処理液塗布装置及び処理液塗布方法
本発明は、半導体ウェハなどの基板の表面に微細な回路パターンを形成するリソグラフィ工程に好適に使用される処理液塗布装置及び処理液塗布方法に利用可能である。本発明の処理液塗布装置は、ウェハ（Ｗ）を保持して回転させる基板保持部（１）と、基板保持部（１）に保持されたウェハ（Ｗ）に離間して配置される処理液供給部２とを備える。処理液供給部（２）は、ウェハ（Ｗ）の表面の中心部（Ｃ）を含む複数の部位に処理液を供給する複数の供給口（５，６）を有する。レジスト液又は現像液が処理液として用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液塗布装置及び処理液塗布方法に係り、特に半導体ウェハなどの基板の表面に微細な回路パターンを形成するリソグラフィ工程に好適に使用される処理液塗布装置及び処理液塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置においては、半導体ウェハ等の基板の表面に微細な回路パターンを形成するためにリソグラフィ工程が行われている。このリソグラフィ工程には、ウェハの表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布工程、レジスト膜に回路パターンを転写するパターン露光工程、転写された回路パターンに沿ってレジスト膜に回路パターン溝を形成する現像工程などが含まれる。以下に、レジスト塗布工程、パターン露光工程、及び現像工程について詳細に説明する。
【０００３】
（１）レジスト塗布工程
レジスト塗布工程は、一般に、スピンコーターと呼ばれるレジスト塗布装置を用いて行われる。このレジスト塗布工程においては、まず、絶縁膜が表面に形成されたウェハをスピンチャックに保持させ、スピンチャックを介してウェハを回転させる。この状態で、スピンチャックの中央部上方に配置されたノズルからウェハの表面中央にレジスト液を供給し、遠心力を利用してレジスト液をウェハの表面全体に行き渡らせる。レジスト液の供給を停止させた後、ウェハの回転速度を低下させ、薄膜状のレジスト膜（感光性高分子膜）をウェハの表面全体に形成する。なお、レジストには、露光された部分が現像工程により除去されるポジティブ型と、露光されていない部分が現像工程により除去されるネガティブ型の２つがある。
【０００４】
（２）パターン露光工程
パターン露光工程は、一般に、ステッパと呼ばれる露光装置を用いて行われる。このパターン露光工程においては、まず、レジスト膜が表面に形成されたウェハをステージ上に載置する。ステージの上方には、ｉ線、エキシマレーザなどの光源が配置され、ステージと光源との間には、回路パターンが形成されたマスク（レチクル）が配置されている。光源からの光は、マスクを通してウェハ上のレジスト膜に照射され、これにより、レジスト膜に回路パターンが転写される。この露光工程では、所望寸法の回路パターンをレジスト膜全体に渡ってシャープに転写することが必要とされる。
【０００５】
（３）現像工程
現像工程は、一般に、現像機を用いて行われる。この現像工程では、ウェハを基板保持部により保持しつつ回転させながら、レジスト膜の中央部に現像液（現像溶液）を供給し、遠心力により現像液をレジスト膜全体に行き渡らせる。ポジティブ型のレジストを用いた場合、現像液は、レジスト膜の回路パターンが転写された露光部分と化学反応を起こし、露光部分が現像液に溶出する。一方、ネガティブ型のレジストを用いた場合、現像液は、レジスト膜の回路パターンが転写されていない未露光部分と化学反応を起こし、未露光部分が現像液に溶出する。ウェハの回転に伴って、レジスト膜に供給された現像液は新たな現像液に置換され、化学反応がさらに進行する。このようにして、回路パターン溝がレジスト膜に形成される。その後、ウェハにリンス液を供給して現像反応を停止させ、ウェハを高速で回転させてスピン乾燥を行う。
【０００６】
このようなリソグラフィ工程においては、レジスト膜に転写される回路パターンの解像度を高めるために、ウェハの表面全体に渡って、所望の厚さで、かつ均一にレジスト膜を塗布することが必要とされる。また、製造コストを低減させるためには、レジスト液及び現像液の供給量をできるだけ少なくすることが要請される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したレジスト塗布工程では、遠心力によるレジスト液の拡がりを利用しているため、多量のレジスト液をウェハに供給しつつ余剰なレジスト液をウェハの周端部から振り落とすことが必要となる。このため、レジスト膜の形成に必要とされる量よりもはるかに多くのレジスト液が使用され、製造コストを上昇させる要因となっている。
【０００８】
また、遠心力と表面張力とのバランスにより、周端部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚くなった状態でレジスト膜が形成されてしまう傾向がある。このため、均一な膜厚のレジスト膜が形成されず、その後の露光工程において、回路パターンの解像度が低下するという問題が生じてしまう。
【０００９】
さらに、現像工程においては、レジスト塗布工程と同様に、レジスト膜（ウェハ）の中央部に現像液が供給されるため、レジスト膜の中央部と周端部との間で現像液に接触している時間に差が生じてしまい、均一な現像処理が行われないという問題がある。また、上記現像工程では、ウェハを回転させることで、ウェハ上の現像液を新たな現像液に置換させているが、回路パターン溝においては現像液の置換が十分に行われないという問題がある。すなわち、現像液の上層部では現像液が層流となってスムーズに流れるが、レジスト膜の表面近傍では現像液が粘性流となる。このために、回路パターン溝では現像液の置換が良好に行われず、これが現像ムラを生じさせ、現像時間が長くなる原因となっている。現像処理後のリンス処理においても、上述と同様の理由により、リンス液の置換が速やかに行われないため、現像停止が意図した通りに行われず、過剰現像の原因となってしまう。
【００１０】
さらに、リンス処理後の乾燥工程においては、ウェハを高速で回転させると、回路パターンを構成する壁部が倒れる、いわゆるパターン倒れと呼ばれる現象が生じてしまう。このパターン倒れを防ぐために回転速度を下げると、回路パターン溝にリンス液が残留し、ウェハを十分に乾燥させることができなくなってしまう。このようなパターン倒れは、回路パターンの微細化が進むにつれてさらに顕著に表れると予想される。
【００１１】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、レジスト液や現像液などの処理液を少ない供給量で均一に基板の表面に塗布することができ、また、処理液の置換を良好に行うことができ、さらには、パターン倒れを防ぐことができる処理液塗布装置及び処理液塗布方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布装置であって、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板に離間して配置され、処理液供給部とを備え、前記処理液供給部は、基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給する複数の供給口を有し、前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記処理液供給部は、基板上の処理液を吸引する複数の吸引口を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の供給口及び前記複数の吸引口は、それぞれ交互及び直線状に配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液供給部は、基板の半径方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板の外周部から処理液を吸引する処理液吸引部を更に備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板の表面に向けて気体を噴射する気体供給部を更に備え、前記気体供給部は基板の中心部から外周部に向かって移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布方法であって、基板を回転させ、基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給し、前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液塗布方法は、基板の表面の複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液塗布方法は、基板の表面の外周部を含む複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液塗布方法は、気体を気体供給部から基板の表面に向けて供給し、前記気体供給部を基板の中心から外周部に向けて移動させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、基板の表面全体に渡って同時に処理液（例えば、レジスト液又は現像液）を供給することができるため、少量の処理液でも均一に処理液の膜（例えばレジスト膜）を基板の表面上に形成することができる。また、遠心力に頼らなくとも処理液を基板の表面全体に供給することができるため、基板を低速で回転させることが可能となる。従って、基板回転中に基板から飛散する処理液の量を低減させることができる。さらには、基板上の処理液を吸引し、乾燥気体を基板に供給することにより、基板を低速で回転させても十分に乾燥することができるのでパターン倒れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る処理液塗布装置について図面を参照して説明する。
図１Ａは本発明の第１の実施形態に係る処理液塗布装置を示す平面図であり、図１Ｂは図１Ａに示す処理液塗布装置の側面図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、処理液塗布装置は、ウェハ（基板）Ｗを水平に保持して回転させる基板保持部１と、この基板保持部１に保持されたウェハＷの上面に所定の処理液を供給する処理液供給部２と、ウェハＷの外周部から処理液を吸引する処理液吸引部３と、ウェハＷの上面に所定の気体を供給する気体供給部４とを備えている。
【００１７】
基板保持部１は、回転軸１ａと、この回転軸１ａの上部に固定された円形のチャックテーブル１ｂとを備えている。回転軸１ａ及びチャックテーブル１ｂの内部には通孔（図示せず）が形成されており、この通孔に負圧を形成することによりウェハＷがチャックテーブル１ｂの上面に吸着されるようになっている。回転軸１ａはモータなどの駆動源（図示せず）に連結されており、チャックテーブル１ｂ上のウェハＷは、駆動源によって回転軸１ａを介して回転する。
【００１８】
処理液供給部２は、基板保持部１に保持されたウェハＷに離間して配置されている。図１Ｂでは、処理液供給部２は、ウェハＷの上方に位置している。処理液供給部２は略円柱状の形状を有しており、ウェハＷの半径方向に沿って延びている。この処理液供給部２の下部及び側部には、ウェハＷの表面に処理液を供給するための複数の第１供給口５及び第２供給口６がそれぞれ設けられている。
【００１９】
処理液吸引部３は処理液供給部２に隣接して配置され、ウェハＷの回転方向において処理液供給部２の前方に位置している。この処理液吸引部３は、ウェハＷの外周部の上方に位置する開口部３ａを有しており、ウェハＷの上面に供給された処理液が処理液吸引部３の開口部３ａを介して吸引されるようになっている。
【００２０】
なお、本実施形態では、１つの処理液吸引部３のみが設けられているが、複数の処理液吸引部をウェハＷの外周部に沿って配置してもよい。また、処理液吸引部３の配置位置は、ウェハＷの上方に限られず、ウェハＷの下方でもよい。さらに、ウェハＷの回転軸が水平である場合には、処理液吸引部３の配置位置はウェハＷの側方であってもよい。
【００２１】
気体供給部４は、ウェハＷ（基板保持部１）の上方に配置されており、気体供給部４の下部から乾燥気体がウェハＷの上面に向けて吹き付けられるようになっている。乾燥気体としては、Ｎ２ガス等の不活性ガスまたは湿度１０％以下の乾燥空気等が好適に使用される。この気体供給部４は、ウェハＷの中心部から外周部に向かって移動可能となっている。
【００２２】
上記処理液供給部の例について図２Ａ乃至図２Ｃを参照して説明する。図２Ａは図１Ｂに示す処理液供給部の拡大図であり、図２Ｂは図２ＡのIIｂ−IIｂ線断面図であり、図２Ｃは図２ＡのIIｃ−IIｃ線断面図である。
【００２３】
処理液供給部２の下部及び側部には、作用面（第１作用部）Ｋ１及び作用面（第２作用部）Ｋ２がそれぞれ形成されている。これらの作用面Ｋ１，Ｋ２には複数の第１供給口５及び複数の第２供給口６がそれぞれ設けられている。第１供給口５及び第２供給口６は、処理液供給部２の長手方向、すなわちウェハＷの半径方向に沿って直線状に配列されている。第１供給口５及び第２供給口６は、互いに交互に、かつ所定の間隔で配置されており、第１供給口５のうちの１つは、ウェハＷの中心部Ｃの上方に位置している。なお、本実施形態では、図２Ａに示すように、処理液供給部２の先端部に配置された第１供給口５がウェハＷの中心部Ｃの上方に位置している。
【００２４】
処理液供給部２は、その長手方向に延びる軸心を中心として９０°回転可能に構成されており、作用面Ｋ１，Ｋ２のいずれか一方がウェハＷの上面に対向するようになっている。作用面Ｋ１，Ｋ２にそれぞれ設けられる第１供給口５及び第２供給口６の数は、ウェハＷの直径に応じて決定される。処理液供給部２は、各第１供給口５及び各第２供給口６から供給される処理液の流量を独立に調整できるように構成されている。処理液の流量を調整する手段としては、バルブなどが使用される。ウェハＷの中心部からの距離（半径ｒとする）が長いほど、２πｒで表される周長が長くなるので、ウェハＷの中心部から外周部に向かうに従って各第１供給口５及び各第２供給口６からの処理液の流量が多くなるように設定する。
【００２５】
図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、処理液供給部２の内部には、その長手方向に沿って延びる一対の第１連通路８Ａ，８Ｂ及び一対の第２連通路９Ａ，９Ｂが形成されている。図２Ｂに示すように、第１の作用面Ｋ１で開口する各第１供給口５は第１連通路８Ａに連通し、第２の作用面Ｋ２で開口する各第１供給口５は第１連通路８Ｂに連通している。また、図２Ｃに示すように、第１の作用面Ｋ１で開口する各第２供給口６は第２連通路９Ａに連通し、第２の作用面Ｋ２で開口する各第２供給口６は第２連通路９Ｂに連通している。
【００２６】
第１連通路８Ａ及び第２連通路９Ａは、図２Ａに示す第１処理液供給源１１に接続されており、この第１処理液供給源１１から第１連通路８Ａ及び第２連通路９Ａに処理液（第１処理液）を供給することにより、作用面Ｋ１上に配置される第１供給口５及び第２供給口６を介して処理液がウェハＷに供給されるようになっている。一方、第１連通路８Ｂ及び第２連通路９Ｂは、第２処理液供給源１２に接続されており、この第２処理液供給源１２から第１連通路８Ｂ及び第２連通路９Ｂに処理液（第２処理液）を供給することにより、作用面Ｋ２上に配置される第１供給口５及び第２供給口６を介して処理液がウェハＷに供給されるようになっている。これらの第１処理液供給源１１及び第２処理液供給源１２は、処理液の流量、圧力、温度、ｐＨ、粘度などのパラメータをそれぞれ独立に調整することができるように構成されている。
【００２７】
なお、第１及び第２処理液供給源１２から供給される第１処理液及び第２処理液はそれぞれ同種のものであってもよく、また、異なる種類の処理液であってもよい。例えば、第１及び第２処理液供給源１１，１２からレジスト液を第１供給口５及び第２供給口６を介して供給することができる。また、第１処理液供給源１１から作用面Ｋ１上の第１供給口５及び第２供給口６を介して現像液を供給し、作用面Ｋ２上の第２処理液供給源１２から第１供給口５及び第２供給口６を介してリンス液を供給することができる。なお、第３及び第４処理液供給源（図示せず）を設けて、第１連通路８Ａ，８Ｂ、第２連通路９Ａ，９Ｂをそれぞれ第１、第２、第３、第４処理液供給源に接続してもよい。このような構成によれば、作用面Ｋ１，Ｋ２を切り替えることにより、４種類の処理液をウェハＷの表面に供給することができる。
【００２８】
この場合、作用面Ｋ１，Ｋ２の切り替え時、及び処理液の切り替えに際しては、第１供給口５又は第６供給口に残存している前工程で使用された処理液を気体（乾燥空気もしくは不活性ガス）や純水を吐出して除去し、その後に次の処理液を供給することが好ましい。また、更には、第１及び第２供給口５，６に残存する処理液を吸引するために、第１連通路８Ａ，８Ｂ及び第２連通路９Ａ，９Ｂに接続された図示しない配管（流路）のそれぞれにサックバックバルブ(suck back valve)を設けてもよい。サックバックバルブは、所定の信号が入力されるとその内部が負圧となり、所定量（例えば０．１〜０．２ｍｌ）の流体を内部に一旦貯蔵する。
【００２９】
図２Ａに示すように、処理液供給部２はウェハＷの表面（上面）に近接して配置されている。処理液供給部２は上下に昇降可能な保持機構（図示せず）により保持されており、処理液供給部２とウェハＷの上面（第１供給口５及び第２供給口６の先端）との距離Ｄが調整できるようになっている。処理液供給部２とウェハＷの上面との距離Ｄは、好ましくは２ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以下に設定される。また、上記保持部は水平方向に移動可能に構成されており、これにより、図１Ａ及び図２Ａの矢印に示すように、処理液供給部２はウェハＷの半径方向（処理液供給部２の長手方向）に沿って移動可能に構成されている。
【００３０】
次に、上述のように構成された処理液塗布装置の動作について説明する。
まず、処理対象となるウェハＷを処理液塗布装置に搬送し、ウェハＷを基板保持部１に保持させる。その後、処理液供給部２を移動させ、処理液供給部２を基板保持部１に保持されたウェハＷの上方に位置させる。そして、ウェハＷを所定の回転速度で回転させ、第１供給口５及び第２供給口６からレジスト液、現像液又はリンス液等の処理液をウェハＷの上面に供給する。処理液は、ウェハＷの中心部Ｃを含む半径方向に沿った複数の部位に供給され、これにより、ウェハＷの上面に処理液が塗布される。このとき、遠心力によってウェハＷの外周部に移動した処理液は処理液吸引部３の開口部３ａから吸引される。なお、ウェハＷの上面に処理液が供給されるときのウェハＷの回転速度は、１０００ｍｉｎ−１以下、好ましくは５００ｍｉｎ−１以下、更に好ましくは１００ｍｉｎ−１以下、さらに好ましくは５０ｍｉｎ−１以下に設定する。また、必要に応じて、処理液を供給しながら処理液供給部２をウェハＷの半径方向に沿って往復移動させてもよい。
【００３１】
上記処理液塗布装置を現像装置として用いる場合には、ウェハＷは次のように処理される。ウェハＷを１０〜３００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させながら第１処理液供給源１１に保持された現像液を作用面Ｋ１に設けられた第１供給口５及び第２供給口６から現像処理を行うウェハＷに供給する。その後、第２処理液供給源１２に保持されたリンス液は、作用面Ｋ２に設けられた第１供給口５及び第２供給口６からウェハＷに供給され、現像を停止し、ウェハＷを洗浄する。なお、洗浄効果を高めるために、ウェハＷ上のリンス液に向けて超音波を照射する超音波照射機構（例えば超音波振動子）を設けてもよい。
【００３２】
ウェハＷを洗浄した後は、気体供給部４から乾燥気体をウェハＷの上面に吹き付けながら、気体供給部４をウェハＷの中心部から外周部に移動させる。これにより、ウェハＷの上面に残留するリンス液をウェハＷの中心側から外周側に移動させてリンス液をウェハＷから除去することができる。なお、パターン倒れを防止するために、乾燥処理時のウェハＷの回転速度は、１０００ｍｉｎ−１以下、好ましくは５００ｍｉｎ−１以下、さらに好ましくは１００ｍｉｎ−１以下、さらに好ましくは５０ｍｉｎ−１以下に設定する。
【００３３】
上記処理液装置をレジスト塗布装置として用いる場合は、ウェハＷを１０〜３００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させながら、レジスト液を第１供給口５及び第２供給口６からウェハＷに供給する。
【００３４】
本実施形態に係る処理液塗布装置によれば、ウェハＷの上面のほぼ全体に処理液（例えばレジスト液、現像液又はリンス液）が同時に供給されるため、少量の処理液でも処理液をウェハＷの上面全体に均一にかつ速やかに行き渡らせることができる。具体的には、レジスト液を処理液として用いる場合、供給されるレジスト液の総量は１０〜２００ｍｌであり、現像液を処理液として用いる場合、供給される現像液の総量は１０〜２００ｍｌである。
【００３５】
また、ウェハＷを低い回転速度で回転させることができるため、ウェハＷから飛散する処理液の量を低減させることができる。更に、ウェハＷに供給された処理液は、他の部材に触れることなく処理液吸引部３によって吸引されるため、この処理液吸引部３を介して回収された処理液を第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に導いて再使用することができる。
【００３６】
図３に示すように、処理液吸引部３から吸引された処理液は一時的に気液分離装置１４に集められ、ここで処理液と気体（例えば空気）とが分離される。気液分離装置１４によって回収された処理液は、送液ポンプ１５によって第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に再び戻され、これにより処理液が再利用可能となる。回収された処理液が汚れている場合には、そのままでは処理液を再利用することができない。このような場合には、処理液は浄化装置１７に導入され、処理液から不純物を除去することにより処理液が浄化される。浄化された処理液は、その後、第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に戻され、再利用に供される。処理液が浄化処理によっても再利用できないほどに汚れている場合には、気液分離装置１４で回収された処理液は排出管１８から排出される。
【００３７】
なお、図１Ｂに示す基板保持部１は真空吸着によりウェハＷを保持する真空チャック型であるが、この真空チャック型の基板保持部に代えて、複数のローラを用いて基板を保持する基板保持部を採用することもできる。以下、図４Ａ及び図４Ｂを参照して複数のローラを有する基板保持部について説明する。図４Ａは基板保持部の他の構成例を示す平面図である。図４Ｂは図４Ａに示す基板保持部の断面図である。
【００３８】
ウェハＷを保持する基板保持部１は、ウェハＷの周方向に沿って配置される複数のローラ２０（図４Ａ及び図４Ｂでは、１つのローラ２０のみを示す）を備えている。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ローラ２０の外周面には溝状のクランプ部２１が形成されている。ローラ２０がウェハＷに向かって移動すると、ローラ２０がウェハＷの周端部に所定の圧力で接触し、これによりウェハＷがローラ２０のクランプ部２１に保持されるようになっている。この状態で、それぞれのローラ２０が図示しない駆動機構によって同一回転速度かつ同一方向に回転すると、ウェハＷがローラ２０によって水平に保持された状態で回転する。なお、複数のローラ２０のうちの少なくとも一つだけを駆動機構によって回転させてもよい。
【００３９】
クランプ部２１の近傍には、吸引口２３を備えた吸引ノズル２４がそれぞれ配置されている。吸引口２３はクランプ部２１に例えば５ｍｍ以下に近接して配置され、クランプ部２１に付着した処理液を吸引する。また、同様にクランプ部２１に洗浄液を供給する供給口２５を備えた洗浄ノズル２６がそれぞれローラ２０のクランプ部２１に近接して配置されている。吸引ノズル２４の吸引口２３とクランプ部２１との距離は、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。同様に、洗浄ノズル２６の供給口２５とクランプ部２１との距離は、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。ローラ２０の材料としては、耐薬品性のあるフッ素系樹脂、例えばＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ等、またはポリウレタン等が好適に使用される。
【００４０】
仮に吸引ノズル２４がなければ、クランプ部２１に付着した処理液はローラ２０の回転に伴ってウェハＷと再接触し、ウェハＷおよびロータ２０の接線方向Ｘに処理液が飛散する（図４Ａ参照）。このような処理液の飛散を防止するために、吸引口２３及び供給口２５は次のように配置される。すなわち、図４Ａ中の矢印に示すローラ２０の回転方向において、クランプ部２１とウェハＷとの接触部Ｗｃに対して前方に供給口２５を有する洗浄ノズル２６が配置され、さらに、ローラ２０の回転方向において洗浄ノズル２６の前方に吸引口２３を有する吸引ノズル２４が配置される。
【００４１】
ウェハＷの周端部上の処理液は、接触部Ｗｃを介してローラ２０のクランプ部２１に移動する。洗浄ノズル２６の供給口２５からは洗浄液がクランプ部２１に供給され、これにより処理液が付着したクランプ部２１が洗浄される。ローラ２０の回転に伴い、クランプ部２１に付着した洗浄液が吸引ノズル２４の吸引口２３の前に到達すると、洗浄液が吸引口２３から吸引される。これにより、ウェハＷ及びクランプ部２１からの洗浄液及び処理液の飛散が防止される。
【００４２】
図４Ｃは図４Ｂに示す基板保持部の変形例を示す断面図である。図４Ｃに示すように、クランプ部２１で開口する１つ以上の開口端部を有する吸引通路２７をローラ２０の内部に設け、吸引通路２７を介して処理液を吸引するようにしてもよい。また、洗浄が必要でない場合には、洗浄ノズル２６を省略することができる。ここで、吸引ノズル２４の吸引口２３および吸引通路２７は気液分離装置１４を介して真空源１３に連通し（図３参照）、真空源１３により処理液を吸引する。
【００４３】
吸引ノズル２４および吸引通路２７を介して吸引された処理液は一時的に気液分離装置１４に集められ、ここで処理液と気体（例えば空気）とが分離される。気液分離装置１４によって回収された処理液は、送液ポンプ１５（図３参照）によって第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に再び戻され、これにより処理液が再利用可能となる。回収された処理液が汚れている場合には、そのままでは処理液を再利用することができない。このような場合には、処理液は浄化装置１７（図３参照）に導入され、処理液から不純物を除去することにより処理液が浄化される。浄化された処理液は、その後、第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に戻され、再利用に供される。処理液が浄化処理によっても再利用できないほどに汚れている場合には、気液分離装置１４で回収された処理液は排出管１８（図３参照）から排出される。真空源としては、エジェクター、真空ポンプなどが用いられる。吸引ノズル２４及び吸引通路２７は、図１Ａに示す処理液吸引部３と併用してもよく、処理液吸引部３の代用として用いてもよい。
【００４４】
上述したように、本実施形態に係る処理液塗布装置は、真空チャック型及びローラ型のいずれのタイプの基板保持部を用いることができる。なお、ローラ型の基板保持部を用いる場合には、ウェハの下方にも処理液供給部２を配置することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について図５Ａ乃至図５Ｃを参照して説明する。図５Ａは本発明の第２の実施形態に係る処理液塗布装置に組み込まれた処理液供給部の拡大図であり、図５Ｂは図５ＡのVｂ−Vｂ線断面図であり、図５Ｃは図５ＡのVｃ−Vｃ線断面図である。なお、特に説明しない本実施形態に係る処理液塗布装置の構成及び作用は第１の実施形態と同様である。
【００４６】
第２の実施形態における処理液供給部２は、第１の実施形態における処理液供給部と同様の構成を有しているが、第２連通路９Ａ，９Ｂが気液分離装置１４（図３参照）を介して真空源１３に接続されている点で第２の実施形態は第１の実施形態と異なっている。従って、第２連通路９Ａ，９Ｂに連通する第２供給口６は、ウェハＷ上の処理液を吸引する吸引口として機能する。以下、本実施形態では、第２供給口６を吸引口６として記載する。
【００４７】
第１の実施形態と同様に、第１連通路８Ａは第１処理液供給源１１に接続され、第１連通路８Ｂは第２処理液供給源１２に接続されている。処理液は、第１処理液供給源１１または第２処理液供給源１２から第１供給口５を介してウェハＷの上面に供給される。同時に、ウェハＷ上に供給された処理液は、吸引口６および処理液吸引部３（図１Ａおよび図１Ｂ参照）から吸引される。
【００４８】
本実施形態の一例として、現像液を第１処理液供給減１１に貯留させ、リンス液を第２処理液供給源１２に貯留させてもよい。この場合、現像液は、作用面Ｋ１上に設けられた第１供給口５からウェハＷ上に供給され、ウェハＷ上の現像液は吸引口６から吸引される。その後、処理液供給部２はその軸心を中心として回転し、作用面Ｋ２がウェハＷに対向する。そして、リンス液が、作用面Ｋ２上に設けられた第１供給口５からウェハＷ上に供給され、これにより現像が停止される。ウェハＷ上のリンス液は吸引口６から吸引される。このように、リンス液の供給および吸引がウェハＷ上で同時に行われるので、リンス液は新たなリンス液に速やかに置換され、これにより現像を所望のタイミングで正確に停止させることができる。
【００４９】
本実施形態において、ウェハＷに供給された、レジスト液、現像液又はリンス液等の処理液は、他の部材に触れることなく、吸引口６及び処理液吸引部３から吸引される。従って、吸引口６及び処理液吸引部３を介して回収された処理液を第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源に導いて再使用することができる。また、本実施形態によれば、ウェハＷに供給された処理液は、吸引口６及び処理液吸引部３によって吸引されるので、ウェハＷから飛散する処理液の量をほぼ０とすることができる。
【００５０】
なお、第１供給口５から供給された処理液が直接吸引口６から吸引されることがないように、第１供給口５と吸引口６とをある程度離間させつつ、段差を設けることが好ましい。この場合、第１供給口５と吸引口６との間隔及び段差は、１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００５１】
この実施形態においても、吸引口６および処理液吸引部３を介して吸引された処理液は一時的に気液分離装置１４（図３参照）に集められ、ここで処理液と気体（例えば空気）とが分離される。気液分離装置１４によって回収された処理液は、送液ポンプ１５（図３参照）によって第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に再び戻され、これにより処理液が再利用可能となる。回収された処理液が汚れている場合には、そのままでは処理液を再利用することができない。このような場合には、処理液は浄化装置１７（図３参照）に導入され、処理液から不純物を除去することにより処理液が浄化される。浄化された処理液は、その後、第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に戻され、再利用に供される。処理液が浄化処理によっても再利用できないほどに汚れている場合には、気液分離装置１４で回収された処理液は排出管１８（図３参照）から排出される。
【００５２】
本実施形態の供給吸引構造によれば、処理液をウェハＷから飛散させることなく、ほぼ全ての処理液を回収することができる。したがって、本実施形態は、第１の実施形態に比べてより多くの処理液を再利用することができるという利点がある。
【００５３】
上述したように、処理液塗布装置は、基板の表面にレジスト膜を塗布する塗布装置や、回路パターンが転写されたレジスト膜に現像液を供給して回路パターン溝を形成する現像装置に好適に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体ウェハなどの基板の表面に微細な回路パターンを形成するリソグラフィ工程に好適に使用される処理液塗布装置及び処理液塗布方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１Ａは本発明の第１の実施形態に係る処理液塗布装置を示す平面図であり、図１Ｂは図１Ａに示す処理液塗布装置の側面図である。
【図２】図２Ａは図１Ｂに示す処理液供給部の拡大図であり、図２Ｂは図２ＡのIIｂ−IIｂ線断面図であり、図２Ｃは図２ＡのIIｃ−IIｃ線断面図である。
【図３】図３は再利用システムを示す概略図である。
【図４】図４Ａは基板保持部の他の構成例を示す平面図であり、図４Ｂは図４Ａに示す基板保持部の断面図であり、図４Ｃは図４Ｂに示す基板保持部の変形例を示す断面図である。
【図５】図５Ａは本発明の第２の実施形態に係る処理液塗布装置に組み込まれた処理液供給部の拡大図であり、図５Ｂは図５ＡのVｂ−Vｂ線断面図であり、図５Ｃは図５ＡのVｃ−Vｃ線断面図である。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液塗布装置及び処理液塗布方法に係り、特に半導体ウェハなどの基板の表面に微細な回路パターンを形成するリソグラフィ工程に好適に使用される処理液塗布装置及び処理液塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置においては、半導体ウェハ等の基板の表面に微細な回路パターンを形成するためにリソグラフィ工程が行われている。このリソグラフィ工程には、ウェハの表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布工程、レジスト膜に回路パターンを転写するパターン露光工程、転写された回路パターンに沿ってレジスト膜に回路パターン溝を形成する現像工程などが含まれる。以下に、レジスト塗布工程、パターン露光工程、及び現像工程について詳細に説明する。
【０００３】
（１）レジスト塗布工程
レジスト塗布工程は、一般に、スピンコーターと呼ばれるレジスト塗布装置を用いて行われる。このレジスト塗布工程においては、まず、絶縁膜が表面に形成されたウェハをスピンチャックに保持させ、スピンチャックを介してウェハを回転させる。この状態で、スピンチャックの中央部上方に配置されたノズルからウェハの表面中央にレジスト液を供給し、遠心力を利用してレジスト液をウェハの表面全体に行き渡らせる。レジスト液の供給を停止させた後、ウェハの回転速度を低下させ、薄膜状のレジスト膜（感光性高分子膜）をウェハの表面全体に形成する。なお、レジストには、露光された部分が現像工程により除去されるポジティブ型と、露光されていない部分が現像工程により除去されるネガティブ型の２つがある。
【０００４】
（２）パターン露光工程
パターン露光工程は、一般に、ステッパと呼ばれる露光装置を用いて行われる。このパターン露光工程においては、まず、レジスト膜が表面に形成されたウェハをステージ上に載置する。ステージの上方には、ｉ線、エキシマレーザなどの光源が配置され、ステージと光源との間には、回路パターンが形成されたマスク（レチクル）が配置されている。光源からの光は、マスクを通してウェハ上のレジスト膜に照射され、これにより、レジスト膜に回路パターンが転写される。この露光工程では、所望寸法の回路パターンをレジスト膜全体に渡ってシャープに転写することが必要とされる。
【０００５】
（３）現像工程
現像工程は、一般に、現像機を用いて行われる。この現像工程では、ウェハを基板保持部により保持しつつ回転させながら、レジスト膜の中央部に現像液（現像溶液）を供給し、遠心力により現像液をレジスト膜全体に行き渡らせる。ポジティブ型のレジストを用いた場合、現像液は、レジスト膜の回路パターンが転写された露光部分と化学反応を起こし、露光部分が現像液に溶出する。一方、ネガティブ型のレジストを用いた場合、現像液は、レジスト膜の回路パターンが転写されていない未露光部分と化学反応を起こし、未露光部分が現像液に溶出する。ウェハの回転に伴って、レジスト膜に供給された現像液は新たな現像液に置換され、化学反応がさらに進行する。このようにして、回路パターン溝がレジスト膜に形成される。その後、ウェハにリンス液を供給して現像反応を停止させ、ウェハを高速で回転させてスピン乾燥を行う。
【０００６】
このようなリソグラフィ工程においては、レジスト膜に転写される回路パターンの解像度を高めるために、ウェハの表面全体に渡って、所望の厚さで、かつ均一にレジスト膜を塗布することが必要とされる。また、製造コストを低減させるためには、レジスト液及び現像液の供給量をできるだけ少なくすることが要請される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したレジスト塗布工程では、遠心力によるレジスト液の拡がりを利用しているため、多量のレジスト液をウェハに供給しつつ余剰なレジスト液をウェハの周端部から振り落とすことが必要となる。このため、レジスト膜の形成に必要とされる量よりもはるかに多くのレジスト液が使用され、製造コストを上昇させる要因となっている。
【０００８】
また、遠心力と表面張力とのバランスにより、周端部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚くなった状態でレジスト膜が形成されてしまう傾向がある。このため、均一な膜厚のレジスト膜が形成されず、その後の露光工程において、回路パターンの解像度が低下するという問題が生じてしまう。
【０００９】
さらに、現像工程においては、レジスト塗布工程と同様に、レジスト膜（ウェハ）の中央部に現像液が供給されるため、レジスト膜の中央部と周端部との間で現像液に接触している時間に差が生じてしまい、均一な現像処理が行われないという問題がある。また、上記現像工程では、ウェハを回転させることで、ウェハ上の現像液を新たな現像液に置換させているが、回路パターン溝においては現像液の置換が十分に行われないという問題がある。すなわち、現像液の上層部では現像液が層流となってスムーズに流れるが、レジスト膜の表面近傍では現像液が粘性流となる。このために、回路パターン溝では現像液の置換が良好に行われず、これが現像ムラを生じさせ、現像時間が長くなる原因となっている。現像処理後のリンス処理においても、上述と同様の理由により、リンス液の置換が速やかに行われないため、現像停止が意図した通りに行われず、過剰現像の原因となってしまう。
【００１０】
さらに、リンス処理後の乾燥工程においては、ウェハを高速で回転させると、回路パターンを構成する壁部が倒れる、いわゆるパターン倒れと呼ばれる現象が生じてしまう。このパターン倒れを防ぐために回転速度を下げると、回路パターン溝にリンス液が残留し、ウェハを十分に乾燥させることができなくなってしまう。このようなパターン倒れは、回路パターンの微細化が進むにつれてさらに顕著に表れると予想される。
【００１１】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、レジスト液や現像液などの処理液を少ない供給量で均一に基板の表面に塗布することができ、また、処理液の置換を良好に行うことができ、さらには、パターン倒れを防ぐことができる処理液塗布装置及び処理液塗布方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布装置であって、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板に離間して配置され、処理液供給部とを備え、前記処理液供給部は、基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給する複数の供給口を有し、前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記処理液供給部は、基板上の処理液を吸引する複数の吸引口を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の供給口及び前記複数の吸引口は、それぞれ交互及び直線状に配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液供給部は、基板の半径方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板の外周部から処理液を吸引する処理液吸引部を更に備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板の表面に向けて気体を噴射する気体供給部を更に備え、前記気体供給部は基板の中心部から外周部に向かって移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布方法であって、基板を回転させ、基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給し、前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液塗布方法は、基板の表面の複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液塗布方法は、基板の表面の外周部を含む複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理液塗布方法は、気体を気体供給部から基板の表面に向けて供給し、前記気体供給部を基板の中心から外周部に向けて移動させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、基板の表面全体に渡って同時に処理液（例えば、レジスト液又は現像液）を供給することができるため、少量の処理液でも均一に処理液の膜（例えばレジスト膜）を基板の表面上に形成することができる。また、遠心力に頼らなくとも処理液を基板の表面全体に供給することができるため、基板を低速で回転させることが可能となる。従って、基板回転中に基板から飛散する処理液の量を低減させることができる。さらには、基板上の処理液を吸引し、乾燥気体を基板に供給することにより、基板を低速で回転させても十分に乾燥することができるのでパターン倒れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る処理液塗布装置について図面を参照して説明する。
図１Ａは本発明の第１の実施形態に係る処理液塗布装置を示す平面図であり、図１Ｂは図１Ａに示す処理液塗布装置の側面図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、処理液塗布装置は、ウェハ（基板）Ｗを水平に保持して回転させる基板保持部１と、この基板保持部１に保持されたウェハＷの上面に所定の処理液を供給する処理液供給部２と、ウェハＷの外周部から処理液を吸引する処理液吸引部３と、ウェハＷの上面に所定の気体を供給する気体供給部４とを備えている。
【００１７】
基板保持部１は、回転軸１ａと、この回転軸１ａの上部に固定された円形のチャックテーブル１ｂとを備えている。回転軸１ａ及びチャックテーブル１ｂの内部には通孔（図示せず）が形成されており、この通孔に負圧を形成することによりウェハＷがチャックテーブル１ｂの上面に吸着されるようになっている。回転軸１ａはモータなどの駆動源（図示せず）に連結されており、チャックテーブル１ｂ上のウェハＷは、駆動源によって回転軸１ａを介して回転する。
【００１８】
処理液供給部２は、基板保持部１に保持されたウェハＷに離間して配置されている。図１Ｂでは、処理液供給部２は、ウェハＷの上方に位置している。処理液供給部２は略円柱状の形状を有しており、ウェハＷの半径方向に沿って延びている。この処理液供給部２の下部及び側部には、ウェハＷの表面に処理液を供給するための複数の第１供給口５及び第２供給口６がそれぞれ設けられている。
【００１９】
処理液吸引部３は処理液供給部２に隣接して配置され、ウェハＷの回転方向において処理液供給部２の前方に位置している。この処理液吸引部３は、ウェハＷの外周部の上方に位置する開口部３ａを有しており、ウェハＷの上面に供給された処理液が処理液吸引部３の開口部３ａを介して吸引されるようになっている。
【００２０】
なお、本実施形態では、１つの処理液吸引部３のみが設けられているが、複数の処理液吸引部をウェハＷの外周部に沿って配置してもよい。また、処理液吸引部３の配置位置は、ウェハＷの上方に限られず、ウェハＷの下方でもよい。さらに、ウェハＷの回転軸が水平である場合には、処理液吸引部３の配置位置はウェハＷの側方であってもよい。
【００２１】
気体供給部４は、ウェハＷ（基板保持部１）の上方に配置されており、気体供給部４の下部から乾燥気体がウェハＷの上面に向けて吹き付けられるようになっている。乾燥気体としては、Ｎ２ガス等の不活性ガスまたは湿度１０％以下の乾燥空気等が好適に使用される。この気体供給部４は、ウェハＷの中心部から外周部に向かって移動可能となっている。
【００２２】
上記処理液供給部の例について図２Ａ乃至図２Ｃを参照して説明する。図２Ａは図１Ｂに示す処理液供給部の拡大図であり、図２Ｂは図２ＡのIIｂ−IIｂ線断面図であり、図２Ｃは図２ＡのIIｃ−IIｃ線断面図である。
【００２３】
処理液供給部２の下部及び側部には、作用面（第１作用部）Ｋ１及び作用面（第２作用部）Ｋ２がそれぞれ形成されている。これらの作用面Ｋ１，Ｋ２には複数の第１供給口５及び複数の第２供給口６がそれぞれ設けられている。第１供給口５及び第２供給口６は、処理液供給部２の長手方向、すなわちウェハＷの半径方向に沿って直線状に配列されている。第１供給口５及び第２供給口６は、互いに交互に、かつ所定の間隔で配置されており、第１供給口５のうちの１つは、ウェハＷの中心部Ｃの上方に位置している。なお、本実施形態では、図２Ａに示すように、処理液供給部２の先端部に配置された第１供給口５がウェハＷの中心部Ｃの上方に位置している。
【００２４】
処理液供給部２は、その長手方向に延びる軸心を中心として９０°回転可能に構成されており、作用面Ｋ１，Ｋ２のいずれか一方がウェハＷの上面に対向するようになっている。作用面Ｋ１，Ｋ２にそれぞれ設けられる第１供給口５及び第２供給口６の数は、ウェハＷの直径に応じて決定される。処理液供給部２は、各第１供給口５及び各第２供給口６から供給される処理液の流量を独立に調整できるように構成されている。処理液の流量を調整する手段としては、バルブなどが使用される。ウェハＷの中心部からの距離（半径ｒとする）が長いほど、２πｒで表される周長が長くなるので、ウェハＷの中心部から外周部に向かうに従って各第１供給口５及び各第２供給口６からの処理液の流量が多くなるように設定する。
【００２５】
図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、処理液供給部２の内部には、その長手方向に沿って延びる一対の第１連通路８Ａ，８Ｂ及び一対の第２連通路９Ａ，９Ｂが形成されている。図２Ｂに示すように、第１の作用面Ｋ１で開口する各第１供給口５は第１連通路８Ａに連通し、第２の作用面Ｋ２で開口する各第１供給口５は第１連通路８Ｂに連通している。また、図２Ｃに示すように、第１の作用面Ｋ１で開口する各第２供給口６は第２連通路９Ａに連通し、第２の作用面Ｋ２で開口する各第２供給口６は第２連通路９Ｂに連通している。
【００２６】
第１連通路８Ａ及び第２連通路９Ａは、図２Ａに示す第１処理液供給源１１に接続されており、この第１処理液供給源１１から第１連通路８Ａ及び第２連通路９Ａに処理液（第１処理液）を供給することにより、作用面Ｋ１上に配置される第１供給口５及び第２供給口６を介して処理液がウェハＷに供給されるようになっている。一方、第１連通路８Ｂ及び第２連通路９Ｂは、第２処理液供給源１２に接続されており、この第２処理液供給源１２から第１連通路８Ｂ及び第２連通路９Ｂに処理液（第２処理液）を供給することにより、作用面Ｋ２上に配置される第１供給口５及び第２供給口６を介して処理液がウェハＷに供給されるようになっている。これらの第１処理液供給源１１及び第２処理液供給源１２は、処理液の流量、圧力、温度、ｐＨ、粘度などのパラメータをそれぞれ独立に調整することができるように構成されている。
【００２７】
なお、第１及び第２処理液供給源１２から供給される第１処理液及び第２処理液はそれぞれ同種のものであってもよく、また、異なる種類の処理液であってもよい。例えば、第１及び第２処理液供給源１１，１２からレジスト液を第１供給口５及び第２供給口６を介して供給することができる。また、第１処理液供給源１１から作用面Ｋ１上の第１供給口５及び第２供給口６を介して現像液を供給し、作用面Ｋ２上の第２処理液供給源１２から第１供給口５及び第２供給口６を介してリンス液を供給することができる。なお、第３及び第４処理液供給源（図示せず）を設けて、第１連通路８Ａ，８Ｂ、第２連通路９Ａ，９Ｂをそれぞれ第１、第２、第３、第４処理液供給源に接続してもよい。このような構成によれば、作用面Ｋ１，Ｋ２を切り替えることにより、４種類の処理液をウェハＷの表面に供給することができる。
【００２８】
この場合、作用面Ｋ１，Ｋ２の切り替え時、及び処理液の切り替えに際しては、第１供給口５又は第６供給口に残存している前工程で使用された処理液を気体（乾燥空気もしくは不活性ガス）や純水を吐出して除去し、その後に次の処理液を供給することが好ましい。また、更には、第１及び第２供給口５，６に残存する処理液を吸引するために、第１連通路８Ａ，８Ｂ及び第２連通路９Ａ，９Ｂに接続された図示しない配管（流路）のそれぞれにサックバックバルブ(suck back valve)を設けてもよい。サックバックバルブは、所定の信号が入力されるとその内部が負圧となり、所定量（例えば０．１〜０．２ｍｌ）の流体を内部に一旦貯蔵する。
【００２９】
図２Ａに示すように、処理液供給部２はウェハＷの表面（上面）に近接して配置されている。処理液供給部２は上下に昇降可能な保持機構（図示せず）により保持されており、処理液供給部２とウェハＷの上面（第１供給口５及び第２供給口６の先端）との距離Ｄが調整できるようになっている。処理液供給部２とウェハＷの上面との距離Ｄは、好ましくは２ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以下に設定される。また、上記保持部は水平方向に移動可能に構成されており、これにより、図１Ａ及び図２Ａの矢印に示すように、処理液供給部２はウェハＷの半径方向（処理液供給部２の長手方向）に沿って移動可能に構成されている。
【００３０】
次に、上述のように構成された処理液塗布装置の動作について説明する。
まず、処理対象となるウェハＷを処理液塗布装置に搬送し、ウェハＷを基板保持部１に保持させる。その後、処理液供給部２を移動させ、処理液供給部２を基板保持部１に保持されたウェハＷの上方に位置させる。そして、ウェハＷを所定の回転速度で回転させ、第１供給口５及び第２供給口６からレジスト液、現像液又はリンス液等の処理液をウェハＷの上面に供給する。処理液は、ウェハＷの中心部Ｃを含む半径方向に沿った複数の部位に供給され、これにより、ウェハＷの上面に処理液が塗布される。このとき、遠心力によってウェハＷの外周部に移動した処理液は処理液吸引部３の開口部３ａから吸引される。なお、ウェハＷの上面に処理液が供給されるときのウェハＷの回転速度は、１０００ｍｉｎ−１以下、好ましくは５００ｍｉｎ−１以下、更に好ましくは１００ｍｉｎ−１以下、さらに好ましくは５０ｍｉｎ−１以下に設定する。また、必要に応じて、処理液を供給しながら処理液供給部２をウェハＷの半径方向に沿って往復移動させてもよい。
【００３１】
上記処理液塗布装置を現像装置として用いる場合には、ウェハＷは次のように処理される。ウェハＷを１０〜３００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させながら第１処理液供給源１１に保持された現像液を作用面Ｋ１に設けられた第１供給口５及び第２供給口６から現像処理を行うウェハＷに供給する。その後、第２処理液供給源１２に保持されたリンス液は、作用面Ｋ２に設けられた第１供給口５及び第２供給口６からウェハＷに供給され、現像を停止し、ウェハＷを洗浄する。なお、洗浄効果を高めるために、ウェハＷ上のリンス液に向けて超音波を照射する超音波照射機構（例えば超音波振動子）を設けてもよい。
【００３２】
ウェハＷを洗浄した後は、気体供給部４から乾燥気体をウェハＷの上面に吹き付けながら、気体供給部４をウェハＷの中心部から外周部に移動させる。これにより、ウェハＷの上面に残留するリンス液をウェハＷの中心側から外周側に移動させてリンス液をウェハＷから除去することができる。なお、パターン倒れを防止するために、乾燥処理時のウェハＷの回転速度は、１０００ｍｉｎ−１以下、好ましくは５００ｍｉｎ−１以下、さらに好ましくは１００ｍｉｎ−１以下、さらに好ましくは５０ｍｉｎ−１以下に設定する。
【００３３】
上記処理液装置をレジスト塗布装置として用いる場合は、ウェハＷを１０〜３００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させながら、レジスト液を第１供給口５及び第２供給口６からウェハＷに供給する。
【００３４】
本実施形態に係る処理液塗布装置によれば、ウェハＷの上面のほぼ全体に処理液（例えばレジスト液、現像液又はリンス液）が同時に供給されるため、少量の処理液でも処理液をウェハＷの上面全体に均一にかつ速やかに行き渡らせることができる。具体的には、レジスト液を処理液として用いる場合、供給されるレジスト液の総量は１０〜２００ｍｌであり、現像液を処理液として用いる場合、供給される現像液の総量は１０〜２００ｍｌである。
【００３５】
また、ウェハＷを低い回転速度で回転させることができるため、ウェハＷから飛散する処理液の量を低減させることができる。更に、ウェハＷに供給された処理液は、他の部材に触れることなく処理液吸引部３によって吸引されるため、この処理液吸引部３を介して回収された処理液を第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に導いて再使用することができる。
【００３６】
図３に示すように、処理液吸引部３から吸引された処理液は一時的に気液分離装置１４に集められ、ここで処理液と気体（例えば空気）とが分離される。気液分離装置１４によって回収された処理液は、送液ポンプ１５によって第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に再び戻され、これにより処理液が再利用可能となる。回収された処理液が汚れている場合には、そのままでは処理液を再利用することができない。このような場合には、処理液は浄化装置１７に導入され、処理液から不純物を除去することにより処理液が浄化される。浄化された処理液は、その後、第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に戻され、再利用に供される。処理液が浄化処理によっても再利用できないほどに汚れている場合には、気液分離装置１４で回収された処理液は排出管１８から排出される。
【００３７】
なお、図１Ｂに示す基板保持部１は真空吸着によりウェハＷを保持する真空チャック型であるが、この真空チャック型の基板保持部に代えて、複数のローラを用いて基板を保持する基板保持部を採用することもできる。以下、図４Ａ及び図４Ｂを参照して複数のローラを有する基板保持部について説明する。図４Ａは基板保持部の他の構成例を示す平面図である。図４Ｂは図４Ａに示す基板保持部の断面図である。
【００３８】
ウェハＷを保持する基板保持部１は、ウェハＷの周方向に沿って配置される複数のローラ２０（図４Ａ及び図４Ｂでは、１つのローラ２０のみを示す）を備えている。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ローラ２０の外周面には溝状のクランプ部２１が形成されている。ローラ２０がウェハＷに向かって移動すると、ローラ２０がウェハＷの周端部に所定の圧力で接触し、これによりウェハＷがローラ２０のクランプ部２１に保持されるようになっている。この状態で、それぞれのローラ２０が図示しない駆動機構によって同一回転速度かつ同一方向に回転すると、ウェハＷがローラ２０によって水平に保持された状態で回転する。なお、複数のローラ２０のうちの少なくとも一つだけを駆動機構によって回転させてもよい。
【００３９】
クランプ部２１の近傍には、吸引口２３を備えた吸引ノズル２４がそれぞれ配置されている。吸引口２３はクランプ部２１に例えば５ｍｍ以下に近接して配置され、クランプ部２１に付着した処理液を吸引する。また、同様にクランプ部２１に洗浄液を供給する供給口２５を備えた洗浄ノズル２６がそれぞれローラ２０のクランプ部２１に近接して配置されている。吸引ノズル２４の吸引口２３とクランプ部２１との距離は、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。同様に、洗浄ノズル２６の供給口２５とクランプ部２１との距離は、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。ローラ２０の材料としては、耐薬品性のあるフッ素系樹脂、例えばＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ等、またはポリウレタン等が好適に使用される。
【００４０】
仮に吸引ノズル２４がなければ、クランプ部２１に付着した処理液はローラ２０の回転に伴ってウェハＷと再接触し、ウェハＷおよびロータ２０の接線方向Ｘに処理液が飛散する（図４Ａ参照）。このような処理液の飛散を防止するために、吸引口２３及び供給口２５は次のように配置される。すなわち、図４Ａ中の矢印に示すローラ２０の回転方向において、クランプ部２１とウェハＷとの接触部Ｗｃに対して前方に供給口２５を有する洗浄ノズル２６が配置され、さらに、ローラ２０の回転方向において洗浄ノズル２６の前方に吸引口２３を有する吸引ノズル２４が配置される。
【００４１】
ウェハＷの周端部上の処理液は、接触部Ｗｃを介してローラ２０のクランプ部２１に移動する。洗浄ノズル２６の供給口２５からは洗浄液がクランプ部２１に供給され、これにより処理液が付着したクランプ部２１が洗浄される。ローラ２０の回転に伴い、クランプ部２１に付着した洗浄液が吸引ノズル２４の吸引口２３の前に到達すると、洗浄液が吸引口２３から吸引される。これにより、ウェハＷ及びクランプ部２１からの洗浄液及び処理液の飛散が防止される。
【００４２】
図４Ｃは図４Ｂに示す基板保持部の変形例を示す断面図である。図４Ｃに示すように、クランプ部２１で開口する１つ以上の開口端部を有する吸引通路２７をローラ２０の内部に設け、吸引通路２７を介して処理液を吸引するようにしてもよい。また、洗浄が必要でない場合には、洗浄ノズル２６を省略することができる。ここで、吸引ノズル２４の吸引口２３および吸引通路２７は気液分離装置１４を介して真空源１３に連通し（図３参照）、真空源１３により処理液を吸引する。
【００４３】
吸引ノズル２４および吸引通路２７を介して吸引された処理液は一時的に気液分離装置１４に集められ、ここで処理液と気体（例えば空気）とが分離される。気液分離装置１４によって回収された処理液は、送液ポンプ１５（図３参照）によって第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に再び戻され、これにより処理液が再利用可能となる。回収された処理液が汚れている場合には、そのままでは処理液を再利用することができない。このような場合には、処理液は浄化装置１７（図３参照）に導入され、処理液から不純物を除去することにより処理液が浄化される。浄化された処理液は、その後、第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に戻され、再利用に供される。処理液が浄化処理によっても再利用できないほどに汚れている場合には、気液分離装置１４で回収された処理液は排出管１８（図３参照）から排出される。真空源としては、エジェクター、真空ポンプなどが用いられる。吸引ノズル２４及び吸引通路２７は、図１Ａに示す処理液吸引部３と併用してもよく、処理液吸引部３の代用として用いてもよい。
【００４４】
上述したように、本実施形態に係る処理液塗布装置は、真空チャック型及びローラ型のいずれのタイプの基板保持部を用いることができる。なお、ローラ型の基板保持部を用いる場合には、ウェハの下方にも処理液供給部２を配置することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について図５Ａ乃至図５Ｃを参照して説明する。図５Ａは本発明の第２の実施形態に係る処理液塗布装置に組み込まれた処理液供給部の拡大図であり、図５Ｂは図５ＡのVｂ−Vｂ線断面図であり、図５Ｃは図５ＡのVｃ−Vｃ線断面図である。なお、特に説明しない本実施形態に係る処理液塗布装置の構成及び作用は第１の実施形態と同様である。
【００４６】
第２の実施形態における処理液供給部２は、第１の実施形態における処理液供給部と同様の構成を有しているが、第２連通路９Ａ，９Ｂが気液分離装置１４（図３参照）を介して真空源１３に接続されている点で第２の実施形態は第１の実施形態と異なっている。従って、第２連通路９Ａ，９Ｂに連通する第２供給口６は、ウェハＷ上の処理液を吸引する吸引口として機能する。以下、本実施形態では、第２供給口６を吸引口６として記載する。
【００４７】
第１の実施形態と同様に、第１連通路８Ａは第１処理液供給源１１に接続され、第１連通路８Ｂは第２処理液供給源１２に接続されている。処理液は、第１処理液供給源１１または第２処理液供給源１２から第１供給口５を介してウェハＷの上面に供給される。同時に、ウェハＷ上に供給された処理液は、吸引口６および処理液吸引部３（図１Ａおよび図１Ｂ参照）から吸引される。
【００４８】
本実施形態の一例として、現像液を第１処理液供給減１１に貯留させ、リンス液を第２処理液供給源１２に貯留させてもよい。この場合、現像液は、作用面Ｋ１上に設けられた第１供給口５からウェハＷ上に供給され、ウェハＷ上の現像液は吸引口６から吸引される。その後、処理液供給部２はその軸心を中心として回転し、作用面Ｋ２がウェハＷに対向する。そして、リンス液が、作用面Ｋ２上に設けられた第１供給口５からウェハＷ上に供給され、これにより現像が停止される。ウェハＷ上のリンス液は吸引口６から吸引される。このように、リンス液の供給および吸引がウェハＷ上で同時に行われるので、リンス液は新たなリンス液に速やかに置換され、これにより現像を所望のタイミングで正確に停止させることができる。
【００４９】
本実施形態において、ウェハＷに供給された、レジスト液、現像液又はリンス液等の処理液は、他の部材に触れることなく、吸引口６及び処理液吸引部３から吸引される。従って、吸引口６及び処理液吸引部３を介して回収された処理液を第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源に導いて再使用することができる。また、本実施形態によれば、ウェハＷに供給された処理液は、吸引口６及び処理液吸引部３によって吸引されるので、ウェハＷから飛散する処理液の量をほぼ０とすることができる。
【００５０】
なお、第１供給口５から供給された処理液が直接吸引口６から吸引されることがないように、第１供給口５と吸引口６とをある程度離間させつつ、段差を設けることが好ましい。この場合、第１供給口５と吸引口６との間隔及び段差は、１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００５１】
この実施形態においても、吸引口６および処理液吸引部３を介して吸引された処理液は一時的に気液分離装置１４（図３参照）に集められ、ここで処理液と気体（例えば空気）とが分離される。気液分離装置１４によって回収された処理液は、送液ポンプ１５（図３参照）によって第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に再び戻され、これにより処理液が再利用可能となる。回収された処理液が汚れている場合には、そのままでは処理液を再利用することができない。このような場合には、処理液は浄化装置１７（図３参照）に導入され、処理液から不純物を除去することにより処理液が浄化される。浄化された処理液は、その後、第１処理液供給源１１及び／又は第２処理液供給源１２に戻され、再利用に供される。処理液が浄化処理によっても再利用できないほどに汚れている場合には、気液分離装置１４で回収された処理液は排出管１８（図３参照）から排出される。
【００５２】
本実施形態の供給吸引構造によれば、処理液をウェハＷから飛散させることなく、ほぼ全ての処理液を回収することができる。したがって、本実施形態は、第１の実施形態に比べてより多くの処理液を再利用することができるという利点がある。
【００５３】
上述したように、処理液塗布装置は、基板の表面にレジスト膜を塗布する塗布装置や、回路パターンが転写されたレジスト膜に現像液を供給して回路パターン溝を形成する現像装置に好適に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体ウェハなどの基板の表面に微細な回路パターンを形成するリソグラフィ工程に好適に使用される処理液塗布装置及び処理液塗布方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１Ａは本発明の第１の実施形態に係る処理液塗布装置を示す平面図であり、図１Ｂは図１Ａに示す処理液塗布装置の側面図である。
【図２】図２Ａは図１Ｂに示す処理液供給部の拡大図であり、図２Ｂは図２ＡのIIｂ−IIｂ線断面図であり、図２Ｃは図２ＡのIIｃ−IIｃ線断面図である。
【図３】図３は再利用システムを示す概略図である。
【図４】図４Ａは基板保持部の他の構成例を示す平面図であり、図４Ｂは図４Ａに示す基板保持部の断面図であり、図４Ｃは図４Ｂに示す基板保持部の変形例を示す断面図である。
【図５】図５Ａは本発明の第２の実施形態に係る処理液塗布装置に組み込まれた処理液供給部の拡大図であり、図５Ｂは図５ＡのVｂ−Vｂ線断面図であり、図５Ｃは図５ＡのVｃ−Vｃ線断面図である。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布装置であって、
基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に離間して配置される処理液供給部とを備え、
前記処理液供給部は、基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給する複数の供給口を有し、前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする処理液塗布装置。
【請求項２】
前記処理液供給部は、基板上の処理液を吸引する複数の吸引口を有することを特徴とする請求項１に記載の処理液塗布装置。
【請求項３】
前記複数の供給口及び前記複数の吸引口は、それぞれ交互及び直線状に配列されていることを特徴とする請求項２に記載の処理液塗布装置。
【請求項４】
前記処理液供給部は、基板の半径方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理液塗布装置。
【請求項５】
基板の外周部から処理液を吸引する処理液吸引部を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の処理液塗布装置。
【請求項６】
基板の表面に向けて気体を噴射する気体供給部を更に備え、前記気体供給部は基板の中心部から外周部に向かって移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の処理液塗布装置。
【請求項７】
基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布方法であって、
基板を回転させ、
基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給し、
前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする処理液塗布方法。
【請求項８】
更に、基板の表面の複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする請求項７に記載の処理液塗布方法。
【請求項９】
更に、基板の表面の外周部を含む複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする請求項７に記載の処理液塗布方法。
【請求項１０】
気体を気体供給部から基板の表面に向けて供給し、前記気体供給部を基板の中心から外周部に向けて移動させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の処理液塗布方法。
【請求項１】
基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布装置であって、
基板を保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に離間して配置される処理液供給部とを備え、
前記処理液供給部は、基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給する複数の供給口を有し、前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする処理液塗布装置。
【請求項２】
前記処理液供給部は、基板上の処理液を吸引する複数の吸引口を有することを特徴とする請求項１に記載の処理液塗布装置。
【請求項３】
前記複数の供給口及び前記複数の吸引口は、それぞれ交互及び直線状に配列されていることを特徴とする請求項２に記載の処理液塗布装置。
【請求項４】
前記処理液供給部は、基板の半径方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理液塗布装置。
【請求項５】
基板の外周部から処理液を吸引する処理液吸引部を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の処理液塗布装置。
【請求項６】
基板の表面に向けて気体を噴射する気体供給部を更に備え、前記気体供給部は基板の中心部から外周部に向かって移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の処理液塗布装置。
【請求項７】
基板の表面に処理液を塗布する処理液塗布方法であって、
基板を回転させ、
基板の表面の中心部を含む複数の部位に処理液を供給し、
前記処理液はレジスト液又は現像液であることを特徴とする処理液塗布方法。
【請求項８】
更に、基板の表面の複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする請求項７に記載の処理液塗布方法。
【請求項９】
更に、基板の表面の外周部を含む複数の部位から処理液を吸引することを特徴とする請求項７に記載の処理液塗布方法。
【請求項１０】
気体を気体供給部から基板の表面に向けて供給し、前記気体供給部を基板の中心から外周部に向けて移動させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の処理液塗布方法。
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【公表番号】特表２００７−５１０２８３（Ｐ２００７−５１０２８３Ａ）
【公表日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１７８７４（Ｐ２００６−５１７８７４）
【出願日】平成１６年１０月２７日（２００４．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６２８４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４３６０８
【国際公開日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２７日（２００４．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６２８４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４３６０８
【国際公開日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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