KR20080102370A - 기판의 처리 방법 및 컴퓨터 독취 가능한 기억 매체 기술 분야 - Google Patents

Abstract

기판의 처리 방법 및 컴퓨터 독취 가능한 기억 매체 기술 분야에 관한 것으로서 본 발명에서는, 레지스트 패턴이 형성되고 있는 웨이퍼의 중앙부상에 소정량의 순수를 공급하고, 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼의 중앙부 부근에서 원형상에 순수를 넓힌다. 다음에, 웨이퍼의 순수상에 수용성의 레지스트 패턴 치수 축소제를 공급한다. 그 후 웨이퍼를 고속회전시키고, 레지스트 패턴 치수 축소제를 웨이퍼의 표면 전체에 넓힌다. 그 후, 가열에 의해 레지스트 패턴의 표면에 가까운 레지스트 패턴 치수 축소제의 하층부분을 물에 대해 불용성에 변질하여 경화한다. 그 후 레지스트 패턴 치수 축소제의 미경화 부분을 순수에 의해 세정 제거한다. 본 발명에 의하면 레지스트 패턴의 함몰의 내벽면에 경화막이 형성되고, 레지스트 패턴의 치수가 축소되고, RELACS 기술에 있어서 레지스트 패턴 치수 축소제의 사용량을 저감하고 웨이퍼 면내의 패턴 치수가 균일하게 되는 기술을 제공한다.

Description

기판의 처리 방법 및 컴퓨터 독취 가능한 기억 매체 기술 분야{SUBSTRATE TREATING METHOD, AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM}

본 발명은 기판상에 형성된 레지스트 패턴의 치수를 축소하기 위한 기판의 처리 방법과 그 기판의 처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램이 격납된 컴퓨터 독취 가능한 기억 매체에 관한 것이다.

예를 들면 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포트리소그래피 공정에서는 웨이퍼상에 레지스트막을 형성하고 그 레지스트막을 노광하고 현상 해, 웨이퍼상에 레지스트 패턴을 형성하는 처리를 하고 있다.

레지스트 패턴을 형성하는 것에 즈음해, 반도체 디바이스의 새로운 고집적화를 도모하기 위해 레지스트 패턴의 미세화가 요구되고 있어 이것을 받고 노광 광원의 단파장화가 진행되고 있다.

그렇지만 현상, 노광 광원의 단파장화에는 기술적, 코스트적인 한계가 있다. 거기서, 레지스트 패턴의 홀이나 홈의 내벽면에 수용성의 레지스트 패턴 치수 축소제로 이루어지는 막층을 형성해, 레지스트 패턴의 홀 지름이나 선폭 등의 치수를 축소하는 기술 「RELACS (Resolution Enhancement Lithgraphy Assisted by Chemical Shrink) 기술」이 제안되고 있다(특허 문헌 1 참조).

이 RELACS 기술에서는 예를 들면 웨이퍼의 중앙부에 소정의 레지스트 패턴 치수 축소제(RELACS제)가 공급되어 웨이퍼의 회전에 의해 레지스트 패턴 치수 축소제가 웨이퍼의 표면 전체에 도포되고 있다. 그리고, 예를 들면 홀이나 홈의 내벽면의 레지스트 패턴 치수 축소제가 열에 의해 불용성에 경화되어 그 후 그 외의 미경화의 부분의 레지스트 패턴 치수 축소제가 순수에 의해 제거되어, 레지스트 패턴의 치수가 축소되고 있다.

특허 문헌1:일본국 특개 2003-234279호 공보

그렇지만, 상술한 바와 같은 RELACS 기술을 이용했을 경우, 레지스트 패턴 치수 축소제가 기초가 되는 레지스트에 대해서 발수성이 높기 때문에, 레지스트 패턴 치수 축소제를 대량으로 공급하지 않으면 웨이퍼의 표면 전체에 레지스트 패턴 치수 축소제를 적정하게 도포할 수가 없었다. 레지스트 패턴 치수 축소제는, 지극히 고가의 재료이고 이 결과, 레지스트 패턴을 축소하는 웨이퍼 처리에 필요로 하는 코스트가 증대하고 있었다. 또, 발수성이기 때문에 레지스트 패턴 치수 축소제를 웨이퍼의 표면 전체에 균일하게 도포하는 것이 어렵고, 최종적으로 형성되는 레지스트 패턴의 치수가 웨이퍼면내에서 흩뿌리는 경우가 있었다.

본 발명은 관련된 점에 비추어 이루어진 것이고, RELACS 기술을 이용해 레지스트 패턴의 치수를 축소할 때에, 레지스트 패턴 치수 축소제의 사용량을 저감 해, 웨이퍼 등의 기판면내에 있어서 레지스트 패턴의 치수를 균일하게 하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판상에 형성된 레지스트 패턴의 치수를 축소하기 위한 기판의 처리 방법으로서, 레지스트 패턴이 형성된 기판상에 순수를 공급하는 순수 공급 공정과 그 후 기판상에 수용성의 레지스트 패턴 치수 축소제를 공급해 기판을 회전시켜 기판의 표면 전체에 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 도포하는 도포 공정과 그 후, 레지스트 패턴의 표면에 접하는 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 하층 부분을 제거액에 대한 불용성에 변질시키는 변질 공정과 그 후, 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 변질하고 있지 않는 상층 부분을 제거액에 의해 제거하는 제거 공정을 가지고 있다.

본 발명에 의하면 기판상에 순수가 공급되어 그 후에 수용성의 레지스트 패턴 치수 축소제가 공급되므로 기판상에서 순수와 레지스트 패턴 치수 축소제가 혼합되어 레지스트 패턴 치수 축소제의 기초에 대한 젖는 성질이 향상한다. 이것에 의해 소량에서도 레지스트 패턴 치수 축소제를 기판의 표면 전체에 넓힐 수가 있으므로 레지스트 패턴 치수 축소제의 사용량을 저감 할 수 있다. 또, 레지스트 패턴 치수 축소제가 기판의 표면 전체에 퍼지기 쉽기 때문에, 기판면내에 균일하게 레지스트 패턴 치수 축소제를 도포해 최종적으로 기판면내에 있어서 레지스트 패턴의 치수를 균일하게 할 수 있다.

상기 순수 공급 공정은 기판을 회전시켜 기판상에 공급된 순수를 기판의 표면 전체에 퍼지지 않는 정도로 넓히는 공정을 갖고 그 후의 상기 도포 공정에서는, 그 퍼진 순수에 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 공급해, 기판의 회전에 의해 해당 레지스트 패턴 치수 축소제를 기판의 표면 전체에 넓히도록 해도 괜찮다.

상기 기판 처리 방법은 상기 도포 공정에 있어서 상기 레지스트 패턴 치수 축소제가 기판의 표면 전체에 퍼진 후에 기판을 제1의 회전 속도로 회전시켜 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 막두께를 조정하는 공정과 그 후, 제1의 회전 속도보다 빠른 제2의 회전 속도로 회전시켜 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 건조시키는 공정을 가지도록 해도 괜찮다.

상기 도포 공정에 있어서 상기 레지스트 패턴 치수 축소제가 기판의 표면 전체에 퍼진 후에 기판의 회전 속도를 일단 내려 그 후에 기판을 상기 제1의 회전 속도까지 상승시켜 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 막두께를 조정하도록 해도 괜찮다.

상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 건조시킬 때에는 기판의 외주부에 건조 기체를 공급하도록 해도 괜찮다.

적어도 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 건조시킬 때에 기판의 주변 환경을 40 % 이하의 습도로 설정해도 괜찮다.

상기 한 기판의 처리 방법은 예를 들면 기판 처리 시스템에 있어서 실행되지만 기판 처리 시스템의 제어부는 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램에 따라, 기판 처리 시스템을 제어한다.

따라서, 다른 관점에 의한 본 발명은 상기 한 기판의 처리 방법을 기판 처리 시스템으로 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 격납된 컴퓨터 독취 가능한 기억 매체이다.

본 발명에 의하면 RELACS 기술을 이용해 레지스트 패턴의 치수를 축소할 때의 코스트를 저감 할 수 있다. 또, 기판면내에서 격차가 없는 레지스트 패턴을 형성해, 제품 비율을 향상할 수 있다.

도 1은 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1의 기판 처리 시스템의 정면도이다.

도 3은 도 1의 기판 처리 시스템의 배면도이다.

도 4는 도포 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면의 설명도이다.

도 5는 도포 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면의 설명도이다.

도 6은 세정 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면의 설명도이다.

도 7은 웨이퍼 처리의 주된 공정을 나타내는 플로우도이다.

도 8은 도포 처리에 있어서의 웨이퍼의 회전 속도의 변이를 나타내는 그래프이다.

도 9는 도포 처리의 각 공정에 있어서의 웨이퍼의 상태를 나타내는 모식적인 도이고, 도 9(a)는 웨이퍼상에 순수가 공급된 상태를 나타내는 웨이퍼의 종단면도이다. 도 9(b)는, 웨이퍼상의 순수가 넓혀진 상태를 나타내는 웨이퍼의 종단면도이다. 도 9(c)는 웨이퍼상의 순수에 레지스트 패턴 치수 축소제가 공급된 상태를 나타내는 웨이퍼의 종단면도이다. 도 9(d)는 웨이퍼의 표면 전체에 레지스트 패턴 치수 축소제가 넓혀진 상태를 나타내는 웨이퍼의 종단면도이다.

도 10은 레지스트 패턴 치수 축소제가 도포된 웨이퍼의 확대 종단면도이다.

도 11은 레지스트 패턴 치수 축소제의 일부에 경화막이 형성된 상태를 나타 내는 웨이퍼의 확대 종단면도이다.

도 12는 레지스트 패턴 치수 축소제의 미경화 부분이 제거된 상태를 나타내는 웨이퍼의 확대 종단면도이다.

도 13은 질소 가스를 분출하는 제3의 노즐을 구비한 도포 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면의 설명도이다.

도 14는 웨이퍼의 외주부의 모습을 나타내는 사진이고, 도 14(a)는 레지스트 패턴 치수 축소제의 건조 속도가 늦은 경우에 웨이퍼의 외주부에 형성되는 레지스트 패턴 치수 축소제의 막의 사진이다. 도 14(b)는, 레지스트 패턴 치수 축소제의 건조 속도를 올린 경우에 웨이퍼 (W)의 외주부에 형성되는 레지스트 패턴 치수 축소제의 막의 사진이다.

** 주요부위를 나타내는 도면부호의 설명**

1 기판 처리 시스템

20 도포 처리 장치

21 세정 장치

A 순수

B 레지스트 패턴 치수 축소제

W 웨이퍼

이하, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시의 형태에 관한 기판의 처리 방법이 실시되는 기판 처리 시스템 (1)의 구성의 개략 을 나타내는 평면도이고, 도 2는, 기판 처리 시스템 (1)의 정면도이고, 도 3은, 기판 처리 시스템 (1)의 배면도이다.

기판 처리 시스템 (1)은 도 1에 나타나는 바와 같이 예를 들면 복수매의 웨이퍼 (W)를 카셋트 단위로 외부로부터 기판 처리 시스템 (1)에 대해서 반입출하거나 카셋트 (C)에 대해서 웨이퍼 (W)를 반입출하거나 하는 카셋트 스테이션 (2)와 일련의 웨이퍼 처리중의 각종 처리를 한매 양식으로 실시하는 복수의 처리 장치를 다단에 구비하고 있는 처리 스테이션 (3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.

카셋트 스테이션 (2)에는 카셋트 재치대 (10)이 설치되고 카셋트 재치대 (10)은 복수의 카셋트 (C)를 X방향(도 1중의 상하 방향)으로 일렬에 재치 자유롭게 되어 있다. 카셋트 스테이션 (2)에는, 반송로 (11)상을 X방향을 향해 이동 가능한 웨이퍼 반송체 (12)가 설치되고 있다. 웨이퍼 반송체 (12)는 카셋트 (C)에 수용된 웨이퍼 (W)의 배열 방향(상하 방향)에도 이동 자유롭고, X방향으로 배열된 각 카셋트 (C)내의 각 웨이퍼 (W)에 대해서 선택적으로 액세스 할 수 있다.

웨이퍼 반송체 (12)는 수직축 주위의 θ방향으로 회전 가능하고 후술하는 처리 스테이션 (3)측의 제3의 처리 장치군 (G3)에 속하는 익스텐션 장치 (32)에 대해서도 액세스 할 수 있다.

처리 스테이션 (3)에는 그 중심부에 주반송 장치 (13)이 설치되고 있고 이 주반송 장치 (13)의 주변에는 각종 처리 장치가 다단에 배치되어 처리 장치군이 구성되고 있다. 기판 처리 시스템 (1)에는 4개의 처리 장치군(G1, G2, G3, G4)가 배치되고 있고 제 1및 제2의 처리 장치군 (G1, G2)는 기판 처리 시스템 (1)의 정면 측에 배치되고, 제3의 처리 장치군 (G3)은 주반송 장치 (13)의 카셋트 스테이션 (2) 측에 배치되고, 제4의 처리 장치군 (G4)는 제3의 처리 장치군 (G3)의 주반송 장치 (13)을 사이에 둔 반대 측에 배치되고 있다. 또한 옵션으로서 파선으로 나타낸 제5의 처리 장치군 (G5)를 배후 측에 별도 배치 가능하게 되어 있다. 주반송 장치 (13)은 이들의 처리 장치군 (G1~G5)내에 배치되고 있는 후술 하는 각종 처리 장치에 대해서 웨이퍼 (W)를 반송할 수 있다.

제1의 처리 장치군 (G1)에는, 예를 들면 도 2에 나타나는 바와 같이 웨이퍼 (W)상에 소정의 레지스트 패턴 치수 축소제를 도포하는 도포 처리 장치 (20)과 여분의 레지스트 패턴 치수 축소제를 세정해 제거하는 세정 장치 (21)이 아래로부터 차례로 2단에 배치되고 있다. 제2의 처리 장치군 (G2)도 동일하게 도포 처리 장치 (22)와 세정 장치 (23)이 아래로부터 차례로 2단에 쌓이고 있다.

제3의 처리 장치군 (G3)에는 예를 들면 도 3에 나타나는 바와 같이 웨이퍼 (W)를 냉각하는 냉각 처리 장치 (30, 31), 웨이퍼 (W)를 대기시키는 익스텐션 장치 (32), 웨이퍼 (W)를 가열하는 가열 처리 장치 (33, 34)등이 아래로부터 차례로 예를 들면 5단에 겹쳐져 있다.

제4의 처리 장치군 (G4)에는 예를 들면 냉각 처리 장치 (40, 41), 익스텐션 장치 (42), 가열 처리 장치 (43, 44)등이 아래로부터 차례로 예를 들면 5단에 쌓이고 있다.

냉각 처리 장치 (30, 31, 40, 41)은 예를 들면 소정 온도에 냉각된 냉각판상에 웨이퍼 (W)를 재치함으로써 웨이퍼 (W)를 냉각할 수 있다. 또, 가열 처리 장 치 (33, 34, 43, 44)는, 예를 들면 소정 온도에 가열된 열판에 웨이퍼 (W)를 재치함으로써 웨이퍼 (W)를 가열할 수 있다.

다음에, 상술의 도포 처리 장치 (20, 22)의 구성에 대해서 설명한다. 도 4는 도포 처리 장치 (20)의 구성의 개략을 나타내는 종단면의 설명도이고, 도 5는, 도포 처리 장치 (20)의 횡단면의 설명도이다.

도포 처리 장치 (20)은 예를 들면 내부를 폐쇄 가능한 케이싱 (70)을 가지고 있다. 케이싱 (70)내의 중앙부에는 웨이퍼 (W)를 유지해 회전시키는 스핀 척 (71)을 구비하고 있다. 스핀 척 (71)은 수평인 상면을 갖고 해당 상면에는 예를 들면 웨이퍼 (W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 설치되고 있다. 흡인구로부터의 흡인에 의해 웨이퍼 (W)를 스핀 척 (71)상에 흡착 유지할 수 있다.

스핀 척 (71)은 예를 들면 모터 등을 구비한 척 구동 기구 (72)에 의해 소정의 속도에 회전할 수 있다. 또, 척 구동 기구 (72)에는 실린더 등의 승강 구동원이 설치되고 있어 스핀 척 (71)은 상하로 진동 가능하다.

스핀 척 (71)의 주위에는 웨이퍼 (W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아 들여 회수하는 컵 (73)이 설치되고 있다. 컵 (73)의 하면에는 회수한 액체를 배출하는 배출관 74와 컵 (73)내의 환경을 배기하는 배기관 (75)가 접속되고 있다. 배기관 (75)는 펌프 등의 부압발생 장치 (76)에 접속되고 있어 컵 (73)내의 환경을 강제적으로 배기할 수 있다.

도 5에 나타나는 바와 같이 컵 (73)의 X방향 부방향(도 5의 아래방향) 측에는 Y방향(도 5의 좌우 방향)을 따라 연장하는 레일 (80)이 형성되고 있다. 레일 (80)은 예를 들면 컵 (73)의 Y방향 부방향(도 5의 좌방향) 측의 바깥쪽으로부터 Y방향 정방향(도 5의 우측향) 측의 바깥쪽까지 형성되고 있다. 레일 (80)에는, 예를 들면 2개의 아암(81, 82)가 장착되고 있다.

제1의 아암 (81)에는 도 4 및 도 5에 나타나는 바와 같이 레지스트 패턴 치수 축소제를 토출하는 제1의 노즐 (83)이 지지를 받고 있다. 제1의 아암 (81)은, 도 5에 나타내는 노즐 구동부 (84)에 의해 레일 (80)상을 이동 자유롭고, 제 1의 노즐 (83)을 컵 (73)의 Y방향 정방향측의 바깥쪽에 설치된 대기부 (85)로부터 컵 (73)내의 웨이퍼 (W)의 중심부 윗쪽까지 이동시킬 수가 있다. 또, 제1의 아암 (81)은 노즐 구동부 (84)에 의해 승강 자유롭고, 제 1의 노즐 (83)의 높이를 조정할 수 있다.

제1의 노즐 (83)에는 도 4에 나타나는 바와 같이 축소제 공급원 (86)에 연통하는 공급관 (87)이 접속되고 있다. 본 실시의 형태에 있어서는, 예를 들면 축소제 공급원 (86)에는 수용성으로서 열에 의해 경화해 물에 대한 불용성에 변질하고 한층 더 그 변질 후에 에칭재에 대한 내성을 가지는 레지스트 패턴 치수 축소제(RELACS제)가 저장된다.

제2의 아암 (82)에는 순수를 토출하는 제2의 노즐 (90)이 지지를 받고 있다. 제2의 아암 (82)는 예를 들면 도 5에 나타내는 노즐 구동부 (91)에 의해 레일 (80)상을 이동 자유롭고 제 2의 노즐 (90)을 컵 (73)의 Y방향 부방향측의 바깥쪽에 설치된 대기부 (92)로부터 컵 (73)내의 웨이퍼 (W)의 중심부 윗쪽까지 이동시킬 수가 있다. 또, 노즐 구동부 (91)에 의해 제2의 아암 (82)는 승강 자유롭고 제 2의 노즐 (90)의 높이도 조절할 수 있다.

제2의 노즐 (90)에는 도 4에 나타나는 바와 같이 순수 공급원 (93)에 연통하는 공급관 (94)가 접속되고 있다.

예를 들면 케이싱 (70)의 천정면의 중앙부에는 급기관 (100)이 접속되고 있다. 급기관 (100)에는 온습도 조정 장치 (101)이 접속되고 있다. 온습도 조정 장치 (101)에 의해 온도와 습도의 조정된 기체를 케이싱 (70)내에 공급함으로써, 케이싱 (70)내를 소정의 온도와 습도의 환경에 조정할 수 있다.

또한 도포 처리 장치 (22)의 구성은, 상술의 도포 처리 장치 (20)과 동일하므로 설명을 생략한다.

다음에 세정 장치 (21, 23)의 구성에 대해서 설명한다. 도 6은, 세정 장치 (21)의 구성의 개략을 나타내는 종단면의 설명도이다.

세정 장치 (21)은 예를 들면 케이싱 (110)내에, 웨이퍼 (W)를 유지해 회전시키는 스핀 척 (111)을 구비하고 있다. 스핀 척 (111)은, 척 구동 기구 (112)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 스핀 척 (111)의 주위에는, 웨이퍼 (W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아 들여 회수하는 컵 (113)이 설치되고 있다. 컵 (113)의 하면에는 회수한 액체를 배출하는 배출관 (114)가 접속되고 있다.

케이싱 (110)내에는 순수를 토출하는 순수 토출 노즐 (120)이 설치되고 있다. 순수 토출 노즐 (120)은 수평 방향으로 이동 자유로운 아암 (121)에 의해 유지되고 있고 컵 (113)의 바깥쪽의 대기부 (122)로부터 컵 (113)내의 웨이퍼 (W)의 중심부 윗쪽까지 이동할 수 있다. 순수 토출 노즐 (120)은 공급관 (123)에 의해 순수 공급원 (124)에 연통하고 있다.

또한 세정 장치 (23)의 구성은 상술의 세정 장치 (21)과 동일하므로 설명을 생략 한다.

상기 기판 처리 시스템 (1)로 행해지는 웨이퍼 처리는, 예를 들면 도 1에 나타나는 바와 같이 카셋트 스테이션 (2)에 설치된 제어부 (130)에 의해 제어되고 있다. 제어부 (130)은, 예를 들면 컴퓨터이고, 프로그램 격납부를 가지고 있다. 그 프로그램 격납부에는, 상술의 각종 처리 장치나 반송체 등의 구동계의 동작을 제어해, 후술하는 소정의 레시피의 웨이퍼 처리를 실행하는 프로그램 (P)가 격납되고 있다. 또한 프로그램 (P)는 컴퓨터에 독취 가능한 기록 매체에 기록되고 있던 것 으로서, 그 기록 매체로부터 제어부 (130)에 인스톨 된 것도 좋다.

다음에 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템 (1)으로 행해지는 웨이퍼 처리에 대해서 설명한다. 이 웨이퍼 처리는, 웨이퍼 (W)상의 레지스트 패턴의 홀이나 홈 등의 함몰의 내벽면에 경화막을 형성해 레지스트 패턴의 치수를 축소하기 위한 처리이다. 도 7은, 이 웨이퍼 처리의 주된 공정을 나타내는 플로우도이다.

먼저, 카셋트 재치대 (10)상의 카셋트 (C)내의 웨이퍼 (W)가, 웨이퍼 반송체 (12)에 의해 꺼내져 제3의 처리 장치군 (G3)의 익스텐션 장치 (32)에 반송된다. 그 후 웨이퍼 (W)는, 주반송 장치 (13)에 의해 예를 들면 냉각 처리 장치 (30)에 반송되어 소정 온도에 온도 조절되어 그 후 도포 처리 장치 (20)에 반송된다. 도 8은 도포 처리 장치 (20)으로 행해지는 도포 처리의 웨이퍼 (W)의 회전 속도의 변이를 나타낸다. 도 9는 도포 처리의 각 공정에 있어서의 웨이퍼 (W)의 상태를 나타내 는 플로우도이다.

도포 처리 장치 (20)에 반송된 웨이퍼 (W)는 먼저 도 4에 나타나는 바와 같이 스핀 척 (71)에 흡착 유지된다. 다음에 제2의 노즐 (90)이 웨이퍼 (W)의 중심부의 윗쪽까지 이동한다. 그 후, 도 9(a)에 나타나는 바와 같이 표면에 레지스트 패턴 (P)가 형성되고 있는 웨이퍼 (W)의 중심부에 제2의 노즐 (90)으로부터 소정량의 순수 (A)가 공급된다(도 7의 공정 S1). 그 후, 웨이퍼 (W)는 예를 들면 1000 rpm 정도로 회전되고 도 9(b)에 나타나는 바와 같이 웨이퍼 (W)상의 순수 (A)를 원심력에 의해 넓힐 수 있다. 이 때, 순수 (A)는 웨이퍼 (W)의 표면의 전체에 넓혀지지 않고 웨이퍼 (W)의 중심부 부근에 원형의 웅덩이 형상에 넓힐 수 있다. 소정량의 순수 (A)를 공급 마친 제2의 노즐 (90)은 대기부 (92)에 되돌려진다.

다음에, 제1의 노즐 (83)이 웨이퍼 (W)의 중심부의 윗쪽까지 이동된다. 이 때 웨이퍼 (W)의 회전 속도가 30 rpm 정도로 내릴 수 있다. 웨이퍼 (W)의 회전 속도가 내려진 상태로, 도 9(c)에 나타나는 바와 같이 제1의 노즐 (83)으로부터 소정량의 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 웨이퍼 (W)의 중심부의 순수 (A)상에 공급된다. 이것에 의해, 웨이퍼 (W)의 중심 부근에 모인 순수 (A)에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 혼합된다. 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 공급 마친 제1의 노즐 (83)은, 대기부 (85)에 되돌려진다. 그 후, 웨이퍼 (W)의 회전 속도가 예를 들면 2000 rpm 정도까지 상승되고, 도 9 (d)에 나타나는 바와 같이 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 웨이퍼 (W)의 표면의 전체에 넓힐 수 있다. 이렇게 해 도 10에 나타나는 바와 같이 웨이퍼 (W)상의 레지스트 패턴 (R)의 요철의 표면상에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 도포된다(도 7에 나타내는 공정 S2).

다음에, 웨이퍼 (W)의 회전 속도가 100rpm 정도로 일단 내릴 수 있다. 그 후 웨이퍼 (W)의 회전 속도가 제1의 회전 속도로서의 1300~1500 rpm 정도로 올려지고 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 액막이 소정의 막두께에 조정된다(도 7에 나타내는 공정 S3) 막두게가 조정된 후, 웨이퍼 (W)의 회전 속도가 또한 3000 rpm 정도로 올라가고 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 건조된다(도 7에 나타내는 공정 S4).

그 후, 웨이퍼 (W)의 회전이 정지되어 일련의 도포 처리가 종료한다.

도포 처리가 종료한 웨이퍼 (W)는 다음에 가열 처리 장치 (33)에 반송되어 가열된다. 이 가열에 의해, 도 11에 나타나는 바와 같이 레지스트 패턴 (P)의 요철 표면에 가까운 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 하층 부분 (B1)이 경화해, 그 하층 부분 (B1)이 물에 대한 불용성에 변질한다. 이것에 의해, 레지스트 패턴 (P)의 함몰의 내벽면에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 경화막이 형성된다(도 7의 공정 S5).

가열 처리가 종료한 웨이퍼 (W)는 예를 들면 냉각 처리 장치 (40)에 반송되어 예를 들면 상온에 되돌려진 후, 세정 장치 (21)에 반입된다. 세정 장치 (21)에 반입된 웨이퍼 (W)는 도 6에 나타나는 바와 같이 스핀 척 (111)에 유지된다. 그 후 웨이퍼 (W)는 스핀 척 (111)에 의해 회전되어 그 회전된 상태로, 순수 토출 노즐 (120)으로부터 웨이퍼 (W)의 중심부에 제거액이 되는 순수가 공급된다. 이것에 의해, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 미경화로 수용성인 채의 상층 부분(하층 부 분 (B1) 이외의 부분)이 씻겨 내진다(도 7의 공정 S6). 그 후, 웨이퍼 (W)는, 고속 회전되어 흩뿌려 건조된다. 이렇게 해, 도 12에 나타나는 바와 같이 레지스트 패턴 (P)의 함몰의 내벽면에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)로 이루어지는 경화막(하층 부분 B1)이 남겨져, 레지스트 패턴 (P)의 치수가 축소된다.

그 후, 세정 처리의 종료한 웨이퍼 (W)는 예를 들면 주반송 장치 (13)과 웨이퍼 반송체 (12)에 의해 처리 스테이션 (3)으로부터 카셋트 스테이션 (2)의 카셋트 (C)에 되돌려진다.

이상의 실시의 형태에 의하면 웨이퍼 (W)상에 순수 (A)를 공급한 후에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 공급하였으므로 레지스트 패턴 (P)에 대한 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 젖는 성질이 향상하고 레지스트 패턴 (P)상에서 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 퍼지기 쉬워진다. 이 때문에, 소량의 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 공급에 의해 웨이퍼 (W)의 표면 전체에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 도포할 수 있다. 이 결과, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 사용량을 저감 할 수 있다. 또, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 퍼지기 쉽기 때문에, 웨이퍼면내에서 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 얼룩 없고 균일하게 도포할 수가 있다.

이상의 실시의 형태에 의하면, 웨이퍼 (W)상에 순수 (A)가 공급된 후에 웨이퍼 (W)가 회전되어 그 순수 (A)가 웨이퍼 (W)의 표면 전체에 넓힐 수 없는 정도로 원형상에 넓힐 수 있다. 그리고, 그 순수 (A)상에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 공급되어 웨이퍼 (W)가 한층 더 회전되고 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 웨이퍼 (W)의 표면 전체에 넓힐 수 있다. 이렇게 하는 것으로, 웨이퍼 (W)상에서 순수 (A)와 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 적정하게 혼합되어 그 혼합에 의해 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 레지스트 패턴 (P)에 대한 접목성이 저하하고 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 웨이퍼 (W)의 표면 전체에 적정하게 퍼진다. 또, 웨이퍼 (W)의 중심부에서 원상에 모인 순수 (A)에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 공급되어 그리고 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 원심력에 의해 바깥쪽에 향해 한번에 넓힐 수 있다. 이 결과, 레지스트 패턴 축소제 (B)가 웨이퍼 (W)면내에서 얼룩 없이 균일하게 도포된다.

레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 웨이퍼 (W)의 표면의 전체에 넓힌 후에, 웨이퍼 (W)의 회전 속도를 일단 내려, 그곳으로부터 제1의 회전 속도에 올려 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 막두께를 조정하도록 했으므로, 막두께 조정시에, 항상 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)에 웨이퍼 (W)의 반경 방향의 바깥쪽 방향의 관성이 가동하고, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)가 웨이퍼 (W)의 바깥쪽 측에 유동하므로, 웨이퍼면내의 막두께가 얼룩 없이 조정된다.

또한 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 웨이퍼 (W)의 표면의 전체에 넓힌 후에, 반드시 웨이퍼 (W)의 회전 속도를 일시적으로 저하시킬 필요는 없고, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 웨이퍼 (W)의 표면의 전체에 넓힌 후에, 즉시 웨이퍼 (W)의 회전 속도를 제1의 회전 속도에 조정해도 괜찮다.

그런데, 회전 도포된 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조 속도가 늦으면 웨이퍼 (W)의 외주부의 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 막에 구멍 형상의 결함이 발행하는 것이 발명자에 의해 확인되고 있다. 상기 실시의 형태에 의하면, 웨이퍼 (W)를 제1의 회전 속도로 회전시키고 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 막두께를 조정한 후, 그것보다 빠른 제2의 회전 속도로 웨이퍼 (W)를 고속 회전시켜 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 건조시켰으므로, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조 속도가 올라, 웨이퍼 (W)의 외주부 에 있어서 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 막을 적정하게 형성할 수 있다.

상기 실시의 형태에서는 웨이퍼 (W)의 회전 속도를 제2의 회전 속도에 올리는 것으로 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조를 촉진시키고 있지만, 건조 공정시에 웨이퍼 (W)의 외주부에 건조 기체를 공급함으로써 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조를 촉진시켜도 괜찮다.

관련되는 경우, 예를 들면 도 13에 나타나는 바와 같이 도포 처리 장치 (20)에, 웨이퍼 (W)의 외주부에 대해서 건조 기체로서의 예를 들면 노점이 낮은 질소 가스를 분출하는 제3의 노즐 (150)이 설치된다. 제3의 노즐 (150)은 예를 들면 수평 이동 자유로운 노즐 아암 (151)에 지지를 받고 있어 스핀 척 (71)내의 웨이퍼 (W)의 표면상을 수평 방향으로 이동할 수 있다. 제3의 노즐 (150)은, 예를 들면 급기관 (152)를 통해서 질소 가스 공급원 (153)에 접속되고 있다. 그리고, 웨이퍼 (W)상의 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 막두께가 조정되어 그 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)를 건조시킬 때에, 제3의 노즐 (150)이 웨이퍼 (W)의 외주부 윗쪽으로 이동해, 그 제3의 노즐 (150)으로부터 회전된 웨이퍼 (W)의 외주부에 대해서 질소 가스가 공급된다. 이렇게 하는 것으로 웨이퍼 (W)의 외주부의 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조가 촉진되어 웨이퍼 (W)상에 결함이 없는 막을 형성할 수 있 다. 도 14(a)는 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조 속도가 늦은 경우의 웨이퍼 (W)의 외주부의 막의 표면 사진이고, 도 14(b)는 위에서 설명한 바와 같이 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조 속도를 올린 경우의 웨이퍼 (W)의 외주부의 막의 표면 사진이다. 도 14(a)에서는 구멍 형상의 결함이 형성되고, 도 14(b)에서는, 구멍 형상의 결함이 해소되고 있는 것을 확인할 수 있다.

또, 도포 처리시에 급기관 (100)으로부터 케이싱 (70)내에 적어도 케이싱 (70)의 외부보다 습도가 낮은 건조 기체를 공급하여, 웨이퍼 (W)의 주변 환경의 습도를 내리도록 해도 괜찮다. 예를 들면 케이싱 (70)의 외부의 환경이 습도 45 %(온도 23t)로 설정되어 있는 경우, 케이싱 (70)내의 웨이퍼 (W)의 주변 환경이 습도40 % 이하(온도 23t)로 설정된다. 이렇게 하는 것에 의해도 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 건조가 촉진되어 결함이 없는 막이 형성된다. 또한 보다 바람직하게는 웨이퍼 (W)의 주변 환경을 습도 40 %로 설정하면 좋다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 매우 적합한 실시의 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 관련되는 예로 한정되지 않는다. 당업자이면 특허 청구의 범위에 기재된 사상의 범주내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도 할 수 있는 것은 분명하고, 그들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

예를 들면, 이상의 실시의 형태에서는, 기판 처리 시스템 (1)에 있어서 레지스트 패턴의 치수를 축소하는 웨이퍼 처리만을 하고 있지만 레지스트 패턴을 형성하는 포트리소그래피 공정도 실시하도록 해도 괜찮다. 관련되는 경우, 기판 처리 시스템 (1)내에 처리 스테이션 (3)에 웨이퍼 (W)에 레지스트액을 도포해 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리 장치나, 웨이퍼 (W)상의 레지스트막을 현상 하는 현상 처리 장치를 설치하고 또 레지스트막을 노광하는 노광 장치를 처리 스테이션 (3)에 인접해 설치하도록 해도 괜찮다.

이상의 실시의 형태에서는 도포 처리 후에, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 하층 부분 (B1)을 가열하는 것에 의해 변질시켜 경화시키고 있었지만 빛에 의해 변질 시켜도 괜찮다. 또, 이상의 실시의 형태에서는 도포 처리 후에, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 하층 부분 (B1)이 물에 대한 불용성에 변질되고 경화되어 그 후 순수에 의해 불필요한 상층 부분이 제거되고 있지만, 도포 처리 후에 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)의 하층 부분 (B1)이 현상액에 대한 불용성에 변질되어 그 후 제거액으로서의 현상액에 의해 불필요한 상층 부분을 제거하도록 해도 괜찮다. 이 경우, 레지스트 패턴 치수 축소제 (B)로서 열이나 빛에 의해 현상액에 대한 불용성에 변질하는 것이 이용된다.

또 본 발명은 웨이퍼 (W) 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크레틸클 등에 형성된 레지스트 패턴의 치수를 축소할 때의 기판 처리에도 적용할 수 있다.

본 발명은 RELACS 기술을 이용해 레지스트 패턴의 치수를 축소하는 경우에 있어서, 레지스트 패턴 치수 축소제의 사용량을 저감하고 또한 기판면내의 패턴 치수를 균일하게 할 때에 유용하다.

Claims (7)

1. 기판상에 형성된 레지스트 패턴의 치수를 축소하기 위한 기판의 처리 방법으로서,

   레지스트 패턴이 형성된 기판상에 순수를 공급하는 순수 공급 공정과,

   그 후, 기판상에 수용성의 레지스트 패턴 치수 축소제를 공급하고, 기판을 회전시켜 기판의 표면 전체에 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 도포하는 도포 공정과,

   그 후, 레지스트 패턴의 표면에 접하는 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 하층 부분을 제거액에 대한 불용성에 변질시키는 변질 공정과,

   그 후, 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 변질 하고 있지 않는 상층 부분을 제거액에 의해 제거하는 제거 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 기판의 처리방법.
2. 청구항 1에 기재의 기판의 처리 방법에 있어서,

   상기 순수 공급 공정은 기판을 회전시켜 기판상에 공급된 순수를 기판의 표면 전체에 퍼지지 않는 정도로 넓히는 공정을 갖고,

   그 후의 상기 도포 공정에서는 그 퍼진 순수에 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 공급하고 기판의 회전에 의해 레지스트 패턴 치수 축소제를 기판의 표면 전체에 넓히는 것을 특징으로 하는 기판의 처리방법.
3. 청구항 2에 기재의 기판의 처리 방법에 있어서,

   상기 도포 공정에 있어서 상기 레지스트 패턴 치수 축소제가 기판의 표면 전체에 퍼진 후에,

   기판을 제1의 회전 속도로 회전시켜 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 막두께를 조정하는 공정과, 그 후 제1의 회전 속도보다 빠른 제2의 회전 속도로 회전시켜 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 건조시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 기판의 처리방법.
4. 청구항 3에 기재의 기판의 처리 방법에 있어서,

   상기 도포 공정에 있어서 상기 레지스트 패턴 치수 축소제가 기판의 표면 전체에 퍼진 후에, 기판의 회전 속도를 일단 내려 그 후에 기판을 상기 제1의 회전 속도까지 상승시켜 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 막두께를 조정하는 것을 특징으로 하는 기판의 처리방법.
5. 청구항 3에 기재의 기판의 처리 방법에 있어서,

   상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 건조시킬 때에는 기판의 외주부에 건조 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판의 처리방법.
6. 청구항 3에 기재의 기판의 처리 방법에 있어서,

   적어도 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 건조시킬 때에는 기판의 주변 환 경을 40 % 이하의 습도로 하는 것을 특징으로 하는 기판의 처리방법.
7. 기판의 처리 방법을 기판 처리 시스템으로 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 격납된 컴퓨터 독취 가능한 기억 매체로서,

   상기 기판의 처리 방법은 기판상에 형성된 레지스트 패턴의 치수를 축소하기 위한 기판의 처리 방법이고,

   상기 기판의 처리 방법은,

   레지스트 패턴이 형성된 기판상에 순수를 공급하는 순수 공급 공정과,

   그 후 기판상에 수용성의 레지스트 패턴 치수 축소제를 공급하고 기판을 회전시켜 기판의 표면 전체에 상기 레지스트 패턴 치수 축소제를 도포하는 도포 공정과,

   그 후 레지스트 패턴의 표면에 접하는 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 하층 부분을 제거액에 대한 불용성에 변질시키는 변질 공정과,

   그 후 상기 레지스트 패턴 치수 축소제의 변질하고 있지 않는 상층 부분을 제거액에 의해 제거하는 제거 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 독취가능한 기억매체.

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