KR100959740B1 - 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

린스 노즐(310a∼310e)은, 린스액(326)을 토출하면서 웨이퍼(W) 상을 이동한다. 이 때, 각각의 토출구(317a∼317e)와 웨이퍼(W)에 도포되어 있는 현상액(350) 또는 웨이퍼(W) 상의 린스액(326)이 접촉하고 있도록 한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 주는 충격을 완화시킬 수 있어, 패턴 무너짐을 피할 수 있다. 또한, 린스 노즐 (310a)의 앞면에 현상액(350)에 밀어낼 수 있다.

Description

기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}

본 발명은, 반도체 디바이스 제조에 있어서의 포토리소그래피공정에 있어서, 반도체기판에 대하여 현상처리를 하기 위한 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다. 또한, 기판의 표면에 레지스트가 도포되어, 노광처리된 기판에 대하여, 현상액을 공급하여 현상처리를 하는 현상장치에 관한 것이다.

반도체디바이스제조의 포토리소그래피공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 한다)의 표면에 포토레지스트를 도포하고, 레지스트 위에 마스크패턴을 노광하며, 이것을 현상하여 웨이퍼표면에 레지스트패턴을 형성하고 있다.

이러한 포토리소그래피공정에 있어서, 현상처리는 예컨대 패들식이나 딥 식 등의 방법에 의해 행하고 있다. 예를 들면, 패들식은 웨이퍼에 현상액을 공급하고, 한편 딥 식은 현상액 속에 웨이퍼를 침지시켜 현상처리를 진행시키고, 그 후에는 각각, 순수(純水) 등을 사용한 세정액으로서의 린스액을 웨이퍼 위에 공급하여 현상액을 씻어내고 있다. 그리고 마지막으로, 웨이퍼로부터 린스액을 제거하기 위해서, 에어 블로우나 웨이퍼의 회전 등을 하는 것에 의해 건조처리를 하고 있다.

상기 레지스트가 예를 들면 네거티브형이면 빛이 닿는 부분이 경화하기 때문에, 경화하지 않는 부분 즉 레지스트가 녹기 쉬운 부분을 현상액에 의해 용해함으로써 형성된다. 또한, 예를 들어 포지티브형 레지스트이면 노광된 부분이 현상액으로 용해된다.

예를 들어 네거티브형 레지스트가 현상되는 모양에 대하여 설명하면, 도 34에 도시한 바와 같이, 우선 노광처리를 끝낸 예컨대 웨이퍼(W)의 표면의 레지스트 (210)에 대하여 현상액을 도포한 후, 소정 시간 그 상태를 유지시키면 현상액에 대하여 용해성 부분(211)이 용해된다. 계속해서 웨이퍼(W)의 표면에 세정액을 공급하여 웨이퍼(W) 위의 현상액을 씻어내고, 건조시켜 레지스트 패턴(212)을 얻는다.

도 35(a)에 도시한 바와 같이, 노광처리된 웨이퍼를 대략 수평자세로 유지하고, 또한 웨이퍼(W)를 연직축 둘레로 회전가능한 스핀척(213)에 얹어 놓고 현상처리가 행하여진다. 먼저 웨이퍼(W)의 표면 전체에 현상액(D)을 도포하고, 이어서 소정시간 예를 들어 60초 정도의 정지현상(靜止現像)을 하여 현상반응을 진행시킨다. 그리고 소정시간이 경과하면, 도 35(b)에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼표면의 예컨대 중심부에 대향하도록 설정된 세정액노즐(214)로부터 예를 들면 순수 등의 세정액(R)을 공급함과 동시에, 웨이퍼(W)를 예를 들면 1000rpm 정도의 둘레속도로 회전시켜, 이 원심력의 작용에 의해 레지스트 용해성분을 함유한 현상액(D)을 씻어내고, 마지막으로 도 35(c)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 고속회전시킴으로써 건조시킨다.

그러나, 근래 웨이퍼(W)는 대형화하고 있으며, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 원 심력의 작용을 이용하여 현상액(D)을 씻어내는 종래의 방법에서는, 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부에 작용하는 원심력과, 중심부에 작용하는 원심력의 차가 커지고, 원심력이 약한 중심부에서는 세정이 불충분한 경우가 있다. 즉, 예를 들면 레지스트 패턴의 홈에 있는 레지스트의 용해성분은 고농도로 되어 있고, 또는 한번 용해된 레지스트성분이 석출한 것이나 용해되지 않은 레지스트입자 등을 포함하고 있어, 말하자면 오염된 상태로 되어 있는 경우가 있다. 이러한 용해생성물은, 상기 원심력이 작으면 이 원심력보다도 예컨대 웨이퍼(W) 표면이나 레지스트 패턴의 벽면과의 마찰력이 강하게 작용하여, 웨이퍼(W)를 회전시키더라도 다 떨어지지 않고 남아 버리는 경우가 있다. 그리고 이 용해생성물이 패턴표면(레지스트표면, 바탕표면)에 부착한 채로 건조되어 현상결함이 될 우려가 있다.

한편, 웨이퍼(W)의 회전수를 증가시켜 중심부의 원심력을 크게 하는 방법이 검토되고 있으나, 이 경우에는 둘레가장자리부의 원심력이 너무 강하여 레지스트패턴이 박리해 버리거나, 혹은 무너져 버릴 우려가 있다.

또한, 근래의 반도체 디바이스의 미세화는 한층 더 진행되고 있으며, 미세하고 높은 애스팩트비의 레지스트패턴이 출현하고 있다. 레지스트패턴이 미세하고 높은 애스팩트비이기 때문에, 예를 들어, 상기 건조처리에서 린스액이 각 패턴사이에서 빠져 나올 때에, 해당 린스액의 표면장력에 의해 패턴사이에 인력이 생기는 것에 의한, 소위「패턴무너짐」의 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제의 대책으로서는, 예를 들면 린스액중에 계면활성제를 혼입하여 린스액의 표면장력을 저하시키는 방법이 있다. 이 방법에서는 린스액을 기판상에 균일하게 공급할 것이 요구되 지만, 현상액에 대하여 린스액이 균일하게 치환해 나가지 않는다고 하는 문제가 있다.

또한, 예를 들어 계면활성제에 파티클 등의 불순물이 포함되어 있는 경우에는, 이 계면활성제가 포함된 린스액이 기판상에 공급되면 제품불량이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 사정하에서 이루어진 것으로, 현상결함을 줄이고, 또한 현상액의 세정을 단시간에 행할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 현상액 등의 처리액을 씻어 낼 때에 기판상에 균일하게 린스액을 공급할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 처리액 속에 예를 들어 레지스트의 불용해물이 포함되어 있는 경우, 혹은 린스액 속에 불순물이 포함되어 있는 경우라 하더라도, 그들 불순물이 기판에 부착하는 것을 방지할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에 관한 기판처리장치는, 처리액이 도포된 기판표면을 향하여, 상기 처리액을 씻어내는 세정액을 토출하는 토출구를 가지며, 기다란 형상으로 형성된 세정 노즐과, 상기 세정 노즐로부터 상 기 세정액을 토출시킬 때에, 상기 토출구를 상기 처리액에 접촉시키도록 상기 토출구와 상기 기판표면과의 거리를 일정하게 유지시키는 거리유지수단을 구비한다.

본 발명에서는, 세정 노즐이 기다란 형상이다. 이 경우, 세정 노즐의 길이 방향을 따라, 예를 들면 대략 둥근 형상의 토출구가 복수개 줄지어 설치되어 있거나, 또는 세정 노즐의 길이방향을 따른 기다란 형상의 토출구가 설치되어 있다. 혹은 상기 대략 둥근 형상의 토출구와 긴 형상의 토출구가 하나의 세정 노즐에 혼재하고 있어도 좋다. 이하, 동일하다. 본 발명에 의하면, 세정 노즐로 처리액이 공급된 기판상에 세정액을 토출하면, 기판상에 균일하게 세정액을 확산시킬 수 있고, 패턴무너짐을 방지할 수 있다. 또한, 한번에 넓은 면적에 토출시킬 수 있어, 세정시간을 단축하는 것도 가능하다. 여기서 처리액이란, 예를 들면 현상액을 들 수 있지만, 현상액이 기판상에 공급된 후에 기판상에 공급되는 예를 들면 순수 등도 포함하는 개념이다. 이 경우, 현상액이 순수로 치환된 후에 본 발명의 세정액을 기판상에 공급하여 순수에 대하여 균일하게 치환할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 세정 노즐의 토출구가 처리액에 접촉한 상태로 세정액을 공급할 수 있다. 토출구를 처리액에 접촉시킴으로써, 토출구로부터 토출된 세정액이 처리액과 연속적이고 또한 일체적이 되므로, 세정액의 흐름에 의하여 처리액 전체에 확산되어, 기판에 주는 충격을 완화할 수 있다. 이에 따라, 기판에 주는 충격을 작게 할 수 있어, 패턴무너짐을 방지할 수 있다. 본 발명에 있어서,「세정」이란 린스를 포함하는 개념이고,「세정액」이란 린스액을 포함하는 개념이다. 이하, 동일하다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 거리유지수단은, 상기 토출구와 상기 기판표 면과의 거리를, 0.4mm 이하로 유지시킨다.

이러한 구성에 의하면, 확실하게 토출구를 처리액에 접촉시킬 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 세정노즐이 세정액을 토출하는 동안, 상기 기판면과 거의 평행하고, 상기 세정 노즐의 기다란 방향과 거의 직교하는 방향으로, 상기 세정 노즐을 이동시키는 이동수단을 더욱 구비한다.

이러한 구성에 의하면, 세정노즐을 이동시키면서 세정액을 토출하면, 기판상에서 대류(對流)가 발생하여, 세정액을 확산시킬 수 있고, 이 확산에 의해 불순물을 제거할 수 있다. 그러나, 대류에 의해서는 기판상의 처리액이나 불순물 등이 순환하는 경우가 있어, 씻어낼 수 없는 경우도 있다. 그래서, 토출구를 처리액에 접촉시킴으로써, 그와 같이 순환하고 있는 불순물 등을 밀어낼 수 있어, 기판상에서 제거할 수 있다. 이에 따라 효과적으로 세정을 할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 세정 노즐을 복수개 가지며, 상기 복수개의 세정 노즐은, 상기 이동수단에 의해 이동하는 방향으로 거의 일정한 간격을 두고 배열되어 있다.

세정노즐을 이동시키면서 세정액을 토출하면, 기판상에서 대류가 발생하여, 세정액을 확산시킬 수 있고, 이 확산에 의해 불순물을 제거할 수 있다. 복수개의 세정 노즐에 의해 세정액을 토출한 경우, 하나의 세정 노즐로부터 토출된 세정액에 의해 발생한 대류와, 다음 세정 노즐로부터 토출된 세정액에 의하여 발생한 대류가 서로 상쇄되는 경우가 있다. 본 발명에 의하면, 이동방향으로 거의 일정한 간격을 두고 세정 노즐이 배열되어 있기 때문에, 세정액의 대류가 상쇄되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 효과적으로 불순물을 제거할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 각각 세정액을 토출하는 유량을 조절하는 유량조절수단을 구비한다.

이러한 구성에 의하면, 세정 노즐마다 세정액의 토출유량을 조절할 수 있다. 이에 따라, 효과적으로 기판을 세정할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 복수개의 세정 노즐로부터 토출되는 상기 세정액의 유량은, 상기 이동방향의 전방의 세정 노즐로부터 후방의 세정 노즐에 걸쳐 차례로 많아진다.

세정 노즐로부터 토출되는 세정액의 유량이 많으면, 그만큼 세정효과가 향상한다. 한편, 예를 들어 처리액이 현상액인 경우, 통상 사용되는 현상액은 예컨대 pH값이 12정도의 알칼리성인 것이다. 이러한 현상액에 세정액으로서 예컨대 pH값이 7정도의 순수를 급격히 토출시키면 페하쇼크가 생긴다. 페하쇼크란, 예컨대 현상액과 순수 등과 같이, pH값이 크게 다른 두 종류의 액을 혼합했을 때에 불순물이 기판에 재부착하는 현상을 말한다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이동방향의 전방의 세정 노즐로부터 후방의 세정 노즐에 걸쳐 차례로 유량을 많게 할 수 있어, 높은 pH값을 가진 처리액의 pH값을 서서히 낮게 할 수 있다. 이에 따라, 급격한 pH값의 변화도 일어나지 않고, 페하쇼크를 억제할 수 있어, 효과적으로 세정을 할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 복수의 세정 노즐로부터 토출되는 상기 세정액의 pH값은, 상기 이동방향의 전방의 세정 노즐로부터 후방의 세정 노즐에 걸쳐 차례로 낮아진다.

이러한 구성에 의하면, 이동방향의 전방의 세정 노즐로부터 후방의 세정 노즐에 걸쳐서 차례로 세정액의 pH를 낮게 해 나감으로써, 처리액의 pH값을 서서히 낮게 할 수 있다. 예를 들어 처리액이 현상액인 경우에 있어서, 통상 사용되는 현상액은 예를 들면 pH값이 12정도의 알칼리성인 경우, 급격한 pH값의 변화도 일어나지 않고, 페하쇼크를 억제할 수 있어, 효과적으로 세정을 할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 세정 노즐의 길이는, 기판의 반경과 거의 동일하다.

이러한 구성에 의하면, 세정액의 사용량을 억제할 수 있어, 세정 노즐을 소형화할 수 있다. 이에 따라, 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 세정노즐에 의해 토출되어 상기 기판상에 잔류한 상기 세정액을 흡인하는 흡인 노즐을 더욱 구비한다.

세정 노즐로부터 토출되어 기판상에 잔류한 세정액에는, 상술한 바와 같이 불순물 등이 표류하고 있는 경우가 있다. 이러한 불순물은 시간이 경과하면 기판표면상에 침전하고, 기판상에 잔류하게 된다. 본 발명에 의하면, 세정액과 함께, 이들 불순물을 흡인할 수 있기 때문에, 불순물이 기판표면에 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 효과적인 세정을 할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 세정 노즐을 복수개 가지며, 상기 세정 노즐 및 상기 흡인 노즐은, 상기 이동방향으로 교호로 배열되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 처리액이나 세정액, 기판표면에 침전하고 있는 불순 물, 세정액이 토출된 힘으로 확산된 불순물 등을 즉시 흡인할 수 있다. 또한, 세정액을 흡인함으로써, 기판을 용이하게 건조시킬 수도 있다. 더욱이, 교호로 배열함으로써, 각각의 세정 노즐사이의 거리를 확보할 수도 있다. 이에 따라, 효과적이고 또한 효율적인 처리를 할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 세정 노즐을 복수개 가지며, 상기 이동방향으로 상기 복수개의 세정 노즐이 줄지어 설치되고, 상기 세정 노즐보다도 상기 이동방향에 대하여 후방에, 상기 이동방향으로 상기 흡인 노즐이 줄지어 설치되어 있다.

이와 같이, 복수개의 세정 노즐과, 복수개의 흡인 노즐을 각각 1군이 되도록 배열하더라도 좋다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 세정액은, 표면장력을 저하시키는 비이온성 계면활성제가 포함되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 처리액이 공급된 기판상에, 비이온성 계면활성제를 포함한 세정액을 토출시키고 있으므로, 세정액의 표면장력을 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 패턴 무너짐을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 기판처리장치는 기판상에 처리액을 공급하는 수단과, 표면장력을 저하시키는 제 1 처리제가 포함된 린스액을 상기 처리액이 공급된 기판상에 토출하는 기다란 형상의 노즐을 구비한다.

본 발명에서는, 처리액이 공급된 기판상에, 표면장력을 저하시킨 린스액을 기다란 형상의 노즐에 의해 토출하고 있기 때문에, 기판상에 균일하게 린스액을 확 산시킬 수 있고, 패턴 무너짐을 방지할 수 있다. 여기서 처리액이란, 예를 들면 현상액을 들 수 있지만, 현상액이 기판상에 공급된 후에 기판상에 공급되는 순수도 포함하는 개념이다. 이 경우, 현상액이 순수로 치환된 후에, 본 발명의 린스액을 기판상에 공급하여 순수에 대하여 균일하게 치환할 수 있다. 또한, 제 1 처리제는 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 린스액은 상기 처리액 및 린스액속에 존재하는 불순물을 분산시키는 제 2 처리제를 더욱 포함한다. 종래에는 불순물이 포함된 린스액이 기판상에 공급된 경우, 그 불순물끼리 집결하여 레지스트패턴에 부착할 가능성이 높았었다. 그러나 본 발명에 의하면, 제 2 처리제에 의해 불순물을 확산시킬 수 있기 때문에 린스액이 기판으로부터 흐를 때에 불순물을 동시에 흐르게 할 수 있어, 문제는 없다. 여기서, 제 2 처리제로서는 음이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐을, 그 길이 방향과 거의 직교하는 방향으로 적어도 기판상에서 수평방향으로 이동시키는 기구를 더욱 구비하여, 이 이동기구에 의해 노즐을 이동시키면서 린스액을 토출한다. 이에 따라, 처리액을 린스액으로 서서히 치환하면서 기판의 전체면에 균일하게 린스액을 공급할 수 있다. 또한, 노즐의 길이를, 기판의 직경과 거의 같거나, 또는 기판의 직경보다 긴 것을 사용함으로써 더욱 균일하게 린스액을 공급할 수 있다. 린스액의 토출량은, 1장의 기판에 대하여 40ml∼500ml인 것이 바람직하다. 500ml을 넘으면 그 린스액의 토출시에 유속이 증가하는 경우가 있어, 반대로 패턴 무너짐이 발생하기 쉬워지기 때문 이고, 40ml보다 적으면 기판 전체면에 균일하게 공급할 수 없을 가능성이 있기 때문이다. 보다 바람직하게는 100ml∼200ml이다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐이 기판상의 처리액에 접하면서 린스액을 토출한다. 이에 따라, 노즐을 기판상의 처리액으로부터 떨어지게 하여 린스액을 토출하는 경우에 비교하여, 린스액의 토출에 의한 기판으로의 임팩트를 줄일 수 있기 때문에, 패턴 무너짐을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 노즐을 처리액에 접촉시키면서 기판상에서 이동시킴으로써, 처리액을 어느 정도 노즐로 밀어내어 제거하면서 린스액으로 치환시킬 수 있기 때문에, 치환을 효율적으로 할 수 있다.

또한, 이러한 노즐의 높이로 함으로써, 노즐이 린스액을 토출시키고 있는 동안에, 린스액이 이미 기판상에 공급된 만큼과 실제로 토출되고 있는 린스액이 연속적으로 또한 일체적으로 되어, 임팩트를 거의 생기게 하지 않는다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐은 해당 노즐의 이동방향측이고 상기 기판상의 처리액에 접하는 하단부로부터 위쪽에 걸쳐 형성된 직각형상부와, 노즐의 이동방향과 반대측이고 상기 하단부로부터 위쪽에 걸쳐 형성된 곡선형상부를 가진다. 본 발명에서는, 노즐을 처리액에 접촉시켜 이동시키는 경우에, 이동방향측으로 형성된 직각형상부에서 처리액을 밀어내어 제거하는 작용을 촉진시킬 수 있고, 또한, 이동방향과 반대측으로 형성된 곡선형상부에 의해, 토출하고 있는 린스액을 균일하게 고르는 작용을 촉진시킬 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐은 해당 노즐의 경사이동방향으로 경사진 방향을 향하여 린스액을 토출하는 수단을 구비한다. 이에 따라, 기판상의 처리 액을 노즐의 이동방향으로 밀어내어 제거하는 것과 같은 작용이 있으므로, 효과적으로 린스액으로 치환할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐을 기판면과 평행한 면내에서 회전시키는 기구를 더욱 구비하고, 상기 회전기구에 의해 노즐을 회전시키면서 린스액을 토출한다. 예컨대 노즐의 길이가 기판의 직경과 거의 같은 경우, 노즐을 180°이상 회전시키면 린스액을 기판의 전체면에 균일하게 공급할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐은, 그 중앙부로부터 일끝단부까지에 있어서의 린스액의 토출방향과, 중앙부에서 다른 끝단부까지에 있어서의 린스액의 토출방향이, 해당 노즐의 회전방향으로 경사진 방향을 향하도록 형성되어 있다. 이에 따라, 예컨대 노즐의 중앙부를 중심으로 회전시키면서 린스액을 토출하는 경우에, 회전방향을 향하도록 린스액을 토출할 수 있기 때문에, 기판상의 처리액을 노즐의 이동방향으로 밀어내어 제거하는 것과 같은 작용이 생겨, 효과적으로 린스액으로 치환할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐은, 해당 노즐의 중앙부로부터 끝단부에 걸쳐서 서서히 기판의 바깥측을 향하도록 린스액을 토출하는 수단을 구비한다. 이에 따라, 기판의 중앙부로부터 둘레가장자리부를 향하여 처리액을 확산시키도록 제거할 수 있고, 균일하게 린스액을 공급할 수 있다. 또한, 해당 노즐의 중앙부로부터 끝단부에 걸쳐서 서서히 토출량이 적어지도록 린스액을 토출하도록 하면, 린스액이 기판중앙부로부터 둘레가장자리부에 걸쳐서 흐르게 되기 때문에, 처리액을 효율적으로 제거할 수 있고 기판 전체면에 균일하게 린스액을 공급할 수 있다.

본 발명의 제 3 관점에 관한 기판처리장치는, 기판을 회전가능하게 유지하는 회전유지부와, 이 회전유지부에 유지된 기판상에 처리액을 공급하는 수단과, 처리액이 공급되어 상기 회전유지부에 의해 회전하고 있는 기판상에, 표면장력을 저하시키는 제 1 처리제가 포함된 린스액을 토출하는 기다란 형상의 노즐을 구비한다.

본 발명에서는, 처리액이 공급된 기판상에, 표면장력을 저하시킨 린스액을 기다란 형상의 노즐에 의해 토출하고 있기 때문에, 기판상에 균일하게 린스액을 확산시킬 수 있고, 패턴 무너짐을 방지할 수 있다. 특히, 예컨대 정지(靜止)시킨 기다란 형상의 노즐에 대하여 기판을 회전시키면서 린스액의 토출을 행하고 있으므로, 기판 전체면에 균일하게 린스액을 토출할 수 있다. 기다란 형상의 노즐이란, 예를 들면, 세정노즐의 길이 방향을 따라, 예컨대 대략 원형상의 토출구가 복수개 줄지어 설치되어 있거나, 또는 세정 노즐의 길이 방향을 따라 기다란 형상의 토출구가 설치되어 있는 것을 사용할 수 있다. 노즐의 길이는, 기판의 직경과 거의 같거나, 또는 기판의 직경보다 짧은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 노즐의 길이가 기판의 직경과 거의 같으면, 기판을 180°이상 회전시키는 것으로 기판 전체면에 공급할 수 있고, 또한, 예를 들어 기판의 반경과 거의 같은 길이이면 기판을 1회전 이상 회전시키는 것으로 기판 전체면에 공급할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 기판의 회전수는 500rpm 이하이다. 이와 같이 비교적 낮은 회전수로 함으로써 패턴 무너짐을 방지할 수 있다. 보다 바람직하게는 100rpm 이하이다.

상기 노즐은, 그 길이가 기판의 직경과 거의 같은 경우에는, 그 중앙부로부 터 일끝단부까지에 있어서의 린스액의 토출방향과, 중앙부로부터 다른 끝단부까지에 있어서의 린스액의 토출방향이, 해당 노즐의 기판에 대한 상대적인 회전방향으로 경사진 방향을 향하도록 형성되어 있다. 이에 따라, 해당 상대적인 노즐의 회전방향을 향하도록 린스액을 토출할 수 있기 때문에, 기판상의 처리액을 노즐의 이동방향으로 밀어내어 제거하는 것과 같은 작용이 생겨, 효과적으로 린스액으로 치환할 수 있다.

본 발명의 하나의 형태는, 상기 노즐은, 그 길이가 기판의 반경과 거의 같은 경우에는, 해당 노즐은, 기판상에서 기판중심부로부터 둘레가장자리부에 걸쳐 서서히 토출량이 적어지도록 린스액을 토출하는 수단을 구비한다. 이에 따라, 기판의 중앙부에서 둘레가장자리부를 향하여 처리액을 흐르도록 하여 제거할 수 있고, 균일하게 린스액을 공급할 수 있다.

본 발명의 제 1 관점에 관한 기판처리방법은, 기판상에 처리액을 공급하는 공정과, 상기 처리액이 공급된 상기 기판상에서, 토출구를 가진 기다란 형상의 노즐을, 상기 토출구가 상기 처리액에 접촉하도록 이동시키면서, 표면장력을 저하시키는 제 1 처리제가 포함된 린스액을 상기 토출구로부터 토출하는 공정을 구비한다.

본 발명에서는, 처리액이 공급된 기판상에, 표면장력을 저하시킨 린스액을 기다란 형상의 노즐에 의해 토출하고 있기 때문에, 기판상에 균일하게 린스액을 확산시킬 수 있어, 패턴 무너짐을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 노즐의 토출구가 처리액에 접촉한 상태로 린스액을 공급할 수 있다. 토출구를 처리액에 접촉시킴으로써, 토출구로부터 토출된 린스액이 처리액과 연속적이고 또한 일체적으로 되고, 린스액의 흐름에 의하여 처리액 전체에 확산되어, 기판에 주는 충격을 완화할 수 있다. 이에 따라, 기판에 주어지는 충격을 작게 할 수 있어, 패턴 무너짐을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 기판처리방법은, 기판상에 처리액을 공급하는 공정과,

상기 처리액이 공급된 기판을 회전시키면서, 토출구를 가진 기다란 형상의 노즐의 해당 토출구를 상기 처리액에 접촉시킨 상태에서, 표면장력을 저하시키는 제 1 처리제가 포함된 린스액을 상기 토출구로부터 상기 기판상에 토출하는 공정을 구비한다.

본 발명에서는, 예를 들면 정지시킨 기다란 형상의 노즐에 대하여 기판을 회전시키면서 린스액의 토출을 하고 있기 때문에, 기판 전체면에 균일하게 린스액을 토출할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 노즐의 토출구가 처리액에 접촉한 상태로 린스액을 공급할 수 있다. 토출구를 처리액에 접촉시킴으로써, 토출구로부터 토출된 린스액이 처리액과 연속적이고 또한 일체적이 되므로, 린스액의 흐름에 의하여 처리액 전체로 확산되어, 기판에 주는 충격을 완화할 수 있다. 이에 따라, 기판에 주어지는 충격을 작게 할 수 있어, 패턴 무너짐을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 1 관점에 관한 현상장치는, 기판의 표면에 레지스트가 도포되어, 노광처리된 기판을 현상하는 현상장치에 있어서, 기판을 수평으로 유지하는 기판유지부와, 이 기판유지부에 유지된 기판의 표면에 현상액을 공급하는 현상액 공 급노즐과, 상기 기판의 유효영역의 폭과 거의 같거나 그 이상의 길이에 걸쳐 형성된 토출구를 가지며, 현상액이 도포된 기판의 표면에 대하여 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급노즐과, 상기 토출구의 하단부가 현상액의 액면보다도 아래이고 또한 기판의 표면과의 이격거리가 0.4mm 이하의 높이위치에서 상기 세정액 공급노즐을, 기판의 일끝단측에서 다른 끝단측에 걸쳐 이동시키는 이동기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 현상장치에 의하면, 세정액 공급노즐의 토출구로부터 토출된 세정액이 기판의 표면에 충돌했을 때에 발생하는 가로방향 압출작용과, 세정액 공급노즐의 측벽면에 의한 압출작용이 서로 어울려 기판표면상의 레지스트성분을 포함하는 현상액을 배출할 수 있다. 이 때문에 기판의 표면에 현상액이나 레지스트 성분이 남는 것을 억제할 수 있기 때문에, 현상결함이 적은 패턴을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 현상장치는, 기판의 표면에 레지스트가 도포되어, 노광처리된 기판을 현상하는 현상장치에 있어서, 기판을 수평으로 유지하는 기판유지부와, 이 기판유지부에 유지된 기판의 표면에 현상액을 공급하는 현상액 공급노즐과, 상기 기판의 유효영역의 폭이 거의 같거나 그 이상의 길이에 걸쳐 형성된 토출구를 가지며, 현상액이 도포된 기판의 표면에 대하여 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급노즐과, 상기 세정액 공급노즐의 진행방향측의 측면부에 설치되어, 전방측으로 경사진 기체분기구와, 상기 토출구의 하단부가 현상액의 액면보다도 아래가 되는 높이 위치에서 상기 세정액 공급노즐을 기판의 일끝단측에서 다른 끝단측에 걸쳐 이동시키는 이동기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한 세정액 공급노즐은, 예를 들면 그 진행방향으로 복수개의 토출구가 배열되어 있어도 좋고, 이들 각 토출구에는, 예컨대 각각 유량조정부가 설치되어 있어도 좋다. 또한, 예를 들어 현상액이 도포된 기판을 소정시간 회전시킨 후에, 세정액을 공급하도록 하여도 좋다. 그리고 또한, 상기 세정액 공급노즐의 토출구로부터 세정액을 토출하면서 기판의 일끝단측에서 다른 끝단측에 걸쳐 이동시켜 세정을 행한 후에, 예컨대 기판의 중심부에 세정액을 공급하면서 기판을 회전시키는 세정을 하도록 하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 현상결함을 줄이고, 또한 현상액의 세정을 단시간에서 행할 수 있다.

또한, 현상액 등의 처리액을 씻어낼 때에 기판상에 균일하게 린스액을 공급할 수 있다.

또한, 처리액중에 예를 들면 레지스트의 불용해물이 포함되어 있는 경우, 혹은 린스액중에 불순물이 포함되고 있는 경우이더라도, 그들 불순물이 기판에 부착하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

(제 1 실시형태)

도 1∼도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 도포현상처리장치의 전체구성을 도시한 도면으로서, 도 1은 평면도, 도 2 및 도 3은 정면도 및 배면도이다.

이 도포현상처리장치(1)는, 반도체 웨이퍼(W)를 웨이퍼 카세트(CR)로 복수매 예를 들면 25매 단위로 외부로부터 장치(1)에 반입하거나 또는 장치(1)로부터 반출하거나, 웨이퍼 카세트(CR)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입·반출하거나 하기 위한 카세트 스테이션(10)과, 도포현상공정중에서 1매씩 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 낱장식 각종 처리유니트를 소정위치에 다단 배치하여 이루어지는 처리스테이션(12)과, 이 처리스테이션(12)과 인접하여 설치되는 노광장치(100)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 받아 넘기기 위한 인터페이스부(14)를 일체로 접속한 구성을 가진다.

카세트 스테이션(10)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 카세트 얹어놓음대 (20)상의 돌기(20a)의 위치에 복수개, 예를 들면 5개의 웨이퍼 카세트(CR)가 각각의 웨이퍼 출입구를 처리스테이션(12)측을 향하여 X방향으로 일렬로 놓여지고, 카세트 배열방향(X방향) 및 웨이퍼 카세트(CR)내에 수납된 웨이퍼의 웨이퍼배열방향 (Z방향)으로 이동할 수 있는 웨이퍼 반송체(22)가 각 웨이퍼 카세트(CR)에 선택적으로 억세스하도록 되어 있다. 또한, 이 웨이퍼 반송체(22)는, θ방향으로 회전가능하게 구성되어 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 후술하는 다단구성으로 된 제 3 처리유니트부(G3)에 속하는 열처리계 유니트에도 억세스할 수 있도록 되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이 처리스테이션(12)은, 장치배면측(도면중에서 위쪽)에 있어서, 카세트스테이션(10)측으로부터 제 3 처리유니트부(G3), 제 4 처리유니트부(G4) 및 제 5 처리유니트부(G5)가 각각 배치되고, 이들 제 3 처리유니트부(G3)와 제 4 처리유니트부(G4)의 사이에는, 제 1 주웨이퍼반송장치(A1)가 설치된다. 이 제 1 주웨이퍼반송장치(A1)는, 이 제 1 주웨이퍼반송체(16)가 제 1 처리유니트 부(G1), 제 3 처리유니트부(G3) 및 제 4 처리유니트부(G4) 등에 선택적으로 억세스할 수 있도록 설치되어 있다. 또한, 제 4 처리유니트부(G4)와 제 5 처리유니트부 (G5)의 사이에는 제 2 주웨이퍼반송장치(A2)가 설치되고, 제 2 주웨이퍼반송장치 (A2)는, 제 1과 마찬가지로, 제 2 주웨이퍼반송체(17)가 제 2 처리유니트부(G2), 제 4 처리유니트부(G4) 및 제 5 처리유니트부(G5) 등에 선택적으로 억세스할 수 있도록 설치되어 있다.

또한, 제 1 주웨이퍼반송장치(A1)의 배면측에는 열처리유니트가 설치되어 있고, 예컨대 웨이퍼(W)를 소수화처리하기 위한 어드히젼유니트(AD)(110), 웨이퍼(W)를 가열하는 가열유니트(HP)(113)가 도 3에 도시한 바와 같이 다단으로 적층되어 있다. 한편, 어드히젼유니트(AD)는 웨이퍼(W)를 온도 조절하는 기구를 더욱 구비한 구성으로 하여도 좋다. 제 2 주웨이퍼반송장치(A2)의 배면측에는, 웨이퍼(W)의 에지부만을 선택적으로 노광하는 주변노광장치(WEE)(120), 웨이퍼(W)에 도포된 레지스트막 두께를 검사하는 막두께 검사장치(119) 및 레지스트패턴의 선폭을 검사하는 선폭검사장치(118)가 다단으로 설치된다. 이들 막두께 검사장치(119) 및 선폭검사장치(118)는, 이와 같이 도포현상처리장치(1) 내에 설치하지 않고 장치 외부에 설치하도록 하여도 좋다. 또한, 제 2 주웨이퍼반송장치(A2)의 배면측은, 제 1 주웨이퍼반송장치(A1)의 배면측과 마찬가지로 열처리유니트(HP)(113)가 배치구성되는 경우도 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제 3 처리유니트부(G3)에서는, 웨이퍼(W)를 얹어놓음대에 얹어 놓고 소정의 처리를 하는 오븐형의 처리유니트, 예를 들면 웨이퍼 (W)에 소정의 가열처리를 실시하는 고온가열처리유니트(BAKE), 웨이퍼(W)에 정밀도가 좋은 온도관리화로 냉각처리를 실시하는 냉각처리유니트(CPL), 웨이퍼 반송체 (22)로부터 주웨이퍼반송체(16)로의 웨이퍼(W)의 받아넘김부가 되는 트랜지션유니트(TRS), 상하 2단으로 각각 받아넘김부와 냉각부로 분리되어 배열설치된 받아넘김·냉각처리유니트(TCP)가 위에서부터 순차로 예컨대 10단으로 적층되어 있다. 또, 제 3 처리유니트부(G3)에 있어서, 본 실시형태에서는 아래에서부터 3단째는 스페어 공간으로서 설치된다. 제 4 처리유니트부(G4)에서도, 예컨대 포스트베이킹유니트 (POST), 웨이퍼 받아넘김부가 되는 트랜지션유니트(TRS), 레지스트막형성후의 웨이퍼(W)에 가열처리를 실시하는 프리베이킹유니트(PAB), 냉각처리유니트(CPL)가 위에서부터 차례로 예컨대 10단으로 적층되어 있다. 또한 제 5 처리유니트부(G5)에서도, 예컨대, 열적처리수단으로서, 노광후의 웨이퍼(W)에 가열처리를 실시하기 위한 포스트엑스포져베이킹유니트(PEB), 냉각처리유니트(CPL), 웨이퍼(W)의 받아넘김부가 되는 트랜지션유니트(TRS)가 예컨대 위에서부터 차례로 10단으로 적층되어 있다.

가열처리계의 유니트는, 예컨대 도 1의 제 4 처리유니트부(G4)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 온도조절하기 위한 온도조절플레이트(T)가 정면측에 배치되고, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열플레이트(H)가 배면측에 배치되어 있다.

도 1에 있어서 처리스테이션(12)의 장치정면측(도면중에서 아래쪽)에는, 제 1 처리유니트부(G1)와 제 2 처리유니트부(G2)가 Y방향으로 병렬설치되어 있다. 이 제 1 처리유니트부(G1)와 카세트 스테이션(10)의 사이 및 제 2 처리유니트부(G2)와 인터페이스부(14) 사이에는, 각 처리유니트부(G1) 및 (G2)로 공급하는 처리액의 온도조절에 사용되는 액온도조절펌프(24,25)가 각각 설치되어 있고, 더욱이, 이 도포현상처리장치(1) 외부에 설치된 도시하지 않은 공조기로부터의 청정한 공기를 각 처리유니트부(G1∼G5)내부에 공급하기 위한 덕트(31,32)가 설치된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 처리유니트부(G1)에서는, 컵(CP)내에서 웨이퍼(W)를 스핀척에 얹어 소정의 처리를 하는 5대의 스피너형 처리유니트, 예컨대 레지스트막형성부로서의 레지스트도포처리유니트(COT)가 3단 및 노광시의 빛의 반사를 방지하기 위해 반사방지막을 형성하는 바닥 코팅유니트(BARC)가 2단, 아래쪽에서 차례로 5단으로 적층되어 있다. 또한 제 2 처리유니트부(G2)에서도 마찬가지로, 5대의 스피너형 처리유니트 예컨대 현상처리부로서의 현상처리유니트(DEV)가 5단으로 적층되어 있다. 레지스트도포처리유니트(COT)에서는 레지스트액의 배출이 기구적으로도 유지보수면에서도 번거롭기 때문에, 이렇게 하단에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 필요에 따라 상단에 배치하는 것도 가능하다.

또한, 제 1 및 제 2 처리유니트부(G1 및 G2)의 최하단에는, 각 처리유니트부 (G1) 및 (G2)에 상술한 소정의 처리액을 공급하는 케미컬실(CHM)(26,28)이 각각 설치된다.

인터페이스부(14)의 정면부에는 가반성의 픽업 카세트(CR)와 정치형의 버퍼카세트(BR)가 2단으로 배치되고, 중앙부에는 웨이퍼 반송체(27)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송체(27)는, X, Z 방향으로 이동하여 양 카세트(CR,BR)에 억세스하도록 되어 있다. 또한, 웨이퍼 반송체(27)는, θ방향으로 회전가능하게 구성되어, 제 5 처리유니트부(G5)에도 억세스할 수 있도록 되어 있다. 더욱, 도 3에 도시한 바와 같이 인터페이스부(14)의 배면부에는, 고정밀도 냉각처리유니트(CPL)가 복수개 설치되어, 예컨대 상하 2단으로 되어 있다. 웨이퍼 반송체(27)는 이 냉각처리유니트(CPL)에도 억세스가능하게 되어 있다.

다음에, 본 발명에 관한 현상처리유니트(DEV)에 대하여 상세히 설명한다. 도 4 및 도 5는, 본 발명의 일실시형태에 관한 현상처리유니트(DEV)를 도시한 평면도 및 단면도이다.

이 유니트에서는, 상자체(41)의 위쪽에 청정공기를 상자체(41)내에 공급하기 위한 팬·필터유니트(F)가 부착되어 있다. 그리고 아래쪽에는 상자체(41)의 Y방향의 폭보다 작은 유니트 바닥판(51)의 중앙부근에 고리형상의 컵(CP)이 배치되고, 그 안쪽에 스핀척(42)이 배치되어 있다. 이 스핀척(42)은 진공흡착에 의해서 웨이퍼(W)를 고정 유지한 상태에서, 모터(43)의 회전구동력으로 회전하도록 구성되어 있다.

컵(CP)가운데에는, 웨이퍼(W)를 받아넘길 때의 핀(48)이 에어실린더 등의 구동장치(47)에 의해 승강가능하게 설치된다. 이에 따라, 개폐가능하게 설치된 셔터 (52)가 열려 있는 동안에, 개구부(41a)를 통해 주웨이퍼반송체(17)의 사이에서 웨이퍼의 받아넘김이 가능하다. 또한 컵(CP) 바닥부에는, 폐액용의 드레인입구(45)가 설치된다. 이 드레인입구(45)에 폐액관(33)이 접속되고, 이 폐액관(33)은 유니트 바닥판(51)과 상자체(41)의 사이의 공간(N)을 이용하여 아래쪽의 도시하지 않은 폐액구로 통하고 있다.

웨이퍼(W)의 표면에 현상액을 공급하기 위한 현상액 노즐(53)은, 예컨대 웨이퍼(W)의 직경과 거의 동일한 길이의 긴 형상으로 형성되어 있고, 공급관(34)을 통해 케미컬실(CHM)(도 2)내의 현상액 탱크(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 현상액 노즐(53)은, 노즐 스캔아암(36)의 노즐유지 부재(60)에 착탈자유롭게 되어 있다. 노즐 스캔아암(36)은, 유니트바닥판(51) 위에 일방향(Y방향)으로 부설된 가이드레일(44)상에서 수평이동가능한 수직지지부재(49)의 상단부에 부착되어 있으며, 예를 들면 벨트구동기구에 의해서 수직지지부재(49)와 일체로 Y방향으로 이동하도록 되어 있다. 이에 따라, 현상액 노즐(53)은 현상액의 공급시 이외에는 컵(CP)의 바깥측에 배치된 현상액 노즐버스(46)에서 대기하도록 되어 있으며, 현상액의 공급시에는 웨이퍼(W) 위까지 이송되도록 되어 있다. 또, 현상액 노즐(53)은, 그 하단부에 예컨대 복수개의 토출구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 이들 복수개의 토출구멍으로부터 현상액이 토출되도록 되어 있다.

또한 컵(CP)의 옆쪽에는, 예컨대 상기 가이드레일(44)과 평행하게 린스 노즐용 가이드레일(144)이 부설되어 있다. 이 가이드레일(144)에는 수직지지체(149)가 예컨대 벨트구동기구에 의해 Y방향으로 이동가능하게 설치되어 있다. 이 수직지지체(149)의 상부에는 모터(78)가 부착되어 있고, 예컨대 볼나사기구에 의해 린스 노즐 아암(136)이 X방향으로 이동가능하게 부착되어 있다. 그리고 린스 노즐 아암 (136)에는 노즐유지부재(160)를 통해 린스 노즐(153)이 부착되어 있다.

또한, 린스 노즐아암(136)은 예컨대 에어실린더기구를 가진 수직지지체(149)에 의해 상하방향(Z방향)으로, 예컨대 이동가능하게 구성되어 있으며, 이에 따라 린스 노즐(153)의 높이가 조절되도록 되어 있다. 구체적으로는, 스핀척(42)에 의해 유지된 웨이퍼(W)에 대한 높이를 조절할 수 있도록 되고 있다. 이상의 린스 노즐(153)을 이동시키는 X-Y-Z 이동기구는, 이동기구 콘트롤러(40)에 의해 그 이동이 제어되도록 되어 있고, 이에 따라 린스 노즐(153)이 대기하는 린스 노즐 버스(146)와 컵(CP)내에 수용된 웨이퍼(W)의 사이에서 이동할 수 있도록 되어 있다. 그리고 이 린스 노즐(153)로부터 웨이퍼상에 린스액을 토출함으로써 웨이퍼상의 현상액을 씻어내도록 되어 있다. 한편, 도 5에서는 린스 노즐(153)을 생략하고 있다.

도 6 및 도 7은, 제 1 실시형태에 관한 린스 노즐(153)의 아래쪽으로부터의 사시도이다. 린스 노즐(153)은 현상액 노즐(53)과 마찬가지로 긴 형상을 가지고 있으며, 그 하부에는, 도 6에 도시한 바와 같이 공급관(63)으로부터 공급되는 린스액을 웨이퍼(W)상에 토출하기 위한 슬릿형상의 토출구(64)가 형성되어 있다. 또한, 도 7은 다른 실시형태에 관한 린스 노즐이고, 마찬가지로 공급관(63)으로부터 공급되는 린스액을 웨이퍼상에 토출하기 위한 구멍(66)이 복수개 형성되어 있다.

도 8은 린스액을 공급하기 위한 공급기구의 개략적인 구성도이다.

순수가 저장되어 있는 순수 탱크(37)에는 제 1 공급배관(61)이 접속되어 있고, 또한, 순수의 표면장력을 저하시키는 예컨대 계면활성제가 저장되어 있는 계면활성제 탱크(38)에는 제 2 공급배관(62)이 접속되어 있다. 본 실시형태에서는 계면활성제로서, 예컨대 비이온성 계면활성제를 사용하고 있다. 공급배관(61) 및 (62)은, 예컨대 스태틱 믹서(56)에 접속되고, 스태틱 믹서(56)는 공급관(63)을 통해 상기 린스 노즐(153)에 접속되어 있다. 제 1 공급배관(61)에는, 순수 탱크(37) 와 스태틱 믹서(56)의 사이에 제 1 벨로우즈펌프(54)가 접속되어 있고, 이 제 1 벨로우즈펌프(54)의 작동에 의해 순수가 스태틱 믹서(56)로 공급되도록 되어 있다. 또한, 제 2 공급배관(62)에는, 계면활성제 탱크(38)와 스태틱 믹서(56)의 사이에 제 2 벨로우즈펌프(55)가 접속되어 있고, 이 제 2 벨로우즈펌프(55)의 작동에 의해 스태틱 믹서(56)에 계면활성제가 공급되도록 되어 있다. 제 1 및 제 2 벨로우즈펌프(54,55)는 제어부(65)에 의해 그 작동량이 제어되도록 되어 있다. 스태틱 믹서 (56)에 의해 순수와 계면활성제가 혼합됨으로써 해당 순수의 표면장력보다 낮은 표면장력을 가진 소정 농도의 린스액이 작성되어, 이 린스액이 공급관(63)을 통해 린스 노즐(153)에 공급되도록 되어 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 도포현상처리장치(1)에 있어서의 처리공정의 일례에 대하여 설명한다.

먼저, 카세트 스테이션(10)에 있어서, 웨이퍼 반송체(22)가 카세트 얹어놓음대(20)상의 처리전의 웨이퍼(W)를 수용하고 있는 카세트(CR)에 억세스하여, 그 카세트(CR)로부터 1매의 웨이퍼(W)를 꺼낸다. 웨이퍼(W)는 받아넘김·냉각처리유니트(TCP)를 통하여 제 1 주반송장치(A1)에 받아넘겨지고, 예컨대 어드히젼유니트 (AD)(110)로 반입되어 소수화처리가 행하여진다. 다음에, 예컨대 바닥 코팅유니트 (BARC)로 반송되어, 여기서 노광시에 있어서 웨이퍼로부터의 노광 광의 반사를 방지하기 위해서 반사방지막이 형성되는 경우도 있다.

다음에, 웨이퍼(W)는, 레지스트도포처리유니트(COT)에 반입되어, 레지스트막이 형성된다. 레지스트막이 형성되면, 제 1 주반송장치(A1)에 의해 웨이퍼(W)는 프리베이킹유니트(PAB)로 반송된다. 여기서는 먼저, 온도조절플레이트(T)에 웨이퍼(W)가 놓여지고, 웨이퍼(W)는 온도조절되면서 가열플레이트(H)측으로 이동되어, 가열플레이트(H)에 놓여져 가열처리 된다. 가열처리가 행하여진 후, 웨이퍼(W)는 다시 온도조절플레이트(T)를 통해 제 1 주반송장치(A1)에 받아넘겨진다. 그 후 웨이퍼(W)는 냉각처리유니트(CPL)로 소정의 온도로 냉각처리된다.

다음에, 웨이퍼(W)는 제 2 주반송장치(A2)에 의해 꺼내지고, 막두께검사장치 (119)로 반송되어 레지스트막두께의 측정이 행하여지는 경우도 있다. 그리고 웨이퍼(W)는, 제 5 처리유니트부(G5)에 있어서의 트랜지션유니트(TRS) 및 인터페이스부 (14)를 통해 노광장치(100)에 받아넘겨지고 여기서 노광처리된다. 노광처리가 종료되면, 웨이퍼(W)는 인터페이스부(14) 및 제 5 처리유니트부(G5)에 있어서의 트랜지션유니트(TRS)를 통해 제 2 주반송장치(A2)로 받아넘겨진 후, 포스트엑스포져베이킹유니트(PEB)에 반송되어, 온도조절 및 가열처리가 행하여진다. 노광처리종료후, 웨이퍼(W)는 인터페이스부(14)에 있어서 일단 버퍼카세트(BR)에 수용되는 경우도 있다.

그리고 웨이퍼(W)는 현상처리유니트(DEV)에 반송되어 현상처리가 행하여진다. 이 현상처리후에는, 소정의 가열처리(포스트베이킹)이 행하여지는 경우도 있다. 현상처리종료후, 웨이퍼(W)는 쿨링유니트(C0L)로 소정의 냉각처리가 행하여져, 익스텐션유니트(EXT)를 통해 카세트(CR)에 복귀된다.

다음에, 현상처리유니트(DEV)의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 도 9(a), (b)에 도시한 바와 같이, 현상액 노즐(53)이 정지한 웨이퍼 (W)상을 화살표 A로 도시한 방향으로 이동하면서 현상액을 토출하여, 웨이퍼(W)상에 현상액을 담는다. 그리고, 현상액이 웨이퍼 전체면에 담겨진 상태에서 소정시간 예컨대 60초간 현상처리가 행하여진다. 다음에, 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 린스 노즐(153)을 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부보다 바깥의 소정 위치에 배치시킨다. 이 때의 린스 노즐(153)의 하단부와 웨이퍼(W)의 표면과의 거리 t가, 웨이퍼상에 담겨진 현상액(50)의 두께보다 작아지도록 하는 위치에 린스 노즐(153)을 배치시키고 있다. 예컨대 웨이퍼(W)의 표면에서 0.4mm 정도 떨어진 위치에 린스 노즐(153)을 배치시키고 있다. 그리고, 이 거리 t를 유지하면서, 도 9(a)에 나타낸 현상액 노즐(53)의 이동과 같이 웨이퍼상을 이동시키면서 도 10(b)에 도시한 바와 같이 린스액을 토출해 나간다.

이와 같이, 린스 노즐(153)을 현상액(50)에 접촉시키면서 이동시키는 것으로, 린스 노즐(153)을 웨이퍼상의 현상액으로부터 떨어지게 하여 린스액을 토출하는 경우에 비교하여, 린스액의 토출에 의한 웨이퍼로의 임팩트를 줄일 수 있기 때문에, 패턴 무너짐을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 기다란 형상의 린스 노즐을 사용한 경우에는, 한번에 넓은 면적에 토출할 수 있기 때문에, 세정시간의 단축이 가능해진다. 또한, 린스 노즐(153)을 현상액에 접촉시키면서 이동시킴으로써, 현상액을 어느 정도 노즐(153)로 밀어내어 제거하면서 린스액으로 치환시킬 수 있기 때문에, 치환을 효율적으로 할 수 있다.

또한 이러한 린스 노즐(153)의 높이에 의해, 노즐(153)이 린스액을 토출하고 있는 동안에, 린스액이 이미 웨이퍼상에 공급된 만큼과 실제로 토출되고 있는 린스 액이 연속적으로 또한 일체적으로 되어, 임팩트를 거의 생기게 하지 않는다.

또한, 린스액의 토출량은, 1매의 기판에 대하여 40ml∼500ml인 것이 바람직하다. 500ml을 넘으면 린스액의 토출시 유속이 증가하는 경우가 있어, 반대로 패턴 무너짐이 발생하기 쉬워지기 때문이고, 40ml보다 적으면 웨이퍼 전체면에 균일하게 공급할 수 없을 가능성이 있기 때문이다. 린스 노즐(153)의 이동은 웨이퍼 위를 왕복시켜, 소정량의 린스액을 공급하도록 하여도 좋다.

이상과 같이 하여 린스액이 웨이퍼상의 전체면에 공급된 후, 웨이퍼(W)를 회전시켜 원심력으로 린스액을 털어내어 웨이퍼를 건조시킨다. 린스액은 표면장력이 저하된 것을 사용하고 있기 때문에, 이렇게 털어내어 건조처리를 하더라도 패턴 무너짐을 발생시키는 경우는 없다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 표면장력을 저하시킨 린스액을, 웨이퍼(W)의 직경과 거의 같은 길이를 가진 기다란 형상의 린스 노즐(153)에 의해 토출하고 있기 때문에, 기판상에 균일하게 린스액을 확산시킬 수 있어, 패턴 무너짐을 방지할 수 있다. 린스 노즐(153)의 길이는, 웨이퍼(W)의 직경보다 긴 것이어도 물론 상관없다.

도 11은, 린스액 공급기구의 다른 실시형태를 도시한 구성도이다. 한편, 도 11에 있어서, 도 8에 있어서의 구성요소와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

이 린스액 공급기구는, 분산제를 저장하는 분산제 탱크(67)를 더욱 구비하며, 이 분산제 탱크(67)에는 제 3 공급배관(59)이 접속되어 있다. 제 3 공급배관 (59)은 스태틱 믹서(56)에 접속되고, 분산제 탱크(67)와 스태틱 믹서(56)의 사이에는 제 3 벨로우즈펌프(58)가 설치된다. 분산제 탱크(67)에 저장되어 있는 분산제는, 예를 들면 음이온성 계면활성제를 사용하고 있다. 그리고 제어부(65)에 의해 제 3 벨로우즈펌프(58)의 작동이 제어됨으로써, 순수와 계면활성제의 혼합액에 더욱 분산제가 혼합되어 린스액이 작성되도록 되어 있다.

종래에는 파티클 등의 불순물이 포함된 린스액이 웨이퍼상에 공급된 경우, 그 불순물끼리가 집결하여 레지스트패턴에 부착할 가능성이 높아지고 있었다. 그러나 본 실시형태에 의하면, 분산제에 의해 불순물을 확산시킬 수 있기 때문에, 털어내는 건조처리로 린스액이 웨이퍼로부터 흐를 때에 불순물을 동시에 흐르게 할 수 있어 문제는 없다.

도 12 및 도 13은, 린스 노즐의 다른 실시형태를 도시한 확대단면도이다.

도 12에 도시한 린스 노즐(75A)은, 린스액과 토출하는 토출부(70)의 하단부가, 노즐(75A)의 화살표 E로 도시한 이동방향측(70a)이 직각형상으로 형성됨과 동시에, 한편, 노즐(75A)의 이동방향과 반대측(70b)이 곡선형상으로 형성되어 있다. 부호 70c는 린스액의 유로이다. 이러한 형상으로 함으로써, 노즐(75A)을 현상액 (50)에 접촉시켜 이동시키는 경우에, 직각형상부(70a)에서 현상액(50)을 밀어내어 제거하는 작용을 촉진시킬 수 있고, 또한, 곡선형상부(70b)에 의해 토출하고 있는 린스액(57)을 균일하게 고르는 작용을 촉진시킬 수 있다.

도 13에 도시한 린스 노즐(75B)은, 그 토출유로(70d)가 웨이퍼(W)의 면에 대하여, 노즐(75B)의 이동방향(화살표 E)으로 비스듬하게 형성되어 있다. 이에 따 라, 웨이퍼상의 현상액(50)을 노즐의 이동방향으로 밀어 내어 제거하는 것과 같은 작용이 있으므로, 효과적으로 린스액(57)으로 치환할 수 있다.

또, 이들 린스 노즐(75A, 75B)의 토출유로(70c,70d)는, 도 6 또는 도 7에 도시한 바와 같이 복수개 이더라도 슬릿형상이더라도 좋다.

다음에, 도 14 및 도 15를 참조하여 웨이퍼(W)를 회전시키면서 린스액을 토출하는 경우에 대하여 설명한다.

도 14에서는, 웨이퍼(W)의 직경과 거의 같은 길이를 가진 린스 노즐(153A)을 웨이퍼(W)의 중심부에서 정지시킨 상태에서, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 린스액을 토출한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)를 180°이상 회전시키면 린스액(57)을 웨이퍼(W)의 전체면에 균일하게 공급할 수 있다. 그 결과, 린스액을 웨이퍼(W)의 바깥측에 토출하는 경우는 없어지므로 상기 실시형태와 같이 노즐을 이동시키는 경우에 비하여, 린스액의 사용량을 삭감할 수 있다.

또한, 도 15에서는, 웨이퍼(W)의 반경과 거의 같은 길이를 가진 린스 노즐 (153B)을, 그 일끝단을 웨이퍼(W) 상의 중심부에 위치하도록 배치시켜 정지시키고, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 린스액을 토출한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)를 360°이상 회전시키면 린스액(57)을 웨이퍼(W)의 전체면에 균일하게 공급할 수 있다. 이 경우도 마찬가지로, 린스액이 웨이퍼(W)의 바깥측으로 토출하는 경우는 없어지므로 상기 실시형태와 같이 노즐을 이동시키는 경우에 비하여, 린스액의 사용량을 삭감할 수 있는 동시에, 노즐(153B)을 짧게 형성할 수 있어 제조비용을 삭감할 수 있다.

또한, 도 14 및 도 15에 도시한 실시형태에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전수는 500rpm 이하로 하고 있다. 이와 같이 비교적 낮은 회전수로 함으로써 웨이퍼(W)가 회전에 의해 받는 충격을 가급적 적게 할 수 있어 패턴 무너짐을 방지할 수 있다. 이 경우, 보다 바람직하게는 100rpm이하이다.

이어서, 도 16을 참조하여 린스 노즐의 다른 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 도 14에 나타낸 경우와 같이 웨이퍼를 회전시키면서 정지시킨 린스 노즐(80)에 의해 린스액을 토출하고 있다. 이 린스 노즐(80)의 토출유로는 예를 들면 도 13에 도시한 기울어진 유로(70d)를 구비하고 있다. 그리고 노즐(80)의 중앙부에서 일끝단부(80a)까지에 있어서의 린스액의 토출방향(D1)과, 중앙부에서 다른 끝단부(80b)까지에 있어서의 린스액의 토출방향(D2)이 화살표로 도시한 바와 같이 역방향을 이루고 있다. 이것은, 웨이퍼(W)의 회전방향이 화살표 P의 방향인 경우에 노즐(80)의 웨이퍼(W)에 대한 상대적인 회전방향을 향하도록 린스액을 토출하기 위해서이다. 이에 따라, 웨이퍼상의 현상액을 노즐(80)의 이동방향으로 밀어내어 제거하도록 하는 작용이 기능하여, 효과적으로 린스액으로 치환할 수 있다.

다음에, 린스 노즐의 또 다른 실시형태에 대하여 설명한다. 도 17은 린스 노즐을 아래에서 본 도면이고, 도 17(a)에 도시한 린스 노즐은 그 복수개의 토출구멍(66)이, 노즐 중앙부에서 끝단부에 걸쳐서 서서히 직경이 작아지도록 형성되어 있다. 또한, 도 17(b)에 도시한 린스 노즐은 그 복수의 토출구멍(66)끼리의 피치가, 노즐 중앙부에서 끝단부에 걸쳐서 서서히 커지도록 형성되어 있다. 이들과 같 은 린스노즐로 린스액을 토출함으로써, 웨이퍼의 둘레가장자리부보다 중앙부에서 토출되는 린스액의 유량이 많아져, 웨이퍼중앙부로부터 둘레가장자리부에 걸쳐 흐르게 되기 때문에, 현상액을 효율적으로 제거할 수 있고 웨이퍼 전체면에 균일하게 린스액을 공급할 수 있다. 이들 노즐은, 도 14에 도시한 웨이퍼를 회전시키면서 린스액을 토출하는 경우에 사용하면 특히 효과적이다.

도 18은 린스 노즐의 또 다른 실시형태를 도시한 정면도이다. 도18(a)에 도시한 린스 노즐은, 린스액과 토출하는 복수개의 토출구멍(68)이, 노즐의 중앙부에서 끝단부에 걸쳐서 서서히 웨이퍼(W)의 바깥측을 향하도록 형성되어 있다. 또한, 도 18(b)에 도시한 린스 노즐의 길이는 웨이퍼(W)의 반경과 거의 같은 길이를 가지며, 그 복수개의 토출구멍(68)이 웨이퍼(W) 상에서 웨이퍼중앙부로부터 둘레가장자리부에 걸쳐서 서서히 웨이퍼(W)의 바깥측을 향하도록 형성되어 있다. 이들과 같은 린스 노즐로, 린스액을 토출 함으로써 웨이퍼의 중앙부로부터 둘레가장자리부를 향하여 처리액을 확산시키도록 제거할 수 있고, 균일하게 린스액을 공급할 수 있다. 이들 노즐은, 도 14에 도시한 웨이퍼를 회전시키면서 린스액을 토출하는 경우에 사용하면 특히 효과적이다.

본 발명은 이상 설명한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 변형이 가능하다.

상기 실시형태에서는 현상액이 공급된 웨이퍼상에 표면장력을 저하시킨 린스액을 공급하고 있었지만, 예를 들면 현상액을 순수로 치환한 후, 그 순수에 표면장력을 저하시킨 린스액을 공급하여 순수를 해당 린스액으로 치환하도록 하더라도 좋 다.

또한, 도 13에 도시한 린스 노즐은 토출유로(70d)를 웨이퍼에 대하여 비스듬하게 하였으나, 린스 노즐을 도 12에 도시한 린스 노즐자체를 그대로 비스듬하게 기울인 상태로 린스액을 토출하도록 하여도 상관없다.

또한, 도 14 및 도 15에 도시한 실시형태에 있어서 웨이퍼를 회전시키면서 린스액을 토출하는 것으로 하였지만, 린스 노즐(153A,153B)에 회전기구를 설치하여 이 노즐(153A,153B)을 웨이퍼의 면과 평행한 면내에서 회전시키도록 하더라도 좋다.

또한, 린스액에 사용되는 순수의 온도를 조정하는 것도 가능하다. 이 경우, 예컨대 순수의 온도를 50℃∼60℃로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 순수의 온도를 비교적 높은 온도로 하는 것에 의해 순수의 표면장력을 저하시킬 수 있어, 그 결과 린스액의 표면장력을 저하시킬 수 있다. 따라서 계면활성제를 첨가하는 양을 줄일 수 있다. 상한을 60℃로 하는 것은 60℃를 넘으면 웨이퍼상의 레지스트가 녹을 우려가 있기 때문이다.

또한, 상기 실시형태에서는 린스 노즐을 웨이퍼상의 현상액에 접촉시키면서 이동시키도록 하였지만, 예를 들면 패턴 무너짐이 일어나지 않는 어스팩트비가 낮은 레지스트를 처리대상으로 할 때는, 린스 노즐과 현상액을 떨어지게 하여 린스액을 토출할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 기판으로서 반도체 웨이퍼를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 액정디바이스에 사용되는 유리기판이더라도 좋다.

(제 2 실시형태)

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 19는 현상장치의 개략단면도이고, 도 20은 개략평면도이다. 도면중에서 부호 202는 기판인 예컨대 8인치 사이즈의 웨이퍼(W)의 이면중심부를 진공흡착하여, 대략 수평으로 유지하는 스핀척이고, 이 스핀척(202)은 구동부(220)에 의해 회전 및 승강할 수 있도록 구성되어 있다. 웨이퍼(W)가 스핀척(202)에 흡착유지된 상태에서, 웨이퍼(W)의 옆둘레쪽을 둘러싸도록 하여 외부 컵(230)과 내부 컵(231)이 설치되어 있다. 또한 내부 컵(231)은 원통의 상부측이 위쪽 안쪽으로 경사져서, 상부측 개구부가 하부측 개구부보다 좁아지도록 형성되어 있고, 또한 외부 컵(230)이 승강부(232)에 의해 상승하면, 외부컵(230) 이동범위의 일부에서 연이어 동작하며 승강하도록 구성되어 있다. 더욱 스핀척(202)의 아래쪽에는, 스핀척(202)의 회전축을 둘러싸는 원판(233)이 설치되어 있고, 또 원판(233)의 주위 전체둘레에 걸쳐 오목부를 형성하며, 바닥면에 배액구(234)가 형성되어 있는 액받음부(235)가 설치된다. 또한 원판(233)의 둘레가장자리부에는 상단이 웨이퍼(W)의 이면에 접근하는 단면이 산형(山形)인 링체(236)가 설치된다.

계속해서 스핀척(202)에 흡착유지된 웨이퍼(W)에 현상액을 공급(도포)하기 위한 현상공급수단을 이루는 현상액 공급노즐(204)에 대하여 설명한다. 이 현상액 공급노즐(204)은, 예컨대 도 19 및 도 21에 도시한 바와 같이, 예컨대 웨이퍼(W)의 유효영역(디바이스의 형성영역)의 폭과 같거나 그 이상의 길이에 걸친 현상액의 토출영역을 형성할 수 있도록, 노즐의 길이 방향으로 배열된 예컨대 슬릿형상의 토출 구(240)와, 이 토출구(240)에 현상액 유로(241)를 통해 연이어 통하는 현상액 저장부(242)를 구비하고 있다. 또한 해당 현상액 저장부(242)는, 공급로(243) 예컨대 배관을 통해 현상액 공급부(244)와 접속되어 있고, 그 중간에는 개폐 밸브(V1)가 설치된다. 또 도면중에서 부호 245는 토출구(240)의 내부에 배치된 예컨대 석영막대 혹은 다공체를 이루는 완충막대이고, 이 완충막대(245)에 의해 유로(241)로부터의 현상액의 토출압력이 현상액 공급노즐(204)의 길이 방향에서 균일하게 되고, 또한 토출구(240)로부터의 현상액의 액누설이 방지되도록 되어 있다. 이러한 현상액 공급노즐(204)은, 도 20에 도시한 바와 같이, 제 1 이동기구(246)에 의해 승강이 자유롭고, 또한 외부컵(230)의 바깥측에 설치된 가이드레일(G)을 따라 가로방향으로 이동가능하게 설치되어 있다. 현상액 공급노즐(204)은 상기한 구성에 한정되지 않고, 예컨대 단지 슬릿형상의 토출구(240)가 형성되고, 완충막대(245)를 설치하지 않아도 좋다.

계속해서 웨이퍼(W)에 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급수단을 이루는 세정액 공급노즐(205)에 대하여 설명한다. 이 세정액 공급노즐(205)은 도 22에 도시한 바와 같이, 예를 들면 웨이퍼(W)의 유효영역(디바이스의 형성영역)의 폭과 같거나 그 이상의 길이에 이르는 세정액의 토출영역을 형성할 수 있도록, 노즐의 길이 방향으로 배열된 예컨대 슬릿형상의 토출구(250)와, 이 토출구(250)에 세정액 공급수단(251)을 통하여 연이어 통하는 세정액 저장부(252)를 구비하고 있다. 또한 세정액 저장부(252)는, 공급로(253) 예컨대 배관을 통해 세정액 공급부(254)와 접속되어 있으며, 그 중간에는 개폐 밸브(V2)가 설치된다. 또한 부호 255는 상술의 기 능을 가진 완충막대이다.

이 세정액 공급노즐(205)은 제 2 이동기구(256)에 의해 승강자유롭고, 또한 대기위치 예컨대 가이드레일(G)의 일끝단측의 위치로부터 웨이퍼(W)의 위쪽을 통하여 상기 대기위치와 웨이퍼(W)를 사이에 두고 대향하는 위치까지 수평이동가능하게 설치된다. 여기서 도 20에 있어서 제 1 이동기구(246) 및 제 2 이동기구(256)가 각각 표시되어 있는 위치는 이미 설명한 비작업시에 있어서의 현상액 공급노즐 (204) 및 세정액 공급노즐(205)의 대기위치로서, 여기서는 예컨대 상하 가동의 판형상체에 의해 구성된 제 1 이동기구(246) 및 제 2 이동기구(256)의 대기부(257, 258)가 설치된다. 또한 외부컵(230), 내부컵(231), 승강부(232), 제 1 이동기구 (246) 및 제 2 이동기구(256)는 상자형의 상자체(259)에 의해 둘러싸인 유니트로서 형성되어 있고, 상자체(259)내에는 도시하지 않은 반송구를 통해 도시하지 않은 반송아암에 의해 웨이퍼(W)의 반입반출이 이루어진다.

지금까지 설명한 구동부(220), 승강부(232), 제 1 이동기구(246) 및 제 2 이동기구(256), 개폐 밸브(V1,V2)는 각각 제어부(206)와 접속되어 있고, 예컨대 구동부(220)에 의한 스핀척(202)의 승강에 따라서, 개폐 밸브(V1,V2)의 개폐나, 제 1 이동기구(246)에 의한 현상액 공급노즐(204)의 이동 및 제 2 이동기구(256)에 의한 세정액 공급노즐(205)의 이동을 행하도록, 각부를 연동시킨 콘트롤을 가능하게 하고 있다. 이 때 상기 개폐 밸브(V1,V2)의 개폐동작의 타이밍이나, 제 1 이동기구 (246)나 제 2 이동기구(256)의 이동개시나 정지의 타이밍, 이동속도는 제어부(206)에 의해 미리 설정된 처리 레시피에 기초하여 제어되도록 되어 있다.

계속해서 상술의 현상장치를 사용하여 현상처리하는 공정에 대하여 도 23을 사용하여 설명한다. 우선 외부컵(230) 및 내부컵(231)이 함께 하강위치로 설정된 상태에서 스핀척(202)을 외부컵(230)의 위쪽까지 상승시켜, 이미 앞선 공정에서 레지스트가 도포되어, 노광처리가 행하여진 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송아암으로부터 스핀척(202)에 넘겨진다. 그리고 웨이퍼(W)가 예컨대 도 19중에 실선으로 도시한 소정의 위치에 오도록 스핀척(202)을 하강시킨다.

계속해서 현상액 공급노즐(204)이 제 1 이동기구(246)에 의해 외부컵(230)과 웨이퍼(W)의 둘레가장자리와의 사이의 토출개시위치로 안내되고, 이어서 토출구 (240)가 웨이퍼(W) 표면 레벨보다도 예컨대 1mm 정도 높은 위치에 설정된다. 여기서 개폐밸브(V1)를 열어 토출구(240)로부터 현상액(D)의 토출을 개시하면서, 도 23(a)에 도시한 바와 같이, 해당 현상액 공급노즐(204)을 웨이퍼(W)의 일끝단측에서 다른 끝단측으로 소정의 속도 예컨대 65mm/초 정도의 스캔속도로 이동시켜 웨이퍼(W)의 표면에 현상액(D)을 도포하여, 막두께가 예를 들면 1mm 정도인 현상액막을 형성한다. 계속해서 도 23(b)에 도시한 바와 같이, 이 상태를 소정시간 예컨대 60초 정도 유지하는 정지현상을 하여 현상반응을 진행시킨다. 한편, 현상액 공급노즐(204)은, 웨이퍼(W)의 다른 끝단측을 통과한 후, 개폐밸브(V1)를 닫고 현상액(D)의 토출을 정지하여 대기부(257)에 복귀된다.

계속해서 세정액 공급노즐(205)이 제 2 이동기구(256)에 의하여 상기 토출개시위치에 안내되고, 이어서 세정액 공급노즐(205)이 하강하여, 노즐의 하단부인 토출구(250)의 선단과 웨이퍼(W)의 표면과의 이격거리 L이 0.4 mm이하 예컨대 0.3mm 이 되도록 설정된다. 한편, 여기서 말하는 웨이퍼(W) 표면은 레지스트막의 표면을 의미하지만, 본 발명이 문제삼고 있는 현상결함이 일어나는 레지스트막의 두께는 통상 0.5㎛ 정도이기 때문에 레지스트막의 두께는 이격거리 L에 비해서 충분히 작다. 그리고 도 23(c)에 도시한 바와 같이, 개폐밸브(V2)를 열어 토출구(250)로부터 세정액(R) 예컨대 순수를 예컨대 2.0리터/분(유속으로 0.05m/초)의 유량, 예컨대 1.7 kgf/cm²(0.17MPa)의 토출압으로 토출하는 동시에, 세정액 공급노즐(205)을 예컨대 120mm/초 정도의 스캔속도로 웨이퍼(W)의 일끝단측에서 다른 끝단측에 걸쳐 이동시킨다. 이 조작을 스캔세정이라고 하면, 그 후 계속하여 스캔세정을 2회 행하여, 합계 3회의 스캔세정을 한다. 이 예에서는 8인치 사이즈 웨이퍼(W)의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 스캔하는데 1.7초 정도 걸리기 때문에 스캔세정시간은 5.1초간 정도 행하고 있게 된다. 세정액 공급노즐(205)은 개폐밸브(V2)를 닫고 세정액(R)의 토출을 정지하여 대기부(258)에 복귀된다.

여기서 웨이퍼(W)의 표면이 세정되는 모양에 대하여 자세히 설명한다. 도 24에 모식적으로 도시한 바와 같이, 세정액 공급노즐(205)이 스캔될 때에 있어서는, 웨이퍼(W) 상의 현상액(D)은, 세정액 공급노즐(205)의 측벽면에 의해 전방측을 향하여 눌러지는 것에 의해 액의 흐름을 형성하여, 이 액의 흐름에 의해 전방측의 패턴의 홈에 있는 레지스트의 용해생성물(현상 패들)의 표층부를 쓸어 낸다. 그리고 직후에 통과하는 세정액 공급노즐(205)의 토출구(250)로부터 토출된 세정액(R)이 나머지 용해생성물 예컨대 패턴의 바닥부나 모서리부에 부착한 용해생성물을 그 토출압에 의해 쓸어 낸다. 이렇게 하여 패턴의 홈으로부터 쓸어내진 용해생성물은, 웨이퍼(W)에 공급되는 세정액(R)에 의해서 희박화되어, 후속하는 공정에서 세정액(R)과 함께 웨이퍼(W) 상에서 제거되게 된다. 한편 1회째의 스캔세정으로 용해생성물의 대부분을 배제하여 세정하고, 2회째 이후에는 웨이퍼(W)를 예컨대 10∼ 1000rpm로 회전시키면서 스캔세정을 하도록 하여도 좋고, 또한 스캔세정중에 회전수를 변화시키면서 행하여도 물론 좋다.

설명을 도 23으로 되돌리면, 상술한 바와 같이 하여 웨이퍼(W)의 표면의 현상액(D)이 세정액(R)으로 치환된 후, 승강부(232)에 의해 외부컵(230) 및 내부컵 (231)이 상승위치에 설정되어, 도 23(d)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 어느 정도 건조시키기 위해서 예를 들면 4000rpm 정도의 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시켜 세정액(R)을 털어내는 스핀건조가 행하여진다. 이후 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 반송아암에 의해 현상장치의 외부로 반출되어 현상처리가 종료된다.

상술의 실시형태에 있어서는, 토출구(250)로부터 토출된 세정액(R)이 웨이퍼 (W)의 표면에 충돌하였을 때의 가로방향으로 압출작용과, 세정액 공급노즐(205)의 측벽면에 의한 압출작용이 서로 어울려, 가로방향으로 작용하는 강한 배출력에 의해 웨이퍼(W) 상에 있는 레지스트성분을 포함한 현상액(D)을 배출할 수 있다. 이 때문에 부착력[웨이퍼(W)나 패턴의 벽면 등과의 마찰력]이 강하게 작용하여 패턴의 홈의 바닥부나 모서리부 등에 있는 용해생성물에 대해서도, 그 부착력보다 강한 배출력을 발휘하여 그것들을 제거할 수 있다. 이 때문에 웨이퍼(W)의 표면에 현상액이나 레지스트성분이 남는 것을 억제할 수 있기 때문에, 현상결함이 적은 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.

(제 3 실시형태)

본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 이 실시형태는, 도 22에 기재된 세정액 공급노즐(205)에 기체공급수단을 부가한 실시형태이지만, 상술의 노즐보다도 토출구(250)를 길게 하여 설정하고 있다. 기체공급수단은, 도 25에 도시한 바와 같이, 현상액(D)의 액면보다도 위쪽으로서 세정액 공급노즐(205)의 진행방향측의 측벽면부에 설치된 예컨대 에어 등의 기체를 웨이퍼(W)의 표면을 향하여 분출하기 위한 분출구(270)를 구비하고 있다. 이 분출구(270)는, 예컨대 토출구(250)의 축선(토출방향)에 대하여 각도 θ 예컨대 0°∼60°경사시키도록 설정되어 있다. 또한 해당 분출구(270)는, 예컨대 직경 0.4 mm의 복수의 급기구멍으로 구성되며, 예를 들면 세정액 공급노즐(205)의 길이 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고 또한, 분출구(270)는 예컨대 세정액 공급노즐(205)의 내부에서 기체저장부 (271)를 통해 외부로부터의 급기로(272) 예컨대 배관의 일끝단과 접속되고, 또한 급기로(272)의 다른 끝단은 기체공급부(273)와 접속되어 있고, 그 중간에는 개폐 밸브(V3)가 설치된다. 이 경우, 도 23(a), (b)에 기재된 공정을 거쳐 정지현상이 행하여진 웨이퍼(W)에 대하여, 세정액 공급노즐(205)에 의해 상술한 바와 같은 조건으로 세정액(R)이 공급됨과 동시에, 분출구(270)로부터 웨이퍼(W)를 향하여 예컨대 2.0리터/분의 유량으로 에어를 분출한다. 또한, 분출구(270)는 현상액(D)의 액면보다도 아래에 있어도 좋지만, 이 경우에는 세정액 공급노즐(205)의 토출구(250)가 오염되기 때문에, 빈번하게 세정하는 것이 바람직하다. 따라서, 분출구(270)는 현상액(D)의 액면보다도 위쪽에 설정하는 것이 이익이다.

상술의 제 3 실시형태에 있어서는, 공급 노즐(205)이 스캔될 때에, 스캔방향측에 있는 분출구(270)로부터 전방측의 현상액(D)을 향하여 분출된 기체에 의해, 웨이퍼(W) 상의 현상액(D)에 액흐름이 일어나 레지스트의 용해생성물이 말려 올라가고, 그 후에 통과하는 토출구(250)로부터 토출된 세정액(R)에 의한 쓸어 내기 작용과 아울러 세정효과가 향상한다. 이 때문에 웨이퍼(W)의 표면에 용해생성물이 남는 것이 억제되고, 상술의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한 분출구(270)는 상술한 바와 같이 비스듬하게 경사져서 설치하는 구성에 한정되지 않고, 도 26(a)에 도시한 바와 같이, 세정액(R)의 토출구(250)의 바로 앞의 위치로 내뿜도록 바로 아래를 향하여도 좋고, 또한 도 26(b)에 도시한 바와 같이, 바로 아래 및 비스듬하게 설치하도록 하여도 좋고, 더욱 또한 도 26(c)에 도시한 바와 같이, 예컨대 도 25에 기재된 비스듬하게 경사진 분출구(270)로부터 내뿜어진 에어가 현상액(D)의 액면에 도달하는 위치(도면중의 점 P)에 위쪽으로부터 내뿜어지도록 하더라도 좋다. 이러한 구성이더라도, 에어를 내뿜는 것에 의해 레지스트의 용해생성물이 말려 올라가서, 상술의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서는, 세정액 공급노즐(205)은, 하나의 슬릿형상의 토출구를 구비한 구성에 한정되지 않고, 예컨대 도 27에 세정액 공급노즐(205)에 대한 일례를 도시한 바와 같이, 진행방향을 따라서 나열되는 복수개 예컨대 3개의 슬릿형상의 토출구(250a,250b,250c)를 설치하는 구성이더라도 좋고, 또한 각 토출구(250a, 250b,250c)의 각각에 유량조정이 가능하도록 유량조정부 예를 들면 유량조정 밸브 (V2a,V2b,V2c)를 설치하도록 하여도 좋다. 이 경우, 각 토출구의 유량은 같게 설정하여도 좋지만, 예컨대 입자직경이 작은 불용해물을 먼저 쓸어 내고 나서 입자직경이 큰 것을 쓸어 내도록 하기 때문에 예컨대 0.5∼4.0리터/분의 유량범위에 있어서 예컨대 전방측의 토출구(250a)의 유량이 가장 적고, 토출구(250b), 토출구 (250c)의 차례로 유량이 많아지도록 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 구성이더라도 상술의 경우와 같은 효과를 얻을 수 있어, 또한 세정액(R)의 공급량을 많게 하는 것에 의해, 짧은 세정시간으로 세정할 수 있다.

더욱 본 발명에 있어서는, 도 23(c)에 기재된 세정을 한 후에, 계속해서 도 28에 도시한 바와 같이, 스핀방식의 세정을 행하도록 하여도 좋다. 즉, 세정액 공급노즐(205)에 의해 상술한 바와 같은 조건으로 세정이 행하여져 세정액 공급노즐 (205)이 후퇴한 후, 예컨대 웨이퍼(W)의 중심부에 세정액(R)을 공급하기 위한 다른 세정액 공급노즐(208)이 웨이퍼(W)의 중심부에 대향하도록 예컨대 2mm 정도의 높이 위치에 설정되고, 이어서 예컨대 100∼1000rpm 정도의 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시키는 동시에, 예컨대 1리터/분의 유량으로 세정액(R)을 웨이퍼(W)의 표면에 공급한다. 소정 시간 예컨대 5초가 경과하면, 세정액(R)의 공급을 정지하여 스핀건조가 행하여진다. 이 경우, 기술의 스캔방식의 세정의 작용과, 원심력을 이용한 스핀방식의 세정의 작용이 아울러 보다 세정 효과가 향상하여, 상술의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 있어서는, 웨이퍼(W)의 표면에 현상액(D)을 공급하여 정지현상이 종료한 후, 세정액(R)을 공급하기 전에, 스핀척(202)을 회전시키고 웨이퍼(W)를 예컨대 100rpm∼1000rpm 정도의 회전수로 소정의 시간 예컨대 0.5∼3초간 회전되도록 하여도 좋다. 이 경우, 세정액(R)을 공급하기 전에 웨이퍼(W) 상의 현상액(D)을 원심력의 작용에 의해 어느정도 털어 둘 수 있기 때문에, 계속해서 행하여지는 세정액(R)의 세정의 작용과 아울러, 보다 세정의 효과가 향상하여, 상술의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 있어서는, 토출구(250)는 슬릿형상에 한정되지 않고, 예컨대 노즐의 아랫면측에 길이 방향을 따라 예컨대 직경 0.4mm 정도의 토출구멍을 간격을 두고 배열하는 구성이더라도 좋다. 그리고 또한, 세정액 공급노즐(205)과 현상액 공급노즐(204)을 별개의 노즐로 하는 구성에 한정되지 않고, 예컨대 도 29에 도시한 바와 같이, 공급로(243,253)를 통해 현상액 공급부(244)와 세정액 공급부(254)가 각각 접속된 공통의 토출구(270)를 가진 공통 노즐(207)을 구비한 구성으로 하여, 각 밸브(V1), 밸브(V2)의 전환에 의하여 현상액(D) 혹은 세정액(R)을 공급하도록 하여도 좋다.

계속해서 상술의 현상장치를 예컨대 현상유니트에 조립한 도포·현상장치의 일례에 대하여 도 30 및 도 31을 참조하면서 설명한다. 도면중에서 B1은 기판인 웨이퍼(W)가 예컨대 13매 밀폐 수납된 카세트(C)를 반입반출하기 위한 카세트 얹어놓음부이고, 카세트(C)를 복수개 얹어 놓을 수 있는 얹어놓음부(291a)를 구비한 얹어놓음대(291)와, 이 얹어놓음대(291)에서 보아 전방의 벽면에 설치되는 개폐부 (292)와, 개폐부(292)를 통해 카세트(C)에서 웨이퍼(W)를 꺼내기 위한 받아넘김 수단(293)이 설치된다.

카세트 얹어놓음부(B1)의 안쪽에는 상자체(300)로 주위를 둘러싸는 처리부 (B2)가 접속되어 있고, 이 처리부(B2)에는 앞쪽으로부터 차례로 가열·냉각계의 유니트를 다단화한 선반유니트(U1,U2,U3)와, 후술하는 도포·현상유니트를 포함하는 각 처리유니트사이의 웨이퍼(W)의 주고받음을 하는 주반송수단(301A, 301B)이 교호로 배열하여 설치된다. 즉, 선반유니트(U1,U2,U3) 및 주반송수단(301A,301B)은 카세트 얹어놓음부(B1)측에서 보아 전후일렬로 배열되어 있고, 각각의 접속부위에는 도시하지 않은 웨이퍼반송용의 개구부가 형성되어 있고, 웨이퍼(W)는 처리부(B2)내를 일끝단측의 선반유니트(U1)로부터 다른 끝단측의 선반유니트(U2)까지 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다. 또한 주반송수단(301A,301B)은, 카세트 얹어놓음부 (B1)에서 보아 전후방향으로 배치되는 선반유니트(U1,U2,U3)측의 일면부와, 후술하는 예컨대 오른쪽의 액처리유니트(U4,U5)측의 일면부와, 왼쪽의 일면을 이루는 배면부로 구성되는 구획벽(302)에 의해 둘러싸이는 공간내에 놓여 있다. 또한 도면중에서 부호 303, 304는 각 유니트로 사용되는 처리액의 온도조절장치나 온습도조절용 덕트 등을 구비한 온습도조절유니트이다.

액처리유니트(U4,U5)는, 예컨대 도 31에 도시한 바와 같이 도포액(레지스트액)이나 현상액이라고 하는 약액공급용의 스페이스를 이루는 수납부(305) 위에, 도포유니트(COT), 도 19, 도 20에 기재된 현상장치를 조립한 현상유니트(DEV) 및 반사방지막형성유니트(BARC) 등을 복수단 예를 들면 5단으로 적층한 구성으로 되어 있다. 또한 이미 설명한 선반유니트(U1,U2,U3)는, 액처리유니트(U4,U5)로 행하여지는 처리의 전처리 및 후처리를 하기 위한 각종 유니트를 복수단 예컨대 10단으로 적층한 구성으로 되어 있다.

처리부(B2)에 있어서의 선반유니트(U3)의 안쪽에는, 예컨대 제 1 반송실 (306) 및 제 2 반송실(307)로 이루어지는 인터페이스부(B3)를 통해 노광부(B4)가 접속되어 있다. 인터페이스부(B3)의 내부에는 처리부(B2)와 노광부(B4) 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받음을 하기 위한 2개의 주고받음 수단(308,309) 외에, 선반유니트(U6) 및 버퍼카세트(C0)가 설치된다.

이 장치에 있어서의 웨이퍼의 흐름에 대하여 일례를 나타내면, 먼저 외부에서 웨이퍼(W)가 수납된 카세트(C)가 얹어놓음대(291)에 놓여지면, 개폐부(292)와 함께 카세트(C)의 덮개체가 벗겨져 주고받음 수단(293)에 의해 웨이퍼(W)가 꺼내진다. 그리고 웨이퍼(W)는 선반유니트(U1)의 1단을 이루는 받아넘김 유니트(도시하지 않음)를 통해 주반송수단(301A)으로 받아넘겨지고, 선반유니트(U1∼U3)내의 하나의 선반으로써, 도포처리의 전처리로서 예컨대 소수화처리, 냉각처리가 이루어져, 이후 도포유니트(COT)로부터 레지스트액이 도포된다. 이렇게 해서 표면에 레지스트막이 형성되면, 웨이퍼(W)는 선반유니트(U1∼U3)의 하나의 선반을 이루는 가열유니트로 가열되고, 더욱 냉각된 후 선반유니트(U3)의 받아넘김 유니트를 경유하여 인터페이스부(B3)로 반입된다. 이 인터페이스부(B3)에 있어서 웨이퍼(W)는 예컨대 주고받음수단(308) →선반유니트(U6) →주고받음수단(309)이라는 경로에서 노광부(B4)로 반송되어, 노광이 행하여진다. 노광후, 웨이퍼(W)는 반대의 경로로 주반송수단(301A)까지 반송되고, 현상유니트(DEV)에서 현상됨으로써 레지스트 마스크가 형성된다. 이후 웨이퍼(W)는 얹어놓음대(291)상의 원래의 카세트(C)로 복귀된 다.

또한 본 발명은, 피처리기판에 반도체 웨이퍼 이외의 기판, 예컨대 LCD기판, 포토마스크용 레티클 기판의 처리에도 적용할 수 있다.

계속해서 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 상술의 현상장치를 사용하여 행한 실시예에 대하여 설명한다.

(실시예 1)

본 예는, 상술한 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 현상장치를 사용한 실시예 1이다.

이 실시예 1은, 전단계의 공정으로 레지스트의 도포 및 노광처리된 기판에 대하여, 도 23에 기재된 공정에 기초하여 현상처리를 한 것으로, 그 때 세정액 공급노즐(205)의 이격거리 L 및 세정시간 T를 여러가지 설정치로 설정하였다. 그리고 현상처리후의 기판의 표면에 대하여 표면결함검사(KLA-tencor제 검사장치)를 하여 현상결함수를 측정하였다. 한편, 검사에 있어서는 0.08㎛ 이상의 크기의 현상결함을 카운트하였다. 이하에 구체적인 시험조건을 나타낸다.

·기판 : 8인치 사이즈의 반도체 웨이퍼

·현상액(D)의 액막두께 : 1.5mm

·정지현상시간 : 60초

·세정액 공급노즐(205)의 스캔속도 : 120mm/초

·세정액(R)의 유량 : 2.0리터/초

·이격거리 L : 0.3mm, 0.4mm, (0.6 mm), (1.0mm), 1.5 mm, 5mm, 괄호내의 것은 세정시간 5초로 실시.

·스캔세정회수(세정시간) : (각 이격거리 L에 대하여) 3회(5초), 6회(10초)

(실시예 1의 결과와 고찰)

실시예 1의 결과를 도 32에 도시한다. 먼저 5초간의 세정을 한 경우 에 대하여 보면, 이격거리 L을 1.5mm보다도 크게 설정했을 때에는 결함수가 65000(검출 상한치) 카운트되고 있지만, 1.5mm 이하로 설정하면 결함수가 저하하기 시작하고, O.6mm 이하에서 급격히 감소한다. 그리고 0.3mm, 0.4mm 에서 결함수가 20정도로 되어 있다. 또 세정시간 T를 10초로 설정한 경우에 대하여 보면, 이격거리 L이 0.3mm 및 0.4mm에서 50정도, 1.5mm에서도 50정도의 결함수로 되어 있으며, 결함수에 그만큼 변화는 보이지 않지만, 1.5mm보다도 크게 설정하면 결함수가 증가하고 있다. 즉, 세정액 공급노즐(205)의 토출구(250) 선단이 현상액(D) 중에 침지하고, 또한 이격거리 L을 0.4 mm이하로 설정하면 결함수를 적게 할 수 있는 것이 확인되었다.

(실시예 2)

본 예는, 상술한 본 발명의 제 3 실시예의 형태에 관한 현상장치를 사용한 실시예 2이다. 이 실시예 2는, 실시예 1과 마찬가지로 전단계의 공정에서 레지스트의 도포 및 노광처리된 기판에 대하여, 도 23에 기재된 공정에 기초하여 현상처리를 한 것이지만, 그 때 도 25에 기재된 세정액 공급노즐(205)을 사용하여 세정액 (R)의 공급을 하였다. 현상결함의 측정에 대해서는, 실시예 1과 동일하다. 이하에 구체적인 시험조건을 나타낸다.

·기판 : 8인치 사이즈의 반도체 웨이퍼

·현상액(D)의 막두께 : 1.5mm

·정지현상시간 : 60초

·세정액 공급노즐(205)의 스캔속도 : 120mm/초

·세정액(R)의 유량 : 2.0리터/초

·이격거리 L : 0.4 mm, 1.5mm

·에어의 유량 : 2.0리터/초

·경사각도 θ: 60°

·스캔세정회수(세정시간) : 9회(15초)

(비교예 1)

본 예는, 기체의 공급을 행하지 않는 것을 제외하고 실시예 2와 같은 조건으로 행한 비교예 2이다.

(실시예 2 및 비교예 1의 결과와 고찰)

실시예 2 및 비교예 1의 결과를 도 33에 동시에 나타낸다. 기체의 공급을 하지 않은 비교예 1의 결과가 현상결함수가 40정도인 데 비하여, 기체의 공급을 한 실시예 2에 있어서는 현상결함수가 10정도로 억제되고 있다. 즉, 기체를 공급함으로써 현상액(D)에 액흐름이 일어나 그 액흐름에 의하여 용해생성물이 쓸어내기가 행하여지고, 세정액(R)의 쓸어내기 작용과 함께 세정효과가 향상되는 것이 확인되었다.

(제 4 실시형태)

다음에, 도 36∼도 38을 바탕으로 하여, 본 발명에 관한 제 4 실시형태에 대하여 설명한다. 도 36은, 린스 노즐을 복수개 설치한 경우의, 현상처리유니트 (DEV)의 평면도이다. 도 37은, 린스 노즐을 복수개 설치한 경우의, 웨이퍼표면의 모양을 모식적으로 나타낸 측면도이다. 설명의 편의상, 웨이퍼직경이나 현상액의 두께, 노즐의 높이 등은 실제와 다른 축척으로 나타내었다.

도 36에 도시한 바와 같이, 린스 노즐(310a∼310e)은, 웨이퍼(W) 상을 이동하는 방향, 즉 도 36에 도시한 Y방향으로 복수개, 예컨대 5개 줄지어 설치된다. 이 린스 노즐(310a∼310e)은, 유지 부재(160)에 의해서 각각 일정간격 t1을 두고 유지된다. 여기서, t1의 값은 예컨대 1cm∼10cm의 범위내로 하는 것이 바람직하지만, 이 값의 범위 외이더라도 물론 상관없다. 유지부재(160)는, 린스 노즐아암 (136)에 유지되고, 린스 노즐아암(136)은 모터(78)에 부착된다. 이러한 구성에 의해, 모터(78)가 가이드레일(144)을 이동하는 데에 따라, 린스 노즐(310a∼310e)이 웨이퍼(W) 상을 이동할 수 있다.

도 37에 도시한 바와 같이, 이 린스 노즐(310a∼310e)은, 배관(315)을 통해 린스액공급부(314)와 접속된다. 린스액공급부(314)에 저장시키는 린스액(316)으로서는, 예컨대 순수가 사용된다. 배관(315)에는, 벨로우즈펌프(312)가 부착되고, 압력에 의해서 린스액공급부(314)로부터 배관(315)내에 린스액(316)을 유통시킨다. 벨로우즈펌프(312)에 의해서 배관(315)을 유통한 린스액(316)은 각각의 린스 노즐 (310a∼310e)로부터 토출된다. 배관(315)에는, 밸브(311a∼311e)가 부착되고 있다. 이들 밸브(311a∼311e)는 각각의 린스 노즐(310a∼310e)로부터 토출되는 린스 액(316)의 유량을 조절한다.

이 린스 노즐(310a∼310e)을 사용하여 린스를 하는 모양에 대하여 설명한다. 모터(78)와 벨로우즈펌프(312)를 작동시켜, 린스 노즐(310a∼310e)이 린스액(316)을 토출하면서 웨이퍼(W) 위를 이동하도록 한다. 이 때, 각각의 토출구(317a∼ 317e)와 웨이퍼(W)에 도포되어 있는 현상액(350) 또는 웨이퍼(W) 상의 린스액(316)을 접촉시켜, 웨이퍼(W)의 표면에서 t2의 거리를 유지한 상태가 되도록 유지한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 주는 충격을 완화시킬 수 있어, 패턴 무너짐을 피할 수 있다. 여기서 t2의 값은 예컨대 0.4mm 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 린스 노즐(310a∼310e)을 이동시키는 것에 의해, 린스 노즐(310a)의 앞면에서 현상액(350)을 밀어낼 수 있다. 웨이퍼(W) 상에 토출된 린스액(316)은, 웨이퍼(W) 상을 확산한다. 이 때, 린스액(316)의 확산에 의해 대류가 생기는 경우가 있다. 토출된 린스액(316)은, 현상액(350)의 액 바닥 가까이까지 잠입하여 확산한다. 이 확산으로, 액바닥 부근의 불순물을 씻어 내어 제거되지만, 린스액 (316)이 현상액(350)에 눌려져 표면가까이 상승한다. 상승한 린스액(316)은 표면가까이 흘러 토출구(317a∼317e) 부근으로 되돌아온다. 이러한 대류에 의해 웨이퍼(W) 상의 현상액이나 불순물 등이 순환하여, 린스액(316)을 토출하더라도 씻어낼 수 없게 된다. 그래서, 토출구(317a∼317e)를 현상액(350)에 접촉시키는 것으로, 이와 같이 순환하고 있는 불순물 등을 밀어낼 수 있어, 기판상에서 제거할 수 있다. 이에 따라, 효과적으로 세정을 할 수 있다.

린스액(316)을 토출할 때에는, 이동방향의 전방의 린스 노즐(310a)에서 후방 의 린스 노즐(310e)에 걸쳐서 차례로 유량을 많게 해 나가도록 한다. 린스액(316)의 유량은 밸브(311a∼311e)에 의해서 조절한다. 린스 노즐(310a∼310e)에서 토출되는 린스액(316)의 유량이 많으면, 그만큼 린스의 효과가 향상한다. 한편, 통상 현상액(350)은 예컨대 pH값이 12정도의 알칼리성이기 때문에, 린스액(316)으로서 예컨대 중성의 순수 등을 알칼리성 현상액(350)에 급격히 토출하면 폐하쇼크가 생긴다. 페하쇼크란, pH값이 크게 다른 2종류의 액을 혼합했을 때에 불순물이 생겨 웨이퍼(W)에 불순물이 부착하는 현상을 말한다. 그래서, 이동방향 전방의 린스 노즐(310a)에서 후방의 린스 노즐(310e)에 걸쳐서 차례로 유량을 많게 해 나가는 것에 의해, 현상액(350)을 서서히 묽게 해 나갈 수 있어, 급격한 pH값의 변화가 일어나기 어렵게 된다. 이에 따라, 페하쇼크를 억제할 수 있어, 효과적으로 린스를 할 수 있다.

다음에, 각각의 린스 노즐(310a)에서 (310e)로, pH값이 다른 알카리성 수용액을 토출시키는 예에 대하여, 도 38을 바탕으로 하여 설명한다.

도 38은, 린스 노즐을 복수개 설치한 경우의, 웨이퍼표면의 모양을 모식적으로 나타낸 도면이다. 여기서는, 설명의 편의상, 웨이퍼직경이나 현상액의 두께, 노즐의 높이 등은 실제와 다른 축척으로 나타내었다. 한편, 제 4 실시형태와 같은 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙였다.

도 38에 도시한 바와 같이, 린스 노즐(310a∼310e)은 배관(315a∼315e)에 의해 린스액 공급부(324a∼324e)에 접속된다. 린스액 공급부(324a∼324d)에는, 린스액(326)으로서 pH값이 다른 알카리성용액, 예컨대 희석한 현상액 등을 저장시킨다. 또한, 린스액 공급부(324e)에는 린스액(326)으로서, 예컨대 중성의 순수 등을 저장시킨다. 여기서, 린스액 공급부(324a)에는 pH값이 예컨대 9∼10정도의 알칼리성 용액을 저장시키고, 린스액 공급부(324b)에는, 린스액공급부(324a)에 저장된 린스액보다도 pH값이 낮은 알칼리성 용액을 저장시킨다. 마찬가지로, 324c, 324d와 서서히 pH값이 낮아진 알칼리성용액을 저장시킨다. 이에 따라, 각각의 린스 노즐 (310a∼310e)로부터 토출되는 린스액(326)의 pH값를, 린스 노즐(310a)에서 가장 높고, 린스 노즐(310e)을 향함에 따라서 낮게 할 수 있다. 배관(315a∼315e)에는 벨로우즈펌프(312a∼312e)가 부착되고, 압력에 의해서 린스액 공급부(324a∼324e)로부터 배관(315a∼315e) 내에 린스액(326)을 유통시킨다. 벨로우즈펌프(312a∼312e)에 의해서 배관(315a∼315e)을 유통한 린스액(326)은 각각의 린스 노즐(310a∼ 310e)로부터 토출된다. 또한, 배관(315a∼315e)에는, 밸브(311a∼311e)가 부착되어 있다. 이들 밸브(311a∼311e)는 대응하는 린스 노즐(310a∼310e)에서 토출되는 린스액(326)의 유량을 조절할 수 있다.

이 린스 노즐(310a∼310e)을 사용하여 린스를 행하는 모양에 대하여 설명한다. 모터(78)와 벨로우즈펌프(312a∼312e)를 작동시키면, 린스 노즐(310a∼310e)은, 린스액(326)을 토출하면서 웨이퍼(W) 위를 이동한다. 이 때, 각각의 토출구 (317a∼317e)와 웨이퍼(W)에 도포되어 있는 현상액(350) 또는 웨이퍼(W) 상의 린스액(326)이 접촉하고 있도록 한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 주어지는 충격을 완화시킬 수 있어, 패턴 무너짐을 피할 수 있다. 또한, 도 38에 도시한 바와 같이, 린스 노즐(310a)의 앞면에서 현상액(350)을 밀어낼 수 있다.

이렇게 린스를 하면, 각각의 린스 노즐(310a∼310e)에서 pH값이 다른 린스액이 토출된다. 이 때, 린스 노즐(310a∼310e)의 진행방향 전방의 린스 노즐(310a)로부터 토출되는 린스액(326)은, 예컨대 pH값이 10정도의 알칼리성용액이다. 후방의 린스 노즐로 이루어짐에 따라서 토출되는 린스액(326)의 pH값이 낮게 되어 있다. 이렇게 이동방향 후방의 린스 노즐(310e)일수록, pH값을 낮게 한 용액을 토출함으로써, 불순물의 석출을 억제하면서 서서히 린스액의 농도를 묽게 해 나갈 수 있다. 또한, 최종적으로는 페하쇼크를 일으키지 않고 순수에 의해 세정을 할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 린스 노즐(310a∼310e)로부터 토출되는 린스액의 유량이 진행방향 후방이 될수록 서서히 많아지도록 하여도 좋다. 또한, 린스액을 토출하기 전에, 예를 들어 비이온성 계면활성제 등의 분산제를 혼합시키도록 하더라도 좋다. 예컨대, 비이온성 계면활성제를 저장시킨 계면활성제 탱크를 설치하여, 배관에 접속하고, 스태틱 믹서 등에 의해 린스액과 비이온성 계면활성제를 혼합시키도록 한다. 이렇게 하면, 린스액의 표면장력을 저하시킬 수 있고, 패턴 무너짐을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

(제 5 실시형태)

다음에, 도 39, 도 40을 바탕으로 하여, 본 발명에 관한 제 5 실시형태에 대하여 설명한다.

도 39는, 린스 노즐을 복수개 설치한 경우의, 웨이퍼표면의 모양을 모식적으로 나타낸 도면이다. 상기 실시형태와 같이, 설명의 편의상, 웨이퍼직경이나 현상 액의 두께, 노즐의 높이 등은 실제와 다른 축척으로 도시하였다.

도 39에 도시한 바와 같이, 노즐군(400)은, 웨이퍼(W) 상을 이동하는 방향에 일정간격으로 복수개, 예컨대 5개 줄지어 설치된 노즐을 가진다. 이 중, 노즐 (400a,400c,400e)은, 웨이퍼(W)에 예컨대 순수이나 알칼리성 용액 등을 토출하기 위한 린스노즐이다. 또한, 노즐(400b,400d)은, 웨이퍼(W) 상의 불순물이나 잔류 현상액, 잔류 린스액을 흡인하기 위한 흡인 노즐이다.

노즐(400a∼400e)은, 예를 들면 도시하지 않은 유지 부재 등에 의해서 일정간격 t1을 두고 유지되도록 설치된다. t1의 값은 예컨대 1cm∼10cm의 범위내로 하는 것이 바람직하지만, 이 값의 범위 외이더라도 물론 상관없다. 또한, 각각의 토출구(417a∼417e)는, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 t2의 거리를 유지한 상태가 되도록 유지된다. t2의 값은 예컨대 0.4mm 이하로 하는 것이 바람직하지만, 노즐(400a∼ 400e)이 현상액과 접하는 거리이면 좋다.

도 39에 도시한 바와 같이, 린스 노즐(400a,400c,400e)은, 배관(415a,415c, 415e)을 통해 린스액공급부(424a,424c,424e)에 접속된다. 린스액공급부(424a,424c ,424e)에는, 각각 린스액(426)으로서 순수를 저장시킨다. 배관(415a,415c,415e)에는 벨로우즈펌프(412a,412c,412e)가 부착되고, 압력에 의해서 린스액공급부(424a, 424c,424e)로부터 배관(415a,415c,415e) 내에 린스액(426)을 유통시킨다. 벨로우즈펌프(412a,412c,412e)에 의해 배관(415a,415c,415e)을 유통한 린스액(426)은 각각의 린스 노즐(400a,400c,400e)로부터 토출된다. 또한, 배관(415a,415c,415e)에는, 각각 밸브(411a,411c,411e)가 부착되고, 대응하는 린스노 즐(400a,400c,400e)로부터 토출되는 린스액(426)의 유량을 조절할 수 있다.

또한, 흡인 노즐(400b,400d)은, 흡인구(417b,417d)를 가지며, 배관(415b, 415d)에 의해서 폐액저장부(424b,424d)에 접속된다. 배관(415b,415d)에는 벨로우즈펌프(412b,412d)가 부착되고, 압력에 의해서 웨이퍼(W)의 불순물, 잔류현상액, 잔류 린스액을 폐액저장부(424b,424d)에 유통시킨다.

이 노즐(400a∼400e)을 사용하여 린스를 행하는 모양에 대하여 설명한다. 벨로우즈펌프(412a,412c,412e)와 도시하지 않은 이동기구를 작동시킴으로써, 린스 노즐(400a,400c,400e)은, 린스액(426)을 토출하면서 웨이퍼(W) 상을 이동한다. 이 때, 각각의 토출구 및 흡인구와 웨이퍼(W)에 도포되어 있는 현상액(360)이 접촉하고 있도록 한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 주는 충격을 완화시킬 수 있어, 패턴 무너짐을 피할 수 있다. 또한, 린스 노즐(400a,400c,400e)을 이동시킴으로써, 린스 노즐(400a)의 앞면에서 현상액(360)을 밀어낼 수 있다.

린스 노즐(400a∼400e)을 이동시키면서 벨로우즈펌프(412b,412d)를 작동시킴으로써, 흡인 노즐(400b,400d)은, 웨이퍼(W)상의 불순물, 잔류현상액, 잔류 린스액을 흡인한다.

린스 노즐로부터 토출되어 웨이퍼(W) 상에 잔류한 린스액에는, 상술한 바와 같이 불순물 등이 떠있는 경우가 있다. 이러한 불순물은 시간이 경과하면 웨이퍼 (W) 표면상에 침전하여, 잔류하게 된다. 그래서, 린스액과 함께, 이들 불순물을 흡인할 수 있으므로, 불순물이 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 효과적인 린스를 할 수 있다.

또한, 린스 노즐과 흡인 노즐을 교호로 설치함으로써, 현상액이나 린스액, 웨이퍼(W) 표면에 침전하고 있는 불순물, 린스액이 토출된 힘으로 확산된 불순물 등을 즉시 흡인할 수 있다. 또, 린스액을 흡인함으로써, 웨이퍼(W)를 용이하게 건조시킬 수도 있다. 더욱이, 교호로 배열함으로써, 각각의 린스 노즐사이의 거리를 확보할 수도 있다. 이에 따라, 효과적이고 또한 효율적인 처리를 할 수 있다.

또한, 도 40에 도시한 바와 같이, 이동방향으로 린스 노즐(430)만을 예컨대 5개 배열시킨 린스 노즐군(450), 이동방향으로 흡인 노즐(440)만을 예컨대 5개 배열시킨 흡인 노즐군(451)으로 분류할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 분류한 린스 노즐군(450)을 이동방향 전방에 배치시키고, 흡인 노즐군(451)을 이동방향 후방에 배치시키는 것과 같은 구성을 취하는 것도 가능하다.

우선, 린스 노즐군(450)을 이동시키면서 린스액을 토출시킨다. 이 때, 각각의 토출구(431)를 현상액에 접촉시키도록 한다. 구체적으로는, 각각의 토출구 (431)가, 웨이퍼(W)의 표면에서 0.4mm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 주는 쇼크를 억제할 수 있어, 패턴 무너짐을 효과적으로 방지할 수 있다.

다음에, 웨이퍼(W) 상에 잔류한 린스액 또는 현상액을 흡인 노즐군(451)에 의해 흡인시킨다. 이 때, 각각의 흡인구(441)를, 웨이퍼(W) 상에 잔류한 현상액 또는 린스액에 접촉시키도록 한다. 이렇게 하면, 불순물을 흡인할 수 있어, 건조도 쉬워진다. 이에 따라, 효과적인 처리를 할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 토출되는 린스액의 유량이 진행방향 후방이 될 수록 많아지도록 하여도 좋고, 진행방향 후방의 노즐이 될수록 pH값이 낮은 알칼리성용액이 토출되도록 하여도 좋다. 또한, 린스액의 표면장력을 저하시키기 위해서, 예를 들면 비이온성 계면활성제 등의 분산제를 혼합시키도록 하더라도 좋다.

도 1은, 본 발명이 적용되는 도포현상처리장치의 평면도이다.

도 2는, 도 1에 도시한 도포현상처리장치의 정면도이다.

도 3은, 도 1에 도시한 도포현상처리장치의 배면도이다.

도 4는, 본 발명의 일실시형태에 관한 현상처리유니트의 평면도이다.

도 5는, 도 4에 도시한 현상처리유니트의 단면도이다.

도 6은, 제 1 실시형태와 관한 린스노즐을 도시한 아래로부터의 사시도이다.

도 7은, 도 6에 있어서의 린스 노즐의 다른 예를 도시한 아래로부터의 사시도이다.

도 8은, 일실시형태에 관한 린스액 공급기구의 구성도이다.

도 9는, 현상처리에 있어서 현상액을 공급할 때의 동작을 도시한 도면이다.

도 10은, 마찬가지로 현상처리에 있어서 린스액을 공급할 때의 동작을 도시한 도면이다.

도 11은, 다른 실시형태에 관한 린스액 공급기구를 도시한 구성도이다.

도 12는, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 린스 노즐의 확대도이다.

도 13은, 도 12에 도시한 린스 노즐의 다른 예를 도시한 확대도이다.

도 14는, 기판을 회전시키면서 린스액을 토출하는 실시형태에 관한 사시도이다.

도 15는, 마찬가지로 기판을 회전시키면서 린스액을 토출하는 실시형태에 관 한 사시도이다.

도 16은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 린스 노즐을 설명하기 위한 평면도이다.

도 17은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 린스 노즐의 아래로부터의 평면도이다.

도 18은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 린스 노즐의 정면도이다.

도 19는, 본 발명의 현상장치의 제 2 실시형태에 관한 현상장치를 도시한 종단면도이다.

도 20은, 본 발명의 현상장치의 제 2 실시형태에 관한 현상장치를 도시한 평면도이다.

도 21은, 상기 현상장치에 사용되는 현상액 공급노즐을 도시한 종단면도이다.

도 22는, 상기 현상장치에 사용되는 세정액 공급노즐을 도시한 종단면도이다.

도 23은, 상기 현상장치를 사용한 현상처리의 공정을 도시한 설명도이다.

도 24는, 상기 현상장치의 세정공정의 모양을 도시한 설명도이다.

도 25는, 본 발명의 현상장치의 제 3 실시형태에 관한 현상장치에 사용되는 세정액 공급노즐을 도시한 종단면도이다.

도 26은, 상기 다른 실시형태에 관한 현상장치에 사용되는 다른 세정액 노즐을 도시한 종단면도이다.

도 27은, 본 발명의 현상장치에 사용되는 다른 세정액 노즐을 도시한 종단면도이다.

도 28은, 본 발명의 현상장치의 다른 세정방법을 도시한 설명도이다.

도 29는, 본 발명의 현상장치에 사용되는 다른 세정액 노즐을 도시한 종단면도이다.

도 30은, 본 발명에 관한 현상장치를 조립한 도포장치의 일례를 도시한 사시도이다.

도 31은, 본 발명에 관한 현상장치를 조립한 도포장치의 일례를 도시한 평면도이다.

도 32는, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실시예를 도시한 특성도이다.

도 33은, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실시예를 도시한 특성도이다.

도 34는, 현상처리공정의 흐름을 도시한 설명도이다.

도 35는, 종래의 현상장치를 사용하였을 때의 현상처리의 공정을 도시한 설명도이다.

도 36은, 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 현상처리유니트를 도시한 평면도이다.

도 37은, 린스 노즐을 복수개 설치한 경우의, 웨이퍼표면의 모양을 모식적으로 나타낸 측면도이다.

도 38은, 도 37에 도시한 실시형태의 변형예를 도시한 도면이다.

도 39는, 본 발명의 제 5 실시형태를 도시한 도면이다.

도 40은, 본 발명의 제 5 실시형태의 변형예를 도시한 도면이다.

Claims (15)

1. 기판상에 처리액을 공급하는 수단과,

   표면장력을 저하시키는 제 1 처리제가 포함된 린스액을 상기 처리액이 공급된 기판상에 토출하는 기다란 형상의 노즐을 구비하고,

   상기 노즐을 기판표면과 평행한 면내에서 회전시키는 기구를 더 구비하고, 상기 회전기구에 의해 노즐을 회전시키면서 린스액을 토출하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 처리제는 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 린스액은, 상기 처리액 및 린스액중에 존재하는 불순물을 분산시키는 제 2 처리제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 처리제는 음이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐을, 그 길이 방향과 직교하는 방향에 적어도 기 판상에서 수평방향으로 이동시키는 기구를 더 구비하고, 이 이동기구에 의해 노즐을 이동시키면서 린스액을 토출하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 린스액의 토출량은, 1장의 기판에 대하여 40ml∼ 500ml인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 노즐의 길이는, 기판의 직경과 같거나, 또는 기판의 직경보다 긴 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 노즐이 기판상의 상기 처리액에 접하면서 린스액을 토출하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 노즐은, 해당 노즐의 이동방향측으로서 상기 기판상의 처리액에 접하는 하단부로부터 위쪽에 걸쳐서 형성된 직각형상부와, 노즐의 이동방향과 반대측으로서 상기 하단부로부터 위쪽에 걸쳐서 형성된 곡선형상부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 노즐은, 해당 노즐의 이동방향으로 경사진 방향을 향하여 린스액을 토출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐의 길이는, 기판의 직경과 같은 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 노즐은, 그 중앙부로부터 일끝단부까지에 있어서의 린스액 토출방향과, 중앙부로부터 다른 끝단부까지에 있어서의 린스액 토출방향이, 해당 노즐의 회전방향으로 경사진 방향을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 노즐은, 해당 노즐의 중앙부로부터 끝단부에 걸쳐서 서서히 기판의 바깥측을 향하도록 린스액을 토출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 노즐은, 해당 노즐의 중앙부로부터 끝단부에 걸쳐서 서서히 토출량이 적어지도록 린스액을 토출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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