KR102423592B1 - 현상 방법 및 현상 장치 - Google Patents

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요우 아리사와
도모히로 모토노
고지 가네야마
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Abstract

현상 처리부의 현상 유닛에 있어서는, 스핀 척에 의해 기판이 수평 자세로 유지된다. 그 기판의 상면에는, 레지스트막이 형성되어 있다. 레지스트막은 노광되어 있다. 그 기판에 상온보다 낮은 온도까지 냉각된 린스액이 공급되어, 기판의 온도가 상온보다 낮은 온도로 조정된다. 다음으로, 린스액의 공급이 정지된다. 또한, 기판의 상면에 상온보다 낮은 온도까지 냉각된 현상액이 공급되어, 레지스트막과 현상액이 반응한다. 그 후, 냉각된 현상액이 기판의 상면으로부터 제거되어, 레지스트막과 현상액의 반응이 정지한다.

Description

현상 방법 및 현상 장치{DEVELOPING METHOD AND DEVELOPING APPARATUS}
본 발명은, 기판에 현상 처리를 행하는 현상 방법 및 현상 장치에 관한 것이다.
종래부터, 액정 표시 장치 또는 유기EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에 이용되는 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 반도체 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 또는 태양전지용 기판 등의 각종 기판에 여러 가지의 처리를 행하기 위해서, 기판 처리 장치가 이용된다.
기판 처리 장치에 있어서는, 예를 들면 포토리소그래피를 이용하여 기판에 처리가 행해진다. 구체적으로는, 기판 상에 레지스트액이 공급됨으로써 레지스트막이 형성된다. 그 후, 기판 상에 형성된 레지스트막이 노광되고, 노광 후의 기판에 현상액이 공급된다. 그것에 의해, 소정의 패턴을 갖는 레지스트막(레지스트 패턴)이 형성된다. 레지스트 패턴이 형성된 기판에는, 세정액이 공급된다.
극히 짧은 파장을 갖는 EUV(Extreme Ultra Violet：초자외선)를 이용한 기판의 노광 기술이 있다. 이 노광 기술에 의하면, 레지스트 패턴의 미세화가 가능하다. 그 때문에, 근래에는 레지스트막에 이용되는 폴리머의 사이즈와 레지스트 패턴에 있어서의 선폭의 사이즈가 점차 가까워지는 경향이 있다.
EUV 등의 각종 방사선을 이용한 노광 기술에서는, 예를 들면 계면활성제를 포함하는 현상액을 이용하여 현상 처리가 행해진다(예를 들면, 일본국 특허공개 2011-033841호 공보 참조). 이 경우, 레지스트막에 대한 현상액의 침투가 계면활성제에 의해 촉진된다. 그것에 의해, 레지스트 패턴의 해상성(解像性)이 향상한다. 그러나, 레지스트막의 종류에 따라서는, 높은 해상성을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 것이 곤란한 경우가 있다. 예를 들면, 화학 증폭형의 레지스트막은, 현상액에 대해서 높은 반응성을 갖는다. 그 때문에, 계면활성제를 포함하는 현상액을 이용하여 화학 증폭형의 레지스트막의 현상 처리를 행하면, 레지스트막과 현상액의 사이의 반응 속도가 과잉되게 높아진다. 이 경우, 레지스트 패턴을 기판 상에서 정확하면서 균일하게 형성하는 것은 어렵다.
또한, 상기와 같이 레지스트 패턴의 미세화가 진행되면, 레지스트 패턴의 도괴를 억제할 필요가 있다. 레지스트 패턴의 도괴를 억제하기 위해서, 예를 들면 계면활성제를 포함하는 세정액을 이용하여 세정 처리가 행해진다(예를 들면, 일본국 특허공개 2014-179510호 공보 참조). 그러나, 계면활성제와 레지스트 패턴의 조합에 따라서는, 레지스트 패턴이, 계면활성제를 포함하는 세정액과 반응함으로써 팽윤되어 도괴할 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 높은 해상성으로 감광성막을 패턴화함과 더불어, 패턴화된 감광성막의 도괴를 억제하는 것을 가능하게 하는 현상 방법 및 현상 장치를 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일국면에 따르는 현상 방법은, 일면 상에 노광 후의 감광성막이 형성된 기판에 현상 처리를 행하는 현상 방법으로서, 현상액을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계와, 냉각된 현상액을 기판의 일면에 공급하여 현상액과 감광성막의 반응을 진행시키는 단계와, 냉각된 현상액을 일면 상으로부터 제거함으로써 반응의 진행을 정지시키는 단계를 포함한다.
그 현상 방법에 있어서는, 기판의 일면 상에 냉각된 현상액이 공급된다. 이 경우, 상온의 현상액이 기판의 일면에 공급되는 경우에 비해, 감광성막과 현상액의 사이의 반응성이 낮은 상태로 유지된다. 그것에 의해, 감광성막과 현상액의 반응의 진행 속도가 과잉되게 높아지는 것이 방지된다. 따라서, 감광성막과 현상액의 반응의 진행의 정도를 비교적 용이하면서 정확하게 조정할 수 있다. 또한, 이 경우, 감광성막과 현상액의 사이의 반응성이 낮은 상태로 유지됨으로써, 현상액에 기인하여 감광성막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다. 이러한 결과, 높은 해상성으로 감광성막을 패턴화하는 것이 가능하게 됨과 더불어, 패턴화된 감광성막의 도괴가 억제된다.
(2) 현상 방법은, 반응을 진행시키는 단계 전에, 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계를 추가로 포함해도 된다.
이 경우, 현상액의 공급 전의 기판의 온도를 상온보다 낮게 해 둘 수 있다. 따라서, 현상액의 공급 시에 있어서의 기판의 온도 분포가 균일화됨과 더불어, 냉각된 현상액의 온도가 기판의 온도에 의해 상승하는 것이 방지된다. 그 결과, 기판의 일면에 있어서의 온도 분포에 기인하여 기판의 복수의 부분에서 반응의 진행에 차가 발생하는 것이 저감된다.
(3) 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제1의 냉각액을 기판의 일면에 공급하는 것을 포함해도 된다.
이 경우, 간단한 구성 및 방법으로 기판을 효율적으로 냉각할 수 있다. 또한, 기판의 일면이 제1의 냉각액으로 습윤되므로, 현상액의 공급 시에 현상액이 기판의 일면 상에서 확산되기 쉬워진다.
(4) 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제2의 냉각액을 기판의 일면과는 반대의 면에 공급하는 것을 포함해도 된다.
이 경우, 간단한 구성 및 방법으로 기판을 효율적으로 냉각할 수 있다.
(5) 반응을 진행시키는 단계는, 반응의 진행 중에 상온보다 낮은 온도를 갖는 제3의 냉각액을 기판의 일면과는 반대의 면에 공급하는 것을 포함해도 된다.
이 경우, 반응의 진행 중에 기판의 일면 상에 공급되는 현상액의 온도가 상온보다 높아지는 것이 억제된다. 따라서, 감광성막과 현상액의 반응의 진행 속도가 과잉되게 높아지는 것이 방지된다. 또한, 현상액에 기인하여 감광성막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다.
(6) 반응을 정지시키는 단계는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 린스액을 기판의 일면 상에 공급함으로써, 기판의 일면 상에 공급된 현상액을 일면 상으로부터 제거하는 것을 포함해도 된다.
이 경우, 린스액에 기인하여 감광성막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다.
(7) 현상 방법은, 반응을 정지시키는 단계 후, 기판의 온도를 상온에 가깝게 하는 단계를 추가로 포함해도 된다.
이 경우, 상온에 가깝게 된 현상 처리 후의 기판이 상온의 공간 내를 반송될 때에, 기판에 결로가 발생하는 것이 억제된다.
(8) 본 발명의 다른 국면에 따르는 현상 장치는, 일면 상에 노광 후의 감광성막이 형성된 기판에 현상 처리를 행하는 현상 장치로서, 현상액 공급원으로부터 공급되는 현상액을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 액냉각부와, 액냉각부에 의해 냉각된 현상액을 기판의 일면에 공급하여 현상액과 감광성막의 반응을 진행시키는 현상액 공급부와, 냉각된 현상액을 일면 상으로부터 제거함으로써 반응의 진행을 정지시키는 현상액 제거부를 포함한다.
그 현상 장치에 있어서는, 기판의 일면 상에 냉각된 현상액이 공급된다. 이 경우, 상온의 현상액이 기판의 일면에 공급되는 경우에 비해, 감광성막과 현상액의 사이의 반응성이 낮은 상태로 유지된다. 그것에 의해, 감광성막과 현상액의 반응의 진행 속도가 과잉되게 높아지는 것이 방지된다. 따라서, 감광성막과 현상액의 반응의 진행의 정도를 비교적 용이하면서 정확하게 조정할 수 있다. 또한, 이 경우, 감광성막과 현상액의 사이의 반응성이 낮은 상태로 유지됨으로써, 현상액에 기인하여 감광성막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다. 이러한 결과, 높은 해상성으로 감광성막을 패턴화하는 것이 가능하게 됨과 더불어, 패턴화된 감광성막의 도괴가 억제된다.
(9) 현상 장치는, 반응의 진행 전 또는 진행 중에, 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 기판 냉각부를 추가로 포함해도 된다.
이 경우, 기판의 일면 상에 있어서의 레지스트막과 현상액의 반응의 진행 전 또는 진행 중에, 기판의 온도를 상온보다 낮게 해 둘 수 있다. 따라서, 현상액의 공급 시에 있어서의 기판의 온도 분포가 균일화됨과 더불어, 냉각된 현상액의 온도가 기판의 온도에 의해 상승하는 것이 방지된다. 그 결과, 기판의 일면에 있어서의 온도 분포에 기인하여 기판의 복수의 부분에서 반응의 진행에 차가 발생하는 것이 저감된다.
(10) 기판 냉각부는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제1의 냉각액을 기판의 일면에 공급하는 제1의 냉각액 공급부를 포함해도 된다.
이 경우, 간단한 구성 및 방법으로 기판을 효율적으로 냉각할 수 있다. 또한, 기판의 일면으로의 현상액의 공급 전에, 미리 기판의 일면을 제1의 냉각액으로 습윤시킬 수 있으므로, 현상액의 공급 시에 현상액이 기판의 일면 상에서 확산되기 쉬워진다.
(11) 기판 냉각부는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제2의 냉각액을 기판의 일면과는 반대의 면에 공급하는 제2의 냉각액 공급부를 포함해도 된다.
이 경우, 간단한 구성 및 방법으로 기판을 효율적으로 냉각할 수 있다. 또한, 기판의 일면으로의 현상액의 공급 시에 기판의 일면과는 반대의 면에 제2의 냉각액을 공급할 수 있으므로, 반응의 진행 중에 기판의 일면 상에 공급되는 현상액의 온도가 상온보다 높아지는 것이 억제된다. 따라서, 감광성막과 현상액의 반응의 진행 속도가 과잉되게 높아지는 것이 방지된다. 또한, 현상액에 기인하여 감광성막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다.
(12) 현상액 제거부는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 린스액을 기판의 일면 상에 공급함으로써, 기판의 일면 상에 공급된 현상액을 일면 상으로부터 제거하는 린스액 공급부를 포함해도 된다.
이 경우, 린스액에 기인하여 감광성막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다.
(13) 현상 장치는, 현상액 제거부에 의한 현상액의 제거 후에, 기판의 온도를 상온에 가깝게 하는 온도 조정부를 추가로 포함해도 된다.
이 경우, 상온에 가깝게 된 현상 처리 후의 기판이 상온의 공간 내를 반송될 때에, 기판에 결로가 발생하는 것이 억제된다.
(14) 현상액 공급부는, 액냉각부로부터 현상액 공급부에 이르는 현상액의 유로를 구성하는 배관과, 배관을 덮도록 설치되는 단열재를 포함해도 된다.
이 경우, 액냉각부에 의해 냉각된 현상액의 온도가, 기판에 공급될 때까지 동안에 상승하는 것이 억제된다.
도 1은, 본 발명의 일실시의 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식적 블럭도이다.
도 2는, 도 1의 액냉각부(CL)의 구성의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일실시의 형태에 따른 현상 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 4는, 다른 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식적 블럭도이다.
도 5는, 다른 실시의 형태에 따른 현상 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 따른 현상 방법 및 현상 장치에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 기판이란, 액정 표시 장치 또는 유기EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에 이용되는 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 반도체 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 또는 태양전지용 기판 등을 말한다.
［1］기판 처리 장치의 구성
본 발명의 현상 장치를 구비하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일실시의 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식적 블럭도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 예를 들면 클린룸 내에서 노광 장치(500)에 인접하여 설치된다.
기판 처리 장치(100)는, 제어 장치(210), 도포 처리부(220), 현상 처리부(230), 열처리부(240) 및 반송부(250)를 포함한다. 제어 장치(210)는, 예를 들면 CPU 및 메모리를 포함하고, 기판 처리 장치(100)의 각부의 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치(210)는, CPU 및 메모리를 대신하여, 마이크로컴퓨터를 포함해도 된다.
반송부(250)는, 기판(W)을 반송하는 반송 로봇을 포함한다. 그 반송 로봇은, 기판 처리 장치(100)의 외부에 설치되는 다른 반송 로봇, 도포 처리부(220), 현상 처리부(230), 열처리부(240) 및 노광 장치(500)의 사이에서 기판(W)을 반송한다.
도포 처리부(220)는, 도시하지 않는 복수의 도포 유닛을 포함한다. 각 도포 유닛은, 미처리의 기판(W)의 상면 상에 레지스트액을 도포함으로써, 기판(W)의 상면 상에 레지스트막을 형성한다. 레지스트막이 형성된 도포 처리 후의 기판(W)에는, 노광 장치(500)에 있어서, 예를 들면 13nm 이상 14nm 이하의 파장을 갖는 EUV(Extreme Ultra Violet：초자외선)를 이용한 노광 처리가 행해진다.
현상 처리부(230)는, 복수의 현상 유닛(SD) 및 복수의 액냉각부(CL)를 포함한다. 각 현상 유닛(SD)은, 스핀 척(90), 현상 노즐(91) 및 린스 노즐(92, 93)을 포함하고, 기판(W)에 현상 처리를 행한다. 각 현상 유닛(SD)으로 행해지는 현상 처리의 상세는 후술한다.
스핀 척(90)은, 기판(W)의 하면 중앙부를 흡착 가능하게 구성되어, 노광 장치(500)에 의한 노광 처리 후의 기판(W)을 수평 자세로 회전 가능하게 유지한다. 현상 노즐(91)은, 스핀 척(90)에 의해 유지되는 기판(W)의 상방의 위치와 스핀 척(90)의 측방의 위치의 사이에서 이동 가능하게 설치된다. 현상 노즐(91)이 기판(W)의 상방의 위치에 있는 상태에서, 현상 노즐(91)에는, 현상액 공급원(1)으로부터 배관(p1)을 통하여 현상액이 공급된다. 현상액 공급원(1)은, 기판 처리 장치(100)의 외부에 설치되어 있다. 현상 노즐(91)은, 현상액 공급원(1)으로부터 공급된 현상액을 스핀 척(90)에 의해 유지된 기판(W)의 상면에 토출한다.
린스 노즐(92)은, 스핀 척(90)에 의해 유지되는 기판(W)의 상방의 위치와 스핀 척(90)의 측방의 위치의 사이에서 이동 가능하게 설치된다. 린스 노즐(92)이 기판(W)의 상방의 위치에 있는 상태에서, 린스 노즐(92)에는, 린스액 공급원(2)으로부터 배관(p2)을 통하여 린스액이 공급된다. 린스액 공급원(2)은, 기판 처리 장치(100)의 외부에 설치되어 있다. 린스 노즐(92)은, 기판(W)으로의 현상액의 공급 전 및 공급 후에, 린스액 공급원(2)으로부터 공급된 린스액을 스핀 척(90)에 의해 유지된 기판(W)의 상면에 토출한다.
린스 노즐(93)은, 그 린스 노즐(93)의 토출구가 스핀 척(90)에 의해 유지되는 기판(W)의 하면 주연부를 향하도록 설치된다. 린스 노즐(93)에는, 상기의 린스액 공급원(2)으로부터 배관(p3)을 통하여 린스액이 공급된다. 린스 노즐(93)은, 기판(W)으로의 현상액의 공급 전 및 공급 후에, 린스액 공급원(2)으로부터 공급된 린스액을 스핀 척(90)에 의해 유지된 기판(W)의 하면에 토출한다.
본 실시의 형태에서는, 린스액으로서, 순수가 이용된다. 린스액으로서는, 순수를 대신하여, 탄산수, 오존수, 수소수, 또는 전해 이온수 등을 이용해도 되고, HFE(하이드로플루오로에테르), IPA(이소프로필알코올) 또는 MIBC(메틸이소부틸카르비놀) 등의 유기용제를 이용해도 된다. 린스액은, 현상액의 종류에 따라서 정해진다.
현상액 공급원(1)에 있어서, 배관(p1)에 공급되는 현상액의 온도는 예를 들면 상온(예를 들면 23℃) 또는 현상액 공급원(1)의 주위의 온도와 같은 온도로 유지된다. 또한, 린스액 공급원(2)에 있어서, 배관(p2, p3)에 공급되는 린스액의 온도는 예를 들면 상온 또는 린스액 공급원(2)의 주위의 온도와 같은 온도로 유지된다.
복수의 액냉각부(CL)는, 현상 처리부(230)의 복수의 현상 유닛(SD)에 각각 대응하도록 설치된다. 각 액냉각부(CL)는, 대응하는 현상 유닛(SD)과 현상액 공급원(1)을 연결하는 배관(p1)의 적어도 일부를 흐르는 현상액을 냉각한다. 또한, 각 액냉각부(CL)는, 대응하는 현상 유닛(SD)과 린스액 공급원(2)을 연결하는 배관(p2)의 적어도 일부 및 배관(p3)의 적어도 일부를 흐르는 린스액을 냉각한다. 액냉각부(CL)의 구성의 구체예에 대해서는 후술한다.
각 배관(p1, p2, p3)의 일부에는, 단열재(hi)(후술하는 도 2 참조)가 장착되어 있다. 도 1에서는, 배관(p1, p2, p3) 중 단열재(hi)가 장착되는 부분에 해칭이 되어 있다.
또한, 각 배관(p1)에는, 그 배관(p1)에 접속된 현상 노즐(91)에 대한 현상액의 공급 상태를 전환하기 위한 밸브(v1)가 설치되어 있다. 또한, 각 배관(p2, p3)에는, 그러한 배관(p2, p3)에 접속된 린스 노즐(92, 93)에 대한 린스액의 공급 상태를 전환하기 위한 밸브(v2, v3)가 설치되어 있다. 각 밸브(v1~v3)는, 제어 장치(210)의 제어에 의거하여 동작한다.
열처리부(240)는, 도포 처리부(220)에 의한 레지스트액의 도포 처리의 전후에 기판(W)의 열처리를 행한다. 또한, 열처리부(240)는, 현상 처리부(230)에 있어서의 현상 처리의 전후에 기판(W)의 열처리를 행한다. 또한, 열처리부(240)는, 노광 장치(500)에 있어서의 노광 처리의 전후에 기판(W)의 열처리를 행한다.
상기의 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 도포 처리부(220)는, 기판(W)에 반사 방지막을 형성해도 된다. 이 경우, 열처리부(240)에는, 기판(W)과 반사 방지막의 밀착성을 향상시키기 위한 밀착 강화 처리를 행하기 위한 처리 유닛이 설치되어도 된다. 또한, 도포 처리부(220)는, 기판(W) 상에 형성된 레지스트막을 보호하기 위한 레지스트 커버막을 기판(W)에 형성해도 된다.
［2］액냉각부(CL)의 구성
도 2는, 도 1의 액냉각부(CL)의 구성의 구체예를 나타내는 도면이다. 도 2에서는, 도 1의 배관(p1, p2, p3)이 굵은 실선으로 표시된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 액냉각부(CL)는, 냉각 탱크(261), 냉각 기구(262) 및 냉각 구동부(263)를 포함한다.
냉각 탱크(261)는, 예를 들면 열전도율이 높은 금속 등에 의해 형성되어 있다. 냉각 탱크(261) 내에는, 냉각 기구(262)가 설치됨과 더불어, 예를 들면 부동액이 저류된다. 냉각 기구(262)는, 예를 들면 펠티에 소자를 포함하고, 냉각 탱크(261) 내의 부동액을 냉각 가능하게 구성된다. 냉각 구동부(263)는, 냉각 탱크(261) 내에 저류된 부동액의 온도가 상온보다 낮아지도록, 냉각 기구(262)를 구동한다.
각 배관(p1, p2, p3)의 일부분은, 냉각 탱크(261)의 외표면의 넓은 범위에 접촉하도록, 냉각 탱크(261)의 외표면에 장착되어 있다. 또한, 그 일부분은, 냉각 탱크(261)의 외표면에 장착되는 것을 대신하여, 부동액의 침입을 방지하기 위한 가공을 추가한 다음, 냉각 탱크(261)의 내부를 통과하도록 설치되어도 된다.
상기의 구성에 의하면, 배관(p1) 내를 현상액이 흐르면, 그 현상액은 냉각 탱크(261) 내의 부동액에 의해 상온보다 낮은 온도까지 냉각된다. 또한, 배관(p2, p3) 내를 린스액이 흐르면, 그러한 린스액은 냉각 탱크(261) 내의 부동액에 의해 상온보다 낮은 온도까지 냉각된다.
배관(p1)에 있어서는, 액냉각부(CL)로부터 현상 노즐(91)에 이르는 부분에 단열재(hi)가 장착되어 있다. 이것에 의해, 액냉각부(CL)에 있어서 냉각된 현상액은, 상온보다 낮은 온도로 유지된 상태에서 현상 노즐(91)까지 보내진다. 또한, 배관(p2, p3)에 있어서는, 액냉각부(CL)로부터 린스 노즐(92, 93)에 이르는 부분에 단열재(hi)가 장착되어 있다. 이것에 의해, 액냉각부(CL)에 있어서 냉각된 린스액은, 상온보다 낮은 온도로 유지된 상태에서 린스 노즐(92, 93)까지 보내진다. 상기의 단열재(hi)는, 예를 들면 발포 폴리에틸렌으로 구성된다.
본 실시의 형태에 있어서, 냉각 구동부(263)는, 대응하는 현상 유닛(SD)에 있어서, 기판(W)에 공급되는 현상액 및 린스액의 온도가 예를 들면 20℃보다 낮아지도록, 냉각 기구(262)를 구동한다. 또한, 냉각 구동부(263)는, 기판(W)에 공급되는 현상액 및 린스액의 온도가 10℃ 이하가 되도록 냉각 기구(262)를 구동해도 되고, 그들의 온도가 5℃ 이하가 되도록 냉각 기구(262)를 구동해도 된다. 혹은, 냉각 구동부(263)는, 기판(W)에 공급되는 현상액 및 린스액의 온도가 0℃ 이하(예를 들면 -10℃ 정도)가 되도록 냉각 기구(262)를 구동해도 된다.
여기서, 각 액냉각부(CL)는, 대응하는 현상 유닛(SD)의 근방에 설치되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 현상 유닛(SD)이 스핀 척(90) 등을 수용하는 케이싱을 갖는 경우, 액냉각부(CL)는, 그 케이싱에 장착되어도 되고, 그 케이싱의 내부에 설치되어도 된다. 이 경우, 액냉각부(CL)로부터 현상 노즐(91)까지의 현상액의 유통 경로를 짧게 할 수 있다. 그것에 의해, 액냉각부(CL)로부터 현상 노즐(91)까지의 배관(p1)의 부분을 유통하는 현상액의 온도가, 그 배관(p1)의 주위의 온도의 영향을 받아 상승하는 것이 저감된다. 또한, 액냉각부(CL)로부터 린스 노즐(92, 93)까지의 린스액의 유통 경로를 짧게 할 수 있다. 그것에 의해, 액냉각부(CL)로부터 린스 노즐(92, 93)까지의 배관(p2, p3)의 부분을 유통하는 린스액의 온도가, 그 배관(p2, p3)의 주위의 온도의 영향을 받아 상승하는 것이 저감된다.
［3］현상 처리
도 3은, 본 발명의 일실시의 형태에 따른 현상 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다. 이하에 설명하는 현상 처리는, 도 1의 제어 장치(210)의 CPU가 메모리에 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써 행해진다.
본 예에서는, 초기 상태에 있어서, 노광 처리 후의 기판(W)이 도 1의 하나의 현상 유닛(SD) 내에서 스핀 척(90)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있는 것으로 한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(210)는, 우선 하나의 현상 유닛(SD)에 대응하는 액냉각부(CL)를 동작시킴으로써, 기판(W)에 공급되게 되는 현상액 및 린스액의 냉각을 행한다(단계(S10)).
다음으로, 제어 장치(210)는, 스핀 척(90)을 동작시킴으로써, 기판(W)을 수평 자세로 회전시킨다(단계(S11)). 또한, 제어 장치(210)는, 배관(p2, p3)에 설치된 밸브(v2, v3)를 제어함으로써, 냉각된 린스액을 린스 노즐(92, 93)로부터 기판(W)의 상면 및 하면에 공급한다(단계(S12)). 이것에 의해, 기판(W)의 상면 및 하면이 린스액에 의해 습윤됨과 더불어, 기판(W) 전체의 온도가 상온보다 낮은 린스액의 온도까지 저하한다.
다음으로, 제어 장치(210)는, 밸브(v2)를 제어함으로써, 린스 노즐(92)로부터 기판(W)의 상면으로의 린스액의 공급을 정지한다(단계(S13)).
다음으로, 제어 장치(210)는, 배관(p1)에 설치된 밸브(v1)를 제어함으로써, 냉각된 현상액을 현상 노즐(91)로부터 기판(W)의 상면에 공급한다(단계(S14)). 이것에 의해, 기판(W)에 형성된 레지스트막과 현상액이 반응한다. 구체적으로는, 레지스트막 중 노광된 소정의 패턴을 갖는 부분 또는 그 반대의 미노광의 소정의 패턴을 갖는 부분이 현상액에 의해 용해되어, 제거된다.
다음으로, 제어 장치(210)는, 밸브(v1)를 제어함으로써, 현상 노즐(91)로부터 기판(W)의 상면으로의 현상액의 공급을 정지한다(단계(S15)). 또한, 제어 장치(210)는, 밸브(v2)를 제어함으로써, 린스액을 린스 노즐(92)로부터 기판(W)의 상면에 공급한다(단계(S16)). 이것에 의해, 기판(W)의 상면 상에 공급된 현상액이, 기판(W)의 상면으로부터 제거되어, 레지스트막과 현상액의 반응의 진행이 정지된다.
다음으로, 제어 장치(210)는, 밸브(v2, v3)를 제어함으로써, 린스 노즐(92, 93)로부터 기판(W)의 상면 및 하면으로의 린스액의 공급을 정지한다(단계(S17)).
마지막으로, 제어 장치(210)는, 단계(S17)의 종료 후, 기판(W)의 회전을 일정 기간 계속함으로써 기판(W)을 건조시키고, 기판(W)의 회전을 정지시킨다(단계(S18)). 이것에 의해, 일련의 현상 처리가 종료된다.
［4］효과
(a) 현상 처리부(230)의 현상 유닛(SD)에 있어서는, 기판(W)의 상면에 상온보다 낮은 온도까지 냉각된 현상액이 공급된다. 이 경우, 상온의 현상액이 기판(W)에 공급되는 경우에 비해, 레지스트막과 현상액의 사이의 반응성이 낮은 상태로 유지된다. 그것에 의해, 레지스트막과 현상액의 반응의 진행 속도가 과잉되게 높아지는 것이 방지된다. 따라서, 레지스트막과 현상액의 반응의 진행의 정도를 비교적 용이하면서 정확하게 조정할 수 있다. 또한, 이 경우, 레지스트막과 현상액의 사이의 반응성이 낮은 상태로 유지됨으로써, 현상액에 기인하여 레지스트막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다. 이러한 결과, 높은 해상성으로 레지스트막을 패턴화하는 것이 가능하게 됨과 더불어, 패턴화된 레지스트막의 도괴가 억제된다.
(b) 또한, 상기의 현상 처리에서는, 레지스트막에 현상액을 공급하기 전에, 냉각된 린스액이 기판(W)의 상면 및 하면에 공급된다. 이 경우, 현상액의 공급 전의 기판(W)의 온도를 상온보다 낮게 해 둘 수 있다. 따라서, 현상액의 공급 시에 있어서의 기판(W)의 온도 분포가 균일화됨과 더불어, 냉각된 현상액의 온도가 기판(W)의 온도에 의해 상승하는 것이 방지된다. 그 결과, 기판(W)의 일면에 있어서의 온도 분포에 기인하여 기판(W)의 복수의 부분에서 반응의 진행에 차가 발생하는 것이 저감된다.
또한, 현상액의 공급 전에 레지스트막이 린스액으로 습윤되어 있는 경우에는, 현상액의 공급 시에 레지스트막 상에서 현상액이 확산되기 쉬워진다. 그것에 의해, 기판(W)의 표면 전체에 걸쳐 균일한 처리가 가능하게 된다.
(c) 또한, 상기의 현상 처리에서는, 레지스트막에 현상액을 공급하는 동안, 즉 레지스트막과 현상액의 반응의 진행 중에, 냉각된 린스액이 기판(W)의 하면에 공급된다. 이 경우, 현상액의 공급 중에 기판(W)의 온도가 상온보다 높아지는 것이 억제된다. 따라서, 레지스트막과 현상액의 반응의 진행 속도가 과잉되게 높아지는 것이 방지된다. 또한, 현상액에 기인하여 레지스트막이 급격하게 팽윤되는 것이 억제된다.
［5］다른 실시의 형태
(a) 상기 실시의 형태에서는, 각 현상 유닛(SD)에 있어서, 기판(W)의 상면에 현상액이 공급되기 전에, 기판(W)의 상면 및 하면에 각각 린스액이 공급되는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
현상액의 공급 전에는, 기판(W)의 상면에만 냉각된 린스액이 공급되어도 되고, 기판(W)의 하면에만 냉각된 린스액이 공급되어도 된다. 또는, 현상액의 공급 전에는, 기판(W)의 상면 및 하면에 린스액이 공급되지 않아도 된다. 이러한 경우에도, 기판(W)에 공급되는 현상액이 상온보다 낮은 온도를 갖음으로써, 높은 해상성으로 레지스트막을 패턴화하는 것이 가능하게 됨과 더불어, 패턴화된 레지스트막의 도괴가 억제된다.
(b) 상기 실시의 형태에서는, 각 현상 유닛(SD)에 있어서, 기판(W)의 상면에 현상액이 공급되는 동안에, 기판(W)의 하면에 린스액이 공급되는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 현상액의 공급 중에는, 기판(W)에 린스액이 공급되지 않아도 된다. 이 경우에도, 기판(W)에 공급되는 현상액이 상온보다 낮은 온도를 갖음으로써, 높은 해상성으로 레지스트막을 패턴화하는 것이 가능하게 됨과 더불어, 패턴화된 레지스트막의 도괴가 억제된다.
(c) 상기 실시의 형태에서는, 기판(W) 상에서의 레지스트막과 현상액의 반응의 진행을 정지시키기 위해서 기판(W)의 상면에 린스액이 공급되는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 현상액의 종류에 따라서는, 기판(W)으로의 현상액의 공급의 정지 후, 기판(W)에 린스액을 공급하지 않아도 된다. 예를 들면 현상액이 휘발성의 용제를 포함하는 경우에는, 기판(W)을 높은 속도로 회전시킴으로써 기판(W) 상의 현상액을 제거할 수 있다. 이 경우, 도 3의 단계(S17)의 처리가 불필요하게 된다.
(d) 도 4는 다른 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 구성을 나타내는 모식적 블럭도이며, 도 5는 다른 실시의 형태에 따른 현상 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 4의 기판 처리 장치(100)는, 현상 처리부(230)의 각 현상 유닛(SD)이 상온의 린스액을 기판(W)에 공급하는 상온 노즐(94)을 추가로 포함하는 점이 도 1의 기판 처리 장치(100)와는 다르다. 도 4의 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 예를 들면 도 5의 플로차트에 나타나는 바와 같이, 단계(S10~S17)에 걸쳐 도 3의 현상 처리와 동일한 처리가 행해진 후, 상온 노즐(94)로부터 기판(W)에 상온의 린스액이 공급된다. 그것에 의해, 기판(W)의 온도가 상온에 가까워지도록 조정된다(단계(S17a)). 그 후, 단계(S18)의 처리가 행해지고, 현상 처리가 종료된다.
이 경우, 상온으로 조정된 현상 처리 후의 기판(W)이 상온의 공간 내를 반송될 때에, 그 기판(W)에 결로가 발생하는 것이 억제된다.
또한, 기판(W)의 온도를 상온에 가깝게 하기 위한 구성은, 상기의 상온 노즐(94)에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4의 현상 유닛(SD)에는, 상온 노즐(94)을 대신하여, 가열된 기체를 기판(W)에 공급하는 온풍 장치가 설치되어도 된다. 이것에 의해, 건조 시간의 단축, 및 상기의 단계(S18)의 처리의 삭감이 가능하게 된다.
(e) 기판(W)에 공급되어야 할 현상액의 온도가 0℃ 이상으로 설정되는 경우에는, 액냉각부(CL)의 냉각 탱크(261)에는 부동액을 대신하여 순수 등의 액체가 저류되어도 된다.
(f) 냉각 탱크(261) 및 배관(p1, p2, p3) 중 어느 하나에, 그 내부의 액체의 온도를 검출 가능한 온도 센서가 설치되어도 된다. 이 경우, 온도 센서에 의해 검출되는 온도에 의거하여 냉각 구동부(263)를 피드백 제어함으로써, 기판(W)에 공급되는 현상액 및 린스액의 온도를 정확하게 조정할 수 있다.
［6］청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 요소의 대응 관계
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 요소의 대응의 예에 대해 설명한다. 상기 실시의 형태에서는, 기판(W)의 상면이 기판의 일면의 예이고, 기판(W)의 하면이 기판의 일면과는 반대의 면의 예이며, 린스 노즐(92)로부터 기판(W)에 공급되는 린스액이 제1의 냉각액의 예이고, 린스 노즐(93)로부터 기판(W)에 공급되는 린스액이 제2 및 제3의 냉각액의 예이며, 레지스트막이 감광성막의 예이다.
또한, 현상 처리부(230) 및 제어 장치(210)를 포함하는 구성이 현상 장치의 예이고, 현상액 공급원(1)이 현상액 공급원의 예이며, 액냉각부(CL)가 액냉각부의 예이고, 배관(p1) 및 현상 노즐(91)이 현상액 공급부의 예이며, 배관(p2), 린스 노즐(92) 및 스핀 척(90)이 현상액 제거부의 예이고, 배관(p2, p3) 및 린스 노즐(92, 93)이 기판 냉각부의 예이다.
또한, 배관(p2) 및 린스 노즐(92)이 제1의 냉각액 공급부 및 린스액 공급부의 예이고, 배관(p3) 및 린스 노즐(93)이 제2의 냉각액 공급부의 예이며, 도 4의 상온 노즐(94)이 온도 조정부의 예이고, 단열재(hi)가 단열재의 예이다.
청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용할 수도 있다.

Claims (14)

  1. 일면 상에 노광 후의 감광성막이 형성된 기판에 현상 처리를 행하는 현상 방법으로서,
    현상액을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계와,
    냉각된 현상액을 상기 기판의 상기 일면에 공급하여 현상액과 상기 감광성막의 반응을 진행시키는 단계와,
    상기 냉각된 현상액을 상기 일면 상으로부터 제거함으로써 상기 반응의 진행을 정지시키는 단계를 포함하고,
    상기 반응을 진행시키는 단계는, 상기 반응의 진행 중에 상온보다 낮은 온도를 갖는 제3의 냉각액을 상기 기판의 상기 일면과는 반대의 면에 공급하는 것을 포함하는 현상 방법.
  2. 현상 장치를 이용하여 일면 상에 노광 후의 감광성막이 형성된 기판에 현상 처리를 행하는 현상 방법으로서,
    현상액을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계와,
    냉각된 현상액을 상기 기판의 상기 일면에 공급하여 현상액과 상기 감광성막의 반응을 진행시키는 단계와,
    상기 냉각된 현상액을 상기 일면 상으로부터 제거함으로써 상기 반응의 진행을 정지시키는 단계와,
    상기 반응을 정지시키는 단계 후이고 또한 상기 기판이 상기 현상 장치로부터 반출되기 전에, 상온 노즐로부터 상온의 린스액을 상기 기판에 공급하거나, 또는 온풍 장치로부터 가열된 기체를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판의 온도를 상온에 가깝게 하는 단계를 포함하는 현상 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 반응을 진행시키는 단계 전에, 상기 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계를 추가로 포함하는 현상 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제1의 냉각액을 상기 기판의 상기 일면에 공급하는 것을 포함하는 현상 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 단계는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제2의 냉각액을 상기 기판의 상기 일면과는 반대의 면에 공급하는 것을 포함하는 현상 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 반응을 정지시키는 단계는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 린스액을 상기 기판의 상기 일면 상에 공급함으로써, 상기 기판의 상기 일면 상에 공급된 현상액을 상기 일면 상으로부터 제거하는 것을 포함하는 현상 방법.
  7. 일면 상에 노광 후의 감광성막이 형성된 기판에 현상 처리를 행하는 현상 장치로서,
    현상액 공급원으로부터 공급되는 현상액을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 액냉각부와,
    상기 액냉각부에 의해 냉각된 현상액을 상기 기판의 상기 일면에 공급하여 현상액과 상기 감광성막의 반응을 진행시키는 현상액 공급부와,
    상기 냉각된 현상액을 상기 일면 상으로부터 제거함으로써 상기 반응의 진행을 정지시키는 현상액 제거부와,
    상기 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 기판 냉각부와,
    상기 반응의 진행 중에, 상기 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하도록 상기 기판 냉각부를 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 기판 냉각부는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제3의 냉각액을 상기 기판의 상기 일면과는 반대의 면에 공급하는 제3의 냉각액 공급부를 포함하는 현상 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어 장치는, 추가로, 상기 반응의 진행 전에, 상기 기판을 상온보다 낮은 온도로 냉각하도록 상기 기판 냉각부를 제어하는, 현상 장치.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 기판 냉각부는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제1의 냉각액을 상기 기판의 상기 일면에 공급하는 제1의 냉각액 공급부를 추가로 포함하는 현상 장치.
  10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 기판 냉각부는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 제2의 냉각액을 상기 기판의 상기 일면과는 반대의 면에 공급하는 제2의 냉각액 공급부를 추가로 포함하는 현상 장치.
  11. 일면 상에 노광 후의 감광성막이 형성된 기판에 현상 처리를 행하는 현상 장치로서,
    현상액 공급원으로부터 공급되는 현상액을 상온보다 낮은 온도로 냉각하는 액냉각부와,
    상기 액냉각부에 의해 냉각된 현상액을 상기 기판의 상기 일면에 공급하여 현상액과 상기 감광성막의 반응을 진행시키는 현상액 공급부와,
    상기 냉각된 현상액을 상기 일면 상으로부터 제거함으로써 상기 반응의 진행을 정지시키는 현상액 제거부와,
    상기 현상액 제거부에 의한 현상액의 제거 후이고 또한 상기 기판이 상기 현상 장치로부터 반출되기 전에, 상온 노즐로부터 상온의 린스액을 상기 기판에 공급하거나, 또는 온풍 장치로부터 가열된 기체를 상기 기판에 공급함으로써, 상기 기판의 온도를 상온에 가깝게 하는 온도 조정부를 포함하는 현상 장치.
  12. 청구항 7 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 현상액 제거부는, 상온보다 낮은 온도를 갖는 린스액을 상기 기판의 상기 일면 상에 공급함으로써, 상기 기판의 상기 일면 상에 공급된 현상액을 상기 일면 상으로부터 제거하는 린스액 공급부를 포함하는 현상 장치.
  13. 청구항 7 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 현상액 공급부는, 상기 액냉각부로부터 상기 현상액 공급부에 이르는 현상액의 유로를 구성하는 배관과,
    상기 배관을 덮도록 설치되는 단열재를 포함하는 현상 장치.
  14. 삭제
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