WO2021020215A1

WO2021020215A1 - 現像装置及び現像方法

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Publication number: WO2021020215A1
Application number: PCT/JP2020/028120
Authority: WO
Inventors: 拓也三浦; 剛下青木; 洋行飯野; 大樹高橋
Original assignee: 東京エレクトロン株式会社
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2021-02-04
Also published as: JPWO2021020215A1; KR20220037468A; TW202121501A; CN114144733A; JP7279794B2

Abstract

【課題】露光済みのレジスト膜が表面に形成された基板に現像液を供給して現像するにあたり、基板の面内の各部に形成されるレジストパターンの寸法の均一性を高くすること【解決手段】カップの外側から当該カップ内へ向かう気流を形成する気流形成部と、基板の表面に現像液を供給して現像する現像液供給部と、現像された基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、現像液供給部及び洗浄液供給部とは別個に設けられ、第１の位置に位置して現像液が供給された基板の一部を限定的に覆い、当該基板の表面に形成される気流を規制するための気流規制部材と、洗浄液が基板に供給されたときに気流規制部材を第１の位置とは異なる第２の位置に位置させる移動機構、または第１の位置はカップの外側の位置であり、洗浄液が基板に供給されているときにおいても気流規制部材が当該第１の位置に位置することと、を含む。

Description

現像装置及び現像方法

　本開示は、現像装置及び現像方法に関する。

　半導体デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィ工程が含まれる。当該フォトリソグラフィ工程では、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）の表面におけるレジスト膜の形成、所望のパターンに沿ったレジスト膜の露光、現像液の供給によるレジスト膜の現像が順に行われて、レジストパターンが形成される。特許文献１には上記の現像を行う装置として、ウエハに現像液を供給するノズルと、現像液が液盛りされたウエハの中央部に温度調整用の不活性ガスを供給するノズルと、を備える装置が示されている。

特開２０１６－８１９６４号公報

　本開示は、露光済みのレジスト膜が表面に形成された基板に現像液を供給して現像するにあたり、基板の面内の各部に形成されるレジストパターンの寸法の均一性を高くすることができる技術を提供する。

　本開示の現像装置は、露光済みのレジスト膜が表面に形成された基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板を囲むカップと、
前記カップの外側から当該カップ内へ向かう気流を形成する気流形成部と、
前記基板の表面に現像液を供給して現像する現像液供給部と、
現像された前記基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記現像液供給部及び前記洗浄液供給部とは別個に設けられ、第１の位置に位置して前記現像液が供給された基板の一部を限定的に覆い、当該基板の表面に形成される気流を規制するための気流規制部材と、
前記洗浄液が前記基板に供給されたときに前記気流規制部材を前記第１の位置とは異なる第２の位置に位置させる移動機構、または前記第１の位置は前記カップの外側の位置であり、前記洗浄液が基板に供給されているときにおいても前記気流規制部材が当該第１の位置に位置することと、
を含む。

　本開示によれば、露光済みのレジスト膜が表面に形成された基板に現像液を供給して現像するにあたり、基板の面内の各部に形成されるレジストパターンの寸法の均一性を高くすることができる。

本開示の現像装置の一実施形態を示す縦断側面図である。前記現像装置の平面図である。前記現像装置における処理の一例を示すタイミングチャート図である。前記現像装置により処理されるウエハの状態を示す説明図である。前記現像装置により処理されるウエハの状態を示す説明図である。前記現像装置により処理されるウエハの状態を示す説明図である。前記現像装置における処理の他の例を示すタイミングチャート図である。前記現像装置により処理されるウエハの状態を示す説明図である。前記現像装置における処理のさらに他の例を示すタイミングチャート図である。前記現像装置に設けられるリングプレートの変形例を示す縦断側面図である。前記リングプレートの他の変形例を示す縦断側面図である。前記リングプレートのさらに他の変形例を示す縦断側面図である。前記現像装置の他の例を示す縦断側面図である。リングプレート以外の気流規制部材の例を示す上面図である。リングプレートの他の移動例を示す説明図である。他の気流規制部材を備える現像装置の縦断側面図である。前記他の気流規制部材を備える現像装置の平面図である。評価試験の結果を示すグラフ図である。

本開示の現像装置の一実施形態である現像装置１について説明する。この現像装置１には、表面に露光済みのレジスト膜が形成された円形基板であるウエハＷが搬送され、当該ウエハＷに現像液の供給による現像処理と、洗浄液の供給による洗浄処理と、が順に行われる。上記のレジスト膜について詳しく説明すると、光源として例えば水銀ランプから照射されるｉ線（波長が３６５ｎｍの光）によって、所望のパターンに沿って露光されている。そのようにｉ線によって露光されるように設計されるレジストは、現像液が供給されることで、露光領域が溶解すると共に、未露光領域が硬化するように構成される場合が有る。その場合、ウエハＷに処理が行われる温度帯域において、温度が低くなるほど露光領域の溶解も起こり難くなるが、未露光領域の硬化についても起こり難くなるため、形成されるレジストパターンの凸部の幅が細くなる。即ち、現像が進行した状態となる。

そして、現像装置１については液処理によって発生するミストの飛散を防ぐために、ウエハＷを収容する後述のカップ内が排気される。このようにしてカップ内に形成される排気流はウエハＷの中心部よりも周縁部において強くなるため、ウエハＷの周縁部については、比較的低い温度となる。この現像装置１はそのような状況下において、現像時のウエハＷの面内における温度のばらつきを抑制し、レジストパターンの寸法であるＣＤ（Critical Dimension）の均一性が高くなるように構成されている。

以下、図１の縦断側面図、図２の平面図を夫々参照しながら、現像装置１について説明する。現像装置１は、ウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持する基板保持部であるスピンチャック１１を備え、スピンチャック１１は回転軸１２を介して回転機構１３と接続されている。当該回転機構１３により、スピンチャック１１はウエハＷを保持した状態で、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。なお、ウエハＷの直径は例えば３００ｍｍである。

　また現像装置１は、スピンチャック１１に載置されたウエハＷの側周を囲むカップ２０を備えている。カップ２０は、外カップ２１と、その内側に設けられる内カップ２２と、により構成されている。外カップ２１は角筒状に形成されている。内カップ２２は円筒の上部側が上方内側に傾斜し、上部側開口部が下部側開口部より狭くなるように形成されている。外カップ２１が昇降機構２３により上昇すると、内カップ２２は、当該外カップ２１に連動して昇降する。カップ２０は、後述の現像液ノズル４１との干渉を防ぐために、当該現像液ノズル４１がウエハＷ上を移動するときは、図１に実線で示す下降位置に位置する。そして、洗浄液の供給が開始されるまでに図１に点線で示す上昇位置に移動し、洗浄時のウエハＷの回転による周囲への液の飛散を防止する。

上記のスピンチャック１１の下方側には、回転軸１２を囲む水平な円板１４が設けられている。図中１５は、円板１４を貫通する昇降ピンであり、昇降機構１６により昇降し、図示しないウエハＷの搬送機構とスピンチャック１１との間でウエハＷを受け渡す。さらに、円板１４の外側全周に亘って凹部を形成する液受け部２４が設けられており、当該液受け部２４には排液口２５が開口している。また、円板１４の周縁部には上端がウエハＷの裏面に接近し、落下した液を液受け部２４にガイドするために縦断面視山型に形成されたリング体１７が設けられている。

また、液受け部２４には、カップ２０内を排気するための排気管２６が設けられており、排気管２６の下流側は、ダンパー２７を介して、排気部２８に接続されている。この排気部２８は、例えば現像装置１が設けられる工場の排気路により構成されており、排気量切り替え部であるダンパー２７の開度が変更されることで、排気管２６からの排気量が変更される。この例では、カップ２０内における単位時間あたりの排気量が大きい高排気の状態、及びカップ２０内における単位時間あたりの排気量が小さい低排気の状態のうちのいずれかとなるように、ダンパー２７の開度の変更が行われる。

また、カップ２０の上方にはフィルタユニット３１が設けられており、図示しない供給路から供給された空気が当該フィルタユニット３１によって清浄化されて、カップ２０へ向けて供給される。このフィルタユニット３１による空気の供給とカップ２０内の排気とにより、フィルタユニット３１からカップ２０へ向かう下降気流が形成される。フィルタユニット３１及びカップ２０のダンパー２７は、カップ２０の外部からカップ２０内へ向かう気流を形成する気流形成部を構成する。

　現像装置１は、ウエハＷに現像液を供給する現像液供給部である現像液ノズル４１を備えている。例えば現像液ノズル４１は、下方に開口すると共に後述する現像液ノズル４１の移動方向に直交して伸びる長尺なスリット状の吐出口４２を備えている。現像液ノズル４１は、供給管４３を介して現像液の供給機構４４に接続されている。供給機構４４は、例えばバルブやマスフローコントローラや現像液の供給源を含む。そして、上記の現像液ノズル４１は、ノズルアーム４５を介して移動機構４６に接続されており、移動機構４６は、現像液ノズル４１を昇降且つ水平移動させることができる。図中４７は、移動機構４６が水平移動するためのガイドであり、図中４８は、カップ２０の外側で現像液ノズル４１を待機させる待機部である。

　また現像装置１には、ウエハＷに例えば純水である洗浄液を供給する洗浄液供給部であり、小径の吐出口を備える洗浄液ノズル５１が設けられている。洗浄液ノズル５１は、供給管５２を介して洗浄液の供給機構５３に接続されている。供給機構５３は、例えばバルブやマスフローコントローラや洗浄液の供給源を含む。そして、上記の洗浄液ノズル５１は、ノズルアーム５４を介して移動機構５５に接続されている。移動機構５５により、ノズルアーム５４を介して洗浄液ノズル５１は、昇降且つ水平移動することができる。図中５６は、移動機構５５が水平移動するためのガイドであり、図中５７は、カップ２０の外側で洗浄液ノズル５１を待機させる待機部である。

続いて、現像装置１に設けられるリングプレート６１について説明する。このリングプレート６１は、ウエハＷの表面における気流を規制する気流規制部材であり、その気流の規制によってウエハＷの面内の温度分布を調整し、既述したようにレジストパターンのＣＤの均一性を高める。リングプレート６１は水平な円形板として構成されており、スピンチャック１１に保持されるウエハＷ上に設けられている。リングプレート６１の中央部には円形の貫通孔６２が開口している。そして平面視、貫通孔６２の中心とウエハＷの中心とが重なると共に、リングプレート６１の端とウエハＷの端とが重なっている。従って、リングプレート６１はウエハＷの周に沿って形成された環状体として構成されており、平面視、ウエハＷの周縁部を限定的に覆う。貫通孔６２の直径が大きすぎると、後述のようにリングプレート６１によってウエハＷの中心部に集められる空気の量が少なくなり、貫通孔６２の直径が小さすぎると、当該貫通孔６２を通過できる単位時間あたりの空気の流量が少なくなる。それ故に、後述するウエハＷの中心部を冷却する作用が確実に得られるように、例えばウエハＷの直径に対する貫通孔６２の直径の比率を０．１～０．３３とすることが好ましい。

リングプレート６１の下面は、ウエハＷの表面と対向する水平面をなす。貫通孔６２を形成するリングプレート６１の内周側面及びリングプレート６１の外周側面は垂直面として形成されている。従ってこのリングプレート６１においては、下側の内周縁部、外周縁部は夫々角張っている。また、リングプレート６１の貫通孔６２の孔縁部は上方に向かって突出して、環状突起６３を形成している。なお、貫通孔６２の大きさを適宜設定するなどして、当該環状突起６３が設けられない構成とされてもよい。

リングプレート６１は、接続部６４を介して平面視カップ２０の外側に設けられた昇降機構６５に接続されている。なお図示の便宜上、図１では昇降機構６５をカップ２０の上方位置に示している。移動機構である昇降機構６５によってリングプレート６１は、下方位置（図１中に実線で示す位置）と、当該下方位置の上方における上方位置（図１中に点線で示す位置）との間で垂直に昇降する。このように昇降するため、リングプレート６１は現像液ノズル４１及び洗浄液ノズル５１とは別個に設けられた部材である。この別個に設けられるとは、本例のようにリングプレート６１が、現像液ノズル４１及び洗浄液ノズル５１とは独立して移動できるように構成されるか、後述の例のようにカップ２０に対して固定されているということである。つまり、リングプレート６１は、ノズルアーム４５、５４のような現像液ノズル４１及び洗浄液ノズル５１の移動に伴って移動する部材ではないということである。

ウエハＷの表面から下方位置（第１の位置）におけるリングプレート６１の下面までの高さＨ１は、例えば、２ｍｍである。この下方位置にリングプレート６１が位置するときに、フィルタユニット３１からリングプレート６１の上面に向けて供給された空気のうちの一部は、リングプレート６１の上面を外側へ向かって流れ、排気が行われているカップ２０内に供給されて除去される。リングプレート６１の上面に供給される空気の他の一部は、リングプレート６１の上面を内側に向かって流れ、環状突起６３を乗り越えて貫通孔６２へ向かって流れこみ、フィルタユニット３１から直接貫通孔６２内へ供給された空気と合流する。

このように貫通孔６２に空気が導入されることで、ウエハＷの中心部に供給される空気の量は比較的大きくなり、結果として、ウエハＷの中心部に向かう気流は比較的強くなる。そして、そのような気流に曝されることで、ウエハＷの中心部における現像液の温度は低下する。このようにウエハＷの中心部に供給された空気は、カップ２０内が排気されていることで、リングプレート６１とウエハＷとの間の隙間を通ってウエハＷの周端へ向かう。このように、リングプレート６１の作用によって、フィルタユニット３１から供給される空気についてはウエハＷの中心部に集まる気流となり、さらにウエハＷの中心部からウエハＷの周縁へと流れる比較的高さが低い気流となるように、その流れが規制される。

ウエハＷの表面から上方位置（第２の位置）におけるリングプレート６１の下面までの高さＨ２は、例えば、２００ｍｍである。この上方位置は、ウエハＷ上を移動する現像液ノズル４１、洗浄液ノズル５１、ノズルアーム４５、５４に各々干渉しない位置として設定される。リングプレート６１が上方位置に位置するとき、当該リングプレート６１とウエハＷとの距離は比較的長いため、リングプレート６１の上面に供給された空気はリングプレート６１の下面に回り込み、下降気流としてウエハＷの表面全体に供給される。つまり、ウエハＷの表面における気流は、リングプレート６１が設けられていない場合における気流と同様ないしは略同様となる。従って、下方位置にリングプレート６１を配置したときに比べると、このようにリングプレート６１を上方位置に配置したときには、ウエハＷの中心部に向かう気流は弱くなる。

図１、図２に示すように、現像装置１は例えばコンピュータにより構成される制御部１００を備えている。制御部１００はプログラムを備えており、当該プログラムによって制御部１００から現像装置１の各部に制御信号が送られる。この制御信号により、現像液供給機構４４からの現像液の供給、洗浄液供給機構５３からの洗浄液の供給、回転機構１３によるウエハＷの回転数、昇降機構６５によるリングプレート６１の昇降、昇降機構１６による昇降ピン１５の昇降が制御される。その他には、移動機構４６による現像液ノズル４１の移動、移動機構５５による洗浄液ノズル５１の移動、及びダンパー２７の開度の変更などが、制御信号により制御される。上記のプログラムは、このように各部の動作を制御し、後述するウエハＷの処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばコンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）メモリーカード、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納されて制御部１００にインストールされる。

続いて、図３のタイミングチャートと、ウエハＷ及びリングプレート６１の状態を示す図４～図６とを参照しながら、現像装置１の動作の一例について説明する。図３のタイミングチャートは、ウエハＷの回転数の変化の概略と、現像液ノズル４１から現像液Ｄが供給されるタイミングと、洗浄液ノズル５１から洗浄液Ｒが供給されるタイミングと、リングプレート６１の位置と、排気管２６によるカップ２０内の排気量の変化と、を示している。なお、この図３で示す処理シーケンスを第１の処理シーケンスと記載する場合が有る。また図４～図６においては、ウエハＷ及びリングプレート６１の周囲に形成される気流を、矢印で示している。

フィルタユニット３１から清浄な空気が下方に供給され、カップ２０内が低排気で排気され、且つリングプレート６１が上方位置に配置された状態で、ウエハＷが現像装置１に搬送されて、スピンチャック１１に保持される。待機部４８から現像液ノズル４１が、回転せずに静止した状態のウエハＷの一端上に移動すると、当該現像液ノズル４１による現像液Ｄの吐出が開始され、現像液ノズル４１は現像液を吐出したまま、ウエハＷの他端上に向けて水平移動する。それにより、ウエハＷ表面に現像液Ｄのパドル（液溜まり）が形成される（チャート中の時刻ｔ１、図４）。

現像液ノズル４１がウエハＷの他端上に到達し、ウエハＷの表面全体に現像液Ｄのパドルが形成されると、現像液ノズル４１からの現像液Ｄの供給が停止し、現像液ノズル４１は待機部４８に退避すると共に、高排気となる。なお、このように現像液Ｄのパドルの形成が終わるまで低排気としているのは、排気量が大きいことによる現像液Ｄのパドルの揺れを抑え、ウエハＷの面内の各部で均一性高く現像液Ｄが盛られるようにするためである。そして、このように現像液Ｄが盛られたウエハＷの周縁部上では、既述したようにカップ２０内の排気によってウエハＷの中心部に比べて強い（速度が大きい）排気流が形成されており、当該ウエハＷの周縁部における現像液Ｄは比較的低い温度となる。

上記の現像液ノズル４１による現像液Ｄの吐出の停止と共に、上方位置のリングプレート６１が下方位置へと移動し、既述したようにリングプレート６１の貫通孔６２に流入する空気が比較的強い気流を形成する。この気流に曝されることで、ウエハＷの中心部における現像液の温度が低下し、結果としてウエハＷの中心部と周縁部との間で現像液Ｄの温度が揃い、ウエハＷの面内全体で反応速度が揃うように現像が進行する（時刻ｔ２、図５）。そして、貫通孔６２からウエハＷの中心部に供給された空気は、上記したようにウエハＷの周縁部に向かう気流を形成し、ウエハＷの外側へ流れてカップ２０内から除去される。このようにウエハＷの中心部から周縁部へと向かう気流が形成されることにより、ウエハＷの表面全体における温度が低下する。さらに高排気とされているため、当該気流の速度は大きく、ウエハＷの表面全体における現像液の温度はさらに低いものとなる。結果として、ウエハＷの表面全体で現像が速やかに進行する。

然る後、リングプレート６１が上方位置に戻り、続いて待機領域５７からウエハＷの中心部上に洗浄液ノズル５１が移動し、当該中心部に洗浄液Ｒが吐出されると共にウエハＷが回転し、現像液ＤがウエハＷ表面から除去される。フィルタユニット３１から供給される空気は、既述のようにリングプレート６１の上方側から下方側に回り込んでウエハＷに向かう下降気流を形成し、当該ウエハＷの表面全体に供給される。この下降気流により、ミスト化した現像液Ｄ及び洗浄液Ｒがカップ２０内へと押しやられ、カップ２０外へ飛散することが抑制される（時刻ｔ３、図６）。なお、このようにミストの飛散を防止する目的から、カップ２０内の排気についてはリングプレート６１の下方位置への配置時から引き続き、高排気の状態に維持される。

その後、洗浄液ノズル５１から洗浄液Ｒの供給が停止し、当該洗浄液ノズル５１は待機領域５７に戻る。なお、ウエハＷへの洗浄液Ｒの供給が開始されてから洗浄液Ｒの供給が停止されるまでの期間は、洗浄液が基板に供給されたときに相当する。洗浄液Ｒの供給停止後もウエハＷの回転が続けられ、洗浄液Ｒが振り切られて、ウエハＷの表面が乾燥すると、ウエハＷの回転が停止する。その後、ウエハＷは現像装置１から搬出される。

この現像装置１によれば、現像液の液溜まりがウエハＷの表面全体に形成された状態で、リングプレート６１がウエハＷに近い下方位置に配置され、ウエハＷの中心部が比較的強い気流に曝されることで、当該中心部における温度が低下する。それにより、当該ウエハＷの中心部における現像液の温度が、カップ２０内の排気によって温度が低下するウエハＷの周縁部における現像液の温度と揃い、ウエハＷの中心部と周縁部との間でレジストと現像液との反応が同様に進行する。その結果として、ウエハＷの面内各部においてＣＤの均一性が高くなるようにレジストパターンを形成することができる。また、下方位置に配置されたリングプレート６１によって形成されるウエハＷの中心部から周縁部に向かう気流に曝されて、ウエハＷの表面全体の現像液の温度が、より低下する。それ故に、現像が速やかに進行する。従って、現像液の液溜まりを形成してから洗浄処理を開始するまでの時間を短縮化させることができるので、現像装置１については、高いスループットを得ることができる。

続いて、現像装置１における第２の処理シーケンスについて、図７のタイミングチャートを参照して、図３の第１の処理シーケンスとの差異点を中心に説明する。この第２の処理シーケンスを行うために現像装置１には現像液ノズル４１の代わりに、図８に示す現像液ノズル４９が設けられている。この現像液ノズル４９は、ウエハＷに局所的に現像液を供給するために、小径の吐出口を備えている。

第２の処理シーケンスにおいては、ウエハＷに現像液Ｄを供給する前にリングプレート６１が、下方位置に配置される。そして図８に示すように、現像液ノズル４９からウエハＷの中心部に現像液Ｄを吐出すると共にウエハＷを回転させ、遠心力により現像液ＤをウエハＷの周縁部へと広げる。現像液ＤがウエハＷ表面全体に供給されてパドルが形成されたら、現像液Ｄの吐出とウエハＷの回転とを停止し、現像液ノズル４９を待機部４８へ退避させる。そして、リングプレート６１を下方位置に位置させたまま、現像を進行させる。

このようにリングプレート６１が下方位置へ移動するタイミング、現像液の供給時にウエハＷが回転することを除いて、第２の処理シーケンスは第１の処理シーケンスと同様である。なお、図７のタイミングチャートでは排気の切り替えについてのタイミングについては表示を省略しているが、例えば第１の処理シーケンスと同様のタイミングで排気の切り替えが行われる。

上記の第２の処理シーケンスを行う場合も、第１の処理シーケンスを行った場合と同様の効果が得られる。ところで、説明の便宜上、現像液ノズルからウエハＷに現像液が吐出される期間を現像液供給期間、現像液ノズルからウエハＷへの現像液の供給が停止し、ウエハＷに洗浄液の供給が開始されるまでの期間をパドル現像期間、洗浄液の供給が開始される時点以降の期間を洗浄期間とする。この第２の処理シーケンスでは、パドル現像期間だけではなく、現像液供給期間においてもリングプレート６１を下方位置に配置しているので、現像開始直後からウエハＷの中心部の温度をより確実に低下させて現像を促進する。そして、このリングプレート６１の下方位置への配置が、現像液が供給される前から行われていることで、さらに確実にウエハＷの中心部の温度を低下させることができる。このように中心部の温度を確実に低下させることによって、ウエハＷの面内におけるレジストパターンのＣＤの均一化を、より確実に図ることができる。ただし、第１の処理シーケンスのように現像液供給期間においてリングプレート６１を下方位置に配置しない場合、リングプレート６１と現像液ノズル４１との接触を確実に防ぐように、リングプレート６１及び現像液ノズル４１の動作を設定することが容易であるという利点が有る。

ところで、この第２の処理シーケンスにおいて、現像液ノズル４１の代わりに現像液ノズル４９を用いる理由を説明すると、現像液ノズル４１を用いて現像を行う場合には、現像液がウエハＷの一端側に供給されるタイミングとウエハＷの他端側に供給されるタイミングとがずれることになる。第２の処理シーケンスでは、現像液の供給時に既にリングプレート６１を下方位置に配置することでウエハＷが比較的強い気流に曝されて冷却されており、現像が速やかに進行する状態となっている。そのような状態であることから、ウエハＷの一端側と他端側との間において、現像液が供給されるタイミングの時間差に起因してパターンのＣＤに差が生じることを防ぐために、現像液ノズル４９を用いて、ウエハＷの中心から現像液が広がるようにパドルを形成している。

現像装置１における第３の処理シーケンスを示すタイミングチャートを図９に示している。この第３の処理シーケンスは、現像液ノズル４９を用いて第２の処理シーケンスと略同様に行われる。第２の処理シーケンスとの差異点としては、現像液ノズル４９からの現像液の吐出が停止すると共に、下方位置におけるリングプレート６１を上方位置に移動させることである。つまり、第３の処理シーケンスでは現像液供給期間のみ、リングプレート６１を下方位置に配置している。既述したウエハＷの中心部の温度を低下させる効果を得ることができれば、この第３の処理シーケンスのように、リングプレート６１が下方位置に位置する時間が比較的短くてもよい。

第１～第３の処理シーケンスで示されるように、リングプレート６１としては、ウエハＷに現像液が供給された状態であるときに下方位置に位置して、ウエハＷの中心部を冷却できればよい。即ち、現像液供給期間（第２の期間）及び／またはパドル現像期間（第１の期間）で、リングプレート６１が下方位置に配置されていればよい。

また、第１の処理シーケンスにおいて、現像液ノズル４９を用いて現像液の供給を行ってもよい。その場合、第２及び第３のシーケンスと同様、ウエハＷを回転させてウエハＷ全体に現像液のパドルを形成することができる。なお、現像液ノズル４９を用いる場合にウエハＷを回転させるものとして説明してきたが、ウエハＷを回転させず、ウエハＷ表面における現像液のぬれ性を利用して、ウエハＷの中心部から周縁部へ現像液を広げてパドルを形成してもよい。また、現像液ノズルとしては、現像液ノズル４１、７１の他に、例えばウエハＷの径方向に沿って伸びるように若干幅広の吐出口を備えた現像液ノズルを用いてもよい。当該現像液ノズルをウエハＷの径方向に沿って移動させつつ、回転するウエハＷに現像液を供給することで、ウエハＷの表面全体に現像液のパドルを形成することができる。このように現像液ノズルとしては、必要であればウエハＷの回転を用いて、ウエハＷの表面全体に現像液を供給することができればよく、既述した現像液ノズル４１、７１を用いることには限られない。

ところで、低排気と高排気との切替えについては上記の例に限られない。現像液供給期間を高排気、パドル現像期間を低排気としてもよいし、現像液供給期間の開始から洗浄期間の終わりまで高排気の状態に保ってもよい。ただし、上記したように現像液ノズル４１を用いる場合は、排気の影響を防ぐために少なくとも現像液供給期間において低排気にすることが好ましい。また、洗浄期間においては既述のようにミストの飛散を防ぐために高排気にすることが好ましい。

なお、この低排気と高排気との切り替えは、現像液供給期間の終了時点、あるいはパドル現像期間の終了時点で行われることには限られず、ウエハＷの面内の温度分布が適切なものとなるように、これらの終了時点からずれたタイミングで行ってもよい。ただし、リングプレート６１が下方位置に位置するときに排気の切り替えを行うと、ウエハＷ表面の気流が大きく変化し、現像液のパドルが揺れるおそれが有る。そのため、排気の切替えはリングプレート６１が下方位置と上方位置との間を移動中あるいは上方位置に位置するときに行うことが好ましい。従って、第１の処理シーケンスで述べたタイミングで排気を切り替えることは好ましい。

さらにリングプレート６１の昇降するタイミングについても、既述した例には限られない。例えば第１の処理シーケンスにおいて、パドル現像期間では下方位置に固定しておく例を示したが、パドル現像期間が開始されると、上方位置から下方位置へ次第に降下するようにしてもよい。同様に現像液供給期間において、そのように上方位置から下方位置へ降下させてもよい。また、この上方位置から下方位置への移動、及び下方位置から上方位置への移動については、段階的に行ってもよい。つまり、リングプレート６１が上方位置及び下方位置の一方から他方へ向けての移動中に、上方位置と下方位置との間の中間位置で静止してもよい。

ところで、既述したようにリングプレート６１の下面側においては、内周縁部、外周縁部が夫々角張っている。そのようにリングプレート６１の内周縁部が角張ることで、下方位置に位置するリングプレート６１の貫通孔６２を通過する気流は、横方向への広がりが防止された状態でウエハＷの中心部に供給される。このように広がりが防止され、集中してウエハＷの中心部に供給されるため、上記の気流としては強くなり、結果としてウエハＷの中心部における現像液の温度の低下が促進される。

また、ウエハＷの中心部から周縁部に向かう気流はリングプレート６１の下面に沿って流れるが、上記のようにリングプレート６１の下面の外周縁部が角張ることで、ウエハＷのリングプレート６１とウエハＷの周縁部との間隔が狭くなっている。そのため、ウエハＷの周縁部上を通過する気流は比較的強くなることから、当該ウエハＷの周縁部における現像液の温度の低下が促進される。

当該リングプレート６１としては、ウエハＷの面内でパターンのＣＤがより均一化されるように、適宜変形して用いることができる。以下、リングプレート６１の変形例について説明する。図１０に示したリングプレート６１の内周縁部の下面は、貫通孔６２の内周面と連続すると共に、当該内周面から前記リングプレートの周縁側に向かうにつれて下降してウエハＷに近づく第１の傾斜面６６として構成されている。貫通孔６２を通過する気流は、この第１の傾斜面６６に沿って流れることで、ウエハＷの中心部に過度に集中することが抑制されるので、当該ウエハＷの中心部における現像液の温度の低下が緩和される。

また、図１１に示したリングプレート６１の外周縁部の下面は、当該外周縁部よりも内側の水平面に連続するように形成されると共に、リングプレート６１の周端に向かうにつれて上昇してウエハＷから離れる第２の傾斜面６７として構成されている。この第２の傾斜面６７により、ウエハＷの周縁部とリングプレート６１との間隔が大きくなることで、ウエハＷの周縁部における気流の速度が抑制され、ウエハＷの周縁部における現像液の温度の低下が緩和される。図１２に示すリングプレート６１のように第１の傾斜面６６、第２の傾斜面６７を共に備える構成としてもよい。なお、第１の傾斜面６６及び第２の傾斜面６７は、リングプレート６１の縦断面視、曲線となるように形成してもよいし、直線となるように形成してもよく、図１０～図１２の各図では曲線を形成するものとして示している。

また、リングプレート６１としては、ウエハＷの中心部に比較的強い気流を供給して当該中心部を冷却できればよいので、ウエハＷの周縁部全体を被覆する構成であることには限られず、リングプレート６１の外径はウエハＷの直径よりも小さくてもよい。また、リングプレート６１の外径は、ウエハＷの直径よりも大きくてもよい。

図１３は、リングプレート６１が昇降機構６５に接続されておらず、カップ２０に対して固定された構成例を示している。当該リングプレート６１は、ウエハＷの中心部に気流を集めて低温化させる既述の効果が得られるように、適切な高さに配置されており、現像液ノズル４１及び洗浄液ノズル５１が干渉しないように、カップ２０よりも上方の領域に位置している。つまりこの構成例においてリングプレート６１は、カップ２０の外側の位置である第１の位置に位置して現像液が供給されたウエハＷを覆うと共に、ウエハＷに洗浄液が供給されるときにも第１の位置に位置する。

なお、ウエハＷの処理中、このように現像液ノズル４１及び洗浄液ノズル５１に干渉することがない上方領域において、リングプレート６１が昇降する構成であってもよい。つまり、ウエハＷに現像液が供給されたときにリングプレート６１が位置する第１の位置と、ウエハＷに洗浄液が供給されたときにリングプレート６１が位置する第１の位置と、は同じ位置であることには限られない。

また、上記したようにウエハＷ上における気流を規制することができればよいので、気流規制部材としてはリングプレートとして構成することには限られない。例えばウエハＷを覆うと共に中心部に限定して複数の貫通孔７１を備えるシャワープレート７２を、気流規制部材としてリングプレート６１の代わりに現像装置１に設けてもよい。図１４は、当該シャワープレート７２の平面図を示している。なお、このシャワープレート７２の下面の周縁部について、上記の第２の傾斜面６７を備えていてもよい。

リングプレート６１については、図１５に示すようにウエハＷの上方領域と、当該上方領域から横方向にずれた外部領域との間で移動するように構成されてもよい。図１５に示す例では、そのような移動を行うためにリングプレート６１は、当該リングプレート６１を旋回させるための回転機構７３に接続されている。そして、既述の各処理シーケンスで下方位置に配置されると説明したタイミングで上方領域に、上方位置に配置されると説明したタイミングで外部領域に、夫々リングプレート６１を配置して処理を行うことができる。このように、リングプレート６１は昇降移動することには限られない。

ところで、既述のようにｉ線によって露光されるレジスト膜の現像の進行は温度の影響を受けるが、ｉ線以外の波長の光によって露光されるレジスト膜の現像の進行についても温度の影響を受ける。そのため、ｉ線による露光が行われないレジスト膜を現像処理するにあたり、仮にリングプレート６１を使用せずに現像を行うとすると、現像装置が置かれる環境の温度分布などの要因によっては、ウエハＷの周縁部の方が中心部に比べて現像が進む場合が有ることが考えられる。そのような場合において、リングプレート６１を用いて、面内におけるレジストパターンのＣＤの均一性を高めることができる。つまり、現像装置１はｉ線によって露光されたレジスト膜を現像する際に好適に用いられるが、当該レジスト膜の現像に使用が限定されるものではない。

続いて図１６、図１７を参照して、現像装置８について説明する。この現像装置８の現像装置１に対する差異点としては、気流規制部材としてリングプレート６１の代わりに円板８１が設けられていることが挙げられる。円板８１の直径はウエハＷの直径よりも小さく、平面視円板８１の中心とウエハＷの中心とが互いに揃っている。従って、円板８１はウエハＷの中心部を限定的に覆うように形成されている。この現像装置８には、例えばＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザーによって露光されたレジスト膜が表面に形成されたウエハＷが搬送される。従って、当該レジスト膜は波長が２４８ｎｍの光により露光されている。このようにＫｒＦエキシマレーザーにより露光されるレジストは、例えば既述したｉ線で露光されるレジストと異なり、現像液の供給による未露光領域の硬化が起こらない。そのような性質により、現像時においてウエハＷの温度が低い方が、レジストパターンの凸部の幅が大きくなる。即ち、現像が進行し難い状態となる。

現像装置８については、仮に円板８１が設けられない状態で処理を行った場合に、装置が置かれる環境の温度分布によって、ウエハＷの周縁部側の方が中心部側に比べて現像が進行し、レジストパターンの凸部が細るものとする。例えば現像装置８において、例えば第１～第３の処理シーケンスのうちのいずれかの処理シーケンスに従って円板８１を昇降させて処理を行う。つまり、現像液供給期間及び／またはパドル現像期間において、下方位置に円板８１を配置する。それによってフィルタユニット３１からウエハＷの中心部に向かう気流を遮蔽して規制し、当該中心部の温度を上昇させて現像を促進する。その結果として、ウエハＷの面内各部のレジストパターンのＣＤについて、均一性を高くすることができる。

ところで気流規制部材としては板であることに限られず、例えば比較的厚さが大きいブロック状のものを用いてもよい。また、ウエハＷに供給するガスについては空気であることに限られず、例えば窒素などの不活性ガスであってもよい。このガスについて、カップ２０の外側に供給され、カップ２０外からカップ２０内のウエハＷに向かう気流が形成できればよく、フィルタユニット３１によりウエハＷの上方から供給することには限られない。ただしミストの飛散を抑制するためにはウエハＷの上方から供給して、確実に下降気流が形成できるようにすることが好ましい。また、上記の各例ではウエハＷに対してリングプレート６１を昇降させているが、カップ２０、スピンチャック１１及び回転機構１３を昇降機構に接続し、ウエハＷをリングプレート６１に対して昇降させてもよい。つまり、カップ２０に対してリングプレート６１を固定しない場合、下方位置と、当該下方位置とはウエハＷに対して相対的に異なる上方位置との間でリングプレート６１が移動する構成とすればよい。また各処理シーケンスでパドルの形成後、現像液の供給を停止するものとしたが、洗浄液を供給する直前まで現像液の供給を続け、この供給中にリングプレート６１を昇降させてもよい。

なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよいし、互いに組み合わされてもよい。

本開示の技術に関連して行われた試験について説明する。評価試験１として、既述した現像装置１を用いて、直径が３００ｍｍのウエハＷに処理を行った。この処理中において、ウエハＷと現像液とが接している間、ウエハＷの上方にリングプレート６１を配置した。そして処理後、ウエハＷの半径に沿った各位置について、レジストパターンのＣＤを測定した。ＣＤは、より詳しくは、レジストパターンを構成する凸部における幅である。また、比較試験１として評価試験１と略同様の試験を行い、ＣＤを取得した。ただし、この比較試験１においては、ウエハＷと現像液とが接している間、ウエハＷの上方にリングプレート６１を配置しなかった。評価試験１及び比較試験１より得られたＣＤは、比較を簡単にするため、比較試験１内の最大値を１．００とするように補正値を乗算し、標準化ＣＤとした。この時の補正値は、（１／比較試験１内の最大値データ）としたものであり、評価試験１のデータにもこの補正値を乗算して標準化ＣＤとして算出した。

図１８のグラフは評価試験１、比較試験１の各結果を示したものであり、グラフの横軸はウエハＷの中心からの距離（単位：ｍｍ）、縦軸は標準化ＣＤを夫々示している。このグラフに示されるように、ウエハＷの中心部における標準化ＣＤと周縁部における標準化ＣＤとの差を、評価試験１と比較試験１とで比較すると、評価試験１の方が差が小さい。つまり、評価試験１の方が比較試験１よりもウエハＷの面内におけるＣＤの均一性が高く、従ってこの試験結果から、本技術の効果が示された。

１１　　　　　スピンチャック
２０　　　　　カップ
２７　　　　　ダンパー
３１　　　　　フィルタユニット
４１　　　　　現像液ノズル
５１　　　　　洗浄液ノズル
６１　　　　　リングプレート

Claims

露光済みのレジスト膜が表面に形成された基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板を囲むカップと、
前記カップの外側から当該カップ内へ向かう気流を形成する気流形成部と、
前記基板の表面に現像液を供給して現像する現像液供給部と、
現像された前記基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記現像液供給部及び前記洗浄液供給部とは別個に設けられ、第１の位置に位置して前記現像液が供給された基板の一部を限定的に覆い、当該基板の表面に形成される気流を規制するための気流規制部材と、
前記洗浄液が前記基板に供給されたときに前記気流規制部材を前記第１の位置とは当該基板に対して相対的に異なる第２の位置に位置させる移動機構、または前記第１の位置は前記カップの外側の位置であり、前記洗浄液が基板に供給されているときにおいても前記気流規制部材が当該第１の位置に位置することと、
を含む現像装置。
前記気流規制部材は、前記カップ内へ向かう気流を前記基板の中心部に導入する貫通孔を備える請求項１記載の現像装置。
前記気流規制部材は、前記基板の周に沿って形成された環状体である請求項２記載の現像装置。
前記環状体の下面は、前記貫通孔を形成する内周面に連続すると共に当該内周面から当該環状体の周縁側に向かうにつれて前記基板に近づく第１の傾斜面を備える請求項３記載の現像装置。
前記気流規制部材の周縁部の下面は、当該気流規制部材の周縁に向かうにつれて前記基板から離れる第２の傾斜面を含む請求項２記載の現像装置。
前記レジスト膜は、ｉ線により露光されたレジスト膜である請求項１記載の現像装置。
前記気流規制部材は、前記基板の中心部を限定的に覆う請求項１記載の現像装置。
前記移動機構が設けられる請求項１記載の現像装置。
前記気流規制部材は、前記現像液供給部による前記基板への現像液の供給が終了してから前記洗浄液供給部による前記基板へ前記洗浄液の供給が開始されるまでの第１の期間において、前記第１の位置に位置する請求項８記載の現像装置。
前記気流規制部材は、前記現像液供給部による前記基板への現像液の供給が行われる第２の期間において、第２の位置に位置する請求項９記載の現像装置。
前記気流形成部は、前記カップ内の単位時間あたりの排気量を切り替える排気量切り替え部を含み、
第２の期間に比べて第１の期間における前記排気量が大きくなるように前記排気量切り替え部が動作する請求項１０記載の現像装置。
前記気流規制部材は、前記現像液供給部による前記基板への現像液の供給が行われる第２の期間において、前記第１の位置に位置する請求項８記載の現像装置。
前記気流規制部材は、前記現像液供給部による前記基板への現像液の供給が開始される前に前記第１の位置に位置する請求項１２記載の現像装置。
前記気流規制部材は、前記現像液供給部による前記基板へ現像液の供給が終了してから前記洗浄液供給部による前記基板へ前記洗浄液の供給が開始されるまでの第１の期間において、前記第２の位置に位置する請求項１２記載の現像装置。
前記第２の位置は、前記第１の位置に対して上方の位置である請求項１記載の現像装置。
露光済みのレジスト膜が表面に形成された基板を基板保持部により保持する工程と、
カップにより前記基板保持部に保持された前記基板を囲む工程と、
気流形成部により前記カップの外側から当該カップ内へ向かう気流を形成する工程と、
現像液供給部により前記基板の表面に現像液を供給して現像する工程と、
洗浄液供給部により前記現像された基板の表面に洗浄液を供給する工程と、
前記現像液供給部及び前記洗浄液供給部とは別個に設けられると共に第１の位置に位置する気流規制部材により、前記現像液が供給された基板の一部を限定的に覆い、当該基板の表面に形成される気流を規制する工程と、
移動機構により、前記洗浄液が前記基板に供給されたときに前記気流規制部材を前記第１の位置とは当該基板に対して相対的に異なる第２の位置に位置させる工程、または前記第１の位置は前記カップの外側の位置であり、前記洗浄液が基板に供給されているときにおいても前記気流規制部材を当該第１の位置に位置させる工程と、
を含む現像方法。