現像装置、現像方法及び記憶媒体
【課題】高いスループットが得られる現像装置を提供すること。
【解決手段】処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、この処理容器内に搬入された基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために、当該処理容器内に現像液のミストを供給する雰囲気ガス供給部と、前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部と、を備えるように現像装置を構成する。現像液とレジストとの反応を停止させることができるので、洗浄モジュールによる洗浄処理と並行して現像処理を行うことができ、高いスループットが得られる。
【解決手段】処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、この処理容器内に搬入された基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために、当該処理容器内に現像液のミストを供給する雰囲気ガス供給部と、前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部と、を備えるように現像装置を構成する。現像液とレジストとの反応を停止させることができるので、洗浄モジュールによる洗浄処理と並行して現像処理を行うことができ、高いスループットが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その表面にレジストが塗布され、更に露光された基板を現像する現像装置、現像方法及び当該方法を実施するコンピュータプログラムを含む記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフォトレジスト（以下レジストという）の現像処理では、レジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光された半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にノズルから現像液を供給している。ウエハ面内の処理の均一性を得るために、前記現像液はウエハ表面全体に均一に液膜が形成されるように供給され、当該液膜によりレジストが溶解される。
【０００３】
このように現像液の液膜を形成する手法としては、長尺の吐出口を備えたノズルを移動させながら静止状態にあるウエハに現像液を吐出して、ウエハ表面全体に液盛りを行う手法（パドル現像）や、ウエハを鉛直軸回りに回転させながら例えば当該ウエハの径方向に沿って現像液を供給し、遠心力により現像液を塗り広げる手法（パドルレス現像）が知られている。
【０００４】
レジストを構成する材料の組成から考えて、現像液とレジストとの反応は比較的短時間で進行する。しかし、上記の各手法においては均一な液膜を形成するために多量の現像液を使用すると共に、時間をかけてこの現像液をウエハに供給している。このように現像液を供給する工程で多くの時間が費やされているために、現像液の供給を開始してからレジストとの反応を終了するまでにある程度の時間、例えばおおよそ３０秒〜６０秒を要している。
【０００５】
ところで、ウエハの露光処理として液浸露光処理が行われる場合があり、この液浸露光に用いられる液がウエハへ与える影響を抑えるために、レジストの撥水性が高くなる傾向にある。しかし、撥水性が高いレジストを用いた場合、上記の各手法で現像を行うと、現像液に濡れない箇所が発生しやすくなってしまう。また、ウエハの径は大きくなる傾向にあり、ウエハの径が大きくなるほど、高撥水性のレジスト表面において現像液に濡れない箇所が現れる傾向が顕著になる。従って、このような高撥水性のレジストに対して現像液の液膜を均一に形成するために、より多くの現像液が必要になってしまい、コスト高になること及び現像液の供給時間が更に長くなってしまい、現像装置の高スループット化が妨げられることが懸念されている。
【０００６】
そこで、現像液をミスト化してウエハに供給し、ウエハ表面全体に液膜を形成することを本発明者は検討している。ところで、従来の現像装置においては、同一の装置内にノズルから現像液を供給する機構と、ウエハを洗浄する洗浄機構とが設けられている。この洗浄機構は、上記の現像液の液膜が形成されたウエハに洗浄液を供給して洗浄処理を行う機構である。
【０００７】
上述の現像液のミストをウエハに供給する現像装置においても、従来の現像装置と同様に現像液のミストを供給する現像機構と、前記洗浄機構とを同じ装置内に設けることが考えられる。しかし、そうなるとウエハに現像液のミストを供給している間及び形成された現像液の液膜とレジストとを反応させている間、洗浄機構はウエハに対して処理を行うことができず、処理を停止し、待機していなければならない。逆に、洗浄機構により洗浄処理が行われている間、現像液のミストを供給する機構はウエハに対して処理を行うことができず、処理を停止し、待機していなければならない。このような結果として、十分なスループットの向上が図れないおそれがある。
【０００８】
特許文献１には霧状にした現像液を基板が収納されたチャンバ内に供給することが記載されている。しかし、この特許文献１には液膜を除去して現像処理を止めることについては記載されていない。従って、このような現像装置で処理を行った後、基板を洗浄装置に搬送する場合、現像液とレジストとの反応時間が長くなり、パターンの形状が劣化してしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２７７７２６８（段落０１３９、１４１、１７８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、高いスループットが得られる現像装置、現像方法及びこの現像方法を実施するコンピュータプログラムを備えた記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の現像装置は、露光された基板を現像する現像装置において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、
この処理容器内に搬入された基板の表面に現像液の液膜を形成するために、当該処理容器内に現像液のミストを供給する雰囲気ガス供給部と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部と、
を備えていることを特徴とする。
ここで、基板の表面を乾燥することは、前記液膜を構成する液分を除去することであり、現像液を構成する液分以外の他の成分は基板に付着していてよい。
【００１２】
前記現像成分供給部は、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給するものであることに代えて、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給するものであってもよい。前記乾燥部は、例えば処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放するための容器開閉機構であり、例えば前記乾燥部は、前記処理容器内に設けられ、基板を載置する載置プレートと、この載置プレートを加熱する加熱部と、を含む。また、乾燥部は、処理容器内に載置された基板を受け取って当該処理容器の外に搬送するための移動プレートと、この移動プレートに設けられ、当該移動プレートを加熱するための加熱部と、を含んでいてもよく、前記乾燥部は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する乾燥用ガス供給部であってもよい。
【００１３】
前記雰囲気ガス供給部は、例えば基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給するものであることに代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給するものであり、基板が載置され、基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する温調プレートが設けられてもよい。前記雰囲気ガス供給部は、例えば雰囲気ガスを加熱する加熱手段を備え、例えば雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱される。
【００１４】
本発明の現像方法は、露光された基板を現像する現像方法において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器内に基板を搬入する工程と、
次いで処理容器内に現像液のミストを供給し、基板の表面に現像液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記液膜形成工程は、例えば処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給する代わりに、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給する工程である。前記乾燥工程は、例えば処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放する工程であり、また、例えば前記処理容器内の載置プレート上に基板が載置された状態で載置プレートを介して当該基板を加熱する工程である。さらに、前記乾燥工程は、処理容器内に載置されている基板を、処理容器内と外との間で移動する移動プレートに受け渡し、この移動プレートを介して当該基板を加熱する工程であってもよい。さらに、前記乾燥工程は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する工程であってもよい。
【００１６】
また、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給する工程に代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給する工程を含み、さらに、基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する工程を含んでいてもよい。例えば前記雰囲気ガスを加熱手段により加熱する工程を含み、雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されてもよい。
【００１７】
本発明の記憶媒体は、露光された基板を処理容器内にて現像する現像装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、上述の現像方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の現像装置は、基板の表面に形成された液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部を備えているので、レジストと現像液との反応を停止させ、基板を洗浄装置へ搬送することができる。従って、現像装置と洗浄装置とで夫々並行して処理を行うことができるのでスループットの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る現像装置の縦断側面図である。
【図２】前記現像装置の平面図である。
【図３】前記現像装置の斜視図である。
【図４】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図５】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図６】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図７】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図８】ウエハ表面が変化する様子を示した説明図である。
【図９】第２の実施形態に係る現像装置の縦断側面図である。
【図１０】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図１１】第１の実施形態の現像装置による他の現像手法を示した工程図である。
【図１２】評価試験により得られたウエハの縦断面図である。
【図１３】評価試験により得られたウエハの縦断面図である。
【図１４】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【図１５】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【図１６】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の実施形態に係る現像装置１について、その縦断側面図、横断平面図である図１、図２を夫々参照しながら説明する。この現像装置１は筐体１１を備えており、筺体１１の側壁にはウエハＷの搬送口１２が開口している。この搬送口１２を介して図２に示す搬送手段２１によりウエハＷが筐体１１内に搬送される。
【００２１】
例えばこのウエハＷの表面には撥水性のレジスト膜が形成されており、このレジスト膜はポジレジストにより構成され、露光装置にて、所定のパターンに沿って露光されている。ただし、本発明の現像装置及び現像手法は、有機現像であっても適用することができ、ポジレジスト同様にネガレジストについても適用できる。有機現像とは有機物を主薬とする現像液を用いた現像である。また、ウエハＷは、前記露光後この現像装置１に搬送するまでに加熱（ポストエクスポージャベーク：ＰＥＢ）処理を受けている。搬送手段２１は、ウエハＷの側周を囲むアーム体２２と、このアーム体２２の側周に複数、この例では４つ設けられ、ウエハＷの裏面を支持する支持部２３とを備えている。
【００２２】
筺体１１内には、当該筐体１１内を上下に仕切る仕切り板１３が設けられている。仕切り板１３の上側はウエハＷを後述の処理容器５へ搬入するための搬入領域１４ａとして構成されている。搬入領域１４ａには冷却プレート１５が設けられている。冷却プレート１５は概ね円形に形成されており、前記搬送手段２１との間でウエハＷの受け渡しを行う際に、当該搬送手段２１の支持部２３と干渉しないように側周から中央に向かう切り欠き１６が設けられている。冷却プレート１５は、その裏面側に例えば温度調整された水を流すための図示しない流路を備えており、現像装置１の前段の加熱装置で加熱処理されたウエハＷが冷却プレート１５に載置されると、当該ウエハＷが冷却される。
【００２３】
冷却プレート１５にはスリット１７ａ，１７ｂが設けられ、後述の昇降ピン４２がこのスリット１７ａ、１７ｂを介して冷却プレート１５の表面上に突出する。仕切り板１３の下側の下方領域１４ｂには駆動部１８が設けられており、搬送口１２側から後述の温調プレート３側へ向けて形成されたガイド１５ａに沿って、冷却プレート１５を水平方向に移動させる。
【００２４】
現像装置１の斜視図である図３も参照しながら説明する。現像装置１の奥側にはウエハＷを載置する円形の温調プレート３が設けられており、温調プレート３の内部には温調された流体、例えば水の流路３１が形成されている。温調プレート３には温調水供給管３２、温調水回収管３３の各々の一端が接続されており、温調水供給管３２、温調水回収管３３の各々の他端はポンプ３４に接続されている。温調水供給管３２には温調部３５が介設されており、当該温調部３５に供給された水を加熱するためのヒータと、熱交換により前記水を冷却する冷媒の流路とを備えている。前記ヒータの出力及び前記冷媒の流通量が制御されることにより、ユーザが設定する温度に前記水が温調される。
【００２５】
温調水供給管３２、温調水回収管３３及び流路３１は温調水の循環路をなしており、ポンプ３４により温調水供給管３２に供給された水は、前記温調部３５にて温調されて流路３１に供給される。そして、ポンプ３４により流路３１から温調水回収管３３を介して回収され、繰り返し温調水供給管３２に供給されて温調される。このように温調水が流通することで、温調プレート３の表面全体の温度が均一に、且つ温調部３５にて温調される水の温度と同じ温度に制御される。そして、温調プレート３に載置されたウエハＷは、この温調プレート３表面と同じ温度に温調される。
【００２６】
温調プレート３の表面の中央部に吸引口３６が開口しており、温調プレート３の表面の周縁部には温調プレート３の周方向に沿って複数の吸引口３７が開口している。これら吸引口３６，３７には排気管３８の一端が各々接続されている。各排気管３８の他端は合流し、流量制御部３９を介して真空ポンプなどにより構成される排気手段４０に接続されている。流量制御部３９は、バルブやマスフローコントローラを備え、排気量を制御する。
【００２７】
温調プレート３の表面には、当該温調プレート３の周方向に３つの孔４１が配列されており、この孔４１には、温調プレート３の厚さ方向に３本の昇降ピン４２が挿通されている（図１では便宜上２本のみ図示している）。昇降ピン４２は、昇降機構４３により温調プレート３の表面にて突没し、冷却プレート１５と温調プレート３との間でウエハＷの受け渡しを行う。温調プレート３内において、昇降ピン４２の周囲には既述の温調水の漏れを防ぐためのシール部材４４が設けられている。
【００２８】
仕切り板１３において、温調プレート３を囲うように複数の排気口４５が開口しており、排気口４５には排気管４６の一端が接続されている。排気管４６の他端は合流し、流量制御部４７を介して排気手段４０に接続されている。流量制御部４７は、流量制御部３９と同様に構成されている。また、仕切り板１３上には排気口４５を囲うようにＯリング４８が設けられている。
【００２９】
温調プレート３上には処理容器５が設けられており、この処理容器５は、下方が開口した扁平な円形状の容器として構成されている。処理容器５は、支持部５１を介して容器開閉機構をなす昇降機構５２に接続され、当該昇降機構５２により昇降自在に構成されている。図１に示すように処理容器５の下降時にはこの処理容器５の下端がＯリング４８に密着し、処理容器５内に気密な処理空間（処理雰囲気）Ｓが形成される。処理容器５の壁部には処理容器５の内壁を温調するヒータ５９が設けられている。処理容器５の天井部の中央下面には霧状にした現像液を処理空間Ｓに供給するためのノズル５３が設けられている。ノズル５３は、処理容器５の天井中央部に設けられた開口部５４を介して現像雰囲気ガス供給管５５の一端に接続されている。
【００３０】
現像雰囲気ガス供給管５５の他端は、現像雰囲気ガス加熱部５６、流量制御部５７をこの順に介して現像液が貯留された現像液供給源５８に接続されている。現像液供給源５８は不図示の圧送手段を備え、現像雰囲気ガス供給管５５の下流側に現像液を供給する。流量制御部５７は流量制御部３９、４７と同様にバルブやマスフローコントローラを備え、下流側への現像液の供給流量を制御する。現像雰囲気ガス加熱部５６は、現像雰囲気ガス供給管５５から供給された現像液と、後述の不活性ガス供給管６１から供給されたＮ2ガスとを混合し、現像液のミスト（以下、現像ミストという）を含んだ現像雰囲気ガスを生成することができる。生成した現像雰囲気ガスは、現像雰囲気ガス供給管５５を介して処理空間Ｓに供給される。さらに、現像雰囲気ガス加熱部５６は例えばヒータなどの加熱手段を備えており、この現像雰囲気ガスを加熱し、所定の温度に調整することができる。
【００３１】
例えば現像処理時に流量制御部５７により現像雰囲気ガス加熱部５６に供給される現像液の供給流量及び現像雰囲気ガスの温度はウエハＷの処理ごとに一定となるように制御される。また、処理空間Ｓへの現像雰囲気ガスの供給時間もウエハＷ毎に一定になるように制御され、排気口４５及び吸引口３６、３７からの排気量も例えばウエハＷの処理ごとに一定となるように制御される。これによって、各ウエハＷに一定の量の現像ミストが付着し、所定の厚さの現像液膜５０が形成される。現像雰囲気ガス供給管５５及び現像雰囲気ガス加熱部５６は、雰囲気ガス供給部を構成する。
【００３２】
この現像装置１では、処理空間Ｓへ現像雰囲気ガスの供給が開始されてから、予め設定された時間が経過したときに、現像液膜５０を構成する液分が除去されてウエハＷ表面は乾燥した状態にされ、現像液とレジストとの反応が停止する。その後、ウエハＷは現像装置１の外部に設けられた洗浄装置に搬送され、洗浄処理を受けて、レジストパターンが解像される。
【００３３】
現像雰囲気ガス加熱部５６には不活性ガス供給管６１の一端が接続されている。不活性ガス供給管６１の他端は、流量制御部６３を介して不活性ガス例えばＮ2ガスが貯留されたＮ2ガス供給源６４に接続されている。Ｎ2ガスは、上記のように現像雰囲気ガスに含まれた状態で、処理空間Ｓに供給することもできるし、パージガスとして、現像雰囲気ガス供給管５５を介して単独で処理空間Ｓに供給することもできる。また、Ｎ2ガスはこのように単独で処理空間Ｓに供給される場合でも、現像雰囲気ガス加熱部５６にて、例えば所定の温度に加熱されて供給される。
【００３４】
この現像装置１は制御部１００により、各部の動作が制御される。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納されている。このプログラムが制御部１００に読み出されることで、制御部１００は現像装置１の各部へ制御信号を送信する。それによって、処理容器５及び昇降ピン４２の昇降、温調部３５による水の温調、温調プレート３の流路３１への温調水の供給、処理容器５のヒータ５９の出力、Ｎ2ガスや現像雰囲気ガスの処理空間Ｓへの供給などが制御される。このプログラムは、例えばハードディスク、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などの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３５】
続いて、現像装置１の作用について図４〜図７を参照しながら説明する。また、図８には現像装置１及び前記洗浄装置による処理を受けて変化するウエハＷの表面状態を示しており、この図８も適宜参照しながら説明する。温調プレート３の流路３１には温調水が供給され、例えば温調プレート３表面が、予め設定された温度例えば２０℃に温調される。また、排気口４５及び吸引口３６、３７から所定の排気量で排気が行われると共にヒータ５９により処理容器５の内壁の温度が、例えばウエハＷに供給される現像雰囲気ガスの温度と同じ温度に温調される。
【００３６】
続いて、搬送手段２１が、現像装置１の前段の加熱装置にて加熱処理されたウエハＷを保持した状態で、搬送口１２を介して筐体１１内に進入し（図４（ａ））、下降してウエハＷを冷却プレート１５に受け渡した後に後退する（図４（ｂ））。図８（ａ）はこのときのウエハＷの表面を示しており、その表面のレジスト膜７１は、露光部７２と非露光部７３とからなる。
【００３７】
冷却プレート１５はウエハＷを冷却しながら温調プレート３上へ前進する。冷却プレート１５によりウエハＷが温調プレート３上に搬送されると、昇降ピン４２が上昇し、ウエハＷを保持する（図４（ｃ））。冷却プレート１５が搬送口１２側へ後退し（図５（ａ））、昇降ピン４２が下降して、ウエハＷが温調プレート３に載置される。ウエハＷの中央部、周縁部が吸引口３６、３７に夫々吸引されて、ウエハＷの裏面全体が温調プレート３表面に密着し、ウエハＷ全体が温調プレート３の表面温度と同じ温度になるように温調されると共に、処理容器５が下降して処理空間Ｓが形成される（図５（ｂ））。
【００３８】
現像雰囲気ガス加熱部５６により現像ミストを含んだ現像雰囲気ガスが生成し、処理空間Ｓに供給され、前記現像ミストがウエハＷに付着して、所定の膜厚の現像液膜５０が形成されると（図５（ｃ））、前記現像雰囲気ガスの供給と、排気口４５からの排気とが停止し、現像液膜５０とレジストとの反応が進行する（図６（ａ）、図８（ｂ））。後に現像液膜５０の除去を行うこと及び現像液の省液化の観点から、現像液膜の５０膜厚Ｈ１が例えば１μｍ〜１００μｍになるように現像ミストの付着量が制御される。
【００３９】
処理空間Ｓへ前記現像雰囲気ガスの供給を開始してから予め設定された時間が経過したときに、排気口４５からの排気が再び開始されると共に処理空間Ｓに所定の温度に加熱されたＮ2ガスが供給され（図６（ｂ））、処理空間Ｓの現像雰囲気ガスがパージされて除去されると共にウエハＷの表面がＮ2ガスにより乾燥された状態となる（図６（ｃ）、図８（ｃ））。その後、Ｎ2ガスの供給が停止し、昇降ピン４２がウエハＷを温調プレート３から浮かせると共に処理容器５が上昇して処理空間Ｓが外部雰囲気に開放される（図７（ａ））。
【００４０】
然る後、冷却プレート１５が温調プレート３上に移動し、当該ウエハＷが冷却プレート１５に載置され、冷却プレート１５は搬送口１２へと移動する（図７（ｂ））。そして、冷却プレート１５にウエハＷを受け渡す時とは逆の動作で搬送手段２１がウエハＷを受け取り、ウエハＷは洗浄装置に搬送される。この洗浄装置において、ウエハＷに洗浄液７０が供給され、図８（ｄ）に示すように露光部７２が、この洗浄液に押し流され、ウエハＷ表面から除去されて、レジストパターンが解像される。その後、洗浄液７０が除去され、ウエハＷが乾燥される（図８（ｅ））。
【００４１】
このように、この現像装置１では、ウエハＷを温調プレート３に載置して、その表面に現像ミストを含む現像雰囲気ガスを供給して現像液膜５０を形成し、現像雰囲気ガスの供給を開始してから予め設定された時間が経過したときに、Ｎ2ガスを処理空間Ｓに供給し、ウエハＷ表面を乾燥させている。これによって、現像液とレジストとの反応を停止させることができるので、前記反応が進行し過ぎることによるレジストパターンの劣化が抑えられる。従って、現像装置１の外部に設けられた洗浄装置にウエハＷを搬送し、当該洗浄装置にて洗浄処理を行うことができるので、現像装置１にて一のウエハＷを、洗浄装置にて他のウエハＷを夫々並行して処理することができる。その結果として、スループットの向上を図ることができる。
【００４２】
また、現像装置１は従来のように現像液を供給する装置ではないため、現像液を供給するためのノズルの移動機構や、ウエハＷを保持した状態で回転させる回転機構などが不要である。従って、この実施形態のように現像液を供給する装置と洗浄液を供給する装置とを分けても、これらの装置を設置するスペースの大型化を抑えることができる。
【００４３】
上記の第１の実施形態で、現像雰囲気ガスの供給を開始してから予め設定された時間が経過したときに、Ｎ2ガスを供給する代わりに、処理容器５を上昇させ、処理空間Ｓを外部雰囲気に開放してウエハＷの乾燥を行ってもよい。処理空間Ｓが開放されると、処理容器５の外部の空気がウエハＷの周囲に流れ、ウエハＷの周囲の雰囲気に含まれる現像液の分圧が低下し、現像液膜５０の蒸気圧が低下する。その結果、現像液膜５０を構成する液分が蒸発して、ウエハＷ表面が乾燥した状態となる。また、ウエハＷが乾燥された状態とは、現像液を構成する液分が除去された状態であり、現像液を構成する他の成分はウエハＷに付着していてよい。前記液分を除去すれば現像液とレジストとの反応が停止することが、後述の評価試験で確認されている。
【００４４】
（第２の実施形態）
ウエハＷ表面を乾燥した状態にする工程としては上記の例に限られない。以下、そのようにウエハＷ表面を乾燥状態にする各実施形態について説明する。図９には第２の実施形態の現像装置１０１の縦断側面図を示している。この現像装置１０１の現像装置１との差異点として、現像装置１０１では加熱部としてヒータ１０２を備えた載置プレートである冷却プレート１０３が設けられている。ヒータ１０２が設けられることを除いて、冷却プレート１０３は冷却プレート１５と同様に構成される。この現像装置１０１では、処理空間Ｓが開放されてウエハＷが乾燥された後、さらに冷却プレート１０３で加熱されることにより当該ウエハＷの乾燥が行われ、現像液膜５０の液分が除去される。
【００４５】
この現像装置１０１による処理手順について説明する。先ず、第１の実施形態と同様に冷却プレート１０３により、ウエハＷが処理容器５に向けて搬送される。この処理容器５への搬送時において、例えばヒータ１０２の出力は低下しており、ウエハＷは第１の実施形態と同様に冷却されながら、温調プレート３上へと搬送される。第１の実施形態と同様に現像液膜５０の形成が行われると共に、ヒータ１０２の出力が上昇し、冷却プレート１０３の温度が上昇する（図１０（ａ））。
【００４６】
そして、温調プレート３にウエハＷが載置されてから予め設定された時間が経過したときに、既述のように処理空間Ｓの外部雰囲気への開放が行われ、ウエハＷの乾燥が進行する（図１０（ｂ））。そして、ウエハＷが冷却プレート１０３に載置され、加熱されながら搬送口１２へと搬送され、現像液膜５０の液分が除去される（図１０（ｃ））。このような第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
また、第２の実施形態において、冷却プレート１０３の代わりに移動加熱プレートを設けてもよい。この移動加熱プレートは、例えばウエハＷを冷却するための水の流路が設けられない他は、冷却プレート１０３と同様に構成される。そして、ウエハＷを処理容器５へと搬送するときには当該ウエハＷの冷却を行わず、ウエハＷを温調プレート３から搬送口１２へと搬送するときには、冷却プレート１０３と同様にウエハＷを加熱する。
【００４８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では第１の実施形態の現像装置１が用いられる。第１の実施形態と同様にウエハＷを温調プレート３に載置して、現像液膜５０を形成する。そして、処理空間Ｓに現像雰囲気ガスを供給してから予め設定された時間が経過したときに、温調部３５により温調プレート３の温度が、現像液の露点よりも高い温度、例えば沸点以上の温度に上昇する。それによって現像液膜５０中の液分が蒸発して、ウエハＷが乾燥状態とされる。その後は第１及び第２の実施形態と同様にウエハＷが処理容器５から搬出される。
【００４９】
上記の各実施形態で、現像ミストの最大粒子径は例えば５０μｍ以下であり、平均粒子径は例えば１０μｍ以下である。このように粒子径を制御し、現像ミストをいわゆるドライフォグとすることで、現像処理を行う際にウエハＷ以外の箇所が現像液に濡れてしまうことを抑えることができる。それによって、現像欠陥やパーティクルの発生を抑えることができる。また、上記の現像雰囲気ガスの形成方法としては、現像液を加熱することに限られず、現像液に超音波を印加してもよい。
【００５０】
ところで、現像液膜５０の形成手法としては、上記の例に限られない。例えば現像雰囲気ガス加熱部５６において現像雰囲気ガスを、現像液の飽和温度よりも高い温度、例えば５０℃に加熱し、現像液の蒸気（以下、現像蒸気と記載する）を生成する。そのように温度制御した現像雰囲気ガスを処理空間Ｓに供給すると共に温調プレート３によりウエハＷを冷却して、前記現像蒸気をウエハＷ表面に結露させてもよい。この場合の現像装置１での処理工程について説明する。
【００５１】
先ず、ヒータ５９は処理容器５の内壁を、現像雰囲気ガスが結露しにくい温度に維持する。現像雰囲気ガスが結露しにくい温度とは、現像雰囲気ガスが結露しない温度も含み、処理空間Ｓに供給される現像雰囲気ガスに含まれる、現像液の蒸気の露点よりも高い温度のことを言う。そして、ウエハＷが温調プレート３に載置されて、現像雰囲気ガスに含まれる現像蒸気の露点以下の温度に温調されると共に処理空間Ｓが形成される（図１１（ａ））。処理空間Ｓに現像雰囲気ガスが供給され、前記現像蒸気がウエハＷ表面に結露し（図１１（ｂ））、所定の膜厚の現像液膜５０が形成されると、現像雰囲気ガスの供給及び排気口４５からの排気が停止する。その後、既述の第１の実施形態と同様にＮ2ガスが供給され、処理空間Ｓの現像雰囲気ガスが除去されると共にウエハＷが乾燥される。
【００５２】
このように現像ミストを含まない現像雰囲気ガスをウエハＷに供給する場合でも、既述の各実施形態と同様の効果が得られる。前記現像雰囲気ガスを供給する場合、処理空間Ｓ形成時には昇降ピン４２がウエハＷを浮いた状態で保持し、処理空間Ｓへ現像雰囲気ガスを供給した後にウエハＷを温調プレート３に載置して現像液膜５０を形成してもよい。処理中に温調プレート３に結露した現像液は吸引口３６、３７から吸引される。また、現像雰囲気ガスは、現像ミスト及び現像蒸気の両方を含んでいてもよく、その場合は現像ミストの付着分と現像蒸気の結露分とにより、現像液膜５０が形成される。
【００５３】
また、上記のように現像液を結露させて現像液膜５０を形成する場合でもウエハＷの乾燥は、他の実施形態の乾燥手法が適用でき、例えば処理空間Ｓを開放することにより行ってもよい。その他に例えば、昇降ピン４２を介してウエハＷを温調プレート３から浮き上がらせ、処理空間Ｓに残留している現像蒸気の熱により、ウエハＷを乾燥させてもよい。各乾燥工程を開始するタイミングとしては、例えば現像液とレジストとの反応が終了した時点であり、つまり洗浄処理を行ったとした場合に不要なレジストを除去できる時点である。
【００５４】
各実施形態において、処理容器５のヒータ５９を設けることで、処理容器５へ現像液が付着してパーティクルとなることをより確実に防いでいるが、このようなヒータ５９を設けなくてもよい。例えば現像雰囲気ガス加熱部５６で加熱されたＮ2ガスを単独で処理空間Ｓに供給し、処理容器５の内壁を加熱する。それによって、前記内壁を、現像蒸気が結露する温度よりも高い温度に制御し、その後、上記の現像雰囲気ガスを供給してもよい。
【００５５】
各実施形態に示したウエハＷの乾燥手法は互いに組み合わせることができる。例えば第１の実施形態に第２の実施形態の冷却プレート１０３を適用し、Ｎ2ガス供給後、さらに冷却プレート１０３によりウエハＷを加熱し、現像液膜５０を除去してもよい。このように冷却プレートによる現像液膜５０の除去を行わない場合、搬送手段２１と昇降ピン４２との間で直接ウエハＷの受け渡しが行われてもよい。
【００５６】
（評価試験）
評価試験１
レジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光されたウエハＷ１〜ウエハＷ３に夫々ノズルにより現像液を供給した。ウエハＷ１については現像液供給後のレジストの断面を撮像した。ウエハＷ２については現像液供給後に洗浄液を２秒供給した後、レジストの断面を撮像した。ウエハＷ３については現像液供給後に洗浄液を１３秒供給した後、レジストの断面を撮像した。また、各ウエハＷ１〜Ｗ３に塗布するレジストの種類を変更して、同様の実験を行った。
【００５７】
図１２はこの評価試験１の結果を示している。図１２（ａ）〜（ｃ）が互いに同じレジストを用いたウエハＷ１〜Ｗ３の撮像結果であり、図１２（ｄ）〜（ｆ）が互いに同じレジストを用いたウエハＷ１〜Ｗ３の撮像結果である。いずれのレジストを用いた場合であっても、洗浄液が供給されていないウエハＷ１についてはパターンの解像が進行していなかった。それに対して、洗浄液が供給されたウエハＷ２、Ｗ３についてはパターンが解像されていた。この実験の結果から露光されたレジストは、現像液が供給された段階ではなく、洗浄液が供給された段階で溶出を開始する。つまり、現像液により溶解された残渣を掻き出しているのではないことが分かる。従って、現像処理を行うにあたり、レジストに供給する現像液は少量であってもよいことが考えられる。この実験により本発明者は、上記の各実施形態のように、ウエハＷ表面に現像ミストを供給することで現像液の薄膜を形成することに思い至った。
【００５８】
評価試験２
評価試験１と同様に露光されたウエハＷ１、Ｗ２を用意した。ウエハＷ１についてはスピンチャックに載置し、そのスピンチャックにより鉛直軸回りに回転させながら、ノズルより現像液を供給した。現像液を供給しながら当該現像液の供給位置を、ウエハＷ１の周縁部から中心部に向けて径方向に移動させ、その後は中心部に向けて所定の時間現像液の供給を続けた。現像液供給後、ウエハＷ１に洗浄液を供給して現像液を除去し、レジストの断面を撮像した。
【００５９】
また、ウエハＷ２については容器本体と上蓋とからなる処理容器内に搬送した。上蓋を閉じて、処理容器内に気密な処理空間を形成した後、当該処理空間を排気しながら、第６の実施形態と同様に現像ミストを処理空間に供給して、処理雰囲気を形成した。現像ミスト供給後、ウエハＷ１に洗浄液を供給して現像液を除去し、レジストの断面を撮像した。
【００６０】
図１３（ａ）（ｂ）はウエハＷ１の撮像結果を、図１３（ｃ）（ｄ）はウエハＷ２の撮像結果を、夫々示している。このようにウエハＷ１とＷ２とで形成されたパターンの形状に殆ど差が見られなかった。この実験からミスト状にした現像液を用いてもノズルから現像液を供給する場合と同様に現像を行うことができることが示された。
【００６１】
評価試験３
評価試験１、２と同様に露光されたウエハＷを複数枚用意した。容器本体と上蓋とからなる処理容器に順次ウエハＷを搬送し、上蓋を閉じて気密な処理空間を形成した後、処理空間を排気しながら、当該処理空間に前記現像ミストを供給して処理雰囲気を形成した。現像ミストの供給時間は４５秒、６０秒、９０秒と夫々ウエハＷ毎に変更した。現像ミスト供給後は、上蓋を開いて処理空間を外部雰囲気に開放した後、ウエハＷを取り出し、当該ウエハＷに洗浄処理を行った。そして、各ウエハＷ面内の各所におけるレジストパターンのＣＤの平均を算出すると共にＣＤについて、ばらつきの指標である３σを算出した。現像ミストの供給時間が４５秒、６０秒、９０秒である実験を、夫々評価試験３−１、３−２、３−３とする。
【００６２】
評価試験４
評価試験２と同様にノズルから現像液を供給し、洗浄処理を行ったウエハＷについても評価試験４と同様にＣＤの平均及び３σを算出した。ノズルからの現像液の供給時間は、ウエハＷごとに変更した。この供給時間が短い順に夫々評価試験４−１、４−２、４−３とする。
【００６３】
評価試験５
ウエハＷの径方向に伸びる吐出口を備えたノズルをウエハＷの一端側から他端側へ、現像液を吐出しながら移動させてウエハＷに液盛りを行った後、洗浄処理を行った。現像液の供給時間はウエハＷ毎に変更しており、この供給時間が３０秒、６０秒であるものを夫々評価試験５−１、５−２とする。
【００６４】
図１４は評価試験３〜５の結果を示している。図中の棒グラフが各評価試験のＣＤ平均を、図中の点が各評価試験の３σを夫々示している。この結果から、現像ミストとして現像液を供給する場合も、ノズルにより現像液を供給する場合と同様に現像液の供給時間が長くなるとＣＤ平均が小さくなっていくことが分かる。また、３σについては、現像ミストとして現像液を供給する場合と、ノズルにより現像液を供給する場合との間で大きな差はない。これらの評価試験の結果から現像ミストによる現像は、ノズルにより現像液を供給する現像に比べてパターン形状に大きな影響を与えないことが示された。
【００６５】
評価試験６
評価試験３と同様に、露光されたウエハＷが搬入された処理空間を排気しながら、当該処理空間に現像ミストを供給した。現像ミストの供給時間は３０秒とした。現像ミストの供給停止後、処理空間を外部雰囲気に開放してウエハＷ表面を乾燥させ、その後にウエハＷの洗浄処理を行った。そして、評価試験３と同様にレジストパターンのＣＤの平均とＣＤの３σを算出した。現像ミストの供給停止から処理空間の開放までの時間はウエハＷ毎に設定し、夫々３０秒、１８０秒とした。この開放までの時間が３０秒であるものを評価試験６−１とし、１８０秒であるものを６−２とする。
【００６６】
また、現像ミストの供給時間を６０秒にして評価試験６−１、６−２と同様の実験を行った。現像ミストの供給停止から前記処理空間の開放までの時間はウエハＷ毎に変更し、夫々０秒、３０秒、１８０秒とした。この開放までの時間が０秒、３０秒、１８０秒であるものを夫々６−３、６−４、６−５とする。
【００６７】
図１５は評価試験６の結果を示している。図中の棒グラフがＣＤの平均を、図中の点がＣＤの３σを夫々示している。評価試験６−５では評価試験６−１〜６−４に比べて３σが若干大きくなっている。つまり、評価試験６−５ではパターンのＣＤのばらつきが若干大きくなっている。また、処理空間を開放するまでの時間が長くなるにつれて、ＣＤの平均が小さくなっている。これは現像ミストの供給を停止しても、処理空間に残った現像ミストによりウエハＷ表面が乾燥せず、現像が進んだためであると考えられる。この評価試験６の結果から、パターン形状は、ウエハＷ表面が乾燥するまでの時間により影響されることが分かる。
【００６８】
評価試験７
評価試験３と同様に、露光されたウエハＷが搬入された処理空間を排気しながら、当該処理空間に現像ミストを供給した。現像ミストの供給時間は６０秒とした。現像ミストの供給停止後、処理空間を開放してウエハＷ表面を乾燥させ、その後にウエハＷの洗浄処理を行った。処理空間を開放してから洗浄処理を行うまでの時間はウエハＷ毎に設定し、夫々１０秒、４５秒、９０秒、１８０秒、６００秒とした。洗浄処理後は、評価試験３と同様にレジストパターンのＣＤの平均とＣＤの３σを算出した。洗浄処理を行うまでの時間が１０秒、４５秒、９０秒、１８０秒、６００秒であるものを夫々評価試験７−１、７−２、７−３、７−４、７−５とする。
【００６９】
図１６は評価試験７の結果を示している。図中の棒グラフがＣＤの平均を、図中の点がＣＤの３σを夫々示している。各評価試験間でＣＤの平均及び３σは大きく変動していない。従って、ウエハＷの乾燥を行ってから洗浄処理を行うまでの時間はパターンの形状に大きく影響しないことが分かる。従って、上記のようにウエハＷ表面を乾燥させた後、洗浄装置までウエハＷを搬送して洗浄処理を行うことが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００７０】
Ｗ ウエハ
Ｓ 処理空間
１ 現像装置
１１ 筐体
１２ 搬送口
１５ 冷却プレート
２１ 搬送手段
３ 温調プレート
３５ 温調部
３６、３７ 吸引口
４２ 昇降ピン
４３ 昇降機構
４５ 排気口
５ 処理容器
５６ 現像雰囲気ガス加熱部
１００ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その表面にレジストが塗布され、更に露光された基板を現像する現像装置、現像方法及び当該方法を実施するコンピュータプログラムを含む記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフォトレジスト（以下レジストという）の現像処理では、レジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光された半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にノズルから現像液を供給している。ウエハ面内の処理の均一性を得るために、前記現像液はウエハ表面全体に均一に液膜が形成されるように供給され、当該液膜によりレジストが溶解される。
【０００３】
このように現像液の液膜を形成する手法としては、長尺の吐出口を備えたノズルを移動させながら静止状態にあるウエハに現像液を吐出して、ウエハ表面全体に液盛りを行う手法（パドル現像）や、ウエハを鉛直軸回りに回転させながら例えば当該ウエハの径方向に沿って現像液を供給し、遠心力により現像液を塗り広げる手法（パドルレス現像）が知られている。
【０００４】
レジストを構成する材料の組成から考えて、現像液とレジストとの反応は比較的短時間で進行する。しかし、上記の各手法においては均一な液膜を形成するために多量の現像液を使用すると共に、時間をかけてこの現像液をウエハに供給している。このように現像液を供給する工程で多くの時間が費やされているために、現像液の供給を開始してからレジストとの反応を終了するまでにある程度の時間、例えばおおよそ３０秒〜６０秒を要している。
【０００５】
ところで、ウエハの露光処理として液浸露光処理が行われる場合があり、この液浸露光に用いられる液がウエハへ与える影響を抑えるために、レジストの撥水性が高くなる傾向にある。しかし、撥水性が高いレジストを用いた場合、上記の各手法で現像を行うと、現像液に濡れない箇所が発生しやすくなってしまう。また、ウエハの径は大きくなる傾向にあり、ウエハの径が大きくなるほど、高撥水性のレジスト表面において現像液に濡れない箇所が現れる傾向が顕著になる。従って、このような高撥水性のレジストに対して現像液の液膜を均一に形成するために、より多くの現像液が必要になってしまい、コスト高になること及び現像液の供給時間が更に長くなってしまい、現像装置の高スループット化が妨げられることが懸念されている。
【０００６】
そこで、現像液をミスト化してウエハに供給し、ウエハ表面全体に液膜を形成することを本発明者は検討している。ところで、従来の現像装置においては、同一の装置内にノズルから現像液を供給する機構と、ウエハを洗浄する洗浄機構とが設けられている。この洗浄機構は、上記の現像液の液膜が形成されたウエハに洗浄液を供給して洗浄処理を行う機構である。
【０００７】
上述の現像液のミストをウエハに供給する現像装置においても、従来の現像装置と同様に現像液のミストを供給する現像機構と、前記洗浄機構とを同じ装置内に設けることが考えられる。しかし、そうなるとウエハに現像液のミストを供給している間及び形成された現像液の液膜とレジストとを反応させている間、洗浄機構はウエハに対して処理を行うことができず、処理を停止し、待機していなければならない。逆に、洗浄機構により洗浄処理が行われている間、現像液のミストを供給する機構はウエハに対して処理を行うことができず、処理を停止し、待機していなければならない。このような結果として、十分なスループットの向上が図れないおそれがある。
【０００８】
特許文献１には霧状にした現像液を基板が収納されたチャンバ内に供給することが記載されている。しかし、この特許文献１には液膜を除去して現像処理を止めることについては記載されていない。従って、このような現像装置で処理を行った後、基板を洗浄装置に搬送する場合、現像液とレジストとの反応時間が長くなり、パターンの形状が劣化してしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２７７７２６８（段落０１３９、１４１、１７８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、高いスループットが得られる現像装置、現像方法及びこの現像方法を実施するコンピュータプログラムを備えた記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の現像装置は、露光された基板を現像する現像装置において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、
この処理容器内に搬入された基板の表面に現像液の液膜を形成するために、当該処理容器内に現像液のミストを供給する雰囲気ガス供給部と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部と、
を備えていることを特徴とする。
ここで、基板の表面を乾燥することは、前記液膜を構成する液分を除去することであり、現像液を構成する液分以外の他の成分は基板に付着していてよい。
【００１２】
前記現像成分供給部は、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給するものであることに代えて、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給するものであってもよい。前記乾燥部は、例えば処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放するための容器開閉機構であり、例えば前記乾燥部は、前記処理容器内に設けられ、基板を載置する載置プレートと、この載置プレートを加熱する加熱部と、を含む。また、乾燥部は、処理容器内に載置された基板を受け取って当該処理容器の外に搬送するための移動プレートと、この移動プレートに設けられ、当該移動プレートを加熱するための加熱部と、を含んでいてもよく、前記乾燥部は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する乾燥用ガス供給部であってもよい。
【００１３】
前記雰囲気ガス供給部は、例えば基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給するものであることに代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給するものであり、基板が載置され、基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する温調プレートが設けられてもよい。前記雰囲気ガス供給部は、例えば雰囲気ガスを加熱する加熱手段を備え、例えば雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱される。
【００１４】
本発明の現像方法は、露光された基板を現像する現像方法において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器内に基板を搬入する工程と、
次いで処理容器内に現像液のミストを供給し、基板の表面に現像液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記液膜形成工程は、例えば処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給する代わりに、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給する工程である。前記乾燥工程は、例えば処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放する工程であり、また、例えば前記処理容器内の載置プレート上に基板が載置された状態で載置プレートを介して当該基板を加熱する工程である。さらに、前記乾燥工程は、処理容器内に載置されている基板を、処理容器内と外との間で移動する移動プレートに受け渡し、この移動プレートを介して当該基板を加熱する工程であってもよい。さらに、前記乾燥工程は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する工程であってもよい。
【００１６】
また、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給する工程に代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給する工程を含み、さらに、基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する工程を含んでいてもよい。例えば前記雰囲気ガスを加熱手段により加熱する工程を含み、雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されてもよい。
【００１７】
本発明の記憶媒体は、露光された基板を処理容器内にて現像する現像装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、上述の現像方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の現像装置は、基板の表面に形成された液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部を備えているので、レジストと現像液との反応を停止させ、基板を洗浄装置へ搬送することができる。従って、現像装置と洗浄装置とで夫々並行して処理を行うことができるのでスループットの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る現像装置の縦断側面図である。
【図２】前記現像装置の平面図である。
【図３】前記現像装置の斜視図である。
【図４】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図５】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図６】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図７】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図８】ウエハ表面が変化する様子を示した説明図である。
【図９】第２の実施形態に係る現像装置の縦断側面図である。
【図１０】前記現像装置により処理が行われる手順を示した工程図である。
【図１１】第１の実施形態の現像装置による他の現像手法を示した工程図である。
【図１２】評価試験により得られたウエハの縦断面図である。
【図１３】評価試験により得られたウエハの縦断面図である。
【図１４】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【図１５】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【図１６】評価試験により得られたパターンのＣＤの平均と３σを示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の実施形態に係る現像装置１について、その縦断側面図、横断平面図である図１、図２を夫々参照しながら説明する。この現像装置１は筐体１１を備えており、筺体１１の側壁にはウエハＷの搬送口１２が開口している。この搬送口１２を介して図２に示す搬送手段２１によりウエハＷが筐体１１内に搬送される。
【００２１】
例えばこのウエハＷの表面には撥水性のレジスト膜が形成されており、このレジスト膜はポジレジストにより構成され、露光装置にて、所定のパターンに沿って露光されている。ただし、本発明の現像装置及び現像手法は、有機現像であっても適用することができ、ポジレジスト同様にネガレジストについても適用できる。有機現像とは有機物を主薬とする現像液を用いた現像である。また、ウエハＷは、前記露光後この現像装置１に搬送するまでに加熱（ポストエクスポージャベーク：ＰＥＢ）処理を受けている。搬送手段２１は、ウエハＷの側周を囲むアーム体２２と、このアーム体２２の側周に複数、この例では４つ設けられ、ウエハＷの裏面を支持する支持部２３とを備えている。
【００２２】
筺体１１内には、当該筐体１１内を上下に仕切る仕切り板１３が設けられている。仕切り板１３の上側はウエハＷを後述の処理容器５へ搬入するための搬入領域１４ａとして構成されている。搬入領域１４ａには冷却プレート１５が設けられている。冷却プレート１５は概ね円形に形成されており、前記搬送手段２１との間でウエハＷの受け渡しを行う際に、当該搬送手段２１の支持部２３と干渉しないように側周から中央に向かう切り欠き１６が設けられている。冷却プレート１５は、その裏面側に例えば温度調整された水を流すための図示しない流路を備えており、現像装置１の前段の加熱装置で加熱処理されたウエハＷが冷却プレート１５に載置されると、当該ウエハＷが冷却される。
【００２３】
冷却プレート１５にはスリット１７ａ，１７ｂが設けられ、後述の昇降ピン４２がこのスリット１７ａ、１７ｂを介して冷却プレート１５の表面上に突出する。仕切り板１３の下側の下方領域１４ｂには駆動部１８が設けられており、搬送口１２側から後述の温調プレート３側へ向けて形成されたガイド１５ａに沿って、冷却プレート１５を水平方向に移動させる。
【００２４】
現像装置１の斜視図である図３も参照しながら説明する。現像装置１の奥側にはウエハＷを載置する円形の温調プレート３が設けられており、温調プレート３の内部には温調された流体、例えば水の流路３１が形成されている。温調プレート３には温調水供給管３２、温調水回収管３３の各々の一端が接続されており、温調水供給管３２、温調水回収管３３の各々の他端はポンプ３４に接続されている。温調水供給管３２には温調部３５が介設されており、当該温調部３５に供給された水を加熱するためのヒータと、熱交換により前記水を冷却する冷媒の流路とを備えている。前記ヒータの出力及び前記冷媒の流通量が制御されることにより、ユーザが設定する温度に前記水が温調される。
【００２５】
温調水供給管３２、温調水回収管３３及び流路３１は温調水の循環路をなしており、ポンプ３４により温調水供給管３２に供給された水は、前記温調部３５にて温調されて流路３１に供給される。そして、ポンプ３４により流路３１から温調水回収管３３を介して回収され、繰り返し温調水供給管３２に供給されて温調される。このように温調水が流通することで、温調プレート３の表面全体の温度が均一に、且つ温調部３５にて温調される水の温度と同じ温度に制御される。そして、温調プレート３に載置されたウエハＷは、この温調プレート３表面と同じ温度に温調される。
【００２６】
温調プレート３の表面の中央部に吸引口３６が開口しており、温調プレート３の表面の周縁部には温調プレート３の周方向に沿って複数の吸引口３７が開口している。これら吸引口３６，３７には排気管３８の一端が各々接続されている。各排気管３８の他端は合流し、流量制御部３９を介して真空ポンプなどにより構成される排気手段４０に接続されている。流量制御部３９は、バルブやマスフローコントローラを備え、排気量を制御する。
【００２７】
温調プレート３の表面には、当該温調プレート３の周方向に３つの孔４１が配列されており、この孔４１には、温調プレート３の厚さ方向に３本の昇降ピン４２が挿通されている（図１では便宜上２本のみ図示している）。昇降ピン４２は、昇降機構４３により温調プレート３の表面にて突没し、冷却プレート１５と温調プレート３との間でウエハＷの受け渡しを行う。温調プレート３内において、昇降ピン４２の周囲には既述の温調水の漏れを防ぐためのシール部材４４が設けられている。
【００２８】
仕切り板１３において、温調プレート３を囲うように複数の排気口４５が開口しており、排気口４５には排気管４６の一端が接続されている。排気管４６の他端は合流し、流量制御部４７を介して排気手段４０に接続されている。流量制御部４７は、流量制御部３９と同様に構成されている。また、仕切り板１３上には排気口４５を囲うようにＯリング４８が設けられている。
【００２９】
温調プレート３上には処理容器５が設けられており、この処理容器５は、下方が開口した扁平な円形状の容器として構成されている。処理容器５は、支持部５１を介して容器開閉機構をなす昇降機構５２に接続され、当該昇降機構５２により昇降自在に構成されている。図１に示すように処理容器５の下降時にはこの処理容器５の下端がＯリング４８に密着し、処理容器５内に気密な処理空間（処理雰囲気）Ｓが形成される。処理容器５の壁部には処理容器５の内壁を温調するヒータ５９が設けられている。処理容器５の天井部の中央下面には霧状にした現像液を処理空間Ｓに供給するためのノズル５３が設けられている。ノズル５３は、処理容器５の天井中央部に設けられた開口部５４を介して現像雰囲気ガス供給管５５の一端に接続されている。
【００３０】
現像雰囲気ガス供給管５５の他端は、現像雰囲気ガス加熱部５６、流量制御部５７をこの順に介して現像液が貯留された現像液供給源５８に接続されている。現像液供給源５８は不図示の圧送手段を備え、現像雰囲気ガス供給管５５の下流側に現像液を供給する。流量制御部５７は流量制御部３９、４７と同様にバルブやマスフローコントローラを備え、下流側への現像液の供給流量を制御する。現像雰囲気ガス加熱部５６は、現像雰囲気ガス供給管５５から供給された現像液と、後述の不活性ガス供給管６１から供給されたＮ2ガスとを混合し、現像液のミスト（以下、現像ミストという）を含んだ現像雰囲気ガスを生成することができる。生成した現像雰囲気ガスは、現像雰囲気ガス供給管５５を介して処理空間Ｓに供給される。さらに、現像雰囲気ガス加熱部５６は例えばヒータなどの加熱手段を備えており、この現像雰囲気ガスを加熱し、所定の温度に調整することができる。
【００３１】
例えば現像処理時に流量制御部５７により現像雰囲気ガス加熱部５６に供給される現像液の供給流量及び現像雰囲気ガスの温度はウエハＷの処理ごとに一定となるように制御される。また、処理空間Ｓへの現像雰囲気ガスの供給時間もウエハＷ毎に一定になるように制御され、排気口４５及び吸引口３６、３７からの排気量も例えばウエハＷの処理ごとに一定となるように制御される。これによって、各ウエハＷに一定の量の現像ミストが付着し、所定の厚さの現像液膜５０が形成される。現像雰囲気ガス供給管５５及び現像雰囲気ガス加熱部５６は、雰囲気ガス供給部を構成する。
【００３２】
この現像装置１では、処理空間Ｓへ現像雰囲気ガスの供給が開始されてから、予め設定された時間が経過したときに、現像液膜５０を構成する液分が除去されてウエハＷ表面は乾燥した状態にされ、現像液とレジストとの反応が停止する。その後、ウエハＷは現像装置１の外部に設けられた洗浄装置に搬送され、洗浄処理を受けて、レジストパターンが解像される。
【００３３】
現像雰囲気ガス加熱部５６には不活性ガス供給管６１の一端が接続されている。不活性ガス供給管６１の他端は、流量制御部６３を介して不活性ガス例えばＮ2ガスが貯留されたＮ2ガス供給源６４に接続されている。Ｎ2ガスは、上記のように現像雰囲気ガスに含まれた状態で、処理空間Ｓに供給することもできるし、パージガスとして、現像雰囲気ガス供給管５５を介して単独で処理空間Ｓに供給することもできる。また、Ｎ2ガスはこのように単独で処理空間Ｓに供給される場合でも、現像雰囲気ガス加熱部５６にて、例えば所定の温度に加熱されて供給される。
【００３４】
この現像装置１は制御部１００により、各部の動作が制御される。制御部１００は、例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する現像処理が行われるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納されている。このプログラムが制御部１００に読み出されることで、制御部１００は現像装置１の各部へ制御信号を送信する。それによって、処理容器５及び昇降ピン４２の昇降、温調部３５による水の温調、温調プレート３の流路３１への温調水の供給、処理容器５のヒータ５９の出力、Ｎ2ガスや現像雰囲気ガスの処理空間Ｓへの供給などが制御される。このプログラムは、例えばハードディスク、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などの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３５】
続いて、現像装置１の作用について図４〜図７を参照しながら説明する。また、図８には現像装置１及び前記洗浄装置による処理を受けて変化するウエハＷの表面状態を示しており、この図８も適宜参照しながら説明する。温調プレート３の流路３１には温調水が供給され、例えば温調プレート３表面が、予め設定された温度例えば２０℃に温調される。また、排気口４５及び吸引口３６、３７から所定の排気量で排気が行われると共にヒータ５９により処理容器５の内壁の温度が、例えばウエハＷに供給される現像雰囲気ガスの温度と同じ温度に温調される。
【００３６】
続いて、搬送手段２１が、現像装置１の前段の加熱装置にて加熱処理されたウエハＷを保持した状態で、搬送口１２を介して筐体１１内に進入し（図４（ａ））、下降してウエハＷを冷却プレート１５に受け渡した後に後退する（図４（ｂ））。図８（ａ）はこのときのウエハＷの表面を示しており、その表面のレジスト膜７１は、露光部７２と非露光部７３とからなる。
【００３７】
冷却プレート１５はウエハＷを冷却しながら温調プレート３上へ前進する。冷却プレート１５によりウエハＷが温調プレート３上に搬送されると、昇降ピン４２が上昇し、ウエハＷを保持する（図４（ｃ））。冷却プレート１５が搬送口１２側へ後退し（図５（ａ））、昇降ピン４２が下降して、ウエハＷが温調プレート３に載置される。ウエハＷの中央部、周縁部が吸引口３６、３７に夫々吸引されて、ウエハＷの裏面全体が温調プレート３表面に密着し、ウエハＷ全体が温調プレート３の表面温度と同じ温度になるように温調されると共に、処理容器５が下降して処理空間Ｓが形成される（図５（ｂ））。
【００３８】
現像雰囲気ガス加熱部５６により現像ミストを含んだ現像雰囲気ガスが生成し、処理空間Ｓに供給され、前記現像ミストがウエハＷに付着して、所定の膜厚の現像液膜５０が形成されると（図５（ｃ））、前記現像雰囲気ガスの供給と、排気口４５からの排気とが停止し、現像液膜５０とレジストとの反応が進行する（図６（ａ）、図８（ｂ））。後に現像液膜５０の除去を行うこと及び現像液の省液化の観点から、現像液膜の５０膜厚Ｈ１が例えば１μｍ〜１００μｍになるように現像ミストの付着量が制御される。
【００３９】
処理空間Ｓへ前記現像雰囲気ガスの供給を開始してから予め設定された時間が経過したときに、排気口４５からの排気が再び開始されると共に処理空間Ｓに所定の温度に加熱されたＮ2ガスが供給され（図６（ｂ））、処理空間Ｓの現像雰囲気ガスがパージされて除去されると共にウエハＷの表面がＮ2ガスにより乾燥された状態となる（図６（ｃ）、図８（ｃ））。その後、Ｎ2ガスの供給が停止し、昇降ピン４２がウエハＷを温調プレート３から浮かせると共に処理容器５が上昇して処理空間Ｓが外部雰囲気に開放される（図７（ａ））。
【００４０】
然る後、冷却プレート１５が温調プレート３上に移動し、当該ウエハＷが冷却プレート１５に載置され、冷却プレート１５は搬送口１２へと移動する（図７（ｂ））。そして、冷却プレート１５にウエハＷを受け渡す時とは逆の動作で搬送手段２１がウエハＷを受け取り、ウエハＷは洗浄装置に搬送される。この洗浄装置において、ウエハＷに洗浄液７０が供給され、図８（ｄ）に示すように露光部７２が、この洗浄液に押し流され、ウエハＷ表面から除去されて、レジストパターンが解像される。その後、洗浄液７０が除去され、ウエハＷが乾燥される（図８（ｅ））。
【００４１】
このように、この現像装置１では、ウエハＷを温調プレート３に載置して、その表面に現像ミストを含む現像雰囲気ガスを供給して現像液膜５０を形成し、現像雰囲気ガスの供給を開始してから予め設定された時間が経過したときに、Ｎ2ガスを処理空間Ｓに供給し、ウエハＷ表面を乾燥させている。これによって、現像液とレジストとの反応を停止させることができるので、前記反応が進行し過ぎることによるレジストパターンの劣化が抑えられる。従って、現像装置１の外部に設けられた洗浄装置にウエハＷを搬送し、当該洗浄装置にて洗浄処理を行うことができるので、現像装置１にて一のウエハＷを、洗浄装置にて他のウエハＷを夫々並行して処理することができる。その結果として、スループットの向上を図ることができる。
【００４２】
また、現像装置１は従来のように現像液を供給する装置ではないため、現像液を供給するためのノズルの移動機構や、ウエハＷを保持した状態で回転させる回転機構などが不要である。従って、この実施形態のように現像液を供給する装置と洗浄液を供給する装置とを分けても、これらの装置を設置するスペースの大型化を抑えることができる。
【００４３】
上記の第１の実施形態で、現像雰囲気ガスの供給を開始してから予め設定された時間が経過したときに、Ｎ2ガスを供給する代わりに、処理容器５を上昇させ、処理空間Ｓを外部雰囲気に開放してウエハＷの乾燥を行ってもよい。処理空間Ｓが開放されると、処理容器５の外部の空気がウエハＷの周囲に流れ、ウエハＷの周囲の雰囲気に含まれる現像液の分圧が低下し、現像液膜５０の蒸気圧が低下する。その結果、現像液膜５０を構成する液分が蒸発して、ウエハＷ表面が乾燥した状態となる。また、ウエハＷが乾燥された状態とは、現像液を構成する液分が除去された状態であり、現像液を構成する他の成分はウエハＷに付着していてよい。前記液分を除去すれば現像液とレジストとの反応が停止することが、後述の評価試験で確認されている。
【００４４】
（第２の実施形態）
ウエハＷ表面を乾燥した状態にする工程としては上記の例に限られない。以下、そのようにウエハＷ表面を乾燥状態にする各実施形態について説明する。図９には第２の実施形態の現像装置１０１の縦断側面図を示している。この現像装置１０１の現像装置１との差異点として、現像装置１０１では加熱部としてヒータ１０２を備えた載置プレートである冷却プレート１０３が設けられている。ヒータ１０２が設けられることを除いて、冷却プレート１０３は冷却プレート１５と同様に構成される。この現像装置１０１では、処理空間Ｓが開放されてウエハＷが乾燥された後、さらに冷却プレート１０３で加熱されることにより当該ウエハＷの乾燥が行われ、現像液膜５０の液分が除去される。
【００４５】
この現像装置１０１による処理手順について説明する。先ず、第１の実施形態と同様に冷却プレート１０３により、ウエハＷが処理容器５に向けて搬送される。この処理容器５への搬送時において、例えばヒータ１０２の出力は低下しており、ウエハＷは第１の実施形態と同様に冷却されながら、温調プレート３上へと搬送される。第１の実施形態と同様に現像液膜５０の形成が行われると共に、ヒータ１０２の出力が上昇し、冷却プレート１０３の温度が上昇する（図１０（ａ））。
【００４６】
そして、温調プレート３にウエハＷが載置されてから予め設定された時間が経過したときに、既述のように処理空間Ｓの外部雰囲気への開放が行われ、ウエハＷの乾燥が進行する（図１０（ｂ））。そして、ウエハＷが冷却プレート１０３に載置され、加熱されながら搬送口１２へと搬送され、現像液膜５０の液分が除去される（図１０（ｃ））。このような第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
また、第２の実施形態において、冷却プレート１０３の代わりに移動加熱プレートを設けてもよい。この移動加熱プレートは、例えばウエハＷを冷却するための水の流路が設けられない他は、冷却プレート１０３と同様に構成される。そして、ウエハＷを処理容器５へと搬送するときには当該ウエハＷの冷却を行わず、ウエハＷを温調プレート３から搬送口１２へと搬送するときには、冷却プレート１０３と同様にウエハＷを加熱する。
【００４８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では第１の実施形態の現像装置１が用いられる。第１の実施形態と同様にウエハＷを温調プレート３に載置して、現像液膜５０を形成する。そして、処理空間Ｓに現像雰囲気ガスを供給してから予め設定された時間が経過したときに、温調部３５により温調プレート３の温度が、現像液の露点よりも高い温度、例えば沸点以上の温度に上昇する。それによって現像液膜５０中の液分が蒸発して、ウエハＷが乾燥状態とされる。その後は第１及び第２の実施形態と同様にウエハＷが処理容器５から搬出される。
【００４９】
上記の各実施形態で、現像ミストの最大粒子径は例えば５０μｍ以下であり、平均粒子径は例えば１０μｍ以下である。このように粒子径を制御し、現像ミストをいわゆるドライフォグとすることで、現像処理を行う際にウエハＷ以外の箇所が現像液に濡れてしまうことを抑えることができる。それによって、現像欠陥やパーティクルの発生を抑えることができる。また、上記の現像雰囲気ガスの形成方法としては、現像液を加熱することに限られず、現像液に超音波を印加してもよい。
【００５０】
ところで、現像液膜５０の形成手法としては、上記の例に限られない。例えば現像雰囲気ガス加熱部５６において現像雰囲気ガスを、現像液の飽和温度よりも高い温度、例えば５０℃に加熱し、現像液の蒸気（以下、現像蒸気と記載する）を生成する。そのように温度制御した現像雰囲気ガスを処理空間Ｓに供給すると共に温調プレート３によりウエハＷを冷却して、前記現像蒸気をウエハＷ表面に結露させてもよい。この場合の現像装置１での処理工程について説明する。
【００５１】
先ず、ヒータ５９は処理容器５の内壁を、現像雰囲気ガスが結露しにくい温度に維持する。現像雰囲気ガスが結露しにくい温度とは、現像雰囲気ガスが結露しない温度も含み、処理空間Ｓに供給される現像雰囲気ガスに含まれる、現像液の蒸気の露点よりも高い温度のことを言う。そして、ウエハＷが温調プレート３に載置されて、現像雰囲気ガスに含まれる現像蒸気の露点以下の温度に温調されると共に処理空間Ｓが形成される（図１１（ａ））。処理空間Ｓに現像雰囲気ガスが供給され、前記現像蒸気がウエハＷ表面に結露し（図１１（ｂ））、所定の膜厚の現像液膜５０が形成されると、現像雰囲気ガスの供給及び排気口４５からの排気が停止する。その後、既述の第１の実施形態と同様にＮ2ガスが供給され、処理空間Ｓの現像雰囲気ガスが除去されると共にウエハＷが乾燥される。
【００５２】
このように現像ミストを含まない現像雰囲気ガスをウエハＷに供給する場合でも、既述の各実施形態と同様の効果が得られる。前記現像雰囲気ガスを供給する場合、処理空間Ｓ形成時には昇降ピン４２がウエハＷを浮いた状態で保持し、処理空間Ｓへ現像雰囲気ガスを供給した後にウエハＷを温調プレート３に載置して現像液膜５０を形成してもよい。処理中に温調プレート３に結露した現像液は吸引口３６、３７から吸引される。また、現像雰囲気ガスは、現像ミスト及び現像蒸気の両方を含んでいてもよく、その場合は現像ミストの付着分と現像蒸気の結露分とにより、現像液膜５０が形成される。
【００５３】
また、上記のように現像液を結露させて現像液膜５０を形成する場合でもウエハＷの乾燥は、他の実施形態の乾燥手法が適用でき、例えば処理空間Ｓを開放することにより行ってもよい。その他に例えば、昇降ピン４２を介してウエハＷを温調プレート３から浮き上がらせ、処理空間Ｓに残留している現像蒸気の熱により、ウエハＷを乾燥させてもよい。各乾燥工程を開始するタイミングとしては、例えば現像液とレジストとの反応が終了した時点であり、つまり洗浄処理を行ったとした場合に不要なレジストを除去できる時点である。
【００５４】
各実施形態において、処理容器５のヒータ５９を設けることで、処理容器５へ現像液が付着してパーティクルとなることをより確実に防いでいるが、このようなヒータ５９を設けなくてもよい。例えば現像雰囲気ガス加熱部５６で加熱されたＮ2ガスを単独で処理空間Ｓに供給し、処理容器５の内壁を加熱する。それによって、前記内壁を、現像蒸気が結露する温度よりも高い温度に制御し、その後、上記の現像雰囲気ガスを供給してもよい。
【００５５】
各実施形態に示したウエハＷの乾燥手法は互いに組み合わせることができる。例えば第１の実施形態に第２の実施形態の冷却プレート１０３を適用し、Ｎ2ガス供給後、さらに冷却プレート１０３によりウエハＷを加熱し、現像液膜５０を除去してもよい。このように冷却プレートによる現像液膜５０の除去を行わない場合、搬送手段２１と昇降ピン４２との間で直接ウエハＷの受け渡しが行われてもよい。
【００５６】
（評価試験）
評価試験１
レジストが塗布され、所定のパターンに沿って露光されたウエハＷ１〜ウエハＷ３に夫々ノズルにより現像液を供給した。ウエハＷ１については現像液供給後のレジストの断面を撮像した。ウエハＷ２については現像液供給後に洗浄液を２秒供給した後、レジストの断面を撮像した。ウエハＷ３については現像液供給後に洗浄液を１３秒供給した後、レジストの断面を撮像した。また、各ウエハＷ１〜Ｗ３に塗布するレジストの種類を変更して、同様の実験を行った。
【００５７】
図１２はこの評価試験１の結果を示している。図１２（ａ）〜（ｃ）が互いに同じレジストを用いたウエハＷ１〜Ｗ３の撮像結果であり、図１２（ｄ）〜（ｆ）が互いに同じレジストを用いたウエハＷ１〜Ｗ３の撮像結果である。いずれのレジストを用いた場合であっても、洗浄液が供給されていないウエハＷ１についてはパターンの解像が進行していなかった。それに対して、洗浄液が供給されたウエハＷ２、Ｗ３についてはパターンが解像されていた。この実験の結果から露光されたレジストは、現像液が供給された段階ではなく、洗浄液が供給された段階で溶出を開始する。つまり、現像液により溶解された残渣を掻き出しているのではないことが分かる。従って、現像処理を行うにあたり、レジストに供給する現像液は少量であってもよいことが考えられる。この実験により本発明者は、上記の各実施形態のように、ウエハＷ表面に現像ミストを供給することで現像液の薄膜を形成することに思い至った。
【００５８】
評価試験２
評価試験１と同様に露光されたウエハＷ１、Ｗ２を用意した。ウエハＷ１についてはスピンチャックに載置し、そのスピンチャックにより鉛直軸回りに回転させながら、ノズルより現像液を供給した。現像液を供給しながら当該現像液の供給位置を、ウエハＷ１の周縁部から中心部に向けて径方向に移動させ、その後は中心部に向けて所定の時間現像液の供給を続けた。現像液供給後、ウエハＷ１に洗浄液を供給して現像液を除去し、レジストの断面を撮像した。
【００５９】
また、ウエハＷ２については容器本体と上蓋とからなる処理容器内に搬送した。上蓋を閉じて、処理容器内に気密な処理空間を形成した後、当該処理空間を排気しながら、第６の実施形態と同様に現像ミストを処理空間に供給して、処理雰囲気を形成した。現像ミスト供給後、ウエハＷ１に洗浄液を供給して現像液を除去し、レジストの断面を撮像した。
【００６０】
図１３（ａ）（ｂ）はウエハＷ１の撮像結果を、図１３（ｃ）（ｄ）はウエハＷ２の撮像結果を、夫々示している。このようにウエハＷ１とＷ２とで形成されたパターンの形状に殆ど差が見られなかった。この実験からミスト状にした現像液を用いてもノズルから現像液を供給する場合と同様に現像を行うことができることが示された。
【００６１】
評価試験３
評価試験１、２と同様に露光されたウエハＷを複数枚用意した。容器本体と上蓋とからなる処理容器に順次ウエハＷを搬送し、上蓋を閉じて気密な処理空間を形成した後、処理空間を排気しながら、当該処理空間に前記現像ミストを供給して処理雰囲気を形成した。現像ミストの供給時間は４５秒、６０秒、９０秒と夫々ウエハＷ毎に変更した。現像ミスト供給後は、上蓋を開いて処理空間を外部雰囲気に開放した後、ウエハＷを取り出し、当該ウエハＷに洗浄処理を行った。そして、各ウエハＷ面内の各所におけるレジストパターンのＣＤの平均を算出すると共にＣＤについて、ばらつきの指標である３σを算出した。現像ミストの供給時間が４５秒、６０秒、９０秒である実験を、夫々評価試験３−１、３−２、３−３とする。
【００６２】
評価試験４
評価試験２と同様にノズルから現像液を供給し、洗浄処理を行ったウエハＷについても評価試験４と同様にＣＤの平均及び３σを算出した。ノズルからの現像液の供給時間は、ウエハＷごとに変更した。この供給時間が短い順に夫々評価試験４−１、４−２、４−３とする。
【００６３】
評価試験５
ウエハＷの径方向に伸びる吐出口を備えたノズルをウエハＷの一端側から他端側へ、現像液を吐出しながら移動させてウエハＷに液盛りを行った後、洗浄処理を行った。現像液の供給時間はウエハＷ毎に変更しており、この供給時間が３０秒、６０秒であるものを夫々評価試験５−１、５−２とする。
【００６４】
図１４は評価試験３〜５の結果を示している。図中の棒グラフが各評価試験のＣＤ平均を、図中の点が各評価試験の３σを夫々示している。この結果から、現像ミストとして現像液を供給する場合も、ノズルにより現像液を供給する場合と同様に現像液の供給時間が長くなるとＣＤ平均が小さくなっていくことが分かる。また、３σについては、現像ミストとして現像液を供給する場合と、ノズルにより現像液を供給する場合との間で大きな差はない。これらの評価試験の結果から現像ミストによる現像は、ノズルにより現像液を供給する現像に比べてパターン形状に大きな影響を与えないことが示された。
【００６５】
評価試験６
評価試験３と同様に、露光されたウエハＷが搬入された処理空間を排気しながら、当該処理空間に現像ミストを供給した。現像ミストの供給時間は３０秒とした。現像ミストの供給停止後、処理空間を外部雰囲気に開放してウエハＷ表面を乾燥させ、その後にウエハＷの洗浄処理を行った。そして、評価試験３と同様にレジストパターンのＣＤの平均とＣＤの３σを算出した。現像ミストの供給停止から処理空間の開放までの時間はウエハＷ毎に設定し、夫々３０秒、１８０秒とした。この開放までの時間が３０秒であるものを評価試験６−１とし、１８０秒であるものを６−２とする。
【００６６】
また、現像ミストの供給時間を６０秒にして評価試験６−１、６−２と同様の実験を行った。現像ミストの供給停止から前記処理空間の開放までの時間はウエハＷ毎に変更し、夫々０秒、３０秒、１８０秒とした。この開放までの時間が０秒、３０秒、１８０秒であるものを夫々６−３、６−４、６−５とする。
【００６７】
図１５は評価試験６の結果を示している。図中の棒グラフがＣＤの平均を、図中の点がＣＤの３σを夫々示している。評価試験６−５では評価試験６−１〜６−４に比べて３σが若干大きくなっている。つまり、評価試験６−５ではパターンのＣＤのばらつきが若干大きくなっている。また、処理空間を開放するまでの時間が長くなるにつれて、ＣＤの平均が小さくなっている。これは現像ミストの供給を停止しても、処理空間に残った現像ミストによりウエハＷ表面が乾燥せず、現像が進んだためであると考えられる。この評価試験６の結果から、パターン形状は、ウエハＷ表面が乾燥するまでの時間により影響されることが分かる。
【００６８】
評価試験７
評価試験３と同様に、露光されたウエハＷが搬入された処理空間を排気しながら、当該処理空間に現像ミストを供給した。現像ミストの供給時間は６０秒とした。現像ミストの供給停止後、処理空間を開放してウエハＷ表面を乾燥させ、その後にウエハＷの洗浄処理を行った。処理空間を開放してから洗浄処理を行うまでの時間はウエハＷ毎に設定し、夫々１０秒、４５秒、９０秒、１８０秒、６００秒とした。洗浄処理後は、評価試験３と同様にレジストパターンのＣＤの平均とＣＤの３σを算出した。洗浄処理を行うまでの時間が１０秒、４５秒、９０秒、１８０秒、６００秒であるものを夫々評価試験７−１、７−２、７−３、７−４、７−５とする。
【００６９】
図１６は評価試験７の結果を示している。図中の棒グラフがＣＤの平均を、図中の点がＣＤの３σを夫々示している。各評価試験間でＣＤの平均及び３σは大きく変動していない。従って、ウエハＷの乾燥を行ってから洗浄処理を行うまでの時間はパターンの形状に大きく影響しないことが分かる。従って、上記のようにウエハＷ表面を乾燥させた後、洗浄装置までウエハＷを搬送して洗浄処理を行うことが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００７０】
Ｗ ウエハ
Ｓ 処理空間
１ 現像装置
１１ 筐体
１２ 搬送口
１５ 冷却プレート
２１ 搬送手段
３ 温調プレート
３５ 温調部
３６、３７ 吸引口
４２ 昇降ピン
４３ 昇降機構
４５ 排気口
５ 処理容器
５６ 現像雰囲気ガス加熱部
１００ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光された基板を現像する現像装置において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、
この処理容器内に搬入された基板の表面に現像液の液膜を形成するために、当該処理容器内に現像液のミストを供給する雰囲気ガス供給部と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部と、
を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記乾燥部は、処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放するための容器開閉機構であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記乾燥部は、前記処理容器内に設けられ、基板を載置する載置プレートと、この載置プレートを加熱する加熱部と、を含むことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記乾燥部は、処理容器内に載置された基板を受け取って当該処理容器の外に搬送するための移動プレートと、この移動プレートに設けられ、当該移動プレートを加熱するための加熱部と、を含むことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項５】
前記乾燥部は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する乾燥用ガス供給部であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項６】
前記雰囲気ガス供給部は、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給するものであることに代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給するものであり、基板が載置され、基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する温調プレートが設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記雰囲気ガス供給部は、雰囲気ガスを加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項８】
雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
露光された基板を現像する現像方法において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器内に基板を搬入する工程と、
次いで処理容器内に現像液のミストを供給し、基板の表面に現像液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥工程と、
を含むことを特徴とする現像方法。
【請求項１０】
前記乾燥工程は、処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放する工程であることを特徴とする請求項９記載の現像方法。
【請求項１１】
前記乾燥工程は、前記処理容器内の載置プレート上に基板が載置された状態で載置プレートを介して当該基板を加熱する工程であることを特徴とする９記載の現像方法。
【請求項１２】
前記乾燥工程は、処理容器内に載置されている基板を、処理容器内と外との間で移動する移動プレートに受け渡し、この移動プレートを介して当該基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項９記載の現像方法。
【請求項１３】
前記乾燥工程は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する工程であることを特徴とする請求項９記載の現像方法。
【請求項１４】
基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給する工程に代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給する工程を含み、
基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する工程を含むことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか一つに記載の現像方法。
【請求項１５】
前記雰囲気ガスを加熱手段により加熱する工程を含むことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか一つに記載の現像方法。
【請求項１６】
雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されることを特徴とする請求項１５に記載の現像方法。
【請求項１７】
露光された基板を処理容器内にて現像する現像装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、請求項９ないし１６のいずれか一項に記載の現像方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
露光された基板を現像する現像装置において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器と、
この処理容器内に搬入された基板の表面に現像液の液膜を形成するために、当該処理容器内に現像液のミストを供給する雰囲気ガス供給部と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥部と、
を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記乾燥部は、処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放するための容器開閉機構であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記乾燥部は、前記処理容器内に設けられ、基板を載置する載置プレートと、この載置プレートを加熱する加熱部と、を含むことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記乾燥部は、処理容器内に載置された基板を受け取って当該処理容器の外に搬送するための移動プレートと、この移動プレートに設けられ、当該移動プレートを加熱するための加熱部と、を含むことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項５】
前記乾燥部は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する乾燥用ガス供給部であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項６】
前記雰囲気ガス供給部は、基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給するものであることに代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給するものであり、基板が載置され、基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する温調プレートが設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記雰囲気ガス供給部は、雰囲気ガスを加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項８】
雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
露光された基板を現像する現像方法において、
処理雰囲気を形成する気密な処理容器内に基板を搬入する工程と、
次いで処理容器内に現像液のミストを供給し、基板の表面に現像液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜による現像を停止するために基板を乾燥する乾燥工程と、
を含むことを特徴とする現像方法。
【請求項１０】
前記乾燥工程は、処理容器内の処理雰囲気を外部雰囲気に開放する工程であることを特徴とする請求項９記載の現像方法。
【請求項１１】
前記乾燥工程は、前記処理容器内の載置プレート上に基板が載置された状態で載置プレートを介して当該基板を加熱する工程であることを特徴とする９記載の現像方法。
【請求項１２】
前記乾燥工程は、処理容器内に載置されている基板を、処理容器内と外との間で移動する移動プレートに受け渡し、この移動プレートを介して当該基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項９記載の現像方法。
【請求項１３】
前記乾燥工程は、前記処理容器内の基板に乾燥用のガスを供給する工程であることを特徴とする請求項９記載の現像方法。
【請求項１４】
基板の表面に現像液の液膜を形成するために現像液のミストを供給する工程に代えて、基板の表面に現像液を結露させて液膜を形成するために当該処理容器内に現像液の蒸気を含む気体を供給する工程を含み、
基板表面に前記蒸気が結露するように基板の温度を制御する工程を含むことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか一つに記載の現像方法。
【請求項１５】
前記雰囲気ガスを加熱手段により加熱する工程を含むことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか一つに記載の現像方法。
【請求項１６】
雰囲気ガスは、加熱雰囲気における現像液の飽和温度よりも高い温度に加熱されることを特徴とする請求項１５に記載の現像方法。
【請求項１７】
露光された基板を処理容器内にて現像する現像装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、請求項９ないし１６のいずれか一項に記載の現像方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１６６０８６（Ｐ２０１１−１６６０８６Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３０５２４（Ｐ２０１０−３０５２４）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【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２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【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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