KR20010098837A - 현상처리방법 및 현상처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서, 현상액공급노즐을, 현상액을 공급하면서 적어도 기판의 일끝단에서 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정과, 현상액공급후에, 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 공정과, 그 측정치에 따라 현상액공급노즐의 이동속도나 단위시간당 공급량을 변경하는 공정을 가진다. 따라서, 종래와 같이 기판상에 최종적으로 형성되는 선폭 등을 측정하고 나서 수정할 필요가 없고, 종래보다 빠른 시기에 수정할 수 있기 때문에, 불량품 등의 수가 감소하고, 수율의 향상이 도모된다.

Description

현상처리방법 및 현상처리장치{DEVELOPING METHOD AND DEVELOPING APPARATUS}

본 발명은, 기판의 현상처리방법 및 현상처리장치에 관한 것이다.

예컨대 반도체디바이스의 제조프로세스에 있어서의 포토리소그래피공정에서는, 웨이퍼표면에 레지스트액을 도포하고, 레지스트막을 형성하는 레지스트도포처리, 웨이퍼에 패턴을 노광하는 노광처리, 노광후의 웨이퍼에 대하여 현상을 하는 현상처리 등이 순차로 행하여지고, 웨이퍼에 소정의 회로패턴이 형성된다.

상술의 현상처리로서는, 웨이퍼의 지름보다도 길게 형성되고, 그 길이 방향에 따라 복수개의 공급구를 가지는 현상액공급노즐이 웨이퍼의 일끝단으로부터 다른 끝단까지를 소정속도로 소정유량의 현상액을 공급하면서 이동함으로써, 웨이퍼 전체면에 현상액을 공급하여 웨이퍼의 현상처리를 행하는 소위 스캔방식이 종래부터 사용되고 있었다.

상기 스캔방식을 사용한 경우에는, 웨이퍼면내에서의 현상개시시기를 되도록이면 일치시키고자 하는 관점에서 현상액공급노즐의 이동속도나 현상액의 공급유량을 가능한 크게하는 것이 바람직하지만, 현상액공급노즐의 이동속도 등이 지나치게 크면, 웨이퍼상에 공급된 현상액에 물결이 발생한다, 소위 파문 현상이 일어난다. 그리고 이 파문 현상이 일어난 경우에는, 현상이 잘 행하여지지 않고, 최종적으로는 패턴의 형상에 악영향이 생기는 것이 알려져 있다. 그 때문에 현상액공급노즐의 이동속도 등은 적절한 속도가 되도록 엄격히 미세조정되어 설정되어야한다.

그리고, 웨이퍼의 레시피가 변경된 경우 등에 있어서의 상기 이동속도나 공급유량의 수정은, 예컨대, 작업원이 웨이퍼상에 최종적으로 형성된 선폭 등을 측정하여, 그 측정치로부터 작업원의 경험 등에 따라서 보다 좋은 조건을 추측하여, 작업원이 그 때마다 손작업으로 상기 이동속도 등을 변경함으로써 행하여지고 있었다.

그렇지만, 상술한 바와 같이 현상액공급노즐의 이동속도 등의 수정을 웨이퍼가 최종적으로 형성되는 선폭 등을 측정하여, 작업원의 손작업에 의해서 행하면, 상기 이동속도 등이 적절한 것으로 변경되기까지에 많은 시간이 걸리고, 예컨대 그동안에 품질이 열악한 웨이퍼가 다수 제조되어 버리는 등의 폐해가 생기고 있었다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판면내에 있어서의 현상시간을 될 수 있는 한 일치시키면서도 현상액의 액면에 과대한 물결이 발생하지 않는 현상액의 적절한 공급조건에서 보다 빠른 단계에서 수정할 수 있는 현상처리방법과 그 현상처리방법을 실시할 수 있는 현상처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그 목적을 달성하기 위해 본 발명의 현상처리방법은, 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서, 현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는공정과, 상기 현상액공급후에, 상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 공정과, 그 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐의 상기 소정속도를 변경하는 공정을 가진다. 또 상기 현상액공급후는, 기판상에 현상액이 공급된 이후를 의미하지만, 공급직후인 쪽이 보다 바람직하다. 또한, 소정속도를 변경한다는 것은, 상기 소정속도의 설정을 변경하여, 다음에 현상처리되는 기판에 현상액이 공급될 때의 상기 소정속도를 변경하는 것을 의미한다.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 본 발명의 현상처리방법은, 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서, 현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정과, 상기 현상액공급후에, 상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 공정과, 그 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐로부터의 현상액의 소정유량을 변경하는 공정을 가진다. 소정유량을 변경한다는 것은, 상기 소정유량의 설정을 변경하고, 다음에 현상처리되는 기판에 현상액이 공급될 때의 상기 소정유량을 변경하는 것을 의미한다.

또한 본 발명의 다른 관점에 의하면, 본 발명의 현상처리방법은, 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서, 현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정을 가지고, 상기 이동중에, 상기 공급한 직후의 현상액이 상기 현상액공급노즐의 이동방향전방에 진출하는 경우에는, 상기 이동속도를 빨리하거나 또는 현상액공급노즐로부터의 공급량을 줄인다.

또한 본 발명의 다른 관점에 의하면, 본 발명의 현상처리방법은, 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서, 현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정을 가지며, 상기 이동중에, 상기 공급한 현상액이 상기 현상액공급노즐의 이동방향 후방에서, 이미 공급한 부분보다도 얇게 되어 있는 경우에는, 상기 이동속도를 느리게 하거나 또는 현상액공급노즐로부터의 공급량을 많게 한다.

본 발명의 현상처리장치는, 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 현상처리장치이며, 적어도 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동하면서 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상액공급노즐과, 상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 진폭측정장치와, 상기 진폭측정장치의 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐의 상기 소정속도를 제어하는 이동속도제한장치를 가진다.

본 발명이 다른 관점에 의하면, 본 발명의 현상처리장치는, 적어도 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동하면서 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상액공급노즐과, 상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 진폭측정장치와, 상기 진폭측정장치의 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐로부터의 현상액의 소정유량을 제어하는 유량제어장치를 가진다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 본 발명의 현상처리장치는, 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 현상처리장치이며, 적어도 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동하면서 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상액공급노즐과, 상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 진폭측정장치와, 상기 진폭측정장치의 측정치에 따라서, 상기 현상액공급노즐로부터의 현상액의 소정유량과 상기 현상액공급노즐의 상기 소정속도를 제어하는 제어장치를 가진다.

본 발명에 의하면, 기판상에 공급된 현상액 액면에 발생한 물결 진폭을 측정하여, 그 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐의 소정속도를 변경하므로, 종래와 같이 기판상에 최종적으로 형성되는 선폭 등을 측정하고 나서 그 측정치에 따라서 상기 소정속도를 변경할 필요가 없고, 예컨대 다음에 현상처리되는 기판에 대해서도 적절한 상기 소정속도로 현상액을 공급할 수가 있어, 보다 빠른 시기에 적절한 소정속도로 수정할 수가 있다. 또한, 현상액의 물결 진폭을 측정하여, 그 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐의 소정속도나 소정유량을 변경하기 때문에, 예컨대, 상기 물결 진폭이 큰 경우에는, 물결 진폭이 작아지도록 상기 소정속도를 적절히 감속시키고 싶은 공급량을 줄이거나, 또한 상기 물결 진폭이 작은 경우에는, 보다 기판면내의 현상시간이 일치하도록 상기 소정속도를 적절히 가속시켜, 공급량을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 현상처리방법으로 사용되는 현상처리장치를 가지는 도포현상처리 시스템의 외관을 나타내는 평면도.

도 2는 도 1의 도포현상처리 시스템의 정면도.

도 3은 도 1의 도포현상처리 시스템의 배면도.

도 4는 본 실시형태로 사용되는 현상처리장치의 종단면의 설명도.

도 5는 본 실시형태로 사용되는 현상처리장치의 횡단면의 설명도.

도 6은 도 4의 현상처리장치로 사용되는 현상액공급노즐의 사시도.

도 7은 도 6의 현상액공급노즐의 종단면도,

도 8은 웨이퍼상에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭의 허용범위를 나타내는 설명도.

도 9는 현상액공급노즐의 설정조건의 레시피를 나타내는 표.

도 10은 현상액공급노즐의 설정조건을 수정할 때의 플로우 챠트.

도 11은 현상액공급노즐의 이동속도와 단위시간당 공급량이 적절한 경우의 공급상태를 나타내는 설명도.

도 12는 현상액공급노즐의 이동속도가 너무 늦거나 혹은 단위시간당 공급량이 지나치게 많은 경우의 공급상태를 나타내는 설명도.

도 13은 현상액공급노즐의 이동속도가 지나치게 빠르거나 혹은 단위시간당 공급량이 지나치게 적은 경우의 공급상태를 나타내는 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 도포현상처리시스템 2 : 카세트 스테이션

3 : 처리스테이션 4 : 인터페이스부

5 : 카세트재치대 7 : 웨이퍼 반송체

8 : 반송로 13 : 주반송장치

17,19 : 레지스트도포장치 18,20 : 현상처리장치

60 : 스핀척 62 : 회전구동장치

63 : 드레인관 64 : 컵

65 : 외측컵 66 : 이면세정노즐

70 : 현상액공급노즐 71 : 세정노즐

73 : 현상액공급구 74 : 공간부

76 : 배관 77 : 밸브

78 : 유량제어장치 80,85 : 아암

81 : 레일 82 : 이동제어장치

87 : 세정탱크 90 : 레이져변위계

92 : 주제어장치 95 : 반송구

96 : 셔터 C : 카세트

E : 액면 W : 웨이퍼

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해서 상세하게 설명한다. 본 실시형태에 따른 현상처리방법은 현상처리장치로 실시된다. 도 1은 상기 현상처리장치를 가지는 도포현상처리시스템(1)의 평면도이며, 도 2는 도포현상처리시스템(1)의 정면도이고, 도 3은 도포현상처리시스템(1)의 배면도이다.

도포현상처리시스템(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 예컨대 25장의 웨이퍼 (W)를 카세트단위로 외부에서 도포현상처리시스템(1)에 대하여 반입출하거나, 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입출하거나 하는 카세트스테이션(2)과 도포현상처리공정 내에서 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 각종 처리장치를 다단배치하여 이루어지는 처리스테이션(3)과, 이 처리스테이션(3)에 인접하여 설치되는 도시하지 않은 노광장치와의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받음을 하는 인터페이스부(4)를 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.

카세트스테이션(2)에서는 재치부가 되는 카세트재치대(5)상의 소정 위치에 복수의 카세트(C)를 X방향(도 1중의 상하방향)으로 일렬로 재치가 자유롭게 되어있다. 그리고 이 카세트배열방향(X방향)과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼배열방향(Z방향;연직방향)에 대하여 이송가능한 웨이퍼반송체(7)가 반송로(8)를 따라 이동이 자유롭게 설치되어 있고, 각 카세트(C)에 대하여 선택적으로 엑세스할 수 있도록 되어 있다.

웨이퍼반송체(7)는 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 하는 얼라이먼트기능을 구비하고 있다. 이 웨이퍼반송체(7)는 후술한 바와 같이, 처리스테이션(3)측의 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션장치(32)에 대해서도 엑세스할 수 있도록 구성되어 있다.

처리스테이션(3)으로서는, 그 중심부에 주반송장치(13)가 설치되어 있고, 이 주반송장치(13)의 주변에는 각종 처리장치가 다단으로 배치되어 처리장치군을 구성하고 있다. 해당 도포현상처리시스템(1)에 있어서는, 4개의 처리장치군(G1,G2,G3,G4)이 배치되어 있고, 제 1 및 제 2 장치군(G1, G2)은 현상처리시스템(1)의 정면측에 배치되고, 제 3 처리장치군(G3)은 카세트스테이션(2)에 인접하여 배치되며, 제 4 처리장치군(G4)은 인터페이스부(4)에 인접하여 배치되어 있다. 또한, 옵션으로서 파선으로 나타낸 제 5 처리장치군(G5)을 배면측에 별도 배치가능하게 되어 있다. 상기 주반송장치(13)는 이들 장치군(G1,G3,G4,G5)에 배치되어 있는 후술하는 각종 처리장치에 대하여 웨이퍼(W)의 반입 및 반출이 가능하다.

제 1 처리장치군(G1)에서는, 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하는 레지스트도포장치(17)와, 본 실시형태에 관한 현상처리방법이 행하여지는 현상처리장치(18)가 아래에서부터 차례로 2단으로 배치되어 있다. 처리장치군(G2)의 경우도 마찬가지로, 레지스트도포장치(19)와, 현상처리장치(20)가 아래에서 차례대로 2단으로 겹쳐 쌓여 있다.

제 3 처리장치군(G3)에서는, 예컨대 도 3에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)를 냉각처리하는 쿨링장치(30), 레지스트액과 웨이퍼(W)의 정착성을 높이기 위한 어드히존장치(31), 웨이퍼(W)를 대기시키는 익스텐션장치(32), 레지스트액중의 용제를 건조시키는 프리베이킹장치(33,34) 및 현상처리후의 가열처리를 실시하는 포스트베이킹장치(35,36) 등이 아래에서 차례대로 예컨대 7단으로 쌓여 있다.

제 4 처리장치군(G4)으로서는, 예컨대 쿨링장치(40), 재치한 웨이퍼(W)를 자연냉각시키는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 쿨링장치(43), 노광처리후의 가열처리를 하는 포스트익스포저베이킹장치(44,45), 포스트베이킹장치(46,47) 등 아래에서 차례로 예컨대 8단으로 겹쳐 쌓여 있다.

인터페이스부(4)의 중앙부에는 웨이퍼반송체(50)가 설치된다. 이 웨이퍼반송체(50)는 X방향(도 1중의 상하방향), Z 방향(수직방향)의 이동과 θ방향(Z축을 중심으로 하는 회전방향)의 회전이 자유롭게 할 수 있도록 구성되어 있으며, 제 4 처리장치군(G4)에 속하는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 주변노광장치(51) 및 도시하지 않은 노광장치에 대하여 엑세스하고, 각각에 대하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성되어 있다.

다음에, 상술한 현상처리장치(18)의 구성에 관해서 자세히 설명한다. 도 4, 5에 나타낸 바와 같이 현상처리장치(18)의 케이싱(18a) 내에는, 웨이퍼(W)를 흡착하고 유지하는 스핀척(60)이 설치되어 있다. 스핀척(60)의 아래쪽으로는 이 스핀척(60)을 소정의 속도로 회전가능하게 하는, 예컨대 모터 등을 구비한 회전구동장치(62)가 설치된다. 또한, 스핀척(60)의 회전구동장치(62)에는, 스핀척(60)을 상하이동 자유롭게 하는 기능이 구비되어 있으며, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출시에 스핀척(60)을 상하로 이동시켜, 주반송장치(13)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받음을 할 수 있도록 되어 있다.

스핀척(60)의 바깥둘레 바깥방향에는, 그 바깥둘레를 둘러싸도록 하여, 윗면이 개구한 고리형상의 컵(64)이 설치되어 있고, 상기 스핀척(60)상에 흡착유지되어 회전되는 웨이퍼(W)에서 비산한 현상액 등을 받아내어 주변장치가 오염되지 않게 되어 있다. 컵(64)의 바닥부에는 상기 웨이퍼(W) 등으로부터 비산한 현상액 등을 배액하는 드레인관(63)이 설치되어 있다. 또한, 컵(64)에는 스핀척(60)상에 유지된 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 세정액을 공급하고 웨이퍼(W)의 이면을 세정하는 이면세정노즐(66)이 설치되어 있다. 또 도시하지 않은 구동장치에 의하여, 컵(64) 전체가 상하로 이동가능하게 되어 있다.

이 컵(64)의 더욱 바깥쪽에는, 컵(64)을 둘러싸도록 윗면이 개구한 사각형의 외측컵(65)이 설치되어 있고, 상기 컵(64)으로서는 받아낼 수 없는 웨이퍼(W) 및 후술하는 현상액공급노즐(70)로부터의 현상액 등이 거기서 받아내여지게 되어 있다. 또, 외측컵(65)에는 외측컵(65)을 상하로 이동이 자유롭게 하는 도시하지 않은 구동장치가 설치되어 있고, 예컨대 웨이퍼(W)가 세정될 때에 상승하고, 비산된 세정액 등을 보다 완전히 회수할 수 있도록 되어 있다.

스핀척(60) 및 컵(64)의 윗쪽에는, 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하기 때문에 현상액공급노즐로서의 현상액공급노즐(70)과, 웨이퍼(W) 윗면에 세정액을 공급하기 위한 세정노즐(71)이 좌우방향(도 4, 5중의 X방향) 및 연직방향으로 이동이 자유롭게 설치된다.

현상액공급노즐(70)은 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이 가늘고 긴 형상을 하고 있으며, 그 길이는 적어도 웨이퍼(W)의 지름보다도 커져 있다. 현상액공급노즐 (70)의 하부에는, 복수의 현상액공급구(73)가 길이 방향으로 일렬로 설치된다. 또한 현상액공급노즐(70)의 내부에는, 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 각 현상액공급구(73)와 연통된 길이 방향으로 긴 공간부(74)가 형성되어 있으며, 현상액공급노즐 (70)내에 유입된 현상액을 일단 저류하여, 그 공간부(74)로부터 현상액을 각 현상액공급구(73)로부터 동시에 동일유량으로 토출할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 현상액공급노즐(70) 상부에는, 도시하지 않은 현상액공급원으로부터의 현상액을 현상액공급노즐(70)에 유입시키는 배관(76)의 일끝단이 접속되어 있다. 이 배관(76)에는 밸브(77)가 설치되어 있으며, 현상액공급노즐(70)로부터 토출되는 현상액의 유량을 조절할 수 있도록 되어 있다. 또한, 이 밸브(77)의 개폐도는 유량제어장치 (78)에 의해 제어된다.

현상액공급노즐(70)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 아암(80)에 의해 매달리도록 하여 유지되어 있다. 이 아암(80)은 케이싱(18a) 내에서 한방향(도 5중의 X방향)으로 신장하는 레일(81)상을 이동자유롭게 구성하고 있으며, 그 이동속도나 이동타이밍은 이동제어장치(82)에 의해 제어된다. 따라서, 현상액공급노즐(70)이 웨이퍼(W) 상을 평행하게 소정의 속도로 이동하면서 소정유량의 현상액을 토출하고, 웨이퍼(W) 표면전체면에 현상액을 공급하여 웨이퍼(W) 상에 소정의 막두께의 현상액의 액막을 형성할 수가 있도록 되어 있다. 또, 상기 아암(80)은 실린더 등을 갖는 구조로 되어 있으며, 아암(80)이 상하방향으로 이동하여, 현상액공급노즐(70)과 웨이퍼(W)와의 거리를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 세정노즐(71)은 아암(85)에 지지되어 있으며, 이 아암(85)은 레일(81)상을 도시하지 않는 구동장치에 의해 이동이 자유롭게 구성되어 있다. 따라서, 세정노즐(71)은 현상액공급노즐(70)과 같이 X방향으로 이동이 자유롭다. 또, 아암 (85)이 웨이퍼(W)의 중심윗쪽에 위치하였을 때에, 세정노즐(71)은 웨이퍼(W)의 중심에 세정액을 공급할 수 있도록 위치되어 있다. 이렇게 함으로써 회전되는 웨이퍼(W) 상에 공급된 세정액이, 웨이퍼(W) 전체면에 확산되고, 웨이퍼(W) 전체면에 있어서 얼룩없이 세정되도록 되어 있다.

또한, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 외측컵(65)의 바깥쪽에 위치하는 현상액공급노즐(70)의 대기위치(T)에는, 현상액공급노즐(70)을 세정하는 세정탱크 (87)가 설치된다. 이 세정탱크(87)는 가늘고 긴 현상액공급노즐(70)을 수용하도록 단면이 오목형으로 형성되어 있으며, 이 세정탱크(87)내에는 현상액공급노즐(70)에 부착한 현상액을 세정하기 위한 소정의 용제가 저류되어 있다.

스핀척(60) 윗쪽에는 레이져광을 사용하여 측정대상물과의 거리를 측정함으로써, 그 대상물의 변위량을 측정할 수 있는 진폭측정장치로서의 예컨대 레이져변위계(90)가 고정되어 설치된다. 즉, 웨이퍼(W) 상에 공급된 측정대상물인 현상액에 레이져광을 조사하여, 그 반사광을 수광하여 현상액의 액면(E)에 발생한 물결 진폭을 측정할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 이 레이져변위계(90)로 측정된 측정치는 제어수단으로서의 기능도 갖는 주제어장치(92)에 송신되도록 구성되어 있다. 이 주제어장치(92)에는 도 8에 나타낸 바와 같은 예컨대 미리 실험등에 의해 구한 상기 액면(E)의 물결 진폭의 허용범위(도 8의 사선부)와, 도 9에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에 공급되는 현상액의 각 목표액 두께에 대한 상기 현상액공급노즐(70)의 이동속도와 현상액 공급유량의 레시피가 기억되어 있다. 또, 도 8은 웨이퍼(W)의 측면에서 보아, 물결의 상태를 모식적으로 나타낸 설명도이다. 또한, 도 9 중의 「액두께」란, 웨이퍼(W) 상에 공급된 현상액의 액막 두께이다. 그리고, 주제어장치(92)는 측정치(N)와 상기 허용범위의 상한허용치(A) 혹은 하한허용치(B)를 비교하여 상기 측정치(N)가 허용범위를 벗어나고 있는 경우에는, 상기 레시피에 따라서 현상액공급노즐(70)의 이동속도를 제어하는 이동제어장치(82)와 현상액의 공급유량을 제어하는 유량제어장치(78)에 그 데이터를 송신할 수 있도록 구성되어 있으며, 그 데이터에 의해 상기 이동속도와 상기 공급유량의 설정치가 변경된다.

또, 케이싱(18a)에는 웨이퍼(W)를 주반송장치(13)에 의해서 반입 및 반출하기 위한 반송구(95)와 이 반송구(95)를 개폐를 자유롭게 하는 셔터(96)가 설치되어 있고, 웨이퍼(W)를 반입출할 때 이외는 셔터(96)를 닫고 케이싱(18a) 내로부터의 처리액의 비산 등을 방지함과 동시에 소정의 분위기가 유지되고 있다.

다음에, 이상과 같이 구성되어 있는 현상처리장치(18)로 실시되는 현상처리방법에 관해서, 도포현상처리시스템(1)으로 행하여지는 포토리소그래피공정의 프로세스와 함께 설명한다.

우선, 웨이퍼반송체(7)가 카세트(C)에서 미처리의 웨이퍼(W)를 1장 집어내어 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 어드히존장치(31)에 반입한다. 이 어드히존장치 (31)에 있어서, 레지스트액과의 밀착성을 향상시키는 HMDS 등의 밀착강화제가 도포된 웨이퍼(W)는, 주반송장치(13)에 의해서 쿨링장치(30)에 반송되어 소정의 온도로 냉각된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 레지스트도포장치(17 또는 19), 프리베이킹장치(34 또는 35)에 순차 반송되고, 소정의 처리가 실시된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 익스텐션·쿨링장치(41)에 반송된다.

이어서, 웨이퍼(W)는 익스텐션·쿨링장치(41)로부터 웨이퍼반송체(50)에 의해서 집어내여지고, 그 후 주변노광장치(51)를 지나서 노광장치(도시하지 않음)에 반송된다. 노광처리를 종료한 웨이퍼(W)는, 웨이퍼반송체(50)에 의해 익스텐션장치(42)에 반송된 후, 주반송장치(13)에 유지된다. 이어서, 이 웨이퍼(W)는 포스트익스포저베이킹장치(44 또는 45), 쿨링장치(43)에 차례로 반송되어, 이들 처리장치로서 소정의 처리가 실시된 후, 현상처리장치(18 또는 20)에 반송된다.

상술한 현상처리의 프로세스에 관해서 자세히 설명하면, 우선 전처리가 종료된 웨이퍼(W)가, 주반송장치(13)에 의해서 현상처리장치(18)내에 반입되고, 스핀척 (60)상에 흡착유지된다. 그리고, 대기위치(T)에 있는 세정탱크(87)내에서 대기하고 있는 현상액공급노즐(70)이, 컵(64)내이고 웨이퍼(W)의 일끝단부의 바깥쪽 위치 (S)에 이동한다.

그리고, 그 위치(S)에서 현상액공급노즐(70)로부터 현상액의 토출이 시작되고, 그 토출상태가 안정할 때까지 시험토출한다. 이 때의 현상액 공급유량은, 예컨대 도 9로부터 목표막두께가 1.6 mm이고, 현상액공급노즐(70)의 이동속도를 80 mm/s로 선택한 경우에는, 1.5 l/min 이 된다.

그 후, 현상액공급노즐(70)이 상기 소정속도 80 mm/s에서 웨이퍼(W)의 일끝단부 바깥쪽의 위치(S)에서 다른 끝단부 바깥쪽의 위치(P)까지 이동하고 웨이퍼(W) 상에 현상액의 액막이 형성된다. 여기서 현상액공급노즐(70)의 이동속도를 수정하는 프로세스에 관해서 도 10를 사용하여 설명한다.

현상액공급노즐(70)이 웨이퍼(W)의 다른 끝단부 바깥쪽의 위치(P)에 도달하고, 웨이퍼(W) 상에 현상액의 액막이 형성된 직후에 레이져변위계(90)로 측정이 시작되며, 상기 웨이퍼(W) 상의 액막 액면(E)의 물결 진폭을 측정한다. 그리고, 그 측정치(N)가 주제어장치(92)에 송신되고, 주제어장치(92)에 미리 기억되어 있던 상기 진폭의 허용범위와 비교된다.

상기 측정치(N)가 상기 허용범위의 상한허용치(A)보다도 큰 경우에는, 도 9, 도 10에 나타낸 레시피에 따라서 현상액공급노즐(70)의 이동속도의, 예컨대 한단계 느린 이동속도 70 mm/s가 읽혀지고, 그 데이터가 이동제어장치(82)로 송신된다. 그리고, 이동제어장치(82)에 있어서 그 이동속도의 설정이 80 mm/s에서 70 mm/s로 변경된다.

상기 측정치(N)가 상기 허용범위의 하한허용치(B)보다도 작은 경우에는, 도 9, 도 10에 나타낸 레시피에 따라서 현상액공급노즐(70)의 이동속도의, 예컨대 한단계 빠른 이동속도 90 mm/s가 읽혀지고, 그 데이터가 이동제어장치(82)에 송신된다. 그리고, 상술한 경우와 마찬가지로, 이동속도의 설정이 80 mm/s에서 90 mm/s로 변경된다.

각 현상액공급노즐(70)의 이동속도에 대한 현상액의 공급유량은, 도 9에 도시한 바와 같이 미리 정해져 있기 때문에, 상기 이동속도의 변경에 따라, 주제어장치(92)로부터 그 데이터가 유량제어장치(78)에 송신되고, 현상액의 공급유량의 설정이 변경된다.

상기 측정치(N)가 상기 허용범위내에 있는 경우에는, 현상액공급노즐(70)의 이동속도의 변경은 행하여지지 않고, 현재의 이동속도의 설정이 유지된다.

그리고, 이상과 같이 현상액공급노즐(70)의 이동속도가 변경되거나, 혹은 유지되면, 상기 이동속도의 수정공정이 종료한다.

한편, 웨이퍼(W)의 현상은 상술한 바와 같이 현상액공급노즐(70)에 의해서현상액이 웨이퍼(W) 상에 공급되면서 동시에 시작되고, 그 후 웨이퍼(W)는 소정시간 현상된다.

그리고, 웨이퍼(W)의 현상이 종료하면 세정노즐(71)이 웨이퍼(W)의 중심부 윗쪽까지 이동되고, 웨이퍼(W)의 소정속도의 회전이 시작됨과 동시에, 세정노즐 (71)과 이면세정노즐(66)로부터 웨이퍼(W)에 세정액이 공급되며, 웨이퍼(W)가 세정된다. 또 이 때 컵(64)이 상승되고, 웨이퍼(W)에서 비산한 세정액 등이 그 컵(64)에 의해서 받아내여진다.

그 후, 세정액의 공급이 정지되면, 웨이퍼(W)가 더욱 고속으로 회전되어 웨이퍼(W)가 건조된다. 그리고 웨이퍼(W)의 이 건조공정이 종료하면 웨이퍼(W)의 현상처리가 종료하고, 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해서 현상처리장치(18)로부터 반출된다.

이상의 실시형태로서는, 웨이퍼(W) 상에 공급된 현상액의 액면(E)의 물결 진폭을 측정하고, 그 측정치(N)가 상한허용치(A)보다도 큰 경우에는, 현상액공급노즐 (70)의 이동속도 설정치를 작게 하고, 측정치(N)가 하한허용치(B)보다도 작은 경우에는, 상기 이동속도의 설정치를 크게 하도록 하였다. 이렇게 하는 것에 의해 상기 측정치, 즉 현상액의 액면(E)의 물결 진폭이 큰 경우에는, 현상액을 공급할 때의 현상액공급노즐(70)의 이동속도를 보다 느리게 하고, 다음에 처리되는 웨이퍼 (W) 상에 공급되는 현상액의 액면(E)에 발생하는 물결 진폭을 보다 작게 할 수가 있다. 또한, 현상액의 액면(E)의 물결 진폭이 허용치보다도 작은 경우에는, 현상액공급노즐(70)의 이동속도를 빠르게 하고, 웨이퍼(W)면내에서의 현상개시 시기의차를 보다 적게 할 수 있다. 이러한 실시형태에 이러한 현상처리방법이 몇번 되풀이되면, 적절한 현상액공급노즐(70)의 이동속도, 즉 가능한 고속도로, 웨이퍼(W) 상에 공급되는 현상액 액면의 물결 진폭을 작게 할 수 있는 이동속도로 조절할 수가 있다.

또한, 상기 현상액의 물결 진폭의 허용범위와 웨이퍼(W) 상에 공급되는 현상액의 목표액두께에 대한 복수종류의 상기 현상액공급노즐(70)의 이동속도와 현상액의 공급유량과의 레시피를 미리 기억시켜 놓았기 때문에, 측정할 때마다 손작업으로 상기 이동속도 등을 설정변경할 필요가 없고, 자동적으로 설정변경된다.

이상의 실시형태로서는, 레이져변위계(90)의 측정치(N)가, 상한, 하한에 관계하지 않고 상기 허용범위로부터 벗어난 경우에 현상액공급노즐(70)의 이동속도의 설정치를 변경하도록 하였지만, 상기 측정치(N)가 상기 허용범위의 상한허용치(A)를 넘은 경우만 상기 이동속도의 설정치를 변경하도록 하여도 되고, 이 경우에 있어서도 웨이퍼(W)상의 현상액의 물결 진폭이 억제된다. 또, 이 경우에 있어서는 웨이퍼(W) 면내에서의 현상시간의 차이를 가능한 작게 하기 위해서, 현상액공급노즐(70)의 이동속도의 초기 설정을 되도록이면 고속도로 설정해 놓는 것을 제안할 수 있다.

이상의 실시형태에서는, 레이져변위계(90)의 측정치(N)에 따라서 현상액공급노즐(70)의 이동속도 설정치를 변경했었지만, 현상액공급노즐(70)로부터 공급되는 현상액의 공급유량 설정치를 변경하도록 하여도 좋다. 이하 이러한 경우에 관해서 설명하면, 상기 실시형태와 같이 하여, 레이져변위계(90)에 의해서 웨이퍼(W) 상에공급된 현상액 액면(E)의 물결 진폭을 측정하고 그 측정치와 미리 기억시켜 놓은 허용범위를 비교하여, 측정치(N)가 상기 허용범위의 상한허용치(A)보다도 큰 경우에는, 예컨대 도 9의 레시피에 따라서, 현상액의 공급유량의 설정치를 작게 하고, 측정치(N)이 상기 허용범위의 하한허용치(B)보다도 작은 경우에는, 현상액의 공급유량의 설정치를 크게 한다.

이렇게 함으로써, 측정치(N)가 과대한 경우, 즉 웨이퍼(W) 상에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭이 허용치보다도 큰 경우에는, 현상액을 공급할 때의 현상액공급노즐(70)로부터의 현상액의 공급유량을 보다 작게 하고, 다음에 처리되는 웨이퍼 (W) 상에 공급되는 현상액의 액면(E)에 발생하는 물결 진폭을 보다 작게 할 수가 있다. 또한, 측정치(N)이 허용치보다도 작은 경우에는, 웨이퍼(W) 상에 공급되는 현상액의 공급유량이 크게 되고, 현상액이 웨이퍼(W) 전체면에 공급되기까지의 시간이 단축되기 때문에, 웨이퍼(W) 면내에서의 현상개시 시기의 차가 보다 작아지도록 조절된다.

또 진폭측정장치로서, 레이져광 등의 빛의 성질을 이용하여 측정대상물의 변위량을 측정하는 것이나, 상기 물결을 화상으로서 받아드려, 그 화상으로부터 상기 진폭을 측정하는 것을 채용하더라도 좋다.

또 현상액공급노즐(70)의 이동속도, 공급유량과 액의 막두께에 있어서는, 도 9에 나타낸 관계가 있지만, 발명자 등이 실험한 결과, 예컨대 막두께를 2.0 mm로 설정한 경우, 이동속도가 65 mm/s, 공급유량이 1.5 l/min의 경우가 가장 얼룩이 없는 바람직한 현상결과를 얻을 수 있었다. 이것은, 현상액공급노즐(70)의 이동속도와, 공급량의 밸런스가 산출되어 있지 않으면 현상액공급노즐(70)로부터 공급된 직후의 현상액이, 이동방향전방으로 진출하거나, 혹은 이동방향후방으로 당겨지기 때문이라고 생각된다. 또한 이것은 파문의 원인도 되고 있다.

이것을 도면에 따라서 설명하면, 이동속도와 공급량의 관계가 좋은 경우에는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 현상액공급노즐(70)의 현상액공급구(73)로부터 공급된 직후의 현상액은, 그대로 노즐의 이동에 따라 후방에 액막을 형성하여 간다.

그렇지만, 현상액공급노즐(70)의 이동속도가 너무 늦는 경우나, 단위시간당 공급량이 지나치게 많은 경우에는, 도 12의 P에 도시한 바와 같이, 현상액공급노즐 (70)의 이동방향전방에 진출하여 버린다.

또한 반대로 현상액공급노즐(70)의 이동속도가 지나치게 빠른 경우나, 단위시간당 공급량이 지나치게 적은 경우에는, 도 13의 Q에 나타낸 바와 같이, 현상액공급노즐(70)의 이동방향후방에, 이미 공급한 현상액의 액막보다도 얇은 부분이 일시적으로 생긴다.

이들 현상은, 파문의 원인이 되며, 결과적으로 현상얼룩짐이 발생할 우려가 있다.

그와 같은 「진출」이나 「얇은 액막의 일시적인 발생」을 방지하기 위해서, 도 12의 경우에는, 현상액공급노즐(70)의 이동속도를 빨리하거나, 혹은 단위시간당 공급량을 적게 하도록 하면 좋다. 또한 도 13의 경우에는, 그 반대로 현상액공급노즐(70)의 이동속도를 느리게 하거나, 혹은 단위시간당 공급량을 많게 하면 좋다.

그리고 그와 같은 「진출」이나 「얇은 액막이 일시적인 발생」의 관측에 있어서는, 전자에 있어서는, 예컨대 CCD 카메라 등에 의한 촬상 등에 의해서 확인할 수가 있고, 교사에 있어서는, 예컨대 레이져변위계에 의해서 현상액공급노즐(70) 이동방향후방부근의 액의 막두께를 측정함으로써 확인할 수가 있다.

또, 이상으로 설명한 실시형태는, 반도체웨이퍼디바이스제조프로세스의 포토리소그래피공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 현상처리장치에 대해서였지만, 본 발명은 반도체웨이퍼 이외의 기판, 예컨대 LCD 기판의 현상처리장치에 있어서도 응용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 현상액이 기판상에 공급되었을 때에, 그 현상액의 액면에 발생하는 물결 진폭을 측정하고, 그 측정치에 따라서 현상처리에 악영향을 주는 상기 현상액의 물결 진폭을 작게 하도록 수정할 수 있다. 따라서, 종래와 같이, 기판상에 최종적으로 형성되는 선폭 등을 측정하고 나서 수정할 필요가 없고, 종래에 비교해서 보다 빠른 시기에 수정할 수 있기 때문에, 불량품 등의 수가 감소하고, 생산수율의 향상이 도모된다.

특히, 미리 현상액 액면의 물결 진폭의 허용치를 기억시켜 놓음으로써, 자동적으로 상기 진폭이 억제되도록 설정변경할 수 있다. 따라서, 더욱 빠른 시기에 수정되어 불량품 등의 수가 감소하고, 생산수율의 향상이 도모된다.

Claims (13)

1. 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서,

   현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정과,

   상기 현상액공급후에, 상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 공정과,

   그 측정치에 따라서, 상기 현상액공급노즐의 상기 소정속도를 변경하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 현상액의 물결 진폭의 상한허용치를 미리 기억하는 공정을 가지고,

   상기 소정속도 변경공정에서는, 상기 측정치가 상기 상한허용치를 넘은 경우에 상기 소정속도를 느리게 하는 현상처리방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 현상액의 물결 진폭의 허용범위를 미리 기억하는 공정을 가지고,

   상기 소정속도 변경공정에서는, 상기 측정치가 상기 허용범위의 상한허용치를 넘은 경우는, 상기 소정속도를 느리게 하고, 상기 측정치가 상기 허용범위의 하한허용치에 못미치는 경우에는, 상기 소정속도를 빨리 하는 현상처리방법.
4. 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서,

   현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정과,

   상기 현상액공급후에, 상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 공정과,

   그 측정치에 따라서, 상기 현상액공급노즐로부터의 현상액의 소정유량을 변경하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 현상액의 물결 진폭의 상한허용치를 미리 기억하는 공정을 가지고,

   상기 소정유량의 변경공정에서는, 상기 측정치가 상기 상한허용치를 넘은 경우에 상기 소정유량을 감소하는 현상처리방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 현상액의 물결 진폭의 허용범위를 미리 기억하는 공정을 가지고,

   상기 소정유량의 변경공정에서는, 상기 측정치가 상기 허용범위의 상한허용치를 넘은 경우에 상기 소정유량을 감소시키고, 상기 측정치가 상기 허용범위의 하한허용치에 못미치는 경우에는, 상기 소정유량을 증가시키는 현상처리방법.
7. 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서,

   현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정을 가지며,

   상기 이동중에, 상기 공급한 직후의 현상액이 상기 현상액공급노즐의 이동방향전방에 진출하는 경우에는, 상기 이동속도를 빨리하거나 또는 현상액공급노즐로부터의 공급량을 줄이는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
8. 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 방법으로서,

   현상액공급노즐을, 상기 현상액을 공급하면서 적어도 상기 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동시키는 공정을 가지며,

   상기 이동중에, 상기 공급한 현상액이 상기 현상액공급노즐의 이동방향 후방에서, 이미 공급한 부분보다도 얇게 되어 있는 경우에는, 상기 이동속도를 느리게 하거나 또는 현상액공급노즐로부터의 공급량을 많게 하는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
9. 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 현상처리장치로서,

   적어도 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동하면서 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상액공급노즐과,

   상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 진폭측정장치와,

   상기 진폭측정장치의 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐의 상기 소정속도를 제어하는 이동속도제한장치를 가지는 것을 특징으로 하는 현상처리장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 현상액의 물결 진폭의 허용범위를 기억하고, 그 허용범위와 상기 측정치를 비교하여 상기 이동속도제한장치를 제어하는 제어수단을 가지는 현상처리장치.
11. 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 현상처리장치로서,

    적어도 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동하면서 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상액공급노즐과,

    상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 진폭측정장치와,

    상기 진폭측정장치의 측정치에 따라서 상기 현상액공급노즐로부터의 현상액의 소정유량을 제어하는 유량제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 현상처리장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 현상액의 물결 진폭의 허용범위를 기억하고, 그 허용범위와 상기 측정치를 비교하여 상기 유량제어장치를 제어하는 제어수단을 가지는 현상처리장치.
13. 기판 전체면에 현상액을 공급하여 현상처리하는 현상처리장치로서,

    적어도 기판의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 소정의 속도로 이동하면서 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상액공급노즐과,

    상기 기판에 공급된 현상액 액면의 물결 진폭을 측정하는 진폭측정장치와,

    상기 진폭측정장치의 측정치에 따라서, 상기 현상액공급노즐로부터의 현상액의 소정유량과 상기 현상액공급노즐의 상기 소정속도를 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 현상처리장치.