KR20070007262A - 현상 장치 및 현상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현상장치 및 현상방법에 관한 것으로서 노광 끝난 기판을 스핀 척 에 유지해 수직축 주위에 회전시켜 긴 방향이 웨이퍼의 반경 방향과 직교하는 방향을 향한 슬릿 형상의 토출구를 가지는 현상액 노즐로부터 현상액을 토출시키면서 현상액 노즐을 웨이퍼의 외주변에서 중앙부로 향해 이동시키는 것으로 웨이퍼 표면에 현상액의 공급을 실시하여 소지름의 원형의 토출구를 가지는 노즐을 이용했을 경우에 비해 노즐의 이동 속도를 크게 할 수가 있어 현상 시간의 단축을 도모할 수 있고 또 기판상의 현상액막의 두께를 감소시킬 수가 있기 때문에 현상액을 절약할 수 있는 기술을 제공한다.

Description

현상 장치 및 현상 방법{DEVELOPMENT DEVICE AND DEVELOPING METHOD}

본 발명은 기판 표면의 노광된 레지스트를 현상하는 현상 장치 및 현상 방법에 관한다.

반도체 제조 공정의 1개인 포토레지스트 공정에 있어서는 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 한다)의 표면에 레지스트를 도포해 이 레지스트를 소정의 패턴으로 노광한 후에 현상해 레지스트 패턴을 형성하고 있다. 이러한 처리는 일반적으로 레지스트의 도포·현상을 실시하는 도포·현상 장치에 노광 장치를 접속한 시스템을 이용해 행해진다.

일본국 JP7-263302A에 개시된 현상 장치의 작용을 도 17을 참조해 설명한다. 우선 스핀 척 (1)상에 웨이퍼(W)를 수평으로 유지해 이 웨이퍼(W)의 표면으로부터 약간 높은 위치에 현상액 노즐 (11)의 소지름의 토출구멍을 배치한다. 그리고 웨이퍼(W)를 수직축 주위에 회전시킴과 동시에 현상액 노즐 (11)로부터 현상액을 토출하면서 웨이퍼(W)의 회전 반경 방향으로 상기 현상액 노즐 (11)을 이동시키는 것으로 웨이퍼(W)의 표면에 나선 형상으로 현상액이 액활성 된다(도 17a). 웨이퍼(W)의 표면에 현상액 (12)를 액활성한 상태로 소정의 현상 시간 예를 들면 60초가 경과할 때까지 그대로 방치해 정지 현상을 실시한 후(도 17b); 린스액 노즐 (13)으로부터 웨이퍼(W)의 중앙에 린스액 (14) 예를 들면 순수를 공급한다(도 17c). 이상의 공정에 의해 현상액에 대해서 불용해성의 부위의 레지스트가 남아 소정의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.

일본국 JP2001-284206A에 개시된 현상 장치에서는 도 18에 나타나는 바와 같이 이동 방향에 관해서 전후에 배치한 현상액 노즐 (11) 및 린스 노즐 (13)이 도시하지 않는 공통의 노즐 아암에 장착되고 있다. 현상 처리시에는 스핀 척 (1)상의 웨이퍼(W)를 수직축 주위에 회전시킴과 동시에 현상액 및 린스액을 동시에 토출시키면서 현상액 노즐 (11) 및 린스 노즐 (13)을 웨이퍼(W)의 가장자리로부터 중앙부로 향해 이동시켜 이것에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 현상액을 린스액으로 신속하게 제거하면서 현상 처리를 한다.

그렇지만 상술의 현상 수법에서는 이하와 같은 문제가 있다. 즉 일본국 JP7-263302A에 개시되고 있는 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면에 현상액을 액활성해 패들 방식의 현상(정지 현상)을 실시하면 레지스트는 일반적으로 소수성이기 때문에 액활성되는 현상액의 양이 너무 적으면 표면장력에 의해 웨이퍼(W)상에 있는 액 끼리가 서로 끌어들이는 풀백 현상이 생겨 그 결과 현상액과 접촉하지 않는 부위가 생겨 현상되지 않는 부위가 생기는 일이 있다. 이것을 방지하기 위해서 웨이퍼(W)의 표면에 다량의 현상액을 공급할 필요가 있어 현상액의 사용량이 많아져 버린다. 이것은 반도체장치의 제조 코스트의 증대로 연결된다.

JP2001-284206A에 개시된 패들레스 방식(정지 현상을 실시하지 않는 방식)은 상기 문제를 해결하는 하나의 수단이다. 그러나 현상액의 사용량을 삭감하기 위해 서 노즐의 토출구의 사이즈를 작게 하면 웨이퍼(W) 전면에 현상액을 공급하기 위해서 필요하게 되는 시간이 길어져 현상 처리에 필요한 시간이 길어져 버린다. 또한 웨이퍼의 각 부위가 현상액에 접하고 있는 시간이 격차되어 현상 처리의 면내 균일성이 악화 될 가능성이 있다.

또한 일본국 JP2001-284206A에 개시되고 있는 바와 같이 현상액 노즐에 인접해 배치한 린스 노즐로부터 순수를 공급함으로써 현상액의 공급 직후에 현상액을 제거하면 현상액에 대해서 용해성이 낮은 레지스트를 처리하는 경우에는 충분한 현상 시간을 확보 가능해지고 그 결과 전형적으로는 레지스트막에 형성되어야 할 홈의 바닥부 측면이 충분히 용해되지 않는 상태로 남는 언더 현상이 발생한다. 이 경우 레지스트 패턴의 선폭 정밀도가 면내에서 분산되어 버린다.

본 발명은 이러한 사정에 근거해 된 것이고 그 목적은 기판 표면의 노광이 끝난 레지스트를 현상하는 것에 있어 적은 현상액 양으로 단시간에 현상을 실시할 수가 있는 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제 1의 관점에 의하면 노광된 레지스트를 가지는 기판을 수평으로 유지하는 기판 보지부와 기판을 보지한 기판 보지부를 수직축 주위에 회전시키는 회전 구동 기구와 가늘고 긴 띠 형상의 토출구를 갖고 기판에 현상액을 토출하는 현상액 노즐과 상기 현상액 노즐을 지지하는 노즐 지지부를 가짐과 동시에 상기 현상액 노즐을 대략 기판의 반경 방향을 따라 이동시키는 이동 기구를 구비하고 상기 이동 기구의 노즐 지지부는 상기 토출구가 상기 기판의 윗쪽에 위치하고 있을 때 상기 토출구의 긴 방향이 기판의 중앙부를 향하도록 상기 현상액 노즐을 지지하고 있고 기판을 수직축 주위에 회전시킨 상태로 상기 토출구로부터 띠 형상의 현상액을 토출하면서 상기 현상액 노즐을 기판의 외측으로부터 중앙부에 향하여 이동시켜 기판의 표면에 현상액을 나선 형상에 공급하는 것을 특징으로 하는 현상 장치가 제공된다.

바람직하게는 상기 토출구는 폭이 0.1 mm~1 mm이고 길이가 8 mm~15 mm이다. 현상 처리되는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 상기 현상액 노즐로부터 공급해야 할 현상액의 온도를 조절하기 위한 온도 조정부를 더 설치할 수가 있다. 현상액 노즐은 복수 설치할 수가 있고 이 경우 바람직하게는 각 현상액 노즐마다 현상액의 온도 조정을 행하기 위한 온도 조정부가 설치되어 상기 복수의 현상액 노즐 중에서 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 온도 조정된 현상액 노즐을 선택하는 수단이 설치된다. 그리고 이 경우 바람직하게는 한쪽의 현상액 노즐이 선택되고 있는 동안에 다른쪽의 현상액 노즐에 대해서 현상액의 온도가 조정된다. 상술의 온도 조정은 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징과 해당 종류 또는 기하학적 특징의 레지스트에 적절한 현상액의 온도를 대응 지은 데이터를 기억하고 이 데이터에 근거해 현상하는 레지스트에 적절한 현상액의 온도를 얻을 수 있도록 상기 온도 조정부를 제어하는 제어부에 의해 실시할 수가 있다.

각 현상액 노즐마다 상기 온도 조정부에 부가하여 현상액의 농도 조정부가 설치가능하고 이 경우 선택된 현상액 노즐의 현상액은 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 온도 및 농도가 조정할 수가 있다. 이 경우 바람직하게는 한쪽의 현상액 노즐이 선택되고 있는 동안에 다른쪽의 현상액 노즐에 대해서 현상액의 온도 및 현상액의 농도가 조정된다. 상술의 온도 및 농도의 조정은 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징과 상기 종류 또는 기하학적 특징의 레지스트에 적절한 현상액의 온도 및 현상액의 농도를 대응 지은 데이터를 기억하고 이 데이터에 근거해 현상하는 레지스트에 적절한 현상액의 온도 및 농도가 되도록 온도 조정부 및 농도 조정부를 제어하는 제어부에 의해 실시할 수가 있다.

바람직하게는 현상액이 공급되기 전의 기판의 표면에 젖는 성질을 높이기 위한 표면처리액을 공급하는 표면 처리액 노즐이 더 설치된다. 혹은 현상액이 공급된 후의 기판의 표면에 린스액을 공급하는 린스액 노즐과 이 린스액 노즐에 의해 린스액이 공급된 기판의 표면에 계면활성제를 공급하는 활성제 공급 노즐이 더 설치된다.

바람직하게는 현상액 노즐을 기판의 외측에서 중앙부로 향해 이동시켰을 때 그 토출구의 기판의 중앙 집중의 선단이 기판의 회전축과 일치하는 위치에서 이동이 정지된다.

본 발명의 제 2의 관점에 의하면 노광 끝난 레지스트를 가지는 기판을 기판 보지부에 수평으로 유지하는 공정과 이 기판을 수직축 주위에 회전시키면서 기판의 표면에 그 폭방향이 기판의 중앙부를 향한 띠 형상의 현상액을 토출하는 현상액 노즐을 기판의 주변 중앙부에 향하여 이동시켜 현상액을 기판의 표면을 따라 외측에 흘리면서 기판의 표면에 나선 형상으로 현상액을 공급하는 공정과 현상액 노즐로부터의 현상액의 공급을 정지함과 동시에 린스액 노즐에 의해 기판의 표면에 린스액을 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법이 제공된다. 또한 린스액의 공급의 개시는 현상액의 공급 정지와 동시에 실시할 수가 있지만 현상액의 공급 정지의 직전 혹은 직후(예를 들면 현상액의 공급 정지시점의 전후 2초 이내)에 실시할 수도 있다.

바람직하게는 현상액 노즐의 토출구는 폭이 0.1 mm~1 mm이고 길이가 8 mm~15 mm이다.

바람직하게는 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 현상액의 온도가 조정된다.

바람직하게는 이 현상 방법은 현상액의 온도가 서로 다른 온도로 조정된 복수의 현상액 노즐중에서 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 현상액 노즐을 선택하는 공정을 포함한다. 또 바람직하게는 이 현상 처리 방법은 한편의 현상액 노즐이 선택되고 있는 동안에 한쪽의 현상액 노즐에 대해서 현상액의 온도가 조정되는 공정을 포함한다.

바람직하게는 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 현상액의 온도 및/또는 농도가 조정된다.

적어도 현상액 노즐이 현상액의 토출을 정지하기까지 린스액 노즐을 현상액 노즐의 근방에 이동하게 하는 것이 바람직하다.

현상액을 공급하는 공정에 있어서 현상액을 토출시키면서 현상액 노즐을 기판의 주변으로부터 중앙부로 향해 이동시키는 동작을 여러 차례 실시할 수도 있다.

현상액을 공급하는 공정은 노즐을 기판의 주변으로부터 중앙부로 향해 이동한 후에 소정 시간 해당 중앙부에 현상액을 공급하는 공정을 포함할 수도 있다.

이 현상 방법에는 현상액이 공급되기 전의 기판의 표면에 젖는 성질을 높이기 위한 표면 처리액을 공급하는 공정을 더 포함할 수가 있다. 혹은 이 현상 처리 방법에는 현상액이 공급된 후의 기판의 표면에 린스액을 공급하는 공정과 이 린스액이 공급된 기판의 표면에 계면활성제를 공급하는 공정을 더 포함할 수가 있다.

매우 적합한 하나의 실시 형태에 있어서 현상액 노즐을 기판의 주변으로부터 중앙부로 향해 이동 시킬 때 현상액 노즐의 토출구의 기판의 중앙 집중의 선단이 기판의 회전축과 일치하는 위치에서 현상액 노즐의 이동이 정지된다.

도 1은 본 발명의 현상 장치의 실시의 형태에 관한 현상 장치를 나타내는 종단면도이다.

도 2는 본 발명의 현상 장치의 실시의 형태에 걸리는 현상 장치를 나타내는 평면도이다.

도 3은 상기 현상 장치의 현상액 노즐을 나타내는 사시도이다.

도 4는 상기 현상 장치의 현상액 공급 수단을 나타내는 설명도이다.

도 5는 상기 현상 장치를 이용해 웨이퍼를 현상 처리하는 공정을 나타내는 공정도이다.

도 6은 웨이퍼의 표면에 현상액이 공급되는 모습을 나타내는 설명도이다.

도 7은 웨이퍼의 표면에 현상액이 공급되는 모습을 나타내는 설명도이다.

도 8은 현상액 노즐의 정지 위치를 나타내는 설명도이다.

도 9는 패턴의 선폭과 현상 시간 혹은 현상 온도의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 10은 현상액 노즐의 토출구의 다른 예를 나타내는 설명도이다.

도 11은 상기 현상 장치를 이용해 웨이퍼를 현상 처리하는 다른 공정을 나타내는 공정도이다.

도 12는 상기 현상 장치를 이용해 웨이퍼를 현상 처리하는 다른 공정을 나타내는 공정도이다.

도 13은 현상액 노즐의 다른 예를 나타내는 설명도이다.

도 14는 현상액 노즐의 또 다른 예를 나타내는 설명도이다.

도 15는 상기 현상 장치를 조립한 도포·현상 장치의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 16은 상기 현상 장치를 조립한 도포·현상 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 17은 종래의 현상 장치를 나타내는 설명도이다.

도 18은 종래의 다른 현상 장치를 나타내는 설명도이다.

본 발명의 실시의 형태와 관련되는 현상 장치에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도안 2는 기판 예를 들면 웨이퍼(W)의 이면측 중앙부를 흡인 흡착해 수평 자세로 유지하기 위한 기판 보지부인 스핀 척이다. 스핀 척 (2)는 회전축 (21)을 개재하여 회전 구동 기구인 구동 기구 (22)와 접속되고 있고 구동 기구 (22)에 의해 스핀 척 (2)는 웨이퍼(W)를 보지한 상태로 회전 및 승강 가능하다. 본예에서는 스핀 척 (2)의 회전축 선상에 웨이퍼(W)의 중심이 위치하도록 웨이퍼(W)는 스핀척 (2)에 세트 된다. 단 본 발명에 있어서는 웨이퍼(W)의 중심은 반드시 회전축 선상에 위치 하고 있지 않아도 좋고 회전축선을 중심으로 한 반경 1~15 mm의 영역에 위치해 있으면 좋다.

스핀 척 (2)에 보지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 해 함께 상부가 개구한 외컵( 31) 및 내컵 (32)로 이루어지는 컵 세트 (3)이 설치되고 있다. 외컵 (31)은 상부가 사각 통형상 그리고 하부가 원통형의 형상을 갖고 내컵 (32)는 상부가 안쪽에 경사진 통형상의 형상을 갖는다. 외컵 (31)의 하단부에 접속된 승강기구 (33)에 의해 외컵 (31)이 승강하고 내컵 (32)는 외컵 (31)의 하단측 내주면에 형성된 단부에 밀어 올려지는 것으로 상승한다.

스핀 척 (2)의 하부에는 원형판 (34)가 설치되고 있어 이 원형판 (34)의 외측에는 대략 각 구단면의 액받이 (35)가 사방으로 걸쳐서 설치되고 있다. 액받이 (35)의 바닥면에는 드레인 배출구 (36)이 형성되고 있고 웨이퍼(W)로부터 넘쳐 흐르거나 혹은 뿌리쳐져 액받이부 (35)에 모인 현상액 및 린스액은 이 드레인 배출구 (36)을 개재하여 현상 장치의 외부에 배출된다. 원형판 (34)의 외측에는 대체로 삼각형 단면의 링 부재 (37)이 설치되고 있다. 또 도시하지 않는 3개의 승강 핀이 원형판 (34)를 관통하고 있고 이들의 승강 핀과 도시하지 않는 기판 반송 수단의 협동 작용에 의해 웨이퍼(W)를 스핀 척 (2)로 수수할 수가 있다.

다음에 웨이퍼(W)의 표면에 현상액을 공급하기 위한 현상액 공급 수단에 대해서 설명한다. 현상액 공급 수단은 수평 이동 자유 또한 승강 자유로 설치된 제 1의 현상액 노즐 (4A) 및 제 2의 현상액 노즐 (4B)를 포함한다. 현상액 노즐 (4B)의 구성은 현상액 노즐 (4A)와 같고 현상액 노즐 (4B)의 각 구성 부재는 현상액 노즐 (4A)의 대응하는 구성 부재에 첨부된 참조 부호에 포함되는 알파벳의 A를 B로 변경함으로써 표시된다.

도 3에 나타나는 바와 같이 제 1의 현상액 노즐 (4A)는 예를 들면 하부로 향해 폭이 좁아지도록 쵸크형으로 형성되고 있고 그 하단면에는 현상액을 띠 형상으로 토출 하는 가늘고 긴 슬릿 형태의 토출구 (41A)가 형성되고 있다. 토출구 (41A)의 개구 단면은 길이 (L1)이 8~15 mm; 폭 (L2)가 0.1~1 mm 바람직하게는 O.1~O. 5 mm의 직사각형이다. 토출구 (41A)는 현상액의 토출시에 그 길이 (L1)방향이 웨이퍼(W)의 주변으로부터 중앙 부분을 연결하는 직선의 방향과 일치하도록 설치되어 있다. 주의해야 할 것은 「주변으로부터 중앙 부분을 연결하는 직선」은 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 연장하는 직선 즉 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 직선일 필요는 없고 따라서 토출구 (41A)의 길이 (L1)방향이 대체로 웨이퍼(W)의 반경 방향과 일치하고 있으면 좋다는 것이다. 토출구의 개구 단면 형상은 엄밀하게 직사각형일 필 요는 없고 직사각형의 각이 둥글게 되어 있거나 직사각형의 단변이 경사하고 있어도 괜찮고 또 토출구의 개구 단면의 윤곽선이 파형으로서도 좋다.

도 4에 나타나는 바와 같이 토출구 (41A)는 내부에 형성된 액저장부(액저장실,42A)와 연통하고 있다. 액저장부 (42A)는 공급로 예를 들면 현상액 배관 (43A)의 일단과 접속되고 이 현상액 배관 (43A)의 타단측은 현상액의 공급원 (44A)와 접속되고 있다. 현상액 배관 (43A)의 도중에는 현상액의 온도를 조절하기 위한 주온도 조정부 (45A) 예를 들면 열교환기 및 도시하지 않는 송액 수단 예를 들면 토출 스트로크를 바꾸는 것으로 토출 유량을 조절 가능한 빌로즈 펌프등이 설치되고 있다. 또한 현상액 배관 (43A)의 일부의 외측에는 온조수의 유로를 이루는 온조수용 배관 (46A)가 설치되고 있고 이것에 의해 현상액 배관 (43A) 및 온조수용 배관 (46A)로부터 이루어지는 이중관 구조 (47A)가 형성되고 있다. 도시된 실시 형태에 있어서는 액저장부 (42A) 위에 온조수 저장부(온조수 저장실, 48A)가 설치되고 있고 온조수 저장부 (48A)의 상단에 온조수용 배관 (46A)가 접속되고 있다. 이중관 구조 (47A)는 온조수 저장부 (48A)의 상단 위치로부터 현상액 배관 (43A)의 상류측의 소정 위치까지의 영역에 설치되고 있다. 이중관 구조 (47A)는 보조 온도 조정부를 구성하고 있어 현상액과 온조수의 유로를 구분하는 관벽 즉 현상액 배관 (43A)의 관벽을 개재하여 현상액과 온조수의 사이에 열교환을 해 현상액이 소정의 온도로 조정된다. 이중관 구조 (47A)의 일단에 있어서 온조수용 배관 (46A)는 현상액 배관 (43A)으로부터 떨어져 온조수 저장부 (48A)까지 연장하고 있다. 따라서 온조수용 배관 (46A)는 순환로를 형성하고 있고 이 순환로의 도중에는 온도 조정부 (49 A) 예를 들면 열교환기가 설치되고 있다. 주온도 조정부 (45A) 및 보조 온도 조정부인 이중관 구조 (47A)에 의해 현상액이 소정의 온도 예를 들면 5~60 ℃로 온조 가능하다. 주온도 조정부 (45A) 및 보조 온도 조정부는 반드시 양쪽 모두 설치할 필요는 없고 한쪽만 설치해도 좋다.

다시 도 2를 참조하면 현상액 노즐 (4A,4B)는 지지 부재인 노즐 아암 (5A, 5B)의 일단 측에 지지를 받고 있어 이 노즐 아암 (5A, 5B) 외단측은 도시하지 않는 승강기구를 구비한 이동 기체 (51A, 51B)와 접속되고 있다. 이동 기체 (51A, 51B)는 이 현상 장치(현상 유니트)의 외장체의 바닥면상을 X방향으로 연장하는 가이드 부재 (52A,52B)를 따라 이동 가능하다. 또 도안의 부호 53은 현상액 노즐 (4A,4B)의 대기 영역이고 이 노즐 대기 영역 (53)으로 노즐 선단부의 세정 등을 한다.

현상 장치는 또한 웨이퍼 표면과 대향한 상태로 웨이퍼(W)에 린스액 예를 들면 순수를 토출하는 소지름의 토출구멍 60을 가지는 수평 이동 및 승강 자유인 린스액 노즐 (6)을 가지고 있다. 린스액 노즐 (6)에는 공급로 예를 들면 린스액 배관 (61)을 개재하여 린스액 공급원 (62)와 접속되고 있고(도 1 참조) 린스액 배관 (61)에는 도시하지 않는 송액 수단 예를 들면 토출 스트로크를 바꾸는 것으로 토출 유량을 조정 가능한 빌로우즈 펌프가 설치되고 있다. 린스액 노즐 (6)은 노즐 아암 (63)을 개재하여 도시하지 않는 승강기구를 구비한 이동 기체 (64)와 접속되고 있어 이 이동 기체 (64)는 현상액 노즐 (4A)용의 이동 기체 (51A)와 공용하는 가이드 부재 (52A)를 따라 제 1의 현상액 노즐 (4A)와 린스액 노즐 (6)과의 간섭이 생기지 않도록 이동한다. 도 2의 부호 65는 린스액 노즐 (6)의 대기 영역이다.

도 2의 부호 7은 제어부(제어 유니트)이고 이 제어부 (7)은 현상 장치의 모든 동작을 제어한다. 제어부 (7)은 특히 구동 기구 (22) ; 승강부 (33) ;이동 기체 (51A) (51B) (64)의 동작을 제어하는 기능과 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 현상액이 상기 소정의 온도가 되도록 주온도 조정부 (45A,45B) 및 보조 온도 조정부인 이중관 구조 (47A,47B) 및 온도 조정부 (49A,49B)의 온조동작을 제어하는 기능을 가지고 있다. 제어부 (7)에 설치된 기억부 예를 들면 메모리에는 레지스트의 종류와 각종 레지스트를 현상하기 위한 현상액 온도(이것은 5~60 ℃의 범위이다)와의 대응 관계를 나타내는 데이터가 기억되고 있고 제어부 (7)은 현상 처리하려고 하는 웨이퍼(W)에 도포된 레지스트의 종류에 대응하는 현상액 온도를 상기 데이터를 참조해 결정한다. 바꾸어 말하면 제어부 (7)은 현상액에 대한 레지스트의 종류마다 용해 특성에 따라 현상액의 온도를 결정해 각 온도 조정부의 동작을 제어한다. 상기와 같이 현상액 온도를 메모리에 기억된 데이터에 근거해 자동적으로 결정는 것에 대신해 오퍼레이터가 제어부 (7)의 입력 수단을 개재하여 현상액 온도를 입력하도록제어부 (7)을 구성해도 괜찮다.

현상액 온도의 일례를 이하에 기술한다. KrF 광원용의 레지스트로서 현상액에 대해 용해성의 저레지스트를 위한 현상액 온도는 40~60 ℃로 한다. 최근 적용이 검토되고 있는 ArF 광원용의 레지스트로서 현상액에 대해서 용해성이 높은 레지스트를 위한 현상액 온도는 20~40 ℃로 한다. I선 혹은 G선 광원용 레지스트와 같이 저온으로 용해가 촉진되는 레지스트를 위한 현상액 온도는 10~20 ℃로 한다. 각 레지스트에 대한 현상액 온도는 그 레지스트를 노광하기 위한 광원의 종류에 의해 결 정하는 것이 아니라 그 레지스트의 용해가 촉진되는 온도에 근거해 결정된다.

이어서 현상 장치를 이용해 웨이퍼(W)를 현상하는 공정에 대해서 설명한다. 현상 장치의 초기 상태로서 외컵 (31); 내컵 (32)가 하강 위치에 있어 현상액 노즐 (4A) (4B) 및 린스 노즐 (6)이 노즐 대기부 (53, 65)의 윗쪽에 각각 배치되고 있다. 현상 장치에 노광이 끝난 레지스트 첨부의 웨이퍼(W)가 도시하지 않는 기판 반송 수단에 의해 반송되어 오고 이 기판 반송 수단과 도시하지 않는 승강 핀의 협동 작용에 의해 웨이퍼(W)는 스핀 척 (2)으로 수수된다. 웨이퍼(W)가 스핀 척 (2)으로 수수될 때까지 제어부 (7)은 이 웨이퍼(W)에 도포된 레지스트의 종류와 상기 메모리내의 정보에 근거해 현상액 온도를 결정한다. 또한 제어부 (7)은 2개의 현상액 노즐 (4A)(4B)로부터 이 웨이퍼(W)의 현상에 이용하는 노즐을 선택해(본 예에서는 현상액 노즐 (4A)를 선택) 선택된 현상액 노즐 (4A)로부터 공급되는 현상액의 온도가 결정된 현상액 온도와 일치하도록 주온도 조정부 (45A) 및 보조 온도 조정부를 이용해 현상액의 온도 조정을 실행시킨다. 이것에 의해 현상액 노즐 (4A)에 관련하는 현상액 저장부 (42A) 및 또한 그 상류측의 현상액 배관 (43A)내에 있어서 온도 조정된 현상액이 토출에 대비해 대기하고 있는 상태가 된다.

그 다음에 외컵 (31) 및 내컵 (32)가 상승 위치로 이동하는 것과 동시에 도 5a에 나타나는 바와 같이 현상액의 토출 개시 위치인 예를 들면 웨이퍼(W)의 일단측의 외주변으로부터 약간 외측으로서 또한 웨이퍼(W)의 표면으로부터 약간 높은 위치에 선택한 현상액 노즐 (4A)를 배치함과 동시에 웨이퍼(W)의 타단측의 외주변으로부터 약간 외측으로서 또한 웨이퍼(W)의 표면으로부터 높은 위치에 토출구멍 (60)이 위치하도록 린스액 노즐 (6)을 배치한다. 본 예에서는 웨이퍼(W)의 표면으로부터 1~20 mm 높은 위치에 현상액 노즐 (4A)의 토출구 (41A)가 위치한다. 또한 한쪽의 현상액 노즐 (4B)는 노즐 대기 영역 (53)의 윗쪽에서 대기한 채로 있지만 후술 하는 바와 같이 이 웨이퍼(W)가 현상 처리되는 동안에 다음의 웨이퍼(W)의 처리를 행하기 위한 준비 동작을 한다.

그 후 도 5b에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)를 수직축선 주위에 500 rpm 이상 예를 들면 1000~1200 rpm의 회전 속도로 회전시킴과 동시에 토출구 (41A)로부터 현상액 (D)를 띠 형상으로 토출하면서 현상액 노즐 (4A)를 웨이퍼(W)의 회전 중심을 지나는 직선을 따라 웨이퍼(W)의 외측중앙 측에 향해 이동시킨다. 현상액인 노즐 (4A)의 이동 속도는 예를 들면 8 인치 사이즈의 웨이퍼(W)의 경우에 1~2초로 토출구 (41A)가 웨이퍼(W)의 외주변으로부터 웨이퍼(W)의 중앙부 윗쪽 예를 들면 웨이퍼(W)의 중심으로 도달하도록 설정한다. 또한 상기 웨이퍼(W)의 회전 속도 및 노즐의 이동 속도는 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 간격없이 현상액 (D)의 띠가 나열하도록 같은 값으로 결정하는 것이 바람직하고 현상액 (D)의 띠의 폭 즉 토출구 (41A)의 길이 (L1)에 근거한 계산에 의해 혹은 미리 실시하는 시험에 의해 결정할 수가 있다. 또 토출구 (41A)는 웨이퍼(W)의 회전 중심을 지나는 직선으로부터 약간 어긋난 장소 예를 들면 상기 직선과 상기 직선을 횡방향으로 1 mm 빗겨난 직선과의 사이의 영역내에서 이동시켜도 상관없다. 또한 본 발명자 웨이퍼(W)의 회전 속도를 500 rpm보다 작게 했을 경우 현상 후에 얻을 수 있는 패턴의 선폭이 원하는 면내 균일성을 확보할 수 없었던 것을 실험에 의해 확인하고 있다.

상기의 도포 방법에 의하면 도 6에 나타나는 바와 같이 띠 형상의 현상액 (D)에 의해 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 간격이 생기지 않도록 웨이퍼(W)의 표면상에 나선이 그려져 가고 이것에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 현상액 (D)가 도포된다. 웨이퍼(W)가 회전하고 있기 때문에 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면을 따라 현상액 (D)는 외측에 퍼져 그 결과적으로 도 7에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면에는 얇은 액막이 형성된다. 그리고 현상액 (D)에 레지스트의 용해성의 부위가 용해해 패턴을 형성하는 불용해성의 부위가 남게 된다.

웨이퍼(W)의 중심으로 토출구 (41A)가 도달하면 환언 토출구 (41A)의 웨이퍼

표면으로의 수직 방향의 투영이 웨이퍼의 회전 중심으로 위치 하면 현상액 노즐 (4A)가 움직임을 멈추는 것과 동시에 토출구 (41A)로부터의 현상액의 토출은 정지되어 그 후 즉시 현상액 노즐 (4A)는 웨이퍼(W)의 윗쪽으로부터 퇴피한다. 도 8에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙 측에 있는 토출구 (41A)의 단주변 즉 토출구 (41A)의 선단이 웨이퍼(W)의 회전 중심선과 일치하거나 혹은 상기 회전 중심선을 약간(예를 들면 1 mm이내) 넘었을 때에 노즐을 정지시키는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 웨이퍼(W)의 중앙부에 있어서 현상액이 2번 도포되는 부위를 줄일 수가 있기 때문에 유리하다.

또한 만일 현상액이 웨이퍼(W)에 도포된 직후에 있어서 웨이퍼(W) 반경 방향으로 근접하는 현상액의 띠동지에 약간의 간격이 있다 하여도 그것은 허용될 수 있다. 이러한 약간의 간격은 원심력에 의한 현상액의 확산에 의해 소실한다. 또 현상액이 웨이퍼(W)에 도포된 직후에 있어서 웨이퍼(W)반경 방향으로 인접하는 현상액 의 띠동지가 겹쳐짐이 발생한다 하여도 그것도 허용될 수 있다. 그렇지만 현상액 절약의 관점으로부터는 이러한 겹쳐짐이 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.

현상액 노즐 (4A)의 웨이퍼(W) 중심으로 향한 이동 개시와 동시에 웨이퍼 (W) 직경 방향에 관해서 반대 측에 위치하는 린스액 노즐 (6)을 이동시켜 린스액 노즐 (6)의 린스액 토출 위치인 웨이퍼(W) 중앙 윗쪽의 약간 앞의 위치(대기 위치)에 린스액 노즐 (6)을 정지시킨다.

현상액 노즐 (4A)가 현상액의 토출을 정지해 웨이퍼(W)의 윗쪽으로부터 퇴피하면 즉시 도 5c에 나타나는 바와 같이 대기 위치에 있던 린스액 노즐 (6)이 웨이퍼(W)의 중앙 윗쪽에 배치되는 것과 동시에 린스액 노즐 (6)으로부터 소정 시간만 린스액 (R)이 토출된다. 현상액 노즐 (4A)와 린스액 노즐 (6)의 교체는 매우 단시간에 행해지기 때문에 이 예에서는 현상액 노즐 (4A)를 웨이퍼(W)의 외측으로부터 중앙 측에 향해 이동시키기 위한 소요 시간과 현상 시간을 대체로 동일하게 할 수가 있다. 또한 린스액 (R)은 적어도 현상액이 마르기 전에 공급하면 좋고 현상액의 토출을 정지한 후 레지스트의 용해 속도에 따른 충분한 현상 시간을 확보하기 위해서 현상액의 공급을 정지한 후 소정 시간 경과후에 린스액을 공급해도 괜찮다. 상기 소정 시간은 웨이퍼(W)의 회전 속도에도 의하지만 일례로서는 웨이퍼(W)의 회전 속도가 500 rpm 이상일 때에 2초 이내로 할 수가 있다. 이 경우 현상액 노즐 (4A)의 이동 시간(스캔 시간)과 현상액 노즐 (4A)로부터의 현상액의 토출하 정지되어 린스액 (R)의 공급 개시까지 필요로 한 시간을 합계한 것이 현상 시간이 된다. 또한 반드시 현상액 (D)의 공급을 정지한 후에 린스액 (R)의 공급을 개시할 필요는 없고 현상액 (D)의 공급을 정지하기 직전에 린스액 (R)의 공급을 개시하도록 해도 괜찮다.

웨이퍼(W)의 표면에 공급된 린스액 (R)은 원심력의 작용에 의해 표면을 따라 외측에 퍼져 웨이퍼(W) 표면의 레지스트 용해 성분을 포함한 현상액을 씻어 흘려 이것에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 세정된다. 이어서 린스액의 토출을 정지한 린스액 노즐 (6)이 웨이퍼(W)상 퇴피해 도 5d에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)를 고속 예를 들면 2000 rpm로 회전시켜 웨이퍼 표면의 액을 뿌리치는 스핀 건조가 된다. 그 후 외컵 (31) 및 내컵 (32)가 하강해 도시하지 않는 기판 반송 수단에 의해 웨이퍼(W)는 반출된다. 이상에 의해 현상 처리가 종료한다.

어느 로트(이하「 제 1 로트」)의 웨이퍼(W)에 대해서 현상액 노즐 (4A)를 이용해 현상 처리를 해 제 1 로트의 웨이퍼(W)의 현상 처리가 종료하고 다음의 로트(이하「 제 2 로트」)의 웨이퍼(W)를 현상 처리하는 경우에는 제 2 로트의 최초의 웨이퍼(W)의 현상이 개시되기 전까지 제 2 로트의 웨이퍼(W)의 레지스트의 종류에 따른 현상액 온도가 결정되어 대기하고 있는 현상액 노즐 (4B)에 할당할 수 있고 어떤 주온도 조정부 및 보조 온도 조정부에 의해 현상액 노즐 (4B)용의 현상액의 온도 조정을 한다. 제 1 로트의 웨이퍼(W)의 현상 처리가 종료하면 현상액 노즐 (4B)를 이용해 먼저 설명한 순서와 같은 순서로 제 2 로트의 웨이퍼(W)의 현상 처리가 행해진다. 동일하게 현상액 노즐 (4B)가 이용되고 있을 때 현상액 노즐 (4A)용의 현상액의 온도 조정을 실시할 수가 있다. 또한 제어부 (7)에는 현상 장치로 이것으로부터 후에 처리되는 웨이퍼(W)의 종류(웨이퍼(W)상의 레지스트의 종류) 및 매수를 정한 처리 스케줄에 관한 데이터가 사전에 입력 수단을 개재하여 입력되어 처리부 (7)의 메모리에 기억되게 되어 있다. 처리부 (7)은 그 데이터에 근거해 준비해야 할 현상액의 온도를 결정하고 있는 것이다.

상술의 실시의 형태에 의하면 현상액 노즐 (4A,4B)의 슬릿 형상 토출구 (41A, 41B)의 긴 방향을 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 대략 일치시킨 상태로 토출구으로부터 현상액을 토출시키면서 토출구를 웨이퍼(W)의 대략 반경 방향으로 이동시키는 것으로 현상액을 공급하고 있기 때문에 이하의 이점이 있다. 토출구 (41A, 41B)의 길이 (L1)를 길게 함으로써 폭이 넓은 띠 형상의 현상액을 웨이퍼(W)의 표면에 공급하는 것이 가능해지기 때문에 현상액 노즐 (4A,4B)의 이동 속도를 크게 할 수가 있다. 이 때문에 현상액의 공급 시간 나아가서는 현상 처리에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 또 토출구 (41A, 41B)의 폭 (L2)를 작게 함으로써 웨이퍼(W)의 표면에 도포되는 현상액의 두께를 얇게 할 수가 있다. 이 때문에 현상액의 소비량을 삭감할 수가 있다. 패들 방식의 현상(정지 현상)의 경우 12 인치 사이즈의 웨이퍼(W) 한 장의 현상에 70 ml의 현상액이 필요했던 것 에 대해 상술의 방식으로는 16.7 ml의 현상액양으로 동등의 선폭 정밀도의 현상이 생긴 것을 발명자 실험을 실시해 확인하고 있다. 단 실제의 프로세스에서는 현상액 (D)에 의해 젖지 않는 부위가 생기는 것을 확실히 방지하기 위한 안전 마진분을 고려해 현상액 양은 20 ml이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한 토출구 (41A, 41B)의 길이 (L1)가 너무 크면 웨이퍼(W)의 중앙부 부근에 있어서 착액이 흐트러져 미스트가 발생하고 그 반대로 너무 작으면 웨이퍼(W)의 회전 속도를 빠르게 하지 않으면 안 되어 주변부의 현상액이 웨이퍼(W)로부터 날아가 버린다. 또 토출구 (41A, 41B)의 폭 (L2)가 너무 크면 현상액의 사용량이 많아지고 그 반대로 너무 작으면 현상액이 띠 형상으로 토출하는 수 없는 경우가 있다. 따라서 기술한 것처럼 토출구 (41A, 41B)는 길이 (L1)가 8~15 mm ; 폭 (L2)가 0.1~1 mm 바람직하게는 폭 (L2)가 0.1~0.5 mm로 하는 것이 바람직하다.

상술의 실시의 형태에 의하면 현상중 즉 현상액이 레지스트에 접하고 있는 동안에는 웨이퍼(W)를 회전시키고 있기 때문에 레지스트 용해 성분을 현상액에 접촉하고 있는 레지스트의 표면 특히 레지스트 패턴의 파인 부위로부터 제거할 수가 있다. 레지스트 용해 성분이 레지스트의 표면 근방에 남아 있으면 그 후의 레지스트의 용해의 진행을 방해할 수 있다. 그러나 웨이퍼(W)가 회전하고 있으면 용해 성분을 레지스트의 표면 근방으로부터 제거할 수가 있기 때문에 정지 현상의 경우에 비해 레지스트 용해 성분의 영향을 현격히 줄일 수가 있어 결과적으로 고정밀도 선폭의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 또한 현상액의 공급이 완료한 후는 웨이퍼(W)는 항상 회전시키고 있지 않아도 좋고 간헐적으로 회전시켰을 경우에서도 같은 레지스트 용해 성분의 제거 효과를 얻을 수 있다.

상술의 실시의 형태에 의하면 현상액 노즐 (4A,4B)로부터의 현상액의 공급이 끝나기 전까지 린스액 노즐 (6)을 린스액 토출 위치의 근방에 이동시켜 거기서 대기시키고 있기 때문에 현상액 노즐 (4A,4B)로부터의 현상액의 공급 종료 후 신속하게 린스액을 웨이퍼(W)를 공급할 수가 있다. 이 때문에 현상 속도가 빠른 레지스트를 현상하는 경우에 용이하게 대응할 수가 있다. 또한 현상액 노즐 (4A,4B)와 린스 액 노즐 (6)을 각각 독립해 설치하는 대신에 현상액 노즐 (4A) 및 (4B)의 각각의 노즐 아암 (5A) 및 (5B)에 린스액 노즐 (6)을 각각 설치해도 좋다. 또 린스액 노즐 (6)을 경사지게 해 전술한 대기 위치로부터 웨이퍼(W)의 중앙으로 향해 린스액을 공급해도 괜찮다. 이 경우 전술한 대기 위치로부터 전술한 린스액 토출 위치까지 린스액 노즐 (6)을 이동시키기 위한 시간을 절약할 수가 있다.

상술의 실시의 형태에 의하면 레지스트의 종류마다 소정의 온도로 조절한 현상액을 웨이퍼(W)의 표면에 공급해 현상을 실시하는 것으로 용해성이 낮은 레지스트의 현상 시간을 단축할 가능성이 초래된다. 이 때문에 용해성이 다른 레지스트의 현상 시간을 동일하게 하거나 혹은 시간차이를 작게 할 수가 있다. 이 때문에 현상액 온도 이외의 프로세스 조건을 같게 해 다른 레지스트의 현상을 같은 현상 장치에 의해 실시할 수가 있다. 이 경우 가장 높은 용해 속도를 실현하는 것이 가능한 레지스트가 요구하는 프로세스 조건에 현상 장치의 각종 기구가 대응할 수 없는 경우에는 그 레지스트 보다 약간 낮은 용해 속도를 실현하는 것이 가능한 레지스트에 프로세스 조건을 적합시켜도 괜찮다. 도 9a는 어느 현상액에 대해서 2개의 현상액 온도에 대한 현상 시간과 패턴의 선폭 (CD)의 관계를 본 발명자들이 실험에 의해 확인한 결과를 나타낸 것으로 (1)은 클린 룸의 온도인 23 ℃의 경우; (2)는 50 ℃의 경우를 나타내고 있다. 이 현상액은 온도가 높을수록 레지스트 용해 속도가 높아지는 성질을 갖고 목표 선폭을 150 nm로 하면 해당 목표 선폭을 얻기 위해서 필요한 시간은 23 ℃에서는 50~60초; 50 ℃에서는 약 10초이다.

또한 적정한 패턴을 얻기 위해서 필요한 현상 시간은 레지스트의 종류 뿐만 이 아니고 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 의해 변화하므로 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 근거해 현상액 온도를 바꾸어도 괜찮다. 패턴을 특정하는 기하학적 특징에는 선폭의 목표치 패턴 밀도 및 패턴 형상 등이 포함된다. 패턴 형상이라는 것은 예를 들면 레지스트의 현상 처리에 의해 용해한 부분의 형태(예를 들면 직선 모양의 홈 원주형상 홀이 있다) 및 어떤 1개의 패턴에 포함되는 홈 및 홀의 면적비등에 의해 특정할 수가 있다. 구체적으로는 현상액 온도를 조밀한 패턴에 대해서 낮게 해 엉성한 패턴에 대해서 높게 할 수가 있다. 또한 레지스트의 종류 및 패턴의 기하학적 특징의 양쪽 모두에 따라 현상액 온도를 바꾸어도 괜찮다. 도 9b는 홈을 형성하는 경우의 현상액 온도와 선폭 (CD)의 관계를 ; 도 9c는 홀을 형성하는 경우의 현상액 온도와 선폭 (CD)의 관계를 조사한 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 현상 시간은 어느쪽도 10초이다. 이들의 그래프에서 홈을 형성하는 경우의 쪽이 홀을 형성하는 경우에서 얻을 수 있는 선폭의 온도 의존성이 높은 것을 알 수 있다. 따라서 예를 들면 홈과 홀을 동시에 형성하는 것 같은 경우에는 현상액 온도를 홈의 현상 조건을 중시해 결정하는 것을 생각할 수 있다.

상술의 실시의 형태에 의하면 독립해 다른 현상액의 온도에 조정 가능한 2개의 현상액 노즐 (4A)(4B)를 설치하고 있기 때문에 한쪽의 현상액 노즐 (4A,4B)를 이용해 웨이퍼(W)를 처리하고 있는 동안에 다른쪽의 현상액 노즐 (4B)(4A)는 다음의 로트의 웨이퍼(W)에 따른 온도에 현상액을 조정할 준비 동작을 실시할 수가 있어 전로트의 마지막 웨이퍼(W)의 처리를 끝낸 후 다음의 로트의 최초의 웨이퍼(W)의 처리를 즉시 개시할 수가 있다. 이 때문에 현상액 온도의 변경에 수반하는 시간 의 로스가 발생하지 않기 때문에 높은 수율을 확보할 수가 있다.

상술의 실시의 형태에 의하면 회전하는 웨이퍼(W)에 웨이퍼(W) 외주변으로부터 중심으로 향하여 이동하는 현상액 노즐 (4A,4B)에 의해 현상액을 공급하고 있기 때문에 웨이퍼(W)의 미현상 영역(현상액과 아직도 접하고 있지 않은 영역)에 처음으로 공급되는 현상액은 레지스트 용해 성분을 포함하지 않는 신선한 현상액이다. 이 때문에 레지스트 용해 성분의 악영향을 억제할 수가 있어 고정밀의 선폭의 패턴을 얻을 수 있는 것이 기대된다.

레지스트의 종류 등에 따라 현상액의 온도를 조정할 뿐만 아니라 현상액의 농도도 조정 해도 괜찮다. 현상액의 농도 조정은 현상액에 적당한 비율로 순수를 혼합하는 수단을 설치하는 것으로 실시할 수가 있다. 혹은 서로 다른 농도의 현상액을 공급 가능하도록 복수의 현상액 공급원 (48A,48B)를 설치해 밸브의 변환에 의해 소정의 농도의 현상액을 공급 가능한 현상액 공급원 (48A,48B)를 선택하도록 해도 괜찮다. 이들 유량 조정부나 밸브 등은 현상액의 농도 조정부의 일부를 이루는 것이다.

본 발명에 있어서는 웨이퍼(W)의 외주변 중앙부까지 현상액 노즐 (4A,4B)를 이동시키는 스캔 동작은 1회에 한정되지 않고 여러 차례 예를 들면 2~4회 혹은 그 이상의 회수가도 괜찮다. 스캔 회수는 처리하는 레지스트에 필요한 현상 시간에 따라 결정할 수 있다. 구체적으로는 현상액 노즐이 웨이퍼 외주변에서 중앙부까지 도달할 때까지의 시간을 1초로 했을 경우 필요한 현상 시간이 10초이면 10회의 스캔을 실시한다. 이 경우 1회째와 2 번째(및 그 이후)에 공급하는 현상액의 온도 및/ 또는 농도를 바꾸어도 괜찮다. 어떻게 온도 및 농도를 바꾸는 것은 미리 실험을 실시해 결정하는 것이 바람직하다. 구체적인 일례로서는 예를 들면 2 번째의 스캔에 있어서 저농도의 현상액을 공급함으로써 현상 반응(레지스트의 용해)을 억제함과 동시에 레지스트 용해 성분을 확산시켜 해당 레지스트 용해 성분에 의해 불균일한 현상 반응이 생기는 것을 방지할 수가 있다.

현상액을 토출하는 현상액 노즐 (4A,4B)를 웨이퍼(W)의 외주변에서 중앙부까지 이동시킨 후 현상액 노즐 (4A,4B)를 웨이퍼(W)의 중앙부 윗쪽에서 정지시킨 상태로 소정의 시간만 현상액을 공급을 지속하여도 좋다. 정지 시간은 처리하는 레지스트에 필요한 현상 시간에 따라 결정할 수가 있다. 상술의 여러 차례의 스캔 동작과 노즐의 웨이퍼(W) 중앙부 윗쪽에서의 정지를 조합해도 괜찮다.

또한 상기 실시 형태의 현상 장치는 현상액 노즐 (4A,4B)를 웨이퍼(W) 중앙부로부터 외주변에 향하여 이동시키는 혹은 웨이퍼(W)의 일단측으로부터 타단 측에 향해 직경 방향으로 웨이퍼(W)를 이동시키도록 사용하는 것도 일단은 가능하다. 단 현상액 노즐을 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 외주변에 이동시키는 경우 원심력의 작용에 의해 현상액이 외측에 흘러 중앙부의 표면이 말라 버리는 일이 있기 때문에 주의가 필요하다.

현상 장치는 2개의 현상액 노즐 (4A, 4B)를 갖추어 구성됨에 한정되지 않고 다만 1개의 현상액 노즐을 갖추어 구성해도 괜찮다.

상술한 현상 장치는 현상액 온도를 현상 장치가 놓여지는 클린 룸의 온도인 23 ℃로 일정하게 유지하면서 사용해도 괜찮다. 이 경우도 온도 조정부에 의한 고 정밀의 온도 조정 기능에 의해 균일 또한 양호한 현상 처리를 실시할 수가 있다.

현상액 노즐 (4A, 4B)에 상술한 가늘고 긴 구형의 개구 단면을 가지는 토출구 (41A,41B)를 설치하는 것에 대신해 도 10에 나타내는 형상의 토출구를 설치하는 것도 가능하다. 도 10에는 토출구를 하측으로부터 본 평면도가 나타나고 있다. 도 1Oa는 웨이퍼(W) 반경 방향과 지름이 일치하는 타원형의 토출구를; 도 10b는 웨이퍼(W)반경 방향으로 긴 대각선으로 연장하는 능(菱)형의 토출구를; 도 10c는 웨이퍼(W) 반경 방향과 직교하는 방향으로 나열한 복수의 가늘고 긴 구형의 토출구를; 도 10d는 웨이퍼(W)반경 방향으로 나열한 복수의 원형의 토출구를 그리고 도 1Oe는 지그재그로 배열된 복수의 원형의 토출구를 각각 나타내고 있다.

웨이퍼(W)의 표면에 현상액을 공급하기 전에 웨이퍼(W)의 표면의 젖는 성질을 높이기 위한 표면 처리액으로서 린스액 예를 들면 순수한 물을 웨이퍼(W)의 표면에 공급해도 괜찮다. 이 공급은 예를 들면 린스액 노즐 (6)에 의해 실시할 수가 있다. 이러한 처리를 프리웨트라고 부르는 것으로 한다. 프리웨트는 이하에 나타내는 순서로 실시할 수가 있다.

우선 스핀 척 (2)에 웨이퍼(W)가 수평으로 유지한 후 도 11a에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)를 수직축 주위에 회전시킴과 동시에 토출구 (60)으로부터 린스액을 토출하면서 린스액 노즐 (6)을 웨이퍼(W)의 외주변으로터 중앙부로 향해 이동시킨다. 그 다음에 도 11b에 나타나는 바와 같이 린스액의 토출을 정지하여 린스액노즐 (6)을 웨이퍼(W)의 중앙으로부터 약간 외측으로 떨어진 위치에 이동시키는 것과 동시에 먼저 설명한 바와 같이 토출구 (41A,41B)로부터 현상액 (D)를 토출하면 서 현상액 노즐 (4A, 4B)를 웨이퍼(W)의 외주변에서 중앙부로 향해 이동시킨다.

웨이퍼 표면의 젖는 성질을 높여 현상액을 공급함으로써 웨이퍼(W)의 표면에서 현상액이 물방울이 되는 것을 방지할 수가 있어 현상액의 액양을 줄여도 웨이퍼(W)의 표면 전체에 현상액이 확실히 건너가므로 현상액의 소비량 저감의 관점으로부터 매우 유리하다. 프리웨트는 린스액노즐 (6)을 스캔 시키면서 린스액을 공급하기로 대신해, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 웨이퍼(W)의 중앙부 윗쪽에 위치시킨 린스액노즐 (6)으로부터 린스액을 공급해 원심력에 의해 린스액을 웨이퍼(W) 표면 전체에 넓히는 것으로 행해도 괜찮다. 또 프리웨트 처리 전용의 표면 처리액공급 노즐을, 린스액노즐 (6)과는 별도로 설치해도 좋다.

현상액이 공급되고 더 린스액이 공급된 웨이퍼(W)의 표면에 계면활성제를 공급 가능한 예를 들면 린스액 노즐 (6)과 같은 형상의 활성제 공급 노즐을 현상 장치에 설치하고 스핀 건조를 실시하기 전에 웨이퍼(W)의 표면에 계면활성제를 공급해도 괜찮다. 계면활성제의 공급은 이하의 순서로 실시할 수가 있다. 먼저 도 12a에 나타나는 바와 같이 현상액이 공급된 후의 웨이퍼(W) 표면에 린스액 노즐 (6)에 의해 린스액 (R)을 공급한 후 , 도 12b에 나타나는 바와 같이 린스액 (R)의 토출을 정지하는 한편 토출구 (80)으로부터 계면활성제를 토출시키면서 계면활성제 공급 노즐 (8)을 웨이퍼(W)의 외주변에서 중앙부로 향해 이동시킨다. 그 후 계면활성제의 공급을 정지한 계면활성제 공급 노즐 (8)을 웨이퍼(W)상으로부터 퇴피시켜 웨이퍼(W)를 고속 회전시켜 스핀 건조를 실시한다.

계면활성제를 공급함으로써 레지스트 표면과 거기에 접하는 액의 사이에 움 직이는 마찰이 저감되고 스핀 건조시에 있어서 패턴의 표면(특히 패턴의 파임)에 부착한 액을 저항 없이 용이하게 날릴 수가 있다. 그 때문에 스핀 건조시에 날아가는 액에 끌려 패턴이 전도하는 것을 방지할 수 있다. 계면활성제의 공급은 계면활성제 공급 노즐 (6)을 스캔시키면서 계면활성제를 공급하는 대신에 웨이퍼(W)를 회전시키면서 웨이퍼(W)의 중앙부 윗쪽에 위치시킨 계면활성제 공급 노즐 (8)로부터 계면활성제를 공급해 원심력에 의해 계면활성제를 웨이퍼(W)표면 전체에 넓힘으로써 행해도 괜찮다. 또 린스액 (R)을 공급한 후에 계면활성제를 공급하는 대신에 이 린스액 (R)에 계면활성제로서 활동하는 성분을 첨가해 두고 린스 공정에 있어서 린스액 (R)과 함께 계면활성제를 공급해도 괜찮다. 이 경우 린스액 노즐 (6)이 활성제 공급 노즐 (8)로서의 역할도 완수한다.

현상액 노즐 (4A, 4B) 및 린스액 노즐 (6)(그것이 설치되는 경우에는 계면활

성제 공급 노즐 (8)도)를 각각 독립해 이동 가능하는 것에 대신해 이들의 노즐을 공통의 노즐 아암에 장착해도 괜찮다. 예를 들면 도 13에 나타나는 바와 같이 현상액 노즐 (4A, 4B)를 지지하는 노즐 아암 (5A,5B))의 선단부에 린스액 노즐 (6) 및 계면활성제 공급 노즐 (8)을 장착할 수가 있다. 이 경우 린스액 노즐 (6) 및 계면활성제 공급 노즐 (8)은 현상액 노즐 (4A, 4B)를 웨이퍼(W)의 중앙부 윗쪽에 위치 시켰을 때에 웨이퍼(W)의 표면의 중앙부에 그러한 토출구 (60)(80)의 축선이 향하도록 경사시키고 있다. 노즐 (4A, 4B, 6, 8)로 노즐 아암 (5A,5B))를 공용함으로써 현상 장치 구성의 구성 및 그 동작 제어를 간단하게 할 수가 있고 유리하다. 린스액노즐 (6) 및 계면활성제 공급 노즐 (8)의 배치 위치는 도 13에 나타내는 것에 한 정되지 않고 예를 들면 도 14에 나타나는 바와 같이 현상액 노즐 (4A, 4B)의 현상액 토출시에 있어서의 노즐 진행 방향의 후방에 린스액 노즐 (6)을 배치해도 괜찮다. 또한 현상액 및 린스액, 더욱 필요에 따라서 계면활성제를 공통의 토출구로부터 토출하도록 노즐을 설치해도 좋다.

현상액 노즐 (4A, 4B)를 직선 모양에 이동시키는 기구에 대신해, 노즐 아암을 수직축회전에 선회 이동시키는 기구를 설치해 현상액 노즐 (4A, 4B)를 웨이퍼(W)의 외주변에서 중앙부로 향해 원호를 그리도록 이동시키면서 현상액을 웨이퍼(W)에 공급해도 괜찮다. 본 발명에 있어서는 처리 대상의 기판은 웨이퍼(W)에 한정되지 않고 예를 들면 LCD 기판; 포토마스크용 렉틸 기판으로서도 좋다. 또한 상술한 현상액 노즐 (4A, 4B)의 구성은 예를 들면 레지스트를 기판에 도포하기 위한 도포액 노즐 등에도 적용할 수가 있다

상술의 현상 장치가 조립된 도포·현상 장치의 일례의 구성에 대해서 도 15및 도 16을 참조하면서 간단하게 설명한다. 도안 B1는 복수 예를 들면 13매의 웨이퍼(W)가 밀폐 수납된 캐리어 (C)를 반입출하기 위한 캐리어 재치부이고 거기에는 캐리어 (C)를 복수 재치 가능한 재치부 (90a)를 갖춘 캐리어 스테이션 (90)과 이 캐리아스테이션 (90)으로 볼때 전방의 벽면에 설치되는 셔터 (91)과 셔터 (91)을 개재하여 캐리어 (C)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내기 위한 수수 장치 (A1)이 설치되고 있다.

캐리어 재치부 (B1)에는 프레임체 (92)에서 주위를 둘러싸는 처리부 (B2)가 접속되고 있어 이 처리부 (B2)에는 캐리어 재치부 (B1)측으로부터 차례로 가열 혹 은 냉각용의 유니트를 다단으로 쌓아올려 이루어지는 유니트탑 (U1, U2, U3)이 배치되고 인접하는 유니트탑간에는 도포 유니트 및 현상 유니트를 포함한 각 처리 유니트간에 웨이퍼(W)의 수수를 실시하는 주반송 장치 (A2, A3)이 설치되고 있다. 각 유니트탑에는 수수 유니트가 설치되고 있고 수수 유니트를 개재하여 웨이퍼(W)는 처리부 (B1)내를 유니트탑 (U1)로부터 타단측의 유니트탑 (U3)까지 자유롭게 이동할 수 있게 되어 있다. 각 주반송 수단 (A2, A3)은 거기에 면하는 2개의 유니트탑(U1, U2, U3)의 측면과 거기에 면하는 액처리 유니트탑 ((U4, U5))의 측면과 구획벽 (93)에 의해 둘러싸이는 공간내에 놓여져 있다. 또 도안 94, 95는 각 유니트로 이용되는 처리액의 온도 조정 장치나 온습도 조정용의 덕트 등을 구비한 온습도 조정 유니트이다.

액처리 유니트탑 (U4 및 U5)는 도 15에 나타나는 바와 같이 도포액(레지스트액)이나 현상액 등의 약액을 수납하는 수납부 (96) 위에 도포 유니트 (COT);, 본 발명과 관련되는 현상 장치 즉 현상 유니트 (DEV) 및 반사 방지막형성 유니트 (BARC)등을 복수단 예를 들면 5단으로 쌓아올려 구성되고 있다. 또 상술의 유니트탑 (U1, U2, U3)은 액처리 유니트 (U4, U5)에서 행해지는 액처리의 사전 처리 및 후 처리를 행하기 위한 베이크 유니트, 냉각 유니트 등의 각종 유니트를 복수단 예를 들면 10단으로 쌓아올려 구성되고 있다.

처리부 (B2)의 유니트탑 (U3)의 안쪽에는 제 1의 반송실 (97) 및 제 2의 반송실 (98)을 구비한 인터페이스부 (B3)을 개재하여 노광부 (B4)가 접속되고 있다. 인터페이스부 (B3)의 내부에는 처리부 (B2)와 노광부 (B4)의 사이에 웨이퍼(W)의 수수를 행하기 위한 2개의 수수 장치 (A4, A5)외 유니트탑 (U6) 및 버퍼 캐리어 (C0)가 설치되고 있는 이 시스템에 있어서의 웨이퍼의 흐름에 대해서 설명한다.

먼저 외부로부터 웨이퍼(W)의 수납된 캐리어 (C)가 재치대 (90)에 재치되면, 셔터 (91)과 함께 캐리어 (C)의 덮개가 열리고 수수 장치 (A1)에 의해 웨이퍼(W)가 꺼내진다. 그리고 웨이퍼(W)는 유니트탑 (U1)에 설치된 수수 유니트를 개재하여 주반송 장치 (A2)로 수수되고 유니트탑 (U1~U3) 가운데 하나에서 도포 처리의 사전 처리로서 예를 들면 반사 방지막형성 처리 및 냉각 처리를 해 그 후 도포 유니트 (COT)에서 레지스트액이 도포된다. 이어서 웨이퍼(W)는 유니트탑 (U1~U3)의 하나에 설치된 베이크 유니트로 가열되고 더 냉각된 후 유니트탑 (U3)의 수수 유니트를 경유해 인터페이스부 (B3)로 반입된다. 이 인터페이스부 (B3)에 있어서 웨이퍼(W)는 수수 수단 (A4); 유니트탑 (U6) 및 수수 장치 (A5)를 경유해 노광부 (B4)에 반송되어 노광을 한다. 노광 후 웨이퍼(W)는 역경로에서 주반송 장치 (A2)까지 반송되고현상 유니트 (DEV)에서 현상되는 것으로 레지스트 마스크가 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는 재치대 (90)상의 원래의 캐리어 (C)로 되돌려진다.

본 발명에 의하면 웨이퍼 표면에 현상액의 공급을 실시하여 소지름의 원형의 토출구를 가지는 노즐을 이용했을 경우에 비해 노즐의 이동 속도를 크게 할 수가 있어 현상 시간의 단축을 도모할 수 있고 또 기판상의 현상액막의 두께를 감소시킬 수가 있기 때문에 현상액을 절약할 수 있다.

Claims (25)

1. 노광된 레지스트를 가지는 기판을 수평으로 유지하는 기판 보지부와,

   기판을 보지한 기판 보지부를 수직축 주위에 회전시키는 회전 구동 기구와,

   가늘고 긴 띠 형상의 토출구를 갖고 기판에 현상액을 토출하는 현상액 노즐과,

   상기 현상액 노즐을 지지하는 노즐 지지부를 가짐과 동시에 상기 현상액 노즐을 대략 기판의 반경 방향을 따라 이동시키는 이동 기구를 구비하고,

   상기 이동 기구의 노즐 지지부는 상기 토출구가 상기 기판의 윗쪽에 위치 하고 있을 때 상기 토출구의 긴 방향이 기판의 중앙부를 향하도록 상기 현상액 노즐을 지지하고 있고,

   기판을 수직축 주위에 회전시킨 상태로 상기 토출구로부터 띠 형상의 현상액을 토출하면서 상기 현상액 노즐을 기판의 외측으로부터 중앙부로 향해 이동시켜 기판의 표면에 현상액을 나선 형상으로 공급하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
2. 청구항 1 에 있어서,

   상기 토출구는 폭이 0.1 mm~1 mm이고 길이가 8 mm~15 mm인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
3. 청구항 1 또는 2 에 있어서,

   현상 처리되는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 상기 현상액 노즐로부터 공급해야 할 현상액의 온도를 조절하기 위한 온도 조정부를 구비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
4. 청구항 1 또는 2 에 있어서,

   현상액 노즐이 복수 설치됨과 동시에 각 현상액 노즐마다 현상액의 온도 조정을 행하기 위한 온도 조정부가 설치되어 상기 복수의 현상액 노즐중에서 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 온도 조정이 된 현상액 노즐을 선택하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   한쪽의 현상액 노즐이 선택되고 있는 동안에 다른 쪽의 현상액 노즐에 대해서 현상액의 온도가 조정되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
6. 청구항 3 내지 5중 어느 한 항에 있어서,

   현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징과 해당 종류 또는 기하학적 특징의 레지스트에 적절한 현상액의 온도를 대응 지은 데이터를 기억해 이 데이터에 근거해 현상하는 레지스트에적절한 현상액의 온도를 얻을 수 있도록 상기 온도 조정부를 제어하는 제어부를 구 비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
7. 청구항 4에 있어서,

   각 현상액 노즐마다 상기 온도 조정부에 가세해 현상액의 농도 조정부가 설치되고 선택된 현상액 노즐의 현상액은 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 온도 및 농도가 조정되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   한쪽의 현상액 노즐이 선택되고 있는 동안에 다른쪽의 현상액 노즐에 대해서 현상액의 온도 및 현상액의 농도가 조정되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
9. 청구항 7 또는 8 에 있어서,

   현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징과 해당 종류 또는 기하학적 특징의 레지스트에 적절한 현상액의 온도 및 현상액의 농도를 대응 지은 데이터를 기억하고 이 데이터에 근거해 현상하는 레지스트에 적절한 현상액의 온도 및 농도가 되도록 온도 조정부 및 농도 조정부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
10. 청구항 1 내지 9중 어느 한 항에 있어서,

    현상액이 공급되기 전의 기판의 표면에 젖는 성질을 높이기 위한 표면 처리액을 공급하는 표면 처리액 노즐을 더 구비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한항에 있어서,

    현상액이 공급된 후의 기판의 표면에 린스액을 공급하는 린스액 노즐과,

    이 린스액 노즐에 의해 린스액이 공급된 기판의 표면에 계면활성제를 공급하는 활성제 공급 노즐을 구비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
12. 청구항 1 내지 11중 어느 한항에 있어서,

    현상액 노즐을 기판의 외측에서 중앙부로 향해 이동시켰을 때 그 토출구의 기판의 중앙 집중의 선단이 기판의 회전축과 일치하는 위치에서 이동이 정지되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
13. 노광 끝난 레지스트를 가지는 기판을 기판 보지부에 수평으로 유지하는 공정과,

    상기 기판을 수직축 주위에 회전시키면서 기판의 표면에 그 폭방향이 기판의 중앙부를 향한 띠 형상의 현상액을 토출하는 현상액 노즐을 기판의 주변으로부터 중앙부로 향해 이동시켜 현상액을 기판의 표면을 따라 외측에 흘리면서 기판의 표면에 나선 형상으로 현상액을 공급하는 공정과,

    현상액 노즐로부터의 현상액의 공급을 정지함과 동시에 린스액 노즐에 의해 기판의 표면에 린스액을 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
14. 청구항 13에 있어서,

    현상액 노즐의 토출구는 폭이 0.1 mm~1 mm이고 길이가 8 mm~15 mm인 것을 특징으로 하는 현상 방법.
15. 청구항 13 또는 14에 있어서,

    현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 현상액의 온도가 조정되는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
16. 청구항 13 또는 14 에 있어서,

    현상액의 온도가 서로 다른 온도로 조정된 복수의 현상액 노즐 중에서 현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따른 현상액 노즐을 선택하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
17. 청구항 16에 있어서,

    한쪽의 현상액 노즐이 선택되고 있는 동안에 다른족의 현상액 노즐에 대해서 현상액의 온도가 조정되는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
18. 청구항 13 또는 14 에 있어서,

    현상 처리를 실시하는 기판상의 레지스트의 종류 또는 레지스트의 패턴을 특정하는 기하학적 특징에 따라 현상액의 온도 및 농도가 조정되는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
19. 청구항 18에 있어서,

    한쪽의 현상액 노즐이 선택되고 있는 동안에 다른쪽의 현상액 노즐에 대해서 현상액의 온도 및 현상액의 농도가 조정되는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
20. 청구항 13 내지 19 중 어느 한항에 있어서,

    적어도 현상액 노즐이 현상액의 토출을 정지하기까지 린스액 노즐를 현상액 노즐의 근방에 이동하게 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
21. 청구항 13 내지 19 중 어느 한항에 있어서,

    현상액을 공급하는 공정에 있어서 현상액을 토출시키면서 현상액 노즐을 기판의 주변으로부터 중앙부로 향해 이동시키는 동작을 여러 차례 실시하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
22. 청구항 13 내지 19 중 어느 한항에 있어서,

    현상액을 공급하는 공정은 노즐을 기판의 주변으로부터 중앙부로 향해 이동한 후에 소정 시간 해당 중앙부에 현상액을 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
23. 청구항 13 내지 22중 어느 한항에 있어서,

    현상액이 공급되기 전의 기판의 표면에 젖는 성질을 높이기 위한 표면 처리액을 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
24. 청구항 13 내지 23 중 어느 한항에 있어서,

    현상액이 공급된 후의 기판의 표면에 린스액을 공급하는 공정과,

    상기 린스액이 공급된 기판의 표면에 계면활성제를 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
25. 청구항 13 내지 24중 어느 한항에 있어서,

    현상액 노즐을 기판의 주변으로부터 중앙부로 향해 이동시킬 때 현상액 노즐의 토출구의 기판의 중앙 집중의 선단이 기판의 회전축과 일치하는 위치에서 현상액 노즐의 이동이 정지되는 것을 특징으로 하는 현상 방법.

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