JP4199102B2

JP4199102B2 - 基板の処理方法，基板処理システム及び現像液供給ノズル

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Publication number: JP4199102B2
Application number: JP2003421329A
Authority: JP
Inventors: 桃子雫石; 英民八重樫
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Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2008-12-17
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Description

本発明は，基板の処理方法，基板処理システム及び現像液供給ノズルに関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では，例えばウェハ表面の被エッチング膜上にレジスト液が塗布されてレジスト膜が形成されるレジスト塗布処理，ウェハ上の前記レジスト膜を所定のパターンで露光する露光処理，露光されたウェハ上に現像液を供給して前記レジスト膜を現像する現像処理，所定のパターンのレジスト膜をマスクにして被エッチング膜をエッチングするエッチング処理等が順に行われている。

また，フォトリソグラフィー工程では，例えば露光処理時にレジスト膜中を透過した光が被エッチング膜に反射してレジスト膜が余分に露光されることを防止するために，レジスト塗布処理前にレジスト膜の下地膜として反射防止膜を形成することがある。

このように，例えば被エッチング膜とレジスト膜との間に下地膜を形成した場合には，被エッチング膜をエッチングする前に，被エッチング膜の上層の下地膜を別途エッチングする必要がある。この下地膜のエッチング処理は，一般的に，ウェハを収容するチャンバー内でエッチングガスをプラズマ化し，そのプラズマ粒子によって下地膜の表面を化学反応させることにより行われていた（例えば，特許文献１参照。）。しかしながら，この下地膜のエッチング処理の際には，高エネルギのプラズマ粒子が用いられるので，レジスト膜へのダメージが大きく，例えば図１４に示すように上層にあるレジスト膜Ｒの表面が削られ，本来矩形であるべきレジスト膜Ｒの側面が大きく傾斜することがあった。

このようにレジスト膜Ｒの側面が傾斜すると，被エッチング膜のエッチングの際に，予め定められている寸法以上に被エッチング膜がエッチングされ，ウェハ上に所望の線幅・寸法のパターンが形成されなくなる。特に，半導体デバイスの高集積化，微細化が進む近年において，寸法精度の高いフォトリソ工程を実現することは重要な課題になっている。

また，従来の下地膜のエッチング処理の際には，レジスト膜Ｒの上面も縦方向に大きく削られることがあった。このため，レジスト膜Ｒと下地膜を合わせた膜厚が薄くなり，レジスト膜Ｒが被エッチング膜に対するマスクとしての機能を十分に果たすことができなくなることがあった。

特開平８−９７１９１号公報

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハ等の基板のフォトリソグラフィー工程において，レジスト膜の下層に形成された下地膜を，レジスト膜に影響を与えないように除去することのできる基板の現像処理方法，基板の処理方法及びそれらの処理方法で用いられる現像液供給ノズルを提供することをその目的とする。

本発明は，基板処理におけるフォトリソグラフィー工程において，基板上にレジスト膜を形成する前に，基板上に，現像処理時に用いられる現像液に溶解性を有しかつ露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する工程と，露光処理後の現像処理時に，現像液の原液と純水を混合した現像液を基板上に供給して前記レジスト膜を現像し，その後，少なくとも前記現像液よりも温度を低くした，又は前記原液と純水を混合して前記現像液よりも濃度を低くした現像液を基板に供給して，前記レジスト膜の現像により露出した部分の反射防止膜を溶解する工程と，を有することを特徴とする。

この発明によれば，予め，現像液に溶解性を有する反射防止膜を形成しておき，その後，現像処理の際に，レジスト膜の現像に続いて反射防止膜を溶解することができる。したがって，従来のように高エネルギのプラズマ粒子を用いて反射防止膜をエッチングする必要がなく，上層のレジスト膜に悪影響を与えることがない。また，反射防止膜の溶解時には，濃度又は温度低く溶解能力の低い現像液を供給するので，レジスト膜の過度の溶解が防止される。さらに，反射防止膜の溶解時に，新たに現像液を供給するので，上述したようにレジスト膜の溶解部分の疎密に影響されることなく，基板面内において均等に反射防止膜を除去することができる。
また，別の観点によれば，本発明は，基板処理におけるフォトリソグラフィー工程を行う基板処理システムであって，基板上にレジスト膜を形成する前に，基板上に，現像処理時に用いられる現像液に溶解性を有しかつ露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する塗布処理装置と，露光処理後の現像処理時に，現像液の原液と純水を混合した現像液を基板上に供給して前記レジスト膜を現像し，その後，少なくとも前記現像液よりも温度を低くした，又は前記原液と純水を混合して前記現像液よりも濃度を低くした現像液を基板に供給して，前記レジスト膜の現像により露出した部分の反射防止膜を溶解する現像処理装置と，を有することを特徴とする。

本発明は，基板に現像液を供給する現像液供給ノズルであって，前記現像液供給ノズルの本体は，基板の特定方向の寸法と同程度又はそれ以上の長さを有する細長形状に形成され，前記本体内には，現像液を貯留する現像液貯留室と，前記現像液に混合するための所定の液体を貯留する液体貯留室と，前記現像液貯留室と前記液体貯留室とに連通し，前記現像液貯留室から流入する現像液と前記液体貯留室から流入する前記液体とを混合する混合室と，が前記本体の長手方向に沿って形成され，前記本体の下面には，前記混合室に連通し，前記混合室で混合された現像液を吐出する吐出口が前記長手方向に沿って開口し，前記混合室内には，当該混合室内に流入した現像液と前記液体とを攪拌する攪拌棒が前記長手方向に沿って設けられ，前記攪拌棒を，当該攪拌棒の軸周りに回転させる回転駆動部をさらに備えたことを特徴とする。なお，前記所定の液体は，純水であるか，あるいは前記現像液貯留室に貯留される現像液よりも温度が低い現像液である。

この発明によれば，混合室において現像液貯留室からの現像液と液体貯留室からの液体とを所定の比率で混ぜ合わせて，例えば所定の濃度又は温度の現像液を生成することができる。混合室では，攪拌棒を回転駆動部により積極的に回転させ，流入した現像液と液体とを十分に攪拌して，濃度や温度に斑のない現像液を生成できる。この現像液供給ノズルによれば，混合室における現像液と液体との混合比率を変えることによって濃度又は温度の異なる複数種類の現像液を生成することができ，当該現像液供給ノズルを用いて，例えば基板上に現像液を供給してレジスト膜を現像した後，より濃度又は温度の低い現像液を基板上に供給して，反射防止膜などの下地膜を溶解させることができる。したがって，上述した発明の基板の現像処理方法や基板の処理方法を好適に実施できる。

本発明は，基板に現像液を供給する現像液供給ノズルであって，前記現像液供給ノズルの本体は，基板の特定方向の寸法と同程度又はそれ以上の長さを有する細長形状に形成され，前記本体内には，現像液を貯留する現像液貯留室と，前記現像液に混合するための所定の液体を貯留する液体貯留室と，前記現像液貯留室と前記液体貯留室とに連通し，前記現像液貯留室から流入する現像液と前記液体貯留室から流入する前記液体とを混合する混合室と，が前記本体の長手方向に沿って形成され，前記本体の下面には，前記混合室に連通し，前記混合室で混合された現像液を吐出する吐出口が前記長手方向に沿って開口し，前記混合室内には，当該混合室内に流入した現像液と前記液体とを攪拌する攪拌棒が前記長手方向に沿って設けられ，前記現像液貯留室と前記液体貯留室から前記混合室内に流入する現像液と前記液体が，前記混合室内の攪拌棒の軸中心から外れた方向に向けて流れて前記攪拌棒に衝突するように，前記現像液貯留室から前記混合室に連通する流路と，前記液体貯留室から前記混合室に連通する流路が形成されていることを特徴とする。なお，前記所定の液体は，純水であるか，あるいは前記現像液貯留室に貯留される現像液よりも温度が低い現像液である。

この発明によれば，混合室において現像液貯留室からの現像液と液体貯留室からの所定の液体とを所定の比率で混ぜ合わせて，例えば所定の濃度又は温度の現像液を生成することができる。混合室では，現像液貯留室からの現像液と液体貯留室からの液体が攪拌棒の軸中心から外れた方向に向けて流れ込み，攪拌棒に衝突するので，その衝突によって攪拌棒が回転される。この攪拌棒の回転によって，流入した現像液と液体とが十分に攪拌され，混合室内に濃度や温度に斑のない現像液を生成できる。この現像液供給ノズルによれば，混合室における現像液と液体との混合比率を変えることによって濃度又は温度の異なる複数種類の現像液を生成することができ，当該現像液供給ノズルを用いて，例えば基板上に現像液を供給してレジスト膜を現像した後，より濃度又は温度の低い現像液を基板上に供給して，反射防止膜などの下地膜を溶解させることができる。したがって，上述した発明の基板の現像処理方法や基板の処理方法を好適に実施できる。

前記攪拌棒は，スパイラル形状に形成されていてもよく，多孔質材で形成されていてもよい。これらの場合，混合室における現像液と液体との混合をさらに促進させることができる。

前記混合室は，前記攪拌棒の軸に沿った方向から見て縦断面が円形状になるように形成されていてもよい。かかる場合，例えば混合室の内壁に沿って流れる流体によって攪拌棒の軸周りに回転がさらに促進され，現像液と液体との攪拌がより十分に行われる。

前記本体内における前記混合室から前記吐出口に向かう現像液の流路は，前記混合室の下流で一旦狭くなり，その後広くなるように形成されていてもよい。かかる場合，混合室の出口付近が狭くなるので，混合室内の液体の滞留時間が長くなり，現像液と液体との混合が促進される。また，吐出口の出口に向けて流路が広くなるので，混合室の出口で上昇した現像液の圧力を損失させることができる。この結果，現像液が基板上に衝突する際の衝撃を抑制し，現像液の衝撃による現像欠陥を抑制できる。

本発明によれば，基板上に寸法精度の高い回路パターンを形成することができる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，基板処理のフォトリソグラフィー工程が行われる塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。

塗布現像処理システム１は，図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。カセットステーション２には，搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は，カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり，Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウェハ搬送体７は，Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり，後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置５０やトランジション装置５１に対してもアクセスできる。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は，複数の処理装置が多段に配置された，例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には，カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１，第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には，カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には，第１の搬送装置１０が設けられている。第１の搬送装置１０は，第１の処理装置群Ｇ１，第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には，第２の搬送装置１１が設けられている。第２の搬送装置１１は，第２の処理装置群Ｇ２，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には，ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置，例えばウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０，２１，２２，露光処理時の光の反射を防止する下地膜としての反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３，２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には，液処理装置，例えば本実施の形態にかかる現像処理が行われる現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また，第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には，各処理装置群Ｇ１及びＧ２内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０，４１がそれぞれ設けられている。

例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には，温調装置５０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置５１，精度の高い温度管理下でウェハＷを加熱処理する高精度温調装置５２〜５４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置５５〜５８が下から順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では，例えば高精度温調装置６０，レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置６１〜６４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置６５〜６９が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５では，ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置，例えば高精度温調装置７０〜７３，露光後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキング装置７４〜７９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には，複数の処理装置が配置されており，例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置８０，８１，ウェハＷを加熱する加熱装置８２，８３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には，例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置８４が配置されている。

インターフェイス部４は，図１に示すように処理ステーション３側から順に第１のインターフェイス部１００と，第２のインターフェイス部１０１を備えている。第１のインターフェイス部１００には，ウェハ搬送体１０２が第５の処理装置群Ｇ５に対応する位置に設けられている。ウェハ搬送体１０２のＸ方向の両側には，例えばバッファカセット１０３，１０４が設置されている。ウェハ搬送体１０２は，第５の処理装置群Ｇ５内の処理装置とバッファカセット１０３，１０４に対してアクセスできる。第２のインターフェイス部１０１には，Ｘ方向に向けて設けられた搬送路１０５上を移動するウェハ搬送体１０６が設けられている。ウェハ搬送体１０６は，Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり，第２のインターフェイス部１０１に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１０４に対してアクセスできる。したがって，処理ステーション３内のウェハＷは，ウェハ搬送体１０２，バッファカセット１０３，１０４及びウェハ搬送体１０６を介して露光装置に搬送でき，また，露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体１０６，バッファカセット１０４，ウェハ搬送体１０２を介して処理ステーション３内に搬送できる。

次に，上述した現像処理装置３０の構成について詳しく説明する。なお，現像処理装置３１〜３４については，現像処理装置３０と構成が同じであるので説明を省略する。図４は，現像処理装置３０の構成の概略を示す縦断面の説明図であり，図５は，現像処理装置３０の横断面の説明図である。

図４に示すように現像処理装置３０は，ケーシング３０ａを有し，当該ケーシング３０ａ内の中央部には，ウェハＷを保持するスピンチャック１２０が設けられている。スピンチャック１２０は，水平な上面を有し，当該上面には，例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により，ウェハＷをスピンチャック１２０上に吸着できる。

スピンチャック１２０には，例えばスピンチャック１２０を回転及び昇降させるためのチャック駆動機構１２１が設けられている。チャック駆動機構１２１は，例えばスピンチャック１２０を鉛直方向の軸周りに所定速度で回転させるモータなどの回転駆動部（図示せず）や，スピンチャック１２０を昇降させるモータ又はシリンダなどの昇降駆動部（図示せず）を備えている。このチャック駆動機構１２１により，スピンチャック６０上のウェハＷを所定のタイミングで昇降させたり，所定の速度で回転させることができる。

スピンチャック１２０の周囲には，ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め，回収するためのカップ１２２が設けられている。カップ１２２は，例えばスピンチャック１２０の周囲を囲む内カップ１２３と，当該内カップ１２３の外方を覆う外カップ１２４と，内カップ１２３と外カップ１２４の下面を覆う底部１２５とを別個に有している。内カップ１２３と外カップ１２４により，主にウェハＷの外方に飛散する液体を受け止めることができ，底部１２５により，内カップ１２３と外カップ１２４の内壁やウェハＷから落下する液体を回収することができる。

内カップ１２３は，例えば略円筒状に形成され，その上端部は内側上方に向けて傾斜している。内カップ１２３は，例えばシリンダなどの昇降駆動部１２６によって上下動できる。外カップ１２４は，例えば図５に示すように平面から見て四角形の略筒状に形成されている。外カップ１２４は，図４に示すように例えばシリンダなどの昇降駆動部１２７によって上下動できる。底部１２５の中央部には，スピンチャック１２０が貫通している。スピンチャック１２０の周囲には，例えばウェハＷの表面から裏面に回り込んだ液体の流れを遮断する環状部材１２８が設けられている。環状部材１２８は，例えばウェハＷの裏面に近接する頂上部を備えており，その頂上部でウェハＷの裏面を伝う液体を遮断できる。底部１２５には，例えば工場の排液部に連通した排出管１２９が接続されており，カップ１２２において回収した液体は，排出管１２９から現像処理装置３０の外部に排出できる。

図５に示すようにカップ１２２のＸ方向負方向（図５の下方向）側には，Ｙ方向に沿って延伸するレール１４０が形成されている。レール１４０は，例えばカップ１２２のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からカップ１２２のＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には，二本のアーム１４１，１４２が取り付けられている。第１のアーム１４１には，現像液供給ノズル１４３が支持されている。第１のアーム１４１は，駆動機構１４４によってレール１４０上をＹ方向に移動自在であり，現像液供給ノズル１４３をカップ１２２の外方に設置された待機部１４５からカップ１２２の内側にまで移送することができる。また，第１のアーム１４１は，例えば前記駆動機構１４４によって上下方向にも移動自在であり，現像液供給ノズル１４３を昇降させることができる。

現像液供給ノズル１４３は，図４に示すように現像液供給管１５０によって，例えばケーシング３０ａの外部に設置された現像液供給源１５１に連通している。現像液供給源１５１には，所定濃度の現像液が予め貯留されている。現像液供給源１５１は，例えば温度調整部１５２を有しており，現像液供給ノズル１４３に対し所定の温度の現像液を供給することができる。また，現像液供給ノズル１４３は，液体供給管１５３によって，例えば所定の液体の貯留されている液体供給源１５４にも連通している。本実施の形態においては，液体供給源１５４には，純水が貯留されている。液体供給源１５４は，例えば温度調整部１５５を有し，現像液供給ノズル１４３に対し所定の温度の純水を供給することができる。現像液供給管１５０と液体供給管１５３には，流量が調整可能なバルブ１５６，１５７がそれぞれ取り付けられており，これらのバルブ１５６，１５７により，現像液供給ノズル１４３に所定流量の現像液と純水を供給できる。

ここで現像液供給ノズル１４３の構成について詳しく説明する。現像液供給ノズル１４３の本体１４３ａは，図４，図５に示すように例えばウェハＷの直径寸法よりも長く，Ｘ方向に沿った細長形状を有している。本体１４３ａの内部には，図６に示すように本体１４３ａ内に導入される現像液を貯留する現像液貯留室１６０と，純水を貯留する液体貯留室１６１が形成されている。現像液貯留室１６０と液体貯留室１６１は，図７に示すように本体１４３ａの長手方向に沿って一端部から他端部まで形成されている。図６に示すように本体１４３ａの上部には，上面から現像液貯留室１６０に連通する現像液導入路１６２が形成されている。この現像液導入路１６２は，現像液供給管１５０に接続されている。また，本体１４３ａの上部には，上面から液体貯留室１６１に連通する液体導入路１６３が形成されている。液体導入路１６３は，液体供給管１５３に接続されている。かかる構成により，現像液供給管１５０を通じて現像液供給ノズル１４３内に供給された現像液は，現像液導入路１６２を通じて現像液貯留室１６０に貯留され，液体供給管１５３を通じて供給された純水は，液体導入路１６３を通じて液体貯留室１６１に貯留される。

本体１４３ａ内の現像液貯留室１６０と液体貯留室１６１の下方には，混合室１６４が形成されている。混合室１６４は，例えば図７に示すように本体１４３ａの長手方向に沿って一端部から他端部に渡って形成されている。混合室１６４は，例えば図６に示すようにＸ方向から見た縦断面が略円形になるように形成されている。混合室１６４は，図７に示すように長手方向に沿って等間隔に配置された複数の第１の連通路１６５によって現像液貯留室１６０に連通している。また，混合室１６４は，長手方向の沿って等間隔に配置された複数の第２の連通路１６６によって液体貯留室１６１にも連通している。したがって，現像液貯留室１６０の現像液と液体貯留室１６１の純水は，各連通路１６５，１６６を通って混合室１６４で混合される。

混合室１６４内には，図７に示すように混合室１６４より径が小さい攪拌棒１６７が設けられている。攪拌棒１６７は，その表面に螺旋状の羽根１６７ａが形成されており，スパイラル形状を有している。攪拌棒１６７は，例えば混合室１６４の両端部間に渡って延伸しており，その一端部は，例えば本体１４３ａの側面に取り付けられた回転駆動部１６８に接続されている。回転駆動部１６８には，例えばモータなどの原動機が設けられており，攪拌棒１６７を軸周りに回転できる。したがって，混合室１６４内に現像液と純水が流入した際に，攪拌棒１６７を回転させて当該現像液と純水とを攪拌することができる。

混合室１６４の下部には，本体１４３ａの下面に開口する複数の吐出口１６９が連通している。吐出口１６９は，本体１４３ａの長手方向に沿って本体１４３ａの両端部間に一列に等間隔で形成されている。図６に示すように吐出口１６９の径は，混合室１６４の径よりも小さく，混合室１６４から吐出口１６９に流れ込む際に流路が狭くなっている。

以上のように構成された現像液供給ノズル１４３によれば，現像液貯留室１６０に導入された現像液と液体貯留室１６１に導入された純水とを混合室１６４において所定の割合で混合し攪拌して，所定の濃度で所定の温度の現像液を生成し，当該生成された現像液を各吐出口１６９から均等に吐出することができる。

ところで，上述したレール１４０に取り付けられたもう一方の第２のアーム１４２には，図５に示すようにリンス液供給ノズル１８０が支持されている。第２のアーム１４２は，例えば駆動機構１８１によってレール１４０上をＹ方向に移動自在である。また，第２のアーム１４２は，上記駆動機構１８１によって上下方向にも移動自在である。この第２のアーム１４２によって，リンス液供給ノズル１８０は，カップ１２２のＹ方向正方向側の外方に設けられた待機部１８２からカップ１２２内のウェハＷの中心部上方まで移動できる。なお，リンス液供給ノズル１８０は，現像処理装置３０の外部に設置された図示しないリンス液供給源に連通しており，当該リンス液供給源から供給されたリンス液を下方に向けて吐出できる。

次に，以上のように構成された塗布現像処理システム１で行われる，ウェハＷに対するフォトリソグラフィー工程について説明する。先ず，未処理のウェハＷが複数枚収容されたカセットＣが載置台５上に載置されると，カセットＣからウェハＷが一枚取り出され，ウェハ搬送体７によって第３の処理装置群Ｇ３の温調装置５０に搬送される。温調装置５０に搬送されたウェハＷは，所定温度に温度調節され，その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送される。ボトムコーティング装置２３に搬送されたウェハＷには，反射防止膜液体材料が塗布され，図８（ａ）に示すようにウェハＷの表面に反射防止膜Ｂが形成される。この反射防止膜Ｂは，後工程の現像処理時に使用される現像液に可溶になるような液体材料を用いて形成される。

反射防止膜Ｂが形成されたウェハＷは，第１の搬送装置１０によって加熱装置８２，高温度熱処理装置５５，高精度温調装置６０に順次搬送され，各装置で所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，レジスト塗布装置２０に搬送され，反射防止膜Ｂ上にレジスト膜Ｒが形成される（図８の（ｂ））。

レジスト膜Ｒが形成されたウェハＷは，第１の搬送装置１０によってプリベーキング装置６１に搬送され，続いて第２の搬送装置１１によって周辺露光装置８４，高精度温調装置７３に順次搬送されて，各装置において所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，第１のインターフェイス部１００のウェハ搬送体１０２によってバッファカセット１０４に搬送され，次いで第２のインターフェイス部１０１のウェハ搬送体１０６によって図示しない露光装置に搬送される。この図示しない露光装置において，ウェハＷは所定パターンに露光される（図８の（ｃ））。図８（ｃ）中のレジスト膜Ｒの斜線部は，露光された部分を示す。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体１０６とウェハ搬送体１０２によってバッファカセット１０４を介してバッファカセット１０３に搬送される。その後ウェハＷは，ウェハ搬送体１０２によって例えばポストエクスポージャーベーキング装置７４に搬送され，加熱処理が行われた後，第２の搬送装置１１によって高精度温調装置７１に搬送され，その後，現像処理装置３０に搬送される。

ここで，現像処理装置３０で行われる現像処理について詳しく説明する。第２の搬送装置１１によって現像処理装置３０内にウェハＷが搬入されると，図４に示すようにウェハＷは，スピンチャック１２０に吸着保持される。続いて図５に示すように待機部１４５で待機していた現像液供給ノズル１４３がＹ方向正方向側に移動し，平面から見てウェハＷのＹ方向負方向側の端部の手前の開始位置Ｐ１まで移動する。その後，現像液供給ノズル１４３が下降し，ウェハＷの表面の高さに近づけられる。

この後，バルブ１５６とバルブ１５７が開放され，現像液供給源１５１の所定濃度の現像液と，液体供給源１５４の純水が，それぞれ所定の流量で現像液供給ノズル１４３に供給される。なお，現像液供給源１５１の現像液と液体供給源１５４の純水は，温度調節部１５２，１５５によって予め同じ温度に調整されていてもよい。また，現像液供給ノズル１４３に供給される現像液と純水の各流量は，現像液供給ノズル１４３で混合されて生成される現像液が所望の濃度になるように設定されている。現像液供給ノズル１４３に供給された現像液は，現像液貯留室１６０に一旦貯留され，第１の連通路１６５を通って混合室１６４に流入する。現像液供給ノズル１４３に供給された純水は，液体貯留室１６１に一旦貯留され，第２の連通路１６６を通って混合室１６４に流入する。現像液と純水が流入した混合室１６４では，回転駆動部１６８によって攪拌棒１６７が回転しており，混合室１６４内の現像液と純水とが攪拌・混合され，混合室１６４内に所定の濃度の現像液Ｈ１が生成される。なお，この現像液Ｈ１の濃度は，レジスト膜Ｒの現像に最適な濃度が選択される。

混合室１６４で生成された現像液Ｈ１は，混合室１６４内で滞留し十分に攪拌された後，下部の吐出口１６９に流入し，各吐出口１６９から均等に吐出される。こうして，現像液供給ノズル１４３からは，現像液Ｈ１が本体１４３ａの両端部間に渡る略帯状に吐出される。

開始位置Ｐ１において現像液Ｈ１の吐出が開始されると，現像液供給ノズル１４３は，Ｙ方向に沿って開始位置Ｐ１から図５に示すウェハＷのＹ方向正方向側の端部の外方の停止位置Ｐ２まで移動する。この現像液供給ノズル１４３の移動によって，ウェハＷ上に現像液Ｈ１が供給され，ウェハＷ上に現像液Ｈ１の液膜が形成される（図８の（ｄ））。現像液Ｈ１の液膜が形成されたウェハＷ上では，レジスト膜Ｒの露光部分が現像液Ｈ１に溶解してレジスト膜Ｒの現像が行われる。現像液供給ノズル１４３が停止位置Ｐ２まで移動すると，例えばバルブ１５６，１５７が閉鎖され，現像液供給ノズル１４３からの現像液Ｈ１の吐出が停止される。現像液Ｈ１の供給が停止された現像液供給ノズル１４３は，例えば現像液の吐出が開始された開始位置Ｐ１に戻される。

現像液供給ノズル１４３が開始位置Ｐ１に戻され，所定時間経過すると，再びバルブ１５６と１５７が開放され，現像液供給ノズル１４３に現像液と純水が供給される。このときの現像液と純水の流量は，現像液供給ノズル１４３において現像液Ｈ１よりも濃度が低い現像液Ｈ２が生成されるように調整される。この現像液Ｈ２の濃度は，例えばレジスト膜Ｒに対する溶解性が極めて低く，反射防止膜Ｂのみを溶解する濃度，例えば現像液Ｈ１の半分以下，例えば現像液Ｈ１の２０％〜５０％程度の濃度に調整される。なお，現像液Ｈ１が０．２６ｍｏｌ／ｌ程度の場合，現像液Ｈ２は，０．０６〜０．１１ｍｏｌ／ｌ程度に調整されるのが望ましい。

現像液供給ノズル１４３は，開始位置Ｐ１において現像液Ｈ２を吐出した状態で待機し，そして，現像液Ｈ１が液盛りされているウェハＷ上において，図９（ａ）に示すようにレジスト膜Ｒの露光部分の溶解が反射防止膜Ｂの表面に到達したときに，現像液供給ノズル１４３は，Ｙ方向正方向側に移動する。現像液供給ノズル１４３は，現像液Ｈ１の供給時と同様に開始位置Ｐ１から停止位置Ｐ２まで移動し，ウェハＷ上の現像液Ｈ１は，現像液Ｈ２に置換され，ウェハＷ上には現像液Ｈ２の液膜が形成される（図９（ｂ））。この現像液Ｈ２によって，露出した部分の反射防止膜Ｂが溶解し除去される（図９（ｃ））。

停止位置Ｐ２で停止した現像液供給ノズル１４３は，現像液Ｈ２の吐出が停止され，待機部１４５に戻される。現像液供給ノズル１４３が待機部１４５に戻されると，例えば待機部１８２で待機していたリンス液供給ノズル１８０がウェハＷの中心部上方まで移動し，例えば内カップ１２３がウェハＷの周囲を囲むように上昇する。その後スピンチャック１２０によりウェハＷが回転され，ウェハＷの中心部に対してリンス液供給ノズル１８０からリンス液が供給される。これにより，ウェハＷ上の現像液Ｈ２がリンス液により洗い流される。所定時間リンス液が供給されてウェハＷの洗浄が終了すると，リンス液の供給が停止され，その後ウェハＷは，高速回転されて振り切り乾燥される。

その後，ウェハＷの回転が停止され，ウェハＷはスピンチャック１２０から第２の搬送装置１１に受け渡され，現像処理装置３０から搬出される。こうして，ウェハＷの一連の現像処理が終了する。

現像処理が終了したウェハＷは，例えばポストベーキング装置６５に搬送されて，第１の搬送装置１１によってトランジション装置５１に搬送され，その後ウェハ搬送体７によりカセットＣに戻される。こうして，塗布現像処理システム１における一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

以上の実施の形態によれば，現像処理時に，ウェハＷ上に現像液Ｈ１を供給してレジスト膜Ｒを現像した後，ウェハＷ上に現像液Ｈ１よりも濃度の低い現像液Ｈ２を供給して反射防止膜Ｂを溶解したので，従来のようにプラズマを用いたエッチング処理により反射防止膜を除去する必要がなく，レジスト膜Ｒにダメージを与えずに反射防止膜Ｂの除去を行うことができる。また，レジスト膜Ｒの現像が終了した後に，ウェハＷ上に反射防止膜Ｂの溶解用の新しい現像液Ｈ２を供給したので，反射防止膜Ｂの溶解がウェハＷ面内において同じ条件で開始され，反射防止膜Ｂを除去をウェハＷ面内において斑なく行うことができる。

また，反射防止膜Ｂを溶解する現像液Ｈ２を，現像液Ｈ１よりもレジスト膜に対して溶解性が低いものにしたので，反射防止膜Ｂの溶解時にレジスト膜Ｒが溶解することを防止できる。さらに，現像液供給ノズル１４３には，ウェハＷの寸法よりも長い領域に渡って吐出口１６９が形成されており，当該現像液供給ノズル１４３から現像液Ｈ２を吐出しながら，現像液供給ノズル１４３をウェハＷ上で移動させることによって反射防止膜Ｂ上に現像液Ｈ２の液膜を形成したので，ウェハＷ全面への現像液Ｈ２の供給を短時間でかつ適正に行うことができる。

現像液供給ノズル１４３には，現像液貯留室１６０の現像液と液体貯留室１６１の純水とを混合する混合室１６４を設けたので，吐出口１６９から吐出される現像液の濃度を必要に応じて調整し変更できる。この結果，レジスト膜Ｒの現像時に現像液Ｈ１を吐出し，反射防止膜Ｂの溶解時に現像液Ｈ２を吐出して，上述の現像処理を好適に実施できる。また，混合室１６４に攪拌棒１６７を設け，当該攪拌棒１６７を回転駆動部１６８によって積極的に回転できるようにしたので，混合室１６４内に流入した現像液と純水を十分に攪拌し混合させ，濃度に斑のない現像液Ｈ１，Ｈ２を生成することができる。これにより，ウェハＷ上には濃度斑のない現像液が供給され，レジスト膜Ｒと反射防止膜Ｂの溶解をウェハＷ面内において斑なく行うことができる。さらに攪拌棒１６７は，スパイラル形状になっているので，その攪拌効果をさらに向上することができる。

なお，上記実施の形態で記載した攪拌棒１６７は，表面に取り付けられた螺旋状の羽根１６７ａによってスパイラル形状を構成していたが，図１０に示すように攪拌棒２００の表面に螺旋状の溝２００ａを形成することによってスパイラル形状を構成してもよい。また，図１１に示すように攪拌棒２１０は，多孔質材で形成されていてもよく，かかる場合，現像液と純水が多孔質材に浸透し，この浸透の過程において現像液と純水とが混合されて，十分な攪拌効果を得ることができる。このとき，攪拌棒２１０には，螺旋状の羽根が取り付けられていてもよい。

上記実施の形態では，現像液供給ノズル１４３の吐出口１６９の径は一定であったが，図１２に示すように吐出口２２０の径が，混合室１６４から本体１４３の下面に向けて徐々に大きくなるようにしてもよい。かかる場合，混合室１６４から吐出口２２０に流れる流路が，混合室１６４の下面で一旦狭くなり，その後吐出口２２０の開口部に向かって徐々に広くなる。こうすることにより，混合室１６４内において，現像液の滞留時間を十分に確保して現像液と純水の混合を促進させることができる。また，吐出口２２０内において，吐出される現像液の吐出圧を損失させることができ，この結果，現像液のウェハＷへの衝突が緩衝され，その衝撃による現像欠陥を低減できる。

以上の実施の形態で記載した現像液貯留室１６０と混合室１６４とを接続する第１の連通路１６５と，液体貯留室１６１と混合室１６４とを接続する第２の連通路１６６は，図１３に示すように現像液と純水の流入方向が攪拌棒２３０の軸中心からずれており，なおかつ流入した現像液と純水が攪拌棒２３０の表面に衝突するように形成されていてもよい。この場合，攪拌棒２３０は，回転駆動部を持たず，自由に回転できる状態で混合室１６４内に配置されていてもよい。かかる場合，混合室１６４内に流入した現像液と純水が攪拌棒２３０を回転させるので，混合室１６４内の攪拌を十分に行うことができる。

以上の実施の形態で記載した現像処理工程においては，現像液Ｈ１を供給してレジスト膜Ｒを現像した後，直ちに現像液Ｈ２を供給して反射防止膜Ｂを溶解させていたが，レジスト膜Ｒの現像が終了した後，一旦スピンチャック１２０によりウェハＷを回転させ，現像液Ｈ１を振り切った後，現像液Ｈ２を供給するようにしてもよい。かかる場合，現像液Ｈ１によるレジスト膜Ｒの過度の現像を防止できる。

上記実施の形態では，反射防止膜Ｂの溶解時に，ウェハＷ上に現像液Ｈ１よりも濃度の低い現像液Ｈ２を供給していたが，反射防止膜Ｂの溶解時に現像液Ｈ１よりも温度の低い現像液Ｈ２を供給するようにしてもよい。この場合，例えば液体供給源１５４に純水に代えて現像液を貯留し，現像液供給源１５１と液体供給源１５４の各現像液の温度を各温度調整部１５２，１５５により互いに異なる温度に設定する。そして，レジスト膜Ｒの現像時には，現像液供給源１５１と液体供給源１５４から現像液供給ノズル１４３に温度の異なる現像液が供給される。現像液供給ノズル１４３内の混合室１６４では，異なる温度の現像液が所定の比率で混合されて，所定温度の現像液Ｈ１を生成され，この現像液Ｈ１がウェハＷに供給される。反射防止膜Ｂの溶解時には，現像液供給源１５１と液体供給源１５４から供給される各現像液の流量の比率が変更される。これにより，現像液供給ノズル１４３で混合される現像液の混合比率が変更されて，現像液Ｈ１よりも低い温度の現像液Ｈ２が生成され，この現像液Ｈ２がウェハＷ上に供給される。かかる場合においても，反射防止膜Ｂの溶解時にレジスト膜Ｒに対する溶解性の低い現像液Ｈ２がウェハＷ上に供給されるので，反射防止膜Ｂのみを適切に溶解させることができる。

なお，上記実施の形態では，反射防止膜Ｂの溶解時に供給される現像液Ｈ２は，レジスト膜Ｒの現像時に供給される現像液Ｈ１よりも濃度か温度のいずれかが低いものであったが，濃度と温度の両方とも低いものであってもよい。

以上の実施の形態は，本発明の一例を示すものであり，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば，上記実施の形態におけるレジスト膜Ｒの下地膜は反射防止膜Ｂであったが，例えば異種レジスト膜などの他の下地膜であってもよい。また，反射防止膜Ｂの溶解時にウェハＷ上に供給される液体は，現像液Ｈ２であったが，反射防止膜Ｂのみを溶解する他の処理液であってもよい。さらに，上記実施の形態では，基板としてウェハＷが用いられていたが，本発明は，ウェハ以外の基板，例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板，マスク基板，レクチル基板などの他の基板にも適用できる。

本発明は，基板の処理のフォトリソグラフィー工程において，レジスト膜の下地膜を除去する際に有用である。

本実施の形態における塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。図１の塗布現像処理システムの正面図である。図１の塗布現像処理システムの背面図である。現像処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。現像処理装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。現像液供給ノズルのＸ方向から見た縦断面図である。現像液供給ノズルのＹ方向から見た縦断面図である。ウェハの処理工程に沿ったウェハの状態の変化を示すための説明図である。ウェハの処理工程に沿ったウェハの状態の変化を示すための説明図である。溝を形成した攪拌棒の斜視図である。多孔質の攪拌棒を備えた現像液供給ノズルのＸ方向から見た縦断面図である。徐々に広くなる吐出口を備えた現像液供給ノズルのＸ方向から見た縦断面図である。第１及び第２の連通路の方向を変更した現像液供給ノズルのＸ方向から見た縦断面図である。従来の方法で反射防止膜をエッチングしたときのレジスト膜の状態を示す説明図である。

符号の説明

１塗布現像処理システム
３０現像処理装置
１４３現像液供給ノズル
１６０現像液貯留室
１６１液体貯留室
１６４混合室
１６７攪拌棒
Ｒレジスト膜
Ｂ反射防止膜
Ｈ１，Ｈ２現像液
Ｗウェハ

Claims

基板処理におけるフォトリソグラフィー工程において，
基板上にレジスト膜を形成する前に，基板上に，現像処理時に用いられる現像液に溶解性を有しかつ露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する工程と，
露光処理後の現像処理時に，現像液の原液と純水を混合した現像液を基板上に供給して前記レジスト膜を現像し，その後，少なくとも前記現像液よりも温度を低くした，又は前記原液と純水を混合して前記現像液よりも濃度を低くした現像液を基板に供給して，前記レジスト膜の現像により露出した部分の反射防止膜を溶解する工程と，を有することを特徴とする，基板の処理方法。
基板処理におけるフォトリソグラフィー工程を行う基板処理システムであって，
基板上にレジスト膜を形成する前に，基板上に，現像処理時に用いられる現像液に溶解性を有しかつ露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する塗布処理装置と，
露光処理後の現像処理時に，現像液の原液と純水を混合した現像液を基板上に供給して前記レジスト膜を現像し，その後，少なくとも前記現像液よりも温度を低くした，又は前記原液と純水を混合して前記現像液よりも濃度を低くした現像液を基板に供給して，前記レジスト膜の現像により露出した部分の反射防止膜を溶解する現像処理装置と，を有することを特徴とする，基板処理システム。
基板に現像液を供給する現像液供給ノズルであって，
前記現像液供給ノズルの本体は，基板の特定方向の寸法と同程度又はそれ以上の長さを有する細長形状に形成され，
前記本体内には，現像液を貯留する現像液貯留室と，前記現像液と混合するための所定の液体を貯留する液体貯留室と，前記現像液貯留室と前記液体貯留室とに連通し，前記現像液貯留室から流入する現像液と前記液体貯留室から流入する前記液体とを混合する混合室と，が前記本体の長手方向に沿って形成され，
前記本体の下面には，前記混合室に連通し，前記混合室で混合された現像液を吐出する吐出口が前記長手方向に沿って開口し，
前記混合室内には，当該混合室内に流入した現像液と前記液体とを攪拌する攪拌棒が前記長手方向に沿って設けられ，
前記攪拌棒を，当該攪拌棒の軸周りに回転させる回転駆動部をさらに備え，
前記所定の液体は，純水であることを特徴とする，現像液供給ノズル。
基板に現像液を供給する現像液供給ノズルであって，
前記現像液供給ノズルの本体は，基板の特定方向の寸法と同程度又はそれ以上の長さを有する細長形状に形成され，
前記本体内には，現像液を貯留する現像液貯留室と，前記現像液と混合するための所定の液体を貯留する液体貯留室と，前記現像液貯留室と前記液体貯留室とに連通し，前記現像液貯留室から流入する現像液と前記液体貯留室から流入する前記液体とを混合する混合室と，が前記本体の長手方向に沿って形成され，
前記本体の下面には，前記混合室に連通し，前記混合室で混合された現像液を吐出する吐出口が前記長手方向に沿って開口し，
前記混合室内には，当該混合室内に流入した現像液と前記液体とを攪拌する攪拌棒が前記長手方向に沿って設けられ，
前記攪拌棒を，当該攪拌棒の軸周りに回転させる回転駆動部をさらに備え，
前記所定の液体は，前記現像液貯留室に貯留される現像液よりも温度が低い現像液であることを特徴とする，現像液供給ノズル。
基板に現像液を供給する現像液供給ノズルであって，
前記現像液供給ノズルの本体は，基板の特定方向の寸法と同程度又はそれ以上の長さを有する細長形状に形成され，
前記本体内には，現像液を貯留する現像液貯留室と，前記現像液に混合するための所定の液体を貯留する液体貯留室と，前記現像液貯留室と前記液体貯留室とに連通し，前記現像液貯留室から流入する現像液と前記液体貯留室から流入する前記液体とを混合する混合室と，が前記本体の長手方向に沿って形成され，
前記本体の下面には，前記混合室に連通し，前記混合室で混合された現像液を吐出する吐出口が前記長手方向に沿って開口し，
前記混合室内には，当該混合室内に流入した現像液と前記液体とを攪拌する攪拌棒が前記長手方向に沿って設けられ，
前記現像液貯留室と前記液体貯留室から前記混合室内に流入する現像液と前記液体が，前記混合室内の攪拌棒の軸中心から外れた方向に向けて流れて前記攪拌棒に衝突するように，前記現像液貯留室から前記混合室に連通する流路と，前記液体貯留室から前記混合室に連通する流路が形成され，
前記所定の液体は，純水であることを特徴とする，現像液供給ノズル。
基板に現像液を供給する現像液供給ノズルであって，
前記現像液供給ノズルの本体は，基板の特定方向の寸法と同程度又はそれ以上の長さを有する細長形状に形成され，
前記本体内には，現像液を貯留する現像液貯留室と，前記現像液に混合するための所定の液体を貯留する液体貯留室と，前記現像液貯留室と前記液体貯留室とに連通し，前記現像液貯留室から流入する現像液と前記液体貯留室から流入する前記液体とを混合する混合室と，が前記本体の長手方向に沿って形成され，
前記本体の下面には，前記混合室に連通し，前記混合室で混合された現像液を吐出する吐出口が前記長手方向に沿って開口し，
前記混合室内には，当該混合室内に流入した現像液と前記液体とを攪拌する攪拌棒が前記長手方向に沿って設けられ，
前記現像液貯留室と前記液体貯留室から前記混合室内に流入する現像液と前記液体が，前記混合室内の攪拌棒の軸中心から外れた方向に向けて流れて前記攪拌棒に衝突するように，前記現像液貯留室から前記混合室に連通する流路と，前記液体貯留室から前記混合室に連通する流路が形成され，
前記所定の液体は，前記現像液貯留室に貯留される現像液よりも温度が低い現像液であることを特徴とする，現像液供給ノズル。
前記攪拌棒は，スパイラル形状に形成されていることを特徴とする，請求項３，４，５又は６のいずれかに記載の現像液供給ノズル。
前記攪拌棒は，多孔質材で形成されていることを特徴とする，請求項３，４，５又は６のいずれかに記載の現像液供給ノズル。
前記混合室は，前記攪拌棒の軸に沿った方向から見て縦断面が円形状になるように形成されていることを特徴とする，請求項３，４，５，６，７又は８のいずれかに記載の現像液供給ノズル。
前記本体内における前記混合室から前記吐出口に向かう現像液の流路は，前記混合室の下流で一旦狭くなり，その後広くなるように形成されていることを特徴とする，請求項３，４，５，６，７，８又は９のいずれかに記載の現像液供給ノズル。