塗布、現像方法及び塗布、現像装置。
【課題】レジストを塗布し、露光後に現像を行ってレジストパターンを形成するにあたって、レジスト表面に残渣が付着することで生ずる現像欠陥を抑制すること。
【解決手段】ウエハＷの表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、その後レジスト膜が形成されたウエハＷの表面を露光して、この露光処理されたウエハＷの表面に、酸性アルコールＬを供給して、当該表面に形成されているレジスト膜の低分子層の一部を溶解し、さらに、その後行われる現像処理に用いられる現像液に対する当該低分子層の溶解性を高める。
【解決手段】ウエハＷの表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、その後レジスト膜が形成されたウエハＷの表面を露光して、この露光処理されたウエハＷの表面に、酸性アルコールＬを供給して、当該表面に形成されているレジスト膜の低分子層の一部を溶解し、さらに、その後行われる現像処理に用いられる現像液に対する当該低分子層の溶解性を高める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にレジスト液を塗布し、露光後の基板に対して現像を行う塗布、現像装置及び塗布、現像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程におけるフォトリソグラフィ工程は、基板の表面に例えば化学増幅型のレジスト液を塗布し、その後、露光装置にてレジスト膜を所定のマスクを介して露光処理し、次に、レジスト膜を現像処理することによって、ウエハ上に所定のレジストパターンを形成することにより行われる。
【０００３】
ところでレジスト液中には低分子成分が含まれ、この低分子成分には、現像液に不溶解であって残渣となる残渣発生因子が含まれている。そしてレジスト膜を形成したときにその表面に数ｎｍ程度の低分子層が形成され、この低分子層は露光処理及び加熱処理（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）の後にも残留し続ける。図１３（ａ）、（ｂ）は低分子成分に含まれる不溶解成分Ｐがレジスト膜Ｒの表面部分に残留している様子を示す。図１３中１０１は下地膜、〇印は酸（Ｈ+）を示している。この不溶解成分Ｐは図１３（ｃ）に示すように現像液により現像処理された後においても残渣としてレジストパターンの溝部１０やレジスト部位の側壁等に残留する。
【０００４】
その後、ウエハを回転させながら中心部に純水を供給することによりスピン純水リンスが行われるが、線幅がより微細化するとパターン内に残存して現像欠陥を引き起こしやすくなる。また下地膜１０１よりもレジスト膜Ｒにおける水の接触角が大きい場合が多く、特に液浸露光に用いられるレジスト液は撥水性のものを使用することが検討されていることから、この場合には、純水を振り切るときに実施例で説明する図１１（ａ）に示すように純水が途切れて液滴となって残留し、不溶解成分Ｐを含有した純水リンスＷＬがレジストパターンの溝部１０に取り残された状態で乾燥するため、当該溝部１０に不溶解成分Ｐが残留して、現像欠陥となる。以上の結果、予め得ようとしているレジストパターンに悪影響を与え、半導体製造プロセスの歩留りが低下してしまう。
【０００５】
また、図１３（ｄ）に示すように純水リンスによって取り除くことができなかった不溶解成分Ｐが、レジスト膜Ｒに付着して後の検査工程で光学的な理由等で検査をクリアすることができず、この結果、欠陥品として扱われ、先の場合と同様に半導体製造プロセスの歩留りの低下の原因となる。
【０００６】
一方、特許文献１には、ウエハを露光処理し、加熱処理した後に、さらに酸処理することによって残渣の発生を抑制する手法が記載されている。また、特許文献２には、ウエハを現像処理する前に、当該ウエハへ酸性の液体を供給し、残渣の発生を抑制する手法が記載されている。しかし、レジストは酸に溶解するため、これらの発明では形成されるレジスト膜の膜減りの度合いが大きくなる不具合がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２１５７３４号
【特許文献２】特開２００３−３２４０６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、レジストを塗布し、露光後に現像を行ってレジストパターンを形成するにあたり、レジスト表面に残渣が付着することで生ずる現像欠陥を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る塗布、現像方法は、基板の表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜が形成された基板の表面を露光する工程と、
露光処理された基板の表面に、アルコールを供給して、当該表面を洗浄する洗浄工程と、
その後、基板の表面に現像液を供給して、レジストパターンを形成する現像工程と、を備えたことを特徴とする。
また、前記アルコールは酸と混合されて供給されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る塗布、現像方法は、露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の前に行われることを特徴とする構成としてもよく。
また、露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の後に行われることを特徴とする構成としてもよい。
【００１１】
本発明に係る塗布、現像装置は、基板の表面にレジスト液を塗布する塗布モジュールと、レジスト膜が形成され、露光された基板を現像する現像モジュールと、を備えた塗布、現像装置において、
基板保持部とこの基板保持部に保持された基板の表面を洗浄するためにアルコールを吐出する洗浄ノズルとを有する洗浄モジュールと、
露光された基板に対して現像モジュールにて現像が行なわれる前に前記洗浄モジュールにて洗浄を行うように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
また、前記塗布、現像装置は、前記洗浄ノズルからアルコールを酸に混合した薬液を前記基板の表面に吐出するための薬液供給系を備えたことを特徴とする構成としてもよい。
また、前記塗布、現像装置は、露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールに搬入する前に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする構成としてもよく。
【００１２】
また、露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールにて加熱処理された後に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする構成としてもよい。
また、前記塗布、現像装置の前記洗浄モジュールにおける基板保持部は、現像モジュールにおける基板保持部を兼用していることを特徴とする構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、基板に形成されたレジスト膜を露光処理した後、現像処理する前に、当該レジスト膜にアルコール、または酸とアルコールとの混合液を供給している。このため、現像欠陥を引き起こすレジスト膜表面の残渣発生因子を予め除去し、またレジスト膜における水の接触角を小さくできることから、後述の実施例からも明らかなように現像欠陥の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置に露光装置を接続したパターン形成システム全体の構成を図１〜図３を用いて説明する。図中のＣは基板であるウエハＷを例えば２５枚収納することができる密閉型キャリア（ＦＯＵＰ）であり、このキャリアＣはキャリアブロックＢ１にて塗布、現像装置へ搬出入されるものである。当該キャリアブロックＢ１は、キャリアＣを載置することができる載置部１１を複数有したキャリア搬入部１２と、載置部１１から見て前方の壁面に設けられる開閉部１３と、この開閉部１３を介してキャリアＣからウエハＷを取り出し、後述する処理ブロックＢ２へ受け渡す受け渡しアームＡ１とにより構成されている。
【００１５】
前記キャリアブロックＢ１の隣には処理ブロックＢ２が設けられている。この処理ブロックＢ２は、キャリアブロックＢ１側から順に棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３と、メインアームＡ２、Ａ３とが交互に配列して設けられ、当該棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３の並びと反対側には液処理モジュールＵ４、Ｕ５が設けられている。前記メインアームＡ２、Ａ３は、各棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３及び各液処理モジュールＵ４、Ｕ５間のウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００１６】
前記棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、図３に示すようにウエハＷを加熱処理する加熱モジュール、ウエハＷを冷却する冷却モジュール（ＣＰＬ）及び受け渡しのためのステージを有する受け渡しモジュール（ＴＲＳ）等を備えている。加熱処理としては、レジスト塗布後の加熱処理（ＰＡＢ）、現像前の加熱処理（ＰＥＢ）、現像後の加熱処理（ＰＯＳＴ）等が挙げられ、図３では各加熱処理の名称を加熱モジュールの名称として便宜上記載してある。なお、図２及び図３において各モジュールの配列は便宜上のものである。
【００１７】
液処理モジュールＵ４、Ｕ５は、塗布液例えばレジスト液や現像液といった薬液を収容する薬液収容部１８の上に、塗布モジュール（ＣＯＴ）、現像モジュール（ＤＥＶ）、反射防止膜形成モジュール（ＢＡＲＣ）を複数段に積層した構成を取っている。前記塗布モジュール（ＣＯＴ）はウエハＷへレジスト液を塗布するものであり、前記現像モジュール（ＤＥＶ）はウエハＷを現像処理するものであり、前記反射防止膜形成モジュール（ＢＡＲＣ）はウエハＷに反射防止膜を形成するものである。
【００１８】
処理ブロックＢ２のキャリアブロックＢ１の反対側には、インターフェイスブロックＢ３が接続されている。さらに、このインターフェイスブロックＢ３に露光装置Ｂ４が接続されている。前記インターフェイスブロックＢ３は図４に示すように第１搬送室２１及び第２搬送室２２より構成されている。第１搬送室２１は、第１のインターフェイスアーム（ＩＦアーム）Ａ４と、バッファモジュールＢＭと、高精度温度調整ユニット等を積層して構成された棚ユニットＵ６、薬液リンスモジュール３を備えている。また、第２搬送室２２は第２のＩＦアームＡ５を備えている。
【００１９】
第１のＩＦアームＡ４は、処理ブロックＢ２と第２搬送室２２間におけるウエハＷの搬送を行い、また、バッファモジュールＢＭや棚ユニットＵ６へウエハＷを搬送する。第２のＩＦアームは第１搬送室２１と露光装置Ｂ４との間でウエハＷを搬送し、また、薬液リンスモジュール３への搬送も行う。前記棚ユニットＵ６は、ウエハＷの受け渡しを行うモジュールと、高精度温度調整モジュール（ＩＣＰＬ）とが上下に積層されたものである。
【００２０】
前記露光装置Ｂ４は、搬入ステージ２３と、搬出ステージ２４を有し、ウエハＷを例えばドライ露光するものである。前記搬入ステージ２３は、インターフェイスブロックＢ３からウエハＷを搬入するための載置部であり、前記搬出ステージ２４は、インターフェイスブロックＢ３へウエハＷを搬出するための載置部である。
【００２１】
次に薬液リンスモジュール３を図４を用いて説明する。図４中３１は筐体であり、この筐体３１の側壁にはウエハＷを搬出入するための搬出入口３３が設けられている。この搬出入口３３はシャッター３２により開閉されるものである。図中３４は基板保持部であるスピンチャックであり、ウエハＷを真空吸着することで水平に保持することが可能である。また、このスピンチャック３４は、回転駆動部３５により鉛直軸回りに回転することができ、ウエハＷの受け渡しができるように昇降することが可能である。前記筐体３１内にはスピンチャック３４を取り囲むようにカップ３６が設けられており、このカップ３６の底部は気液分離を行えるように環状の外側部３７Ａ、内側部３７Ｂに区画されている。前記外側部３７Ａには廃液管３８の一端が接続され、この廃液管３８の他端は酸性アルコール供給部５に接続されている。また、前記内側部３７Ｂには排気管３９が接続され、カップ３６の排気を行うことができる。
【００２２】
薬液リンスモジュール３は、酸性溶液とアルコールとの混合溶液である酸性アルコールＬをウエハＷへ供給するための薬液ノズル４１を有している。また、薬液ノズル４１には薬液供給管４３の一端が接続されており、この薬液供給管４３の他端はバルブや流量計等で構成される液供給機器系４４を介して酸性アルコール供給部５に接続されている。前記液供給機器系４４は、後述する制御部１００により制御され、酸性アルコールの流量等を調節することができる。前記酸性アルコールＬには酸が含有されるため、薬液リンスモジュール３の各部は耐酸性の強い材料により構成することが好ましい。例えば薬液ノズル４１はＰＦＡ（テトラフルオロエチレン）などの耐酸性の強い樹脂により構成される。
【００２３】
次に酸性アルコール供給部５は図５に示すように、浄化部４、酸性アルコール貯留タンク５１及び酸性溶液貯留タンク７１を有している。前記浄化部４は、酸性アルコールＬ中に含まれるおそれのある有機物等のパーティクルを除去するためのフィルタ（図示しない）を備えている。このため、薬液リンスモジュール３にて供給された酸性アルコールＬは、排液管３８を介して浄化部４にて精製され、酸性アルコール貯留部５１へ貯留される。前記酸性アルコール貯留タンク５１には、アルコール例えば４−メチルー２ペンタノール及び酸性溶液からなる酸性アルコールＬが貯留され、当該酸性アルコールＬに薬液供給管４３の一端が浸されている。この薬液供給管４３の他端は液供給機器系４４を介して薬液ノズル４１に接続されている。
【００２４】
また、酸性アルコール貯留タンク５１にはその上部より、加圧用ガス供給管６１の一端側が貯留されている酸性アルコールＬに接触しない位置に突入する形で設けられている。また、加圧用ガス供給管６１の他端側はバルブや流量調整部で構成されるガス供給機器系６２を介してガス供給源６３に接続されている。このガス供給源６３は、不活性ガスであるアルゴンＡｒを酸性アルコール貯留タンク５１へ供給し、当該酸性アルコール貯留タンク５１内を加圧することによって、酸性アルコールＬを薬液供給管４３を介して薬液ノズル４１へ押し出す役割を持つものである。前記ガス供給機器系６２は後述する制御部１００により制御されており、ガス供給源６３より流れ出るガスの流量等を調整することができる。
【００２５】
また、酸性アルコール貯留タンク５１には、酸化還元電位（ＯＲＰ）測定器からなる酸性度モニタ６４が設けられている。この酸性度モニタ６４の先端部位は検出部６５であり、酸性アルコールＬに浸された状態で、酸性アルコールＬの酸化還元電位を測定する。この測定された結果は、制御部１００へ信号として送信され、当該制御部１００はその信号に基づいてｐＨ値を演算する。
【００２６】
また、酸性アルコール貯留タンク５１には、その上部より酸性溶液供給管６６の一端が、突入して設けられており、酸性溶液供給管６６の他端は、バルブＶ１を介して酸性溶液貯留タンク７１へ接続され、後述の酸性溶液Ｅへ浸されている。前記バルブＶ１の開閉は、後述する制御部１００により制御されている。
【００２７】
前記酸性溶液貯留タンク７１には、酸性溶液Ｅが貯留されている。この酸性溶液Ｅは、酸性溶液供給管６６を介して酸性アルコール貯留タンク５１へ流入し、酸性アルコールＬの酸性度を高める役割を有する。当該酸性溶液Ｅとしては、トリフェニルスルホニウム塩((C6H5)S+CF3SO3-)、o-ニトロベンジルエステル(NO2(C6H5)CH2S2Ar)やトリフルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)等が用いられる。また、酸性溶液貯留タンク７１には、加圧用ガス供給管７２の一端が接続されており、この加圧用ガス供給管７２の一端は酸性溶液Ｅに接触しない構成を取っている。また、加圧用ガス供給管７２の他端は、バルブや流量調整部等で構成されるガス供給機器系７３を介してガス供給源７４に接続されている。このガス供給源７４は、不活性ガスであるアルゴンＡｒを酸性溶液貯留タンク７１へ供給し、当該酸性溶液貯留タンク７１内を加圧することによって、酸性溶液Ｅを酸性溶液供給管６６を介して酸性アルコール貯留タンク５１へ押し出す役割を持つものである。前記ガス供給機器系７３は、後述する制御部１００に制御され、ガス供給源７４より供給されるガスの流量等を調節することができる。
【００２８】
制御部１００は、例えばプログラム格納部を有したコンピュータであり、当該プログラム格納部にはウエハＷへのレジスト塗布及び現像処理等が行えるように命令が組み込まれたプログラムが収納されている。このプログラムが制御部１００に読み出されることによって、各搬送手段、各供給機器系、各処理モジュール内での処理が制御される構成を取っている。当該プログラムは、例えば、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカード等の記憶媒体を介してコンピュータへインストールされる。
【００２９】
塗布、現像装置のオペレータは、コンピュータの入力画面より、酸性アルコールＬのｐＨ値の範囲を設定でき、制御部１００はこの設定されたｐＨ値の範囲に、酸性度モニター６４を用いて、観測している酸性アルコールＬのｐＨ値が収まっているか否かを判別することができる。この実施形態では、ｐＨ値の範囲は例えばｐＨ４〜６に設定される。これは、レジスト表面の親水性を高め、残渣の除去効率を上昇させ、かつ形成されるレジストパターンに悪影響を与えないようにするためである。
【００３０】
制御部１００は、ｐＨ値が設定範囲より大きいと判定したときには、バルブＶ１及びガス供給機器系７３に制御信号を送り、酸性溶液貯留タンク７１内の酸性溶液Ｅを酸性アルコール貯留タンク５１へ供給し、酸性アルコールＬの酸性度が設定範囲内となるように構成されている。また、制御部１００は、ｐＨ値が設定範囲より小さいと判定したときには、例えば図示しないアラーム発生手段に信号を送り、アラームを発生させる構成を取っている。
【００３１】
本発明の実施形態に係る塗布、現像装置の作用を図６及び７を用いて説明する。ウエハＷを収納したキャリアＣが、載置部１１に載置され、開閉部１３に接続される。この開閉部１３を介して、ウエハＷは受け渡しアームＡ１より取り出され、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＴＲＳを介してメインアームＡ２へ受け渡される。当該ウエハＷはメインアームＡ２を介して以下に述べる各モジュールに搬送される。先ず、ウエハＷは棚ユニットＵ１の図示しない疎水化処理モジュールＡＤＨに搬送され、疎水化処理される。その後、ウエハＷは棚ユニットＵ１の冷却ユニットＣＰＬに搬送され、冷却処理される。次に、ウエハＷは液処理ユニット４の塗布モジュールＣＯＴに搬送され、レジストの塗布処理が行われ、その表面にレジスト膜が形成される。なお、化学増幅型のレジストを用いる場合には、前記疎水化処理の代わりに液処理ユニット４の反射防止膜ユニットＢＡＲＣにて反射防止膜の形成処理が行われる。
【００３２】
次に、ウエハＷの露光装置までの搬送及び処理される経路は、図３においてＰＡＢ→ＣＰＬ２→ＴＲＳ２→メインアームＡ３→ＴＲＳ３→第１のＩＦアームＡ４→ＢＭ→棚ユニットＵ６に設けられた高精度温調ユニット→第２のＩＦアームＡ５→搬入ステージ２３となる。こうしてレジスト膜の形成に関連する一連の処理・搬送が行われる（ステップＳ１）。その後、ウエハＷは、図示しない露光装置Ｂ４内の所定の場所にてドライ露光処理される（ステップＳ２）。続いて、露光処理されたウエハＷは、搬出ステージ２４に載置され、第２のＩＦアームＡ５を介して第１搬送室２１の薬液リンスモジュール３に搬送される。
【００３３】
ウエハＷは搬出入口３３を通り、上昇して待機しているスピンチャック３４の上へメインアームＡ３により載置され、前記スピンチャック３４は所定の位置まで下降する。次に、ウエハＷは駆動部３５がスピンチャック３４を回転することによって、鉛直軸回りに回転する。続いて、薬液ノズル４１は、図示しない待機場所よりウエハＷ上の中央部へ移動し、当該ウエハＷへ酸性アルコールＬを供給する（ステップＳ３）。この酸性アルコールＬは、ウエハＷの回転による遠心力により中心部から周縁部へ広げられる。このとき薬液が仮に酸性溶液のみであれば、レジスト膜Ｒの表層が溶解して膜減りが大きくなってしまうが、アルコールが含まれていることから溶解作用が抑えられる。そして、酸性アルコールＬ中の水素イオンＨがレジスト膜Ｒの表層に浸透し（図７（ａ）参照）、後の現像液の供給によりレジスト膜Ｒの表層部分の不溶解成分Ｐを除去する作用に寄与することとなる。一方アルコールがレジスト膜Ｒに供給されていることからレジスト膜Ｒの水の接触角が小さくなり、後の現像工程時において洗浄効果を高める役割を果たすこととなる。その後、ウエハＷへの酸性アルコールＬの供給が停止し、しばらくの間、ウエハＷは回転し続け、乾燥される。この乾燥後、ウエハＷの回転は停止し、当該ウエハＷはメインアームＡ３により薬液リンスモジュール３から搬送される。
【００３４】
その後、ウエハＷは棚ユニットＵ３の加熱モジュールＰＥＢへ搬送され、加熱処理される（ステップＳ４）。この加熱処理によって、露光時に発生したレジスト（化学増幅型レジスト）膜中の酸（Ｈ+）が連鎖的に拡散して例えば現像液に対して溶解性になる。（図７（ｂ）参照）。次に、ウエハＷは棚ユニットＵ３の現像モジュールＤＥＶへ搬送され、現像液が供給されることでレジストパターンが形成される（ステップＳ５）。このとき、レジスト膜Ｒの表層は酸性アルコールＬの供給に起因して酸（Ｈ+）が広がっており、この酸により当該表層部分である低分子層が溶解され、その結果、不溶解成分も溶解して消失する。従って、現像液により露光部分が溶解したときにウエハＷの表面上においては、酸性アルコールＬの供給プロセスを行わない場合に比べて不溶解成分Ｐが低減した状態となる。続いて、ウエハＷを回転させながらその表面に純水が供給されて、現像液が洗い流される。レジスト膜Ｒの表面はアルコールにより既に接触角が小さくなっているため、図１１（ｂ）に示すように純水の分離が起こりにくく、残留している不溶解成分Ｐなどが円滑に除去されていく。続いて純水の供給を止め、スピン乾燥処理がなされる（ステップＳ６、図７（ｄ））。
【００３５】
その後の、ウエハＷの搬送及び処理経路は、メインアームＡ３→ＰＯＳＴ→メインアームＡ２→ＣＰＬ４→受け渡しアームＡ１→キャリアＣとなる。メインアームＡ２、Ａ３では、１サイクルの中で定められた順序でユニット間の搬送を行い、１サイクルが終了すると次のサイクルに移るサイクル搬送制御が行われている。これに対して第１ＩＦアームＡ４及び第２ＩＦアームＡ５は、メインアームＡ２、Ａ３に対して非同期で搬送を行う。
【００３６】
本発明の実施形態に係る塗布、現像装置によれば、ウエハＷに形成されたレジスト膜Ｒを露光処理した後に、当該レジスト膜Ｒへ酸性アルコールＬを供給している。このため既に詳述したように現像液をレジスト膜Ｒに供給したときに不溶解成分Ｐも含めて表層部分が溶解し、不溶解成分Ｐが低減する。そして、アルコールによりレジスト膜Ｒの表面の接触角が小さくなっていることも加わって不溶解成分Ｐが排出されやすくなり、その結果、不溶解成分Ｐに起因する現像欠陥を低減できる。また、未露光部に不溶解成分Ｐが残存することも抑えられるので、後の検査工程で欠陥として取り扱われることが防止される。
【００３７】
また、他の実施形態として前記酸性アルコールＬの処理（ステップＳ３）を加熱処理（ステップＳ４）後、現像処理（ステップＳ５）前に行ってもよい。この場合では酸性アルコールＬによる処理後、すぐに現像処理が行えるように例えば薬液リンスモジュール３を現像モジュールＤＥＶと組み合わせること、即ち現像モジュールに薬液ノズル及び薬液供給ライン等を設け、薬液処理に用いるカップやスピンチャックについては現像モジュールの部材を利用することが好ましい。このような実施形態について図８を参照しながら述べる。なお、薬液リンスモジュール３の各部と同一に構成された部分については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
この構成の場合では、同一のモジュール内にて酸性アルコールＬの供給と、現像後の純水リンスによる洗浄が行われるため、有機溶媒である酸性アルコールＬと純水リンスを分離して廃液することが望ましい。そこで、当該現像モジュール（ＤＥＶ）では、第１カップ８１、第２カップ８２、第３カップ８３に分かれたカップ体８０を用い、前記第１カップ８１と第２カップ８２とで囲まれる環状の空間を、純水リンスが流れる水溶液廃液流路８４として使用し、また、第２カップ８２と第３カップ８３とで囲まれる環状の空間を、酸性アルコールＬが流れる有機溶媒廃液流路８５として使用することで、水溶液と有機溶媒を分離して廃液することが可能となる。
【００３９】
前記水溶液廃液流路８４の下端には第１水溶液廃液管８６ａの一端が接続され、第１水溶液廃液管８６ａの他端は第２水溶液廃液管８６ｂに嵌合されている。この第２水溶液廃液管８６ｂの下端は、気液分離部８７ａに接続され、この気液分離部８７ａに第３水溶液廃液管８６ｃ及び排気管８８ａが接続しており、気液の分離を行うことができる。また、有機溶媒廃液流路８５の下端には第１有機溶媒廃液管８９ａの一端が接続され、第１有機溶媒廃液管８９ａの他端は第２有機溶媒廃液管８９ｂに嵌合されている。この第２有機溶媒廃液管８９ｂの下端は、気液分離部８７ｂに接続され、この気液分離部８７ｂには、さらに、第３有機溶媒廃液管８９ｃ及び排気管８８ｂが接続されている。２つの排気管８８ａ、８８ｂは下流にて合流し、１つの排気管８８を構成する。
【００４０】
前記カップ体８０は、昇降機構９０により昇降可能に構成されている。純水リンス処理が行われるときは、第２カップ８２の高さとスピンチャック３４に保持されたウエハＷの高さとが同じになるように、カップ体８０の高さが調整され、これにより、純水リンスを水溶液廃液流路８４へ流すことができる。また、酸性アルコールＬの供給が行われるときには、第３カップ８３の高さとウエハＷの高さとが同じになるように、カップ体８０の高さが調整され、これにより、酸性アルコールＬを有機溶媒流路８５へ流すことができる。なお、第１水溶液廃液管８６ａ及び第２水溶液廃液管８６ｂ、第１有機溶媒廃液管８９ａ及び第２有機溶媒廃液管８９ｂはそれぞれ嵌合しているため、カップ体８０の昇降に対応することが可能である。
【００４１】
図中９１は現像液ノズルであり、図示しない現像液供給源より現像液が供給されて、ウエハＷへ現像液を吐出することができる。図中９２は純水ノズルであり、図示しない純水リンス供給源より純水リンスが供給され、ウエハＷへ純水リンスを吐出して現像液を洗い流す役割を持っている。
【００４２】
また、前述のドライ露光に変えて液浸露光を行うときは、一般的に露光処理後に図示しない専用の純水リンスモジュールにて洗浄が行われるが、この純水リンスモジュールと薬液リンスモジュール３とを前述の現像装置の場合と同様に一つのモジュールとし、一連のレジストパターン形成処理を行ってもよい。この場合でも、水溶液と有機溶媒を分離して廃液する構成を取るものとする。
【００４３】
以上において、現像処理の前にウエハＷに供給する薬液としては酸性溶液を含まないアルコールであっても現像欠陥の効果が得られる。即ちアルコールをレジスト膜Ｒに供給するとレジスト膜Ｒの水の接触角が小さくなる働きがあり、またアルコール供給時にレジスト膜Ｒの表層がわずかに除去されることから、不溶解成分Ｐを低減できる作用もあり、その結果本発明の効果が得られる。
【実施例】
【００４４】
従来の通り塗布、現像処理を行ったウエハＷを比較例とし、加熱処理前にアルコールリンス処理を行ったウエハＷを実施例１とし、加熱処理前に酸性アルコールＬによる処理を行ったウエハＷを実施例２とする。そして、各ウエハＷについて、レジスト塗布後、薬液リンス後、現像後の各段階における水の接触角と、現像後の膜減り量と、現像後の欠陥数を調べた。図９の縦軸は純水に対する接触角であり、図１０の縦軸は現像後の膜減り量である。なお、前記欠陥数は図９に各ウエハＷに対応して示してある。アルコールリンスには４−メチルー２ペンタノールを使用し、酸性アルコールＬには４−メチルー２ペンタノールに酸性の液を加えたものを使用した。
【００４５】
比較例では、現像欠陥は５６７３６個、接触角はレジスト塗布後及び現像処理後共に９３°であり、膜減り量は０．２５ｎｍであった。実施例１では、現像欠陥は３２９４９個、接触角はアルコールリンス後は７４°、現像処理後は７１°であり、膜減り量は０．８８ｎｍであった。従って、アルコールリンスを行うことにより現像欠陥が比較例と比べ約２４０００個減少している。また、アルコールリンスを行った場合、接触角はレジスト後と比べ約２０°低下し、膜減り量は約０．６ｎｍ増大していることが分かる。一般的なＡｒＦ/ＫｒＦレジストの表面にはＰＡＧ・クエンチャ・添加剤といった様々な現像残渣因子になりうる成分が存在している可能性があり、アルコールリンス処理を行うことで、現像残渣因子成分の一部が除去されることになる。
【００４６】
次に実施例２では、現像欠陥は８個、接触角は酸性アルコールリンス後は６０°、現像処理後は６１°であり、膜減り量は６．８７ｎｍであった。従って、現像欠陥は比較例、実施例１に比べ大幅に減少している。また、酸性アルコールリンスを行った場合、接触角はレジスト塗布後に比べ約３０°低下し、膜減り量は大幅に増加した。以上のことより、加熱処理前にアルコールリンスで洗浄することによって、接触角を低下させることができ、現像欠陥を減らすことができる。さらに、酸性のアルコールリンスを行うことによってその効果を増大させることができ、膜減り量に関しては比較例、実施例１に比べ大幅に増大している。
【００４７】
また、比較例では接触角が大きいため、図１１（ａ）に示すように現像後の純水リンスＷＬが下地１０１上またはレジスト膜Ｒ上にて液分離が起こる。このため、局所的に存在する純水リンスＷＬが乾燥することによって、レジストパターンの欠陥となっていることが分かる。実施例１及び実施例２では、接触角が小さくなるため、図１１（ｂ）に示すように現像後の純水リンスＷＬが下地１０１上に広がり液分離が抑えられる。このため、乾燥工程で純水リンスＷＬが局所的に乾燥することを避けることができ、欠陥が少なくなることが分かる。
【００４８】
次に、純水リンス（リンスＡ）と現像欠陥の低減を目的としたリンス洗浄を最適化したリンス（リンスＢ）による現像欠陥の除去効率の比較実験を行った。現像処理前に酸性アルコールＬによる処理が行われたウエハＷと酸性アルコールＬによる処理が行われていないウエハＷに分けて記載する。
［酸性アルコールＬによる処理が行われていないウエハＷ］
図１２（ａ）は、現像後にリンスＡでウエハＷを洗浄したものであり、黒点で表される現像欠陥の数は５８４６４個であった。図１２（ｂ）は、現像後にリンスＢでウエハＷを洗浄したものであり、現像欠陥は３８４４個であった。このことより、リンスＢの現像欠陥の除去効率は約９３％であることが分かる。
［酸性アルコールＬによる処理が行われたウエハＷ］
図１２（ｃ）は現像後にリンスＡでウエハＷを洗浄したものであり、現像欠陥は２６８１６個であった。図１２（ａ）との現像欠陥の差は約２１０００個であり、大幅に欠陥が改善されている。また、図１２（ｄ）は現像後にリンスＢでウエハＷを洗浄したものであり、現像欠陥は６４４個であった。図１２（ｂ）との現像欠陥の差は約３０００個であり、欠陥数が改善されていることが分かる。また、リンスＢによる現像欠陥の除去効率は約９８％であり、現像前にウエハＷが酸性アルコールＬによる処理が行われることにより除去効率が上昇していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の平面図である。
【図２】前記塗布、現像装置の斜視図である。
【図３】前記塗布、現像装置の側面図である。
【図４】前記塗布、現像装置に内蔵される薬液リンスモジュールの縦断側面図である。
【図５】前記薬液リンスモジュールに接続される酸性アルコール供給部の構成を模式的に示したものである。
【図６】前記塗布、現像装置により行われる処理の流れを示した図である。
【図７】前記塗布、現像装置により行われる処理に伴って変化するレジストの様子を模式的に示したものである。
【図８】他の実施の形態に係る薬液リンスモジュールの縦断側面図である。
【図９】実施例、比較例で測定されたウエハの接触角を示すグラフである。
【図１０】実施例、比較例で測定されたレジストの膜減り量を示すグラフである。
【図１１】純水リンス処理された直後のウエハの縦断面図である。
【図１２】実験にて測定された現像欠陥の発生量を示す図である。
【図１３】従来の塗布・現像方法により処理されるウエハ上のレジスト膜の様子を模式的に示したものである。
【符号の説明】
【００５０】
Ｗ ウエハ
Ｒ レジスト
Ｐ 不溶解成分
Ｌ 酸性アルコール
ＣＯＴ レジスト塗布モジュール
ＰＥＶ 加熱モジュール
ＤＥＶ 現像モジュール
３ 薬液リンスモジュール
４１ 薬液ノズル
５１ 酸性アルコール貯留タンク
７１ 酸性溶液貯留タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にレジスト液を塗布し、露光後の基板に対して現像を行う塗布、現像装置及び塗布、現像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程におけるフォトリソグラフィ工程は、基板の表面に例えば化学増幅型のレジスト液を塗布し、その後、露光装置にてレジスト膜を所定のマスクを介して露光処理し、次に、レジスト膜を現像処理することによって、ウエハ上に所定のレジストパターンを形成することにより行われる。
【０００３】
ところでレジスト液中には低分子成分が含まれ、この低分子成分には、現像液に不溶解であって残渣となる残渣発生因子が含まれている。そしてレジスト膜を形成したときにその表面に数ｎｍ程度の低分子層が形成され、この低分子層は露光処理及び加熱処理（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）の後にも残留し続ける。図１３（ａ）、（ｂ）は低分子成分に含まれる不溶解成分Ｐがレジスト膜Ｒの表面部分に残留している様子を示す。図１３中１０１は下地膜、〇印は酸（Ｈ+）を示している。この不溶解成分Ｐは図１３（ｃ）に示すように現像液により現像処理された後においても残渣としてレジストパターンの溝部１０やレジスト部位の側壁等に残留する。
【０００４】
その後、ウエハを回転させながら中心部に純水を供給することによりスピン純水リンスが行われるが、線幅がより微細化するとパターン内に残存して現像欠陥を引き起こしやすくなる。また下地膜１０１よりもレジスト膜Ｒにおける水の接触角が大きい場合が多く、特に液浸露光に用いられるレジスト液は撥水性のものを使用することが検討されていることから、この場合には、純水を振り切るときに実施例で説明する図１１（ａ）に示すように純水が途切れて液滴となって残留し、不溶解成分Ｐを含有した純水リンスＷＬがレジストパターンの溝部１０に取り残された状態で乾燥するため、当該溝部１０に不溶解成分Ｐが残留して、現像欠陥となる。以上の結果、予め得ようとしているレジストパターンに悪影響を与え、半導体製造プロセスの歩留りが低下してしまう。
【０００５】
また、図１３（ｄ）に示すように純水リンスによって取り除くことができなかった不溶解成分Ｐが、レジスト膜Ｒに付着して後の検査工程で光学的な理由等で検査をクリアすることができず、この結果、欠陥品として扱われ、先の場合と同様に半導体製造プロセスの歩留りの低下の原因となる。
【０００６】
一方、特許文献１には、ウエハを露光処理し、加熱処理した後に、さらに酸処理することによって残渣の発生を抑制する手法が記載されている。また、特許文献２には、ウエハを現像処理する前に、当該ウエハへ酸性の液体を供給し、残渣の発生を抑制する手法が記載されている。しかし、レジストは酸に溶解するため、これらの発明では形成されるレジスト膜の膜減りの度合いが大きくなる不具合がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２１５７３４号
【特許文献２】特開２００３−３２４０６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、レジストを塗布し、露光後に現像を行ってレジストパターンを形成するにあたり、レジスト表面に残渣が付着することで生ずる現像欠陥を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る塗布、現像方法は、基板の表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜が形成された基板の表面を露光する工程と、
露光処理された基板の表面に、アルコールを供給して、当該表面を洗浄する洗浄工程と、
その後、基板の表面に現像液を供給して、レジストパターンを形成する現像工程と、を備えたことを特徴とする。
また、前記アルコールは酸と混合されて供給されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る塗布、現像方法は、露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の前に行われることを特徴とする構成としてもよく。
また、露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の後に行われることを特徴とする構成としてもよい。
【００１１】
本発明に係る塗布、現像装置は、基板の表面にレジスト液を塗布する塗布モジュールと、レジスト膜が形成され、露光された基板を現像する現像モジュールと、を備えた塗布、現像装置において、
基板保持部とこの基板保持部に保持された基板の表面を洗浄するためにアルコールを吐出する洗浄ノズルとを有する洗浄モジュールと、
露光された基板に対して現像モジュールにて現像が行なわれる前に前記洗浄モジュールにて洗浄を行うように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
また、前記塗布、現像装置は、前記洗浄ノズルからアルコールを酸に混合した薬液を前記基板の表面に吐出するための薬液供給系を備えたことを特徴とする構成としてもよい。
また、前記塗布、現像装置は、露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールに搬入する前に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする構成としてもよく。
【００１２】
また、露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールにて加熱処理された後に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする構成としてもよい。
また、前記塗布、現像装置の前記洗浄モジュールにおける基板保持部は、現像モジュールにおける基板保持部を兼用していることを特徴とする構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、基板に形成されたレジスト膜を露光処理した後、現像処理する前に、当該レジスト膜にアルコール、または酸とアルコールとの混合液を供給している。このため、現像欠陥を引き起こすレジスト膜表面の残渣発生因子を予め除去し、またレジスト膜における水の接触角を小さくできることから、後述の実施例からも明らかなように現像欠陥の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置に露光装置を接続したパターン形成システム全体の構成を図１〜図３を用いて説明する。図中のＣは基板であるウエハＷを例えば２５枚収納することができる密閉型キャリア（ＦＯＵＰ）であり、このキャリアＣはキャリアブロックＢ１にて塗布、現像装置へ搬出入されるものである。当該キャリアブロックＢ１は、キャリアＣを載置することができる載置部１１を複数有したキャリア搬入部１２と、載置部１１から見て前方の壁面に設けられる開閉部１３と、この開閉部１３を介してキャリアＣからウエハＷを取り出し、後述する処理ブロックＢ２へ受け渡す受け渡しアームＡ１とにより構成されている。
【００１５】
前記キャリアブロックＢ１の隣には処理ブロックＢ２が設けられている。この処理ブロックＢ２は、キャリアブロックＢ１側から順に棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３と、メインアームＡ２、Ａ３とが交互に配列して設けられ、当該棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３の並びと反対側には液処理モジュールＵ４、Ｕ５が設けられている。前記メインアームＡ２、Ａ３は、各棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３及び各液処理モジュールＵ４、Ｕ５間のウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００１６】
前記棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、図３に示すようにウエハＷを加熱処理する加熱モジュール、ウエハＷを冷却する冷却モジュール（ＣＰＬ）及び受け渡しのためのステージを有する受け渡しモジュール（ＴＲＳ）等を備えている。加熱処理としては、レジスト塗布後の加熱処理（ＰＡＢ）、現像前の加熱処理（ＰＥＢ）、現像後の加熱処理（ＰＯＳＴ）等が挙げられ、図３では各加熱処理の名称を加熱モジュールの名称として便宜上記載してある。なお、図２及び図３において各モジュールの配列は便宜上のものである。
【００１７】
液処理モジュールＵ４、Ｕ５は、塗布液例えばレジスト液や現像液といった薬液を収容する薬液収容部１８の上に、塗布モジュール（ＣＯＴ）、現像モジュール（ＤＥＶ）、反射防止膜形成モジュール（ＢＡＲＣ）を複数段に積層した構成を取っている。前記塗布モジュール（ＣＯＴ）はウエハＷへレジスト液を塗布するものであり、前記現像モジュール（ＤＥＶ）はウエハＷを現像処理するものであり、前記反射防止膜形成モジュール（ＢＡＲＣ）はウエハＷに反射防止膜を形成するものである。
【００１８】
処理ブロックＢ２のキャリアブロックＢ１の反対側には、インターフェイスブロックＢ３が接続されている。さらに、このインターフェイスブロックＢ３に露光装置Ｂ４が接続されている。前記インターフェイスブロックＢ３は図４に示すように第１搬送室２１及び第２搬送室２２より構成されている。第１搬送室２１は、第１のインターフェイスアーム（ＩＦアーム）Ａ４と、バッファモジュールＢＭと、高精度温度調整ユニット等を積層して構成された棚ユニットＵ６、薬液リンスモジュール３を備えている。また、第２搬送室２２は第２のＩＦアームＡ５を備えている。
【００１９】
第１のＩＦアームＡ４は、処理ブロックＢ２と第２搬送室２２間におけるウエハＷの搬送を行い、また、バッファモジュールＢＭや棚ユニットＵ６へウエハＷを搬送する。第２のＩＦアームは第１搬送室２１と露光装置Ｂ４との間でウエハＷを搬送し、また、薬液リンスモジュール３への搬送も行う。前記棚ユニットＵ６は、ウエハＷの受け渡しを行うモジュールと、高精度温度調整モジュール（ＩＣＰＬ）とが上下に積層されたものである。
【００２０】
前記露光装置Ｂ４は、搬入ステージ２３と、搬出ステージ２４を有し、ウエハＷを例えばドライ露光するものである。前記搬入ステージ２３は、インターフェイスブロックＢ３からウエハＷを搬入するための載置部であり、前記搬出ステージ２４は、インターフェイスブロックＢ３へウエハＷを搬出するための載置部である。
【００２１】
次に薬液リンスモジュール３を図４を用いて説明する。図４中３１は筐体であり、この筐体３１の側壁にはウエハＷを搬出入するための搬出入口３３が設けられている。この搬出入口３３はシャッター３２により開閉されるものである。図中３４は基板保持部であるスピンチャックであり、ウエハＷを真空吸着することで水平に保持することが可能である。また、このスピンチャック３４は、回転駆動部３５により鉛直軸回りに回転することができ、ウエハＷの受け渡しができるように昇降することが可能である。前記筐体３１内にはスピンチャック３４を取り囲むようにカップ３６が設けられており、このカップ３６の底部は気液分離を行えるように環状の外側部３７Ａ、内側部３７Ｂに区画されている。前記外側部３７Ａには廃液管３８の一端が接続され、この廃液管３８の他端は酸性アルコール供給部５に接続されている。また、前記内側部３７Ｂには排気管３９が接続され、カップ３６の排気を行うことができる。
【００２２】
薬液リンスモジュール３は、酸性溶液とアルコールとの混合溶液である酸性アルコールＬをウエハＷへ供給するための薬液ノズル４１を有している。また、薬液ノズル４１には薬液供給管４３の一端が接続されており、この薬液供給管４３の他端はバルブや流量計等で構成される液供給機器系４４を介して酸性アルコール供給部５に接続されている。前記液供給機器系４４は、後述する制御部１００により制御され、酸性アルコールの流量等を調節することができる。前記酸性アルコールＬには酸が含有されるため、薬液リンスモジュール３の各部は耐酸性の強い材料により構成することが好ましい。例えば薬液ノズル４１はＰＦＡ（テトラフルオロエチレン）などの耐酸性の強い樹脂により構成される。
【００２３】
次に酸性アルコール供給部５は図５に示すように、浄化部４、酸性アルコール貯留タンク５１及び酸性溶液貯留タンク７１を有している。前記浄化部４は、酸性アルコールＬ中に含まれるおそれのある有機物等のパーティクルを除去するためのフィルタ（図示しない）を備えている。このため、薬液リンスモジュール３にて供給された酸性アルコールＬは、排液管３８を介して浄化部４にて精製され、酸性アルコール貯留部５１へ貯留される。前記酸性アルコール貯留タンク５１には、アルコール例えば４−メチルー２ペンタノール及び酸性溶液からなる酸性アルコールＬが貯留され、当該酸性アルコールＬに薬液供給管４３の一端が浸されている。この薬液供給管４３の他端は液供給機器系４４を介して薬液ノズル４１に接続されている。
【００２４】
また、酸性アルコール貯留タンク５１にはその上部より、加圧用ガス供給管６１の一端側が貯留されている酸性アルコールＬに接触しない位置に突入する形で設けられている。また、加圧用ガス供給管６１の他端側はバルブや流量調整部で構成されるガス供給機器系６２を介してガス供給源６３に接続されている。このガス供給源６３は、不活性ガスであるアルゴンＡｒを酸性アルコール貯留タンク５１へ供給し、当該酸性アルコール貯留タンク５１内を加圧することによって、酸性アルコールＬを薬液供給管４３を介して薬液ノズル４１へ押し出す役割を持つものである。前記ガス供給機器系６２は後述する制御部１００により制御されており、ガス供給源６３より流れ出るガスの流量等を調整することができる。
【００２５】
また、酸性アルコール貯留タンク５１には、酸化還元電位（ＯＲＰ）測定器からなる酸性度モニタ６４が設けられている。この酸性度モニタ６４の先端部位は検出部６５であり、酸性アルコールＬに浸された状態で、酸性アルコールＬの酸化還元電位を測定する。この測定された結果は、制御部１００へ信号として送信され、当該制御部１００はその信号に基づいてｐＨ値を演算する。
【００２６】
また、酸性アルコール貯留タンク５１には、その上部より酸性溶液供給管６６の一端が、突入して設けられており、酸性溶液供給管６６の他端は、バルブＶ１を介して酸性溶液貯留タンク７１へ接続され、後述の酸性溶液Ｅへ浸されている。前記バルブＶ１の開閉は、後述する制御部１００により制御されている。
【００２７】
前記酸性溶液貯留タンク７１には、酸性溶液Ｅが貯留されている。この酸性溶液Ｅは、酸性溶液供給管６６を介して酸性アルコール貯留タンク５１へ流入し、酸性アルコールＬの酸性度を高める役割を有する。当該酸性溶液Ｅとしては、トリフェニルスルホニウム塩((C6H5)S+CF3SO3-)、o-ニトロベンジルエステル(NO2(C6H5)CH2S2Ar)やトリフルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)等が用いられる。また、酸性溶液貯留タンク７１には、加圧用ガス供給管７２の一端が接続されており、この加圧用ガス供給管７２の一端は酸性溶液Ｅに接触しない構成を取っている。また、加圧用ガス供給管７２の他端は、バルブや流量調整部等で構成されるガス供給機器系７３を介してガス供給源７４に接続されている。このガス供給源７４は、不活性ガスであるアルゴンＡｒを酸性溶液貯留タンク７１へ供給し、当該酸性溶液貯留タンク７１内を加圧することによって、酸性溶液Ｅを酸性溶液供給管６６を介して酸性アルコール貯留タンク５１へ押し出す役割を持つものである。前記ガス供給機器系７３は、後述する制御部１００に制御され、ガス供給源７４より供給されるガスの流量等を調節することができる。
【００２８】
制御部１００は、例えばプログラム格納部を有したコンピュータであり、当該プログラム格納部にはウエハＷへのレジスト塗布及び現像処理等が行えるように命令が組み込まれたプログラムが収納されている。このプログラムが制御部１００に読み出されることによって、各搬送手段、各供給機器系、各処理モジュール内での処理が制御される構成を取っている。当該プログラムは、例えば、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカード等の記憶媒体を介してコンピュータへインストールされる。
【００２９】
塗布、現像装置のオペレータは、コンピュータの入力画面より、酸性アルコールＬのｐＨ値の範囲を設定でき、制御部１００はこの設定されたｐＨ値の範囲に、酸性度モニター６４を用いて、観測している酸性アルコールＬのｐＨ値が収まっているか否かを判別することができる。この実施形態では、ｐＨ値の範囲は例えばｐＨ４〜６に設定される。これは、レジスト表面の親水性を高め、残渣の除去効率を上昇させ、かつ形成されるレジストパターンに悪影響を与えないようにするためである。
【００３０】
制御部１００は、ｐＨ値が設定範囲より大きいと判定したときには、バルブＶ１及びガス供給機器系７３に制御信号を送り、酸性溶液貯留タンク７１内の酸性溶液Ｅを酸性アルコール貯留タンク５１へ供給し、酸性アルコールＬの酸性度が設定範囲内となるように構成されている。また、制御部１００は、ｐＨ値が設定範囲より小さいと判定したときには、例えば図示しないアラーム発生手段に信号を送り、アラームを発生させる構成を取っている。
【００３１】
本発明の実施形態に係る塗布、現像装置の作用を図６及び７を用いて説明する。ウエハＷを収納したキャリアＣが、載置部１１に載置され、開閉部１３に接続される。この開閉部１３を介して、ウエハＷは受け渡しアームＡ１より取り出され、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＴＲＳを介してメインアームＡ２へ受け渡される。当該ウエハＷはメインアームＡ２を介して以下に述べる各モジュールに搬送される。先ず、ウエハＷは棚ユニットＵ１の図示しない疎水化処理モジュールＡＤＨに搬送され、疎水化処理される。その後、ウエハＷは棚ユニットＵ１の冷却ユニットＣＰＬに搬送され、冷却処理される。次に、ウエハＷは液処理ユニット４の塗布モジュールＣＯＴに搬送され、レジストの塗布処理が行われ、その表面にレジスト膜が形成される。なお、化学増幅型のレジストを用いる場合には、前記疎水化処理の代わりに液処理ユニット４の反射防止膜ユニットＢＡＲＣにて反射防止膜の形成処理が行われる。
【００３２】
次に、ウエハＷの露光装置までの搬送及び処理される経路は、図３においてＰＡＢ→ＣＰＬ２→ＴＲＳ２→メインアームＡ３→ＴＲＳ３→第１のＩＦアームＡ４→ＢＭ→棚ユニットＵ６に設けられた高精度温調ユニット→第２のＩＦアームＡ５→搬入ステージ２３となる。こうしてレジスト膜の形成に関連する一連の処理・搬送が行われる（ステップＳ１）。その後、ウエハＷは、図示しない露光装置Ｂ４内の所定の場所にてドライ露光処理される（ステップＳ２）。続いて、露光処理されたウエハＷは、搬出ステージ２４に載置され、第２のＩＦアームＡ５を介して第１搬送室２１の薬液リンスモジュール３に搬送される。
【００３３】
ウエハＷは搬出入口３３を通り、上昇して待機しているスピンチャック３４の上へメインアームＡ３により載置され、前記スピンチャック３４は所定の位置まで下降する。次に、ウエハＷは駆動部３５がスピンチャック３４を回転することによって、鉛直軸回りに回転する。続いて、薬液ノズル４１は、図示しない待機場所よりウエハＷ上の中央部へ移動し、当該ウエハＷへ酸性アルコールＬを供給する（ステップＳ３）。この酸性アルコールＬは、ウエハＷの回転による遠心力により中心部から周縁部へ広げられる。このとき薬液が仮に酸性溶液のみであれば、レジスト膜Ｒの表層が溶解して膜減りが大きくなってしまうが、アルコールが含まれていることから溶解作用が抑えられる。そして、酸性アルコールＬ中の水素イオンＨがレジスト膜Ｒの表層に浸透し（図７（ａ）参照）、後の現像液の供給によりレジスト膜Ｒの表層部分の不溶解成分Ｐを除去する作用に寄与することとなる。一方アルコールがレジスト膜Ｒに供給されていることからレジスト膜Ｒの水の接触角が小さくなり、後の現像工程時において洗浄効果を高める役割を果たすこととなる。その後、ウエハＷへの酸性アルコールＬの供給が停止し、しばらくの間、ウエハＷは回転し続け、乾燥される。この乾燥後、ウエハＷの回転は停止し、当該ウエハＷはメインアームＡ３により薬液リンスモジュール３から搬送される。
【００３４】
その後、ウエハＷは棚ユニットＵ３の加熱モジュールＰＥＢへ搬送され、加熱処理される（ステップＳ４）。この加熱処理によって、露光時に発生したレジスト（化学増幅型レジスト）膜中の酸（Ｈ+）が連鎖的に拡散して例えば現像液に対して溶解性になる。（図７（ｂ）参照）。次に、ウエハＷは棚ユニットＵ３の現像モジュールＤＥＶへ搬送され、現像液が供給されることでレジストパターンが形成される（ステップＳ５）。このとき、レジスト膜Ｒの表層は酸性アルコールＬの供給に起因して酸（Ｈ+）が広がっており、この酸により当該表層部分である低分子層が溶解され、その結果、不溶解成分も溶解して消失する。従って、現像液により露光部分が溶解したときにウエハＷの表面上においては、酸性アルコールＬの供給プロセスを行わない場合に比べて不溶解成分Ｐが低減した状態となる。続いて、ウエハＷを回転させながらその表面に純水が供給されて、現像液が洗い流される。レジスト膜Ｒの表面はアルコールにより既に接触角が小さくなっているため、図１１（ｂ）に示すように純水の分離が起こりにくく、残留している不溶解成分Ｐなどが円滑に除去されていく。続いて純水の供給を止め、スピン乾燥処理がなされる（ステップＳ６、図７（ｄ））。
【００３５】
その後の、ウエハＷの搬送及び処理経路は、メインアームＡ３→ＰＯＳＴ→メインアームＡ２→ＣＰＬ４→受け渡しアームＡ１→キャリアＣとなる。メインアームＡ２、Ａ３では、１サイクルの中で定められた順序でユニット間の搬送を行い、１サイクルが終了すると次のサイクルに移るサイクル搬送制御が行われている。これに対して第１ＩＦアームＡ４及び第２ＩＦアームＡ５は、メインアームＡ２、Ａ３に対して非同期で搬送を行う。
【００３６】
本発明の実施形態に係る塗布、現像装置によれば、ウエハＷに形成されたレジスト膜Ｒを露光処理した後に、当該レジスト膜Ｒへ酸性アルコールＬを供給している。このため既に詳述したように現像液をレジスト膜Ｒに供給したときに不溶解成分Ｐも含めて表層部分が溶解し、不溶解成分Ｐが低減する。そして、アルコールによりレジスト膜Ｒの表面の接触角が小さくなっていることも加わって不溶解成分Ｐが排出されやすくなり、その結果、不溶解成分Ｐに起因する現像欠陥を低減できる。また、未露光部に不溶解成分Ｐが残存することも抑えられるので、後の検査工程で欠陥として取り扱われることが防止される。
【００３７】
また、他の実施形態として前記酸性アルコールＬの処理（ステップＳ３）を加熱処理（ステップＳ４）後、現像処理（ステップＳ５）前に行ってもよい。この場合では酸性アルコールＬによる処理後、すぐに現像処理が行えるように例えば薬液リンスモジュール３を現像モジュールＤＥＶと組み合わせること、即ち現像モジュールに薬液ノズル及び薬液供給ライン等を設け、薬液処理に用いるカップやスピンチャックについては現像モジュールの部材を利用することが好ましい。このような実施形態について図８を参照しながら述べる。なお、薬液リンスモジュール３の各部と同一に構成された部分については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
この構成の場合では、同一のモジュール内にて酸性アルコールＬの供給と、現像後の純水リンスによる洗浄が行われるため、有機溶媒である酸性アルコールＬと純水リンスを分離して廃液することが望ましい。そこで、当該現像モジュール（ＤＥＶ）では、第１カップ８１、第２カップ８２、第３カップ８３に分かれたカップ体８０を用い、前記第１カップ８１と第２カップ８２とで囲まれる環状の空間を、純水リンスが流れる水溶液廃液流路８４として使用し、また、第２カップ８２と第３カップ８３とで囲まれる環状の空間を、酸性アルコールＬが流れる有機溶媒廃液流路８５として使用することで、水溶液と有機溶媒を分離して廃液することが可能となる。
【００３９】
前記水溶液廃液流路８４の下端には第１水溶液廃液管８６ａの一端が接続され、第１水溶液廃液管８６ａの他端は第２水溶液廃液管８６ｂに嵌合されている。この第２水溶液廃液管８６ｂの下端は、気液分離部８７ａに接続され、この気液分離部８７ａに第３水溶液廃液管８６ｃ及び排気管８８ａが接続しており、気液の分離を行うことができる。また、有機溶媒廃液流路８５の下端には第１有機溶媒廃液管８９ａの一端が接続され、第１有機溶媒廃液管８９ａの他端は第２有機溶媒廃液管８９ｂに嵌合されている。この第２有機溶媒廃液管８９ｂの下端は、気液分離部８７ｂに接続され、この気液分離部８７ｂには、さらに、第３有機溶媒廃液管８９ｃ及び排気管８８ｂが接続されている。２つの排気管８８ａ、８８ｂは下流にて合流し、１つの排気管８８を構成する。
【００４０】
前記カップ体８０は、昇降機構９０により昇降可能に構成されている。純水リンス処理が行われるときは、第２カップ８２の高さとスピンチャック３４に保持されたウエハＷの高さとが同じになるように、カップ体８０の高さが調整され、これにより、純水リンスを水溶液廃液流路８４へ流すことができる。また、酸性アルコールＬの供給が行われるときには、第３カップ８３の高さとウエハＷの高さとが同じになるように、カップ体８０の高さが調整され、これにより、酸性アルコールＬを有機溶媒流路８５へ流すことができる。なお、第１水溶液廃液管８６ａ及び第２水溶液廃液管８６ｂ、第１有機溶媒廃液管８９ａ及び第２有機溶媒廃液管８９ｂはそれぞれ嵌合しているため、カップ体８０の昇降に対応することが可能である。
【００４１】
図中９１は現像液ノズルであり、図示しない現像液供給源より現像液が供給されて、ウエハＷへ現像液を吐出することができる。図中９２は純水ノズルであり、図示しない純水リンス供給源より純水リンスが供給され、ウエハＷへ純水リンスを吐出して現像液を洗い流す役割を持っている。
【００４２】
また、前述のドライ露光に変えて液浸露光を行うときは、一般的に露光処理後に図示しない専用の純水リンスモジュールにて洗浄が行われるが、この純水リンスモジュールと薬液リンスモジュール３とを前述の現像装置の場合と同様に一つのモジュールとし、一連のレジストパターン形成処理を行ってもよい。この場合でも、水溶液と有機溶媒を分離して廃液する構成を取るものとする。
【００４３】
以上において、現像処理の前にウエハＷに供給する薬液としては酸性溶液を含まないアルコールであっても現像欠陥の効果が得られる。即ちアルコールをレジスト膜Ｒに供給するとレジスト膜Ｒの水の接触角が小さくなる働きがあり、またアルコール供給時にレジスト膜Ｒの表層がわずかに除去されることから、不溶解成分Ｐを低減できる作用もあり、その結果本発明の効果が得られる。
【実施例】
【００４４】
従来の通り塗布、現像処理を行ったウエハＷを比較例とし、加熱処理前にアルコールリンス処理を行ったウエハＷを実施例１とし、加熱処理前に酸性アルコールＬによる処理を行ったウエハＷを実施例２とする。そして、各ウエハＷについて、レジスト塗布後、薬液リンス後、現像後の各段階における水の接触角と、現像後の膜減り量と、現像後の欠陥数を調べた。図９の縦軸は純水に対する接触角であり、図１０の縦軸は現像後の膜減り量である。なお、前記欠陥数は図９に各ウエハＷに対応して示してある。アルコールリンスには４−メチルー２ペンタノールを使用し、酸性アルコールＬには４−メチルー２ペンタノールに酸性の液を加えたものを使用した。
【００４５】
比較例では、現像欠陥は５６７３６個、接触角はレジスト塗布後及び現像処理後共に９３°であり、膜減り量は０．２５ｎｍであった。実施例１では、現像欠陥は３２９４９個、接触角はアルコールリンス後は７４°、現像処理後は７１°であり、膜減り量は０．８８ｎｍであった。従って、アルコールリンスを行うことにより現像欠陥が比較例と比べ約２４０００個減少している。また、アルコールリンスを行った場合、接触角はレジスト後と比べ約２０°低下し、膜減り量は約０．６ｎｍ増大していることが分かる。一般的なＡｒＦ/ＫｒＦレジストの表面にはＰＡＧ・クエンチャ・添加剤といった様々な現像残渣因子になりうる成分が存在している可能性があり、アルコールリンス処理を行うことで、現像残渣因子成分の一部が除去されることになる。
【００４６】
次に実施例２では、現像欠陥は８個、接触角は酸性アルコールリンス後は６０°、現像処理後は６１°であり、膜減り量は６．８７ｎｍであった。従って、現像欠陥は比較例、実施例１に比べ大幅に減少している。また、酸性アルコールリンスを行った場合、接触角はレジスト塗布後に比べ約３０°低下し、膜減り量は大幅に増加した。以上のことより、加熱処理前にアルコールリンスで洗浄することによって、接触角を低下させることができ、現像欠陥を減らすことができる。さらに、酸性のアルコールリンスを行うことによってその効果を増大させることができ、膜減り量に関しては比較例、実施例１に比べ大幅に増大している。
【００４７】
また、比較例では接触角が大きいため、図１１（ａ）に示すように現像後の純水リンスＷＬが下地１０１上またはレジスト膜Ｒ上にて液分離が起こる。このため、局所的に存在する純水リンスＷＬが乾燥することによって、レジストパターンの欠陥となっていることが分かる。実施例１及び実施例２では、接触角が小さくなるため、図１１（ｂ）に示すように現像後の純水リンスＷＬが下地１０１上に広がり液分離が抑えられる。このため、乾燥工程で純水リンスＷＬが局所的に乾燥することを避けることができ、欠陥が少なくなることが分かる。
【００４８】
次に、純水リンス（リンスＡ）と現像欠陥の低減を目的としたリンス洗浄を最適化したリンス（リンスＢ）による現像欠陥の除去効率の比較実験を行った。現像処理前に酸性アルコールＬによる処理が行われたウエハＷと酸性アルコールＬによる処理が行われていないウエハＷに分けて記載する。
［酸性アルコールＬによる処理が行われていないウエハＷ］
図１２（ａ）は、現像後にリンスＡでウエハＷを洗浄したものであり、黒点で表される現像欠陥の数は５８４６４個であった。図１２（ｂ）は、現像後にリンスＢでウエハＷを洗浄したものであり、現像欠陥は３８４４個であった。このことより、リンスＢの現像欠陥の除去効率は約９３％であることが分かる。
［酸性アルコールＬによる処理が行われたウエハＷ］
図１２（ｃ）は現像後にリンスＡでウエハＷを洗浄したものであり、現像欠陥は２６８１６個であった。図１２（ａ）との現像欠陥の差は約２１０００個であり、大幅に欠陥が改善されている。また、図１２（ｄ）は現像後にリンスＢでウエハＷを洗浄したものであり、現像欠陥は６４４個であった。図１２（ｂ）との現像欠陥の差は約３０００個であり、欠陥数が改善されていることが分かる。また、リンスＢによる現像欠陥の除去効率は約９８％であり、現像前にウエハＷが酸性アルコールＬによる処理が行われることにより除去効率が上昇していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の平面図である。
【図２】前記塗布、現像装置の斜視図である。
【図３】前記塗布、現像装置の側面図である。
【図４】前記塗布、現像装置に内蔵される薬液リンスモジュールの縦断側面図である。
【図５】前記薬液リンスモジュールに接続される酸性アルコール供給部の構成を模式的に示したものである。
【図６】前記塗布、現像装置により行われる処理の流れを示した図である。
【図７】前記塗布、現像装置により行われる処理に伴って変化するレジストの様子を模式的に示したものである。
【図８】他の実施の形態に係る薬液リンスモジュールの縦断側面図である。
【図９】実施例、比較例で測定されたウエハの接触角を示すグラフである。
【図１０】実施例、比較例で測定されたレジストの膜減り量を示すグラフである。
【図１１】純水リンス処理された直後のウエハの縦断面図である。
【図１２】実験にて測定された現像欠陥の発生量を示す図である。
【図１３】従来の塗布・現像方法により処理されるウエハ上のレジスト膜の様子を模式的に示したものである。
【符号の説明】
【００５０】
Ｗ ウエハ
Ｒ レジスト
Ｐ 不溶解成分
Ｌ 酸性アルコール
ＣＯＴ レジスト塗布モジュール
ＰＥＶ 加熱モジュール
ＤＥＶ 現像モジュール
３ 薬液リンスモジュール
４１ 薬液ノズル
５１ 酸性アルコール貯留タンク
７１ 酸性溶液貯留タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜が形成された基板の表面を露光する工程と、
露光処理された基板の表面に、アルコールを供給して、当該表面を洗浄する洗浄工程と、
その後、基板の表面に現像液を供給して、レジストパターンを形成する現像工程と、を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
【請求項２】
前記アルコールは酸と混合されて供給されることを特徴とする請求項１に記載の塗布、現像方法。
【請求項３】
露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の前に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布、現像方法。
【請求項４】
露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の後に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布、現像方法。
【請求項５】
基板の表面にレジスト液を塗布する塗布モジュールと、レジスト膜が形成され、露光された基板を現像する現像モジュールと、を備えた塗布、現像装置において、
基板保持部とこの基板保持部に保持された基板の表面を洗浄するためにアルコールを吐出する洗浄ノズルとを有する洗浄モジュールと、
露光された基板に対して現像モジュールにて現像が行なわれる前に前記洗浄モジュールにて洗浄を行うように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
【請求項６】
前記洗浄ノズルからアルコールを酸に混合した薬液を前記基板の表面に吐出するための薬液供給系を備えたことを特徴とする請求項５に記載の塗布、現像装置。
【請求項７】
露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールに搬入する前に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする請求項５または６に記載の塗布、現像装置。
【請求項８】
露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールにて加熱処理された後に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする請求項５または６に記載の塗布、現像装置。
【請求項９】
前記洗浄モジュールにおける基板保持部は、現像モジュールにおける基板保持部を兼用していることを特徴とする請求項５または６に記載の塗布、現像装置。
【請求項１】
基板の表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜が形成された基板の表面を露光する工程と、
露光処理された基板の表面に、アルコールを供給して、当該表面を洗浄する洗浄工程と、
その後、基板の表面に現像液を供給して、レジストパターンを形成する現像工程と、を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
【請求項２】
前記アルコールは酸と混合されて供給されることを特徴とする請求項１に記載の塗布、現像方法。
【請求項３】
露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の前に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布、現像方法。
【請求項４】
露光された基板を現像工程の前に加熱処理する加熱工程を含み、
前記洗浄工程は、前記加熱工程の後に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布、現像方法。
【請求項５】
基板の表面にレジスト液を塗布する塗布モジュールと、レジスト膜が形成され、露光された基板を現像する現像モジュールと、を備えた塗布、現像装置において、
基板保持部とこの基板保持部に保持された基板の表面を洗浄するためにアルコールを吐出する洗浄ノズルとを有する洗浄モジュールと、
露光された基板に対して現像モジュールにて現像が行なわれる前に前記洗浄モジュールにて洗浄を行うように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
【請求項６】
前記洗浄ノズルからアルコールを酸に混合した薬液を前記基板の表面に吐出するための薬液供給系を備えたことを特徴とする請求項５に記載の塗布、現像装置。
【請求項７】
露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールに搬入する前に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする請求項５または６に記載の塗布、現像装置。
【請求項８】
露光された基板を現像する前に加熱処理する加熱モジュールを備え、
前記制御部は、露光された基板に対して、前記加熱モジュールにて加熱処理された後に洗浄モジュールにて洗浄を行なうように制御信号を出力することを特徴とする請求項５または６に記載の塗布、現像装置。
【請求項９】
前記洗浄モジュールにおける基板保持部は、現像モジュールにおける基板保持部を兼用していることを特徴とする請求項５または６に記載の塗布、現像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−４４２３３（Ｐ２０１０−４４２３３Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０８４５２（Ｐ２００８−２０８４５２）
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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