している。また、評価試験２−３、２−４でも設定回転数にしてから３秒〜４秒経過後に前記状態２となった。そして評価試験２−１〜２−４のすべてにおいて、状態２の後には状態３になることが観察された。

対照試験として、置換液３３Ｂの代わりに上記の低表面張力洗浄液を用いた他は、評価試験２−１〜２−４と同様の条件で試験を行った。この対照試験においては、上記の状態２、状態３になることはなく、ウエハＷの中心部から周縁部に向かって乾燥が進行することが観察された。この評価試験２の結果から、置換液３３Ｂは凝集力が高く、ウエハＷにおける展性が低いことが分かる。そのために、実施形態で説明したように、ウエハＷの面内において乾燥の不均一性が高くなる、即ち液残りが発生すること、この液残りによるパターン倒れ及び現像欠陥の抑制具合の低下が起きることが予想される。

（評価試験３）
図２２は、レジスト膜が形成された試験用のウエハＷ１の模式図である。ウエハＷ１の方位を示す切り欠き（ノッチ）を下に向けて平面で見て、縦横のマトリクス状に多数の矩形状の露光領域６１を設定した。そして、前記平面で見たときに横方向に配列された露光領域６１は互いに同じDose量（露光量）となるように設定し、下側に位置する露光領域６１ほど、前記Dose量を大きく設定した。図２２では、上下方向に互いに異なる３つの露光領域６１について、各鎖線の矢印の向かう先に、各露光領域６１から形成されるレジストパターン４６の上面を模式的に示している。示したようにDose量が大きいほど、形成されるレジストパターン４６のＣＤが小さくなる。即ち、線幅が細くなり、パターン倒れが発生しやすくなる。また、１つの露光領域６１において、多数の直線状のレジストパターン４６が形成される。なお、ウエハＷ１について、横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向として夫々説明する場合がある。

評価試験３−１として、ウエハＷ１を用いて、置換液３３Ｂの供給を行わない他は、前記評価試験２と同様に処理を行った。つまり、現像液３１Ｂの供給、洗浄液３２Ｂの供給、当該洗浄液３２Ｂの振り切りによる乾燥をウエハＷ１に対して順次行った。評価試験３−２として、現像液３１Ｂの供給、洗浄液３２Ｂの供給、置換液３３Ｂの供給、当該置換液３３Ｂの振り切りによる乾燥をウエハＷ１に対して順次行った。この評価試験３−１、３−２でも液の振り切り乾燥時には、前記乾燥領域３０を形成していない。また、評価試験３−２において、置換液３３Ｂ供給時及び置換液３３Ｂ供給後のウエハＷ１の回転数は、第１の処理手法として示したものと異なっている。詳細を説明すると、回転数２５０ｒｐｍで置換液３３Ｂを供給し、この供給を停止させると共に回転数を５００ｒｐｍとして置換を進行させ、その後、回転数を２０００ｒｐｍにしてウエハＷ１から置換液３３Ｂを振り切った。これら評価試験３−１、３−２において、ウエハＷ１への処理終了後は、各露光領域６１においてパターン倒れが発生している割合を算出した。

図２３は評価試験３−１の結果を、図２４は評価試験３−２の結果を夫々示している。各図２３、２４では各露光領域６１を、パターン倒れが発生した割合に応じて異なる５段階のグレースケールで示している。パターン倒れの発生割合が０％、０％より大きく３３％以下、３３％より大きく６７％以下、６７％より大きく９３％以下、１００％で夫々区分し、パターン倒れの割合が大きいほど、暗いグレースケールとして示している。各図２３、２４の上下方向、左右方向は、図２４のウエハＷ１の上下方向、左右方向に夫々対応している。即ち、図２３、２４中、左側よりに位置する露光領域６１ほど、図２２のノッチを下方向に向けたウエハＷ１の左側よりに位置し、図２３、２４中、下側よりに位置する露光領域６１ほど、前記ウエハＷ１の下側よりに位置する。図を見やすくするために上下方向、左右方向に各々番号を付している。

図２３、２４から明らかなように、評価試験３−２では、評価試験３−１に比べてパターン倒れが起きた露光領域６１が少なく、Dose量を比較的高くしてもパターン倒れが抑えられている。また、評価試験３−１、３−２において、（Ｙ方向に互いに同じ位置にあってパターン倒れが発生している露光領域６１の数/Ｙ方向に互いに同じ位置にある全ての露光領域６１の数）×１００をパターン倒れの発生割合（％）として算出した。そして、算出した発生割合が２０％を越えない範囲で最大となる露光領域６１のDose量を、パターン倒れが抑制できる限界のDose量とし、この限界のDose量によって得られるレジストパターンのＣＤの値を限界ＣＤとして算出した。評価試験３−１の限界ＣＤは４０．５ｎｍであり、評価試験３−２の限界ＣＤは３６．９ｎｍであった。即ち、評価試験３−２では、評価試験３−１に対して限界ＣＤが（40.5-36.9）/40.5×100＝８．９％向上している。

この評価試験３の結果から、置換液３３Ｂによる洗浄液３２Ｂの置換を行うことで、パターン倒れを抑制できることが示された。しかし、評価試験３−２において、図２４中Ｙ方向の番号が９である露光領域６１を見ると、ウエハＷの周縁部側に置ける露光領域６１ではパターン倒れが起きていないが、ウエハＷの中心部側に位置するＸ方向の番号１０、１１、１３の露光領域６１にはパターン倒れが発生している。これは、ウエハＷの乾燥処理中に上記の置換液３３ＢがウエハＷの中心部に残留したことにより発生したと考えられる。

（評価試験４）
評価試験４−１として、評価試験３−１で処理したウエハＷ１について、パターン倒れの発生割合を調べる代わりに、現像欠陥の数及び現像欠陥の種類を調べた。評価試験４−２として、評価試験３−２で処理したウエハＷ１について、評価試験４−１と同様に、現像欠陥の数及び現像欠陥の種類を調べた。

現像欠陥の数を比較すると、評価試験４−２は、評価試験４−１の１/４０程度に抑えられていた。現像欠陥の種類について見ると、観察された全ての欠陥の数に対して、黒点として観察されるウエハＷ１への液残りの欠陥の数の割合は、評価試験４−１では５．９３％、評価試験４−２では６３．０％であった。また、評価試験４−２では、上記のように現像欠陥の数は抑えられているが、その現像欠陥が観察された箇所は、ウエハＷ１の中心部及び周縁部に比較的偏っていた。

この評価試験４から、置換液３３Ｂを用いて洗浄液３２Ｂの置換処理を行うことで、現像欠陥の発生を抑制することができるが、ウエハＷの中心部及び周縁部には、置換液３３Ｂが残ることにより、依然として欠陥が発生することが示された。この液残りを抑制することで、より現像欠陥の数を抑えられ、さらに評価試験３で示されたパターン倒れも抑えられることが考えられる。このように各評価試験１〜４の結果が得られたことから、本発明者は上記の実施形態で説明したガスノズル３４により乾燥領域３０を形成することに想到した。

（評価試験５）
評価試験５−１としてウエハＷ１に対して、評価試験３−２と同様に現像液３１Ｂの供給、洗浄液３２Ｂの供給、置換液３３Ｂの供給、液の振り切りによる乾燥を順次行った。この評価試験５−１では、前記乾燥領域３０の形成を行っていない。また、ウエハＷ１の回転数は、評価試験３−２で説明したように制御している。評価試験５−２としてウエハＷ１に対して、回転数の制御が若干異なることを除き、概ね上記の実施形態の第１の処理手法に従って処理を行った。つまり、この評価試験５−２では乾燥領域３０の形成を行っている。評価試験５−１、５−２ともに、ウエハＷ１の処理後、パターン倒れの発生割合、現像欠陥の数及び現像欠陥の種類を調べた。

評価試験３と同様にして、評価試験５−１のパターン倒れの割合を図２５に、評価試験５−２のパターン倒れの発生割合を図２６に夫々示す。図２５、２６を比較して明らかなように、評価試験５−２では評価試験５−１に比べてウエハＷの面内全体でパターン倒れが抑えられている。評価試験３と同様に限界ＣＤを求めると、評価試験５−１の限界ＣＤは３６．９ｎｍであり、評価試験５−２の限界ＣＤは３４．４ｎｍであった。評価試験５−２では、評価試験５−１に対して限界ＣＤが６．８％向上している。

現像欠陥について見ると、評価試験５−２の現像欠陥数は、評価試験５−１の現像欠陥数の１/７程度に低減していた。現像欠陥の種類について、評価試験５−１では、全体の現像欠陥の数に対する液残りの現像欠陥の数の割合は６３．０％であったが、評価試験５−２ではこの液残りの現像欠陥が発生していなかった。また、評価試験５−１では現像欠陥の発生した箇所がウエハＷの中心部及び周縁部に偏っていたが、評価試験５−２ではこのような偏りが生じていなかった。この評価試験５−１、５−２の結果から、乾燥領域３０を形成して乾燥を行うことで、ウエハＷの置換液３３Ｂの液残りを防ぎ、それによる現像欠陥及びパターン倒れを防ぐことができることが示された。

（評価試験６）
評価試験６−１として、実施形態の第１の処理手法と略同様にウエハＷ１に処理を行った。差異点としては、置換液３３Ｂの供給を停止した後、１５００ｒｐｍで０．５秒間ウエハＷを回転させながらＮ２ガスの吐出を行い、然る後ウエハＷの回転数を上昇させて２０００ｒｐｍとした。回転数を上昇させてからも１秒間ウエハＷにＮ２ガスの吐出を続けて行い、ガスの吐出を停止すると共に回転数を２０００ｒｐｍから低下させた。評価試験６−２として、評価試験６−１と略同様にウエハＷ１に処理を行った。ただし、評価試験６−１と異なり、回転数が２０００ｒｐｍになるように上昇させ、その後２０００ｒｐｍから回転数を低下させるまでの時間は４秒間とし、この４秒間Ｎ２ガスを吐出している。つまり０．５秒＋４秒間、Ｎ２ガスの吐出を行った。これら評価試験６−１、６−２において、処理後のウエハＷ１の各露光領域６１におけるパターン倒れの発生割合を調べた。

評価試験６−１のパターン倒れの割合を図２７に、評価試験６−２のパターン倒れの発生割合を図２８に夫々示す。評価試験６−１、６−２ともに、ウエハＷ１の面内全体で比較的パターン倒れが抑えられている。ただし、評価試験６−２では、ウエハＷ１の中心部（Ｘ方向の番号１２、Ｙ方向の番号６の露光領域６１）に、評価試験６−１では観察されなかったパターン倒れが確認されている。

このように評価試験６−２において、ウエハＷ１の中心部にパターン倒れが発生した理由を図２９、図３０を用いて考察する。図２９、図３０は、夫々評価試験６−１、６−２にて、Ｎ2ガスが供給されたウエハＷ１の中心部におけるレジストパターン４６の模式図である。評価試験６−１では、Ｎ2ガスの吐出時間が適切であり、各レジストパターン４６の凹部４７に貯留される置換液３２Ｂの液面高さの均一性が高い。従って、一の凹部４７の置換液の表面張力がパターン４６の壁部４８に与える応力を、他の凹部４７の置換液の表面張力が当該壁部４８に与える応力を相殺するように働き、壁部４８に強い応力が働くことが防がれ、パターン倒れが防がれていると考えられる。

しかし、評価試験６−２では、Ｎ2ガスの吐出時間が比較的長いため、レジストパターン４６の凹部４７ごとに乾燥具合がばらつき、各凹部４７に貯留される置換液３２Ｂの液面高さのばらつきが大きくなる。それによって各凹部４７の置換液３２Ｂごとに、その表面張力によりレジストパターン４６の壁部４８に与える応力がばらつく。その結果、前記壁部４８は特定の方向に向かって強い応力が作用し、パターン倒れが発生していると考えられる。
この評価試験６より、Ｎ2ガスの吐出時間が評価試験６−１と略同じ程度、具体的には１秒〜２秒であれば、ウエハＷの中心部にパターン倒れが起きないものと考えられる。

（評価試験７）
評価試験７−１として、上記の評価試験６−２と同様にウエハＷ１に処理を行った。つまり、ウエハＷの回転数が１５００ｒｐｍであるときにＮ２ガスの吐出を開始し、その後Ｎ２ガスの吐出を続けながら回転数を上昇させて２０００ｒｐｍになるようにし、２０００ｒｐｍで回転させながらさらにガスの吐出を続けた。
評価試験７−２として、評価試験７−１と略同様にウエハＷ１に処理を行ったが、ウエハＷの回転数を１５００ｒｐｍから、２０００ｒｐｍになるように上昇させる代わりに２５００ｒｐｍになるように上昇させて処理を行った。
これら評価試験７−１、７−２において、処理後のウエハＷ１について、各露光領域６１のパターン倒れの発生割合を調べた。

評価試験７−１のパターン倒れの発生割合を図３１に、評価試験７−２のパターン倒れの発生割合を図３２に夫々示す。評価試験７-１、７-２ともにパターン倒れは比較的抑えられているが、評価試験７−１に比べると評価試験７-２では、ウエハＷ１の周縁部にてパターン倒れが発生した露光領域６１の数が多い。特にＸ方向の番号が１及び２として示す露光領域６１及びＹ方向の番号が１３、１４、１５として示す露光領域６１にパターン倒れが多く発生している。評価試験７−２ではウエハＷの回転数が高いため、ウエハＷの周縁部上で乱流が発生し、乾燥領域３０が当該周縁部に達する前に、この乱流によって乾燥が進行したと考えられる。それによって、置換液３３Ｂの乾燥具合が不均一になったため、パターン倒れが発生したと考えられる。液膜を破り、乾燥領域３０を形成するためには比較的高い回転数が必要と考えられる。また、評価試験７-２よりもガス吐出時のウエハＷ１の回転数を高くすると、ウエハＷ１の周縁部のパターン倒れがさらに増えてしまうと考えられることから、Ｎ2ガスを吐出する際のウエハＷの回転数は１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍとすることが好ましいと考えられる。

（評価試験８）
評価試験８−１として、上記の実施形態の第１の処理手法に従ってウエハＷ１の処理を行った。つまり、ウエハＷ１の回転数を２０００ｒｐｍでＮ2ガスの吐出を行い、Ｎ2ガスの吐出停止後、ウエハＷ１の回転数を１５００ｒｐｍに低下させて、乾燥領域３０をウエハＷ１の外周へ向けて広げた。評価試験８−２として、Ｎ2ガスの吐出停止後、ウエハＷ１の回転数を２０００ｒｐｍから１５００ｒｐｍに低下させずに、乾燥領域３０をウエハＷ１の外周へ向けて広げた。評価試験８−２では、このように回転数の低下を行わなかった他は、評価試験８−１と同様に処理を行った。評価試験８−１、８−２ともに、処理後のウエハＷ１について、各露光領域６１のパターン倒れの発生割合と、現像欠陥の発生状況とを調べた。

評価試験８−１のパターン倒れの割合を図３３に、評価試験８−２のパターン倒れの発生割合を図３４に夫々示す。これらの図に示すように、評価試験８−２では評価試験８−１に比べて、線幅の細いパターンが形成される露光領域６１、つまり図中にＹ方向の番号が１８、１９、２０として示したウエハＷの周縁部の露光領域６１について、パターン倒れが発生した割合が高くなっている。評価試験８−１の限界ＣＤは３４．０ｎｍであり、評価試験８−２の限界ＣＤは３４．４ｎｍである。また、現像欠陥の数を比較すると、評価試験８−１よりも評価試験８−２の方が多かった。

このような結果となったのは、評価試験８−２では、評価試験７で説明したようにウエハＷの周縁部上に乱流が発生し、乾燥領域３０が到達する前に当該周縁部の乾燥が進行したためと考えられる。この評価試験８より、乾燥領域３０形成後、乾燥領域３０がウエハＷの周縁部に達する前にウエハＷの回転数を低下させることが好ましいことが分かる。

（評価試験９）
評価試験９−１として、上記の実施形態にて示した第１の処理手法と略同様にウエハＷ１に処理を行った。つまり、ウエハＷ１の回転数を２０００ｒｐｍにしたときにＮ2ガスの吐出を行い、この２０００ｒｐｍで回転中にＮ2ガスの吐出を停止させ、吐出停止後の所定のタイミングにおいてウエハＷ１の回転数を一定の回転数とし、乾燥領域３０をウエハＷ１の周縁部へ向けて広げた後、回転を停止させた。ただし、前記一定の回転数は１５００ｒｐｍとする代わりに５００ｒｐｍとした。

評価試験９−２として、前記一定の回転数を１０００ｒｐｍとした他は、評価試験９−１と同様にウエハＷ１に処理を行った。評価試験９−３として、前記一定の回転数を１５００ｒｐｍとした他は、評価試験９−１と同様にウエハＷ１に処理を行った。つまりこの評価試験９−３は、上記の第１の処理手法と同じ処理手法である。評価試験９−４として、前記一定の回転数を２０００ｒｐｍとした他は、評価試験９−１と同様にウエハＷ１に処理を行った。つまりこの評価試験９−４では、Ｎ2ガスの吐出停止後、Ｎ2ガスがウエハＷの周縁部に達するまでに回転数を低下させていない。評価試験９−１〜９−４において、前記所定のタイミングから前記一定の回転数での回転を終了させるまでの時間は１５秒とした。これら評価試験９−１〜９−４において、処理後のウエハＷ１について各露光領域６１のパターン倒れの発生割合を調べた。

評価試験９−１、９−２、９−３、９−４のパターン倒れの割合を、図３５、図３６、図３７、図３８に夫々示す。図３５に示すように評価試験９−１では、ウエハＷ１の周縁部における多くの露光領域６１にパターン倒れが発生している。これは５００ｒｐｍで回転させている間、回転数が低いために乾燥領域３０がウエハＷの周縁部に達していないためであると考えられる。図３６に示すように、評価試験９−２では、評価試験９−１に比べてパターン倒れが抑えられている。しかし、Dose量が比較的低くてもウエハＷ１の周縁部の露光領域６１にパターン倒れが発生している。これは、評価試験９−１と同様に、乾燥領域３０がウエハＷの周縁部に達していないためであると考えられる。図３７、図３８に示すように、評価試験９−３、９−４において、Dose量が高い領域では、ウエハＷの中心部側及び周縁部側にパターン倒れが見られているが、Dose量が低い領域では、ウエハＷの中心部側及び周縁部側ともにパターン倒れが抑えられている。従って、この評価試験９から、乾燥領域３０の形成後、乾燥領域３０をウエハＷの周縁部に向けて広げるときには、ウエハＷを１５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させることが好ましいことが示された。

（評価試験１０）
評価試験１０−１として、前記第１の処理手法と同様に、ウエハＷ１の回転数が２０００ｒｐｍにしてＮ2ガスの吐出を行い、この２０００ｒｐｍで回転中にＮ2ガスの吐出を停止させ、吐出停止後の所定のタイミングにおいてウエハＷ１の回転数を低下させて１５００ｒｐｍとし、回転数を低下させた時点から設定時間経過後、回転数が０ｒｐｍになるように回転数を低下させた。そして、前記設定時間は５秒とした。評価試験１０−２として、前記設定時間を１０秒とした他は、評価試験１０−１と同様にウエハＷ１に処理を行った。評価試験１０−３として、前記設定時間を１５秒とした他は、評価試験１０−１と同様にウエハＷ１に処理を行った。これら評価試験１０−１〜１０−３において、処理後のウエハＷ１について各露光領域６１のパターン倒れの発生割合を調べた。

評価試験１０−１、１０−２、１０−３のパターン倒れの割合を、図３９、図４０、図４１に夫々示す。図３９に示すように評価試験１０−１では、ウエハＷ１の周縁部における多くの露光領域６１にパターン倒れが発生している。これは、乾燥領域３０を広げるための時間が短いために、乾燥領域３０がウエハＷの周縁部に達していないためであると考えられる。図４０に示すように、評価試験１０−２では、評価試験１０−１に比べてパターン倒れが抑えられている。しかし、Dose量が比較的低くてもウエハＷ１の周縁部の露光領域６１にパターン倒れが発生している。これは、評価試験１０−１と同様に、乾燥領域３０がウエハＷの周縁部に達していないためであると考えられる。図４１に示すように、評価試験１０−３においてDose量が高い露光領域６１では、ウエハＷの中心部側及び周縁部側にパターン倒れが見られるが、Dose量が低い領域ではウエハＷの中心部側及び周縁部側共にパターン倒れが抑えられている。従って、この評価試験１０から、乾燥領域３０を形成してウエハＷ１の回転数を低下させた後は、１５秒以上ウエハＷを回転させることにより、乾燥領域３０をウエハＷの周縁部へ広げて、置換液３３Ｂを振り切ることが好ましいと考えられる。

（評価試験１１）
評価試験１１−１として、上記の実施形態の第１の処理手法に従ってウエハＷ１に処理を行った。即ち、Ｎ2ガスを吐出する位置はウエハＷの中心部に固定した。評価試験１１−２として、上記の第２の処理手法に従って処理を行った。即ち、ウエハＷの中心部にＮ2ガスを吐出後、ガスノズル４４を移動させてＮ2ガスの吐出位置をウエハＷの周縁部側に移動させた。評価試験１１−１、１１−２ともに、処理後のウエハＷ１について各露光領域６１のパターン倒れの発生割合を調べた。

評価試験１１−１、１１−２のパターン倒れの割合を、図４２、図４３に夫々示す。これらの図に示すように評価試験１１−１、１１−２とも同程度、ウエハＷ１の面内においてパターン倒れが抑制されていることが分かる。このことから、上記のように基板が比較的大きい場合及びレジスト膜の撥水性が高い場合には、第２の処理手法を用いることが有効であると考えられる。

Ｗ ウエハ
１ 現像装置
１１ スピンチャック
３０ 乾燥領域
３２ 洗浄液ノズル
３２Ｂ 洗浄液
３３ 置換液ノズル
３３Ｂ 置換液
３４ ガスノズル
４０ 乾燥縞
４６ レジストパターン
４７ 凹部
４８ 壁部
６１ 露光領域

Claims (9)

1. レジストパターンを形成するために露光後の基板の表面に現像液を供給する現像工程と、
   次いで、前記基板の当該表面に洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を基板から除去する洗浄工程と、
   次いで、前記レジストパターンを構成するレジストの壁部への浸透が抑えられるように浸透抑制剤が含まれ、その表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下である置換液を前記基板の表面に供給し、前記基板上の洗浄液を前記置換液により置換する置換工程と、
   次いで、前記基板を回転させながら、基板の中心部にガスを供給して乾燥領域を形成し、遠心力により前記乾燥領域を基板の周縁部に広げることにより基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、
   を備え、
   前記乾燥工程は、
   基板の中心部にガスを供給するときに基板を第１の回転数で回転させる工程と、
   次いで前記乾燥領域が基板の周縁部に達するまでに基板を第１の回転数よりも低い第２の回転数で回転させる工程と、
   を含むことを特徴とする基板処理方法。
2. 前記第１の回転数は１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
3. 前記第２の回転数は１５００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。
4. レジストパターンを形成するために露光後の基板の表面に現像液を供給する現像工程と、
   次いで、前記基板の当該表面に洗浄液を供給し、前記現像により生じた残渣を基板から除去する洗浄工程と、
   次いで、前記レジストパターンを構成するレジストの壁部への浸透が抑えられるように浸透抑制剤が含まれ、その表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下である置換液を前記基板の表面に供給し、前記基板上の洗浄液を前記置換液により置換する置換工程と、
   次いで、前記基板を回転させながら、基板の中心部にガスを供給して乾燥領域を形成し、遠心力により前記乾燥領域を基板の周縁部に広げることにより基板の表面を乾燥させる乾燥工程と、
   を備え、
   前記洗浄工程は、
   前記基板の中心部に前記洗浄液を供給する工程と、当該洗浄液を遠心力により当該基板の周縁部へ広げるために当該基板を第３の回転数で回転させる工程と、を含み、
   前記置換工程は、
   前記基板の中心部に前記置換液を供給する工程と、当該置換液を遠心力により当該基板の周縁部へ広げるために、当該基板を前記第３の回転数よりも大きい第４の回転数で回転させる工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
5. 前記浸透抑制剤は、塩基性の窒素化合物であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理方法。
6. 前記乾燥領域が形成された後、当該乾燥領域において基板の中心部から偏心した位置にガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
7. 現像されたレジストパターンをその表面に備える基板を保持して鉛直軸回りに回転させるための保持部と、
   前記基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
   前記レジストパターンを構成するレジストの壁部への浸透が抑えられるように浸透抑制剤が含まれ、その表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下である置換液を、前記基板の表面に供給する置換液供給部と、
   前記基板の中心部にガスを供給するガス供給部と、
   前記保持部、前記洗浄液供給部、前記置換液供給部及び前記ガス供給部の各動作を制御するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記現像にて生じた残渣を除去するために前記基板の表面に前記洗浄液を供給するステップと、
   次いで前記基板の表面上の洗浄液を前記置換液により置換するために、前記置換液を基板の表面に供給するステップと、
   次いで、前記基板を回転させながら、基板の中心部にガスを供給して乾燥領域を形成し、遠心力により前記乾燥領域を基板の周縁部に広げることにより基板の表面を乾燥させるステップと、
   を行い、
   さらに、基板の中心部にガスを供給するときに基板を第１の回転数で回転させるステップと、
   次いで当該乾燥領域が基板の周縁部に達するまでに基板を第１の回転数よりも低い第２の回転数で回転させるステップと、
   を行うように制御信号を出力することを特徴とする基板処理装置。
8. 前記洗浄液供給部は、基板の中心部に洗浄液を供給し、
   前記置換液供給部は、基板の中心部に置換液を供給し、
   前記制御部は、
   前記洗浄液を遠心力により当該基板の周縁部へ広げるために、当該基板を第３の回転数で回転させるステップと、
   前記置換液を遠心力により当該基板の周縁部へ広げるために、前記第３の回転数よりも大きい第４の回転数で回転させるステップと、を行うように制御信号を出力することを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
9. 現像されてパターンが形成されたレジスト膜をその表面に備える基板を洗浄する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
   前記プログラムは請求項１ないし６のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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