基板処理装置及び基板処理方法
【課題】スプレノズルの先端部付近に残留した薬液の被処理膜上への滴下を抑制できる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、スプレノズル２０と、スプレノズル２０を支持部材１２に対して高さ方向及び水平方向に相対移動させるノズル移動機構２１と、基材Ｗを回転させる回転駆動部１４とを備える。ノズル移動機構２１は、待機位置よりも上方の第１の上方位置から第２の上方位置まで基材Ｗに近づく方向へ水平移動させ、第２の上方位置から下方位置へ下降させる。その後に、スプレノズル移動機構２１は、ウエハＷ上の吐出位置にスプレノズル２０を水平移動させる。
【解決手段】基板処理装置１は、スプレノズル２０と、スプレノズル２０を支持部材１２に対して高さ方向及び水平方向に相対移動させるノズル移動機構２１と、基材Ｗを回転させる回転駆動部１４とを備える。ノズル移動機構２１は、待機位置よりも上方の第１の上方位置から第２の上方位置まで基材Ｗに近づく方向へ水平移動させ、第２の上方位置から下方位置へ下降させる。その後に、スプレノズル移動機構２１は、ウエハＷ上の吐出位置にスプレノズル２０を水平移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上の被処理膜に薬液を用いた処理を施す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、フォトリソグラフィ工程によりウエハ上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとして使用している。フォトリソグラフィ工程は、一般に、前処理が施されたウエハの被加工面に感光性樹脂材料（フォトレジスト）を塗布し乾燥させて感光性樹脂膜を形成する工程と、原版を通した光でこの感光性樹脂膜を露光して原版のパターンを感光性樹脂膜に転写する露光工程と、感光性樹脂膜に転写されたパターンを薬液（現像液）を用いて現像する現像工程とを含む。現像方式としては、たとえば、スプレ現像方式やディップ（浸漬）現像方式が知られている。スプレ現像方式は、スプレノズルの先端部から現像液を高圧で吐出させて感光性樹脂膜の表面に現像液を供給する方式である。この種のスプレ現像方式は、たとえば、特開２００７−１３４３６７号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３４３６７号公報（たとえば、段落００３２〜００３４、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スプレ現像方式では、同じスプレノズルを用いて複数のウエハに対して現像処理を連続して実行すると、スプレノズル先端部の吐出口付近に現像液が残留し、液滴となって感光性樹脂膜の上に滴下するという問題がある。スプレノズル先端部の吐出口付近に残留した現像液は、外気に触れて変質しているので、残留した現像液が新鮮な現像液よりも先行して感光性樹脂膜に滴下すると、現像不良を引き起こすおそれがある。かかる場合は、レジストパターンの膜厚にバラツキが生じたり、レジストパターンの寸法精度（たとえば、微小開口部の寸法精度）が低下したりするという問題がある。
【０００５】
上記に鑑みて本発明の目的は、スプレノズルの先端部付近に残留した現像液などの薬液が被処理膜上に滴下することを抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による基板処理装置は、被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に個別に相対移動させるノズル移動機構と、前記基材を回転させる回転駆動部と、前記スプレノズル移動機構の動作を制御するノズル移動制御部と、前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させる吐出制御部と、前記回転駆動部の動作を制御する回転制御部とを備え、前記ノズル移動機構は、前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記スプレノズルを前記基材に近づく方向へ水平移動させる水平移動機構と、前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記スプレノズルを下降させる昇降機構とを有し、前記水平移動機構は、前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを水平移動させることを特徴とする。
【０００７】
本発明による基板処理方法は、被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に相対移動させるノズル移動機構と、前記基材を回転させる回転駆動部とを備える基板処理装置における基板処理方法であって、前記スプレノズルを、前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記基材に近づく方向へ前記ノズル移動機構に水平移動させるステップと、前記スプレノズルを、前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記ノズル移動機構に下降させるステップと、前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを前記ノズル移動機構に水平移動させるステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スプレノズルの先端部付近に残留した薬液が被処理膜上に滴下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施の形態１の基板処理装置である現像装置の主要な構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した現像装置の一部を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【図４】実施の形態１のスプレノズルの移動経路（往路）を示す図である。
【図５】現像液の吐出状態を概略的に示す図である。
【図６】実施の形態１のスプレノズルの移動経路（復路）を示す図である。
【図７】実施の形態１のリンスノズルの移動経路（往路）を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【図９】実施の形態３に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る種々の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の基板処理装置である現像装置１の主要な構成を概略的に示す図であり、図２は、図１に示した現像装置１の一部を示す平面図である。図１の構成の一部は概略断面で示されている。図１に示されるように、現像装置１は、半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」と呼ぶ。）の裏面を支持するスピンチャック（支持部材）１２と、スピンチャック１２を回転軸１３を介して回転させる回転駆動機構１４とを備える。現像装置１は、ウエハＷの上面に形成されている被処理膜である感光性樹脂膜（図示せず）に対してスプレ現像方式による現像処理を施す装置である。この感光性樹脂膜は、たとえばスピンコート法により塗布形成されたレジスト膜である。このレジスト膜には、ウエハＷが現像装置１に搬入される前に、露光装置によりマスク原版を通した光で露光されて当該マスク原版のパターンが転写されている。
【００１２】
スピンチャック１２は、現像装置１内にロードされたウエハＷの裏面のほぼ中心部を真空吸着してウエハＷを水平状態（ウエハＷの上面がＺ軸方向に対して垂直となる状態）に保持する。回転駆動機構１４は、コントローラ４０の回転制御部４１の制御を受けて動作する駆動モータ（図示せず）を含み、スピンチャック１２をその中心軸Ａ１の回りに回転させることでウエハＷを回転させる。ウエハＷの回転速度（単位：ｒｐｍ）は、コントローラ４０の回転制御部４１によって制御される。
【００１３】
また、図１及び図２に示されるように、現像装置１は、上方に開口する円形の開口部１１ｈを有する環状の外カップ体（環状部材）１１と、この外カップ体１１の内部空間に配置された環状の内カップ体（薬液規制部材）１０とを備える。図１には、これら内カップ体１０と外カップ体１１とが概略断面で示されている。内カップ体１０は、外カップ体１１の開口部１１ｈよりも径の小さな円形の開口部１０ｈを有している。また、外カップ体１１と内カップ体１０とは、それぞれ、ウエハＷの外縁部を取り囲むように配置されており、図２に示されるように、外カップ体１１の開口部１１ｈと内カップ体１０の開口部１０ｈとを通してウエハＷの全体を上方から見ることができる。後述するように、これら開口部１０ｈ，１１ｈを通じて現像液や洗浄液がウエハＷの表面に吐出される。内カップ体１０は、回転するウエハＷから飛散した現像液や洗浄液を下方に導くための環状の内側傾斜面１０ｇを有している。内側傾斜面１０ｇは、ウエハＷの表面に対して約４５°で傾斜している。この内側傾斜面１０ｇに飛散した現像液や洗浄液は、内側傾斜面１０ｇで下方に跳ね返ることとなる。
【００１４】
また、内カップ体１０は、ウエハＷとは反対側（外側）を向く環状の外側傾斜面１０ｓを有している。図２に示されるように、この外側傾斜面１０ｓは、外カップ体１１の開口部１１ｈを通して上方から見ることができる。
【００１５】
一方、ウエハＷの下方には、図１の断面図で示されるようにスピンチャック１２と回転軸１３とを取り囲むように環状の液受け部１５が配置されている。この液受け部１５は、ウエハＷの上面から下方に流れ出た現像液や洗浄液を貯留し、これら現像液や洗浄液を廃液するための外部排出口（図示せず）に導く構造を有する。また、図示されていないが、ウエハＷの下方には、排気管や、ウエハＷの裏面に洗浄液を吐出する裏面洗浄ノズルも設けられている。
【００１６】
スプレノズル２０は、現像処理が開始される前には、図１及び図２に示されるように、待機ポッド２４の上の待機位置に位置付けされている。このスプレノズル２０は、現像液供給源２３から制御弁２２を介して高圧で供給された薬液（現像液）をその先端部２０ｔの吐出口から下方に扇状に吐出する機構を有する。制御弁２２は、コントローラ４０の現像液吐出制御部４４の制御を受けて動作し、スプレノズル２０から吐出される現像液の流量を調整する機能を有している。現像液供給源２３は、たとえば、ポジ型またはネガ型のレジスト膜の露光部または非露光部を溶解させる現像液を供給するものである。ポジ型のレジスト膜に対しては、たとえば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）などの水系アルカリ現像液を供給することができる。
【００１７】
また、図２に示されるように、スプレノズル２０は、その先端部２０ｔの吐出口を下方に向けた状態で棒状のアーム部材２１０に取り付けられている。スプレノズル移動機構２１は、ウエハＷに対してアーム部材２１０を高さ方向（±Ｚ軸方向）に相対的に昇降させる昇降機構と、図２に示されるようにウエハＷに対してアーム部材２１０を水平方向（±Ｘ軸方向）に相対移動させる水平移動機構とを含む。スプレノズル移動機構２１の昇降機構は、たとえば、アーム部材２１０を上下動させるエアシリンダで構成されればよいが、これに限定されるものではない。また、スプレノズル移動機構２１の水平移動機構は、たとえば、駆動モータと、この駆動モータの回転力を直線運動に変換する駆動ベルトとで構成することができる。なお、現像装置１は、アーム部材２１０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿ってスプレノズル２０を移動させる駆動機構を有していてもよい。
【００１８】
一方、リンスノズル３０は、洗浄処理が開始される前は、図１及び図２に示されるように、待機ポッド３４上の待機位置に位置付けされている。このリンスノズル３０は、洗浄液供給源３３から制御弁３２を介して高圧で供給された洗浄液（たとえば、純水）をその先端部３０ｔの吐出口から下方に向けて吐出する機構を有する。制御弁３２は、コントローラ４０の洗浄液吐出制御部４５の制御を受けて動作し、リンスノズル３０から吐出される洗浄液の流量を調整する機能を有している。
【００１９】
また、図２に示されるように、リンスノズル３０は、その先端部３０ｔの吐出口を下方に向けた状態で棒状のアーム部材３１０に取り付けられている。リンスノズル移動機構３１は、図２に示されるように、アーム部材３１０をＸ−Ｙ平面に沿って水平旋回させる機構を有している。なお、リンスノズル移動機構３１は、アーム部材３１０をその長手方向に沿って伸縮自在にする機構を有していてもよい。
【００２０】
コントローラ（シーケンス制御部）４０は、回転駆動機構１４の動作を制御する回転制御部４１と、スプレノズル移動機構２１の動作を制御するスプレノズル移動制御部４２と、スプレノズル２０用の制御弁２２の動作を制御する現像液吐出制御部４４と、リンスノズル移動機構３１の動作を制御するリンスノズル移動制御部４３と、リンスノズル３０用の制御弁３２の動作を制御する洗浄液吐出制御部４５とを含む。このようなコントローラ４０は、たとえば、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、タイマー回路と、入出力インターフェースとで構成することができる。マイクロプロセッサは、不揮発性メモリからプログラムあるいは実行形式のファイルを読み出し実行することでコントローラ４０の機能を実現することが可能である。
【００２１】
次に、図３を参照しつつ、上記現像装置１の動作を以下に説明する。図３は、実施の形態１に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。図３のグラフの横軸は、経過時間（シーケンス時間）を表し、その縦軸は、ウエハＷの回転数（単位：ｒｐｍ）を表している。
【００２２】
初期状態（時刻ｔ＝ｔ０）では、ウエハＷの回転は停止しており、スプレノズル２０は、待機ポッド２４上の待機位置にあり、リンスノズル３０は待機ポッド３４上の待機位置にある。シーケンスが開始されると、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を上下に移動させる（ステップＳＴ１０）。具体的には、図４（Ａ）に示されるように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ１に沿って待機位置から外カップ体１１の上端よりも高い位置まで上昇させる。続けて、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ２に沿ってウエハＷの方向へ水平移動させて、スプレノズル２０の先端部２０ｔの吐出口を外側傾斜面１０ｓの直上に位置付けする。続けて、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ３に沿って下降させる。なお、スプレノズル２０を待機位置からいきなりウエハＷの方向へ水平移動させると、スプレノズル２０が外カップ体１１に衝突するので、スプレノズル２０を経路Ｐ１に沿って上昇させる必要がある。
【００２３】
次に、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を水平方向に移動させて、ウエハＷの中心部付近の直上の吐出位置にスプレノズル２０の先端部２０ｔを位置付けする（ステップＳＴ１１）。具体的には、図４（Ｂ）に示されるように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ４に沿って吐出位置まで水平移動させる。このときの水平移動の速度は、たとえば、１００ｍｍ／秒程度の低速に設定される。
【００２４】
ところで、時刻ｔ１１でスプレノズル２０が経路Ｐ３の終点位置に達すると、これに応じて、図３に示されるように、回転駆動機構１４は、回転制御部４１の制御を受けてウエハＷの回転を開始させる。ウエハＷの回転数が目標回転数（たとえば、約２５００ｒｐｍ）に到達し、ウエハＷの高速回転が安定した後の時刻ｔ１２で、現像液吐出制御部４４は、図５（Ａ），（Ｂ）に示されるようにスプレノズル２０の先端部２０ｔからウエハＷに向けて現像液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１２）。図５（Ａ）は、Ｙ軸方向から現像液Ｓ１の吐出された状態を概略的に示す図であり、図５（Ｂ）は、Ｘ軸方向から現像液Ｓ１の吐出された状態を概略的に示す図である。説明の便宜上、これら図５（Ａ），（Ｂ）には、内カップ体１０や外カップ体１１は示されていない。図５（Ｂ）に示されるように、ウエハＷの直径とほぼ同じ幅Δ（スプレ幅と呼ばれる。）を持つ扇状に広がる現像液Ｓ１がウエハＷ上のレジスト膜に吐出される。スプレ幅Δは、ウエハＷに対するスプレノズル２０の吐出位置や現像液の流量を設定することで適宜調整することができる。ウエハＷに到達した現像液Ｓ１は、高速回転するウエハＷの遠心力の作用を受けてウエハＷの全面に広がることとなる。
【００２５】
一方、回転駆動機構１４は、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間、ウエハＷの回転数を低下させて、時刻ｔ１３でウエハＷの回転を停止させる。また、時刻ｔ１３で、現像液吐出制御部４４は、スプレノズル２０からの現像液の吐出を停止させる。
【００２６】
その後、時刻ｔ１３から所定時間（たとえば、０．５秒〜１秒程度）経過した時刻ｔ１４で、スプレノズル移動制御部４２は、スプレノズル２０の吐出位置から待機位置への移動を開始させる（ステップＳＴ１３）。具体的には、スプレノズル移動制御部４２は、図６に示されるように、スプレノズル２０を経路Ｐ１０に沿って上昇させる。次いで、スプレノズル移動制御部４２は、スプレノズル２０を経路Ｐ１１に沿って待機位置の上方の位置まで水平移動させる。そして、スプレノズル移動制御部４２は、スプレノズル２０を経路Ｐ１２に沿って待機位置まで下降させる。
【００２７】
その後、所定時間経過後に、リンスノズル移動制御部４３は、図７に示されるように、リンスノズル３０をウエハＷの中心部付近の上方の吐出位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１４）。なお、リンスノズル３０の吐出位置は、スプレノズル２０の吐出位置と同一である必要はない。次に、図３に示されるように、リンスノズル３０が吐出位置まで移動した後の時刻ｔ１５で、回転制御部４１は、ウエハＷの回転を開始させて、ウエハＷの回転数を目標回転数（たとえば、約２０００ｒｐｍ）まで上昇させる。同時に、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１５）。吐出された洗浄液は、高速回転するウエハＷの遠心力を受けてウエハＷの全面に広がることとなる。
【００２８】
その後、現在時刻が時刻ｔ１６に達すると、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を停止させる。同時に、リンスノズル移動制御部４３は、リンスノズル３０を吐出位置から待機位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１６）。そして、回転制御部４１は、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７までの十秒〜数十秒間、ウエハＷの回転数をさらに高い目標回転数（たとえば、約４０００ｒｐｍ）に上昇させてスピンドライを行う（ステップＳＴ１７）。その後、現在時刻が時刻ｔ１８に達したときにシーケンスが完了する。
【００２９】
以上に説明したように、本実施の形態では、図４（Ａ）に示したようにスプレノズル２０を経路Ｐ１で上昇させ、経路Ｐ２で水平移動させ、経路Ｐ３でウエハＷの外縁部の外側の位置まで下降させる。このため、経路Ｐ３の終点位置でウエハＷが停止する際の衝撃や慣性により、スプレノズル２０の吐出口付近の残留現像液が滴下したり飛散したりしても、ウエハＷ上のレジスト膜に付着する可能性を低くすることができる。ここで、不要な残留現像液をスプレノズル２０から振り落とすことも可能になる。また、経路Ｐ３の終点位置は、内カップ体１０の外側傾斜面１０ｓの直上位置に設定されているので、残留現像液が滴下したり飛散したりしても、その残留現像液は、ウエハＷとは反対側に向いた外側傾斜面１０ｓで跳ね返るので、この外側傾斜面１０ｓからウエハＷの側に現像液が飛散することが防止される。さらに、図４（Ｂ）に示したように、スプレノズル２０は、経路Ｐ３の終点位置から吐出位置まで低速で移動するので、スプレノズル２０の水平移動時の振動や慣性により、残留現像液がウエハＷの上に滴下することを抑制することができる。したがって、スプレノズル２０の待機位置から吐出位置への移動の際に、スプレノズル２０の吐出口付近の残留現像液が滴下してレジスト膜に付着することを抑制することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、図３に示されるように、スプレノズル２０が図４の経路Ｐ３の終点位置に達した直後の時刻ｔ１３でウエハＷの回転を開始させている。このため、仮に、経路Ｐ３の終点位置でスプレノズル２０が停止する際の衝撃や慣性によりスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したとしても、その残留現像液は、ウエハＷ上のレジスト膜上で筋状に広がることがない。従来は、ウエハＷの回転を開始させた後にスプレノズル２０を待機位置から吐出位置まで移動させていたので、スプレノズル２０が停止する際にスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したときには、高速回転するウエハＷの遠心力を受けてその残留現像液が放射状または円弧状の筋となって広がるという問題があった。これに対し、本実施の形態では、スプレノズル２０が図４の経路Ｐ３の終点位置に達した後にウエハＷの回転を開始させているので、たとえ、経路Ｐ３の終点でスプレノズル２０が停止する際にスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したとしても、現像不良の発生範囲を抑制することができる。
【００３１】
なお、現像液の吐出直前または吐出直後に、あるいは、現像処理を複数回実行した後に、待機位置にあるスプレノズル２０から新鮮な現像液を高圧で吐出させて、スプレノズル２０から残留現像液を除去するというディスペンス処理を行うことができる。しかしながら、ディスペンス処理は、外気に触れて変質した残留現像液だけでなく、新鮮な現像液をも廃棄させる処理なので、製造コスト上昇の一因となるという問題がある。本実施の形態の現像装置１は、ディスペンス処理の回数を大幅に低減させ、あるいは、ディスペンス処理を無くすことができるので、半導体装置の製造コストを抑制することもできる。
【００３２】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。実施の形態２の現像装置は、現像処理のシーケンスを除いて、実施の形態１の現像装置と同じ構成を有している。図８は、実施の形態２に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【００３３】
実施の形態１の場合と同様に、シーケンスが開始されると、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を上下に移動させる（ステップＳＴ１０）。具体的には、図４（Ａ）に示したように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ１で上昇させ、経路Ｐ２で水平移動させ、経路Ｐ３でウエハＷの外縁部の外側の位置まで下降させる。
【００３４】
次に、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を水平方向に移動させて、ウエハＷの中心部付近の直上の吐出位置にスプレノズル２０の先端部２０ｔを位置付けする（ステップＳＴ２１）。具体的には、図４（Ｂ）に示したように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ４に沿って吐出位置まで低速で水平移動させる。ただし、図８に示されるように、回転制御部４１は、スプレノズル２０を水平移動させる間（時刻ｔ２１〜ｔ２２）はウエハＷの回転を開始させない。
【００３５】
スプレノズル２０が吐出位置まで移動すると（時刻ｔ２２）、これに応じて、回転駆動機構１４は、回転制御部４１の制御を受けてウエハＷの回転を開始させる。ウエハＷの回転数が目標回転数（たとえば、約２５００ｒｐｍ）に到達し、ウエハＷの高速回転が安定するまで、スプレノズル２０は吐出位置で待機している（ステップＳＴ２２）。そして、ウエハＷの高速回転が安定した後の時刻ｔ２３で、現像液吐出制御部４４は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、スプレノズル２０の先端部２０ｔからウエハＷに向けて現像液の吐出を開始させる（ステップＳＴ２３）。同時に、回転駆動機構１４は、時刻ｔ２３〜ｔ２４の間、ウエハＷの回転数を低下させて、時刻ｔ２４でウエハＷの回転を停止させる。また、時刻ｔ２４で、現像液吐出制御部４４は、スプレノズル２０からの現像液の吐出を停止させる。次いで、時刻ｔ２４から所定時間（たとえば、０．５秒〜１秒程度）経過した時刻ｔ２５で、スプレノズル移動制御部４２は、図６に示したように、スプレノズル２０の吐出位置から待機位置への移動を開始させる（ステップＳＴ２４）。
【００３６】
スプレノズル２０が待機位置へ戻った後は、実施の形態１の場合と同様の洗浄工程が行われる。すなわち、リンスノズル移動制御部４３は、リンスノズル３０をウエハＷの中心部付近の上方の吐出位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１４）。次いで、時刻ｔ２６で、回転制御部４１は、ウエハＷの回転を開始させて、ウエハＷの回転数を目標回転数まで上昇させる。また、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１５）。現在時刻が時刻ｔ２７に達すると、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を停止させる。同時に、リンスノズル移動制御部４３は、リンスノズル３０を吐出位置から待機位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１６）。そして、回転制御部４１は、ウエハＷの回転数をさらに高い目標回転数に上昇させてその回転数を時刻ｔ２８まで維持することにより、スピンドライを行う（ステップＳＴ１７）。その後、現在時刻が時刻ｔ２９に達したときにシーケンスが完了する。
【００３７】
以上に説明したように実施の形態２によれば、図８に示したように、スプレノズル２０の経路Ｐ３の終点位置から吐出位置への水平移動の間（時刻ｔ２１〜ｔ２２）、ウエハＷは回転せず、停止している。このため、たとえ、経路Ｐ４の終点位置（吐出位置）でスプレノズル２０が停止する際にスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したとしても、その残留現像液がレジスト膜上で放射状または円弧状の筋となって広がることを確実に防止することができる。
【００３８】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。実施の形態３の現像装置は、現像処理のシーケンスを除いて、実施の形態１の現像処置１と同じ構成を有している。図９は、実施の形態３に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【００３９】
図９に示されるように、現像液吐出制御部４４は、スプレノズル２０が吐出位置に到達する予定時刻ｔ３３よりもオフセット時間δ（たとえば、０．５秒）だけ前の時刻ｔ３２にスプレノズル２０から現像液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１２Ｂ）。このほかの点は、実施の形態１に係る図３のシーケンスとほぼ同じである。
【００４０】
このように実施の形態３によれば、たとえ、スプレノズル２０の移動停止時の衝撃や慣性により、スプレノズル２０に付着している残留現像液がウエハＷ上に飛散する場合でも、その残留現像液がウエハＷ上に付着する一瞬先に、新鮮な現像液を高圧で吐出することができる。したがって、残留現像液が新鮮な現像液よりも先行して付着することによる現像不良の発生を防止することができる。
【００４１】
なお、このオフセット時間δを任意の値に定めることができるが、現像液の吐出開始直後に新鮮な現像液がウエハＷに当たる位置が、ウエハＷの中心から大きく外れない許容範囲内に収まるようにオフセット時間δを設定すればよい。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ 半導体ウエハ、 １ 現像装置、 １０ 内カップ体、 １０ｈ 開口部、 １０ｓ 外側傾斜面、 １１ 外カップ体、 １１ｈ 開口部、 １２ スピンチャック、 １３ 回転軸、 １４ 回転駆動機構、 １５ 液受け部、 ２０ スプレノズル、 ２１ スプレノズル移動機構、 ２１０ アーム部材、 ２２ 制御弁、 ２３ 現像液供給源、 ２４ 待機ポッド、 ３０ リンスノズル、 ３１ リンスノズル移動機構、 ３１０ アーム部材、 ３２ 制御弁、 ３３ 洗浄液供給源、 ３４ 待機ポッド、 ４０ コントローラ、 ４１ 回転制御部、 ４２ スプレノズル移動制御部、 ４３ リンスノズル移動制御部、 ４４ 現像液吐出制御部、 ４５ 洗浄液吐出制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上の被処理膜に薬液を用いた処理を施す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、フォトリソグラフィ工程によりウエハ上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとして使用している。フォトリソグラフィ工程は、一般に、前処理が施されたウエハの被加工面に感光性樹脂材料（フォトレジスト）を塗布し乾燥させて感光性樹脂膜を形成する工程と、原版を通した光でこの感光性樹脂膜を露光して原版のパターンを感光性樹脂膜に転写する露光工程と、感光性樹脂膜に転写されたパターンを薬液（現像液）を用いて現像する現像工程とを含む。現像方式としては、たとえば、スプレ現像方式やディップ（浸漬）現像方式が知られている。スプレ現像方式は、スプレノズルの先端部から現像液を高圧で吐出させて感光性樹脂膜の表面に現像液を供給する方式である。この種のスプレ現像方式は、たとえば、特開２００７−１３４３６７号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３４３６７号公報（たとえば、段落００３２〜００３４、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スプレ現像方式では、同じスプレノズルを用いて複数のウエハに対して現像処理を連続して実行すると、スプレノズル先端部の吐出口付近に現像液が残留し、液滴となって感光性樹脂膜の上に滴下するという問題がある。スプレノズル先端部の吐出口付近に残留した現像液は、外気に触れて変質しているので、残留した現像液が新鮮な現像液よりも先行して感光性樹脂膜に滴下すると、現像不良を引き起こすおそれがある。かかる場合は、レジストパターンの膜厚にバラツキが生じたり、レジストパターンの寸法精度（たとえば、微小開口部の寸法精度）が低下したりするという問題がある。
【０００５】
上記に鑑みて本発明の目的は、スプレノズルの先端部付近に残留した現像液などの薬液が被処理膜上に滴下することを抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による基板処理装置は、被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に個別に相対移動させるノズル移動機構と、前記基材を回転させる回転駆動部と、前記スプレノズル移動機構の動作を制御するノズル移動制御部と、前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させる吐出制御部と、前記回転駆動部の動作を制御する回転制御部とを備え、前記ノズル移動機構は、前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記スプレノズルを前記基材に近づく方向へ水平移動させる水平移動機構と、前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記スプレノズルを下降させる昇降機構とを有し、前記水平移動機構は、前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを水平移動させることを特徴とする。
【０００７】
本発明による基板処理方法は、被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に相対移動させるノズル移動機構と、前記基材を回転させる回転駆動部とを備える基板処理装置における基板処理方法であって、前記スプレノズルを、前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記基材に近づく方向へ前記ノズル移動機構に水平移動させるステップと、前記スプレノズルを、前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記ノズル移動機構に下降させるステップと、前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを前記ノズル移動機構に水平移動させるステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スプレノズルの先端部付近に残留した薬液が被処理膜上に滴下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施の形態１の基板処理装置である現像装置の主要な構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した現像装置の一部を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【図４】実施の形態１のスプレノズルの移動経路（往路）を示す図である。
【図５】現像液の吐出状態を概略的に示す図である。
【図６】実施の形態１のスプレノズルの移動経路（復路）を示す図である。
【図７】実施の形態１のリンスノズルの移動経路（往路）を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【図９】実施の形態３に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る種々の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の基板処理装置である現像装置１の主要な構成を概略的に示す図であり、図２は、図１に示した現像装置１の一部を示す平面図である。図１の構成の一部は概略断面で示されている。図１に示されるように、現像装置１は、半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」と呼ぶ。）の裏面を支持するスピンチャック（支持部材）１２と、スピンチャック１２を回転軸１３を介して回転させる回転駆動機構１４とを備える。現像装置１は、ウエハＷの上面に形成されている被処理膜である感光性樹脂膜（図示せず）に対してスプレ現像方式による現像処理を施す装置である。この感光性樹脂膜は、たとえばスピンコート法により塗布形成されたレジスト膜である。このレジスト膜には、ウエハＷが現像装置１に搬入される前に、露光装置によりマスク原版を通した光で露光されて当該マスク原版のパターンが転写されている。
【００１２】
スピンチャック１２は、現像装置１内にロードされたウエハＷの裏面のほぼ中心部を真空吸着してウエハＷを水平状態（ウエハＷの上面がＺ軸方向に対して垂直となる状態）に保持する。回転駆動機構１４は、コントローラ４０の回転制御部４１の制御を受けて動作する駆動モータ（図示せず）を含み、スピンチャック１２をその中心軸Ａ１の回りに回転させることでウエハＷを回転させる。ウエハＷの回転速度（単位：ｒｐｍ）は、コントローラ４０の回転制御部４１によって制御される。
【００１３】
また、図１及び図２に示されるように、現像装置１は、上方に開口する円形の開口部１１ｈを有する環状の外カップ体（環状部材）１１と、この外カップ体１１の内部空間に配置された環状の内カップ体（薬液規制部材）１０とを備える。図１には、これら内カップ体１０と外カップ体１１とが概略断面で示されている。内カップ体１０は、外カップ体１１の開口部１１ｈよりも径の小さな円形の開口部１０ｈを有している。また、外カップ体１１と内カップ体１０とは、それぞれ、ウエハＷの外縁部を取り囲むように配置されており、図２に示されるように、外カップ体１１の開口部１１ｈと内カップ体１０の開口部１０ｈとを通してウエハＷの全体を上方から見ることができる。後述するように、これら開口部１０ｈ，１１ｈを通じて現像液や洗浄液がウエハＷの表面に吐出される。内カップ体１０は、回転するウエハＷから飛散した現像液や洗浄液を下方に導くための環状の内側傾斜面１０ｇを有している。内側傾斜面１０ｇは、ウエハＷの表面に対して約４５°で傾斜している。この内側傾斜面１０ｇに飛散した現像液や洗浄液は、内側傾斜面１０ｇで下方に跳ね返ることとなる。
【００１４】
また、内カップ体１０は、ウエハＷとは反対側（外側）を向く環状の外側傾斜面１０ｓを有している。図２に示されるように、この外側傾斜面１０ｓは、外カップ体１１の開口部１１ｈを通して上方から見ることができる。
【００１５】
一方、ウエハＷの下方には、図１の断面図で示されるようにスピンチャック１２と回転軸１３とを取り囲むように環状の液受け部１５が配置されている。この液受け部１５は、ウエハＷの上面から下方に流れ出た現像液や洗浄液を貯留し、これら現像液や洗浄液を廃液するための外部排出口（図示せず）に導く構造を有する。また、図示されていないが、ウエハＷの下方には、排気管や、ウエハＷの裏面に洗浄液を吐出する裏面洗浄ノズルも設けられている。
【００１６】
スプレノズル２０は、現像処理が開始される前には、図１及び図２に示されるように、待機ポッド２４の上の待機位置に位置付けされている。このスプレノズル２０は、現像液供給源２３から制御弁２２を介して高圧で供給された薬液（現像液）をその先端部２０ｔの吐出口から下方に扇状に吐出する機構を有する。制御弁２２は、コントローラ４０の現像液吐出制御部４４の制御を受けて動作し、スプレノズル２０から吐出される現像液の流量を調整する機能を有している。現像液供給源２３は、たとえば、ポジ型またはネガ型のレジスト膜の露光部または非露光部を溶解させる現像液を供給するものである。ポジ型のレジスト膜に対しては、たとえば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）などの水系アルカリ現像液を供給することができる。
【００１７】
また、図２に示されるように、スプレノズル２０は、その先端部２０ｔの吐出口を下方に向けた状態で棒状のアーム部材２１０に取り付けられている。スプレノズル移動機構２１は、ウエハＷに対してアーム部材２１０を高さ方向（±Ｚ軸方向）に相対的に昇降させる昇降機構と、図２に示されるようにウエハＷに対してアーム部材２１０を水平方向（±Ｘ軸方向）に相対移動させる水平移動機構とを含む。スプレノズル移動機構２１の昇降機構は、たとえば、アーム部材２１０を上下動させるエアシリンダで構成されればよいが、これに限定されるものではない。また、スプレノズル移動機構２１の水平移動機構は、たとえば、駆動モータと、この駆動モータの回転力を直線運動に変換する駆動ベルトとで構成することができる。なお、現像装置１は、アーム部材２１０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿ってスプレノズル２０を移動させる駆動機構を有していてもよい。
【００１８】
一方、リンスノズル３０は、洗浄処理が開始される前は、図１及び図２に示されるように、待機ポッド３４上の待機位置に位置付けされている。このリンスノズル３０は、洗浄液供給源３３から制御弁３２を介して高圧で供給された洗浄液（たとえば、純水）をその先端部３０ｔの吐出口から下方に向けて吐出する機構を有する。制御弁３２は、コントローラ４０の洗浄液吐出制御部４５の制御を受けて動作し、リンスノズル３０から吐出される洗浄液の流量を調整する機能を有している。
【００１９】
また、図２に示されるように、リンスノズル３０は、その先端部３０ｔの吐出口を下方に向けた状態で棒状のアーム部材３１０に取り付けられている。リンスノズル移動機構３１は、図２に示されるように、アーム部材３１０をＸ−Ｙ平面に沿って水平旋回させる機構を有している。なお、リンスノズル移動機構３１は、アーム部材３１０をその長手方向に沿って伸縮自在にする機構を有していてもよい。
【００２０】
コントローラ（シーケンス制御部）４０は、回転駆動機構１４の動作を制御する回転制御部４１と、スプレノズル移動機構２１の動作を制御するスプレノズル移動制御部４２と、スプレノズル２０用の制御弁２２の動作を制御する現像液吐出制御部４４と、リンスノズル移動機構３１の動作を制御するリンスノズル移動制御部４３と、リンスノズル３０用の制御弁３２の動作を制御する洗浄液吐出制御部４５とを含む。このようなコントローラ４０は、たとえば、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、タイマー回路と、入出力インターフェースとで構成することができる。マイクロプロセッサは、不揮発性メモリからプログラムあるいは実行形式のファイルを読み出し実行することでコントローラ４０の機能を実現することが可能である。
【００２１】
次に、図３を参照しつつ、上記現像装置１の動作を以下に説明する。図３は、実施の形態１に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。図３のグラフの横軸は、経過時間（シーケンス時間）を表し、その縦軸は、ウエハＷの回転数（単位：ｒｐｍ）を表している。
【００２２】
初期状態（時刻ｔ＝ｔ０）では、ウエハＷの回転は停止しており、スプレノズル２０は、待機ポッド２４上の待機位置にあり、リンスノズル３０は待機ポッド３４上の待機位置にある。シーケンスが開始されると、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を上下に移動させる（ステップＳＴ１０）。具体的には、図４（Ａ）に示されるように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ１に沿って待機位置から外カップ体１１の上端よりも高い位置まで上昇させる。続けて、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ２に沿ってウエハＷの方向へ水平移動させて、スプレノズル２０の先端部２０ｔの吐出口を外側傾斜面１０ｓの直上に位置付けする。続けて、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ３に沿って下降させる。なお、スプレノズル２０を待機位置からいきなりウエハＷの方向へ水平移動させると、スプレノズル２０が外カップ体１１に衝突するので、スプレノズル２０を経路Ｐ１に沿って上昇させる必要がある。
【００２３】
次に、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を水平方向に移動させて、ウエハＷの中心部付近の直上の吐出位置にスプレノズル２０の先端部２０ｔを位置付けする（ステップＳＴ１１）。具体的には、図４（Ｂ）に示されるように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ４に沿って吐出位置まで水平移動させる。このときの水平移動の速度は、たとえば、１００ｍｍ／秒程度の低速に設定される。
【００２４】
ところで、時刻ｔ１１でスプレノズル２０が経路Ｐ３の終点位置に達すると、これに応じて、図３に示されるように、回転駆動機構１４は、回転制御部４１の制御を受けてウエハＷの回転を開始させる。ウエハＷの回転数が目標回転数（たとえば、約２５００ｒｐｍ）に到達し、ウエハＷの高速回転が安定した後の時刻ｔ１２で、現像液吐出制御部４４は、図５（Ａ），（Ｂ）に示されるようにスプレノズル２０の先端部２０ｔからウエハＷに向けて現像液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１２）。図５（Ａ）は、Ｙ軸方向から現像液Ｓ１の吐出された状態を概略的に示す図であり、図５（Ｂ）は、Ｘ軸方向から現像液Ｓ１の吐出された状態を概略的に示す図である。説明の便宜上、これら図５（Ａ），（Ｂ）には、内カップ体１０や外カップ体１１は示されていない。図５（Ｂ）に示されるように、ウエハＷの直径とほぼ同じ幅Δ（スプレ幅と呼ばれる。）を持つ扇状に広がる現像液Ｓ１がウエハＷ上のレジスト膜に吐出される。スプレ幅Δは、ウエハＷに対するスプレノズル２０の吐出位置や現像液の流量を設定することで適宜調整することができる。ウエハＷに到達した現像液Ｓ１は、高速回転するウエハＷの遠心力の作用を受けてウエハＷの全面に広がることとなる。
【００２５】
一方、回転駆動機構１４は、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間、ウエハＷの回転数を低下させて、時刻ｔ１３でウエハＷの回転を停止させる。また、時刻ｔ１３で、現像液吐出制御部４４は、スプレノズル２０からの現像液の吐出を停止させる。
【００２６】
その後、時刻ｔ１３から所定時間（たとえば、０．５秒〜１秒程度）経過した時刻ｔ１４で、スプレノズル移動制御部４２は、スプレノズル２０の吐出位置から待機位置への移動を開始させる（ステップＳＴ１３）。具体的には、スプレノズル移動制御部４２は、図６に示されるように、スプレノズル２０を経路Ｐ１０に沿って上昇させる。次いで、スプレノズル移動制御部４２は、スプレノズル２０を経路Ｐ１１に沿って待機位置の上方の位置まで水平移動させる。そして、スプレノズル移動制御部４２は、スプレノズル２０を経路Ｐ１２に沿って待機位置まで下降させる。
【００２７】
その後、所定時間経過後に、リンスノズル移動制御部４３は、図７に示されるように、リンスノズル３０をウエハＷの中心部付近の上方の吐出位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１４）。なお、リンスノズル３０の吐出位置は、スプレノズル２０の吐出位置と同一である必要はない。次に、図３に示されるように、リンスノズル３０が吐出位置まで移動した後の時刻ｔ１５で、回転制御部４１は、ウエハＷの回転を開始させて、ウエハＷの回転数を目標回転数（たとえば、約２０００ｒｐｍ）まで上昇させる。同時に、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１５）。吐出された洗浄液は、高速回転するウエハＷの遠心力を受けてウエハＷの全面に広がることとなる。
【００２８】
その後、現在時刻が時刻ｔ１６に達すると、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を停止させる。同時に、リンスノズル移動制御部４３は、リンスノズル３０を吐出位置から待機位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１６）。そして、回転制御部４１は、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７までの十秒〜数十秒間、ウエハＷの回転数をさらに高い目標回転数（たとえば、約４０００ｒｐｍ）に上昇させてスピンドライを行う（ステップＳＴ１７）。その後、現在時刻が時刻ｔ１８に達したときにシーケンスが完了する。
【００２９】
以上に説明したように、本実施の形態では、図４（Ａ）に示したようにスプレノズル２０を経路Ｐ１で上昇させ、経路Ｐ２で水平移動させ、経路Ｐ３でウエハＷの外縁部の外側の位置まで下降させる。このため、経路Ｐ３の終点位置でウエハＷが停止する際の衝撃や慣性により、スプレノズル２０の吐出口付近の残留現像液が滴下したり飛散したりしても、ウエハＷ上のレジスト膜に付着する可能性を低くすることができる。ここで、不要な残留現像液をスプレノズル２０から振り落とすことも可能になる。また、経路Ｐ３の終点位置は、内カップ体１０の外側傾斜面１０ｓの直上位置に設定されているので、残留現像液が滴下したり飛散したりしても、その残留現像液は、ウエハＷとは反対側に向いた外側傾斜面１０ｓで跳ね返るので、この外側傾斜面１０ｓからウエハＷの側に現像液が飛散することが防止される。さらに、図４（Ｂ）に示したように、スプレノズル２０は、経路Ｐ３の終点位置から吐出位置まで低速で移動するので、スプレノズル２０の水平移動時の振動や慣性により、残留現像液がウエハＷの上に滴下することを抑制することができる。したがって、スプレノズル２０の待機位置から吐出位置への移動の際に、スプレノズル２０の吐出口付近の残留現像液が滴下してレジスト膜に付着することを抑制することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、図３に示されるように、スプレノズル２０が図４の経路Ｐ３の終点位置に達した直後の時刻ｔ１３でウエハＷの回転を開始させている。このため、仮に、経路Ｐ３の終点位置でスプレノズル２０が停止する際の衝撃や慣性によりスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したとしても、その残留現像液は、ウエハＷ上のレジスト膜上で筋状に広がることがない。従来は、ウエハＷの回転を開始させた後にスプレノズル２０を待機位置から吐出位置まで移動させていたので、スプレノズル２０が停止する際にスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したときには、高速回転するウエハＷの遠心力を受けてその残留現像液が放射状または円弧状の筋となって広がるという問題があった。これに対し、本実施の形態では、スプレノズル２０が図４の経路Ｐ３の終点位置に達した後にウエハＷの回転を開始させているので、たとえ、経路Ｐ３の終点でスプレノズル２０が停止する際にスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したとしても、現像不良の発生範囲を抑制することができる。
【００３１】
なお、現像液の吐出直前または吐出直後に、あるいは、現像処理を複数回実行した後に、待機位置にあるスプレノズル２０から新鮮な現像液を高圧で吐出させて、スプレノズル２０から残留現像液を除去するというディスペンス処理を行うことができる。しかしながら、ディスペンス処理は、外気に触れて変質した残留現像液だけでなく、新鮮な現像液をも廃棄させる処理なので、製造コスト上昇の一因となるという問題がある。本実施の形態の現像装置１は、ディスペンス処理の回数を大幅に低減させ、あるいは、ディスペンス処理を無くすことができるので、半導体装置の製造コストを抑制することもできる。
【００３２】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。実施の形態２の現像装置は、現像処理のシーケンスを除いて、実施の形態１の現像装置と同じ構成を有している。図８は、実施の形態２に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【００３３】
実施の形態１の場合と同様に、シーケンスが開始されると、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を上下に移動させる（ステップＳＴ１０）。具体的には、図４（Ａ）に示したように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ１で上昇させ、経路Ｐ２で水平移動させ、経路Ｐ３でウエハＷの外縁部の外側の位置まで下降させる。
【００３４】
次に、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を水平方向に移動させて、ウエハＷの中心部付近の直上の吐出位置にスプレノズル２０の先端部２０ｔを位置付けする（ステップＳＴ２１）。具体的には、図４（Ｂ）に示したように、スプレノズル移動機構２１は、スプレノズル２０を経路Ｐ４に沿って吐出位置まで低速で水平移動させる。ただし、図８に示されるように、回転制御部４１は、スプレノズル２０を水平移動させる間（時刻ｔ２１〜ｔ２２）はウエハＷの回転を開始させない。
【００３５】
スプレノズル２０が吐出位置まで移動すると（時刻ｔ２２）、これに応じて、回転駆動機構１４は、回転制御部４１の制御を受けてウエハＷの回転を開始させる。ウエハＷの回転数が目標回転数（たとえば、約２５００ｒｐｍ）に到達し、ウエハＷの高速回転が安定するまで、スプレノズル２０は吐出位置で待機している（ステップＳＴ２２）。そして、ウエハＷの高速回転が安定した後の時刻ｔ２３で、現像液吐出制御部４４は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、スプレノズル２０の先端部２０ｔからウエハＷに向けて現像液の吐出を開始させる（ステップＳＴ２３）。同時に、回転駆動機構１４は、時刻ｔ２３〜ｔ２４の間、ウエハＷの回転数を低下させて、時刻ｔ２４でウエハＷの回転を停止させる。また、時刻ｔ２４で、現像液吐出制御部４４は、スプレノズル２０からの現像液の吐出を停止させる。次いで、時刻ｔ２４から所定時間（たとえば、０．５秒〜１秒程度）経過した時刻ｔ２５で、スプレノズル移動制御部４２は、図６に示したように、スプレノズル２０の吐出位置から待機位置への移動を開始させる（ステップＳＴ２４）。
【００３６】
スプレノズル２０が待機位置へ戻った後は、実施の形態１の場合と同様の洗浄工程が行われる。すなわち、リンスノズル移動制御部４３は、リンスノズル３０をウエハＷの中心部付近の上方の吐出位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１４）。次いで、時刻ｔ２６で、回転制御部４１は、ウエハＷの回転を開始させて、ウエハＷの回転数を目標回転数まで上昇させる。また、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１５）。現在時刻が時刻ｔ２７に達すると、洗浄液吐出制御部４５は、リンスノズル３０から洗浄液の吐出を停止させる。同時に、リンスノズル移動制御部４３は、リンスノズル３０を吐出位置から待機位置まで旋回移動させる（ステップＳＴ１６）。そして、回転制御部４１は、ウエハＷの回転数をさらに高い目標回転数に上昇させてその回転数を時刻ｔ２８まで維持することにより、スピンドライを行う（ステップＳＴ１７）。その後、現在時刻が時刻ｔ２９に達したときにシーケンスが完了する。
【００３７】
以上に説明したように実施の形態２によれば、図８に示したように、スプレノズル２０の経路Ｐ３の終点位置から吐出位置への水平移動の間（時刻ｔ２１〜ｔ２２）、ウエハＷは回転せず、停止している。このため、たとえ、経路Ｐ４の終点位置（吐出位置）でスプレノズル２０が停止する際にスプレノズル２０からウエハＷ上に残留現像液が飛散したとしても、その残留現像液がレジスト膜上で放射状または円弧状の筋となって広がることを確実に防止することができる。
【００３８】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。実施の形態３の現像装置は、現像処理のシーケンスを除いて、実施の形態１の現像処置１と同じ構成を有している。図９は、実施の形態３に係る現像処理のシーケンスの一例を概略的に示すタイミングチャートである。
【００３９】
図９に示されるように、現像液吐出制御部４４は、スプレノズル２０が吐出位置に到達する予定時刻ｔ３３よりもオフセット時間δ（たとえば、０．５秒）だけ前の時刻ｔ３２にスプレノズル２０から現像液の吐出を開始させる（ステップＳＴ１２Ｂ）。このほかの点は、実施の形態１に係る図３のシーケンスとほぼ同じである。
【００４０】
このように実施の形態３によれば、たとえ、スプレノズル２０の移動停止時の衝撃や慣性により、スプレノズル２０に付着している残留現像液がウエハＷ上に飛散する場合でも、その残留現像液がウエハＷ上に付着する一瞬先に、新鮮な現像液を高圧で吐出することができる。したがって、残留現像液が新鮮な現像液よりも先行して付着することによる現像不良の発生を防止することができる。
【００４１】
なお、このオフセット時間δを任意の値に定めることができるが、現像液の吐出開始直後に新鮮な現像液がウエハＷに当たる位置が、ウエハＷの中心から大きく外れない許容範囲内に収まるようにオフセット時間δを設定すればよい。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ 半導体ウエハ、 １ 現像装置、 １０ 内カップ体、 １０ｈ 開口部、 １０ｓ 外側傾斜面、 １１ 外カップ体、 １１ｈ 開口部、 １２ スピンチャック、 １３ 回転軸、 １４ 回転駆動機構、 １５ 液受け部、 ２０ スプレノズル、 ２１ スプレノズル移動機構、 ２１０ アーム部材、 ２２ 制御弁、 ２３ 現像液供給源、 ２４ 待機ポッド、 ３０ リンスノズル、 ３１ リンスノズル移動機構、 ３１０ アーム部材、 ３２ 制御弁、 ３３ 洗浄液供給源、 ３４ 待機ポッド、 ４０ コントローラ、 ４１ 回転制御部、 ４２ スプレノズル移動制御部、 ４３ リンスノズル移動制御部、 ４４ 現像液吐出制御部、 ４５ 洗浄液吐出制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、
前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、
前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に個別に相対移動させるノズル移動機構と、
前記基材を回転させる回転駆動部と、
前記スプレノズル移動機構の動作を制御するノズル移動制御部と、
前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させる吐出制御部と、
前記回転駆動部の動作を制御する回転制御部と
を備え、
前記ノズル移動機構は、
前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記スプレノズルを前記基材に近づく方向へ水平移動させる水平移動機構と、
前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記スプレノズルを下降させる昇降機構と
を有し、
前記水平移動機構は、前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを水平移動させる、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、前記回転駆動部は、前記スプレノズルが前記下方位置に移動するまでは前記基材を回転させず、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置に到達した後に前記基材の回転を開始させる、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、前記回転駆動部は、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置へ到達した直後に前記基材の回転を開始させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置であって、前記吐出制御部は、前記スプレノズルが前記吐出位置に到達する予定時刻よりもオフセット時間だけ前の時刻に前記スプレノズルから前記薬液の吐出を開始させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項２に記載の基板処理装置であって、前記回転駆動部は、前記スプレノズルが前記下方位置から前記吐出位置まで移動した後に前記基材の回転を開始させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記基材とは反対側の方向を向く傾斜面を有する薬液規制部材をさらに備え、
前記第１の下方位置は、前記傾斜面の直上に設定されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、前記吐出制御部は、前記基材の回転数が所定の目標回転数に達した後に、前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、前記昇降機構は、前記基材の外縁部よりも外側の待機位置から前記第１の上方位置へ前記スプレノズルを上昇させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記基材の外縁部を取り囲む環状部材をさらに備え、
前記環状部材は、前記待機位置よりも高く且つ前記第１の上方位置よりも低い上端を有する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記被処理膜は、露光処理が施された感光性樹脂膜であり、
前記薬液は、前記感光性樹脂膜の露光部または非露光部を溶解させる現像液である、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板処理装置であって、前記基材は半導体ウエハであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に相対移動させるノズル移動機構と、前記基材を回転させる回転駆動部とを備える基板処理装置における基板処理方法であって、
前記スプレノズルを、前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記基材に近づく方向へ前記ノズル移動機構に水平移動させるステップと、
前記スプレノズルを、前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記ノズル移動機構に下降させるステップと、
前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを前記ノズル移動機構に水平移動させるステップと
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理方法であって、前記スプレノズルが前記下方位置に移動するまでは前記基材を回転させず、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置に到達した後に、前記回転駆動部の動作を制御して前記基材の回転を開始させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の基板処理方法であって、前記基材の回転は、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置へ到達した直後に開始させられることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基板処理方法であって、前記スプレノズルが前記吐出位置に到達する予定時刻よりもオフセット時間だけ前の時刻に前記スプレノズルから前記薬液の吐出を開始させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の基板処理方法であって、前記基板の回転は、前記スプレノズルが前記下方位置から前記吐出位置まで移動した後に開始させられることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１７】
請求項１２から１６のうちのいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記基板処理装置は、前記基材とは反対側の方向を向く傾斜面を有する薬液規制部材をさらに備え、
前記第１の下方位置は、前記傾斜面の直上に設定されている
ことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１８】
請求項１２から１７のうちのいずれか１項に記載の基板処理方法であって、前記基材の回転数が所定の目標回転数に達した後に、前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１９】
請求項１２から１８のうちのいずれか１項に記載の基板処理方法であって、前記スプレノズルを、前記基材の外縁部よりも外側の待機位置から前記第１の上方位置へ前記ノズル移動機構に上昇させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１】
被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、
前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、
前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に個別に相対移動させるノズル移動機構と、
前記基材を回転させる回転駆動部と、
前記スプレノズル移動機構の動作を制御するノズル移動制御部と、
前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させる吐出制御部と、
前記回転駆動部の動作を制御する回転制御部と
を備え、
前記ノズル移動機構は、
前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記スプレノズルを前記基材に近づく方向へ水平移動させる水平移動機構と、
前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記スプレノズルを下降させる昇降機構と
を有し、
前記水平移動機構は、前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを水平移動させる、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、前記回転駆動部は、前記スプレノズルが前記下方位置に移動するまでは前記基材を回転させず、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置に到達した後に前記基材の回転を開始させる、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、前記回転駆動部は、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置へ到達した直後に前記基材の回転を開始させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置であって、前記吐出制御部は、前記スプレノズルが前記吐出位置に到達する予定時刻よりもオフセット時間だけ前の時刻に前記スプレノズルから前記薬液の吐出を開始させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項２に記載の基板処理装置であって、前記回転駆動部は、前記スプレノズルが前記下方位置から前記吐出位置まで移動した後に前記基材の回転を開始させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記基材とは反対側の方向を向く傾斜面を有する薬液規制部材をさらに備え、
前記第１の下方位置は、前記傾斜面の直上に設定されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、前記吐出制御部は、前記基材の回転数が所定の目標回転数に達した後に、前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、前記昇降機構は、前記基材の外縁部よりも外側の待機位置から前記第１の上方位置へ前記スプレノズルを上昇させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記基材の外縁部を取り囲む環状部材をさらに備え、
前記環状部材は、前記待機位置よりも高く且つ前記第１の上方位置よりも低い上端を有する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記被処理膜は、露光処理が施された感光性樹脂膜であり、
前記薬液は、前記感光性樹脂膜の露光部または非露光部を溶解させる現像液である、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板処理装置であって、前記基材は半導体ウエハであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
被処理膜を上面に有する基材を支持する支持部材と、前記被処理膜を処理するための薬液を吐出するスプレノズルと、前記スプレノズルを前記支持部材に対して高さ方向及び水平方向に相対移動させるノズル移動機構と、前記基材を回転させる回転駆動部とを備える基板処理装置における基板処理方法であって、
前記スプレノズルを、前記基材の位置よりも高い第１の上方位置から、前記基材の外縁部よりも外側の第２の上方位置まで前記基材に近づく方向へ前記ノズル移動機構に水平移動させるステップと、
前記スプレノズルを、前記第２の上方位置から、該第２の上方位置よりも低く且つ前記基材の位置よりも高い下方位置へ前記ノズル移動機構に下降させるステップと、
前記スプレノズルが前記下方位置へ移動した後に、該下方位置から前記基材の直上の吐出位置に前記スプレノズルを前記ノズル移動機構に水平移動させるステップと
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理方法であって、前記スプレノズルが前記下方位置に移動するまでは前記基材を回転させず、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置に到達した後に、前記回転駆動部の動作を制御して前記基材の回転を開始させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の基板処理方法であって、前記基材の回転は、前記スプレノズルが前記第２の上方位置から前記下方位置へ到達した直後に開始させられることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基板処理方法であって、前記スプレノズルが前記吐出位置に到達する予定時刻よりもオフセット時間だけ前の時刻に前記スプレノズルから前記薬液の吐出を開始させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の基板処理方法であって、前記基板の回転は、前記スプレノズルが前記下方位置から前記吐出位置まで移動した後に開始させられることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１７】
請求項１２から１６のうちのいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記基板処理装置は、前記基材とは反対側の方向を向く傾斜面を有する薬液規制部材をさらに備え、
前記第１の下方位置は、前記傾斜面の直上に設定されている
ことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１８】
請求項１２から１７のうちのいずれか１項に記載の基板処理方法であって、前記基材の回転数が所定の目標回転数に達した後に、前記スプレノズルから前記被処理膜に向けて前記薬液を吐出させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１９】
請求項１２から１８のうちのいずれか１項に記載の基板処理方法であって、前記スプレノズルを、前記基材の外縁部よりも外側の待機位置から前記第１の上方位置へ前記ノズル移動機構に上昇させるステップをさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１４２３９６（Ｐ２０１２−１４２３９６Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９３５１５（Ｐ２０１０−２９３５１５）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（３０８０３３７１１）ラピスセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（３０８０３３７１１）ラピスセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
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