KR101979967B1 - 현상 방법, 현상 장치 및 기억 매체 - Google Patents

현상 방법, 현상 장치 및 기억 매체 Download PDF

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고시 무타
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Abstract

노광 후의 기판을 기판 보유 지지부에 수평하게 보유 지지하는 공정과, 기판의 일부에 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하여 액 저류부를 형성하는 공정과, 기판을 회전시키는 공정과, 회전하는 상기 기판에 있어서의 현상액의 공급 위치가 당해 기판의 직경 방향을 따라서 이동하도록, 상기 현상액 노즐을 이동시켜서 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정과, 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정에 병행하여 행해져, 상기 현상액 노즐과 함께 이동하고, 상기 기판에 대향하는 면이 상기 기판의 표면보다도 작은 접촉부를, 상기 액 저류부에 접촉시키는 공정을 구비하도록 현상을 행한다. 이 방법에 의해 기판 밖으로 떨어지는 액량을 억제할 수 있다. 또한, 기판의 회전수를 낮출 수 있으므로 액 튐이 억제된다. 또한 현상액이 교반됨으로써 처리량을 높일 수 있다.

Description

현상 방법, 현상 장치 및 기억 매체 {DEVELOPING METHOD, DEVELOPING APPARATUS AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 노광 후의 기판의 현상 방법, 현상 장치 및 당해 현상 장치에 사용되는 기억 매체에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 레지스트막이 형성되어, 소정의 패턴을 따라서 노광된 기판에 대하여 현상액이 공급되고, 레지스트 패턴이 형성된다. 이 현상 처리는, 긴 토출구를 구비한 노즐을, 상기 토출구로부터 현상액을 토출하면서 기판의 일단부로부터 타단부로 이동시켜서 기판 전체에 액막 형성하여 패들을 형성하는 방식에 의해 행해지는 경우가 있다. 기판을 정지시킨 상태에서 액막 형성을 할 수 있으므로, 편의상, 이 현상 방식을 정지 현상 방식이라고 기재한다. 특허문헌 1에는, 이 정지 현상 방식의 일례에 대하여 기재되어 있다. 또한, 현상 처리로서는, 기판을 회전시키면서 노즐을 이동시켜, 현상액이 공급되는 위치를 회전하는 기판의 반경 상에서 이동시키는 방식이 있다. 현상액의 공급 위치의 이동과, 원심력의 작용에 의해, 기판에 현상액의 액막이 형성되어, 당해 액막을 구성하는 현상액이 유동한다. 편의상, 이 현상 방식을 회전 현상 방식이라고 기재한다. 특허문헌 2에, 이 회전 현상 방식의 일례가 기재되어 있다.
기판으로서는, 예를 들어 원형의 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼라고 기재함)가 사용된다. 이 웨이퍼는 대형화되는 경향에 있으며, 최근에는 450㎜의 직경을 갖는 웨이퍼를 사용하는 것이 검토되고 있다. 상기한 정지 현상 방식을 사용할 경우, 노즐의 토출구는 웨이퍼의 직경을 커버하도록 구성할 필요가 있으므로, 당해 노즐 나아가서는 당해 노즐을 구비하는 현상 장치가 대형화되어 버린다. 또한, 이 현상 장치에 있어서, 상기 토출구로부터 토출된 현상액 중, 웨이퍼의 외측으로 토출된 것에 대해서는 폐액으로 된다. 웨이퍼가 대형화되면, 이 폐액의 양이 많아져 버린다. 즉, 1매의 웨이퍼의 처리에 다량의 현상액을 사용하게 된다. 또한, 레지스트와 반응한 현상액은 그 농도가 저하되어 반응성이 저하되지만, 상기 패들이 정지된 상태에 놓임으로써, 반응이 끝난 현상액은 패들 내의 동일한 장소에 머무른다. 즉, 상기한 정지 현상 방식에서는, 현상 처리에 비교적 오랜 시간을 필요로 해 버릴 우려가 있다.
또한, 회전 현상 방식은, 현상액 토출 시에 웨이퍼가 회전하고 있다. 이 웨이퍼의 회전에 의해 웨이퍼에 토출된 현상액이 튀어, 파티클이 되어서 웨이퍼를 오염시킬 우려가 있다. 상기와 같이 웨이퍼의 직경이 커지면, 웨이퍼에 공급하는 액량이 많아지므로, 상기 액이 튀게 될 리스크가 높아진다. 또한, 특허문헌 3에는, 노즐의 하단부를 당해 노즐로부터 공급된 처리액에 접액시키고, 기판을 회전시켜서 당해 기판에 액막을 형성하는 기술에 대하여 기재되어 있지만, 상기 문제를 해결할 수 있는 것은 아니다.
특허 제3614769호 공보 특허 제4893799호 공보 일본 특허 공개 제2012-74589호 공보
본 발명은 이러한 사정에 있어서 이루어진 것으로, 그 목적은, 노광 후의 기판에 현상 처리를 행하는 데 있어서, 사용하는 현상액의 양 및 기판으로부터의 현상액의 액 튐을 억제하고, 또한 처리량을 높게 할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 현상 방법은, 노광 후의 기판을 기판 보유 지지부에 수평하게 보유 지지하는 공정과,
기판의 일부에 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하여 액 저류부를 형성하는 공정과,
기판을 회전시키는 공정과,
회전하는 상기 기판에 있어서의 현상액의 공급 위치가 당해 기판의 직경 방향을 따라서 이동하도록, 상기 현상액 노즐을 이동시켜서 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정과,
상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정에 병행하여 행해져, 상기 현상액 노즐과 함께 이동하고, 상기 기판에 대향하는 면이 상기 기판의 표면보다도 작은 접촉부를, 상기 액 저류부에 접촉시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판에 액 저류부를 형성하고, 회전하는 기판의 직경 방향으로 현상액 노즐을 이동시켜서 이 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시킨다. 이 액 저류부를 확장하는 것에 병행하여, 액 저류부에 접촉하는 접촉부를 현상액 노즐과 함께 이동시킨다. 그와 같이 함으로써, 기판의 외측에 불필요한 현상액이 공급되는 것을 억제하여, 현상액의 사용량을 억제할 수 있다. 또한, 현상액 공급 중에 기판의 회전수를 높게 할 필요가 없으므로, 현상액의 튐이 발생하는 것이 억제된다. 또한, 상기 접촉부의 표면 장력에 의해, 회전하는 기판 상의 현상액이 교반됨으로써, 당해 접촉부에 접촉하는 영역에 있어서 현상액의 농도가 불균일해지는 것이 억제된다. 따라서 현상액과 기판의 레지스트와의 반응이 저하되는 것을 방지하여, 처리량의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 현상 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 현상 장치의 평면도이다.
도 3은 상기 현상 장치에 설치되는 현상액 노즐의 종단 측면도이다.
도 4는 상기 노즐의 상면도이다.
도 5는 상기 노즐의 하면도이다.
도 6은 상기 노즐의 하방 액 저류부의 모식도이다.
도 7은 상기 노즐의 하방 액 저류부의 모식도이다.
도 8은 상기 액 저류부의 평면도이다.
도 9는 상기 현상 장치에 의한 제1 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 10은 상기 현상 장치에 의한 제1 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 11은 상기 현상 장치에 의한 제1 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 12는 상기 현상 장치에 의한 제1 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 13은 상기 현상 장치에 의한 제1 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 14는 상기 현상 장치에 의한 제1 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 15는 상기 공정에 관한 타임차트이다.
도 16은 상기 현상액 노즐의 웨이퍼 상에서의 이동 경로를 나타내는 설명도이다.
도 17은 상기 공정의 변형예 타임차트이다.
도 18은 다른 상기 현상 장치의 평면도이다.
도 19는 상기 현상 장치에 의한 제2 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 20은 상기 현상 장치에 의한 제2 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 21은 상기 현상 장치에 의한 제2 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 22는 상기 현상 장치에 의한 제2 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 23은 상기 공정에 관한 타임차트이다.
도 24는 상기 공정의 변형예의 타임차트이다.
도 25는 상기 현상 장치에 의한 제3 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 26은 상기 현상 장치에 의한 제3 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 27은 상기 현상 장치에 의한 제3 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 28은 상기 현상 장치에 의한 제3 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 29는 상기 공정에 관한 타임차트이다.
도 30은 상기 공정의 변형예의 타임차트이다.
도 31은 제4 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 32는 제4 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 33은 제4 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 34는 제4 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 35는 상기 공정에 관한 타임차트이다.
도 36은 상기 공정의 변형예의 타임차트이다.
도 37은 다른 현상 장치에 있어서의 현상액 노즐의 측면도이다.
도 38은 상기 다른 현상 장치의 평면도이다.
도 39는 상기 현상 장치에 의한 제5 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 40은 상기 현상 장치에 의한 제5 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 41은 상기 현상 장치에 의한 제5 실시 형태에 관한 공정도이다.
도 42는 다른 현상액 노즐의 측면도이다.
도 43은 다른 현상액 노즐의 하면도이다.
도 44는 다른 현상액 노즐의 측면도이다.
도 45는 다른 현상액 노즐의 하면도이다.
도 46은 다른 현상액 노즐의 측면도이다.
도 47은 다른 현상액 노즐의 하면도이다.
도 48은 다른 현상액 노즐의 종단 측면도이다.
도 49는 다른 현상액 노즐의 하면도이다.
도 50은 다른 현상액 노즐의 종단 측면도이다.
도 51은 다른 현상액 노즐의 하면도이다.
도 52는 제6 실시 형태의 공정에 관한 타임차트이다.
도 53은 제6 실시 형태의 웨이퍼의 상태를 도시하는 측면도이다.
도 54는 제6 실시 형태의 웨이퍼의 상태를 도시하는 측면도이다.
도 55는 상기 제6 실시 형태의 공정의 변형예에 관한 타임차트이다.
도 56은 제7 실시 형태의 공정에 관한 타임차트이다.
도 57은 제7 실시 형태의 웨이퍼의 상태를 도시하는 측면도이다.
도 58은 다른 현상액 노즐의 하면측 사시도이다.
도 59는 다른 현상액 노즐의 하면도이다.
도 60은 다른 현상액 노즐의 종단 측면도이다.
도 61은 다른 현상액 노즐의 종단 측면도이다.
도 62는 다른 현상액 노즐의 사시도이다.
도 63은 다른 현상액 노즐의 종단 측면도이다.
도 64는 다른 현상액 노즐의 종단 측면도이다.
도 65는 다른 현상액 노즐의 하면측 사시도이다.
도 66은 다른 현상액 노즐의 사시도이다.
도 67은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 68은 최저 노즐 직경과 노즐의 경로를 도시하는 모식도이다.
도 69는 최저 노즐 직경과 노즐의 경로를 도시하는 모식도이다.
도 70은 최저 노즐 직경과 노즐의 경로를 도시하는 모식도이다.
(제1 실시 형태)
도 1 및 도 2는 본 발명에 있어서의 제1 실시 형태에 관한 현상 장치(1)를 나타낸 것이며, 레지스트막이 그 표면에 형성된 웨이퍼(W)가 반송되어서 처리된다. 상기 레지스트막은, 소정의 패턴을 따라서 노광되고 있다. 이 현상 장치(1)는 기판 보유 지지부인 스핀 척(11)을 구비하고 있고, 스핀 척(11)은 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 흡착하여, 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지한다. 또한 스핀 척(11)은 회전축(12)을 통하여 하방에 설치된 회전 구동부(13)에 접속되어 있다.
현상 장치(1)에는, 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 컵체(2)가 설치되어 있다. 이 컵체(2)는 외부 컵(21)과 내부 컵(22)으로 이루어져, 컵체(2)의 상방측은 개구되어 있다. 상기 외부 컵(21)은 상부측이 사각 형상이며, 하부측이 원통 형상이다. 도면 중 부호 23은, 외부 컵(21)의 하부측에 설치되는 단차부이며, 도면 중 부호 24는 이 단차부(23)에 접속되는 승강부이다. 상기 내부 컵(22)은 원통 형상이며, 상부측이 내측으로 경사져 있다. 내부 컵(22)의 하단부면이 상기 외부 컵(21)의 승강 시에 단차부(23)와 접촉함으로써, 상방으로 밀어올려진다. 웨이퍼(W)로부터 현상액을 제거할 때에, 점선으로 나타낸 바와 같이 컵체(2)는 상승하여, 웨이퍼(W)로부터 비산하는 액을 받아낸다.
스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 하방측에는 원형판(25)이 설치되어 있고, 원형판(25)의 외측에는 종단면 형상이 산 모양인 가이드 부재(26)가 링 형상으로 설치되어 있다. 상기 가이드 부재(26)는 웨이퍼(W)로부터 흘러 떨어진 현상액이나 세정액을, 원형판(25)의 외측에 설치되는 액 수용부(27)로 가이드한다. 액 수용부(27)는 링 형상의 오목부로서 구성된다. 도면 중 부호 28은 폐액관이며, 액 수용부(27)에 접속되어 있다. 폐액관(28)은 폐액 탱크(도시하지 않음)에 접속되고, 그 도중에는 기액 분리기(도시하지 않음)가 설치되어, 배기와 폐액의 분리가 행해진다. 부호 15는 승강 기구이며, 핀(14)을 승강시킨다. 핀(14)의 승강에 의해, 도시하지 않은 기판 반송 기구와 스핀 척(11) 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 수 있다.
현상 장치(1)는 현상액 노즐(31)을 구비하고 있다. 이 현상액 노즐(31)은 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 액 저류부를 형성하는 동시에, 이 액 저류부에 선회류를 발생시키는 역할을 갖는다. 즉, 현상액 노즐(31)은 노즐의 역할 외에 선회류 발생 기구의 역할도 행한다. 도 3은, 현상액 노즐(31)의 종단 측면도이다. 또한, 도 4, 도 5는, 각각 현상액 노즐(31)의 상면도, 하면도이다. 현상액 노즐(31)은 상하로 긴 원기둥 형상으로 구성되어, 그 상면에는 오목부(32)가 마련되어 있다. 오목부(32)의 저면에는, 현상액 노즐(31)의 중심축 둘레에 복수의 개구부(33)가 개구되어 있다. 각 개구부(33)는 당해 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 중앙부에, 수직으로 개구된 토출구(36)에 접속되어 있다.
상기 하면(35)은 원형이며, 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)와 평행해지도록 형성되어 있다. 상기 토출구(36)는 현상액 노즐(31)의 중심축 상, 즉 상기 하면(35)의 중심부에 개구되어 있다. 하면(35)의 직경 d1은, 웨이퍼(W)의 직경보다도 작다. 웨이퍼(W)의 직경은, 예를 들어 450㎜인데, 이것보다 작은 직경의 웨이퍼(W)를 사용할 수도 있다. 웨이퍼(W)의 직경이 클수록, 이미 설명한 현상액의 소비량, 액의 튐 및 처리량의 각 문제에 대하여 큰 개선 효과가 기대된다. 현상액 노즐(31)의 재질로서는, 후술하는 바와 같이 표면 장력에 의해 현상액을 교반할 수 있도록, 예를 들어 수지가 사용된다. 이 수지로서는, 예를 들어 PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로 알킬비닐에테르 공중합체), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)이 사용된다.
상기 오목부(32)의 저면으로부터 연직 상방으로, 현상액 노즐(31)의 중심축을 따라 축(37)이 신장되어 있고, 당해 축(37)의 상단부는 회전 기구(38)에 접속되어 있다. 회전 기구(38)에 의해, 현상액 노즐(31)은 상기 중심축 둘레로 회전(자전)할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 현상액 노즐(31)은 상기 토출구(36)의 주위를 따라 회전한다. 상기 오목부(32)에는, 현상액 공급관(39)의 하류단부가 개구되어, 당해 현상액 공급관(39)으로부터 오목부(32)로 공급된 현상액은, 토출구(36)로부터 웨이퍼(W)로 토출된다. 현상액 공급관(39)의 하류단부는, 회전 기구(38)에 대하여 고정되어 있다. 도면 중 부호 3A는 현상액 공급원이며, 현상액 공급관(39)의 상류단부에 접속되어 있다. 이 현상액 공급원(3A)은 펌프나 밸브 등을 구비하고, 후술하는 제어부(10)로부터의 제어 신호에 따라, 현상액 노즐(31)로 현상액을 공급한다.
웨이퍼(W)에 대하여 현상 처리를 행할 때에, 도 3에 도시한 바와 같이 현상액 노즐(31)의 하면(35)은 웨이퍼(W)에 근접하여 대향한다. 이때, 웨이퍼(W) 표면과 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 거리 d2는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 2㎜이다. 이와 같이 하면(35)이 웨이퍼(W)에 근접한 상태에서 토출구(36)로부터 웨이퍼(W)로 현상액이 토출됨으로써, 현상액 노즐(31)의 하방에는 당해 하면(35)에 접촉한 상태의 액 저류부(30)가 형성된다.
이와 같이 액 저류부(30)가 형성된 상태에서, 회전 기구(38)에 의해 현상액 노즐(31)이 상기 중심축 주위로 회전한다. 도 6, 도 7은, 이렇게 현상액 노즐(31)이 회전할 때의 액 저류부(30)의 모습을 도시하는 측면도이다. 형성된 액 저류부(30)와 현상액 노즐(31)의 하면(35) 사이에는 표면 장력이 작용하여, 이들 액 저류부(30)와 상기 하면(35)은 서로 끌어당기고 있다. 현상액 노즐(31)이 회전하면, 이 표면 장력에 의해, 액 저류부(30)에는 당해 액 저류부(30)가 회전하는 작용이 더하여져, 도 6 중 화살표로 나타낸 바와 같이 현상액 노즐(31)의 회전 방향을 따른 액 흐름, 즉 선회류가 발생한다. 도 8에서는, 상방으로부터 본 선회류를 나타내고 있다. 도 8 중, 쇄선 화살표로 현상액 노즐(31)의 회전 방향을 나타내고, 실선 화살표로 액 저류부(30)에 있어서의 현상액이 흐르는 방향을 나타내고 있다.
이렇게 선회류가 발생함으로써, 현상액 노즐(31)의 하방에서는 도 7에 화살표로 나타낸 바와 같이 현상액이 교반되어, 현상액의 농도 균일성이 높아진다. 즉, 웨이퍼(W) 표면에 있어서 레지스트와 현상액이 반응하고, 그에 의해 웨이퍼(W) 표면의 현상액 농도가 저하되어도, 상기와 같이 현상액이 교반되고 있으므로, 그 농도가 저하된 현상액은 웨이퍼(W) 표면으로부터 분리되어, 레지스트와 미반응이고 농도가 높은 현상액이 웨이퍼(W) 표면에 공급된다. 따라서, 현상액과 레지스트 사이에 있어서의 반응이 촉진된다. 또한, 웨이퍼(W)의 면 내에 있어서 상기 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 하방 영역에 대해서는, 그와 같이 현상액의 농도 균일성이 높아지므로, 균일성 높게 레지스트와 현상액의 반응이 진행된다. 즉, 레지스트 패턴의 CD의 균일성이 높아진다.
이 현상 장치(1)에서는, 후술하는 바와 같이 현상액 노즐(31)을 수평 방향으로 이동시켜, 액 저류부(30)를 웨이퍼(W)의 중심부로부터 주연부로 확산시킨다. 그리고, 이 수평 이동에 병행하여 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이에 의해 현상액 노즐(31)의 하면(35)을 웨이퍼(W)의 표면 전체를 통과시켜, 웨이퍼(W) 표면 전체에서 현상액의 교반을 행한다. 상기 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 직경 d1, 웨이퍼(W)의 회전수, 현상액 노즐(31)의 수평 이동 속도는, 그와 같이 현상액 노즐(31)의 하면(35)이 웨이퍼(W) 표면 전체를 통과할 수 있도록 설정된다. 현상액 노즐(31)의 수평 이동 속도는, 예를 들어 10㎜/초 내지 100㎜/초이다. 하면(35)의 직경 d1은, 예를 들어 50㎜ 내지 200㎜이다. 웨이퍼(W)의 회전수는, 웨이퍼(W)에 현상액을 토출했을 때에 액 튐을 억제하기 위해서 100rpm 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10rpm 내지 50rpm이다. 또한, 충분히 현상액의 교반을 행하기 위해서, 현상액 노즐(31)의 회전수는, 예를 들어 50rpm 내지 1000rpm으로 한다.
도 2로 돌아와, 현상 장치(1)의 설명을 계속한다. 회전 기구(38)는 아암(41)의 선단부에 고정되고, 아암(41)의 기단부측은 이동 기구(42)에 접속된다. 이동 기구(42)에 의해 아암(41)이 승강한다. 또한, 이동 기구(42)는 수평하게 신장하는 가이드 레일(43)을 따라 이동하고, 현상액 노즐(31)을 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 직경을 따라 이동시킬 수 있다. 도면 중 부호 44는 현상액 노즐(31)의 대기 영역이며, 컵체(2)의 외측에 설치되어 있다.
도 1, 도 2 중 부호 45는 세정액 노즐이며, 현상 처리 후, 웨이퍼(W)의 세정 처리를 행하기 위해, 세정액(순수)을 웨이퍼(W)에 공급한다. 도 1 중 부호 46은 세정액 공급원이며, 펌프나 밸브 등을 구비하고, 제어부(10)로부터의 제어 신호를 따라서 상기 세정액을 세정액 노즐(45)에 공급한다. 도 2 중 부호 47은 세정액 노즐(45)을 지지하는 아암이다. 도면 중 부호 48은 이동 기구이며, 아암(47)을 승강시키는 동시에 가이드 레일(49)을 따라 가로 방향으로 이동한다. 도면 중 부호 40은 세정액 노즐(45)의 대기 영역이며, 컵체(2)의 외측에 설치되어 있다.
현상 장치(1)에는, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(10)가 설치된다. 제어부(10)는 도시하지 않은 프로그램 저장부를 갖고 있다. 이 프로그램 저장부에는, 후술하는 작용에서 설명하는 현상 처리가 행해지도록 명령이 짜여진, 예를 들어 소프트웨어로 이루어지는 프로그램이 저장된다. 이 프로그램이 제어부(10)에 판독됨으로써, 제어부(10)는 현상 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 출력한다. 그에 의해, 이동 기구(42, 48)에 의한 현상액 노즐(31), 세정액 노즐(45)의 이동, 회전 기구(38)에 의한 현상액 노즐(31)의 회전, 현상액 공급원(3A) 및 세정액 공급원(46)에 의한 현상액 노즐(31), 세정액 노즐(45)에의 현상액 및 세정액의 공급, 스핀 척(11)에 의한 웨이퍼(W)의 회전, 핀(14)의 승강 등의 각 동작이 제어되고, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)에 현상 처리 및 세정 처리를 행할 수 있다. 이 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그네트 옵티컬 디스크 또는 메모리 카드 등의 기억 매체에 수납된 상태에서 프로그램 저장부에 저장된다.
계속해서, 도 9 내지 도 14의 현상 장치(1)의 동작도를 참조하면서, 당해 현상 장치(1)를 사용하여 행해지는 현상 처리 및 세정 처리의 순서에 대하여 설명한다. 또한, 도 15의 타임차트도 적절히 참조한다. 이 타임차트에서는, 현상 처리를 개시하고 나서 경과 시간(처리 시간)과, 현상액 노즐(31)의 회전수 및 웨이퍼(W)의 회전수의 관계를 나타내고 있다. 실선 그래프가 현상액 노즐(31)의 회전수, 일점 쇄선의 그래프가 웨이퍼(W)의 회전수를 각각 나타낸다. 또한, 이 타임차트에서는, 현상액 노즐(31)로부터 현상액이 토출되는 기간 및 현상액을 토출하는 동안에 현상액 노즐(31)이 이동하고 있는 기간을, 각각 바에 의해 나타내고 있다.
우선, 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해 현상 장치(1)로 반송되어, 스핀 척(11)에 보유 지지되면, 현상액 노즐(31)이 대기 영역(44)으로부터 웨이퍼(W)의 중앙부 상으로 이동하고, 도 3에서 설명한 바와 같이 그 하면(35)이 웨이퍼(W)에 근접하도록 하강한다(도 9). 계속해서, 현상액 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)에 현상액이 공급되는 동시에 현상액 노즐(31)이 평면에서 볼 때 반시계 방향으로 회전하고(도 15의 차트 중 시각 t1), 현상액 노즐(31)의 하면(35)과 웨이퍼(W) 사이에, 당해 하면(35)에 접하도록, 상기 하면(35)보다도 큰 액 저류부(30)가 형성되고, 도 6 내지 도 8에서 설명한 바와 같이 액 저류부(30)에 선회류가 발생하여, 상기 하면(35)의 하방 현상액이 교반된다(도 10).
현상액 노즐(31)의 회전수가 상승하여 소정의 회전수가 되면, 당해 소정의 회전수로 현상액 노즐(31)의 회전이 계속된다. 그러한 후, 웨이퍼(W)가 평면에서 볼 때 시계 방향으로 회전하고, 회전수가 상승한다. 웨이퍼(W)의 회전수가 예를 들어 10rpm에 달하면, 당해 10rpm으로 웨이퍼(W)의 회전이 계속되는 동시에, 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부 상을 향해, 웨이퍼(W)의 반경 상을 그 표면을 따라, 예를 들어 10㎜/초로 이동 개시한다(시각 t2). 이에 의해, 액 저류부(30)는 상기 현상액 노즐(31)의 하면(35)에 접한 상태에서, 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 확산된다(도 11). 또한, 현상액 노즐(31)은 평면에서 볼 때 시계 방향으로 회전해도 된다. 단, 각 도 10, 도 11에 나타낸 예에서는, 웨이퍼(W)와 현상액 노즐(31)이 서로 반대 방향으로 회전하고 있으므로, 현상액 노즐(31)의 하방에서는 현상액에 작용하는 힘이 커지고, 보다 확실하게 현상액의 교반이 행해져, 현상액 농도의 균일성이 보다 높아진다.
현상액 노즐(31)은 확산되는 액 저류부(30)를 앞지르지 않도록, 회전하면서 웨이퍼(W) 상에서 이동을 계속한다. 그렇게 현상액 노즐(31)이 액 저류부(30)를 앞지르지 않도록 하는 것은, 추월이 일어나거나 하면, 웨이퍼(W) 표면에서 액 저류부(30)가 복수 군데 형성된다. 즉 웨이퍼(W) 표면에서 현상액의 끊어짐이 일어나게 된다. 그렇게 되면, 각 액 저류부(30)가 개별로 웨이퍼(W) 표면을 확산하여, 각 액 저류부(30)의 계면끼리가 합쳐진다. 그러면, 그 영향을 받아서 당해 부위의 레지스트 패턴의 CD가, 다른 부위에 있어서의 레지스트 패턴의 CD와 달라져 버릴 우려가 있다. 즉, 레지스트 패턴의 면 내의 CDU(Critical Dimension Uniformity)가 저하될 우려가 있다. 그로 인해, 상기 추월이 일어나지 않도록 현상액 노즐(31)의 이동 속도가 설정된다.
웨이퍼(W)의 주연부를 향해 확산되는 액 저류부(30)의 하방에서는 웨이퍼(W) 표면의 레지스트막과, 당해 액 저류부(30)를 구성하는 현상액의 반응이 진행된다. 이 액 저류부(30) 중 현상액 노즐(31)의 하방에서는, 이미 설명한 바와 같이 선회류에 의해 현상액이 교반되어, 현상액의 농도가 균일화된다. 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부 위로 이동하고, 웨이퍼(W) 전체면이 현상액에 덮이면, 현상액 노즐(31)의 이동이 정지된다(시각 t3, 도 12). 그런데, 웨이퍼(W) 전체면(표면 전체)이라 함은, 레지스트 패턴의 형성 영역 전체를 의미하며, 예를 들어 웨이퍼(W)의 주연부에 상기 형성 영역이 설치되어 있지 않은 웨이퍼(W)에 대해서는, 웨이퍼(W)의 주연부에 현상액의 액 저류부를 형성하지 않아도 된다. 도 12에서는, 웨이퍼(W)의 둘레 단부보다도 약간 내측까지, 액 저류부(30)를 형성한 예를 나타내고 있지만, 웨이퍼(W)의 둘레 단부에 대해서도 액 저류부(30)에 피복되도록 해도 된다.
이렇게 액 저류부(30)가 웨이퍼(W) 전체면에 형성될 때까지, 전술한 바와 같이 현상액 노즐(31)은 상기 웨이퍼(W)의 전체면을 통과하여 현상액의 교반을 행한다. 도 16에는, 웨이퍼(W) 표면에서 본 현상액 노즐(31)의 경로를 나타내고 있다. 도면 중의 점선은, 현상액 노즐(31)의 토출구(36)의 궤적을 나타낸다. 현상액 노즐(31)의 이동이 정지한 후, 현상액 노즐(31)의 회전수 및 웨이퍼(W)의 회전수가 저하되어, 이 회전이 정지된다(시각 t4). 예를 들어 현상액 노즐(31)의 회전 정지와 동시에 현상액 노즐(31)로부터의 현상액의 공급이 정지되고, 현상액 노즐(31)은 대기 영역(44)으로 복귀한다.
웨이퍼(W) 위에 정지된 액 저류부(30)에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 전체에서 레지스트막과 현상액의 반응이 더욱 진행된 후(도 13), 세정액 노즐(45)이 웨이퍼(W)의 중심부 위에 위치하는 동시에, 웨이퍼(W)가 소정의 회전수로 회전한다. 웨이퍼(W)의 중심부 위에 세정액이 토출되고, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주연부로 확산되어, 웨이퍼(W)로부터 현상액의 액 저류부(30)가 제거된다(도 14). 세정액의 토출이 정지된 후, 웨이퍼(W)의 회전이 계속되어 세정액이 웨이퍼(W)로부터 원심 탈수되어, 웨이퍼(W)가 건조된다. 그러한 후, 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해, 웨이퍼(W)는 현상 장치(1)로부터 반출된다.
이 현상 장치(1)에 의하면, 현상액 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 중심부에 현상액을 토출하여, 현상액 노즐(31)에 접하도록 현상액의 액 저류부(30)를 형성하는 동시에, 현상액 노즐(31)을 회전시킴으로써, 이 액 저류부(30)에 선회류를 발생시킨다. 그리고, 현상액 노즐(31)의 회전 및 현상액의 토출이 계속되면서, 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 주연부 상으로 이동시키는 동시에 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)의 전체면에 현상액의 액 저류부(30)를 확산시키고 있다. 현상액 노즐(31)이 주연부 상에 위치한 후는 현상액의 공급을 정지하고, 웨이퍼(W)의 외측으로 흘러 떨어지는 현상액의 양을 억제할 수 있다. 따라서, 현상액의 소비량을 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 원심력에 의해, 현상액을 웨이퍼(W) 표면에서 확산시킬 필요가 없으므로, 웨이퍼(W)의 회전수를 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 토출된 현상액이 웨이퍼(W)의 회전에 의해 튀는 것이 억제되므로, 이 튄 액이 파티클이 되어 웨이퍼(W)를 오염시키는 것이 억제된다. 또한, 현상액 노즐(31)의 회전에 의해, 현상액 노즐(31)의 하방 현상액이 교반되므로, 미반응의 레지스트와 미반응의 현상액이 접촉되기 쉬워져, 상기 레지스트의 반응이 촉진되므로, 처리량의 향상을 도모할 수 있다.
그런데, 배경기술의 항목에서 설명한 정지 현상 방식에서는 웨이퍼(W) 위에 현상액의 패들을 형성한 후, 패들의 각 부가 환경에 의한 요인으로 흔들릴 우려가 있어, 웨이퍼(W)의 면 내에서 CD가 변동될 우려가 있다. 회전 현상 방식에 있어서는 웨이퍼(W)의 회전에 의해, 웨이퍼(W) 표면을 현상액이 교반되기 때문에, 상기 요동에 의한 CD의 편차는 억제된다. 그러나, 회전 현상 방식에서는, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라서 현상액을 공급하고, 웨이퍼(W)에 공급된 공급 위치로부터 떨어진 위치로 현상액이 흐르고, 흐르는 동안에 레지스트에 접촉하여 현상액의 농도가 변화된다. 즉, 현상액의 액 흐름 방향에 있어서의 CD 분포가 다를 우려가 있다. 그러나 이 현상 장치(1)에 의하면, 현상액 노즐(31)의 하방에 국소적으로 선회류를 발생시켜서 현상액을 교반하고, 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 표면 전체를 통과하도록 웨이퍼(W)의 회전과 현상액 노즐(31)과의 이동을 행하고 있다. 따라서, 상기 회전 현상 방식과 같이, 액 흐름에 의한 웨이퍼(W) 면 내에서의 현상액의 농도 편차가 없고, 당해 면 내에서 균일성이 높아 레지스트와 현상액의 반응이 일어난다. 즉, 현상 장치(1)의 현상 방식에 의하면, 정지 현상 방식 및 회전 현상 방식에 비해, 웨이퍼(W) 면 내에 있어서의 CD의 균일성(CDU)을 보다 높게 할 수 있다.
또한, 예를 들어 웨이퍼(W)에 물에 대한 접촉각이 비교적 높은 레지스트막이 성막되고, 이 레지스트가 액침 노광에 의해 노광되고 있는 것으로 한다. 즉, 미노광부에 대해서는 상기 접촉각이 높은 상태인 채 현상 처리를 행하는 것으로 한다. 이 웨이퍼(W)를 정지 현상 방식에 의해 현상하면, 미노광부의 상기 접촉각이 높은 상태에서 처리가 진행되고, 현상 후, 세정액(순수)이 공급되었을 때에 당해 미노광부의 발수성에 의해, 액 끊어짐이 일어나 버릴 우려가 있다. 그러나 이 현상 장치(1)에 의하면 액 저류부(30)가 웨이퍼(W)의 주연부로 확산되는 데 있어서, 현상액이 교반됨으로써, 레지스트의 용해 생성물이 미노광부로 확산된다. 그리고, 상기 미노광부가 상기 용해 생성물에 접함으로써 친수화된다. 그로 인해, 미노광부에 있어서의 세정액의 액 끊어짐이 발생하는 것이 억제되므로, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 현상액이 교반됨으로써, 용해 생성물이 현상액에 긁어내어지므로, 당해 용해 생성물이 잔사로서 레지스트 패턴 위에 남아, 패턴의 개구 불량으로서의 현상 결함으로 되는 것이 억제된다.
또한, 현상 장치(1)에 의한 상기 현상 방법에 의하면, 웨이퍼(W) 상의 현상액 노즐(31)의 각 위치에 있어서의 당해 현상액 노즐(31)의 회전수 및/또는 현상액 노즐(31)의 이동 속도를 조정함으로써, 웨이퍼(W) 면 내의 CD 분포를 조정할 수 있다. 이와 같이 적은 파라미터로 상기 CD 분포를 조정할 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 면 내에서 CD의 균일성을 높게 하기 위해, 현상 장치(1)의 조정에 필요로 하는 시간이 적어도 된다.
제1 실시 형태의 변형예인 현상 처리에 대하여 설명한다. 도 17은, 이 변형예에 있어서의 타임차트를 나타내고 있으며, 도 15에서 설명한 타임차트와는 현상액 노즐(31)의 회전수 제어에 대하여 상이하다. 이 변형예에서는, 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 중심부 상으로부터 주연부 상을 향해 이동함에 따라서, 점차 그 회전수가 상승한다. 그리고, 주연부 상에 위치한 후도 소정의 시간, 상기 회전수는 상승을 계속한다. 그러한 후, 회전수가 저하되어, 현상액 노즐(31)의 회전이 정지된다. 이러한 차이를 제외하고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 현상 장치(1)의 각 부 동작이 제어된다.
액 저류부(30)를 중심부로부터 주연부를 향해 확산시키고 있으므로, 현상액에 접하는 시간이 웨이퍼(W)의 주연부를 향할수록 짧다. 따라서, 상기 변형예에서는, 현상액 노즐(31)이 주연부측을 향할수록, 그 회전수가 높아지도록 제어하여 현상액의 교반을 촉진하고, 현상액과 레지스트의 반응성이 높아지도록 하고 있다. 이렇게 회전수를 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 면 내에 있어서의 CD의 균일성이, 보다 높아지도록 하고 있다.
제1 실시 형태에서는 액 저류부(30)를 웨이퍼(W)의 중심부로부터 주연부로 확산시키기 위해, 웨이퍼(W)의 회전을 행하고 있지만, 그와 같이 회전을 행하지 않아도 된다. 예를 들어, 현상액 노즐(31)의 하면(35)을 웨이퍼(W)와 동일하거나 그것보다도 크게 형성하여, 하면(35)을 웨이퍼(W)에 근접시킨다. 하면(35)의 토출구(36)는 웨이퍼(W)의 중심부 상에 위치시킨다. 그리고, 현상액 노즐(31)로부터 현상액을 공급하고, 현상액 노즐(31)을 회전시킨다. 현상액 노즐(31)의 가로 방향의 이동은 행하지 않는 것으로 한다. 이에 의해, 액 저류부(30)는 선회류를 형성하면서, 웨이퍼(W)의 중심부로부터 주연부를 향해 확산되어, 웨이퍼(W) 표면 전체에서 현상액이 교반된다. 그런데 현상액 노즐(31)이 회전되면, 하면(35)의 하방의 액 흐름을 따라, 하면(35)보다도 약간 외측의 영역에도 액 흐름이 발생하고, 선회류가 형성된다. 그로 인해, 상기와 같이 웨이퍼(W)의 회전 및 현상액 노즐(31)의 가로 방향 이동을 행하지 않고 선회류를 형성할 경우, 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 크기는, 웨이퍼(W) 표면의 크기보다 약간 작게 형성해도 된다.
기판으로서는 원형인 것에 한정되지 않고, 각형의 기판을 이 현상 장치(1)에 의해 처리해도 된다. 또한, 상기한 예에서는 현상액의 액 저류부를 웨이퍼(W)에 형성하고 있지만, 이렇게 웨이퍼(W)에 공급되는 처리액으로서는 현상액에 한정되지 않고, 상기 세정액을 현상액과 마찬가지로 웨이퍼(W)에 액막 형성하여, 웨이퍼(W)를 세정해도 된다.
상기 제1 실시 형태에 있어서, 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 중앙부 상에서 주연부 상을 향해 이동시키는 대신에, 현상액 노즐(31)을 주연부 상에서 중심부 상으로 이동시켜도 된다. 이 이동 중에 있어서는, 제1 실시 형태와 동일하게 현상액 노즐(31)의 회전, 현상액의 토출, 웨이퍼(W)의 회전을 행한다. 즉, 웨이퍼(W)의 주연부로부터 중심부를 향해 현상액의 액 저류부(30)를 확산하는 동시에, 액 저류부(30)에 선회류를 형성한다. 단, 이와 같이 액 저류부(30)를 확산시키면, 웨이퍼(W)의 중심부에서, 웨이퍼(W) 표면을 확산한 현상액의 계면끼리가 접촉하여, 현상액이 합류하게 된다. 이렇게 현상액이 합류함으로써, 상기와 같이 웨이퍼(W)의 면 내에 있어서의 CDU가 저하될 우려가 있으므로, 액 저류부(30)는 웨이퍼(W)의 중심부로부터 주연부를 향해 확산시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 예에서는 현상액 노즐(31)의 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따른 이동과, 웨이퍼(W)의 회전을 서로 병행하여 행하여, 액 저류부(30)를 웨이퍼(W)의 전체면에 형성하고 있지만, 이렇게 액 저류부(30)를 형성하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태에서, 현상액 노즐(31)을 이미 설명한 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심부로부터 주연부를 향해 이동시켜, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라서 현상액을 액막 형성한다. 그러한 후, 웨이퍼(W)를 회전시키고, 원심력에 의해 웨이퍼(W) 표면에서 현상액을 유동시켜, 웨이퍼(W) 전체가 현상액에 피복되도록 해도 된다. 이렇게 처리를 행해도, 현상액의 사용량 삭감, 현상액의 튐 억제, 상기 현상액의 유동에 의한 반응 촉진을 도모할 수 있다. 단, 웨이퍼(W) 면 내에서 CDU를 높게 하기 위해서, 상기와 같이 웨이퍼(W)의 회전과, 현상액 노즐(31)의 이동을 병행하여 행하는 것이 유효하다.
(제2 실시 형태)
계속해서 제2 실시 형태에 대해서, 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 18에 제2 실시 형태에서 사용되는 현상 장치(5)의 평면도를 나타내고 있다. 이 현상 장치(5)의 현상 장치(1)와의 차이점으로서는, 현상액 노즐(31)이 2개 설치되어 있는 점이다. 그리고, 현상액 공급관(39), 아암(41), 이동 기구(42), 가이드 레일(43) 및 대기 영역(44)에 대해서는, 현상액 노즐(31)마다 설치되어 있다. 이에 의해, 회전, 현상액의 토출 및 웨이퍼(W)의 직경 방향 상에 있어서의 이동에 대해서, 각 현상액 노즐(31)로 독립하여 행할 수 있다. 설명의 편의상, 이 현상액 노즐(31)을 제1 현상액 노즐(31A), 제2 현상액 노즐(31B)로서 나타낸다.
계속해서, 제2 실시 형태의 현상 처리에 대해서, 도 19 내지 도 22의 현상 장치(5)의 동작도와, 도 23의 타임차트를 참조하면서 설명한다. 이 도 23의 타임차트는, 도 15와 마찬가지로, 웨이퍼(W)의 회전수, 현상액 노즐의 회전수, 현상액을 토출하는 기간 및 현상액 노즐이 이동하는 기간을 나타내고 있으며, 제1 현상액 노즐(31A)의 회전수의 변화를 실선 그래프로, 제2 현상액 노즐(31B)의 회전수의 변화를 이점 쇄선 그래프로 각각 나타내고 있다.
우선, 정지한 웨이퍼(W)의 중심부 상에 제1 현상액 노즐(31A)이 위치하고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 웨이퍼(W)에 근접한다(도 19). 또한, 편의상, 도시는 생략하고 있지만, 제2 현상액 노즐(31B)이, 웨이퍼(W)의 직경 상에 있어서의 중심부와 주연부 사이의 소정의 위치(편의상, 중간부로 함)의 상방에서 대기한다. 상기 제1 현상액 노즐(31A)이 평면에서 볼 때 반시계 방향으로 회전하는 동시에, 당해 제1 현상액 노즐(31A)로부터 현상액이 토출되고(도 23의 타임차트 중, 시각 s1), 제1 현상액 노즐(31A)의 하방에 액 저류부(30)가 형성되는 동시에, 액 저류부(30)에 선회류가 발생한다(도 20).
평면에서 볼 때 시계 방향으로 웨이퍼(W)의 회전이 개시되어, 소정의 회전수에 달하면, 제1 현상액 노즐(31A)이 웨이퍼(W)의 주연부 상을 향해 이동하고(시각s2), 액 저류부(30)가 웨이퍼(W)의 주연부로 확산된다. 그 후, 제2 현상액 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 상기 중간부에 근접하도록 하강하고, 제1 현상액 노즐(31A)에 의해 형성된 액 저류부(30) 상에 위치한다. 제2 현상액 노즐(31B)이 평면에서 볼 때 반시계 방향으로 회전하는 동시에 당해 제2 현상액 노즐(31B)로부터 현상액이 토출된다(도 21, 시각 s3). 이에 의해, 제2 현상액 노즐(31B)의 하방에 있어서도 액 저류부(30)에 선회류가 형성된다. 또한, 제2 현상액 노즐(31B)은, 상기 회전 및 현상액의 토출을 행하는 동시에, 제1 현상액 노즐(31A)의 이동 방향과는 반대 방향으로, 웨이퍼(W)의 반경 상을 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 이동한다.
제1 및 제2 현상액 노즐(31A, 31B)이 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 이동을 계속하고, 주연부 상에 도달하여 액 저류부(30)가 웨이퍼(W) 전체면에 형성되면, 이들 현상액 노즐(31A, 31B)의 이동이 정지된다(도 22, 시각 s4). 그 후, 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전수가 저하되어, 회전이 정지되는 동시에 당해 현상액 노즐(31A, 31B)로부터의 현상액의 토출이 정지된다(시각 s5). 이렇게 현상액의 토출을 정지할 때까지, 제1 현상액 노즐(31A)은, 제1 실시 형태의 현상액 노즐(31)과 마찬가지로, 웨이퍼(W)의 전체면을 통과한다. 각 현상액 노즐(31A, 31B)로부터의 현상액의 토출 정지 후는 제1 실시 형태와 마찬가지로 현상액의 액 저류부(30)에 의해, 레지스트의 반응이 진행되어, 시각 s5로부터 소정 시간 경과 후에, 웨이퍼(W)의 회전 및 세정액의 공급이 행해져, 현상액이 웨이퍼(W)로부터 제거된다.
이 제2 실시 형태에 있어서는, 상기와 같이 웨이퍼(W)의 중심부는, 현상액 노즐(31A)에 의해 현상액의 교반이 행해지고, 웨이퍼(W)의 상기 중간부로부터 주연부에 이르기까지는, 현상액 노즐(31A, 31B)에 의해 현상액의 교반이 행하여진다. 즉, 제2 현상액 노즐(31B)은, 중간부로부터 주연부에 이르는 영역에서, 제1 현상액 노즐(31A)에 의한 액 저류부(30)의 교반 작용을 보조하기 위해 설치되어 있다. 이렇게 처리를 행함으로써, 중간부로부터 주연부에 이르는 영역에서 상기 현상액의 교반을 촉진하여, 현상액 농도의 균일성을 높일 수 있다. 그에 의해, 웨이퍼(W)의 면 내에 있어서의 레지스트 패턴의 CD의 균일성을, 보다 확실하게 높게 할 수 있다. 특히, 웨이퍼(W)가 대형이면, 제1 실시 형태에서 설명한 액 저류부(30)의 흐름을 따라서 웨이퍼(W)의 주연부측으로 흘러나오는 용해 생성물의 양이 많아져, 현상액의 농도 균일성을 높게 하기 어려워질 우려가 있으므로, 이렇게 각 현상액 노즐(31A, 31B)을 사용하여 교반을 하는 것이 유효하다.
도 24에는, 제2 실시 형태의 변형예의 타임차트를 나타내고 있다. 도 23의 타임차트와의 차이점은, 제1 실시 형태의 변형예와 마찬가지로, 현상액 노즐(31)의 회전수를, 웨이퍼(W)의 주연부를 향함에 따라서 상승시키고 있는 것이다. 본 예에서는 제1 및 제2 현상액 노즐(31A, 31B) 모두 회전수를 상승시키고 있지만, 어느 한쪽만을 상승시키도록 해도 된다.
상기한 예에서는, 제1 현상액 노즐(31A)과 제2 현상액 노즐(31B)은, 동일한 방향으로 회전하고 있지만, 서로 반대 방향으로 회전하도록 해도 된다. 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전수에 대해서는, 예를 들어 50rpm 내지 1000rpm이다. 서로 동일한 회전수로 설정해도 되고, 다른 회전수로 설정해도 된다. 또한, 제2 현상액 노즐(31B)의 하면(35)과, 제1 현상액 노즐(31A)의 하면(35)은 동일한 크기로 구성해도 되고, 서로 다른 크기로 구성해도 된다. 다른 크기로 구성할 경우, 제2 현상액 노즐(31B)은, 제1 현상액 노즐(31A)의 교반을 보조할 목적으로, 예를 들어 제2 현상액 노즐(31B)의 하면(35)은 제1 현상액 노즐(31A)의 하면(35)보다도 작게 구성된다. 또한, 제2 현상액 노즐(31B)에 대해서는 현상액의 토출을 행하지 않고, 회전에 의한 교반만을 행하도록 해도 된다.
(제3 실시 형태)
계속해서, 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 이 제3 실시 형태에 있어서는, 제2 실시 형태에서 설명한 현상 장치(5)가 사용된다. 제3 실시 형태의 현상 처리에 대해서, 도 25 내지 도 28의 현상 장치(5)의 동작도를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제3 실시 형태의 현상 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전수, 각 현상액 노즐의 회전수, 현상액의 토출 기간 및 각 현상액 노즐의 이동 기간을, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 도 29의 타임차트에 나타내고 있다.
웨이퍼(W)의 중심부 상에 제1 현상액 노즐(31A)이, 웨이퍼(W)의 주연부 상에 제2 현상액 노즐(31B)이 각각 위치하고, 웨이퍼(W)에 근접하도록 하강한다(도 25). 제1 현상액 노즐(31A) 및 제2 현상액 노즐(31B)로부터 현상액이 각각 토출되는 동시에 이들 현상액 노즐(31A, 31B)이 평면에서 볼 때 반시계 방향으로 회전하고, 각 현상액 노즐(31A, 31B)의 하방에 액 저류부(30)가 각각 형성되는 동시에, 각 액 저류부(30)에 선회류가 형성된다(도 26, 도 29의 차트 중, 시각 v1). 웨이퍼(W)가 평면에서 볼 때 시계 방향으로 회전을 개시하여 소정의 회전수가 되면, 제1 현상액 노즐(31A)은 웨이퍼(W)의 주연부측으로, 제2 현상액 노즐(31B)은 웨이퍼(W)의 중심부측으로, 서로 동일한 방향으로 이동한다(시각 v2).
제1 현상액 노즐(31A), 제2 현상액 노즐(31B)에 의해 각각 형성된 액 저류부(30)는 각 현상액 노즐(31A, 31B)의 이동에 의해 웨이퍼(W) 표면을 확산시키고(도 27), 서로 그 계면끼리가 합쳐져, 웨이퍼(W) 전체가 액 저류부(30)로 피복된다. 그 사이, 다른 실시 형태와 마찬가지로 현상액 노즐(31A, 31B)의 하방에서는 선회류에 의해, 현상액이 교반된다. 제1 현상액 노즐(31A), 제2 현상액 노즐(31B)이 각각 웨이퍼(W)의 중간부에 위치하면, 이들 현상액 노즐(31A, 31B)의 이동이 정지된다(시각 v3, 도 28). 그러한 후, 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전이 정지되는 동시에 각 현상액 노즐(31A, 31B)로부터 현상액의 토출이 정지된다(시각 v4). 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전이 개시된 후 정지될 때까지, 웨이퍼(W)의 전체면은, 제1 현상액 노즐(31A)의 하방이나 제2 현상액 노즐(31B)의 하방 중 적어도 어느 하나를 통과한다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 전체면에서 현상액의 교반이 행하여진다.
이 제3 실시 형태에 의하면, 제1 현상액 노즐(31A), 제2 현상액 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 면 내의 서로 다른 영역에, 서로 병행하여 액 저류부(30)를 형성하고, 당해 액 저류부(30)를 확산시키는 동시에, 각 액 저류부(30)에 선회류를 발생시킨다. 따라서, 웨이퍼(W) 전체면에 빠르게 액 저류부(30)를 형성하는 동시에 웨이퍼(W) 전체면에서 현상액의 교반을 행할 수 있다. 결과적으로 현상 처리에 필요로 하는 시간을, 더욱 짧게 할 수 있다는 효과가 있다. 단, 상기와 같이 웨이퍼(W) 상에서 현상액의 계면끼리가 합쳐지면, CDU가 저하될 우려가 있으므로, 당해 CDU를 높게 하기 위해서는 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 같이 처리를 행하는 것이 바람직하다.
도 30에는, 제3 실시 형태의 변형예의 타임차트를 나타내고 있다. 도 29의 타임차트와의 차이점은, 제1 현상액 노즐(31A)의 회전수를, 당해 제1 현상액 노즐(31A)이 웨이퍼(W)의 중심부 상에서 중간부 상으로 이동함에 따라서 상승시키고 있는 것과, 제2 현상액 노즐(31B)의 회전수를, 당해 제2 현상액 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 주연부 상에서 중간부 상으로 이동함에 따라서 상승시키고 있는 것이다. 이 제3 실시 형태에서는 중간부를 향해 액 저류부(30)가 확산되므로, 당해 중간부를 향할수록 현상액과 레지스트의 접촉 시간이 짧다. 그로 인해, 이 도 30의 타임차트에서 나타낸 바와 같이 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전수를 제어하여, 웨이퍼(W) 면 내에 있어서의 CDU의 향상을 도모하고 있다. 이 제3 실시 형태에 있어서도, 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전 방향 및 회전수는, 서로 달라도 된다. 각 현상액 노즐(31A, 31B)의 하면(35)의 크기도 서로 달라도 된다.
(제4 실시 형태)
계속해서, 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 이 제4 실시 형태에 있어서는 제1 실시 형태에서 설명한 현상 장치(1)가 사용된다. 제4 실시 형태의 현상 처리에 대해서, 제1 실시 형태의 현상 처리와의 차이점을 중심으로, 도 31 내지 도 34의 공정도를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제4 실시 형태의 타임차트인 도 35도 적절히 참조한다.
제1 실시 형태와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 중심부 상에 현상액 노즐(31)이 근접하고, 현상액이 토출되어서 액 저류부(30)가 형성되는 동시에, 현상액 노즐(31)의 회전에 의해 액 저류부(30)에 선회류가 형성된다(도 31, 도 35의 차트 중, 시각 x1). 웨이퍼(W)가 회전하고, 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부 상을 향해 이동하여(시각 x2), 액 저류부(30)가 웨이퍼(W)의 주연부로 확산된다(도 32). 웨이퍼(W)의 주연부 상에 현상액 노즐(31)이 위치하고, 액 저류부(30)가 웨이퍼(W) 전체로 확산되면, 현상액 노즐(31)로부터의 현상액의 토출이 정지되고(시각 x3), 현상액 노즐(31)이 회전을 계속하면서 웨이퍼(W)의 중심부 상을 향해 이동한다(도 33). 이에 의해, 계속해서 액 저류부(30)에는 선회류가 형성된다. 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 중심부 상에 위치하면(도 34), 현상액 노즐(31)의 회전 및 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다(시각 x4). 그리고, 예를 들어 웨이퍼(W)의 회전이 정지함과 대략 동시에, 세정액 노즐(45)로부터 세정액을 공급하여 웨이퍼(W)를 세정한다.
상기와 같이 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 중심부 상과 주연부 상 사이에서 왕복 이동시킴으로써, 웨이퍼(W) 전체면의 각 부는 2회, 현상액 노즐(31)의 하방을 통과하여, 당해 각 부의 현상액이 교반된다. 따라서, 이 제4 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태보다도 현상액과 레지스트의 반응을 더욱 촉진할 수 있다. 결과적으로, 현상액 노즐(31)의 회전을 정지시키고 나서, 세정액 노즐(45)에 의해 세정액을 토출할 때까지의 시간은, 제1 실시 형태보다도 짧게 설정할 수 있다. 이 제4 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태보다도 처리량의 향상을 더욱 도모할 수 있다.
도 36에는, 제4 실시 형태의 변형예의 타임차트를 나타내고 있다. 도 36의 타임차트와의 차이점은, 현상액 노즐(31)의 회전수를, 당해 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 중심부 상에서 주연부 상으로 이동함에 따라서 상승시키고, 주연부 상에서 중심부 상으로 이동함에 따라서 저하시키고 있는 것이다. 이것은, 제1 실시 형태의 변형예에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 주연부를 향할수록, 현상액과 레지스트의 접촉 시간이 짧기 때문에, 당해 주연부에 있어서의 현상액과 레지스트의 반응을 촉진시키기 위해서이다.
또한, 상기한 각 예에서는 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부 상에 위치한 후는, 현상액의 소비량을 억제하기 위하여 당해 현상액의 토출을 정지시키고 있지만, 현상액 노즐을 중심부 상으로 이동시킬 때에도 현상액을 토출해도 된다. 또한, 웨이퍼(W)의 중심부 상과 주연부 상 사이에 있어서의 회전하는 현상액 노즐(31)의 이동 횟수는, 상기한 예에 한정되지 않고, 상기한 예보다도 많이 행해도 된다. 즉, 예를 들어 상기한 예에서, 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 중심부 상으로 복귀한 후, 다시 상기 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 주연부 상으로 이동시켜도 된다.
또한, 웨이퍼(W)의 주연부 상에서 현상액의 토출을 개시하여, 웨이퍼(W)의 중심부 상으로 이동시킨 후, 웨이퍼(W)의 주연부 상으로 복귀하도록, 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W) 상에서 왕복 이동시켜도 된다. 단, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, CDU를 높게 하기 위해서, 상기한 예와 같이 웨이퍼(W)의 중심부 상에서 토출을 개시하는 것이 바람직하다.
(제5 실시 형태)
계속해서, 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 이 제5 실시 형태에 있어서 사용되는 현상 장치는, 제1 실시 형태에서 설명한 현상 장치(1)와 대략 마찬가지로 구성되어 있지만, 차이점으로서, 현상액의 웨이퍼(W)에 있어서의 확산을 규제하기 위한 규제 부재(51)가 설치되어 있다. 도 37, 도 38에 규제 부재(51)에 대하여 나타내고 있다. 이 규제 부재(51)는 액 저류부(30)를 확산시키기 위하여 현상액 노즐(31)이 이동할 때의 당해 현상액 노즐(31)의 진행 방향으로, 현상액 노즐(31)에 대하여 이격되도록 설치된다. 현상액 노즐(31)을 이동시킬 때에, 그 현상액 노즐(31)이 이동하는 기세에 의해 액 저류부(30)를 구성하는 현상액이, 상기 진행 방향으로 유출되어도, 이와 같이 진행 방향에 설치한 규제 부재(51)에 의해 액 흐름을 규제한다.
규제 부재(51)는, 본 예에서는 평면에서 볼 때 원호 형상으로 형성되어 있다. 규제 부재(51)의 표면은, 예를 들어 PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로 알킬비닐에테르 공중합체), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 재질에 의해 구성된다. 도면 중 부호 52는 지지부이며, 회전 기구(38)에 대하여 규제 부재(51)를 지지하고 있다. 따라서 규제 부재(51)는 아암(41)의 이동에 의해 현상액 노즐(31)과 함께 이동한다.
현상액 노즐(31)에 의해 액 저류부(30)가 형성될 때에, 규제 부재(51)는 웨이퍼(W)의 표면으로부터 상방으로 약간 이격되도록 설치된다. 액 저류부(30)가 웨이퍼(W) 표면을 확산하여, 규제 부재(51)의 하방으로 흘러들어도, 이 규제 부재(51)에 접촉하여, 표면 장력에 의해 규제 부재(51)에 끌어 당겨져, 규제 부재(51)의 외측으로 유출되는 것이 방지된다.
제5 실시 형태의 현상 처리에 대해서, 도 39 내지 도 41의 현상 장치의 동작 도를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 제5 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 제1 실시 형태의 도 15 타임차트에서 설명한 바와 같이, 현상 장치의 각 부 동작이 제어된다. 즉, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 웨이퍼(W)의 중심부 위에 현상액 노즐(31)이 근접하고, 현상액이 토출되어서 액 저류부(30)가 형성되는 동시에 현상액 노즐(31)이 회전한다. 그에 의해 당해 액 저류부(30)에 선회류가 형성된다(도 39).
규제 부재(51)에 의해 액 저류부(30)가 현상액 노즐(31)의 진행 방향으로, 과도하게 웨이퍼(W) 면 내를 확산하는 것이 억제된 상태가 된다. 이 상태에서, 현상액 노즐(31)의 이동에 의해 당해 액 저류부(30)는 웨이퍼(W)의 주연부로 확산된다(도 40). 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부로 이동하고, 액 저류부(30)가 웨이퍼(W)의 전체면으로 확산되어, 현상액 노즐(31)의 회전 및 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다(도 41).
이렇게 규제 부재(51)를 설치함으로써, 액 저류부(30)를 구성하는 현상액이, 웨이퍼(W)의 외측으로 흘러 떨어지는 것이 방지된다. 따라서, 현상액의 사용량을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 이 제5 실시 형태에 있어서, 도 17에 나타낸 제1 실시 형태의 변형예와 마찬가지로, 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 이동함에 따라서, 현상액 노즐(31)의 회전수를 상승시키도록 해도 된다. 또한, 규제 부재(51)는 웨이퍼(W)의 외측으로의 현상액의 액 흐름을 규제할 수 있으면 되고, 형상은 원호 형상으로 하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 평면에서 볼 때 직선 형상으로 형성해도 된다.
또한, 규제 부재(51)는 현상액 노즐(31)과 함께 이동하지 않아도 된다. 예를 들어 현상액 노즐(31)의 이동 기구(42)는, 별개의 이동 기구에 규제 부재(51)가 접속되도록 한다. 그리고, 웨이퍼(W)의 처리 시에는, 규제 부재(51)가 웨이퍼(W)의 외측으로부터 웨이퍼(W)의 주연부 상으로 이동하여, 당해 주연부 상에서 정지하도록 장치를 구성해도 된다.
(다른 노즐의 구성예)
각 실시 형태에서 사용되는 현상액 노즐로서는, 상기 현상액 노즐(31)에 한정되지 않는다. 현상액 노즐의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 42는 현상액 노즐(61)의 측면, 도 43은 현상액 노즐(61)의 하면(35)을 각각 나타내고 있다. 현상액 노즐(61)에 있어서의 현상액 노즐(31)과의 차이점을 설명하면, 이 현상액 노즐(61)의 하단부는 직경 확산되어, 현상액 노즐(31)보다도 넓은 범위에서 선회류를 형성할 수 있다.
상기 현상액 노즐(61)의 하면(35)은 평탄하게 구성되어 있지만, 이렇게 구성하는 것에 한정되지 않는다. 도 44, 도 45는, 각각 현상액 노즐(62)의 측면도, 하면도이다. 이 현상액 노즐(62)은 현상액 노즐(61)과 대략 마찬가지로 구성되어 있지만, 차이점으로서 하면(35)에 돌기(63)가 설치되어 있다. 이 돌기(63)는 하면(35)의 주위 방향으로 간격을 두고 복수 설치되고, 하면(35)의 주연부로부터 중심부측을 향하도록, 평면에서 볼 때 원호 형상으로 형성되어 있다. 현상액 노즐(62)이 회전할 때에는, 돌기(63)에 의해 하면(35)의 중심부를 향하도록 현상액의 액 흐름이 형성되고, 교반이 조장된다. 도 45 중, 상기 액 흐름을 점선 화살표로 표시하고 있다. 또한, 이와 같이 현상액이 중심부를 향하도록 흐름으로써, 현상액 노즐(62)의 회전 시에 있어서, 현상액이 현상액 노즐(62)의 외측으로 흐르도록 이동하는 것이 억제된다. 즉, 토출구(36)로부터 토출된 현상액은, 비교적 오랜 시간, 현상액 노즐(62)의 하방에 보유 지지된다. 따라서, 당해 현상액 노즐(62)의 하방에 있어서 보다 확실하게 현상액을 교반하여, 그 농도의 균일성을 높게 할 수 있다.
하면(35)의 중심부를 향해 현상액의 액 흐름을 형성하기 위해서는, 돌기(63)를 설치하는 대신에 홈을 마련해도 된다. 도 46, 도 47에서는, 복수의 홈(64)을 마련한 현상액 노즐(62)의 측면도, 하면도를 각각 나타내고 있다. 홈(64)은 돌기(63)와 동일하게, 하면(35)의 주연부로부터 중심부측을 향하는 원호 형상으로 형성되어 있다.
도 48, 도 49는, 각각 현상액 노즐(65)의 종단 측면도, 하면도이다. 현상액 노즐(65)은 현상액 노즐(61)과 대략 마찬가지로 구성되어 있지만, 차이점으로서 그 하면(35)에는 다수의 토출구(66)가 간격을 두고 설치되어, 샤워 형태로 현상액이 웨이퍼(W)에 공급된다. 현상액 노즐(65)에 공급된 현상액은, 각 토출구(66)로부터 분산하여 웨이퍼(W)에 토출되므로, 웨이퍼(W)에 대한 현상액의 토출압을 억제하여, 보다 확실하게 웨이퍼(W)로부터의 현상액의 튐을 억제할 수 있다. 또한, 상기 현상액 노즐(65)의 하면(35)을 다공질체에 의해 구성하여, 상기 액 튐을 억제해도 된다.
또 다른 현상액 노즐의 구성예에 대하여 설명한다. 도 50, 도 51은, 각각 현상액 노즐(71)의 종단 측면도, 하면도이다. 도면 중 부호 72는 유로 부재 회전 기구이며, 현상액 노즐(31)의 회전 기구(38)와 마찬가지로 아암(41)에 설치되어 있다. 유로 부재 회전 기구(72)는 연직 하방으로 신장되는 회전 막대(73)를 그 중심축 주위로 회전시킨다. 도면 중 부호 74는 회전 막대(73)에 설치되는 플랜지이며, 플랜지(74)의 주위 방향에는 현상액의 유로를 이루는 구멍(75)이 천공되어 있다. 플랜지(74)의 하방에 있어서의 회전 막대(73)의 하부 측면에는, 유로 형성 부재를 이루는 나선 형상의 돌기(76)가 형성되어 있다. 즉, 회전 막대(73)는 나사 형상으로 구성되어 있다.
상기 돌기(76)에 근접하도록 회전 막대(73)의 주위를 덮는 슬리브(77)가 설치되어 있고, 슬리브(77)의 하방 개구부는 현상액의 토출구(78)를 구성한다. 또한, 슬리브(77)의 하단부는, 현상액 노즐(61)과 마찬가지로, 그 회전에 의해 넓은 범위에서 현상액을 교반할 수 있도록 직경 확산되어 있다. 이 슬리브(77)의 하면을 부호 79로 하여 나타내고 있다. 상기 플랜지(74)는 슬리브(77)의 내측 홈(81)에 진입하여, 슬리브(77)를 지지하고 있다. 슬리브(77)에는 벨트(82)가 권취되어, 아암(41)에 설치된 회전 기구(83)에 의해 구동한다. 이 벨트(82)의 구동에 의해, 슬리브(77)가 연직축 주위로 회전할 수 있다. 현상액 공급관(39)은 그 하류단부로부터 슬리브(77)의 상측 개구부에 현상액을 공급할 수 있도록, 아암(41)에 설치되어 있다.
이 현상액 노즐(71)은 이미 설명한 각 현상액 노즐과 마찬가지로 웨이퍼(W) 표면에 현상액의 액 저류부(30)를 형성하고, 이 액 저류부(30)에 선회류를 발생시킬 수 있다. 슬리브(77)의 하면(79)이 웨이퍼(W)에 근접한 상태에서, 슬리브(77) 및 회전 막대(73)가 도 51에서 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 하방으로부터 보아 시계 방향으로 회전한다. 그와 같이 슬리브(77) 및 회전 막대(73)가 회전하면서, 슬리브(77)의 상측에 현상액이 공급된다. 공급된 현상액은, 도면 중에 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 돌기(76)를 따라 선회하면서 아래쪽으로 흘러, 나선 형상의 액류를 형성한다. 토출구(78)의 주 방향으로 회전하는 회전 막대(73)의 작용에 의해, 이 액류는 가속되어서, 당해 토출구(78)로부터 웨이퍼(W)로 토출되고, 슬리브(77)의 하면(79)에 접하는 액 저류부(30)를 형성하는 동시에, 당해 액 저류부(30)에 선회류가 형성된다. 그리고 상기 하면(79)의 회전에 의해, 이 선회류는 가속되어, 하면(79)의 하방에 있어서 현상액이 크게 교반된다.
상기한 예에서는 현상액의 교반 작용을 높게 하기 위해 슬리브(77)를 회전시키고 있지만, 슬리브(77)의 회전을 행하지 않도록 해도 된다. 또한, 회전 막대(73)의 회전도 행하지 않아도 된다. 즉, 회전 막대(73)의 돌기(76)에 현상액을 가이드시킴으로써만, 액 저류부(30)에 선회류를 형성하도록 해도 된다.
이미 설명한 각 현상액 노즐의 하면에는, 예를 들어 히터를 매설할 수 있다. 현상액을 교반할 때에, 당해 히터에 의해 상기 하면을 승온시켜, 현상액과 레지스트의 반응을 더욱 촉진시킬 수 있다.
(제6 실시 형태)
계속해서, 제6 실시 형태에 대하여 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 제6 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서 설명한 현상 장치(1)가 사용된다. 이하, 제6 실시 형태의 처리 공정에 대하여 도면을 참조하여 설명하지만, 각 도면의 현상액 노즐(31)에 대해서는, 도 48의 현상액 노즐(65)과 마찬가지로, 그 하면에는 다수의 구멍(66)이 형성되고, 샤워 형태로 현상액을 공급할 수 있도록 구성되어 있는 것으로서 나타낸다. 또한, 이 제6 실시 형태의 도면에 나타내는 현상액 노즐(31)은 도 44, 도 45에서 설명한 예와 마찬가지로 돌기(63)를 구비하고 있다. 단, 이 돌기(63)는 도 45에 나타낸 예와는 달리, 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 중심부측에서 주연부측을 향해 직선 형상으로 신장하도록 구성되어 있다.
제6 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 표면 레지스트는, 예를 들어 KrF 엑시머 레이저에 의해 노광되고 있다. 도 52는, 도 15와 마찬가지로 현상액 노즐(31)의 회전수, 웨이퍼(W)의 회전수, 현상액이 토출되는 기간 및 현상액 노즐(31)이 이동하고 있는 기간을 나타내는 차트이다.
우선, 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 중심부에, 웨이퍼(W)의 중심부 위로 이동한 세정액 노즐(45)이 순수를 공급하고, 당해 중심부에 국소적인 액 저류부(101)를 형성한다(도 53, 차트 중 시각 f1). 세정액의 공급 정지 후, 세정액 노즐(45)이 웨이퍼(W)의 중심부 상에서 퇴피(저장)한다. 그러한 후, 현상액 노즐(31)이 제1 실시 형태와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 중심부에 근접하고, 현상액이 토출된다(시각 f2). 이 토출된 현상액이 상기 세정액에 의해 희석되어서, 웨이퍼(W)의 표면과 현상액 노즐(31)의 하면(35) 사이에 채워져, 액 저류부(30)를 형성한다(도 54).
웨이퍼(W)의 회전이 예를 들어 30rpm으로 계속되는 한편, 현상액 노즐(31)이 회전하는 동시에, 당해 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 예를 들어 30㎜/초로 이동한다(시각 f3). 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 현상액 노즐(31)의 이동에 의해 액 저류부(30)가 확산되면서, 현상액 노즐(31)이 예를 들어 130rpm으로 회전을 계속한다. 웨이퍼(W)의 회전과 현상액 노즐(31)의 회전에 의해, 현상액 노즐(31)의 하방에서 현상액이 교반된다(도 54). 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부 상으로 이동하면, 당해 이동이 정지되는 동시에 웨이퍼(W)의 회전수가 저하되어(시각f4), 예를 들어 15rpm이 된다. 현상액의 토출 및 현상액 노즐(31)의 회전이 계속되어, 웨이퍼(W)의 전체면이 현상액에 의해 피복되면, 현상액의 공급이 정지된다(시각 f5). 현상액의 공급 정지 후도 웨이퍼(W) 및 현상액 노즐(31)의 회전이 계속되어, 웨이퍼(W)의 주연부에서 현상액의 교반이 진행된다. 그러한 후, 현상액 노즐(31)의 회전 및 웨이퍼(W)의 회전이 정지되고(시각 f6), 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W) 상에서 퇴피하여, 정지 상태에서 현상이 진행된다. 현상 종료 후, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 웨이퍼(W)로의 세정액의 공급, 세정액의 원심 탈수가 차례로 행하여진다.
이 제6 실시 형태에 있어서, 상기와 같이 웨이퍼(W)의 중심부에서 현상액을 희석하는 이유를 설명하면, 웨이퍼(W)의 중심부에서는 웨이퍼(W)의 주연부에 비해, 단위 면적당에 공급되는 현상액의 공급량이 많고, 또한 웨이퍼(W)의 중심부는 주연부에 비해, 현상액에 접촉하고 있는 시간이 길다. 따라서, 웨이퍼(W)의 중심부에서는, 주연부에 비해 현상액과 레지스트의 반응이 진행되기 쉽다. 따라서, 이 제6 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 중심부에 공급된 현상액을 희석액인 순수에 의해 희석하여, 당해 중심부의 반응 진행을 억제하고 있다. 따라서, 제6 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서 얻어지는 효과에 더하여, 보다 확실하게 웨이퍼(W)의 면 내에서 CD의 균일성을 높게 하는 효과가 얻어진다. 또한, 이 제6 실시 형태에서는, 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 주연부 상으로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 표면 전체에서 현상액의 교반을 행한 후도, 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 주연부 상에 위치시켜서 현상액의 교반을 계속해서 행하고 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 주연부에서는 현상액과 레지스트의 반응이 촉진되므로, 이 점에서도 웨이퍼(W)의 중심부와 주연부 사이에 있어서의 상기 반응의 치우침을 억제할 수 있고, 결과적으로, 보다 확실하게 웨이퍼(W)의 면 내에서 CD의 균일성을 높게 할 수 있다.
상기 처리에서는 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부 상에 위치한 후, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 저하시켜, 현상액의 교반 정도를 조정하고, 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서의 레지스트와 현상액의 반응을 조정하여, 당해 주연부에 있어서의 레지스트 패턴의 선 폭을 조정하고 있다. 웨이퍼(W)의 회전수 대신에 현상액 노즐(31)의 회전수를 저하시켜, 교반 정도를 조정하도록 해도 된다.
이 제6 실시 형태도, 각 실시 형태에 조합할 수 있다. 예를 들어, 현상액 노즐(31A, 31B)을 사용하는 제2 실시 형태에 있어서도, 웨이퍼(W)의 중심에 현상액을 공급하기 전에 세정액을 공급해 두고, 웨이퍼(W)의 중심에 공급되는 현상액을 희석해도 된다. 또한, 이 제6 실시 형태에 있어서도 다른 실시 형태와 마찬가지로, 현상액 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따른 각 위치에 위치할 때의 웨이퍼(W)의 회전수 및/또는 당해 현상액 노즐(31)의 회전수는 일정하게 해도 되고, 서로 다르게 해도 된다. 현상액 노즐(31)로부터의 현상액의 공급량도, 현상액 노즐(31)의 위치에 따라서 변경해도 되고, 각 위치에서 일정해도 된다.
그런데, 도 7, 도 8에서는 현상액 노즐(31)이 회전하면, 현상액 노즐(31)과 현상액 사이에 작용하는 표면 장력의 작용에 의해, 당해 현상액 노즐(31)의 하방에서 현상액이 교반된다고 설명했지만, 현상액 노즐(31)이 회전하지 않고 웨이퍼(W)가 회전해도, 현상액 노즐(31)의 하방 현상액은, 당해 웨이퍼(W)의 회전에 의한 힘의 작용과, 상기 현상액 노즐(31)에 대한 표면 장력의 작용을 받아서 교반된다. 따라서, 제6 실시 형태에 있어서, 현상액 노즐(31)을 회전시키지 않고 처리를 행해도 된다. 도 55는, 그 경우의 처리를 나타내는 차트를 나타내고 있다. 이 도 55에 도시한 바와 같이, 현상액 노즐(31)의 회전이 행해지지 않는 것을 제외하고는, 현상 장치(1)에 있어서 도 52에서 설명한 동작과 마찬가지의 동작이 행해져, 웨이퍼(W)가 현상 처리된다. 예를 들어 이 도 55의 차트 처리는, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저로 레지스트가 노광 처리된 웨이퍼(W)에 사용된다. 레지스트의 현상액에 대한 감도에 따라, 이와 같이 현상액 노즐(31)의 회전을 행할지 여부를 선택해도 된다. 다른 각 실시 형태에 대해서도, 각 현상액 노즐(31, 31A, 31B)의 회전은 행하지 않고, 웨이퍼(W)의 회전만을 행함으로써 현상액의 교반을 행하도록 해도 된다.
즉, 노광 후의 기판을 기판 보유 지지부에 수평하게 보유 지지하는 공정과, 기판의 일부에 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하여 액 저류부를 형성하는 공정과, 상기 액 저류부에 현상액을 공급하면서, 기판의 상방측으로부터 기판과 직교하는 축 주위로 액 저류부가 회전하는 작용을 가함으로써, 당해 액 저류부에 선회류를 발생시켜서 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정을 포함하도록 처리를 행함으로써, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 첫 번째는 기판의 외측에 불필요한 현상액이 공급되는 것을 억제하여, 현상액의 사용량을 억제하는 것이며, 두 번째는 상기 선회류에 의해 기판 상의 현상액이 교반됨으로써, 이 선회류가 형성되는 영역에 있어서 현상액의 농도가 불균일해지는 것이 억제되므로, 현상액과 기판의 레지스트와의 반응이 저하되는 것을 방지하여, 처리량의 저하를 억제할 수 있다. 세 번째는 현상액 공급 중에 기판을 회전시킬 필요가 없거나, 또는 기판의 회전수를 높게 할 필요가 없으므로, 현상액의 튐이 억제되는 것이다. 그러나, 상기한 선회류를 발생시키는 대신에 기판의 회전을 행하도록 해도 되고, 그 경우 현상액 노즐은 회전하는 기판의 직경 방향으로 이동하고, 현상액에 접촉하면서 이동한다. 현상액과의 접촉부로서는, 상기한 각 실시 형태의 각 현상액 노즐의 하면이 상당한다. 그렇게 구성함으로써도, 상기 현상액의 사용량을 억제하는 효과가 얻어진다. 또한, 현상액이 교반되므로, 처리량의 저하를 억제하는 효과도 얻어진다. 또한, 이 방법에 있어서는, 기판을 고속으로 회전시킬 필요는 없으며, 상기 현상액의 튐이 억제되는 회전수로 설정할 수 있다. 또한, 각 현상액 노즐의 하면은 원형으로 구성되어 있다. 단, 현상액 노즐의 하면은 원형으로 구성하는 것에 한정되지 않고, 각형이라도 된다. 또한, 현상액 노즐의 하면은 웨이퍼(W) 표면에 대향하도록 구성된다. 여기서, 웨이퍼(W) 표면에 대하여 대향한다고 하는 것은, 웨이퍼(W) 표면에 대하여 평행한 것에 한정되지 않고, 웨이퍼(W) 표면에 대하여 경사져 있어도 된다. 또한, 현상액 노즐의 하면은 평면한 것에 한정되지 않고, 곡면이어도 된다.
(제7 실시 형태)
계속해서 제7 실시 형태에 대하여 설명한다. 이 제7 실시 형태에서는, 제2 실시 형태에서 설명한 현상 장치(5)를 사용한다. 이하, 제2 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에서 설명한 도 23과 마찬가지로, 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전수, 웨이퍼(W)의 회전수, 현상액이 토출되는 기간 및 현상액 노즐(31)이 이동하고 있는 기간을 나타내는 차트인 도 56 및 웨이퍼(W)의 측면을 도시한 도 57도 적절히 참조한다.
이 제7 실시 형태에 있어서의 처리의 목적을 설명해 둔다. 레지스트에 현상액이 접촉하면 레지스트가 용해되어 패턴이 형성되지만, 이 용해에 수반하여 생성물(이하, 용해 생성물이라고 기재함)이 당해 패턴의 표면에 발생한다. 이 용해 생성물이 패턴 표면에 잔류하고 있으면, 현상액과 패턴 표면의 반응이 진행되기 어려워, 원하는 선 폭의 패턴을 얻기 위하여 필요로 하는 처리 시간이 길어져 버린다. 따라서, 이 제7 실시 형태에서는, 용해 생성물을 패턴의 표면으로부터 제거하고, 현상액과 패턴의 반응을 촉진하여, 처리 시간의 단축화를 도모한다.
우선, 제1 현상액 노즐(31A)이 웨이퍼(W)의 중심부 위에 배치되는 동시에, 제2 현상액 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 중심부로부터 편심된 위치에 배치된다. 그리고, 웨이퍼(W)가 회전하는 동시에, 제1 현상액 노즐(31A)로부터 현상액이 공급된다(차트 중 시각 g0). 제1 현상액 노즐(31A)로부터 현상액의 공급이 개시된 후, 제1 현상액 노즐(31A)이 회전을 개시한다(시각 g1). 단, 제2 현상액 노즐(31B)로부터는 현상액의 공급은 행해지지 않는다. 또한, 현상액 노즐(31A, 31B)이 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라서 이동을 개시한다. 각 현상액 노즐(31A, 31B)은 동일한 방향으로 이동하고, 현상액 노즐(31A)는 웨이퍼(W)의 주연부 상으로, 현상액 노즐(31B)은 웨이퍼(W)의 중심부 상으로 각각 향한다.
제1 현상액 노즐(31A)의 이동 속도는 비교적 크고, 예를 들어 제2 현상액 노즐(31B)의 이동 속도보다도 크다. 그와 같이 현상액 노즐(31A)의 이동 속도가 비교적 크기 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 액 저류부(30)는 비교적 얇게 형성된다. 즉 제1 현상액 노즐(31A)은, 웨이퍼(W)에 현상액의 박막을 형성한다. 편의상, 이 박막을 30A로서 나타내면, 제1 현상액 노즐(31A)의 이동에 의해, 박막(30A)이 웨이퍼(W) 상으로 확산된다. 이때, 제1 현상액 노즐(31A)의 하방에서는, 레지스트가 현상액과 접촉함으로써, 이미 설명한 용해 생성물(102)이 발생한다(도 57). 그리고, 제1 현상액 노즐(31A)의 속도가 비교적 크기 때문에, 제1 현상액 노즐(31A)의 하방에 저류된 현상액은, 제1 현상액 노즐(31A)의 하면(35)에 대한 표면 장력에 의해, 당해 현상액 노즐의 이동 방향을 향해 비교적 강한 인력을 받는다. 그 결과, 당해 현상액은 용해 생성물(102)과 함께, 웨이퍼(W)의 주연부측으로 이동한 제1 현상액 노즐(31A)의 하방을 향해 흐른다. 즉, 제1 현상액 노즐(31A)이 위치한 장소의 하방 영역으로부터 용해 생성물(102)이 제거되는 동시에, 당해 하방 영역에서는 현상액의 액막 박층화가 일어난다.
그리고, 제2 현상액 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 중심부 상에 위치하면, 제2 현상액 노즐(31B)로부터 현상액이 공급되어, 당해 제2 현상액 노즐(31B)의 하방에, 이미 설명한 액 저류부(30)가 형성된다(시각 g2). 또한, 제2 현상액 노즐(31B)은 회전을 개시한다(시각 g3). 도 57에서는, 박막(30A)과 구별하기 위해서, 이 제2 현상액 노즐(31B)에 의해 형성되는 액 저류부(30)를 부호 30B로 하여 나타내고, 사선을 부여하고 있다. 제1 현상액 노즐(31A)이 현상액을 공급하면서 이동을 계속하는 동시에, 제2 현상액 노즐(31B)이, 제1 현상액 노즐(31A)이 통과한 경로를 따라 현상액을 공급하면서 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 이동한다. 즉, 용해 생성물(102)이 제거된 웨이퍼(W) 표면에, 제2 현상액 노즐(31B)에 의해 현상액이 공급되어, 현상액과 레지스트의 반응이 빠르게 진행된다.
제1 현상액 노즐(31A)이 웨이퍼(W)의 주연부 상에 위치하면, 제1 현상액 노즐(31A)로부터의 현상액의 공급 및 제1 현상액 노즐(31A)의 회전이 정지하고(시각 g4), 제1 현상액 노즐(31A)은 웨이퍼(W)의 외측으로 퇴피한다. 그러한 후, 제2 현상액 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 주연부에 위치하면 제2 현상액 노즐(31B)의 이동이 정지하고(시각 g5), 웨이퍼(W)의 표면 전체가 액 저류부(30B)에 피복되면, 제2 현상액 노즐(31B)로부터의 현상액의 공급이 정지된다(시각 g6). 이후는 제6 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제2 현상액 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 주연부 상에 위치한 상태에서 소정의 시간, 당해 현상액 노즐(31B)의 회전과 웨이퍼(W)의 회전이 계속되고, 그러한 후 웨이퍼(W)로부터 현상액이 제거된다.
이 제7 실시 형태에 있어서는, 제1 현상액 노즐(31A)에 제2 현상액 노즐(31B)이 추종하도록 이동하고, 제1 현상액 노즐(31A)이 통과한 웨이퍼(W) 상의 영역을, 제2 현상액 노즐(31B)이 통과한다. 그에 의해, 상기와 같이 용해 생성물(102)이 제거되고, 그러한 후, 당해 용해 생성물(102)이 제거된 웨이퍼(W) 표면에 현상액이 공급되는 동시에, 당해 현상액이 교반된다. 따라서, 현상액에 대한 레지스트의 반응이 촉진되어, 패턴의 선 폭을 빠르게 가늘게 할 수 있다. 즉, 처리량의 향상을 도모할 수 있다. 이 제7 실시 형태에 있어서도 다른 실시 형태와 마찬가지로, 각 현상액 노즐(31A, 31B)의 회전은 행하지 않아도 된다.
계속해서 현상액 노즐의 또 다른 구성예에 대해서, 현상액 노즐(31)과의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 58은 현상액 노즐(111)의 하면측을 도시하는 사시도이다. 현상액 노즐(111)의 하부측을 실선으로, 상부측을 쇄선으로 각각 나타내고 있다. 현상액 노즐(111)의 하면(35)에는, 토출구(36) 외에, 링 형상의 토출구(112, 113)가 개구되어 있고, 토출구(112, 113)는 토출구(36)를 중심으로 하는 동심원 형상, 즉 하면(35)의 중심을 중심으로 하는 동심원 형상으로 형성되어 있다. 현상액 노즐(111)의 상부측에 설치되는 유로의 하류측이 분기되고, 이들 각 토출구(36, 112, 113)에 각각 현상액이 공급되도록 구성된다. 또한, 현상액 노즐(111)의 상기 하면은 소수성으로 구성되어 있어도 되고, 친수성으로 구성되어 있어도 된다. 다른 현상액 노즐의 하면도 마찬가지로 친수성으로 구성되어 있어도 되고, 소수성으로 구성되어 있어도 된다.
도 59는 현상액 노즐(114)에 있어서의 하면(35)을 나타내고 있다. 현상액 노즐(114)의 하면(35)에는, 현상액의 교반 작용을 높이기 위하여 단면에서 볼 때 삼각 형상의 돌기(115)가 설치되고, 돌기(115)는 하면(35)의 중심으로부터 주연부를 향해 평면에서 볼 때 소용돌이 형상으로 형성되어 있다.
도 60은 현상액 노즐(121)의 하부측의 종단 측면을 나타내고 있다. 현상액 노즐(121)의 하면(35)에는, 슬릿 형상의 토출구(122, 123)가 원형인 하면(35)의 직경을 사이에 두고 서로 병행하도록 개구되어 있고, 토출구(122, 123)로부터는 상기 하면(35)의 직경을 향하도록 경사 하방으로 현상액이 공급된다. 그리고, 공급된 현상액은, 도 60에 화살표로 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W) 표면을 흘러서 상기 하면(35)의 직경 및 그 부근에서 충돌하여, 하면(35)의 외측으로 흐른다. 현상액 노즐(121)의 상부측은, 현상액 노즐(111)과 마찬가지로, 각 토출구(122, 123)에 공용되는 유로가 형성되고, 이 공용 유로의 하류측이 분기되어, 토출구(122, 123)에 접속되어 있고, 각 토출구(122, 123)로부터 현상액을 각각 공급할 수 있다.
도 61은, 현상액 노즐(124)의 하부측의 종단 측면을 나타내고 있다. 이 현상액 노즐(124)은 토출구(123)가 마련되지 않은 것을 제외하고, 현상액 노즐(121)과 마찬가지로 구성되어 있다. 토출구(123)가 마련되지 않음으로써, 토출구(122)로부터 공급되는 현상액은 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W) 표면을, 현상액 노즐(121)의 하면(35)의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 흐른다.
도 62는, 현상액 노즐(131)의 사시도를 나타내고, 당해 현상액 노즐(131)의 하면(35)에는 그 직경을 따라 슬릿 형상의 토출구(132)가 마련되어 있다. 도 62에 있어서, 상기 토출구(132)에 현상액을 공급하는 유로(133)를 실선으로 나타내고 있고, 유로(133)는 토출구(132)의 길이 방향의 각 부로부터 균일하게 현상액을 공급할 수 있도록 현상액이 확산되기 위한 확산 공간(134)을 구비하고 있다.
도 63은, 현상액 노즐(141)의 하부측의 종단 측면도이다. 현상액 노즐(141)의 하부측에는, 원뿔 형상의 끝으로 갈수록 넓어지는 유로(142)가 형성되어 있고, 당해 유로(142)의 하단부가 현상액 노즐(141)의 하면(35)에 개구하고, 토출구(36)를 형성하고 있다. 도 63에서는 점선 화살표로 현상액의 흐름을 나타내고 있다. 이 화살표로 나타낸 바와 같이 현상액은, 유로(142)의 내주면 상부측에 경사 상방으로부터 공급된다. 현상액은, 유로(142)의 내주면을 타고 주위 방향으로 흐르면서 하방을 향해 공급된다. 이에 의해, 도 50에 나타낸 현상액 노즐(71)과 마찬가지로, 현상액 노즐(141)의 하면(35)과 웨이퍼(W) 사이에 형성되는 액 저류부(30)에 선회류를 형성할 수 있다.
도 64는, 현상액 노즐(145)의 하부측의 종단 측면도이다. 이 현상액 노즐(145)도, 현상액 노즐(141)과 마찬가지로 현상액의 액 저류부(30)에 선회류를 형성할 수 있다. 현상액 노즐(141)과의 차이점으로서는, 유로(142) 대신에 평면에서 볼 때 원형의 유로(146)가 설치되는 것 및 유로(146)의 내주면 상부측에 수평 방향으로 형성된 유로(147)로부터 현상액이 공급되는 것이다. 유로(146)에 공급된 현상액은, 유로(146)의 내주면을 따라서 주위 방향으로 흐르는 동시에 하방을 향하여, 이미 설명한 선회류를 형성한다.
현상액 노즐(145)에서는 유로(147)가 1개 설치되어 있었지만, 유로(147)는 복수 설치되어 있어도 된다. 각 유로(147)로부터 유로(146)에 동시에 현상액이 공급되어서, 유로(146)를 주위 방향으로 흐른다. 그에 의해, 보다 확실하게 선회류를 형성할 수 있다.
도 65는, 현상액 노즐(151)의 하면측 사시도이다. 현상액 노즐(151)의 하면(35)에는 링 형상의 돌기(152)가 설치되어 있고, 돌기(152)의 내측에 서로 복수 설치된 토출구(153, 154, 155)가 개구되어 있다. 토출구(153 내지 155)는 각각 평면에서 볼 때 서로 다른 방향으로 현상액을 토출한다. 측면에서 보면 토출구(153 내지 155)는 경사 하방으로 현상액을 토출한다. 토출된 현상액은, 돌기(152)에 충돌하여 그 방향을 바꾸어, 돌기(152)의 주위 방향으로 흐른다. 그에 의해 현상액의 액 저류부(30)에 선회류를 형성할 수 있다.
도 66은, 현상액 노즐(161)의 사시도이다. 현상액 노즐(161)의 하면(35)에는, 현상액의 교반을 촉진하기 위해서, 당해 하면(35)의 일단부로부터 타단부를 향해 신장하도록 복수의 오목부(162)가 마련되어 있다. 그리고, 이들 오목부(162)는 당해 오목부의 신장 방향과는 직교하도록 가로 방향으로 배열되어 있다. 측면에서 볼 때 오목부(162)는 대략 반원 형상으로 형성되어 있다.
(평가 시험)
제1 실시 형태를 따라 웨이퍼(W) 전체면에 액 저류부(30)의 형성을 행하는 데 있어서, 액 끊어짐이 발생하지 않도록 액 저류부(30)를 형성할 수 있는 현상액 노즐(31)의 이동 속도, 웨이퍼(W)의 회전수, 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 직경 d1과의 관계를 조사하였다. 액 끊어짐이 발생하지 않는다고 하는 것은, 웨이퍼(W)에 형성된 액 저류부(30)끼리가 웨이퍼(W) 표면을 확산하여 합류하여 액막을 형성하지 않도록 하는 것이며, 다시 바꿔 말하면 현상액 노즐(31)의 하면(35)이 웨이퍼(W)의 전체면을 통과하는 것이다. 도 67은, 이 결과를 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 상기 웨이퍼(W)의 회전수(단위, rpm)를 나타내고, 그래프의 종축은 상기 현상액 노즐(31)의 이동 속도(단위, ㎜/초)를 나타내고 있다. 종축 및 횡축에 둘러싸이는 그래프 중의 영역 A를 영역 R1 내지 R11로 구분하여 나타내고 있다.
그래프의 우측에 나타낸 바와 같이, 각 영역 R1 내지 R11은, 상기 하면(35)의 직경 d1(단위, ㎜)의 범위에 대응하고 있다. 상기 노즐의 하면 직경 d1을, 하나의 영역 R에 대응하는 직경으로 했을 때, 그래프 중에 나타내는, 이 영역 R에 대응하는 웨이퍼(W)의 회전수 및 현상액 노즐의 이동 속도로 설정함으로써, 상기 액 끊어짐이 발생하지 않도록 액 저류부(30)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 노즐의 이동 속도 및 웨이퍼(W)의 회전수를 각각 소정의 값으로 설정했을 때에, 상기 액 끊어짐을 일으키지 않도록 하여 액 저류부(30)를 형성하는 것이 가능한 상기 직경 d1의 최소값(최저 노즐 직경으로 함)을 산출하였다. 도 68, 도 69, 도 70은, 각각 노즐의 이동 속도를 10㎜/초, 30㎜/초, 50㎜/초로 했을 때의 상기 최저 노즐 직경을 실선의 원으로 나타내고, 현상액 노즐(31)의 하면(35)의 중심 웨이퍼(W) 상에 있어서의 궤적을 점선으로 나타내고 있다. 각 도면 중, 5단으로 웨이퍼(W)를 나타내고 있지만, 상단 웨이퍼(W)로부터 하측을 향해 회전수를, 10rpm, 20rpm, 30rpm, 40rpm, 50rpm으로 설정한 상태를 나타내고 있다. 도 68 내지 도 70의 웨이퍼(W)의 직경은 300㎜이다.
이하에 산출한 최저 노즐 직경을 나타낸다. 현상액 노즐(31)의 이동 속도가 10㎜/초이고, 웨이퍼(W)의 회전수가 10rpm, 20rpm, 30rpm, 40rpm, 50rpm일 때, 최저 노즐 직경은 각각, 60㎜, 30㎜, 20㎜, 15㎜, 12㎜이다. 현상액 노즐(31)의 이동 속도가 30㎜/초이고, 웨이퍼(W)의 회전수가 10rpm, 20rpm, 30rpm, 40rpm, 50rpm일 때, 최저 노즐 직경은 각각, 180㎜, 90㎜, 60㎜, 45㎜, 36㎜이다. 현상액 노즐(31)의 이동 속도가 50㎜/초이고, 웨이퍼(W)의 회전수가 10rpm, 20rpm, 30rpm, 40rpm, 50rpm일 때, 최저 노즐 직경은 각각, 300㎜, 150㎜, 100㎜, 75㎜, 60㎜이다.
또한, 도시는 생략하고 있지만, 노즐 이동 속도가 20㎜/초, 40㎜/초일 때의 최저 노즐 직경도 산출하고 있다. 노즐의 이동 속도가 20㎜/초이고, 웨이퍼(W)의 회전수가 10rpm, 20rpm, 30rpm, 40rpm, 50rpm일 때, 최저 노즐 직경은 각각, 120㎜, 60㎜, 40㎜, 30㎜, 20㎜이다. 노즐의 이동 속도가 40㎜/초이고, 웨이퍼(W)의 회전수가 10rpm, 20rpm, 30rpm, 40rpm, 50rpm일 때, 최저 노즐 직경은 각각, 240㎜, 120㎜, 80㎜, 60㎜, 48㎜이다.
도 67의 그래프 설명으로 돌아간다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전수, 현상액 노즐(31)의 이동 속도 및 현상액 노즐(31)의 하면 직경을 적절하게 설정함으로써, 액 끊어짐을 발생시키지 않고 액 저류부(30)를 형성할 수 있다. 단, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전수는 예를 들어 50rpm 이하로 하는 것이 바람직하다.
(평가 시험 2)
평가용 장치를 사용하여, 액 저류부가 회전하는 작용을 가함으로써 액의 교반을 행할 수 있는 것을 조사하는 시험을 행하였다. 상기 평가용 장치는, 원형의 하판과 원형의 상판을 구비하고, 하판과 상판은 서로 대향하고, 상판은 그 중심축 주위로 회전한다. 상판과 하판 사이의 간극에 액체를 공급하여 액 저류부를 형성하고, 상판을 회전시켰을 때에, 액 저류부의 상측, 하측에서 액의 유동이 일어나고 있는지의 여부를 조사하였다. 이 장치에 있어서 상판과 하판의 간극은 변경 가능하고, 당해 간극의 액 두께를 조정할 수 있다. 상기 액 두께 및 상판의 회전수를 변화시켜, 복수회 시험을 행하였다. 상기 하판의 상면의 상기 액체에 대한 접촉각은 77.3°, 상기 상판의 저면의 상기 액체에 대한 접촉각은 91.3°이다.
다음의 표 1은, 이 평가 시험 2의 결과를 나타내고 있다. 상기 하판과 상판 사이의 상기 액 저류부에 있어서의 상면 및 저면에 대해서, 액의 흐름 상태를 ○, △, ×의 3단계로 나타내고 있다. 이 표 1로부터 액 두께가 1.0㎜ 이하이면, 상기 액 저류부의 상면 및 저면에 있어서, 모두 액 흐름이 발생하고 있다. 즉, 액의 교반이 일어나고 있다. 그와 같이 액 두께를 1.0㎜ 이하로 했을 때, 특히 상판의 회전수가 60rpm 이상으로 하면, 액 저류부의 상면 및 저면에 있어서, 모두 액 흐름이 크게 발생하고 있다. 이 평가 시험 2의 결과로부터, 웨이퍼(W)와 상기 현상액 노즐(31)의 하면과의 높이를 적절하게 설정함으로써, 이미 설명한 바와 같이 선회류를 형성하여, 현상액을 교반 가능한 것이 추정된다.
Figure 112014072304724-pat00001
1 : 현상 장치
11 : 스핀 척
30 : 액 저류부
31 : 현상액 노즐
35 : 하면
36 : 토출구
38 : 회전 기구
42 : 이동 기구

Claims (29)

  1. 노광 후의 기판을 기판 보유 지지부에 수평하게 보유 지지하는 공정과,
    기판의 일부에 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하여 액 저류부를 형성하는 공정과,
    기판을 회전시키는 공정과,
    회전하는 상기 기판에 있어서의 현상액의 공급 위치가 당해 기판의 직경 방향을 따라서 이동하도록, 상기 현상액 노즐을 이동시켜서 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정과,
    상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정에 병행하여 행해져, 상기 현상액 노즐과 함께 이동하고, 상기 기판에 대향하는 대향면이 상기 기판의 표면보다도 작은 접촉부에 있어서의 당해 대향면을, 상기 액 저류부에 접촉시키는 공정을 구비하고,
    상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정은,
    상기 액 저류부에 현상액을 공급하면서, 상기 기판의 상방측으로부터 기판과 직교하는 축 주위로 상기 액 저류부가 회전하는 작용을 가함으로써, 당해 액 저류부에 있어서 상기 대향면의 하방 영역에 선회류를 발생시키는 제1 공정과,
    상기 현상액 노즐의 이동에 병행하여 상기 대향면이, 100rpm 이하로 회전하는 기판 상을 확산하는 상기 액 저류부의 단부를 기판의 전체면이 액 저류부에 피복될 때까지 앞지르지 않고 추종하도록, 상기 회전하는 기판의 중심부 및 주연부 중 한쪽에서 다른 쪽으로 당해 기판의 직경 방향을 따라서 직선 형상으로 이동시키고, 상기 대향면의 하방 영역에 있어서의 선회류의 발생 위치를 당해 기판의 표면을 따라서 이동시키는 제2 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정은,
    상기 액 저류부의 서로 다른 위치에, 복수의 상기 접촉부를 각각 배치하고, 각 접촉부의 대향면의 하방의 영역에 상기 기판과 직교하는 축 주위로 액 저류부가 회전하는 작용을 가하여 선회류를 발생시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 액 저류부를 형성하는 공정은, 기판의 중심부를 포함하는 영역에 액 저류부를 형성하는 공정이며,
    상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정은, 현상액의 토출 위치를, 기판의 중심부측으로부터 주연부측을 향해 이동시키는 공정과,
    상기 액 저류부의 서로 다른 위치에 선회류를 발생시키면서, 기판의 중심부측으로부터 주연부측을 향해 상기 선회류를 발생시키는 위치를 각각 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 액 저류부가 회전하는 작용을 가하는 위치를, 기판의 중심부측과 주연부측 사이에서 왕복시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 선회류의 선회 방향은, 기판의 회전 방향과 반대 방향인 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액 저류부를 형성하는 공정은, 기판의 중심부를 포함하는 영역에 액 저류부를 형성하는 공정이며,
    상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정은, 상기 액 저류부를 기판의 주연부에 확산시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 현상액을 희석하기 위한 희석액을 기판의 중심부에 국소적으로 공급하는 희석액 공급 공정을 포함하고,
    상기 액 저류부를 형성하는 공정은, 상기 희석액 공급 공정에 이어서 행해지는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현상액 노즐은, 각각 상기 접촉부를 구비한 제1 현상액 노즐과, 제2 현상액 노즐에 의해 구성되고,
    상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정은, 기판 상에 있어서 제1 현상액 노즐의 접촉부가 통과한 영역을, 제2 현상액 노즐의 접촉부가 통과하도록 제1 현상액 노즐 및 제2 현상액 노즐을 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 현상액 노즐 및 제2 현상액 노즐을 이동시키는 공정은,
    상기 제1 현상액 노즐과 상기 제2 현상액 노즐을 회전하는 상기 기판 상에 있어서 서로 다른 방향으로 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정은, 상기 현상액 노즐 내에서 나선 형상의 현상액의 액류를 형성하고, 이 액류를 토출시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 나선 형상의 현상액의 액류를 현상액 노즐의 토출구 주위 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키는 공정은,
    기판 상에 배치된 규제 부재에 의해, 상기 기판의 외측으로의 상기 액 저류부를 이루는 현상액의 액 흐름을 규제하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정에 있어서 상기 선회류를 발생시키기 위해, 상기 대향면이 당해 기판의 표면으로부터 0.5mm 내지 2mm 이격되도록 상기 접촉부를 배치하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
  14. 노광 후의 기판에 대하여 현상 처리를 행하는 현상 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램이 기억된 기억 매체이며,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 현상 방법을 실시하는 것을 특징으로 하는, 기억 매체.
  15. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구와,
    기판의 일부에 현상액을 공급하여 액 저류부를 형성하기 위한 현상액 노즐과,
    상기 현상액 노즐을 회전하는 기판의 직경 방향으로 이동시키기 위한 이동 기구와,
    상기 현상액 노즐과 함께 이동하고, 상기 기판에 대향하는 대향면이 회전하는 상기 기판의 표면보다도 작게 형성된, 상기 액 저류부에 접촉하는 접촉부와,
    상기 기판의 상방측으로부터 당해 기판과 직교하는 축 주위로 상기 액 저류부가 회전하는 작용을 가함으로써, 당해 액 저류부에 있어서 상기 대향면의 하방의 영역에 선회류를 발생시키는 선회류 발생 기구와,
    상기 접촉부가 회전하는 기판의 액 저류부에 접촉한 상태에서 당해 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키기 위해, 상기 액 저류부에 현상액을 공급하면서, 상기 기판의 상방측으로부터 기판과 직교하는 축 주위로 상기 액 저류부가 회전하는 작용을 가함으로써, 당해 액 저류부에 있어서 상기 대향면의 하방 영역에 선회류를 발생시키는 제1 스텝과,
    상기 현상액 노즐의 이동에 병행하여 상기 대향면이, 100rpm 이하로 회전하는 기판 상을 확산하는 상기 액 저류부의 단부를 기판의 전체면이 액 저류부에 피복될 때까지 앞지르지 않고 추종하도록, 상기 회전하는 기판의 중심부 및 주연부 중 한쪽에서 다른 쪽으로 당해 기판의 직경 방향을 따라서 직선 형상으로 이동시키고, 상기 대향면의 하방 영역에 있어서의 선회류의 발생 위치를 당해 기판의 표면을 따라서 이동시키는 제2 스텝이 행해지도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  16. 제15항에 있어서, 선회류 발생 기구는, 상기 액 저류부에 접촉한 상태에서 기판과 직교하는 축 주위로 회전하는 회전 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 회전 부재는, 상기 기판과 대향한 상태에서 기판의 표면을 따라 자전하는 면 형상체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  18. 제16항 또는 17항에 있어서, 상기 회전 부재는, 상기 현상액 노즐의 토출구 주위를 따라 회전하는 것인 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  19. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 현상액 노즐 및 선회류 발생 기구를 기판의 표면을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어부는, 기판의 중심부를 포함하는 영역에 액 저류부를 형성하고, 계속해서 기판을 회전시키면서, 상기 현상액 노즐 및 선회류 발생 기구를 기판의 중앙부로부터 주연부측으로 이동시키도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 액 저류부에 있어서 선회류가 발생하는 위치를 이동시키기 위해, 상기 선회류 발생 기구를 기판의 중심부측과 주연부측 사이에서 왕복시키도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  22. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 선회류 발생 기구 및 상기 접촉부는 복수 설치되고,
    상기 제어부는, 상기 액 저류부를 기판의 전체면에 확산시키기 위해서, 상기 액 저류부의 서로 다른 위치에, 각각 선회류를 발생시키도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제어부는, 기판의 중심부를 포함하는 영역에 액 저류부를 형성하고,
    계속해서 현상액 노즐을, 기판의 중심부측으로부터 주연부측을 향해 이동시키는 동시에 상기 복수의 선회류 발생 기구를, 각각 기판의 중심부측으로부터 주연부측을 향해 이동시키도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  24. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판 보유 지지부를 회전시키면서 또한 상기 현상액 노즐로부터 액 저류부에 현상액을 공급하면서 당해 액 저류부에 선회류를 발생시키도록 제어 신호를 출력하고,
    상기 선회류의 선회 방향은, 기판의 회전 방향과 반대 방향인 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  25. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 현상액을 희석하기 위한 희석액을 기판의 중심부에 국소적으로 공급하는 희석액 공급부가 설치되고,
    상기 제어부는, 상기 액 저류부를 형성하기 전에 상기 희석액을 기판에 공급하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  26. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현상액 노즐은, 각각 상기 접촉부를 구비한 제1 현상액 노즐과, 제2 현상액 노즐에 의해 구성되고,
    상기 제어부는, 액 저류부가 형성된 기판 상에 있어서 제1 현상액 노즐의 접촉부가 통과한 영역을, 제2 현상액 노즐의 접촉부가 통과하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 현상액 노즐과, 상기 제2 현상액 노즐을 회전하는 상기 기판 상에 있어서 서로 다른 방향으로 이동시키고, 상기 제1 현상액 노즐의 접촉부가 통과한 영역을, 상기 제2 현상액 노즐의 접촉부가 통과하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  28. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 상에 배치되어, 상기 액 저류부를 이루는 현상액이 상기 기판의 외측으로 유출되는 것을 규제하기 위한 규제 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
  29. 삭제
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