JP4466966B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば半導体ウエハ等の基板のレジスト膜の表面荒れを改善する基板処理装置に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造のプロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）の下地膜上にレジスト液を塗布し、レジスト膜を形成するレジスト塗布処理、ウエハ表面に所定の回路パターンが露光される露光処理、露光後のウエハを現像液により現像する現像処理、及びウエハの下地膜などを食刻するエッチング処理等が行われている。

ところで、上述の現像処理が施された後のレジストパターンの表面には、図１４に示すように、露光処理時にウエハの表面に照射される光の波動的性質｛例えば、ＫｒＦの波長は２４８ｎｍ，ＡｒＦの波長は１９３ｎｍ｝によってレジストパターンＲの側壁面の水平及び鉛直方向に複数の筋が現れて、レジストパターンの表面に凹凸｛ＬＷＲ（Line Width Roughness），ＬＥＲ（Line Edge Roughness）｝が現れる。このように、レジストパターンＲの表面に凹凸ができて表面が荒くなると、そのレジストパターンＲをマスクとして下地膜をエッチング処理したときに、下地膜にはレジストパターンＲの筋に対応した筋などの凹凸が現れ、精密な回路パターンが形成されず、所望の品質の半導体デバイスが製造されなくなる。

そこで、出願人は、上述した凹凸｛ＬＷＲ（Line Width Roughness），ＬＥＲ（Line Edge Roughness）｝を改善する手法として、レジストの溶剤蒸気を使用し、レジストパターンの最表面を溶解させて平滑化する手法（スムージング処理）を既に提案している（例えば、特許文献１参照）。

このスムージング処理方法は、図１２及び図１３に示すように、図示しない基板保持台によって保持された基板例えばウエハＷの表面に対向するノズルＮをウエハＷと相対的に平行移動して、ノズルＮに設けられたウエハＷの直径よりも長い範囲に設けられた吐出孔Ｎａから、露光処理され現像処理されたウエハＷの表面に対して溶剤蒸気を吐出することにより、レジストパターンを膨潤させ、レジストパターンの表面の凹凸を均し平滑化（スムージング）するスキャン方式を採用している。
特開２００５−１９９６９号公報（特許請求の範囲、図４，図５）

しかしながら、特許文献１に記載のスキャン方式においては、吐出孔がウエハＷの直径よりも長い範囲に設けられているために、図１３に示すように、ノズルＮがウエハＷの一端から他端に移動して溶剤蒸気を供給する過程において、吐出孔ＮａからウエハＷが存在しない領域Ａにも溶剤蒸気を吐出する。したがって、溶剤の無駄が生じるという問題がある。特に、高アスペクト比パターンやホールパターン等のスムージング処理においては、溶剤量を増やしてインパクト圧を与える必要があり、多くの溶剤が使用されるため、溶剤の無駄が懸念される。

また、このスムージング処理においては、溶剤蒸気雰囲気の装置内への拡散を防止するために、スムージング処理装置（モジュール）の密閉及びモジュール内の排気や防爆などの安全対策を考慮する必要がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、溶剤の無駄を省くことができると共に、溶剤蒸気のインパクト圧を高めたスムージング処理を容易にし、かつ、溶剤蒸気のノズル外部への漏洩を抑制して、処理効率の向上を図れるようにした基板処理装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の基板処理装置は、表面にレジストパターンが形成され、露光処理され現像処理された基板の表面を上面にして保持する基板保持台と、 上記基板保持台を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、 上記基板保持台に保持された基板の表面に向かって上記レジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気を吐出する吐出孔及び該吐出孔から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な吸引口を有する溶剤蒸気吐出ノズルと、 上記溶剤蒸気吐出ノズルを上記基板保持台に保持された基板の周縁から中央部側に移動させる移動機構と、 上記回転駆動機構と上記移動機構を制御する制御手段と、を具備し、 上記制御手段からの制御信号に基づいて、基板を鉛直軸回りに回転させると共に、上記吐出孔から溶剤蒸気を吐出しながら溶剤蒸気吐出ノズルを基板の周縁から中央部側に向かって移動させて基板の表面に溶剤蒸気を螺旋状に供給する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、基板保持台及び基板を鉛直軸回りに回転させると共に、溶剤蒸気吐出ノズルを吐出孔から溶剤蒸気を吐出しながら基板の周縁から中央部側に向かって移動させて基板の表面に溶剤蒸気を螺旋状に供給することができるので、基板の表面に形成されたレジストパターンの最表面のみに溶剤蒸気を供給してレジストパターンを膨潤させることができる。また、使用に供された溶剤蒸気を速やかに吸引口から回収することができる。

また、請求項２記載の発明は、表面にレジストパターンが形成され、露光処理され現像処理された基板の表面を上面にして保持する基板保持台と、 上記基板保持台を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、 上記基板保持台に保持された基板の表面に向かって上記レジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気を吐出する吐出孔及び該吐出孔から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な吸引口を有する溶剤蒸気吐出ノズルと、 上記溶剤蒸気吐出ノズルに並設され、上記基板保持台に保持された基板の表面に向かって洗浄液を吐出する洗浄ノズルと、 上記溶剤蒸気吐出ノズル及び洗浄ノズルを上記基板保持台に保持された基板の周縁から中央部側に移動させる移動機構と、 上記基板保持台の外側及び下側を包囲するカップと、 上記カップの側壁部を昇降させる昇降機構と、 上記回転駆動機構と上記移動機構と上記昇降機構を制御する制御手段と、を具備し、 上記制御手段からの制御信号に基づいて、基板を鉛直軸回りに回転させると共に、上記吐出孔から溶剤蒸気を吐出しながら溶剤蒸気吐出ノズルを基板の周縁から中央部側に向かって移動させて基板の表面に溶剤蒸気を螺旋状に供給し、その後、カップの側壁部を上昇させた状態で、基板を鉛直軸回りに回転させると共に、基板の中央部に向かって上記洗浄ノズルから洗浄液を供給し、洗浄液の供給を停止した後、基板を鉛直軸回りに回転させて洗浄液を除去する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、請求項１記載の発明と同様に、基板保持台及び基板を鉛直軸回りに回転させると共に、溶剤蒸気吐出ノズルを吐出孔から溶剤蒸気を吐出しながら基板の周縁から中央部側に向かって移動させて基板の表面に溶剤蒸気を螺旋状に供給することができるので、基板の表面に形成されたレジストパターンの最表面のみに溶剤蒸気を供給してレジストパターンを膨潤させることができる。また、使用に供された溶剤蒸気を速やかに吸引口から回収することができる。更に、カップの側壁部を上昇させた状態で、基板を鉛直軸回りに回転させると共に、基板の中央部に向かって洗浄ノズルから洗浄液を供給して洗浄処理を施した後、基板を鉛直軸回りに回転させて洗浄液を除去することができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の基板処理装置において、上記溶剤蒸気吐出ノズルにおける吐出孔の近傍部位に結露防止用のヒータを配設してなる、ことを特徴とする。この場合、ヒータとしては、例えば電熱ヒータや温調水を熱媒体とした温調ヒータ等を用いることができる。

このように構成することにより、溶剤蒸気によりノズルの吐出孔部に生じる結露を防止することができる。

また、請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置において、上記溶剤蒸気吐出ノズルは、溶剤蒸気の雰囲気が保持可能な下方に開口する凹所を設け、この凹所の底面部に吐出孔を設けると共に、凹所の開口部周辺の下端部に、上記吐出孔を囲むように吸引口を設けてなる、ことを特徴とする。

このように構成することにより、吐出孔から吐出された溶剤蒸気を凹所内に溜めて溶剤蒸気の雰囲気を形成することができ、使用に供された溶剤蒸気を吐出孔の周囲に設けられた吸引口から回収することができる。

また、請求項５記載の発明は、請求項１、３又は４に記載の基板処理装置において、上記基板保持台の周辺近傍部位に、上記基板保持台に保持された基板の表面と略同一平面を有する助走ステージを設けてなる、ことを特徴とする。

このように構成することにより、溶剤蒸気吐出ノズルを助走ステージ上に移動した状態で、吐出孔から溶剤蒸気を吐出して溶剤蒸気の吐出状態を安定させた状態で基板表面に溶剤蒸気を供給することができる。

また、請求項６記載の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の基板処理装置において、上記カップの上端部に、上記基板保持台に保持された基板の表面と略同一平面を有する助走ステージを設けてなる、ことを特徴とする。

このように構成することにより、溶剤蒸気の供給時には不要であるカップの上端部に設けられた助走ステージ上に溶剤蒸気吐出ノズルを移動した状態で、吐出孔から溶剤蒸気を吐出して溶剤蒸気の吐出状態を安定させた状態で基板表面に溶剤蒸気を供給することができる。

以上に説明したように、この発明の基板処理装置は、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。

（１）請求項１記載の発明によれば、基板の表面に形成されたレジストパターンの最表面のみに溶剤蒸気を供給してレジストパターンを膨潤させることができ、また、使用に供された溶剤蒸気を速やかに吸引口から回収することができるので、溶剤の無駄を省くことができると共に、溶剤蒸気のインパクト圧を高めたスムージング処理を容易にし、かつ、溶剤蒸気のノズル外部への漏洩を抑制して、処理効率の向上を図ることができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に、基板の表面に形成されたレジストパターンの最表面のみに溶剤蒸気を供給してレジストパターンを膨潤させることができ、また、使用に供された溶剤蒸気を速やかに吸引口から回収することができるので、溶剤の無駄を省くことができると共に、溶剤蒸気のインパクト圧を高めたスムージング処理を容易にし、かつ、溶剤蒸気のノズル外部への漏洩を抑制して、処理効率の向上を図ることができる。更に、スムージング処理後の洗浄処理及び乾燥処理を行うことができる。

（３）請求項３記載の発明によれば、溶剤蒸気によりノズルの吐出孔部に生じる結露を防止することができるので、上記（１），（２）に加えて、更に結露による処理精度の低下を防止することができる。特に、高い濃度の有機溶剤蒸気を使用した際に生じ易い結露を防止することができるので、好適である。

（４）請求項４記載の発明によれば、吐出孔から吐出された溶剤蒸気を凹所内に溜めて溶剤蒸気の雰囲気を形成することができ、使用に供された溶剤蒸気を吐出孔の周囲に設けられた吸引口から回収することができるので、上記（１）〜（３）に加えて、更に処理精度の向上及び溶剤蒸気の外部への漏洩を抑制することができる。

（５）請求項５記載の発明によれば、溶剤蒸気吐出ノズルを助走ステージ上に移動した状態で、吐出孔から溶剤蒸気を吐出して溶剤蒸気の吐出状態を安定させた状態で基板表面に溶剤蒸気を供給することができるので、上記（１），（３），（４）に加えて、更に溶剤蒸気の供給を効率よく行うことができる。

（６）請求項６記載の発明によれば、溶剤蒸気の供給時には不要であるカップの上端部に設けられた助走ステージ上に溶剤蒸気吐出ノズルを移動した状態で、吐出孔から溶剤蒸気を吐出して溶剤蒸気の吐出状態を安定させた状態で基板表面に溶剤蒸気を供給することができる。したがって、上記（２）〜（４）に加えて、更に溶剤蒸気の供給を効率よく行うことができ、かつ、カップと助走ステージを設ける場合の構成部材の削減が図れると共に、スペースの有効利用が図れる。

以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムに適用した場合について説明する。

図１は、上記レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態の概略平面図、図２は、図１の正面図、図３は、図１の背面図である。

上記レジスト塗布・現像処理システムは、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）をウエハカセット１で複数枚例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入又はシステムから搬出したり、ウエハカセット１に対してウエハＷを搬出・搬入したりするためのカセットステーション１０（搬送部）と、塗布現像工程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理装置を具備する処理ステーション２０と、この処理ステーション２０と隣接して設けられる露光装置４０との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェース部３０とで主要部が構成されている。

上記カセットステーション１０は、図１に示すように、カセット載置台２上の突起３の位置に複数個例えば４個までの蓋付のウエハカセット１がそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション２０側に向けて水平のＸ方向に沿って一列に載置され、各ウエハカセット１に対峙して蓋開閉装置５が配設され、また、カセット配列方向（Ｘ方向）及びウエハカセット１内に垂直方向に沿って収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピンセット４が各ウエハカセット１に選択的に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送用ピンセット４は、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション２０側の第３の組Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）及びエクステンションユニット（ＥＸＴ）にも搬送できるようになっている。

上記処理ステーション２０は、図１に示すように、中心部には、移動機構２２によって垂直移動する垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２１が設けられ、この主ウエハ搬送機構２１の周りに全ての処理ユニットが１組又は複数の組に渡って多段に配置されている。この例では、５組Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４及びＧ５の多段配置構成であり、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ユニットはシステム正面側に並列され、第３の組Ｇ３の多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の組Ｇ４の多段ユニットはインターフェース部３０に隣接して配置され、第５の組Ｇ５の多段ユニットは背部側に配置されている。

この場合、図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップ（容器）２３内でウエハＷと現像液供給手段（図示せず）とを対峙させてレジストパターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）と、ウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置して所定の処理を行うレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）とが垂直方向の下から順に２段に重ねられている。第２の組Ｇ２には、この発明に係る基板処理装置としてのスムージング処理装置５０（以下にスムージング処理装置５０という）と、現像ユニット（ＤＥＶ）とが垂直方向の下から順に２段に重ねられている。なお、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）とスムージング処理装置５０を下段側に配置した理由は、レジスト液の排液や、レジストの溶剤の排気が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であるためである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ），スムージング処理装置５０を上段に配置することも可能である。

第３の組Ｇ３では、図３に示すように、ウエハＷをウエハ載置台２４に載置して所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット例えばウエハＷを冷却するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウエハＷに疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、ウエハＷをベークする熱処理装置を使用した４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。

また、第４の組Ｇ４では、オーブン型処理ユニット例えばクーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、急冷機能を有するこの発明に係る熱処理装置を使用した２つのチリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）及びこの発明に係る熱処理装置を使用した２つのホットプレートユニット（ＨＰ）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。

上記のように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いホットプレートユニット（ＨＰ）、チリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）及びアドヒージョンユニット（ＡＤ）を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。勿論、ランダムな多段配置とすることも可能である。

なお、図１に示すように、処理ステーション２０において、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ユニット（スピナ型処理ユニット）に隣接する第３及び第４の組Ｇ３，Ｇ４の多段ユニット（オーブン型処理ユニット）の側壁の中には、それぞれダクト２５，２６が垂直方向に縦断して設けられている。これらのダクト２５，２６には、ダウンフローの清浄空気又は特別に温度調整された空気が流されるようになっている。このダクト構造によって、第３及び第４の組Ｇ３，Ｇ４のオーブン型処理ユニットで発生した熱は遮断され、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２のスピナ型処理ユニットへは及ばないようになっている。

また、この処理システムでは、主ウエハ搬送機構２１の背部側にも図１に点線で示すように第５の組Ｇ５の多段ユニットが配置できるようになっている。この第５の組Ｇ５の多段ユニットは、案内レール２７に沿って主ウエハ搬送機構２１から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の組Ｇ５の多段ユニットを設けた場合でも、ユニットをスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２１に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。

上記インターフェース部３０は、奥行き方向では処理ステーション２０と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズに作られている。このインターフェース部３０の正面部には可搬性のピックアップカセット３１と定置型のバッファカセット３２が２段に配置され、背面部には、ウエハＷの周辺部の露光及び識別マーク領域の露光を行う露光手段である周辺露光装置３３が配設され、中央部には、搬送手段であるウエハの搬送アーム３４が配設されている。この搬送アーム３４は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセット３１，３２及び周辺露光装置３３に搬送するように構成されている。また、搬送アーム３４は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション２０側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）及び隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示せず）にも搬送できるように構成されている。

上記のように構成される処理システムは、クリーンルーム内に設置されるが、更にシステム内でも、天井部に例えばヘパ（ＨＥＰＡ）フィルタ６を配設した効率的な垂直層流方式によって各部の清浄度を高めている。

次に、スムージング処理装置５０について、図４ないし図１１を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図４は、この発明に係る基板処理装置であるスムージング処理装置５０の第１実施形態を示す概略縦断面図、図５は、スムージング処理装置５０の概略横断面図である。

上記スムージング処理装置５０は、筐体５１内に、上記主ウエハ搬送機構２１から受け取った現像処理後のウエハＷを、該ウエハＷの表面を上面にして吸着保持する基板保持台５２（以下にチャック５２という）と、チャック５２を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構であるモータ５３と、チャック５２に保持されたウエハＷの表面に向かってレジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気を吐出する吐出孔６１及び該吐出孔６１から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な吸引口６２を有する溶剤蒸気吐出ノズル６０（以下に処理ノズル６０という）と、処理ノズル６０をチャック５２に保持されたウエハＷの周縁から中央部側に移動させる移動機構５４と、を具備している。なお、筐体５１の上部開口部にはフィルタユニットＦＵが装着されており、このフィルタユニットＦＵによって清浄化された空気がダウンフローによって筐体５１内に供給される。

この場合、チャック５２は、ウエハＷを吸着保持し、図示しない昇降機構によって昇降可能に形成されており、筐体５１の側壁５１ａに形成された搬入出口５１ｂを介して筐体５１内に侵入する主ウエハ搬送機構２１に対してウエハＷの受け渡しが行えるようになっている。なお、搬入出口５１ｂにはシャッタ５１ｃが開閉機構（図示せず）によって開閉可能に配設されている。

また、チャック５２の対向する両端部には、チャック５２に保持されたウエハＷの表面と略同一平面を有する助走ステージ５５が設けられている。このように助走ステージ５５を設けることにより、ノズル５３を助走ステージ５５に位置させてから溶剤蒸気を吐出し、安定させた状態でウエハ表面に溶剤蒸気を吐出することができる。

上記処理ノズル５３は、図６及び図７に示すように、方形ブロック状のノズルヘッド６３を具備し、このノズルヘッド６３の下面中央部に、溶剤蒸気の雰囲気が保持可能な下方に開口する方形状の凹所６４が設けられ、この凹所６４の底面部６４ａに長孔状の吐出孔６１が設けられると共に、凹所６４の開口部６４ｂの周辺の下端部に、吐出孔６１を囲むように吸引口６２が設けられている。なお、吸引口６２を開口部６４ｂにおける凹所６４の内方側に開口させてもよい。また、ノズルヘッド６３には、連通路６５を介して吐出孔６１に連通する溶剤蒸気溜め空間部６６が形成され、この溶剤蒸気溜め空間部６６の上部には、ノズルヘッド６３の上端面に開口する供給口６７が連通されている。この供給口６７に供給管路７１を介して溶剤蒸気供給源７０が接続されている。

また、ノズルヘッド６３には、吐出孔６１の近傍部位例えば両側に結露防止用のヒータ６８が配設されている。この場合、ヒータ６８は、図示しない電源によって加熱される電熱ヒータによって形成されており、溶剤蒸気によって吐出孔６１の近傍部位が結露するのを防止するように構成されている。なお、ヒータ６８は必ずしも電熱ヒータである必要はなく、例えば所定温度に温調された温調水等の熱媒体をノズルヘッド６３に設けられた流路内に流す温調ヒータであってもよい。

上記吸引口６２は、例えば図７に示すように、凹所６４の１つの角部付近を残して連続する溝孔によって形成されている。このように形成される吸引口６２の適宜箇所に連通するバッファ室６９ａａを介してノズルヘッド６３の上端面に開口する複数の連通路６９に連通されている。この場合、吸引口６２には、連通路６９を介して開閉弁Ｖ１を介設した排気管路７２を介して排気機構例えば排気ポンプ７３が接続されている。

溶剤蒸気供給源７０は、例えば供給管路７１と接続し液体溶剤が貯留された貯留タンク７４と、不活性の窒素（Ｎ２）ガスの供給源７５に接続し貯留タンク７４内にＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給管路７６を備えている。Ｎ２ガス供給管路７６から貯留タンク７４の液体溶剤内にＮ２ガスを供給することによって、貯留タンク７４内で気化している溶剤蒸気が供給管路７１内に圧送され、溶剤蒸気が供給管路７１を通って処理ノズル５３に供給される。溶剤としては、例えばアセトン，プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ），Ｎメチル２ピロリジノン（ＮＭＰ）を用いることができる。

また、供給管路７１には、溶剤蒸気の流量を検出する流量センサ７７と、流量を調節する調整弁７８が設けられている。流量センサ７７で検出された検出結果は、流量制御部７９に出力され、流量制御部７９は、検出結果に基づいて調整弁７８の開閉度を調整して処理ノズル５３から吐出される溶剤蒸気の流量を所定の流量に設定できる。

なお、筐体５１の底部には排気口５１ｄが形成されている。この排気口５１ｄは、排気管５１ｅを介して上記排気ポンプ７３に接続されている。

また、上記処理ノズル５３の移動機構５４は、チャック５２と平行に配設されるガイドレール５４ａに沿って移動可能に装着されており、チャック５２に対して平行移動可能に形成されている。なお、移動機構５４は、制御手段であるコントローラ１００と電気的に接続されており、コントローラ１００からの制御信号に基づいて駆動するようになっている。

なお、コントローラ１００と上記モータ５３、溶剤蒸気供給源７０の流量制御部７９、排気ポンプ７３及び開閉弁Ｖ１等はそれぞれ電気的に接続されており、コントローラ１００からの制御信号に基づいて制御されるように構成されている。

次に、第１実施形態のスムージング処理装置の動作態様について、図４，図５及び図８を参照して説明する。まず、移動機構５４を駆動して処理ノズル６０を助走ステージ５５の上方に移動する。次に、助走ステージ５５の上方に位置した処理ノズル６０に溶剤蒸気供給源７０から溶剤蒸気を供給して吐出孔６１から溶剤蒸気を吐出し、溶剤蒸気の吐出が安定した状態で、モータ５３が駆動してチャック５２を回転させると同時に、移動機構５４が駆動して処理ノズル６０をウエハＷの側縁から中央部側に移動する。これにより、処理ノズル６０の吐出孔６１から吐出される溶剤蒸気はウエハＷの表面に螺旋状に供給され、ウエハ表面のレジストパターンを膨潤させ、レジストパターンの表面の凹凸を均し平滑化（スムージング）することができる。

＜第２実施形態＞
図９は、この発明の第２実施形態のスムージング処理装置を示す概略断面図である。

第２実施形態は、この発明に係るスムージング処理装置に洗浄機能を持たせた場合である。この場合、第２実施形態のスムージング処理装置５０Ａは、洗浄ノズル８０と洗浄処理時の洗浄液の飛散を防止するカップ９０を設けた点で、第１実施形態のスムージング処理装置５０と相違している。以下に、第１実施形態と同じ部分には同一符号を付して、説明は省略し、第２実施形態の特徴部分について説明する。

第２実施形態における洗浄ノズル８０は、処理ノズル６０のノズルヘッド６３の一側面に並設され、チャック５２に保持されたウエハＷの表面に向かって洗浄液例えば純水を吐出するように構成されている。この洗浄ノズル８０は移動機構５４によって処理ノズル６０と一体に移動可能に構成されている。また、この洗浄ノズル８０には開閉弁Ｖ２を介設する洗浄液供給管路８１を介して洗浄液供給源８２に接続されている。なお、開閉弁Ｖ２はコントローラ１００と電気的に接続されており、コントローラ１００からの制御信号に基づいて開閉動作する。

一方、カップ９０は、チャック５２の外側及び下側を包囲する下部カップ体９１と上部カップ体９２とで主に構成されている。この場合、下部カップ体９１は、チャック５２の下方に位置する外筒部９１ａと内筒部９１ｂを有する環状溝状に形成され、下部カップ体９１の内筒部９１ｂ内には、チャック５２の回転軸５２ａを気水密に、かつ回転可能に貫挿する円板９３が水平に架設され、内筒部９１ｂの上端部には、チャック５２により保持されたウエハＷの裏面側に浸入する液を下部カップ体９１の溝部内に流す環状の浸入阻止部材９４が配置されている。また、上部カップ体９２は、下部カップ体９１の外筒部９１ａの内側に配設される昇降可能な円筒状の側壁部９２ａと、この側壁部９２ａの上端部から内方側に向かって水平状に延在する助走ステージ５５Ａとを具備し、側壁部９２ａの下端部から内側に折曲された内向きフランジ部９２ｂに昇降機構例えば昇降シリンダ９５のピストンロッド９５ａが連結されている。なお、昇降シリンダ９５のピストンロッド９５ａは下部カップ体９１の環状溝の底部９１ｃに気水密に、かつ摺動可能に貫挿されている。なお、下部カップ体９１の環状溝の底部９１ｃの一部にはドレイン管９６が接続されており、このドレイン管９６は筐体５１の底部を貫通して筐体５１の下部に突出している。

上記上部カップ体９２を昇降する昇降シリンダ９５はコントローラ１００と電気的に接続されており、コントローラ１００からの制御信号に基づいて駆動し、洗浄処理及び乾燥処理以外、すなわち主ウエハ搬送機構２１とチャック５２との間のウエハＷの受け渡し時と処理ノズル６０から溶剤蒸気をウエハＷの表面に吐出（供給）する処理時には、上部カップ体９２は下降された状態にある。この状態において、上部カップ体９２に形成された助走ステージ５５Ａの上面は、チャック５２に保持されたウエハＷの表面と略同一平面上におかれている。また、洗浄処理及び乾燥処理時には、昇降シリンダ９５のピストンロッド９５ａが伸長して上部カップ体９２は上昇し、洗浄処理及び乾燥処理時における洗浄液の外部への飛散を防止している。

次に、第２実施形態におけるスムージング処理装置５０Ａの動作態様について、図１０を参照して説明する。まず、移動機構５４を駆動して処理ノズル６０を、下降状態の上部カップ体９２に形成された助走ステージ５５Ａの上方に移動する（図１０（ａ）参照）。次に、助走ステージ５５Ａの上方に位置した処理ノズル６０に溶剤蒸気供給源７０から溶剤蒸気を供給して吐出孔６１から溶剤蒸気を吐出し、溶剤蒸気の吐出が安定した状態で、モータ５３が駆動してチャック５２を回転させると同時に、移動機構５４が駆動して処理ノズル６０をウエハＷの側縁から中央部側に移動する。これにより、処理ノズル６０の吐出孔６１から吐出される溶剤蒸気はウエハＷの表面に螺旋状に供給され、ウエハ表面のレジストパターンを膨潤させ、レジストパターンの表面の凹凸を均し平滑化（スムージング）する（図１０（ｂ）参照）。

次に、スムージング処理を行った後、洗浄ノズル８０をウエハＷの中央部上方に移動して洗浄液（純水）をウエハＷ表面の中央部に吐出（供給）し、ウエハＷの回転による遠心力によって洗浄液（純水）を外周側に拡散させて洗浄処理を行う（図１０（ｃ）参照）。その後、洗浄ノズル８０からの洗浄液（純水）の吐出を停止し、チャック５２によりウエハＷを高速回転してウエハ表面に付着する洗浄液（純水）を振り切りによって除去して乾燥する（図１０（ｄ）参照）。

＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、図７に示すように、処理ノズル５３の吐出孔６１が長孔状に形成される場合について説明したが、吐出孔の形状は長孔状に限定されるものではない。例えば、図１１（ａ）に示すように、円形状の吐出孔６１ａとしたもの、図１１（ｂ）に示すように、楕円形状の吐出孔６１ｂとしたもの、図１１（ｃ）に示すように、菱形状の吐出孔６１ｃとしたもの、図１１（ｄ）に示すように、六角形状の吐出孔６１ｄとしたもの、図１１（ｅ）に示すように、十字形状の吐出孔６１ｅとしたもの、図１１（ｆ）に示すように、円形状の吐出小孔６１ｆを千鳥状に配列したもの、図１１（ｇ）に示すように、四角形状の吐出小孔６１ｇを等間隔に並列したもの、図１１（ｈ）に示すように、円形状の吐出小孔６１ｈを同心円上に等間隔に配列したもの、あるいは、図１１（ｉ）に示すように、複数のスリット状の吐出小孔６１ｉを並列したもの等を用いてもよい。

次に、上記のように構成されたスムージング処理装置５０，５０Ａを備えたレジスト塗布・現像処理システムの動作態様について説明する。

まず、カセットステーション１０において、蓋開閉装置５が作動して先行のロットのウエハカセット１の蓋を開放する。次に、ウエハ搬送用ピンセット４がカセット載置台２上の未処理のウエハＷを収容しているカセット１にアクセスして、そのカセット１から１枚のウエハＷを取り出す。ウエハ搬送用ピンセット４は、カセット１よりウエハＷを取り出すと、処理ステーション２０側の第３の組Ｇ３の多段ユニット内に配置されているアライメントユニット（ＡＬＩＭ）まで移動し、ユニット（ＡＬＩＭ）内のウエハ載置台２４上にウエハＷを載せる。ウエハＷは、ウエハ載置台２４上でオリフラ合せ及びセンタリングを受ける。その後、主ウエハ搬送機構２１がアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に反対側からアクセスし、ウエハ載置台２４からウエハＷを受け取る。

処理ステーション２０において、主ウエハ搬送機構２１はウエハＷを最初に第３の組Ｇ３の多段ユニットに属するアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入する。このアドヒージョンユニット（ＡＤ）内でウエハＷは疎水化処理を受ける。疎水化処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをアドヒージョンユニット（ＡＤ）から搬出して、次に第３の組Ｇ３又は第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するクーリングユニット（ＣＯＬ）へ搬入する。このクーリングユニット（ＣＯＬ）内でウエハＷはレジスト塗布処理前の設定温度例えば２３℃まで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをクーリングユニット（ＣＯＬ）から搬出し、次に第１の組Ｇ１又は第２の組Ｇ２の多段ユニットに属するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬入する。このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内でウエハＷはスピンコート法によりウエハ表面に一様な膜厚でレジストを塗布する。

レジスト塗布処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から搬出し、次にホットプレートユニット（ＨＰ）内へ搬入する。ホットプレートユニット（ＨＰ）内でウエハＷは載置台上に載置され、所定温度例えば１００℃で所定時間プリベーク処理される。これによって、ウエハＷ上の塗布膜から残存溶剤を蒸発除去することができる。プリベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）から搬出し、次に第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）へ搬送する。このユニット（ＥＸＴＣＯＬ）内でウエハＷは次工程すなわち周辺露光装置３３における周辺露光処理に適した温度例えば２４℃まで冷却される。この冷却後、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを直ぐ上のエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ搬送し、このユニット（ＥＸＴ）内の載置台（図示せず）の上にウエハＷを載置する。このエクステンションユニット（ＥＸＴ）の載置台上にウエハＷが載置されると、インターフェース部３０の搬送アーム３４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、搬送アーム３４はウエハＷをインターフェース部３０内の周辺露光装置３３へ搬入する。周辺露光装置３３において、ウエハＷ表面の周辺部の余剰レジスト膜（部）に光が照射されて周辺露光が施される。

周辺露光が終了した後、搬送アーム３４が周辺露光装置３３の筐体内からウエハＷを搬出し、隣接する露光装置４０側のウエハ受取り台（図示せず）へ移送する。

露光装置４０で全面露光が済んで、ウエハＷが露光装置４０側のウエハ受取り台に戻されると、インターフェース部３０の搬送アーム３４はそのウエハ受取り台へアクセスしてウエハＷを受け取り、受け取ったウエハＷを処理ステーション２０側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ搬入し、ウエハ受取り台上に載置する。

ウエハ受取り台上に載置されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構２１により、チリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）に搬送（搬入）され、フリンジの発生を防止するため、あるいは化学増幅型レジスト（ＣＡＲ）における酸触媒反応を誘起するため、例えば１２０℃で所定時間ポストエクスポージャーベーク処理が施される。

その後、ウエハＷは、第１の組Ｇ１又は第２の組Ｇ２の多段ユニットに属する現像ユニット（ＤＥＶ）に搬入される。この現像ユニット（ＤＥＶ）内では、ウエハＷ表面のレジストに現像液が満遍なく供給されて現像処理が施される。この現像処理によって、ウエハＷ表面に形成されたレジスト膜が所定の回路パターンに現像されると共に、ウエハＷの周辺部の余剰レジスト膜が除去され、更に、ウエハＷ表面に形成された（施された）アライメントマークＭの領域に付着したレジスト膜が除去される。このようにして、現像が終了すると、ウエハＷ表面にリンス液がかけられて現像液が洗い落とされる。

現像工程が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを現像ユニット（ＤＥＶ）から搬出して、次にスムージング処理装置５０，５０Ａへ搬入する。スムージング処理装置５０，５０Ａに搬送されたウエハＷは、表面を上向きにした状態でチャック５２上に保持される。そして、上述したように、チャック５２を回転すると共に、チャック５２に保持されたウエハＷの側縁から中央部側に処理ノズル５３を水平移動して、処理ノズル５３からウエハ表面のレジストパターンに溶剤蒸気｛例えば、アセトン，プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ），Ｎメチル２ピロリジノン（ＮＭＰ）等｝を吐出してレジストパターンを膨潤させ、レジストパターンの表面の凹凸を均し平滑化（スムージング）する。なお、第２実施形態のスムージング処理装置５０Ａにおいては、スムージング処理後に、洗浄処理及び乾燥処理が行われる。

スムージング処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをスムージング処理装置５０から搬出して、次に第３の組Ｇ３又は第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するホットプレートユニット（ＨＰ）へ搬入する。このユニット（ＨＰ）内でウエハＷは例えば１００℃で所定時間ポストベーク処理される。これによって、現像で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。

ポストベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）から搬出し、次にいずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）へ搬入する。ここでウエハＷが常温に戻った後、主ウエハ搬送機構２１は、次にウエハＷを第３の組Ｇ３に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ移送する。このエクステンションユニット（ＥＸＴ）の載置台（図示せず）上にウエハＷが載置されると、カセットステーション１０側のウエハ搬送用ピンセット４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、ウエハ搬送用ピンセット４は、受け取ったウエハＷをカセット載置台上の処理済みウエハ収容用のウエハカセット１の所定のウエハ収容溝に入れ、ウエハカセット１内に全ての処理済みのウエハＷが収納された後、蓋開閉装置５が作動して蓋を閉じて処理が完了する。

この発明に係る熱処理装置を適用したレジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略正面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略背面図である。 この発明に係る基板処理装置の第１実施形態を示す概略縦断面図である。 上記基板処理装置の概略横断面図である。 この発明における溶剤蒸気吐出ノズルを示す概略断面図である。 この発明における溶剤蒸気吐出ノズルの要部を示す一部断面斜視図（ａ）及び底面図（ｂ）である。 第１実施形態の基板処理装置の動作態様を示す概略斜視図である。 この発明の第２実施形態の基板処理装置の溶剤蒸気吐出ノズルを示す概略断面図である。 第２実施形態の基板処理装置の動作態様を示す概略断面図である。 この発明における吐出孔の変形例を示す概略底面図である。 従来の基板処理装置の動作態様を示す概略斜視図である。 従来の基板処理装置の処理状態を示す概略平面図である。 現像処理後のレジストパターン表面の凹凸状態を示す概略斜視図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ（基板）
５０，５０Ａ スムージング処理装置
５２ チャック（基板保持台）
５３ 処理ノズル（溶剤蒸気吐出ノズル）
５４ 移動機構
５５，５５Ａ 助走ステージ
６０ 処理ノズル（溶剤蒸気吐出ノズル）
６１，６１ａ〜６１ｅ 吐出孔
６１ｆ〜６１ｉ 吐出小孔
６２ 吸引口
６４ 凹所
６８ ヒータ
７０ 溶剤蒸気供給源
７３ 排気ポンプ
８０ 洗浄ノズル
８２ 洗浄液供給源
９０ カップ
９１ 下部カップ体
９２ 上部カップ体
９２ａ 側壁部
９５ 昇降シリンダ（昇降機構）
１００ コントローラ（制御手段）

Claims (6)

1. 表面にレジストパターンが形成され、露光処理され現像処理された基板の表面を上面にして保持する基板保持台と、
   上記基板保持台を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
   上記基板保持台に保持された基板の表面に向かって上記レジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気を吐出する吐出孔及び該吐出孔から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な吸引口を有する溶剤蒸気吐出ノズルと、
   上記溶剤蒸気吐出ノズルを上記基板保持台に保持された基板の周縁から中央部側に移動させる移動機構と、
   上記回転駆動機構と上記移動機構を制御する制御手段と、を具備し、
   上記制御手段からの制御信号に基づいて、基板を鉛直軸回りに回転させると共に、上記吐出孔から溶剤蒸気を吐出しながら溶剤蒸気吐出ノズルを基板の周縁から中央部側に向かって移動させて基板の表面に溶剤蒸気を螺旋状に供給する、ことを特徴とする基板処理装置。
2. 表面にレジストパターンが形成され、露光処理され現像処理された基板の表面を上面にして保持する基板保持台と、
   上記基板保持台を鉛直軸回りに回転させる回転駆動機構と、
   上記基板保持台に保持された基板の表面に向かって上記レジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気を吐出する吐出孔及び該吐出孔から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な吸引口を有する溶剤蒸気吐出ノズルと、
   上記溶剤蒸気吐出ノズルに並設され、上記基板保持台に保持された基板の表面に向かって洗浄液を吐出する洗浄ノズルと、
   上記溶剤蒸気吐出ノズル及び洗浄ノズルを上記基板保持台に保持された基板の周縁から中央部側に移動させる移動機構と、
   上記基板保持台の外側及び下側を包囲するカップと、
   上記カップの側壁部を昇降させる昇降機構と、
   上記回転駆動機構と上記移動機構と上記昇降機構を制御する制御手段と、を具備し、
   上記制御手段からの制御信号に基づいて、基板を鉛直軸回りに回転させると共に、上記吐出孔から溶剤蒸気を吐出しながら溶剤蒸気吐出ノズルを基板の周縁から中央部側に向かって移動させて基板の表面に溶剤蒸気を螺旋状に供給し、その後、カップの側壁部を上昇させた状態で、基板を鉛直軸回りに回転させると共に、基板の中央部に向かって上記洗浄ノズルから洗浄液を供給し、洗浄液の供給を停止した後、基板を鉛直軸回りに回転させて洗浄液を除去する、ことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１又は２記載の基板処理装置において、
   上記溶剤蒸気吐出ノズルにおける吐出孔の近傍部位に結露防止用のヒータを配設してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置において、
   上記溶剤蒸気吐出ノズルは、溶剤蒸気の雰囲気が保持可能な下方に開口する凹所を設け、この凹所の底面部に吐出孔を設けると共に、凹所の開口部周辺の下端部に、上記吐出孔を囲むように吸引口を設けてなる、ことを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１、３又は４に記載の基板処理装置において、
   上記基板保持台の周辺近傍部位に、上記基板保持台に保持された基板の表面と略同一平面を有する助走ステージを設けてなる、ことを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項２ないし４のいずれかに記載の基板処理装置において、
   上記カップの上端部に、上記基板保持台に保持された基板の表面と略同一平面を有する助走ステージを設けてなる、ことを特徴とする基板処理装置。

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