JP3120168B2 - 処理方法及び処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ等の被
処理体の表面に現像液等の処理液を供給して処理する処
理方法及び処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いては、被処理体としての半導体ウエハ（以下にウエハ
という）にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて回路パターンを縮小してフォトレジスト
に転写し、これを現像処理する一連の処理が施される。

【０００３】上記現像処理において、ウエハ表面のフォ
トレジスト上に現像液を表面張力によって液盛りして所
定時間おくことで、レジストの露光部分あるいは未露光
部分を現像させるパドル型の現像方式が知られている。
このパドル型の現像装置は、図２１に示すように、多数
のノズル孔（図示せず）を直線状に配列した現像液供給
ノズルａによって現像液Ｌを滲み出させつつスピンチャ
ックｂによってウエハＷを低速回転例えば３０ｒｐｍで
約１／２回転させ、ウエハＷ上に供給した現像液Ｌを押
し広げることによってウエハＷ表面に均一に薄く現像液
Ｌを液盛りすることができ、省現像液による現像処理を
可能にすることができる。

【０００４】また、この種の現像装置を用いた別の現像
方法として、図２２に示すように、現像液Ｌを供給させ
ながら現像液供給ノズルａを上昇させて現像液保持間隔
ｈを広げることにより、現像液供給ノズルａとレジスト
ｃ間の表面張力により、現像液Ｌを現像液保持間隔ｈ内
に保持させて、現像液の液盛りを短時間に行えるように
する現像方法（特開昭６２−１９９０１８号公報参照）
や、図２３に示すように、現像液供給ノズルａのノズル
孔に現像液Ｌのメニスカスを形成して、ウエハＷ上のレ
ジスト膜面に移行させるようにした現像方法（特開平４
−３６７２１４号公報参照）などが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種のパドル型の現像装置においては、圧送用気体の
加圧によって現像液供給ノズルａのノズル孔から現像液
ＬをウエハＷに被着されたレジスト膜Ｒの表面に吐出す
る際に、ウエハＷ表面に物理的衝撃を与えてレジストパ
ターンに損傷を与える虞れがあり、特に、この現象は、
図２４に示すように、現像液供給ノズルａ内の現像液Ｌ
の液圧変動により顕著に現れ、吐出開始時に吐出流量が
大になる。また、各ノズル孔からレジスト膜Ｒの表面に
吐出された現像液Ｌの液膜は、ノズル孔から吐出された
隣接する現像液Ｌの液膜同士が表面張力によって結合し
て、全体的に液盛りされるが、図２５に示すように、液
膜同士が合流する際に空洞部ｅが生じ、この空洞部ｅ内
の空気が気泡ｆとして残留する。このように気泡ｆがレ
ジスト膜の表面あるいはその表面の近傍に残留すると、
気泡ｆが現像液とレジスト膜の接触を妨げる結果、反応
が阻害されて未反応のレジストが残り、この未反応のレ
ジストが所期のレジストパターンが得られないというレ
ジストパターンの欠陥となり、ひいては回路パターンの
欠陥（デフェクト）が生じて、歩留まりの低下を招くと
いう問題があった。

【０００６】また、特開昭６２−１９９０１８号公報に
記載の現像方法においては、現像液供給ノズルａに常時
現像液Ｌが接触するため、この接触部において化学的汚
染（コンタミネーション）が発生し、ウエハＷが汚染さ
れるという問題がある。これに対して、特開平４−３６
７２１４号公報に記載の現像方法においては、現像液供
給ノズルａのノズル孔に現像液Ｌのメニスカスを形成し
て、ウエハＷ上のレジスト膜面に移行させるため、コン
タミネーションの発生を少なくすることができるが、現
像液ＬのメニスカスをウエハＷ上のレジスト膜面に移行
する際、移行する速度を速くし、その押圧力を強くする
と、ウエハＷに物理的衝撃を与え、ウエハＷに損傷を与
えるという問題があり、また逆に、移行速度を遅くし、
押圧力を弱めると、レジスト膜と現像液との親和性（ぬ
れ性）が悪くなり、液盛りされる現像液Ｌの液膜中に気
泡が生じ、上述したように、この気泡によってデフェク
トが生じ、歩留まりの低下を招くという問題がある。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体表面に供給される処理液の液盛り（液膜）
中に残留する気泡、特にレジスト膜の表面あるいはその
近傍に残留する気泡を除去してデフェクトを少なくし、
歩留まりの向上を図ることを第１の目的とし、処理液供
給手段と処理液との接触によるコンタミネーションを少
なくして、歩留まりの向上を図ることを第２の目的とす
る処理方法及び処理装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明の第１の処理方法は、対向する被処理体と処
理液供給手段とを相対移動させて、被処理体表面に処理
液供給手段から供給される処理液の液膜を形成し処理す
る処理方法を前提とし、静止状態において、上記処理液
供給手段から所定量より少量の処理液を供給して処理液
供給手段の直下における被処理体表面に液膜を形成する
工程と、上記処理液供給手段から所定の液膜厚に必要な
量の処理液を供給すると共に、処理液供給手段と被処理
体を相対移動して被処理体表面に所定厚の液膜を形成す
る工程とを有することを特徴とするものである（請求項
１）。

【０００９】また、この発明の第２の処理方法は、上記
第１の処理方法と同様に、対向する被処理体と処理液供
給手段とを相対移動させて、被処理体表面に処理液供給
手段から供給される処理液の液膜を形成し処理する処理
方法を前提とし、上記処理液供給手段を被処理体表面に
近接させ、処理液供給手段から処理液を供給して液膜を
形成する工程と、上記処理液供給手段を被処理体表面か
ら離しつつ被処理体上の液膜に接触しない状態で処理液
を供給する工程とを有することを特徴とするものである
（請求項２）。

【００１０】また、この発明の第１の処理装置は、被処
理体の表面に処理液を供給する複数の処理液供給孔を有
する処理液供給手段を具備する処理装置を前提とし、上
記処理液供給手段に、上記処理液供給孔を有する処理液
収容室を形成し、この処理液収容室における処理液供給
孔の近傍位置に、処理液の液圧変動を抑制する圧力緩衝
部材を配設してなることを特徴とするものである（請求
項３）。この第１の処理装置において、上記圧力緩衝部
材は、処理液収容室における処理液供給孔の近傍位置に
配設されて、処理液の液圧変動を抑制するものであれば
任意のものでよく、例えば多孔質材料、多孔板あるいは
バッフル板等にて形成することができる。

【００１１】また、この発明の第２の処理装置は、上記
第１の処理装置と同様に、被処理体の表面に処理液を供
給する複数の処理液供給孔を有する処理液供給手段を具
備する処理装置を前提とし、上記複数の処理液供給孔を
直列状に複数列配列すると共に、各列の処理液供給孔を
それぞれ先端側が互いに近接する方向へ傾斜させて設
け、上記複数の処理液供給孔の外部近傍位置に、上記複
数の処理液供給孔から吐出される処理液を受止めて被処
理体表面に案内する案内部材を配設してなることを特徴
とするとするものである（請求項４）。この場合、上記
複数の処理液供給孔の列間外部近傍位置に、垂直状の板
状案内部材を配設する方が好ましい（請求項５）。

【００１２】また、この発明の第３の処理装置は、第１
及び第２の処理装置と同様に、被処理体の表面に処理液
を供給する複数の処理液供給孔を有する処理液供給手段
を具備する処理装置を前提とし、上記複数の処理液供給
孔を直列状に列配列し、上記複数の処理液供給孔の外部
近傍位置に、上記複数の処理液供給孔から吐出される処
理液を受け止めて被処理体表面に案内する傾斜状の板状
案内部材を配設してなることを特徴とするものである
（請求項６）。

【００１３】また、この発明の第４の処理装置は、第１
ないし第３処理装置と同様に、被処理体の表面に処理液
を供給する複数の処理液供給孔を有する処理液供給手段
を具備する処理装置を前提とし、上記複数の処理液供給
孔を円周方向に配設し、上記複数の処理液供給孔の外方
近傍位置に、上記複数の処理液供給孔から吐出される 処
理液を受け止めて被処理体表面に案内するスカート状の
案内部材を配設してなることを特徴とするものである
（請求項７）。

【００１４】また、この発明の第５の処理装置は、被処
理体の表面に処理液を供給する処理液供給手段を具備す
る処理装置を前提とし、上記処理液供給手段に、処理液
を分散して供給する複数の処理液供給孔を設けると共
に、これら処理液供給孔に連通するスリット状吐出孔を
設けてなることを特徴とするものである（請求項８）。
この場合、スリット状吐出孔の開口端に、処理液溜め用
の拡開部を形成する方が好ましい（請求項９）。

【００１５】また、この発明の第６の処理装置は、被処
理体の表面に処理液を供給する処理液供給手段を具備す
る処理装置を前提とし、上記処理液供給手段に吐出口を
設けると共に、この吐出口及びその周辺において処理液
の吐出時に接液する部分に親水性を付与したことを特徴
とするものである（請求項１０）。

【００１６】更に、親水性を付与する手段として、水を
化学的あるいは物理的に吸着して保持することのできる
材料を使用していることを特徴とする（請求項１１）。

【００１７】

【作用】上記技術的手段によるこの発明の第１の処理方
法によれば、静止状態において、処理液供給手段から少
量の処理液を供給して処理液供給手段の直下における被
処理体表面に衝撃を与えないように液膜を形成した後、
処理液供給手段から所定の液膜厚に必要な量の処理液を
供給すると共に、処理液供給手段と被処理体を相対移動
して被処理体表面に所定厚の液膜を形成することによ
り、処理液の供給による被処理体表面への物理的衝撃を
緩和することができると共に、処理液と被処理体との親
和性（ぬれ性）を高めて、処理液の液膜中の気泡の発生
を防止して、液膜を均一に形成することができる（請求
項１）。

【００１８】また、処理液供給手段を被処理体表面に近
接させ、処理液供給手段から処理液を供給して液膜を形
成した後、処理液供給手段を被処理体表面から離しつつ
被処理体上の液膜に接触しない状態で処理液を供給する
ことにより、処理液供給手段と処理液との接触を可及的
に少くすることができ、処理液供給手段と処理液との接
触によるコンタミネーションの発生を少くすることがで
きる（請求項２）。

【００１９】また、処理液供給手段に、処理液供給孔を
有する処理液収容室を形成し、この処理液収容室におけ
る処理液供給孔の近傍位置に、処理液の液圧変動を抑制
する圧力緩衝部材を配設することにより、処理液供給手
段の処理液の液圧の変動を抑制することができると共
に、処理液供給手段から被処理体に供給される処理液の
物理的衝撃を少くすることができ、被処理体の損傷を防
止することができる（請求項３）。

【００２０】また、処理液供給手段の処理液供給孔の外
部近傍位置に、この処理液供給孔から吐出される処理液
を受止めて被処理体表面に案内する案内部材を配設する
ことにより、処理液供給手段の処理液供給孔から吐出さ
れる処理液を一旦案内部材で受け止めた後、自由落下に
より被処理体表面に当てることで、物理的衝撃を緩和す
ることができると共に、連続した線状で処理液を供給す
ることができる（請求項４〜７）。したがって、被処理
体の損傷を防止することができると共に、気泡が残留し
ない液膜を均一に形成することができる。

【００２１】また、処理液供給手段に、処理液を分散し
て供給する複数の処理液供給孔を設けると共に、これら
処理液供給孔に連通するスリット状吐出孔を設けること
により、処理液は処理液供給孔で分散された後、スリッ
ト状吐出孔から連続した線状となって被処理体に供給さ
れることで、気泡が残留しない液膜を均一に形成するこ
とができる（請求項８）。

【００２２】また、処理液供給手段に設けた吐出口及び
その周辺において処理液の吐出時に接液する部分に親水
性を付与することにより、吐出口及びその周辺に処理液
が付着し易くなるので、吐出口部が大きい場合でも、と
ぎれのない連続した状態で処理液を吐出することが可能
となる（請求項１０，１１）。

【００２３】

【実施例】次に、この発明の実施例を添付図面に基いて
詳細に説明する。この実施例ではこの発明に係る処理装
置を半導体ウエハの塗布・現像処理システムに適用した
場合について説明する。

【００２４】半導体ウエハ（以下にウエハという）の塗
布・現像処理システムは、図１に示すように、被処理体
としてのウエハＷを搬入・搬出するローダ部１、ウエハ
Ｗをブラシ洗浄するブラシ洗浄装置２、ウエハＷを高圧
ジェット水で洗浄するジェット水洗浄装置３、ウエハＷ
の表面を疎水化処理するアドヒージョン処理装置４、こ
のアドヒージョン処理装置４の下に配置されウエハＷを
所定温度に冷却する冷却処理装置５、ウエハＷの表面に
レジストを塗布しかつサイドリンス処理によりウエハ周
縁部の余分なレジストを除去するレジスト塗布装置６、
レジスト塗布の後でウエハＷを加熱してプリベーク並び
にポストベークを行う複数の多段に積層された加熱処理
装置７、露光されたウエハＷ表面上のレジストの回路パ
ターンを現像処理しかつ現像後のウエハＷ表面をリンス
処理する機能を備えたこの発明に係る現像処理装置８な
どを集合化して作業効率の向上を図っている。

【００２５】上記のように構成される塗布・現像処理シ
ステムの中央部には、長手方向に沿ってウエハ搬送路９
が設けられ、このウエハ搬送路９に各装置２〜８が正面
を向けて配置され、各装置２〜８との間でウエハＷの受
け渡しを行うウエハ搬送アーム１０を備えた２つのウエ
ハ搬送機構１１がウエハ搬送路９に沿って移動自在に設
けられている。そして、例えば、ローダ部１の図示省略
のウエハカセット内に収納されている処理前のウエハＷ
を１枚取り出して搬送し、順に、洗浄、アドヒージョン
処理、冷却し、レジスト塗布装置６によってレジストを
塗布した後、プリベーク、図示省略の露光装置による露
光後に、この発明に係る現像処理装置８によって現像処
理を行い、次いでポストベークを行い、処理後のウエハ
Ｗをローダ部１の図示省略のウエハカセット内に搬送し
て収納する。

【００２６】上記現像処理装置８は、図２に示すよう
に、被処理体である半導体ウエハＷ（以下にウエハとい
う）を真空吸着によって保持し、水平方向に回転するス
ピンチャック１２と、このスピンチャック１２とウエハ
Ｗを包囲する処理カップ１３と、ウエハＷの表面のレジ
スト膜面に処理液である現像液を供給する現像液供給ノ
ズル２０（処理液供給手段）と、現像液供給ノズル２０
を待機位置２１とウエハＷの上方の処理位置に移動する
移動機構２２と、現像後のウエハＷ表面の回路パターン
をリンス処理するリンス機構２３とを具備してなる。

【００２７】この場合、上記現像液供給ノズル２０は、
その吐出液膜の幅がウエハＷの直径に相当する長さに形
成されており、図３及び図４に示すように、現像液Ｌを
収容する現像液収容室２４の底部に、複数の処理液供給
孔としてのノズル孔２５を適宜間隔をおいて直線的に配
列してなり、現像液収容室２４におけるノズル孔２５の
近傍位置に、現像液の液圧変動を抑制するための圧力緩
衝部材２６を底部全域に亘り配設してなる。この圧力緩
衝部材２６は、例えばセラミックや樹脂、ステンレス鋼
等の耐蝕、耐薬品性の多孔質材料、多孔板あるいはバッ
フル板等にて形成されている。

【００２８】また、現像液収容室２４の上部開口にはシ
ールパッキング２７を介して蓋体２８が閉塞されてお
り、この蓋体２８の両側に接続する現像液供給管２９が
現像液収容タンク３０に接続されると共に、現像液収容
タンク３０にガス供給管３１を介して接続する例えば窒
素（Ｎ₂）等の不活性ガスのガス供給源３２から現像液
収容タンク３０内の現像液Ｌに加圧されるＮ₂ガスによ
って現像液収容タンク３０内の現像液Ｌが現像液供給管
２９を介して現像液供給ノズル２０の現像液収容室２４
内に供給され、ノズル孔２５からウエハＷ表面に吐出
（供給）されるように構成されている。

【００２９】上記のように、現像液収容室２４における
ノズル孔２５の近傍位置に、圧力緩衝部材２６を配設す
ることにより、Ｎ₂ガスの加圧によって現像液収容室２
４内に供給された現像液Ｌは圧力緩衝部材２６の細孔を
通ってノズル孔２５に流れるため、ノズル孔２５の軸方
向に加わる液圧変動を圧力緩衝部材２６によって抑制す
ることができるため、現像液Ｌが勢いよく吐出されるこ
とはなく、ウエハＷ表面に吐出される現像液Ｌによる物
理的衝撃を緩和することができる。また、各ノズル孔２
５から均一に吐出させることもできる。

【００３０】上記第１実施例では現像液供給ノズル２０
の現像液収容室２４におけるノズル孔２５の近傍位置に
圧力緩衝部材２６を配設した場合について説明したが、
現像液供給ノズル２０は必しもこのような構造である必
要はなく、別の構造の現像液供給ノズルを用いることが
できる。以下に、現像液供給ノズルの別の構造について
説明する。

【００３１】図５及び図６には現像液供給ノズルの第２
実施例の断面図及び断面斜視図が示されている。第２実
施例の現像液供給ノズル２０Ａは、現像液収容室２４の
底部に複数のノズル孔２５を適宜間隔をおいて直線状に
２列配列すると共に、各列のノズル孔２５をそれぞれ先
端側が互いに近接する方向へ傾斜させて設け、そして、
現像液収容室の底部外面における列間のノズル孔２５，
２５間に垂直状の板状案内部材３３を長手方向に設けた
場合である。このように２列のノズル孔２５，２５間に
垂直状の板状案内部材３３を設けることにより、現像液
収容室２４内の現像液Ｌがそれぞれノズル孔２５から吐
出されて板状案内部材３３に一旦受止められた後、板状
案内部材３３の両側面を伝わって自由落下によってウエ
ハＷ上に落下するので、ウエハＷに与える衝撃を緩和す
ることができ、かつ、直線状に連続して現像液Ｌを供給
することができる。

【００３２】なお、ノズル孔２５を２列配列することに
より、ノズル孔２５の径を小さく形成し、現像液Ｌのぼ
た落ちを防止し易くできると共に、板状案内部材３３の
両面をクリーンな状態に維持することもできる。

【００３３】また、上記第２実施例の現像液供給ノズル
２０Ａの構造のものに代えて、図７及び図８に示すよう
な構造の現像液供給ノズル２０Ｂを用いてもよい。すな
わち、第３実施例の現像液供給ノズル２０Ｂは、上記第
１実施例の現像液供給ノズル２０と同様に、現像液収容
室２４の底部に直線状に設けられたノズル孔２５の外部
近傍位置に傾斜状の板状案内部材３３ａを設けることに
よって、各ノズル孔２５から吐出される現像液Ｌを板状
案内部材３３ａにて一旦受け止めた後、自由落下によっ
てウエハＷ上に直線状に連続して供給することができ
る。

【００３４】なお、第２及び第３実施例において、その
他の部分は上記第１実施例と同じであるので、同一部分
には同一符号を付して、その説明は省略する。また、上
記第１及び第２実施例の現像液供給ノズル２０Ａ，２０
Ｂにおいて、第１実施例と同様に、現像液収容室２４の
ノズル孔２５の近傍位置に圧力緩衝部材２６を配設する
ことも可能であり、これにより現像液Ｌの液圧の変動を
抑制して更に安定した状態で連続液膜を形成することが
できる。

【００３５】また、上記第２及び第３実施例では、ノズ
ル孔２５を直線状に配列して、現像液Ｌを直線状に連続
して供給する場合について説明したが、以下に説明する
ように、現像液Ｌを円周状に連続して供給することも可
能である。すなわち、第４実施例の現像液供給ノズル２
０Ｃは、図９及び図１０に示すように、先端に現像液Ｌ
の反転部３４を設けた有底筒状のノズル体３５の先端部
の円周方向に適宜間隔をおいて複数のノズル孔２５を設
け、そして、これらノズル孔２５の外方近傍位置に、ス
カート状の案内部材３３ｂを設けることにより、現像液
供給ノズル２０Ｃのノズル孔２５から吐出される現像液
Ｌを一旦案内部材３３ｂの内面で受け止めた後、案内部
材３３ｂの内面を伝わって自由落下することができ、ウ
エハＷ上に円周状に連続して供給することができる。

【００３６】なお、上記ノズル孔２５の形状は、図９に
示すような丸穴でもよく、また、円周方向にスリット
（図示せず）を１個以上設けてもよい。そして、案内部
材３３ｂ内面を伝わってウエハＷ上に供給される現像液
ＬをウエハＷ表面に均一に液盛りするには、図１１
（ａ）に示すように、現像液供給ノズル２０Ｃをスピン
チャック１２によって回転可能に保持されるウエハＷの
回転中心Ｏから偏心させた位置に配置し、ウエハＷを回
転しつつ現像液供給ノズル２０Ｃから現像液Ｌを円周状
に連続して供給するか、あるいは、図１１（ｂ）に示す
ように，現像液供給ノズル２０ＣをウエハＷの上方に図
示しないスキャン機構によって往復移動可能に配設し
て、回転するウエハＷの上方で現像液供給ノズル２０Ｃ
を往復移動させつつ現像液供給ノズル２０Ｃから現像液
Ｌを円周状に連続して供給すればよい。

【００３７】図１２はこの発明における現像液供給ノズ
ルの第５実施例の断面図、図１３は図１２のXIII−XIII
断面図が示されている。第５実施例の現像液供給ノズル
２０Ｄは、直線状に配列された複数のノズル孔２５から
分散されて吐出される現像液Ｌを直線状に連続してウエ
ハＷ表面に供給できるようにした別の形態の場合であ
る。すなわち、第５実施例の現像液供給ノズル２０Ｄ
は、上記第１実施例の現像液供給ノズル２０と同様に直
線状に適宜間隔をおいて配列される複数のノズル孔２５
を設けると共に、これらノズル孔２５に連通するスリッ
ト状吐出孔３６を設けた場合である。この場合、具体的
には、ノズル孔２５の直径は約１〜２ｍｍ、スリット状
吐出孔３６のスリット幅は０．０５〜０．５ｍｍに形成
されている（図１４参照）。

【００３８】このようにノズル孔２５に連通させてスリ
ット状吐出孔３６を設けることにより、現像液収容室２
４内の現像液Ｌは各ノズル孔２５によって分散されて吐
出された後、スリット状吐出孔３６で合流して、直線状
に連続してウエハＷ上に供給される。したがって、ウエ
ハＷ表面に液盛りされる現像液Ｌ中に気泡が残存するこ
とがなく、均一な現像液Ｌの液盛りを可能とすることが
できる。

【００３９】なおこの場合、図１５に示すように、スリ
ット状吐出孔３６の開口端に、開口幅約０．３〜０．５
ｍｍの拡開部３７を設けることによって、スリット状吐
出孔３６を流れる現像液Ｌを拡開部３７の表面張力によ
って保持して液溜まりを作ることができるので、現像液
Ｌの連続液膜を更に確実に形成することができる。

【００４０】なお、第５実施例において、その他の部分
は上記第１実施例と同じであるので、同一部分には同一
符号を付して、その説明は省略する。また、第５実施例
において、上記第１実施例と同様に現像液収容室２４の
ノズル孔２５の近傍位置に圧力緩衝部材２６を配設する
ことも可能であり、これにより現像液Ｌの液圧の変動を
抑制して更に安定した状態で連続液膜を形成することが
できる。

【００４１】また、図１６に示すように、現像液供給ノ
ズル２０の例えばノズル孔２５の先端の吐出口２５Ａ及
びこの周辺において、現像液Ｌの吐出時に接液する部分
２５Ｂに親水性を付与しておいてもよい。親水性を付与
する具体的な手段としては、例えば、表面に微細な凹凸
を多数加工形成したり、マイクロメッシュを表面に被着
したり、また、塩化ビニル，ナイロン，セラミックス等
の表面が親水性の材料を使用する。

【００４２】これにより、現像液例えば水を物理的ある
いは化学的に吸着して保持することができるので、図３
のように、現像液供給ノズル２０のノズル孔２５が多数
直線的に長く配列されている場合でも、吐出口２５Ａ全
部に亘り液溜りＬＡが形成される。したがって、現像液
ＬをウエハＷ表面に供給する際、部分的な液切れ状態は
発生せず、空気が気泡としてウエハＷ表面に残留するの
を防止できる。

【００４３】次に、上記のように構成される現像処理装
置８を用いて、ウエハＷの表面の回路パターンの上に現
像液を供給する処理方法について、第１実施例の現像液
供給ノズル２０を代表として説明する。

【００４４】◎処理方法−Ｉ まず、露光装置で露光されたウエハＷがウエハ搬送機構
１１のウエハ搬送アーム１０によって現像処理装置８の
処理室内に搬入されると、スピンチャック１２が上昇し
てウエハＷを受け取って吸着保持した後、下降すること
によりウエハＷが処理カップ１３内に配設される。次
に、移動機構２２によって現像液供給ノズル２０をウエ
ハＷの上方に移動した後、スピンチャック１２を上昇
（又は現像液供給ノズル２０を下降）させてウエハＷと
現像液供給ノズル２０との間を所定の間隔例えば約１ｍ
ｍとし、そして、ウエハＷを静止させた状態で、Ｎ₂ガ
ス供給源３２からＮ₂ガスを現像液収容タンク３０に所
定量加圧して、現像液収容タンク３０から現像液供給管
２９を介して現像液収容室２４内に収容されている現像
液Ｌを、少量例えば０．０１〜１．０ｌ（リットル）／
ｍｉｎの現像液Ｌを、例えば０．１〜１．０ｓｅｃ間吐
出（供給）すると（図１７（ａ），（ｂ）及び図１８参
照）、現像液供給ノズル２０の直下におけるウエハＷ表
面に現像液Ｌが直線状に濡られる（第１工程）。

【００４５】次いで、Ｎ₂ガスの加圧を高めて現像液供
給ノズル２０から所定の液膜厚に必要な量例えば１．０
〜２．０ｌ（リットル）／ｍｉｎを例えば１．０〜２．
０ｓｅｃの現像液Ｌを吐出すると共に、スピンチャック
１２の駆動によりウエハＷと現像液供給ノズル２０とを
相対移動例えばウエハＷを水平状態で回転させると（図
１７（ｃ），（ｄ）及び図１８参照）、ウエハＷ表面に
所定厚（例えば０．５〜３ｍｍ）の液膜を形成すること
ができる（第２工程）。

【００４６】上記のように、第１段階で現像液供給ノズ
ル２０から少量の現像液Ｌを吐出して、現像液供給ノズ
ル２０の直下部分のウエハＷ表面を現像液Ｌで濡らすこ
とにより、ウエハＷ表面と現像液Ｌとの親和性（ぬれ
性）がよくなり、次の第２段階で所定量の現像液Ｌを現
像液供給ノズル２０から吐出してウエハＷ表面に現像液
Ｌの液膜を形成する際に液膜中に気泡が残存することが
なく、液膜を均一に形成することができ、現像むらの発
生を防止することができる。したがって、液膜中に残存
する気泡によって生じる回路パターンの欠陥（デフェク
ト）を防止することができると共に、歩留まりの向上を
図ることができる。

【００４７】上記のようにして、ウエハＷのレジスト膜
面（回路パターン）上に所定厚の現像液Ｌの液膜を形成
し所定時間経過した後、現像液供給ノズル２０を待機位
置２１に移動させ（なお、液膜形成後、待機位置２１に
移動させておいてもよい。）、代わりにリンス機構２３
を駆動させてリンス液供給ノズル２３ａをウエハＷ上に
移動させ、そして、スピンチャック１２の駆動によりウ
エハＷを回転させつつリンス液供給ノズル２３ａから例
えば純水等のリンス液を噴射して、ウエハＷ表面に残滓
する現像液を除去して現像処理が完了する。

【００４８】◎処理方法−ＩＩ まず、上記処理方法−Ｉと同様に、ウエハ搬送機構１１
のウエハ搬送アーム１０によって搬送される露光処理済
みのウエハＷを、処理カップ１３内のスピンチャック１
２上に吸着保持させる。次に、ウエハＷの上方に現像液
供給ノズル２０を移動させると共に、スピンチャック１
２を上昇させてウエハＷと現像液供給ノズル２０との間
隔を約１ｍｍに近接させ、スピンチャック１２を駆動し
てウエハＷを回転させると共に、現像液供給ノズル２０
から現像液Ｌを吐出（供給）して液膜を形成する（第１
工程）。

【００４９】次に、スピンチャック１２を下降させて現
像液供給ノズル２０をウエハＷ表面から離しつつウエハ
Ｗ上の液膜に接触しない状態（例えばウエハＷと現像液
供給ノズル２０の間隔を３〜５ｍｍにする）で現像液供
給ノズル２０から現像液ｌを吐出して、所定の厚さ（例
えば１ｍｍ）の液膜を形成する（第２工程）。この場
合、第１工程のウエハＷと現像液供給ノズル２０の近接
状態から第２工程の引き離し状態への変換は、図２０に
破線ので示すように瞬時に行ってもよく、あるいは、
図２０に実線ので示すように所定時間後にウエハＷと
現像液供給ノズル２０とを引き離してもよい。

【００５０】上記のようにして、ウエハＷと現像液供給
ノズル２０とを近接させて現像液Ｌを供給することによ
り、ウエハＷと現像液Ｌとの親和性（ぬれ性）を良好に
することができる。また、現像液供給ノズル２０をウエ
ハＷ表面から離しつつウエハＷ上の液膜に接触しない状
態で現像液供給ノズル２０から現像液Ｌを供給すること
により、現像液供給ノズル２０と形成された現像液Ｌの
液膜との接触時間を可及的に少くすることができ、現像
液供給ノズル２０と現像液Ｌとの接触により発生するコ
ンタミネーションを防止することができると共に、歩留
まりの向上を図ることができる。

【００５１】上記のようにして、ウエハＷのレジスト膜
面（回路パターン）上に所定厚の現像液Ｌの液膜を形成
し所定時間経過した後、現像液供給ノズル２０を待機位
置に移動させ、代わりにリンス機構２３を駆動させてリ
ンス液供給ノズル２３ａをウエハＷ上に移動させ、そし
て、スピンチャック１２の駆動によりウエハＷを回転さ
せつつリンス液供給ノズル２３ａから例えば純水等のリ
ンス液を噴射して、ウエハＷ表面に残滓する現像液を除
去して現像処理が完了する。

【００５２】なお、上記実施例では、被処理体を回転さ
せる場合について説明したが、必しも被処理体を回転す
るものに限定されるものではなく、処理液供給手段を移
動させてもよく、あるいは被処理体と処理液供給手段の
双方を移動させて処理液を供給して液膜を形成するよう
にしてもよい。また、上記実施例では、この発明の処理
装置が半導体ウエハの現像処理装置である場合について
説明したが、被処理体は必ずしも半導体ウエハに限られ
るものではなく、例えばＬＣＤ基板、セラミック基板な
どに対して現像処理あるいは現像以外の処理、例えばエ
ッチング処理、洗浄処理などを施すものについても適用
できるものである。

【００５３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、以下のような効果が得られる。 １）請求項１記載の処理方法によれば、処理液の供給に
よる被処理体表面への物理的衝撃を緩和することができ
るので、被処理体の損傷を少くすることができる。ま
た、処理液と被処理体との親和性（ぬれ性）を高めて、
処理液の液膜中の気泡の発生を防止して、液膜を均一に
形成することができるので、気泡の残存による被処理体
表面の回路パターン等の欠陥を防止することができると
共に、歩留まりの向上を図ることができる。

【００５４】２）請求項２記載の処理方法によれば、処
理液供給手段と処理液との接触を可及的に少くすること
ができるので、処理液供給手段と処理液との接触による
コンタミネーションの発生を防止することができると共
に、歩留まりの向上を図ることができる。

【００５５】３）請求項３記載の処理装置によれば、処
理液供給手段の処理液収容室に配設された圧力緩衝部材
により、処理液供給手段の処理液の液圧の変動を抑制す
ることができると共に、処理液供給手段から被処理体に
供給される処理液の物理的衝撃を少くすることができる
ので、被処理体の損傷を防止することができると共に、
歩留まりの向上を図ることができる。

【００５６】４）請求項４〜７記載の処理装置によれ
ば、処理液供給手段の処理液供給孔の外部近傍位置に配
設された案内部材により、処理液供給手段の処理液供給
孔から吐出される処理液を一旦受け止めた後、自由落下
により被処理体表面に当てることができるので、物理的
衝撃を緩和することができると共に、連続した線状で処
理液を供給することができる。したがって、被処理体の
損傷を防止することができると共に、気泡が残留しない
液膜を均一に形成することができ、歩留まりの向上を図
ることができる。

【００５７】５）請求項８記載の処理装置によれば、処
理液供給手段に、処理液を分散して供給する複数の処理
液供給孔を設けると共に、これら処理液供給孔に連通す
るスリット状吐出孔を設けることにより、処理液は処理
液供給孔で分散された後、スリット状吐出孔から連続し
た線状となって被処理体に供給されるので、気泡が残留
しない液膜を均一に形成することができ、歩留まりの向
上を図ることができる。

【００５８】６）請求項１０記載の処理装置によれば、
処理液供給手段の吐出口及びその周辺の接液する部分に
親水性を付与したので、スリット状吐出孔から液切れ状
態のない連続した線状となって処理液が被処理体に供給
されるので、気泡が残留しない液膜を均一に形成するこ
とができ、歩留まりの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の処理装置を組込んだ半導体ウエハの
塗布・現像処理システムの斜視図である。

【図２】この発明の処理装置の概略平面図である。

【図３】この発明における現像液供給ノズルの第１実施
例を示す断面図である。

【図４】図３に示す現像液供給ノズルの処理状態を示す
断面図である。

【図５】この発明における第２実施例の現像液供給ノズ
ルの断面図である。

【図６】第２実施例の現像液供給ノズルの断面斜視図で
ある。

【図７】この発明における第３実施例の現像液供給ノズ
ルの断面図である。

【図８】第３実施例の現像液供給ノズルの要部斜視図で
ある。

【図９】この発明における第４実施例の現像液供給ノズ
ルの断面図である。

【図１０】第４実施例の現像液供給ノズルの要部斜視図
である。

【図１１】第４実施例の現像液供給ノズルの処理状態を
説明する概略平面図である。

【図１２】この発明における現像液供給ノズルの第５実
施例の断面図である。

【図１３】図１２のXIII−XIII断面図である。

【図１４】第５実施例の現像液供給ノズルの要部の拡大
断面図である。

【図１５】第５実施例の現像液供給ノズルの別の形態の
要部拡大断面図である。

【図１６】この発明における現像液供給ノズルの先端部
分の構成を説明する拡大断面図である。

【図１７】この発明の処理方法の一例の工程を説明する
説明図である。

【図１８】図１７に示す処理方法における処理液の吐出
量と時間の関係を示すグラフである。

【図１９】この発明の処理方法の別の例の工程を説明す
る説明図である。

【図２０】図１９に示す処理方法における現像液供給ノ
ズルとウエハとの間隔と時間との関係を示すグラフであ
る。

【図２１】処理装置の処理状態を説明する説明図であ
る。

【図２２】従来の処理方法の一例の工程を示す説明図で
ある。

【図２３】従来の処理方法の別の一例の工程を示す説明
図である。

【図２４】従来の現像液供給ノズルの吐出量と時間の関
係を示すグラフである。

【図２５】従来の現像液供給ノズルによって吐出された
現像液の液膜の形成状態を説明する説明図である。

【符号の説明】

２０，２０Ａ〜２０Ｄ 現像液供給ノズル（処理液供給
手段） ２４ 現像液収容室（処理液収容室） ２５ ノズル孔（処理液供給孔） ２５Ｂ 接液する部分 ２６ 圧力緩衝部材 ３３ 垂直状の板状案内部材 ３３ａ 傾斜状の板状案内部材 ３３ｂ スカート状の案内部材 ３６ スリット状吐出孔 ３７ 拡開部 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体） Ｌ 現像液（処理液）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲せき▼本 栄一 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (72)発明者 木村 義雄 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (72)発明者 後藤 一幸 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (72)発明者 松村 公治 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (72)発明者 千場 教雄 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (72)発明者 村上 寛 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (72)発明者 永嶋 慎二 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (72)発明者 山口 忠之 東京都新宿区西新宿２丁目３番１号 東 京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−166716（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−13320（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−55133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−211627（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−265237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−84027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−199018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−243655（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−234879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−27168（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−136232（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−124812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する被処理体と処理液供給手段とを
   相対移動させて、被処理体表面に処理液供給手段から供
   給される処理液の液膜を形成し処理する処理方法におい
   て、 静止状態において、上記処理液供給手段から所定量より
   少量の処理液を供給して処理液供給手段の直下における
   被処理体表面に液膜を形成する工程と、 上記処理液供給手段から所定の液膜厚に必要な量の処理
   液を供給すると共に、処理液供給手段と被処理体を相対
   移動して被処理体表面に所定厚の液膜を形成する工程と
   を有することを特徴とする処理方法。
2. 【請求項２】 対向する被処理体と処理液供給手段とを
   相対移動させて、被処理体表面に処理液供給手段から供
   給される処理液の液膜を形成し処理する処理方法におい
   て、 上記処理液供給手段を被処理体表面に近接させ、処理液
   供給手段から処理液を供給して液膜を形成する工程と、 上記処理液供給手段を被処理体表面から離しつつ被処理
   体上の液膜に接触しない状態で処理液を供給する工程と
   を有することを特徴とする処理方法。
3. 【請求項３】 被処理体の表面に処理液を供給する複数
   の処理液供給孔を有する処理液供給手段を具備する処理
   装置において、 上記処理液供給手段に、上記処理液供給孔を有する処理
   液収容室を形成し、この処理液収容室における処理液供
   給孔の近傍位置に、処理液の液圧変動を抑制する圧力緩
   衝部材を配設してなることを特徴とする処理装置。
4. 【請求項４】 被処理体の表面に処理液を供給する複数
   の処理液供給孔を有する処理液供給手段を具備する処理
   装置において、上記複数の処理液供給孔を直列状に複数列配列すると共
   に、各列の処理液供給孔をそれぞれ先端側が互いに近接
   する方向へ傾斜させて設け、 上記複数の 処理液供給孔の外部近傍位置に、上記複数の
   処理液供給孔から吐出される処理液を受止めて被処理体
   表面に案内する案内部材を配設してなることを特徴とす
   る処理装置。
5. 【請求項５】 複数の処理液供給孔の列間外部近傍位置
   に、垂直状の板状案内部材を配設してなることを特徴と
   する請求項４記載の処理装置。
6. 【請求項６】 被処理体の表面に処理液を供給する複数
   の処理液供給孔を有する処理液供給手段を具備する処理
   装置において、 上記 複数の処理液供給孔を直列状に列配列し、上記複数
   の処理液供給孔の外部近傍位置に、上記複数の処理液供
   給孔から吐出される処理液を受け止めて被処理体表面に
   案内する傾斜状の板状案内部材を配設してなることを特
   徴とする処理装置。
7. 【請求項７】 被処理体の表面に処理液を供給する複数
   の処理液供給孔を有する処理液供給手段を具備する処理
   装置において、 上記 複数の処理液供給孔を円周方向に配設し、上記複数
   の処理液供給孔の外方近傍位置に、上記複数の処理液供
   給孔から吐出される処理液を受け止めて被処理体表面に
   案内するスカート状の案内部材を配設してなることを特
   徴とする処理装置。
8. 【請求項８】 被処理体の表面に処理液を供給する処理
   液供給手段を具備する処理装置において、 上記処理液供給手段に、処理液を分散して供給する複数
   の処理液供給孔を設けると共に、これら処理液供給孔に
   連通するスリット状吐出孔を設けてなることを特徴とす
   る処理装置。
9. 【請求項９】 スリット状吐出孔の開口端に、処理液溜
   め用の拡開部を形成してなることを特徴とする請求項８
   記載の処理装置。
10. 【請求項１０】 被処理体の表面に処理液を供給する処
    理液供給手段を具備する処理装置において、 上記処理液供給手段に吐出口を設けると共に、この吐出
    口及びその周辺において処理液の吐出時に接液する部分
    に親水性を付与したことを特徴とする処理装置。
11. 【請求項１１】 親水性を付与する手段として、水を化
    学的あるいは物理的に吸着して保持することのできる材
    料を使用していることを特徴とする請求項１０記載の処
    理装置。