KR100832514B1

KR100832514B1 - 기판 처리방법 및 기판 처리장치

Info

Publication number: KR100832514B1
Application number: KR1020010047997A
Authority: KR
Inventors: 나카노마사유키; 데구치요이치
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-15
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2008-05-26
Also published as: JP2002134402A; US20020022195A1; US6837631B2; US20040209201A1; KR20020013744A

Abstract

웨이퍼에 도포되는 포토레지스트를 현상처리하고, 그 현상액을 세정액으로 세정하여, 그 후 린스액 및 레지스트가 건조되기 전에 전자선 조사유닛으로 반송되고, 조사실은 소정의 진공도 또는, 대기압까지 헬륨가스로 치환되어 조사장치에 의하여 전자선이 웨이퍼의 표면에 소정의 시간만 조사·가열된다. 이에 따라 현상후 건조에 의한 패턴의 변형·꺽임을 방지할 수 있다.

Description

기판 처리방법 및 기판 처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

도 1 은 본 발명이 적용되는 반도체 웨이퍼의 기판 처리장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.

도 2 는 동(同) 기판 처리장치의 전체 구성을 나타내는 정면도이다.

도 3 은 동 기판 처리장치의 전체 구성을 나타내는 배면도이다.

도 4 는 본 발명에 관한 현상장치의 개략적인 단면도이다.

도 5 는 동 현상장치의 개략적인 평면도이다.

도 6 은 본 발명에 관한 레지스트 도포장치의 개략적인 단면도이다.

도 7 은 본 발명에 관한 전자선 조사유닛의 개략적인 단면도이다.

도 8 은 본 발명에 의한 기판 처리장치의 일련의 동작을 나타내는 플로우 챠트(flo(W) chart)이다.

도 9A 는 레지스트의 패턴 사이에 린스액이 잔존하고 있는 상태를 나타내는 확대 단면도이다.

도 9B 는 조사(照射)의 도달심도(到達深度)가 작은 경우를 나타내는 확대 단면도이다.

도 9C 는 조사의 도달심도가 큰 경우를 나타내는 확대 단면도이다.

도 10 은 본 발명의 다른 실시예에 의한 레지스트의 패턴 간격을 나타내는 확대 단면도이다.

도 11 은 본 발명의 다른 실시예에 관한 동작 플로우 챠트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(W) : 반도체 웨이퍼 1 : 기판 처리장치

30 : 전자선 조사(電子線照射) 유닛 35 : 현상장치

41 : 조사장치 41a : 하우징

42 : 배기구 43 : 셔터

44 : 가스공급구 55 : 레지스트 도포장치

63 : 린스노즐 70 : 레지스트

72 : 린스액

본 발명은, 반도체 웨이퍼 기판에 빛을 조사(照射)하여 도포막(塗布膜)을 개질(改質)시키는 기판 처리방법 및 기판 처리장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스 제조의 포토리소그래피 공정에서는, 반도체 웨이퍼의 표면에 포토레지스트를 도포(塗布)하고(레지스트 도포공정), 레지스트상에 마스크 패턴을 형성하고 나서(노광공정), 레지스트의 감광부(感光部) 또는 비감광부(非感光部)를 선택적으로 현상액에 용해시켜 현상액을 린스액으로 씻어 내어(현상(現像)공정), 웨이퍼의 표면에 레지스트 패턴을 형성하고 있다. 근래에 있어서 레지스트 패턴의 선폭(線幅)은 기술의 진보에 따라 현저하게 미세화되는 경향이 있다.

그러나, 레지스트 패턴의 선폭이 너무나 미세하기 때문에, 특히 애스펙트 비(aspect ratio)가 높은 경우에는 패턴의 형성 처리를 하여도, 이 애스펙트 비에 알맞은 레지스트의 경도(硬度)가 얻어지지 않으므로 패턴의 변형이나 꺽임이 생기는 경우가 있었다.

특히, 현상공정에서는 각 패턴 사이의 현상액을 린스액으로 씻어 내기 위하여 기판을 고속으로 회전시켜 린스액을 비산(飛散)시킴으로써 건조시키기 때문에, 이러한 회전의 원심력에 의해서도 패턴의 꺽임이 생기고 있었다.

본 발명의 목적은, 패턴의 변형이나 패턴의 꺽임을 방지할 수 있는 기판 처리방법 및 기판 처리장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적은, 특히 현상처리후에 레지스트를 경화시켜 웨이퍼에 대한 레지스트의 밀착성(密着性)의 향상을 도모할 수 있는 기판 처리방법 및 기판 처리장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 제 1의 관점에 관한 본 발명의 기판 처리방법은, (a)상기 기판상에 소정의 패턴(pattern)을 형성하는 공정과, (b)상기 공정(a) 후에 상기 기판상에 수용액을 사용하는 처리를 하는 공정과, (c)상기 기판상에 가시광선(可視光線) 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사(照射)하는 공정을 구비한다.

제 2의 관점에 관한 기판 처리방법은, (a)현상액에 의하여 기판상의 감광성(感光性) 재료를 현상(現像)하는 공정과, (b)세정액을 사용하여 상기 현상액을 씻어 내는 공정과, (c)상기 감광성 재료 및 상기 세정액이 건조되기 전에 상기 감광성 재료에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 공정을 구비한다.

제3의 관점에 관한 기판 처리방법은, 기판상에 감광성 재료를 도포(塗布)하는 공정과, 상기 감광성 재료에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 공정과, 현상액을 사용하여 상기 감광성 재료를 현상하는 공정과, 세정액을 사용하여 상기 현상액을 씻어 내는 공정을 구비한다.

제 4의 관점에 관한 기판 처리방법은, 기판을 제 1의 온도에서 가열하는 공정과, 상기 가열후에 기판상에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 공정과, 상기 광선이 조사된 기판을 상기 제 1의 온도보다 높은 제 2의 온도에서 가열하는 공정을 구비한다.

제 5의 관점에 관한 기판 처리방법은, (a)상기 기판상에 소정의 패턴을 형성하는 공정과, (b)상기 공정 (a) 후에 상기 기판상에 수용액을 사용하는 처리를 하는 공정과, (c)상기 공정(b) 후에 상기 패턴 사이의 수용액을 소정의 전자에너지에 의하여 증발시키는 공정을 구비한다.

제 6의 관점에 관한 기판 처리장치는, 현상액에 의하여 기판상의 감광성 재료를 현상하고, 세정액을 사용하여 상기 현상액을 씻어 내는 현상·세정부와, 상기 감광성 재료 및 상기 세정액이 건조되기 전에 상기 감광성 재료에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 조사부를 구비한다.

본 발명에서는, 예를 들면 현상처리후의 기판을 완전하게 건조시키지 않은 상태에서 전자선에 의하여 감광성 재료를 경화·개질시키고 있기 때문에, 현상후의 건조나 세정액의 표면장력에 의한 패턴의 변형·꺽임을 방지할 수 있으므로, 기판에 대한 감광성 재료의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 예를 들면, 감광성 재료를 도포한 후에 이 감광성 재료를 경화·개질시키고 있기 때문에, 그 후의 공정에서 패턴의 변형·꺽임을 방지할 수 있으므로 기판에 대한 감광성 재료의 밀착성이 향상된다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1 ∼ 도 3은 본 발명이 적용되는 기판 처리장치의 전체 구성을 나타내는 도면으로서, 도 1은 평면도, 도 2는 정면도, 도 3은 배면도이다.

이 기판 처리장치(1)는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼((W))를 웨이퍼 카세트(CR)에 의하여 복수 매, 예를 들면 25장 단위로 외부로부터 시스템으로 반입 또는 시스템으로부터 반출하거나 웨이퍼 카세트(CR)에 반도체 웨이퍼((W))를 반입·반출하기 위한 카세트 스테이션(10)과, 도포현상(塗布現像) 공정중에 1장씩의 반도체 웨이퍼((W))에 소정의 처리를 하는 낱장식(소위, 매엽식(枚葉式))의 각종 처리유닛을 소정의 위치에 다단(多段)으로 배치하여 이루어지는 처리스테이션(12)과, 이 처리스테이션(12)과 인접하게 설치되는 노광장치(도면에는 나타내지 않는다)와의 사이에서 반도체 웨이퍼((W))를 반송하기 위한 인터페이스부(14)를 일체로 접속하는 구성을 구비하고 있다.

카세트 스테이션(10)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 카세트 재치대(cassette 載置臺)20상의 돌기(20a)의 위치에 복수개, 예를 들면 4개까지의 웨이퍼 카세트(CR)가 X방향을 따라 일렬로 재치되고, 이 웨이퍼 카세트(CR)에 있어서 각각의 웨이퍼 출입구는 처리스테이션(12)측을 향하고, 카세트 배열방향(X방향) 및 웨이퍼 카세트(CR)내에 수납되는 웨이퍼의 웨이퍼 배열방향(Z방향)으로 이동할 수 있는 웨이퍼 반송체(22)가 각 웨이퍼 카세트(CR)에 선택적으로 억세스한다. 또한 이 웨이퍼 반송체(22)는 θ방향으로 회전할 수 있도록 구성되어 있고, 후술하는 바와 같이 처리스테이션(12)측의 제 3의 조 G3의 다단 유닛부에 속하는 얼라인먼트 유닛(ALIM) 및 익스텐션 유닛(EXT)에도 억세스할 수 있다.

처리스테이션(12)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 중심부에 수직 반송형의 웨이퍼 주반송기구(24)가 설치되고, 그 주위에 모든 처리유닛이 1그룹 또는 복수의 그룹에 걸쳐 다단으로 배치되어 있다. 이 예에서는, 5그룹(G1, G2, G3, G4, G5)이 다단으로 배치되는 구성이고, 제 1그룹 및 제 2그룹(G1, G2)의 다단 유닛은 시스템의 정면(도 1에 있어서 전방)측에 나란하게 배치되고, 제 3그룹(G3)의 다단 유닛은 카세트 스테이션(10)에 인접하게 배치되고, 제 4그룹(G4)의 다단 유닛은 인터페이스부(14)에 인접하게 배치되고, 제 5그룹(G5)의 다단 유닛은 뒤측에 배치되어 있다. 또 제 5그룹(G5)은 웨이퍼 주반송기구(24)의 메인터넌스를 하기 위하여 레일(25)을 따라 이동할 수 있게 구성되어 있다.

웨이퍼 주반송기구(24)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 반송체(24a)를 구비하며 θ방향으로 회전할 수 있도록 구성되고, 반송체(24a)는 주위의 각 처리유닛에 웨이퍼((W))를 반송하기 위하여 X, Y, Z방향으로 이동·억세스 가능하게 되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1그룹(G1)에서는, 컵(CP) 내에서 반도체 웨이퍼(W)를 스핀척에 실어 소정의 처리를 하는 2대의 스피너형(spinner型) 처리유닛, 예를 들면 레지스트 도포유닛(COT) 및 후술하는 현상유닛(40)(DEV)이 밑에서부터 순차적으로 2단으로 포개어져 있다. 제 2그룹(G2)에서는 2대의 스피너형 처리유닛, 예를 들면 레지스트 도포유닛(COT) 및 현상유닛(40)(DEV)이 밑에서부터 순차적으로 2단으로 포개어져 있다. 레지스트 도포유닛(COT)에서는 레지스트액을 배액(排液)시키는 것이 기구적으로도 또한, 메인터넌스를 하는 측면에서도 번거롭기 때문에, 이와 같이 하단에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나 필요에 따라 상단에 배치할 수도 있다.

도3에 나타내는 바와 같이, 제 3그룹(G3)에서는 반도체 웨이퍼(W)를 재치대(載置臺)에 실어 소정의 처리를 하는 오븐형의 처리유닛, 예를 들면 밑에서부터 순차적으로 쿨링 유닛(COL), 접착강화 유닛(AD), 본 발명에 관한 전자선 조사유닛(EB)(30), 얼라인먼트 유닛(ALIM), 익스텐션 유닛(EXT), 3단의 프리베이킹 유닛(PREBAKE) 및 포스트베이킹 유닛(POBAKE)이 포개여져 있다. 제 4그룹(G4)에서는 오븐형의 처리유닛, 예를 들면 밑에서부터 순차적으로 쿨링 유닛(COL)이 2단, 익스텐션·쿨링 유닛(EXTCOL), 익스텐션 유닛(EXT), 본 발명에 관한 전자선 조사유닛(EB)(30), 포스트익스포저 베이킹 유닛(PEBAKE)이 2단 및 포스트베이킹 유닛(POBAKE)이 2단으로 포개어져 있다.

이와 같이, 처리온도가 낮은 쿨링 유닛(COL), (EXTCOL)을 하단에 배치하고, 처리온도가 높은 베이킹 유닛(PREBAKE)이나 포스트베이킹 유닛(POBAKE)을 상단에 배치함으로써, 유닛 사이의 열적인 상호 간섭을 적게 할 수 있다. 그러나, 랜덤하게 다단으로 배치할 수도 있다.

인터페이스부(14)는 깊이방향에 있어서는 처리스테이션(12)과 동일한 치수를 구비하지만, 폭방향에 있어서는 작은 사이즈로 만들어져 있다. 인터페이스부(14)의 정면부에는 가동형(可動型)의 픽업카세트(CR)와 정치형(定置型)의 버퍼카세트(BR)가 2단으로 배치되고, 배면부(背面部)에는 가장자리 노광장치(28)가 설치되고, 중앙부에는 웨이퍼 반송체(26)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송체(26)는 X, Z방향으로 이동하여, 양 카세트(CR, BR) 및 가장자리 노광장치(28)에 억세스한다. 또한, 웨이퍼 반송체(26)는 θ방향으로 회전할 수 있도록 구성되고, 처리스테이션(12)측의 제 4그룹(G4)의 다단 유닛에 속하는 익스텐션 유닛(EXT)에도, 인접하는 노광장치측의 웨이퍼 반송대(도면에는 나타내지 않는다)에도 억세스할 수 있다.

도 4 및 도 5는 현상유닛(DEV)에 있어서, 현상장치(35)의 개략적인 단면도를 나타내고 있고, 이 현상장치(35)에는 고리모양의 컵(CP)이 설치되고, 그 안쪽에 스핀척(60)이 배치되어 있다. 이 스핀척(60)은 진공흡착에 의해서 웨이퍼(W)를 고정하여 유지한 상태에서 구동모터(62)의 회전구동력에 의하여 회전하도록 구성되고, 이 구동모터(62)에는 스핀척(60)을 상·하 이동시키는 기구도 설치되어 있다. 웨이퍼(W)의 상방에는 현상액을 웨이퍼(W)상에 공급하기 위한 현상액 노즐(61)이 배 치되어 있고, 이 현상액 노즐(61)은 도면에는 나타내지 않았지만, Y방향의 이동기구에 의해 이동할 수 있는 암(arm)에 부착되어 있고, 현상액 노즐(61)은 이 암의 이동에 의해 노즐이 대기하는 위치인 노즐대기위치(78)까지 이동할 수 있게 되어 있다. 또한, 이 현상액 노즐(61)에는 도면에는 나타내지 않았지만 현상액을 토출(吐出)시키는 구멍이 형성되어 있고, 이 구멍의 개수는 하나이어도 또는, 복수이어도 좋다. 도 5에 있어서, 컵(CP)의 좌측에는 현상액을 씻어 내기 위하여 세정액인 린스액을 공급하는 린스노즐(63)이 대기하고 있고, 이 린스노즐(63)도 동일한 Y방향 이동기구에 의해 웨이퍼(W)의 상방까지 이동할 수 있게 되어 있다. 컵(CP)의 내부에는 폐액용의 드레인구(drain 口)(64)가 형성되어, 이 드레인구(64)로부터 처리후의 현상액 및 린스액이 폐기된다.

상기 현상유닛(DEV)과 마찬가지의 스핀(spin)장치인 레지스트 도포유닛(COT)에 있어서, 레지스트 도포장치(55)의 개략적인 단면도를 도 6에 나타낸다. 이 레지스트 도포장치(55)에 관하여는, 스핀척(60)이나 구동모터(62) 또한, 웨이퍼(W)상에 감광성(感光性) 재료인 포토레지스트를 토출(吐出)하는 노즐(51)의 이동기구 등은 현상장치(35)의 경우와 동일하다. 컵(CP)의 형상 및 노즐(51)의 형상만이 현상장치(35)에 있어서의 경우와 다른데, 이러한 형상 등에 관하여는 본 발명의 요지와는 관계되지 않기 때문에 이에 대한 설명을 생략한다. 또한, 포토레지스트로서는 전자선 조사(電子線照射)에 대하여 불용성(不溶性)을 갖는 것을 사용한다.

다음에 도 7을 참조하여, 전자선 조사유닛(EB)(30)의 구성에 관하여 설명한다.

이 전자선 조사유닛(EB)(30)에 있어서, 유닛의 양측에는 반송체(24a) 도 3에 의하여 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 개구부(45)가 형성되어 있고, 이들 개구부(45)에 각각 설치되는 개폐할 수 있는 셔터(43)가 닫힘으로써, 이 전자선 조사유닛(EB)(30)내의 조사실(照射室)(R)이 밀폐된다. 또한, 유닛의 상방에는 외부로부터 불활성 가스, 예를 들면 헬륨가스를 유닛 내부의 조사실(R)로 유입하기 위한 가스공급구(44)가 형성되어 있다. 유닛의 하방에는 배기구(42)가 형성되고, 이 배기구(42)로부터 조사실(R)내의 가스가 도면에 나타내지 않은 진공펌프에 의하여 배기되어 조사실(R)내를 진공상태로 만들 수 있다.

조사실(R)내에 있어서, 하방의 중앙부근에는 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 재치대(47)가 설치되고, 이 재치대에는 반송체(24a) 도 3에 의하여 웨이퍼(W)를 반송할 때에 승강(昇降)하는 3개의 핀(46)이 내장되어 있다. 이 재치대(47)의 상방에는 웨이퍼(W)에 전자선을 조사하기 위한 조사장치(41)가 배치되어 있다. 이 조사장치(41)는 높이방향으로 상·하 이동할 수 있게 구성되어 있고, 대략 원통모양의 하우징(41a)내에 전자빔(電子beam)을 발생시키는 도면에 나타내지 않은 전자선 램프(電子線 lamp)를 복수개 구비하고 있다.

이상과 같이, 구성되는 기판 처리장치의 작용에 관하여 도 8에 나타내는 플로우 챠트(flo(W) chart)를 참조하면서 설명한다.

우선, 카세트 스테이션(10)에 있어서, 웨이퍼 반송체(22)가 카세트 재치대(20)상의 처리전 웨이퍼를 수용하고 있는 카세트(CR)에 억세스하여 그 카세트(CR)로부터 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 꺼내어(S1), 얼라인먼트 유닛(ALIM)으로 반송한다. 이 얼라인먼트 유닛(ALIM)에서 웨이퍼(W)의 위치 맞춤이 이루어진 후(S2)에 웨이퍼 주반송기구(24)에 의해 접착강화 유닛(AD)으로 반송되어, 소수화(疏水化)처리가 이루어지고(S3), 이어서 쿨링 유닛(COL)에서 소정의 냉각처리(제 1냉각)가 이루어진 후(S4)에 레지스트 도포유닛(COT)으로 반송된다.

이 레지스트 도포유닛(COT), 도 6에서는 웨이퍼(W)가 컵(CP)의 바로 위의 위치까지 반송되면, 스핀척(60)이 상승하여 웨이퍼(W)를 진공흡착한 후에 하강하여 웨이퍼(W)가 컵(CP)내의 소정의 위치(도 6에 나타나 있는 상태)에 자리잡고, 계속해서 노즐대기위치에 대기하고 있는 노즐(51)이 웨이퍼(W)상의 중심위치까지 이동한다. 그리고 레지스트가 공급되어 웨이퍼(W)의 회전(예를 들면, 100rpm∼3000rpm의 회전수)에 의해 레지스트가 균일하게 도포된다(S5).

다음에 프리베이킹 유닛(PREBAKE)에서 소정의 가열처리(제 1가열)가 이루어지고(S6), 쿨링 유닛(COL)에서 냉각처리(제 2냉각) 되고(S7), 그 후에 웨이퍼 반송체(26)에 의하여 인터페이스부(14)를 통하여(S8) 도면에 나타내지 않은 노광장치에 의해 노광처리가 이루어진다(S9). 노광처리가 종료된 후에는 포스트익스포저 베이킹 유닛(PEBAKE)에서 노광후 소정의 가열처리(제 2가열)(S10)가 이루어지고, 쿨링 유닛(COL)에서 냉각처리(제 3냉각)(S11)가 이루어진다. 그 후에 웨이퍼(W)는 현상유닛(DEV)으로 반송된다.

이 현상유닛(DEV)에서는, 웨이퍼(W)가 컵(CP)의 바로 위의 위치까지 반송되면, 스핀척(60)이 상승하여 웨이퍼(W)를 진공흡착한 후에 하강하여 웨이퍼(W)가 컵(CP)내의 소정의 위치(도 4에 나타나 있는 상태)에 자리잡고, 계속해서 노즐대기 위치(78)에 대기하고 있는 노즐(61)이 웨이퍼(W)상의 중심위치까지 이동한다. 그리고, 현상액가 공급되어 웨이퍼(W)의 회전(예를 들면, 100rpm∼1000rpm의 회전수)에 의해 현상액이 균일하게 도포된다(S12). 그리고, 소정의 현상시간이 경과한 후에 이번에는 린스노즐(63)이 웨이퍼(W)의 바로 위의 위치로 이동하여 린스액, 예를 들면 순수(純水 : pure Water)를 토출시켜 기판이 회전하는 원심력에 의하여 현상액을 씻어 낸다.

이때에 웨이퍼(W)를 저속회전, 예를 들면 30rpm∼50rpm의 회전으로 소정의 시간동안 회전시켜 린스액을 비산(飛散)시킴으로써, 이러한 저속회전의 원심력에 의하여 패턴의 꺽임이 생기지 않도록 하고, 또한 도 9A에 나타나 있는 바와 같이, 린스액(72)이 레지스트(70)의 패턴 사이에 잔존하고 있는 상태로서, 레지스트(70) 자체도 건조되지 않는 상태가 되도록 한다(즉, 레지스트(70) 및 린스액(72)이 완전하게 건조 또는, 고화(固化)되기 전). 이 때, 완전하게 건조되면 패턴은 부서지기 쉽게 되기 때문이다. 그리고 웨이퍼(W)는 이렇게 건조하지 않는 상태 그대로, 다음 공정의 전자선 조사유닛(EB)(30)으로 반송된다. 이렇게 함으로써 레지스트 패턴은 변형이나 꺽임이 생기지 않고, 수분을 유지한 상태에서 다음 공정으로 반송된다.

전자선 조사유닛(EB)에서는 우선, 일방(一方)의 셔터(43)가 열려서 웨이퍼(W)가 조사실(R)로 반송되고, 핀(46)에 반송된 웨이퍼(W)가 핀의 하강에 의하여 재치대(47)에 재치됨과 동시에 열려 있는 상기 일방의 셔터(43)가 닫혀서 조사실(R)은 밀폐된다. 다음에 조사실(R)은 소정의 진공도(眞空度)로 되고, 예를 들 면 대기압까지 헬륨가스가 치환된다. 그리고, 조사장치(41)에 의하여 예를 들면 30kV∼200kV의 가속전압(加速電壓)에 의하여 전자선이 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 시간만 조사·가열되고, 이에 따라 레지스트는 경화·개질(硬化·改質)된다(S13). 또, 헬륨가스 대신 질소가스를 사용하여도 좋고, 대기 중의 산소농도와 비교하여 낮은 산소농도 분위기나 감압 분위기에 의하여 S13을 실행하여도 좋다.

그런데 전자선은 가속전압의 크기에 따라 레지스트 내의 전자의 도달심도(到達深度)를 바꿀 수 있다. 도 9B, 도 9C는 각각 도 9A의 점선으로 둘러싸인 A부분을 확대한 모식도로서, 예를 들면 도 9B에 나타나 있는 바와 같이 레지스트의 표면부분(도달심도가 작다)(70a)을 경화시키고 싶은 경우에는 저전압(低電壓)으로 조사하고, 또는 도 9C에 나타나 있는 바와 같이 레지스트의 밑부분(도달심도가 크다)(70b)까지 경화시키고 싶은 경우에는 고전압(高電壓)으로 조사하여 레지스트의 경화부분을 적당하게 선택할 수 있다. 또 이러한 레지스트의 경화 이외에, 상기한 전자선에 의해서 도 9A에 나타나 있는 바와 같이 린스액(72)을 증발시키면서 표면을 개질하여도 좋다. 또한 전자선(전자에너지)에 의하여 린스액(72)을 증발시켜도 상관없다.

전자선의 조사가 종료되어 레지스트가 소정의 경도로 된 후에 조사실(R)내를 감압하여 웨이퍼(W)를 건조시킨다. 이 때, 레지스트는 애스펙트비(aspect ratio)에 따른 경도가 얻어지기 때문에, 패턴 사이에 존재하는 린스액을 건조시킬 때의 표면장력(表面張力)에 의한 변형·꺽임이 생길 우려는 없다. 이와 같이 현상후 웨이퍼(W)를 완전하게 건조시키지 않거나 레지스트를 경화시킴으로써 현상후 건조에 의 한 패턴의 변형·꺽임을 방지할 수 있다.

또한, 조사실(R)내는 헬륨 분위기로 되어 있는데, 헬륨가스는 열전도율이 질소 등 불활성 가스보다 높기 때문에 전자선 조사에 의한 패턴 사이의 린스액 증발을 촉진시켜 웨이퍼(W)를 바로 건조시킬 수 있다. 이에 따라 질소가스로 치환한 경우와 비교하여 택트(tact)가 단축된다. 또, 이들 불활성 가스의 사용은 무산소 상태에서 함으로써 산소에 의한 빛의 흡수를 방지하기 위한 것이기도 하다. 따라서 이들 불활성 가스를 사용하지 않고 진공상태, 즉 무산소 상태에서 조사처리를 하여도 좋다.

전자선 조사 처리가 종료되면 포스트베이킹 유닛(POBAKE)에서 소정의 가열처리(제 3가열)가 이루어진다(S14). 이 가열처리는 예를 들면, 100℃이상에서 가열처리한다. 그리고 쿨링 유닛(COL)에서 냉각처리(제 4냉각)가 이루어진 후(S15)에 카세트 스테이션(10)으로 되돌려 진다(S16).

다음에 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 현상후 처리에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 제 1의 실시예에 있어서의 현상처리시에서 린스액에 의한 세정후, 예를 들면 패턴(70)의 간격L과 M이 다른 경우에는, 도면에 나타나 있는 바와 같이 간격이 큰(L)쪽에 존재하는 린스액(72a)에 의한 표면장력은 간격이 작은(M)쪽에 존재하는 표면장력과 비교하여 커진다. 이 경우, 도 5에 나타나 있는 현상액 노즐(61) 및 린스액 노즐(63)과는 별도의 노즐(도면에는 나타내지 않는다)을 준비하고, 이 노즐에 의하여 린스액 위에서 계면 활성제(界面活性劑)를 공급하여 표면장력을 작게 한다. 이에 따라, 패턴의 변형·꺽임을 억제하고, 또한 그 후에 제 1의 실시예와 마찬가지로 전자선을 조사함으로써 패턴의 변형·꺽임을 확실하게 방지할 수 있다. 또, 이러한 표면장력의 조정은 계면 활성제가 아니라, 예를 들면, 표면처리 등 다른 수단을 강구하여도 물론 상관없다. 이렇게 표면장력을 조정함으로써 패턴 사이의 인장력(引張力)에 의한 패턴의 변형·꺽임을 방지하는 효과도 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 이상에서 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

상기 실시예에서는 현상처리후에 전자선을 조사하여 레지스트를 개질하였지만, 예를 들면 노광후 현상전에 전자선 조사에 의하여 레지스트를 개질하여도 좋다. 또는, 레지스트 도포처리후나 에칭처리전이어도 좋다. 또한, 스텝(13)에서 EB조사를 하지 않고서, 도 8에 나타나 있는 스텝(14)의 제 3가열공정에서 전자선의 조사처리를 하여도 좋다. 이 경우에 도 11에 나타나 있는 바와 같이 우선, 제 1의 온도에서 웨이퍼(W)를 가열처리하고(S111), 다음에 전자선의 조사처리를 하고(S112), 다음에 제 1의 온도보다 높은 제 2의 온도에서 가열처리하면 좋다(S113). 제 2의 온도보다 낮은 제 1의 온도에서 전자선 조사를 하기 전에 가열처리를 함으로써 전자선 조사시에 효율이 더 좋은 개질처리를 할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 레지스트 경화에 전자선을 사용하였지만, 그 대신 자외선(紫外線)을 사용하여도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는 조사실을 헬륨 분위기로서 조사처리를 하였지만, 질소 분위기로서 조사처리를 하여도 좋다.

상기한 실시예에서는, 레지스트가 도포된 웨이퍼를 예로 들어 설명하였지만, 예를 들면 기판으로서는 웨이퍼에 한하지 않고 액정 장치용의 글래스 기판 등의 다른 기판에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 기판상에 형성되는 패턴으로서는 레지스트에 한하지 않고, 예를 들면 절연층(SOD막)이 형성된 기판 등에 대하여도 본 발명을 당연히 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 예를 들면 현상처리후 기판을 완전하게는 건조시키지 않은 상태에서 전자선에 의하여 레지스트를 경화·개질시키고 있기 때문에 현상후의 건조나 세정액의 표면장력에 의한 패턴의 변형·꺽임을 방지할 수 있고, 웨이퍼에 대한 레지스트의 밀착성(密着性)을 향상시킬 수 있다.

Claims

기판을 처리하는 방법에 있어서,

(a)상기 기판상에 소정의 패턴을 형성하는 공정과,

(b)상기 공정(a) 후에 상기 기판상에 수용액을 사용하는 처리를 하는 공정과,

(c)상기 기판상에 가시광선 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 공정을 포함하고,

상기 공정(c)는 상기 공정(b) 후에 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 1에 있어서,

상기 공정(b)가 상기 기판상을 세정액을 사용하여 세정하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 공정(c)는 상기 패턴 사이에 상기 수용액이 잔존하고 있는 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 1에 있어서,

상기 공정(c)는 상기 패턴내에 함유된 수용액(수분)중 소정의 깊이의 위치에 있는 수용액(수분)을 제거하도록 광선을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 1에 있어서,

상기 공정(c)전에 상기 패턴 표면의 표면장력을 조정하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 6에 있어서,

상기 조정공정은 상기 패턴 표면에 계면활성제를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 1에 있어서,

상기 광선은 전자선인 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 1에 있어서,

상기 광선은 자외선인 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
기판을 처리하는 방법에 있어서,

(a)현상액에 의하여, 기판상의 감광성 재료를 현상하는 공정과,

(b)세정액을 사용하여 상기 현상액을 씻어 내는 공정과,

(c)상기 감광성 재료 및 상기 세정액이 건조되기 전에 상기 감광성 재료에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 10에 있어서,

상기 공정(a) 및 상기 공정(b)는 제 1실내에서 실행되고,

상기 공정(c)는 상기 제 1실과는 다른 제 2실내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 11에 있어서,

상기 공정(c)는 상기 제 2실내를 감압하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 11에 있어서,

상기 공정(c)는 상기 제 2실내의 공기를 불활성 가스로 치환하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 13에 있어서,

상기 불활성 가스는 헬륨가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 10에 있어서,

상기 광선은 전자선인 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 10에 있어서,

상기 광선은 자외선인 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 10에 있어서,

상기 공정(b)후에, 상기 기판상에 계면활성제를 공급하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 10에 있어서,

상기 공정(c)는 상기 감광성 재료 및 상기 세정액이 완전하게 건조 또는 고화되기 전에 상기 감광성 재료에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 10에 있어서,

상기 공정(c)는 헬륨가스 또는 질소가스 및 / 또는 대기 중의 산소농도와 비교하여 낮은 산소농도의 분위기 및 / 또는 감압 분위기에서 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
기판을 처리하는 방법에 있어서,

기판상에 감광성 재료를 도포하는 공정과,

상기 감광성 재료에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 공정과,

현상액을 사용하여 상기 감광성 재료를 현상하는 공정과,

세정액을 사용하여 상기 현상액을 씻어내는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
청구항 20에 있어서,

상기 조사공정은 상기 감광성 재료에 대한 상기 조사의 심도를 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
기판을 처리하는 방법에 있어서,

기판을 제 1의 온도에서 가열하는 공정과,

상기 가열후에 기판상에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 공정과,

상기 광선이 조사된 기판을 상기 제 1의 온도보다 높은 제 2의 온도에서 가열하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
기판을 처리하는 방법에 있어서,

(a)상기 기판상에 소정의 패턴을 형성하는 공정과,

(b)상기 공정(a) 후에 상기 기판상에 수용액을 사용하는 처리를 하는 공정과,

(c)상기 공정(b) 후에 상기 패턴 사이의 수용액을 소정의 전자에너지에 의하여 증발시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
기판을 처리하는 장치에 있어서,

현상액에 의하여 기판상의 감광성 재료를 현상하고, 세정액을 사용하여 상기 현상액을 씻어 내는 현상·세정부와,

상기 감광성 재료 및 상기 세정액이 건조되기 전에 상기 감광성 재료에 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 광선을 조사하는 조사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
청구항 24에 있어서,

상기 광선은 전자선인 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
청구항 24에 있어서,

상기 광선은 자외선인 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
청구항 24에 있어서,

상기 조사부는 감압 가능한 밀폐공간을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
청구항 27에 있어서,

상기 밀폐공간내에 불활성 가스를 공급하는 가스공급기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
청구항 24에 있어서,

상기 기판상에 계면활성제를 공급하는 공급기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.