KR101198496B1

KR101198496B1 - 현상 처리 방법 및 현상 처리 장치

Info

Publication number: KR101198496B1
Application number: KR1020100006488A
Authority: KR
Inventors: 타로 야마모토; 고우스케 요시하라; 유이치 요시다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2012-11-06
Also published as: JP4780808B2; JP2010182715A; KR20100089754A; TWI391991B; TW201044440A

Abstract

본 발명은 기판 표면에 공급되어 퇴적된 현상액의 퇴적부의 가장자리부에 활성화를 촉진하여 해상도의 향상 및 현상 처리 효율의 향상을 도모할 수 있도록 한 현상 처리 방법 및 현상 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
웨이퍼(W)를 수평으로 유지한 스핀 척(40)을 수직축 둘레에 회전시키면서 웨이퍼의 중심부 위쪽으로부터 현상 노즐(52)을 통해 현상액을 공급하여 퇴적하는 동시에, 공급된 현상액의 퇴적부의 가장자리부를 향하여 N₂ 노즐(53)을 통해 처리 시의 웨이퍼의 온도보다 고온의 N₂ 가스를 공급하고, 현상 노즐과 N₂ 노즐을 웨이퍼의 중심부로부터 웨이퍼의 외주연을 향하여 직경 방향으로 동시에, N₂ 노즐을 현상 노즐에 추종 이동시켜 현상액의 퇴적부의 가장자리부에 활성화를 촉진하여 현상 처리한다.

Description

현상 처리 방법 및 현상 처리 장치{DEVELOPMENT PROCESSING METHOD AND DEVELOPMENT PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 예컨대 반도체 웨이퍼나 액정 유리 기판(FPD 기판) 등의 현상 처리 방법 및 현상 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 디바이스의 제조에서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼나 FPD 기판 등(이하, 웨이퍼 등이라 함)에 레지스트액을 도포하고, 마스크 패턴을 노광 처리하여 회로 패턴을 형성하기 위해, 포토리소그래피 기술이 이용되고 있다. 이 포토리소그래피 기술에서는, 스핀 코팅법에 의해 웨이퍼 등에 레지스트액을 도포하고, 이에 따라 형성된 레지스트막을 미리 결정된 회로 패턴에 따라서 노광시켜, 이 노광 패턴을 현상 처리함으로써 레지스트막에 회로 패턴이 형성되었다.

이러한 포토리소그래피 공정에서, 최근의 디바이스 패턴의 미세화, 박막화에 따라 디바이스 패턴의 슬리밍(slimming) 기술이나 노광의 해상도를 높이는 요청이 많아지고 있다. 노광의 해상도를 높이는 방법의 하나로서, 웨이퍼의 표면에 퇴적된 현상액의 표면에 온도 조정된 기체를 분사하여 현상액의 온도를 최적 온도로 하는 방법이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

또, 종래의 현상 처리 장치로서, 웨이퍼를 수평으로 유지한 기판 유지부를 수직축 둘레에 회전시키면서 웨이퍼의 외주연측으로부터 중심부를 향한 반경 방향으로 현상액 공급 노즐을 이동시킴으로써, 웨이퍼의 표면에 나선형으로 현상액을 퇴적하여 현상 처리하는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

특허문헌1:일본특허공개평2-46465호공보(특허청구범위,도1) 특허문헌2:일본특허공개2005-210059호공보(특허청구범위,도6)

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 웨이퍼 등의 표면에 현상액을 퇴적한 후에, 기체 분출 노즐을 통해 온도 조정된 기체를 현상액의 표면에 분사하는 기술이므로, 현상액의 공급과 기체의 분사 사이에 시간차가 생겨, 현상액의 온도 조정에 의한 해상도를 충분히 얻을 수 없다는 문제가 있다.

또, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 웨이퍼의 외주연측으로부터 중심부를 향한 반경 방향으로 현상액 공급 노즐을 이동시키면서 현상액을 퇴적하기 때문에, 웨이퍼 표면에 퇴적된 현상액은 노즐 이동 방향의 후방측에 퇴적부의 가장자리부가 생기고, 그 가장자리부에서는 웨이퍼 표면의 회로 패턴에 접촉하는 현상액의 양이 적기 때문에 해상도를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 특히, EUV(Extreme Ultra Violet) 레지스트에서는, 파장이 13～14 nm로 매우 짧은 연(軟) X선을 이용하기 때문에, 해상도를 충분히 얻을 수 없다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판 표면에 공급되어 퇴적된 현상액의 퇴적부의 가장자리부에 활성화를 촉진하여 해상도의 향상 및 현상 처리 효율의 향상을 도모할 수 있도록 한 현상 처리 방법 및 현상 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 현상 처리 방법은, 기판의 표면에 레지스트가 도포되고, 노광된 후의 기판 표면에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 처리 방법을 전제로 하여, 기판의 중심으로부터 외주 방향을 향하도록 중심측에 기체 공급 노즐을, 외주 방향측에 현상액 공급 노즐을 서로 인접한 상태로 일체화하여 배치하고, 기판을 수평으로 유지한 기판 유지부를 수직축 둘레에 회전시키면서 기판의 중심부 위쪽으로부터 상기 현상액 공급 노즐을 통해 현상액을 공급하여 퇴적하는 동시에, 상기 현상액 공급 노즐과 상기 기체 공급 노즐을 기판의 중심부로부터 기판의 외주연을 향해 직경 방향으로 이동시키면서, 또한 상기 현상액 공급 노즐의 이동 방향의 후방측에 생긴 현상액의 가장자리부를 향해 상기 기체 공급 노즐로부터 처리 시의 기판의 온도보다 고온의 기체를 공급하여 현상 처리하는 것을 특징으로 한다(청구항 1).

본 발명의 현상 처리 장치는, 청구항 1에 기재한 현상 처리 방법을 구현화하는 것으로, 기판의 표면에 레지스트가 도포되고, 노광된 후의 기판 표면에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 처리 장치를 전제로 하여, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부를 수직축 둘레에 회전시키는 회전 구동 기구와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판 표면에 대하여 현상액을 공급하는 현상액 공급 노즐과, 상기 현상액 공급 노즐과 서로 인접한 상태로 일체화되어, 상기 기판 표면에 공급된 현상액의 퇴적부의 가장자리부를 향하여 기체를 공급하는 기체 공급 노즐과, 기체 공급원으로부터 상기 기체 공급 노즐에 공급되는 기체의 온도를 처리 시의 기판의 온도보다 고온으로 조정하는 온도 조정부와, 상기 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐을 기판의 중심으로부터 외주연측을 향하여 이동시키는 이동 기구와, 상기 기체 공급원과 기체 공급 노즐을 접속하는 기체 공급관로에 설치되는 기체 유량 조정 가능한 밸브 기구와, 상기 회전 구동 기구, 온도 조정부, 이동 기구 및 밸브 기구를 제어하는 제어 수단을 포함하고, 상기 제어 수단으로부터의 제어 신호에 기초해서, 기판의 중심으로부터 외주 방향을 향하도록 중심측에 상기 기체 공급 노즐을, 외주 방향측에 상기 현상액 공급 노즐을 배치하여, 수직축 둘레에 회전하는 기판의 중심부 위쪽으로부터 상기 현상액 공급 노즐을 통해 현상액을 공급하여 퇴적하는 동시에, 상기 현상액 공급 노즐과 상기 기체 공급 노즐을 기판의 중심부로부터 기판의 외주연을 향해 직경 방향으로 이동시키면서, 또한 상기 현상액 공급 노즐의 이동 방향의 후방측에 생긴 현상액의 가장자리부를 향해 상기 기체 공급 노즐로부터 처리 시의 기판의 온도보다 고온의 기체를 공급하여 현상 처리하는 것을 특징으로 한다(청구항 4).

본 발명에서, 상기 기체로서 불활성 가스, 예를 들어 질소(N₂) 가스를 사용할 수 있다(청구항 2, 5).

또, 청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 현상 처리 방법에 있어서, 현상 처리되는 기판 상의 레지스트의 종류에 따라, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 회전수, 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐의 이동 속도, 기체의 토출량 및 기체의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또, 청구항 6에 기재한 현상 처리 장치는, 청구항 4 또는 5에 기재한 현상 처리 장치에 있어서, 상기 제어 수단은, 현상 처리되는 기판 상의 레지스트의 종류에 따른 현상액의 용해 온도를 기억하고, 그 기억된 데이터에 기초하는 제어 신호에 기초하여, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 회전수, 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐의 이동 속도, 기체의 토출량 및 기체의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

(1) 청구항 1, 2, 4, 5에 기재한 발명에 의하면, 기판의 중심으로부터 외주 방향을 향하도록 중심측에 상기 기체 공급 노즐을, 외주 방향측에 상기 현상액 공급 노즐을 배치하여, 수직축 둘레에 회전하는 기판의 중심부 위쪽으로부터 현상액 공급 노즐을 통해 현상액을 공급하여 퇴적하는 동시에, 현상액 공급 노즐과 기체 공급 노즐을 기판의 중심부로부터 기판의 외주연을 향해 직경 방향으로 이동시키면서, 또한 현상액 공급 노즐의 이동 방향의 후방측에 생긴 현상액의 가장자리부를 향해 기체 공급 노즐로부터 처리 시의 기판의 온도보다 고온의 기체를 공급하여 현상 처리함으로써, 퇴적된 현상액의 가장자리부에 기판의 온도보다 고온의 기체가 공급되기 때문에, 현상액이 용해되어 기판 표면의 회로 패턴에 균일하게 접촉하여 현상 처리가 실시된다.

(2) 청구항 3, 6에 기재한 발명에 의하면, 현상 처리되는 기판 상의 레지스트의 종류에 따라, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 회전수, 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐의 이동 속도, 기체의 토출량 및 기체의 온도를 제어함으로써, 상기 (1)에 더하여, 현상액을 기판 표면의 회로 패턴에 더 균일하게 접촉시켜 현상 처리를 실시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기와 같이 구성되기 때문에, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 청구항 1, 2, 4, 5에 기재한 발명에 의하면, 퇴적된 현상액의 가장자리부에 기판의 온도보다 고온의 기체를 공급함으로써, 현상액이 용해되어 기판 표면의 회로 패턴에 균일하게 접촉하여 현상 처리가 실시되기 때문에, 퇴적부의 가장자리부의 현상액이 활성화되어 현상 처리 효율의 향상을 도모할 수 있다.

(2) 청구항 3, 6에 기재한 발명에 의하면, 현상 처리되는 기판 상의 레지스트의 종류에 따라, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 회전수, 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐의 이동 속도, 기체의 토출량 및 기체의 온도를 제어함으로써, 현상액을 기판 표면의 회로 패턴에 더 균일하게 접촉시켜 현상 처리를 실시할 수 있기 때문에, 상기 (1)에 더하여, 현상 처리 효율의 향상을 더 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 현상 처리 장치를 적용한 도포ㆍ현상 처리 장치에 노광 처리 장치가 접속된 처리 시스템의 전체를 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는 상기 처리 시스템의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 현상 처리 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 상기 현상 처리 장치의 개략 평면도이다.
도 5는 본 발명에서의 현상 처리 상태를 나타내는 단면도(a) 및 확대 단면도(b)이다.
도 6은 본 발명에서의 현상 처리 상태를 나타내는 개략 평면도이다.

이하, 본 발명의 최선의 형태에 관해, 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 여기서는, 본 발명에 따른 현상 처리 장치를 도포ㆍ현상 처리 장치에 적용한 경우에 관해 설명한다.

상기 처리 시스템은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)[이하, 웨이퍼(W)라 함]를 복수매, 예를 들어 25매 밀폐 수납하는 캐리어(10)를 반입?반출하기 위한 캐리어 스테이션(1)과, 이 캐리어 스테이션(1)으로부터 꺼내어진 웨이퍼(W)에 레지스트 도포, 현상 처리 등을 실시하는 처리부(2)와, 웨이퍼(W)의 표면에 빛이 투과하는 액층을 형성한 상태에서 웨이퍼(W)의 표면을 액침 노광시키는 노광부(4)와, 처리부(2)와 노광부(4) 사이에 접속되어, 웨이퍼(W)를 전달하는 인터페이스부(3)를 포함한다.

캐리어 스테이션(1)에는, 캐리어(10)를 복수개 나열하여 적재할 수 있는 적재부(11)와, 이 적재부(11)에서 볼 때 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(12)와, 개폐부(12)를 통해 캐리어(10)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내기 위한 전달 수단(A1)이 설치된다.

인터페이스부(3)는, 처리부(2)와 노광부(4) 사이에 전후로 설치되는 제1 반송실(3A) 및 제2 반송실(3B)로 구성되고, 각각에 제1 웨이퍼 반송부(30A) 및 제2 웨이퍼 반송부(30B)가 설치된다.

또, 캐리어 스테이션(1)의 안쪽에는 케이스(20)로 주위가 둘러싸인 처리부(2)가 접속되고, 이 처리부(2)에는 바로 앞쪽부터 순서대로 가열ㆍ냉각계의 유닛을 다단화한 선반 유닛(U1, U2, U3) 및 액처리 유닛(U4, U5)의 각 유닛 간에 웨이퍼(W)를 전달하는 주반송 수단(A2, A3)이 교대로 배열되어 설치된다. 또, 주반송 수단(A2, A3)은, 캐리어 스테이션(1)에서 볼 때 전후 방향에 배치되는 선반 유닛(U1, U2, U3)측의 일면부와, 후술하는 예를 들어 우측의 액처리 유닛(U4, U5)측의 일면부와, 좌측의 일면을 이루는 배면부로 구성되는 구획벽(21)으로 둘러싸인 공간 내에 배치된다. 또, 캐리어 스테이션(1)과 처리부(2) 사이에, 그리고 처리부(2)와 인터페이스부(3) 사이에는, 각 유닛에서 사용되는 처리액의 온도 조절 장치나 온습도 조절용 덕트 등을 갖춘 온습도 조절 유닛(22)이 배치된다.

선반 유닛(U1, U2, U3)은, 액처리 유닛(U4, U5)에서 수행되는 처리의 전처리및 후처리를 하기 위한 각종 유닛을 복수단, 예를 들어 10단으로 적층한 구성으로 되어 있고, 그 조합은 웨이퍼(W)를 가열(베이크)하는 가열 유닛(HP), 웨이퍼(W)를 냉각시키는 냉각 유닛(CPL) 등이 포함된다. 또, 액처리 유닛(U4, U5)은, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 레지스트나 현상액 등의 약액 수납부 위에 반사 방지막을 도포하는 하부 반사 방지막 도포 유닛(BCT; 23), 도포 유닛(COT; 24), 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 유닛(DEV; 25) 등을 복수단, 예를 들어 5단으로 적층하여 구성된다. 본 발명에 따른 현상 처리 장치(50)는 현상 유닛(DEV; 25)에 설치된다.

상기 현상 처리 장치(50)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W) 반입ㆍ반출구(51a)를 갖는 케이싱(51) 내에, 웨이퍼(W)의 이면측 중앙부를 흡인 흡착하여 수평으로 유지하는 기판 유지부를 이루는 스핀 척(40)을 포함한다. 반입ㆍ반출구(51a)에는 셔터(51b)가 개폐 가능하게 설치된다.

상기 스핀 척(40)은 축부(41)를 통해, 예를 들어 서보 모터 등의 회전 구동 기구(42)에 연결되고, 이 회전 구동 기구(42)에 의해 웨이퍼(W)를 유지한 상태로 회전 가능하게 구성된다. 회전 구동 기구(42)는, 제어 수단인 컨트롤러(60)에 전기적으로 접속되고, 컨트롤러(60)로부터의 제어 신호에 기초하여 스핀 척(40)의 회전수가 제어되게 된다.

또, 스핀 척(40)에 유지된 웨이퍼(W)의 측면을 둘러싸도록 컵(43)이 설치된다. 이 컵(43)은 원통형의 외측 컵(43a)과, 상부측이 내측으로 경사진 통형상의 내측 컵(43b)으로 이루어지고, 외측 컵(43a)의 하단부에 접속된, 예를 들어 실린더 등의 승강 기구(44)에 의해 외측 컵(43a)이 승강하고, 또한 내측 컵(43b)은 외측 컵(43a)의 하단측 내주면에 형성된 계단부에 밀어 올려져 승강 가능하도록 구성된다. 승강 기구(44)는 컨트롤러(60)에 전기적으로 접속되고, 컨트롤러(60)로부터의 제어 신호에 기초하여 외측 컵(43a)을 승강시키도록 구성된다.

또, 스핀 척(40)의 아래쪽에는 원형판(45)이 설치되고, 이 원형판(45)의 외측에는 단면이 오목하게 형성된 액수용부(46)가 전체 둘레에 걸쳐 설치된다. 액수용부(46)의 바닥면에는 드레인 배출구(47)가 형성되고, 웨이퍼(W)로부터 흘러내리거나 또는 털려 액수용부(46)에 저류된 현상액이나 린스액은, 이 드레인 배출구(47)를 통해 장치의 외부로 배출된다. 또, 원형판(45)의 외측에는 단면이 산 모양인 링 부재(48)가 설치된다. 도시는 생략하지만, 원형판(45)을 관통하는, 예를 들어 3개의 기판 지지핀인 승강핀이 설치되고, 이 승강핀과 도시하지 않은 기판 반송 수단과의 협동 작용에 의해 웨이퍼(W)가 스핀 척(40)에 전달되도록 구성된다.

한편, 스핀 척(40)에 유지된 웨이퍼(W)의 위쪽에는, 웨이퍼(W) 표면의 중앙부와 간극을 두고 마주하게 하여, 승강 및 수평 이동 가능한 현상액 공급 노즐(52)[이하, 현상 노즐(52)이라 함]과, 이 현상 노즐(52)의 웨이퍼 중심측에 평행으로 인접하는 기체 공급 노즐을 이루는 질소(N₂) 가스 공급 노즐(53)[이하, N₂ 노즐(53)이라 함]이 설치된다.

이 경우, 현상 노즐(52)은 띠 형상으로 현상액을 공급(토출)하는 슬릿형의 토출구(도시하지 않음)를 갖는다. 이 토출구는 예컨대 그 길이 방향이 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주부를 향하도록 배치된다. 토출구는 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주부를 향하는 직선(반경)을 따라 신장되는 경우뿐만 아니라, 그 직선에 대하여 약간 각도를 부여하여 교차시켜도 된다. 또, N₂ 노즐(53)은 현상 노즐(52)을 통해 웨이퍼(W) 상에 공급(토출)된 현상액(D)의 퇴적부(D1)의 가장자리부(D2)를 향하여 N₂ 가스를 공급(분사)하는 슬릿형의 토출구(도시하지 않음)를 갖는다[도 5의 (a) 참조]. 이 N₂ 노즐(53)의 토출구는 예컨대 그 길이 방향이 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주부를 향하도록 배치된다. N₂ 노즐(53)의 토출구는 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주부를 향하는 직선(반경)을 따라 신장되는 경우뿐만 아니라, 현상 노즐(52)과 함께 그 직선에 대하여 약간 각도를 부여하여 교차시켜도 된다. 현상 노즐(52)의 토출구는 반드시 슬릿형일 필요는 없고, 원형의 토출구일 수도 있다.

상기와 같이 서로 인접한 상태로 일체화되는 현상 노즐(52)과 N₂ 노즐은 노즐 아암(54A)의 일단측에 지지되고, 이 노즐 아암(54A)의 타단측은 도시하지 않은 승강 기구를 갖춘 이동 베이스(55A)와 연결되며, 또한 이동 베이스(55A)는 예를 들어 볼 나사나 타이밍 벨트 등의 노즐 이동 기구(56A)에서 X 방향으로 신장되는 가이드 부재(57A)를 따라 가로 방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 이와 같이 구성함으로써, 노즐 이동 기구(56A)를 구동시키는 것에 의해, 현상 노즐(52)과 N₂ 노즐(53)은 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주부를 향하는 직선(반경)을 따라 이동한다.

컵(43)의 한쪽 바깥쪽에는, 현상 노즐(52)의 대기부(59A)가 설치되고, 이 대기부(59A)에서 현상 노즐(52)의 노즐 선단부의 세정 등이 이루어진다.

또, 스핀 척(40)에 유지된 웨이퍼(W)의 위쪽에는, 웨이퍼(W) 표면의 중앙부와 간극을 두고 마주하게 하여, 세정액인 린스액, 예를 들어 순수를 공급(토출)하는 린스 노즐(58)이 승강 및 수평 이동 가능하게 설치된다.

이 린스 노즐(58)은 노즐 아암(54B)의 일단측에 서로 평행 상태로 유지되고, 이 노즐 아암(54B)의 타단측은 도시하지 않은 승강 기구를 갖춘 이동 베이스(55B)와 연결되며, 또한 이동 베이스(55B)는 예를 들어 볼 나사나 타이밍 벨트 등의 노즐 이동 기구(56B)에서 X 방향으로 신장되는 가이드 부재(57B)를 따라 가로 방향으로 이동 가능하도록, 즉 웨이퍼(W)의 중심부로부터 기판의 외주연을 향하여 직경 방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 컵(43)의 한쪽 바깥쪽에는 린스 노즐(58)의 대기부(59B)가 설치된다.

또, 현상 노즐(52)은 개폐 밸브(V1)가 설치된 현상액 공급관(70)을 통해 현상액 공급원(71)에 접속된다. 이 경우, 현상액 공급관(70)의 현상 노즐(52)측에는, 현상액이 미리 결정된 온도가 되도록 온도 조정하는 이중관(72a)과 열교환기(72b)를 포함하는 온도 조정부(72)가 설치된다. 한편, N₂ 노즐(53)은, 유량 조정 가능한 제어 밸브(V0)가 설치된 N₂ 가스 공급관(73)을 통해 N₂ 가스 공급원(74)에 접속된다. 이 경우, N₂ 가스 공급관(73)에는, N₂ 가스를 미리 결정된 온도, 즉 처리 시의 웨이퍼(W)의 온도보다 고온, 예를 들어 30～50℃가 되도록 온도 조정하는 N₂ 가스 온도 조정부(75)가 설치된다.

또, 린스 노즐(58)에 있어서, 린스 노즐(58)과 세정액 공급원인 순수 공급원(77)을 접속하는 순수 공급관(76)에 개폐 밸브(V2)가 설치된다.

상기 노즐 이동 기구(56A, 56B), 개폐 밸브(V1, V2), 제어 밸브(V0), 온도 조정부(72) 및 N₂ 가스 온도 조정부(75)는, 각각 상기 컨트롤러(60)에 전기적으로 접속되고, 컨트롤러(60)에 미리 기억된 제어 신호에 기초하여 현상 노즐(52)의 수평 이동, 린스 노즐(58)의 수평 이동, 개폐 밸브(V1, V2), 제어 밸브(V0)의 개폐 구동, 현상액 및 N₂ 가스의 온도 조정이 이루어지도록 구성된다. 이 경우, 현상액의 온도 및 N₂ 가스의 온도는 레지스트의 종류에 따라 미리 결정된 온도로 설정된다. 즉, 현상액 및 N₂ 가스의 온도는 현상액에 대한 레지스트의 종류마다의 용해 특성에 따라 현상액의 온도가 제어된다.

여기서, 레지스트의 종류에 대응한 현상액의 온도 설정치에 관해 일례를 들면, 예를 들어 KrF 광원용의 레지스트로서, 예를 들어 현상액에 대하여 용해성이 낮은 레지스트 종류인 경우에는, 현상액의 온도 설정치를 높게 예를 들어 40～60℃로 설정한다. 또, 예를 들어 ArF 광원용의 레지스트로서, 예를 들어 현상액에 대하여 용해성이 높은 레지스트 종류인 경우에는, 현상액의 온도 설정치를 낮게 예를 들어 20～40℃로 설정한다. 또한, I선, G선 등의 광원용 레지스트와 같이, 저온에서 용해성이 촉진되는 레지스트인 경우에는, 온도 설정치를 예를 들어 10～20℃로 설정한다. 또, EUV 레지스트의 경우 현상액의 온도 설정치를 10～30℃로 설정한다. 한편, N₂ 가스의 온도는 상기 현상액의 온도와 동일하여, 처리 시의 웨이퍼(W)의 온도보다 고온으로 설정한다.

다음으로, 상기와 같이 구성되는 현상 처리 장치(50)의 동작 양태에 관해 설명한다. 우선, 노즐 이동 기구(56A)를 구동시켜 현상 노즐(52)과 N₂ 노즐(53)을 웨이퍼 표면의 중심부 위쪽 위치로 이동시키고, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 회전 구동 기구(42)의 구동에 의해 저속, 예를 들어 50 rpm으로 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 현상 노즐(52)을 통해 현상액을 공급(토출)하는 동시에, 현상액의 퇴적부(D1)의 가장자리부(D2)를 향하여 미리 결정된 온도로 설정된 웨이퍼(W)의 온도보다 고온의 N₂ 가스를 공급(분사)한 상태에서, 현상 노즐(52)과 N₂ 노즐(53)을 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주연부를 향하는 직선(반경)을 따라 이동시켜 현상 처리한다. 이와 같이 N₂ 노즐(53)을 현상 노즐(52)에 추종시켜 현상함으로써, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 현상 노즐(52)을 통해 웨이퍼(W)의 표면에 공급(토출)된 현상액(D)의 퇴적부(D1)의 웨이퍼 중심측의 가장자리부(D2)에 N₂ 노즐(53)을 통해 웨이퍼(W)보다 고온의 N₂ 가스가 공급(분사)되기 때문에, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 가장자리부(D2)의 적은 양의 현상액이 용해되어 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 회로 패턴(P)에 균일하게 접촉하여 현상 처리가 실시된다.

이 현상 처리후, 노즐 이동 기구(56B)를 구동시켜 린스 노즐(58)을 웨이퍼 표면의 중심부 위쪽 위치로 이동시키고, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 린스 노즐(58)을 통해 린스액, 즉 순수를 공급(토출)한다. 이에 따라 린스 노즐(58)을 통해 공급(토출)된 순수(DIW)에 의해 웨이퍼 표면의 레지스트 용해 성분을 포함하는 현상액이 씻겨진다. 그 후, 회전 구동 기구(42)의 구동에 의해 웨이퍼(W)를 고속 회전, 예를 들어 회전수를 2000 rpm으로 하여 웨이퍼 표면의 액을 털어내는 스핀 건조 처리를 실행한다.

다음으로, 상기 도포ㆍ현상 장치를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리하는 순서에 관해, 도 1 및 도 2를 참조하면서 간단히 설명한다. 여기서는, 웨이퍼(W)의 표면에 하부 반사 방지막(BARC)을 형성하고, 그 상층에 논탑(non top) 코팅 레지스트를 도포한 경우에 관해 설명한다. 우선, 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 수납한 캐리어(10)가 적재부(11)에 적재되면, 개폐부(12)와 함께 캐리어(10)의 덮개가 벗겨져 전달 수단(A1)에 의해 웨이퍼(W)가 꺼내어진다. 그리고, 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U1)의 1단을 이루는 전달 유닛(도시하지 않음)을 통해 주반송 수단(A2)으로 전달되고, 도포 처리의 전처리로서, 예를 들어 유닛(BCT; 23)에서 그 표면에 하부 반사 방지막(BARC)이 형성된다. 그 후, 주반송 수단(A2)에 의해 선반 유닛(U1～U3) 중 하나의 선반을 이루는 가열 처리부로 반송되어 프리 베이킹(CLHP)되고 다시 냉각된 후, 주반송 수단(A2)에 의해, 웨이퍼(W)는 도포 유닛(COT; 24) 내에 반입되어, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 박막형으로 논탑 코팅 레지스트가 도포된다. 그 후, 주반송 수단(A2)에 의해, 선반 유닛(U1～U3) 중 하나의 선반을 이루는 가열 처리부로 반송되어 프리 베이킹(CLHP)되고 다시 냉각된 후, 선반 유닛(U3)의 전달 유닛을 경유하여 인터페이스부(3)로 반송된다. 이 인터페이스부(3)에서, 제1 반송실(3A) 및 제2 반송실(3B)의 제1 웨이퍼 반송부(30A) 및 제2 웨이퍼 반송부(30B)에 의해 노광부(4)로 반송되고, 웨이퍼(W)의 표면과 마주하도록 노광 수단(도시하지 않음)이 배치되어 노광이 이루어진다. 노광이 끝난 웨이퍼(W)는 반대 경로로 주반송 수단(A3)까지 반송되어, 현상 유닛(DEV; 25)에 반입된다. 현상 유닛(DEV; 25)에 반입된 웨이퍼(W)는, 현상 처리 장치(50)에 의해, 전술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 현상 노즐(52)을 통해 현상액을 공급(토출)하는 동시에, 현상액의 퇴적부(D1)의 가장자리부(D2)를 향하여 미리 결정된 온도로 설정된 웨이퍼(W)의 온도보다 고온의 N₂ 가스를 공급(분사)한 상태에서, N₂ 노즐(53)을 현상 노즐(52)에 추종시키고 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주연부를 향하는 직선(반경)을 따라 이동시켜 현상 처리한 후, 린스 노즐(58)을 웨이퍼 표면의 중심부 위쪽 위치로 이동시켜, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 린스 노즐(58)을 통해 순수를 공급(토출)하여 세정 처리가 실시되고, 그 후, 웨이퍼(W)를 고속 회전하여 건조시킨다.

그 후, 웨이퍼(W)는 주반송 수단(A3)에 의해 현상 유닛(DEV; 25)으로부터 반출되고, 주반송 수단(A2), 전달 수단(A1)을 경유하여 적재부(11) 상의 원래 캐리어(10)로 되돌아가 일련의 도포ㆍ현상 처리가 종료된다.

상기 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 표면에 하부 반사 방지막(BARC)을 형성하고, 그 표면에 레지스트층을 형성한 경우에 관해 설명했지만, 하부 반사 방지막(BARC)이 없는 경우에도, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우의 처리 순서는, 레지스트 도포 공정→프리베이킹 공정→액침 노광 공정→포스트 익스포져 베이킹 공정→현상 공정(현상 처리→세정ㆍ건조 처리)의 순으로 처리된다.

W : 반도체 웨이퍼(기판) 40 : 스핀 척(기판 유지부)
42 : 회전 구동 기구 50 : 현상 처리 장치
52 : 현상 노즐(현상액 공급 노즐) 53 : N₂ 노즐(기체 공급 노즐)
56A : 노즐 이동 기구 60 : 컨트롤러(제어 수단)
75 : N₂ 가스 온도 조정부 V0 : 제어 밸브(밸브 기구)
D : 현상액 D1 : 퇴적부
D2 : 단부

Claims

기판의 표면에 레지스트가 도포되고, 노광된 후의 기판 표면에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 처리 방법에 있어서,
기판의 중심으로부터 외주 방향을 향하도록 중심측에 기체 공급 노즐을, 외주 방향측에 현상액 공급 노즐을 서로 인접한 상태로 일체화하여 배치하고,
기판을 수평으로 유지한 기판 유지부를 수직축 둘레에 회전시키면서 기판의 중심부 위쪽으로부터 상기 현상액 공급 노즐을 통해 현상액을 공급하여 퇴적하는 동시에, 상기 현상액 공급 노즐과 상기 기체 공급 노즐을 기판의 중심부로부터 기판의 외주연을 향해 직경 방향으로 이동시키면서, 또한 상기 현상액 공급 노즐의 이동 방향의 후방측에 생긴 현상액의 가장자리부를 향해 상기 기체 공급 노즐로부터 처리 시의 기판의 온도보다 고온의 기체를 공급하여 현상 처리하는 것을 특징으로 하는 현상 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 기체는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 현상 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
현상 처리되는 기판 상의 레지스트의 종류에 따라, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 회전수, 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐의 이동 속도, 기체의 토출량 및 기체의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 현상 처리 방법.
기판의 표면에 레지스트가 도포되고, 노광된 후의 기판 표면에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 처리 장치에 있어서,
기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와,
상기 기판 유지부를 수직축 둘레에 회전시키는 회전 구동 기구와,
상기 기판 유지부에 유지된 기판 표면에 대하여 현상액을 공급하는 현상액 공급 노즐과,
상기 현상액 공급 노즐과 서로 인접한 상태로 일체화되어, 상기 기판 표면에 공급된 현상액의 퇴적부의 가장자리부를 향하여 기체를 공급하는 기체 공급 노즐과,
기체 공급원으로부터 상기 기체 공급 노즐에 공급되는 기체의 온도를 처리 시의 기판의 온도보다 고온으로 조정하는 온도 조정부와,
상기 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐을 기판의 중심으로부터 외주연측을 향하여 이동시키는 이동 기구와,
상기 기체 공급원과 기체 공급 노즐을 접속하는 기체 공급관로에 설치되는 기체 유량 조정 가능한 밸브 기구와,
상기 회전 구동 기구, 온도 조정부, 이동 기구 및 밸브 기구를 제어하는 제어 수단
을 포함하고,
상기 제어 수단으로부터의 제어 신호에 기초해서, 기판의 중심으로부터 외주 방향을 향하도록 중심측에 상기 기체 공급 노즐을, 외주 방향측에 상기 현상액 공급 노즐을 배치하여, 수직축 둘레에 회전하는 기판의 중심부 위쪽으로부터 상기 현상액 공급 노즐을 통해 현상액을 공급하여 퇴적하는 동시에, 상기 현상액 공급 노즐과 상기 기체 공급 노즐을 기판의 중심부로부터 기판의 외주연을 향해 직경 방향으로 이동시키면서, 또한 상기 현상액 공급 노즐의 이동 방향의 후방측에 생긴 현상액의 가장자리부를 향해 상기 기체 공급 노즐로부터 처리 시의 기판의 온도보다 고온의 기체를 공급하여 현상 처리하는 것을 특징으로 하는 현상 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 기체는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 현상 처리 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제어 수단은, 현상 처리되는 기판 상의 레지스트의 종류에 따른 현상액의 용해 온도를 기억하고, 그 기억된 데이터에 기초하는 제어 신호에 기초하여, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 회전수, 현상액 공급 노즐 및 기체 공급 노즐의 이동 속도, 기체의 토출량 및 기체의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 현상 처리 장치.