KR20070079916A

KR20070079916A - 도포, 현상 방법, 도포, 현상 장치 및 기록 매체

Info

Publication number: KR20070079916A
Application number: KR1020070010441A
Authority: KR
Inventors: 히데하루 교오다; 고오스께 요시하라; 다로오 야마모또
Original assignee: 도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2007-08-08
Also published as: JP4797662B2; CN100561355C; TW200736842A; KR101152035B1; JP2007208086A; US7742146B2; TWI326396B; CN101013268A; US20070184392A1

Abstract

본 발명의 과제는 레지스트막이 형성된 기판 상에 발수성의 보호막을 형성하고, 그 표면에 액층을 형성하여 액침 노광한 후의 기판에 현상 처리를 행하는 데 있어서, 현상 결함을 저감시키는 동시에 패턴의 선폭의 제어성을 향상시키는 것이다.

우선 레지스트막의 표면에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판으로부터 보호막을 제거한다. 다음에 기판을 가열 처리한 후 기판의 현상 처리를 행한다. 이 태양에 있어서, 상기 보호막을 제거하기 전에 노광 후의 기판의 표면을 세정액에 의해 세정하거나, 혹은 상기 보호막을 제거한 후, 기판을 가열 처리하기 전에 기판의 표면을 세정액에 의해 세정한다.

반도체 웨이퍼, 인터페이스부, 노광 장치, 보호막 형성 유닛, 제어부

Description

도포, 현상 방법, 도포, 현상 장치 및 기록 매체{COATING AND DEVELOPING METHOD, COATING AND DEVELOPING APPARATUS AND RECORDING MEDIUM}

도1은 본 발명에 관한 도포, 현상 장치의 실시 형태를 나타내는 평면도.

도2는 본 발명에 관한 도포, 현상 장치의 실시 형태를 나타내는 사시도.

도3은 상기 도포, 현상 장치에 있어서의 인터페이스부를 도시하는 개략 사시도.

도4는 상기 인터페이스부 내에 설치되는 보호막 제거 유닛을 도시하는 개략 단면도 및 개략 정면도.

도5는 상기 보호막 제거 유닛에 설치되는 약액 노즐 및 세정액 노즐을 도시하는 사시도.

도6은 상기 도포, 현상 장치에 있어서의 웨이퍼의 흐름을 나타내는 설명도.

도7은 상기 보호막 제거 유닛에서 행해지는 각 프로세스 레시피의 태양을 나타내는 설명도.

도8은 상기 인터페이스부 내에 설치되는 보호막 제거 유닛을 도시하는 개략 단면도.

도9는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험의 결과를 나타내는 설명도.

도10은 웨이퍼를 액침 노광하기 위한 노광 수단을 나타내는 설명도.

도11은 상기 노광 수단에 의해 웨이퍼 표면을 액침 노광하는 모양을 나타내는 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

W : 반도체 웨이퍼

B3 : 인터페이스부

B4 : 노광 장치

3 : 보호막 형성 유닛

5 : 배액 분리 기구

9 : 제어부

28a : 제1 반송실

28b : 제2 반송실

31A : 주 반송부

31B : 보조 반송부

37 : 반입 스테이지

38 : 반출 스테이지

40 : 보호막 제거 유닛

70 : 약액 노즐

76 : 박리액 공급원

80 : 세정액 노즐

85 : 세정액 공급원

91 : 레시피 저장부

92 : 레시피 선택 수단

[문헌 1] 일본 특허 공개 2005-175079호 공보

[문헌 2] 일본 특허 공개 2005-183709호 공보

본 발명은 기판의 표면에 레지스트액을 도포하고, 액침 노광 후의 기판을 현상하는 도포, 현상 방법, 도포, 현상 장치 및 도포, 현상 방법을 실시하기 위한 프로그램을 기억한 기억 매체에 관한 것이다.

제조 공정에 있어서의 포토리소그래피 기술은, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라 함)에 레지스트막을 형성하고, 포토마스크를 이용하여 상기 레지스트막을 노광한 후, 현상 처리를 행하는 것에 의해 원하는 패턴을 얻는 일련의 공정에 의해 행해지고 있다.

이 노광 기술로서, 기판의 표면에 광을 투과시키는 액층을 형성한 상태에서 노광하는 수법(이하,「액침 노광」이라 함)이 있다(특허 문헌 1). 이 액침 노광에 있어서는, 도10에 도시하는 바와 같이 주위에 급액구(11) 및 흡인구(12)를 갖고, 중앙부에 렌즈(10)를 구비한 노광 수단(1)을 이용하여, 공급구(11)로부터 웨이 퍼(W)의 표면에 순수를 공급하고, 이 순수를 흡인구(12)에 의해 회수하는 것에 의해, 렌즈(10)와 웨이퍼(W)의 표면 사이에 액막(순수막)을 형성한 상태에서 광을 조사하고, 도11에 도시하는 바와 같이 노광 수단(1)을 횡방향으로 슬라이드 이동시킴으로써 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 회로 패턴을 차례로 전사시키고 있다. 또한, 쇼트 영역(13)은 실제보다도 크게 기재되어 있다.

상술한 액침 노광을 행하는 데 있어서, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포한 후 액침 노광을 행하기 전에, 레지스트의 용출을 억제하는 동시에 액침 노광시의 액층을 웨이퍼(W) 표면에 남기기 어렵게 하기 위해 웨이퍼(W)의 표면에 발수성의 보호막을 형성하는 것이 검토되고 있다.

그리고 특허 문헌 2에는, 가열 장치에서 가열 처리한 후, 현상 장치에서 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 발수성의 보호막을 제거하는 것이 기재되어 있다.

그러나, 가열 장치에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 레지스트막 상에 보호막이 존재한 상태로 가열 처리가 행해지면, 레지스트막 표면이 보호막으로 덮여 있으므로, 가열 유닛 내의 열분위기에 레지스트막이 노출되지 않기 때문에, 레지스트막 중 및 막 표면의 물질이 편석하게 되고, 즉 막 중의 물질이 불균일해져, 그 결과 현상 유닛에 있어서, 불균일한 레지스트막에 대해 현상 처리가 실시되기 때문에 현상 결함의 발생의 요인이 되고, 또한 패턴의 선폭의 제어성이 나빠진다는 과제가 있다.

본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것이고, 그 목적은, 기판에 레지스트 막을 형성하고, 그 표면에 액층을 형성하여 액침 노광한 후의 기판에 현상 처리를 행하는 데 있어서, 현상 결함을 저감할 수 있고, 또한 패턴의 선폭의 제어성을 향상할 수 있는 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체를 제공하는 데 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은 이러한 방법을 실시하는 데 있어서, 프로세스의 간략화를 도모할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과,

액층을 이용한 노광시에 상기 레지스트막을 보호하기 위해, 발수성 재료를 포함하는 보호막 형성용의 도포액을 기판의 표면에 도포하여 보호막을 형성하는 공정과,

레지스트막의 표면에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판으로부터 상기 보호막을 제거하는 공정과,

이 공정 후, 기판을 가열 처리하는 공정과,

다음에 기판을 현상 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 도포, 현상 방법에 있어서, 상기 보호막을 제거하는 공정 전에, 노광 후의 기판의 표면을 세정액에 의해 세정하는 공정을 행하도록 구성해도 좋고, 혹은 상기 보호막을 제거하는 공정 후, 상기 기판을 가열 처리하는 공정 전에 기판의 표면을 세정액에 의해 세정하는 공정을 행하도록 구성해도 좋다.

또한 본 발명의 도포, 현상 장치는, 기판 상에 레지스트액을 도포하는 레지스트막 형성용의 도포 유닛과,

액층을 이용한 노광시에 레지스트막을 보호하기 위해, 발수성 재료를 포함하 는 보호막 형성용의 도포액을 기판의 표면에 도포하는 보호막 형성용의 도포 유닛과,

기판을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 이 기판 보유 지지부에 보유 지지되고, 레지스트막의 표면에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판의 표면에 상기 보호막을 제거하기 위한 약액을 공급하는 약액 노즐을 갖는 보호막 제거 유닛과,

상기 보호막이 제거된 기판을 가열 처리하는 가열부와,

상기 가열 처리 후의 기판을 현상 처리하는 현상 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.

상술한 도포, 현상 장치에 있어서, 상기 보호막 제거 유닛은, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 표면에 세정액을 공급하기 위한 세정액 노즐을 더 구비한 구성이라도 좋다.

또한 상술한 도포, 현상 장치에 있어서, 기판 표면의 세정 후, 보호막의 제거를 행하도록 세정액 노즐 및 약액 노즐의 위치 제어와 액의 공급 제어를 행하는 제어부를 구비한 구성이라도 좋고, 혹은 보호막의 제거를 행한 후, 기판의 표면의 세정을 행하도록 세정액 노즐 및 약액 노즐의 위치 제어와 액의 공급 제어를 행하는 제어부를 구비한 구성이라도 좋다. 또한 세정액 노즐 및 약액 노즐은 공통화한 구성이라도 좋다. 이러한 구성으로 한 경우, 기판의 표면의 세정을 행한 후, 보호막의 제거를 행하는 제1 모드와, 보호막의 제거를 행한 후, 기판의 표면의 세정을 행하는 제2 모드를 선택하여 실행할 수 있도록 제어해도 좋고, 기판의 표면의 세정 을 행한 후 보호막의 제거를 행하고, 계속해서 기판의 표면의 세정을 행하는 제3 모드를 더 선택할 수 있도록 제어해도 좋다.

또한 본 발명은, 기판 상에 레지스트액을 도포하고, 레지스트막 상에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판을 가열 처리하고, 그 후 기판을 현상 처리하는 도포, 현상 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 기억하는 기억 매체이며,

상기 프로그램에는, 기판 상에 레지스트막을 형성하는 스텝과,

액층을 이용한 노광시에 상기 레지스트막을 보호하기 위해, 발수성 재료를 포함하는 보호막 형성용의 도포액을 기판의 표면에 도포하여 보호막을 형성하는 스텝과,

레지스트막의 표면에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판으로부터 상기 보호막을 제거하는 스텝과,

이 스텝 후 기판을 가열 처리하는 스텝과,

다음에 기판을 현상 처리하는 스텝이 조립되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상술한 기억 매체에 있어서, 상기 프로그램에는, 상기 보호막을 제거하는 스텝 전에, 노광 후의 기판의 표면을 세정액에 의해 세정하는 스텝을 실시하도록 구성해도 좋고, 혹은 상기 보호막을 제거하는 스텝 후, 상기 기판을 가열 처리하는 스텝 전에, 기판의 표면을 세정액에 의해 세정하는 스텝을 실시하도록 구성해도 좋다.

본 발명의 실시 형태에 관한 도포, 현상 장치에 노광 장치를 접속한 시스템 의 전체 구성에 대해 도1 및 도2를 참조하면서 간단히 설명한다. 도1 및 도2 중 부호 B1은 기판 예를 들어 13매 밀폐 수납된 캐리어(2)를 반출입하기 위한 캐리어 스테이션이고, 이 캐리어 스테이션(B1)에는 캐리어(2)를 복수개 배열하여 적재 가능한 적재부(20)와, 상기 적재부(20)로부터 보아 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(21)와, 개폐부(21)를 통해 캐리어(2)로부터 웨이퍼(W)를 취출하기 위한 운반 수단(A1)이 설치되어 있다.

상기 캐리어 스테이션(B1)의 안쪽에는 하우징(22)으로 둘러싸이는 처리 블럭(B2)이 접속되어 있고, 이 처리 블럭(B2)에는 전방측으로부터 차례로 가열ㆍ냉각계의 유닛을 다단화한 선반 유닛(U1, U2, U3) 및 액처리 유닛(U4, U5)의 각 유닛 사이의 웨이퍼(W)의 운반을 행하는 기판 반송 수단을 이루는 메인 아암(A2, A3)이 교대로 배열되어 설치되어 있다. 또한 주 반송 수단(A2, A3)은, 캐리어 스테이션(B1)으로부터 보아 전후 방향에 배치되는 선반 유닛(U1, U2, U3)측의 일면부와, 후술하는 예를 들어 우측의 액처리 유닛(U4, U5)측의 일면측과, 좌측의 일면측을 이루는 배면부로 구성되는 구획벽(23)에 의해 둘러싸이는 공간 내에 배치되어 있다. 또한 도1 및 도2 중 부호 24, 25는 각 유닛에서 이용되는 처리액의 온도 조절 장치나 온도, 습도 조절용의 덕트 등을 구비한 온도, 습도 조절 유닛이다.

상기 액처리 유닛(U4, U5)은, 예를 들어 도2에 도시하는 바와 같이 레지스트액이나 현상액 등의 약액 수납부(26) 상에, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액을 도포하기 위한 도포 유닛(COT)(30), 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)의 표면에 발수성 재료 예를 들어 불소계의 용제를 포함하는 보호막 형성용의 도포액을 도포하고, 발 수성의 보호막을 형성하기 위한 보호막 형성부인 보호막 형성 유닛(TC)(3), 웨이퍼(W)의 표면에 현상액을 도포하기 위한 현상 유닛(DEV)(27) 및 반사 방지막 형성 유닛(BARC) 등을 복수단 예를 들어 5단으로 적층하여 구성되어 있다. 또한 이미 서술한 선반 유닛(U1, U2, U3)은, 액처리 유닛(U4, U5)에서 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 각종 유닛을 복수단 예를 들어 10단으로 적층한 구성으로 하고 있고, 그 조합은 웨이퍼(W)를 가열(베이크)하는 가열 유닛, 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 유닛 등이 포함된다.

상기 처리 블럭(B2)에 있어서의 선반 유닛(U3)의 안쪽에는, 인터페이스부(B3)를 통해 노광 장치(B4)가 접속되어 있다. 이하, 인터페이스부(B3)에 대해 도1, 도2 및 도3을 참조하면서 설명한다. 인터페이스부(B3)는 처리 블럭(B2)과 노광 장치(B4) 사이의 전후에 설치되는 제1 반송실(28a), 제2 반송실(28b)로 구성되어 있고, 각각에 주 반송부(31A) 및 보조 반송부(31B)가 설치되어 있다. 이들 주 반송부(31A) 및 보조 반송부(31B)는 기판 반송 수단을 이루는 것이다. 주 반송부(31A)는 승강 가능하고 또한 연직축 주위로 회전 가능한 기체(基體)(32)와, 이 기체(32) 상에 설치되는 진퇴 가능한 아암(33)으로 구성되어 있다. 제1 반송실(28a)에는 주 반송부(31A)를 사이에 두고 캐리어 스테이션(B1)측으로부터 본 좌측에는, 웨이퍼(W)의 엣지부만을 선택적으로 노광하기 위한 주연 노광 장치(WEE)와, 복수매 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 일차적으로 수납하는 버퍼 카세트(SBU)가 설치되어 있다. 마찬가지로 우측에는 후술하는 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막을 제거하기 위한 보호막 제거 유닛(40)과, 이 보호막 제거 유닛(40) 상에 배치되고, 예를 들어 냉각 플레이트를 갖는 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)이 설치되어 있다.

상기 주 반송부(31A)는, 선반 유닛(U3)의 운반 유닛(TRS1)에 적재된 노광 전의 웨이퍼(W)를 주연 노광 장치(WEE), 버퍼 카세트(SBU), 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)에 차례로 반송하는 동시에, 후술하는 바와 같이 보호막 제거 유닛(40)에서 보호막의 제거 처리 및 세정 처리를 행한 웨이퍼(W)를 가열 유닛(PEB)에 반송하는 역할을 구비하고 있다.

상기 보조 반송부(31B)는, 승강 가능하고 또한 연직축 주위로 회전 가능한 기체(34)가 가이드 기구(35)의 작용에 의해 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 또한 기체(34) 상에 진퇴 가능한 아암(36)이 설치되어 있다. 이 보조 반송부(31B)는, 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL) 내의 웨이퍼(W)를 노광 장치(B4)의 반입 스테이지(37)에 반송하는 동시에, 노광 장치(B4)의 반출 스테이지(38) 상의 웨이퍼(W)를 보호막 제거 유닛(40)에 반송하는 역할을 구비하고 있다.

다음에 상기 보호막 제거 유닛(40)의 구조에 대해 도4를 이용하여 설명한다. 도4 중 부호 50은 기판 보유 지지부를 이루는 스핀척이고, 진공 흡착에 의해 웨이퍼(W)를 수평으로 보유 지지하도록 구성되어 있다. 이 스핀척(50)은 구동부(51)에 의해 연직 주위로 회전할 수 있고, 또한 승강할 수 있도록 되어 있다. 또한 스핀척(50)의 주위에는 웨이퍼(W)로부터 스핀척(50)에 걸쳐지는 측방 부분을 둘러싸는 컵(52)이 설치되고, 상기 컵(52)의 바닥면에는 배기관(53)이나 드레인관(54) 등을 포함하는 배액부가 설치되어 있다. 상기 드레인관(54)의 기단부측에는 배액 분리 기구(5)가 접속되어 있고, 이 배액 분리 기구(5)에 의해 배액을 박리액과 세정액으로 분리하고, 박리액만을 회수하도록 구성되어 있다.

또한 보호막 제거 유닛(40)은, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막을 제거하기 위한 약액(이하, 박리액이라 함)을 공급하기 위한 약액 노즐(70)을 구비하고 있다. 도4 및 도5에 도시하는 바와 같이 상기 약액 노즐(70)은, 사각통형의 본체부(71)와 상기 본체부(71)의 하단부면에 형성된 토출구(72)로 구성되어 있고, 본체부(71)의 상부에는 약액 공급관(73)이 접속되고, 토출부(71)의 하단부면에는 예를 들어 원형의 소경의 토출구(74)가 형성되어 있다. 상기 약액 공급관(73)은, 밸브나 유량 조정부 등을 포함하는 공급 기기군(75)을 통해 박리액을 공급하는 박리액 공급원(76)에 접속되어 있다. 상기 박리액으로서는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 보호막이 알칼리 용액에 대해 가용인 경우에는 희석한 현상액 혹은 시너 등이 이용되고, 보호막이 알칼리 용액에 대해 불용인 경우에는 불소계의 용제 등이 이용된다. 또한, 희석한 현상액을 박리액으로서 이용하는 경우에는 보호막의 재질에 따라서 현상액의 농도가 조정된다.

또한 도4의 (b)에 도시하는 바와 같이 상기 약액 노즐(70)은, L자형으로 굴곡한 아암(77)을 통해 이동 기구(56)에 접속되어 있다. 상기 아암(77)은 이동 기구(56)에 의해 처리 용기(57)의 길이 방향(Y 방향)을 따라 설치된 가이드 레일(58)을 따라, 컵(52)의 일단부측의 외측에 설치된 대기 영역(59)으로부터 타단측을 향해 이동할 수 있는 동시에 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

또한 도4 및 도5에 도시하는 바와 같이 상기 약액 노즐(70)의 본체부(71)의 측면에는, 세정액 노즐(80)의 사각통형의 본체부(81)가 접속되어 있다. 상기 본체부(81)는 굴곡한 하측 부분(81a)을 갖고 있고, 그 하단부면에는 예를 들어 슬릿형의 토출구(82)가 형성되고, 이 슬릿형의 토출구(82)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 대해 경사로부터 세정액을 공급하도록 되어 있다. 상기 본체부(81)의 상부에는 세정액 공급관(83)이 접속되어 있다. 상기 세정액 공급관(83)은, 밸브나 유량 조정부 등을 포함하는 공급 기기군(84)을 통해 세정액을 공급하는 세정액 공급원(85)에 접속되어 있다. 상기 세정액으로서는, 예를 들어 순수 혹은 계면활성제 등이 이용된다. 도4 중 부호 60은 처리 용기(57)의 보조 반송부(31B)의 반입 영역에 면하는 면에 형성된 웨이퍼(W)의 반입 출구이고, 개폐 셔터(61)가 설치되어 있다. 또한, 도4 중 부호 78은 주 반송부(31A)의 반입 영역에 면하는 면에 형성된 웨이퍼(W)의 반입 출구이고, 개폐 셔터(79)가 설치되어 있다.

또한 상술한 도포, 현상 장치에는, 도1 및 도4에 도시하는 바와 같이 제어부(9)가 설치되어 있다. 이 제어부(9)에는, 보호막 제거 유닛(40)에 있어서 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 보호막의 제거 처리 및 웨이퍼(W)의 표면을 세정 처리하기 위한 후술하는 복수의 프로세스 레시피(제1 레시피 내지 제3 레시피)가 저장된 레시피 저장부(91)가 구비되어 있다. 또한 상기 제어부(9)에는 상기 레시피 저장부(91)에 저장되어 있는 복수의 레시피(제1 레시피 내지 제3 레시피) 중으로부터 예를 들어 오퍼레이터가 레시피를 선택하기 위한 레시피 선택 수단(92) 예를 들어 화면에 표시된 레시피를 선택하는 마우스나 키보드, 혹은 터치 패널의 소프트 스위치 등이 설치되어 있다. 또한 상기 제어부(9)는, 선택된 프로세스 레시피를 기초 로 하여 공급 기기군(75), 공급 기기군(84) 및 이동 기구(56)를 제어하도록, 즉 약액 노즐(70) 및 세정액 노즐(80)의 액의 공급 제어 및 위치 제어를 행할 수 있도록 구성되어 있다.

또한 상기 제어부(9)는, 예를 들어 컴퓨터로 이루어지고, 후술하는 일련의 동작을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 갖고 있다. 이 프로그램은, 기억 매체 예를 들어 플랙시블 디스크(FD), 메모리 카드, 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO) 등에 저장되고, 제어부(9)인 컴퓨터에 인스톨되어 있다. 또한, 여기서 말하는 프로그램은, 스텝군(명령군) 이외에 상기 레시피 등의 데이터도 포함하는 것으로 한다.

계속해서 상술한 실시 형태의 작용에 대해 도6 및 도7을 참조하면서 설명한다. 우선 외부로부터 웨이퍼(W)의 수납된 캐리어(2)가 적재대(20)에 적재되면, 개폐부(21)와 함께 캐리어(2)의 덮개가 제거되어 운반 수단(A1)에 의해 웨이퍼(W)가 취출된다. 그리고 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U1)의 일단을 이루는 운반 유닛(도시하지 않음)을 통해 주 반송 수단(A2)으로 운반되고, 선반 유닛(U1 내지 U3) 중 하나의 선반에서, 도포 처리의 전처리로서 예를 들어 소수화 처리, 냉각 처리가 행해진다. 그런 후, 도포 유닛(COT)(30)에서 도6의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전과 동시에 웨이퍼(W)의 표면 중앙부에 레지스트액 노즐(63)에 의해 레지스트액(R)이 도포되고, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막이 형성된다(스핀 코팅). 이어서 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U1 내지 U3)의 하나의 선반을 이루는 가열 유닛(PAB)에 반송되고, 도6의 (b)에 도시하는 바와 같이 열판(64)으로부터의 방사열에 의해 가열 처리(베이크 처리)가 행해진다. 가열 처리 후, 웨이퍼(W)는 상기 액처리 유닛(U5)의 일단을 이루는 보호막 형성 유닛(TC)(3)에 반송되고, 도6의 (c)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전과 동시에 웨이퍼(W)의 표면 중앙부에 도포액 노즐(65)에 의해 불소 함유 용액으로 이루어지는 도포액(D)이 도포되고, 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)의 표면에 발수성의 보호막이 형성된다. 또한 반사 방지막 형성 유닛(BARC)에서 소수화 처리 대신에 웨이퍼(W)의 표면에 반사 방지막이 형성되는 경우도 있다. 또한 레지스트막 상에 반사 방지막이 형성되고, 그 위에 상기 보호막이 형성되는 경우도 있다.

이어서 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U1 내지 U3)의 하나의 선반을 이루는 가열 유닛(PAB)에 반송되어, 도6의 (d)에 도시하는 바와 같이 열판(66)으로부터의 방사열에 의해 가열 처리(베이크 처리)가 행해지고, 또한 냉각된 후, 세정 유닛(도시하지 않음)에 반송되어, 도6의 (e)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전과 동시에 웨이퍼(W)의 표면 중앙부에 노즐(67)에 의해 세정액이 도포되고, 보호막(D)이 형성된 웨이퍼(W)의 표면의 세정이 행해진다. 세정 후, 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U3)의 운반 유닛(TRS1)을 경유하여 인터페이스부(B3)로 반입된다. 이 인터페이스부(B3)에 있어서 웨이퍼(W)는 주 반송부(31A)에 의해 주연 노광 장치(WEE) → 버퍼 카세트(SBU) → 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)으로 반송된다. 그리고 고정밀도 온도 조절 유닛(CPL)에 적재된 웨이퍼(W)는 보조 반송부(31B)에 의해 도1에 도시하는 반입 스테이지(37)를 통해 노광 장치(B4)로 반송된다. 노광 장치(B4)에 반송된 웨이퍼(W)는, 도6의 (f)에 도시하는 바와 같이 배경 기술의 부분에서 도10 및 도11을 이용하여 설명한 바와 같이 노광 수단(1)에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 액막(E)을 형성하면서 상기 액막(E)을 투과하도록 웨이퍼(W)에 대해 광을 조사함으로써 소정의 회로 패턴이 레지스트에 차례로 전사된다. 또한, 액침 노광 후의 웨이퍼(W)의 표면에는 도6의 (g)에 도시하는 바와 같이 미소한 물방울(E)이 잔류하고 있는 경우가 있다. 이 물방울(E)이 긴 시간 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하면, 물방울(E)이 보호막(D) 내에 스며들어 레지스트막(R)의 표면에 도달하고, 현상액에 대한 불용해층, 소위 워터 마크가 형성되어 버려, 패턴의 선폭의 균일성에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 후술하는 보호막 제거 유닛(40)에서 이 물방울(E)의 제거가 행해진다. 노광된 웨이퍼(W)는 도1에 도시하는 반출 스테이지(38)에 반출되고, 이어서 보조 반송부(31B)에 의해 보호막 제거 유닛(40)에 반송된다.

이 보호막 제거 유닛(40)에서는, 우선 도6의 (h)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전과 동시에 웨이퍼(W)의 표면 중앙부에 세정액 노즐(80)에 의해 세정액(S) 예를 들어 순수를 도포하고, 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 있는 물방울(E)의 제거(세정 처리)가 행해진다. 계속해서 도6의 (i)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전과 동시에 웨이퍼(W)의 표면 중앙부에 약액 노즐(70)에 의해 박리액(H) 예를 들어 불소계의 용제를 도포하고, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)의 제거 처리가 행해진다. 이 일련의 처리는, 상술한 레시피 저장부(91)에 저장되어 있는 복수의 프로세스 레시피(제1 레시피 내지 제3 레시피) 중 하나의 태양이고, 이 프로세스 레시피(제1 레시피)를 기초로 하여 행해지는 처리에 대해 도7의 (a)를 이용하여 상세하게 설명한다.

도7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 우선 보조 반송부(31B)와 스핀척(50)과의 협동 작용에 의해 스핀척(50) 상에, 노광된 웨이퍼(W)가 적재된다. 계속해서 스핀척(50)에 흡착 보유 지지된 웨이퍼(W)를 저속 회전시키면서 세정액 노즐(80)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 중앙부에 세정액(S)을 도포한다. 세정액 노즐(80)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부에 공급된 세정액(S)은 주연부를 향해 퍼져, 전체면에 고루 퍼진 후, 이동 기구(56)에 의해 세정액 노즐(70)을 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향해 이동시키고, 웨이퍼(W) 표면에 있어서의 세정액(S)의 도포 영역을 내측으로부터 건조시켜 간다. 이에 의해 웨이퍼(W) 상의 잔류 물방울(E)이 세정액(S)에 의해 외측으로 밀려 제거된다. 또한 도시하고 있지 않지만, 세정액 노즐(80)의 토출 영역에 대해 웨이퍼(W)의 회전 방향 하류측 근방에 가스 예를 들어 공기나 질소 가스 등을 불어대는 가스 노즐을 세정액 노즐(80)의 이동에 따라서 이동하도록 설치하도록 해도 좋다. 이와 같이 세정액 노즐(80)에 의한 세정을 보조하는 가스 노즐을 설치하면, 미소한 물방울(E)의 세정 효과가 높아져 바람직하다.

그런 후, 웨이퍼(W)를 저속 회전시키면서 약액 노즐(70)에 의해 웨이퍼의 표면 중앙부에 박리액(H)을 도포한다. 약액 노즐(70)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부에 공급된 박리액(H)은 주연부를 향해 퍼져고, 이 박리액(H)에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)을 박리시킨다. 그 후, 웨이퍼(W)를 고속 회전시켜 수분 제거 건조 소위 스핀 건조를 행하여, 웨이퍼(W)의 표면을 건조시킨다.

또한 제2 레시피를 선택한 경우에는, 우선 웨이퍼(W)의 표면에 박리액(H)을 도포하여 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)의 제거 처리가 행해지고, 계속해서 웨이퍼(W)의 표면에 세정액(S)을 도포하여 웨이퍼(W)의 표면의 세정 처리가 행해진다. 즉, 도7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상술한 도7의 (a)에 도시하는 프로세스 레시피와는 반대의 순서로 제거 처리 → 세정 처리가 실시된다.

또한 레시피(3)를 선택한 경우에는, 우선 웨이퍼(W)의 표면에 세정액(S)을 도포하여 웨이퍼(W)의 표면의 세정 처리가 행해지고, 계속해서 웨이퍼(W)의 표면에 박리액(H)을 도포하여 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)의 제거 처리가 행해진다. 그런 후, 또한 웨이퍼(W)의 표면에 세정액(S)을 도포하여 웨이퍼(W)의 표면의 세정 처리가 행해진다. 즉, 도7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 상술한 도7의 (a)에 도시하는 프로세스 레시피와 동일한 순서로 세정 처리 → 제거 처리가 실시된 후, 다시 동일한 순서로 세정 처리가 실시된다.

상술한 바와 같이 보호막 제거 유닛(40)에서 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)의 제거 처리 및 웨이퍼(W)의 표면의 세정 처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)는 주 반송부(31A)에 의해 선반 유닛(U3)의 가열 유닛(PEB)에 반송되어, 도6의 (j)에 도시하는 바와 같이 열판(68)으로부터의 방사열에 의해 가열 처리(베이크 처리)가 행해진다. 그리고 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U5)의 하나의 선반을 이루는 현상 유닛(DEV)에 반송되어, 도6의 (k)에 도시하는 바와 같이 현상액 노즐(69)을 웨이퍼(W)의 일단부측으로부터 타단측을 향해 이동시킴으로써 웨이퍼(W)의 표면에 현상액(G)이 도포되고, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 레지스트막(R)을 현상시킴으로써 소정의 패턴 형상의 레지스트 마스크가 형성된다. 그런 후, 운반 수단(A1)에 의해 웨이퍼(W)는 적재대(20) 상의 본래의 캐리어(2)로 복귀된다.

상술한 실시 형태에 따르면, 노광 처리 후로부터 가열 처리 전 사이에 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)의 제거 처리를 실시하고 있으므로, 가열 유닛(PEB)에 있어서의 가열 처리시에는, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막(R) 상에 보호막(D)이 존재하지 않는다. 이로 인해 레지스트막(R) 중 및 막(R) 표면의 물질이 편석하는 것이 억제되고, 그 결과, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이 액침 노광에 특유라 생각되는 현상 결함, 즉 웨이퍼(W) 표면 상에 남는 원형의 자국의 발생을 억제할 수 있다.

또한 상술한 실시 형태에 따르면, 액침 노광 후에 웨이퍼(W)를 세정 처리할 필요가 있는 경우 도4 및 도5를 이용하여 설명한 바와 같이, 보호막 제거 유닛(40)에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 보호막(D)을 제거하는 기능에 부가하여 웨이퍼(W)의 표면을 세정하는 기능도 부가시키고 있으므로, 동일한 유닛으로 제거 처리 및 세정 처리를 행할 수 있고, 이로 인해 장치의 설치 면적(풋프린트)의 증가를 억제할 수 있는 동시에 프로세스를 간략화할 수 있다.

또한 상술한 실시 형태에 있어서, 노광 처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 표면을 세정하는 세정 처리를 행하지 않아도 좋지만, 노광 처리 후의 웨이퍼(W)의 표면에는 물방울(E)이 잔류하고 있는 경우가 있기 때문에, 이 물방울(E)을 제거한다는 점으로부터 본면, 액침 노광 후에 웨이퍼(W)의 표면을 세정하는 것이 바람직하다.

또한 상술한 실시 형태에 따르면, 보호막의 재질에 따라서, 혹은 노광 장치(B4)에 있어서의 다양한 노광 장치의 노광 처리의 태양에 따라서, 프로세스 레시피(제1 레시피 내지 제3 레시피)를 선택하고, 선택한 프로세스 레시피를 기초로 하 여 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)의 제거 처리 및 웨이퍼(W)의 표면의 세정 처리를 실시할 수 있으므로, 웨이퍼(W)에 대해 매우 미세한 처리를 행할 수 있다.

또한, 웨이퍼(W) 상의 보호막(D)의 제거 처리를 실시하기 전 혹은 후에 세정 처리를 2회 이상 실시하도록 해도 좋다.

또한 상술한 예에서는, 약액 노즐(70)과 세정액 노즐(80)을 합체시켜 공통의 이동 기구(56)에 의해 이동할 수 있도록 구성되어 있지만, 이러한 구성으로 한정되지 않고, 양 노즐을 독립하여 이동할 수 있도록 구성해도 좋고, 혹은 도8에 도시하는 바와 같이 약액 노즐(70)에 박리액과 세정액과의 토출을 절환하는 절환 수단(86)을 설치하고, 상기 절환 수단(86)을 제어부(9)에 의해 절환 제어함으로써 세정액 노즐(80)은 약액 노즐(70)과 공용하도록 구성해도 좋다.

또한 상술한 예에서는, 인터페이스부(B3)의 제1 반송실(28a)에는 하나의 보호막 제거 유닛(40)이 설치되어 있지만, 예를 들어 보호막 제거 유닛(40)을 상하에 복수단 설치한 구성으로 해도 좋다.

또한 상술한 예에서는, 인터페이스부(B3)에 보호막 제거 유닛(40)이 설치되어 있지만, 처리 블럭(3) 내에 설치해도 좋고, 예를 들어 가열 유닛(PEB)이 설치되어 있는 선반 유닛(U3)에 보호막 제거 유닛(40)을 설치하도록 구성해도 좋다.

한편, 화학 증폭형의 레지스트에 있어서는, 노광시에 발생한 산(酸)의 확산의 정도를 웨이퍼간에 일정하게 하기 위해, 웨이퍼가 노광된 시점부터 가열 처리가 개시되기까지의 시간, 즉 PED 시간(웨이퍼 반출 준비 완료 신호가 노광 장치로부터 발해진 후로부터 가열 장치에서 가열이 개시되기까지의 시간)을 일정하게 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 열판과 웨이퍼의 전용 아암을 겸용한 냉각 플레이트가 조립된 가열 장치를 이용하는 경우에는, 예를 들어 웨이퍼를 냉각 플레이트에 적재하여 그 대기 시간을 조정함으로써 PEB 시간의 일정화를 도모하도록 하고 있다.

그러나, PED 시간의 조정을 냉각 플레이트로 행하는 수법은, 가열 장치의 대수(臺數)가 많아져 비용이 높아진다.

그래서 보호막 제거 유닛(40)으로 일련의 처리를 종료한 후, 이 유닛(40)으로부터 주 반송부(31A)에서 가열 유닛(PEB)까지 반출하는 타이밍을 일정하게 하도록 제어부(9)에 의해 주 반송부(31A)를 제어하는 것이 바람직하다. 즉 노광 후의 웨이퍼(W)가 반출 스테이지(38)에 반출되는 동시에 노광 장치(B4)로부터 반출 준비 신호(아웃 레디 신호)가 출력된 시점으로부터, 웨이퍼(W)를 보호막 제거 유닛(40)으로부터 반출하기까지의 시간이 미리 정해진 설정 시간으로 되도록 제어부(9)에서 관리하는 것이 바람직하고, 이 경우, 상기 설정 시간이 경과했을 때에 주 반송부(31A)가 보호막 제거 유닛(40)으로부터 웨이퍼(W)를 반출하게 된다. 이와 같이 PEB 시간을 관리하면, 주 반송부(31A)의 반송 프로그램이 간단해지고, 또한 가열 유닛(PEB)의 대수의 증가를 억제할 수 있다.

다음에 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험에 대해 서술한다.

(실시예)

도1 내지 도5에 도시하는 도포, 현상 장치를 이용하고, 도6의 (a)에 도시하는 프로세스 레시피(제1 레시피)를 실행하여, 노광 처리 후로부터 가열 처리 전 사 이에 보호막 제거 유닛(40)에서 웨이퍼(W)의 표면을 세정하고, 이어서 보호막(D)의 제거 처리를 실시하고, 현상 유닛(DEV)에서 웨이퍼(W)의 표면의 현상 처리를 실시했다.

(비교예)

실시예에 있어서 가열 유닛(PEB)으로 가열 처리를 한 후에, 보호막 제거 유닛(40)에서 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 보호막(D)의 제거 처리를 실시한 것 외에는, 실시예와 동일하게 하여 현상 유닛(DEV)에서 웨이퍼(W)의 표면의 현상 처리를 실시했다.

(관찰 방법, 결과 및 고찰)

현상 결함 검사 장치를 이용하여 웨이퍼(W) 표면의 현상 처리 후의 결함수를 카운트했다. 그 결과를 도9에 나타낸다. 도9에 있어서, P11, P12 …은 결함 모드의 카테고리이고, 이 중에서 P21 및 P24는 웨이퍼(W) 표면 상에 원형의 자국이 남는다는 패턴 결함이다. 이 결함은, 상술한 바와 같이 액침 노광 후의 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 물방울에 의해 야기되는 것이다.

도9에 나타내는 바와 같이 실시예에서는 비교예에 비해, P21 및 P24에 관한 현상 결함이 대폭 적어진 것을 알 수 있다. 이것은 상술한 바와 같이 가열 유닛(PEB)에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 레지스트막(R) 상에 보호막(D)이 존재하지 않기 때문에 막(R)에 열이 충분히 전달되고, 레지스트막(R) 중 및 막(R) 표면의 물질이 균일해지고, 그 균일한 레지스트막(R)에 대해 현상 처리가 실시되기 때문이라고 추측된다. 이 결과로부터 가열 유닛(PEB)에서 가열 처리를 하기 전에, 보호막 제거 유닛(40)에서 보호막(D)의 제거 처리를 실시하는 것이 유효한 것을 이해할 수 있다. 또한, 도9에 있어서 P12에 대해서는 실시예의 쪽이 비교예에 비해 패턴 결함의 수가 많지만, 이 개수(5개)는 허용 범위에서, 웨이퍼(W)의 평가에 영향을 미치는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 액침 노광에 이용되는 보호막이, 현상 처리의 전처리인 가열 처리되는 것에 의해 현상에 악영향을 미치는 것을 발견하고, 이 지견을 기초로 하여 보호막을 가열 처리 전에 제거하도록 하고 있으므로, 가열 처리시에 있어서의 보호막의 존재가 요인이 되고 있었던 레지스트 성분의 편석이 억제된다. 따라서, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이 현상 결함을 저감할 수 있고, 또한 패턴의 선폭의 제어성이 향상한다.

또한 액침 노광 후에 기판 표면에 물방울이 부착되어 있으면, 이 물방울이 증발할 때에 워터 마크가 형성되는 등의 이유로부터 기판을 세정 처리하는 것이 바람직하지만, 본 발명에서는 보호막 제거 유닛에 세정액 노즐을 설치하여, 기판의 표면을 세정하도록 구성하고 있으므로, 동일한 유닛에서 보호막의 제거 처리 및 세정 처리를 행할 수 있고, 이로 인해 장치의 설치 면적(풋프린트)의 증가를 억제할 수 있는 동시에 프로세스를 간략화할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 기판의 표면에 형성되어 있는 보호막의 제거 처리 및 기판 표면의 세정 처리의 조합 모드를 복수 준비하고, 이들 모드를 선택할 수 있도록 하고 있으므로, 예를 들어 보호막의 재질에 따라서 적절한 모드를 선택할 수 있어, 기판에 대해 매우 미세한 처리를 행할 수 있다.

Claims

기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과,

액층을 이용한 노광시에 상기 레지스트막을 보호하기 위해, 발수성 재료를 포함하는 보호막 형성용의 도포액을 기판의 표면에 도포하여 보호막을 형성하는 공정과,

레지스트막의 표면에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판으로부터 상기 보호막을 제거하는 공정과,

이 공정 후 기판을 가열 처리하는 공정과,

다음에 기판을 현상 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포, 현상 방법.
제1항에 있어서, 상기 보호막을 제거하는 공정 전에, 노광 후의 기판의 표면을 세정액에 의해 세정하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 도포, 현상 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호막을 제거하는 공정 후, 상기 기판을 가열 처리하는 공정 전에, 기판의 표면을 세정액에 의해 세정하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 도포, 현상 방법.
기판 상에 레지스트액을 도포하는 레지스트막 형성용의 도포 유닛과,

액층을 이용한 노광시에 레지스트막을 보호하기 위해, 발수성 재료를 포함하는 보호막 형성용의 도포액을 기판의 표면에 도포하는 보호막 형성용의 도포 유닛과,

기판을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 이 기판 보유 지지부에 보유 지지되고, 레지스트막의 표면에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판의 표면에 상기 보호막을 제거하기 위한 약액을 공급하는 약액 노즐을 갖는 보호막 제거 유닛과,

상기 보호막이 제거된 기판을 가열 처리하는 가열부와,

상기 가열 처리 후의 기판을 현상 처리하는 현상 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
제4항에 있어서, 상기 보호막 제거 유닛은, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 표면에 세정액을 공급하기 위한 세정액 노즐을 더 구비한 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
제5항에 있어서, 기판 표면의 세정 후, 보호막의 제거를 행하도록 세정액 노즐 및 약액 노즐의 위치 제어와 액의 공급 제어를 행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
제5항에 있어서, 보호막의 제거를 행한 후, 기판의 표면의 세정을 행하도록 세정액 노즐 및 약액 노즐의 위치 제어와 액의 공급 제어를 행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세정액 노즐 및 약액 노즐은 공통화되어 있는 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
제5항에 있어서, 기판의 표면의 세정을 행한 후, 보호막의 제거를 행하는 제1 모드와, 보호막의 제거를 행한 후 기판의 표면의 세정을 행하는 제2 모드를 선택하여 실행할 수 있는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
제9항에 있어서, 상기 제어부는 기판의 표면의 세정을 행한 후 보호막의 제거를 행하고, 계속해서 기판의 표면의 세정을 행하는 제3 모드를 더 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
기판 상에 레지스트액을 도포하고, 레지스트막 상에 액층을 형성한 상태에서 노광한 후의 기판을 가열 처리하고, 그 후 기판을 현상 처리하는 도포, 현상 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 기억하는 기억 매체이며,

상기 프로그램은, 제1항 또는 제2항에 기재된 도포, 현상 방법을 실시하기 위한 스텝군이 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.