KR20110044707A

KR20110044707A - 현상 장치, 현상 방법 및 기억 매체

Info

Publication number: KR20110044707A
Application number: KR1020100103185A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 다께구찌; 도모히로 이세끼; 유우이찌 요시다; 고오스께 요시하라
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-04-29
Also published as: TWI474379B; US8956694B2; TW201133550A; CN102043354B; JP2011091274A; US20110096304A1; KR101184820B1; CN102043354A; JP4893799B2

Abstract

본 발명의 과제는 기판의 표면의 발수성이 커도 기판의 표면의 전체 영역에 걸쳐서, 현상막을 형성할 수 있어, 현상 결함을 저감시키는 것이다.
웨이퍼(W)의 현상 처리를 행하기 전에, 전공정으로서 현상액을 웨이퍼(W)의 표면에 확산되기 쉽게 하기 위한 확산 보조액인 순수를 순수 노즐(40)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부로 토출하여 액고임을 형성한다. 다음에, 웨이퍼(W)를 고속 회전시키면서 웨이퍼(W)의 중앙부에 프리웨트를 위한 현상액을 토출하여, 당해 현상액을 퍼지게 한다. 이 현상액에 의해 레지스트가 용해되어, 용해물(6)이 용출되지만, 당해 용해물(6)이 용출되고 있는 동안, 예를 들어 7초 이내에 웨이퍼(W)의 회전을 역회전으로 하고, 용해물(6)을 웨이퍼(W)의 표면의 전체에 걸쳐서 퍼지게 하여, 웨이퍼(W)의 발수성을 저하시킨다. 그 후, 회전하고 있는 웨이퍼(W)에 현상액을 토출하여, 현상액을 웨이퍼(W)의 표면에 퍼지게 한다.

Description

현상 장치, 현상 방법 및 기억 매체{DEVELOPING APPARATUS, DEVELOPING METHOD AND STORAGE MEDIUM}

본 발명은 레지스트막이 형성되어, 노광 처리된 후의 기판에 대해, 현상 처리를 행하는 기술에 관한 것이다.

반도체 제조 공정의 하나인 포토레지스트 공정에 있어서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)의 표면에 레지스트막을 형성하여, 이 레지스트막을 소정의 패턴으로 노광한 후에, 현상액을 웨이퍼에 공급하여 현상하여, 레지스트 패턴을 형성하고 있다. 현상 처리를 행하는 방법으로서는, 예를 들어 기판 보유 지지부인 스핀 척에 웨이퍼를 보유 지지시켜, 당해 웨이퍼를 연직축 주위로 회전시키는 동시에 현상액 노즐을 웨이퍼의 주연부의 상방으로부터 중앙부의 상방으로 이동시키면서, 현상액을 토출하여 현상 처리를 행하는 방법이 있다(특허 문헌 1).

한편, 노광기에 있어서는, 노광의 해상도를 올리기 위해, 예를 들어 순수의 액막을 웨이퍼의 표면에 형성한 상태로 노광하는 액침 노광을 행하는 것이 알려져 있다. 이 액침 노광에서는 노광기 액침부(렌즈 선단)의 스캔의 추종성을 높여 종래의 노광 장치와 동등한 처리량을 확보하기 위해, 레지스트막의 표면에 발수성이 높은 보호막을 형성하거나, 혹은 보호막을 형성하지 않고 발수성이 높은 레지스트막의 형성을 행하는 것이 검토되고 있다. 그리고, 이들 막의 발수성은 가일층 커지는 경향에 있다. 그러나, 웨이퍼의 표면의 발수성이 높아지면, 현상 처리 시에 웨이퍼의 표면에 현상액을 균일하게 퍼지게 하는 것이 어려워지고, 이로 인해 패턴의 미세화가 가일층 진행되면 현상 결함의 정도가 커질 우려가 있다.

특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에는, 회전하고 있는 기판에 현상액을 도포하는 데 있어서, 회전하고 있는 기판에 현상액을 공급하여, 현상액의 공급을 계속한 상태로, 기판의 회전을 역회전시키는 현상 방법이 게재되어 있다. 그러나, 웨이퍼의 표면의 발수성이 높은 경우에는, 특히 웨이퍼의 주연에 가까운 부위에서는 현상액을 균일하게 퍼지게 하는 것은 어려워, 상기한 과제는 해결되지 않는다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2006-60084호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2002-75854호 공보

본 발명은 이와 같은 사정 하에 기초하여 이루어진 것으로, 노광 후의 기판의 표면의 발수성이 높아도 기판의 표면의 전체를 높은 균일성으로 현상 처리할 수 있어, 현상 결함을 저감시킬 수 있는 현상 장치 및 현상 방법 및 이 방법을 실시하는 기억 매체를 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 현상 장치는,

레지스트막이 형성되어, 노광된 후의 기판에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 장치에 있어서,

기판을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,

이 기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구와,

상기 레지스트막에 대해 현상 작용이 없고, 현상액의 확산을 보조하기 위한 확산 보조액을 기판에 공급하는 확산 보조액 노즐과,

현상액을 기판에 공급하는 현상액 노즐과,

상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 중앙부에 상기 확산 보조액의 액고임을 형성하기 위해 기판의 중심부에 상기 확산 보조액 노즐로부터 확산 보조액을 토출하는 스텝과, 계속해서 기판의 표면 전체에 현상액을 퍼지게 하여 레지스트막으로부터 용해물을 발생시키기 위해 상기 회전 기구에 의해 기판을 정회전시키면서 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하는 스텝과, 그 후 상기 회전 기구에 의해 기판을 역회전시키는 스텝과, 그 후 현상액 노즐로부터 기판으로 현상액을 토출하여 레지스트막을 현상하는 스텝을 실행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 현상 장치는 이하의 구성을 취해도 좋다.

1. 상기 확산 보조액은 순수(純水)이다.

2. 상기 기판을 역회전시키는 스텝은, 기판을 정회전시키면서 기판의 중심부에 현상액의 토출을 개시한 시점으로부터 7초 이내이다.

3. 상기 현상하는 스텝은, 기판을 회전시킨 상태로 현상액 노즐로부터 현상액을 토출시키면서 현상액의 토출 위치를 기판의 주연부로부터 기판의 중심부로 이동시킴으로써 행해진다.

본 발명에 관한 현상 방법은,

레지스트막이 형성되어, 노광된 후의 기판에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 방법에 있어서,

기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지시키는 스텝과,

상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 중심부에, 확산 보조액 노즐로부터 상기 레지스트막에 대해 현상 작용이 없는 확산 보조액을 토출하여, 기판의 중앙부에, 현상액의 확산을 보조하기 위한 확산 보조액의 액고임을 형성하는 스텝과,

계속해서 기판의 표면 전체에 현상액을 퍼지게 하여 레지스트막으로부터 용해물을 발생시키기 위해 상기 회전 기구에 의해 기판을 정회전시키면서 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하는 스텝과,

그 후 상기 회전 기구에 의해 기판을 역회전시키면서 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하는 스텝과,

그 후 현상 노즐로부터 기판으로 현상액을 토출하여 레지스트막을 현상하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 노광 후의 기판에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 장치에 있어서, 기판의 중심부에 현상 작용이 없는 확산 보조액의 액고임을 형성해 두고, 기판의 중심부에 현상액을 토출하면서 기판을 정회전시키고, 계속해서 역회전시켜, 소위 프리웨트를 행하도록 하고 있다. 따라서, 현상액이 확산 보조액을 타고 기판 전체면으로 퍼지고, 패턴 부위로부터 용해물이 발생하여 비패턴 부위에 부착된다. 이로 인해 기판의 표면의 접촉각(발수성의 정도)이 작아져, 현상 시에 있어서의 현상액이 기판 전체면에 균일하게 퍼지기 쉬워져, 이 결과 노광 후의 기판의 표면의 발수성이 높아도 기판의 표면의 전체를 높은 균일성으로 현상 처리할 수 있어, 현상 결함을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 현상 장치의 종단면도.
도 2는 상기 현상 장치의 상면도.
도 3은 상기 현상 장치에 사용되는 현상액 노즐의 사시도.
도 4는 상기 현상 장치를 제어하는 제어부의 모식도.
도 5는 웨이퍼의 회전수 및 회전 방향과 시간의 관계를 나타내는 설명도.
도 6은 현상 처리 전의 전처리 공정을 설명하는 설명도.
도 7은 현상액에 의해 레지스트가 용해되어, 용해물이 용출되는 모습을 모식적으로 도시한 모식도.
도 8은 현상 처리 공정을 설명하는 설명도.
도 9는 프리웨트 후의 웨이퍼의 표면을 도시하는 모식도.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 현상 장치를 도시한 것으로, 이 현상 장치는 중앙에, 기판, 예를 들어 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 기판 보유 지지부인 스핀 척(11)을 갖고 있다. 이 스핀 척(11)은 회전축(12)을 통해 하방에 설치된, 예를 들어 모터인 회전 구동부(13)에 접속되어 있다. 이 회전 구동부(13)는 승강부가 조합되어 있어, 스핀 척(11)을 승강시킬 수 있다. 또한, 회전 구동부(13)는 회전축(12)을 정회전 및 역회전할 수 있도록 구성되어 있다. 여기서 정회전 및 역회전이라고 하는 용어는, 시계 방향, 반시계 방향의 어느 한쪽을 특정하는 것이 아니라, 시계 방향, 반시계 방향의 한쪽 및 다른 쪽의 회전을 순차적으로 행하는 것을 기재하기 위해 편의상 사용하고 있다.

현상 장치에는 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 컵체(20)가 설치되어 있다. 이 컵체(20)는 외부 컵(21)과 내부 컵(22)으로 이루어지고, 컵체(20)의 상방측은 개방되어 있다. 상기 외부 컵(21)은 상부측이 사각 형상이고, 하부측이 원통 형상이다. 또한, 외부 컵(21)의 하단부에는 단차부(23)가 형성되어 있다. 또한, 상기 외부 컵(21)은 하방에 설치된 승강부(24)에 의해 승강하는 것이 가능하다. 상기 내부 컵(22)은 원통 형상이고, 상부측이 내측으로 경사져 있는 동시에, 하단부면이 상기 외부 컵(21)의 승강 시에 단차부(23)와 접촉함으로써 상방으로 밀어 올려지도록 구성되어 있다.

또한, 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 하방측에는 원형판(25)이 설치되어 있고, 원형판(25)의 외측에는 종단면 형상이 마루형인 가이드 부재(26)가 링 형상으로 설치되어 있다. 상기 가이드 부재(26)는 웨이퍼(W)로부터 흘러 내려 떨어진 현상액이나 세정액을 후술하는 액 수용부(27)로 유도하기 위한 것이다. 또한, 원형판(25)의 외측에는 종단면이 오목 형상으로 형성된 액 수용부(27)가 전체 둘레에 걸쳐서 설치되어 있다. 이 액 수용부(27)의 저면에는 하방으로부터 폐액관(28)이 접속되어 있다. 또한, 도시하고 있지 않지만 폐액관(28)은 폐액 탱크에 접속되고, 그 도중에는 기액 분리기가 설치되어, 배기와 폐액의 분리가 행해진다. 현상 장치에는 원형판(25)을 하방으로부터 관통하는, 예를 들어 3개의 승강 핀(14)이 설치되어 있고, 이 승강 핀(14)은 도시하지 않은 기판 반송 아암과의 협동 작용에 의해 웨이퍼(W)를 스핀 척(11)으로 전달하는 것이 가능하다.

또한, 현상 장치에는 현상액 노즐(30) 및 세정액 노즐(40)이 설치되고, 이들 노즐(30 및 40)은 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 상방측과, 대기부 사이를 이동할 수 있도록 되어 있다. 상기 현상액 노즐(30)에는, 도 3에 도시한 바와 같이 그 하단부면에, 예를 들어 길이(L1)가 8 내지 15㎜, 폭(L2)이 0.1 내지 1㎜인 띠 형상의 토출구(30a)가 형성되어 있다.

현상액 노즐(30)은 현상액 공급관(30a)을 통해 현상액 공급원(31)이나 액 공급 제어 기기(밸브, 펌프 등)를 포함하는 현상액 공급계(32)에 접속되어 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이 현상액 노즐(30)은 지지 부재인 노즐 아암(33)의 일단부에 지지되어 있고, 이 노즐 아암(33)의 타단부는 도시하지 않은 승강 기구를 통해 이동 기체(34)에 접속되어 있다. 이 이동 기체(34)는, X방향으로 연신되는 가이드 레일(35)을 따라서 이동하는 것이 가능하다. 또한, 도면 중 부호 36은 현상액 노즐(30)의 대기부이고, 이 대기부(36)에서 현상액 노즐(30)의 선단부의 세정 등이 행해진다.

세정액 노즐(40)은 웨이퍼(W)로 세정액, 예를 들어 순수를 토출하기 위한 노즐로, 세정액 공급관(40a)을 통해 세정액 공급원(41)이나 세정액 공급 제어 기기(밸브, 펌프 등)를 포함하는 세정액 공급계(42)에 접속되어 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 세정액 노즐(40)은 노즐 아암(43)의 일단부에 지지되어 도시하지 않은 승강 기구를 통해 이동 기체(44)와 접속되어 있고, 이 이동 기체(44)는 가이드 레일(35)을 따라서 X방향으로 이동 가능하다. 도면 중 부호 45는 세정액 노즐(40)의 대기부이다.

도 1 및 도 4 중의 부호 50은 현상 장치의 각 부를 제어하기 위한 제어부(50)를 나타내고, 이 제어부(50)는, 예를 들어 CPU(51), 프로그램 저장부(52)에 저장된 프로그램(52a), 메모리(53), 데이터 버스(54) 등으로 구성되는 컴퓨터이다. 상기 프로그램(52a)은 프로세스 레시피에 기초하여 회전 구동부(13), 현상액 공급계(32), 세정액 공급계(42) 및 노즐 구동계(55)를 제어하여, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)에 현상 처리 공정을 행하도록 스텝군이 짜여져 있다.

다음에, 상술한 현상 장치를 사용하여 웨이퍼(W)를 현상하는 방법을 설명한다. 현상 장치로 반입되는 웨이퍼(W)는, 발수성이 높은 레지스트막이 형성되거나 혹은 레지스트막 상에 발수성이 높은 보호막이 형성되고, 또한 노광 장치에서 액침 노광이 실시되고 있는 것으로 한다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 물의 정적 접촉각은, 예를 들어 85도 이상으로 되어 있다. 우선, 현상 장치의 외부 컵(21) 및 내부 컵(22)이 도 1의 실선으로 나타내는 상태로 되도록 하방에 위치하고, 현상액 노즐(30) 및 세정액 노즐(40)이 노즐 대기부(36, 45)에 배치되어 있는 상태에서, 도시하지 않은 반송 아암에 의해 현상 장치 내로 웨이퍼(W)를 반송한다. 이 웨이퍼(W)는 반송 아암과 승강 핀의 협동 작용에 의해 스핀 척(11)에 적재되어, 흡착 유지된다.

계속해서, 현상 처리 전에 전공정을 행한다. 이 전공정은 웨이퍼(W)의 표면의 발수성이 높기 때문에 현상 시에 있어서의 현상액을 공급했을 때에 현상액이 웨이퍼(W)의 표면 전체에 걸쳐서 퍼지기 어려워지므로, 웨이퍼(W)의 접촉각을 저하시켜 현상액을 퍼지기 쉽게 하는, 소위 프리웨트 공정이다. 여기서 도 5는 웨이퍼(W)의 회전수의 프로파일과 순수 및 현상액의 토출의 상태를 대응시킨 설명도이다. 우선 세정액 노즐(40)을 웨이퍼(W)의 중심부에 대향하는 위치에 설정하여, 웨이퍼(W)를 정회전시켜, 예를 들어 반시계 방향으로 10rpm으로 회전시키면서, 후술하는 현상액의 확산을 보조하기 위한 확산 보조액인 순수를, 예를 들어 4초간 웨이퍼(W)로 토출한다(도 5 참조). 다음에, 세정액 노즐(40)을 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로부터 조금 벗어난 위치로 이동시키는 동시에, 미리 웨이퍼(W)의 중심부 상방의 근방에 위치시켜 둔 현상액 노즐(30)을 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로 이동시킨다. 현상액 노즐(30)은 토출구가 상술한 바와 같이 슬릿 형상이고, 예를 들어 토출구의 길이 방향의 중점이 웨이퍼(W)의 중심부 상방에 위치하도록, 현상액 노즐(30)의 위치가 설정된다. 세정액 노즐(40)이 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로부터 퇴피한 시점으로부터 현상액 노즐(30)의 토출구의 중점이 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로 이동할 때까지의 시간은, 예를 들어 0.5초이다.

그 후, 현상액 노즐(30)로부터 웨이퍼(W)의 중심부로 현상액을, 예를 들어 1초간 토출하는 동시에 웨이퍼(W)의 회전 방향이 반시계 방향인 채로 회전수를 10rpm으로부터 1500rpm까지 상승시킨다. 회전수의 상승의 타이밍은, 예를 들어 현상액 노즐(30)로부터의 현상액이 웨이퍼(W)에 도달한 직후이다. 웨이퍼(W)의 고속 회전에 의해, 웨이퍼(W)의 중심부의 순수의 액고임이 주연을 향해 퍼지려고 한다. 여기서 웨이퍼(W)의 표면은 높은 발수성이 있지만, 액고임에 의해 미리 웨이퍼(W)의 중심부에는 순수의 양이 많이 확보되어 있으므로, 순수는 균일하게 퍼지려고 한다. 그리고, 현상액 노즐(30)로부터의 현상액은, 이 순수 위를 타고 순수와 함께 퍼지거나, 혹은 퍼진 순수의 액막 위를 지나가므로, 균일하게 확산해 간다. 즉, 이 순수는 현상액을 균일하게 확산시키기 위한 확산 보조액으로서 기능하고 있다.

현상액을 웨이퍼(W)의 표면에 퍼지게 한(확산한) 후, 웨이퍼(W)를 정회전으로부터 역회전시킨다. 본 예에서는 웨이퍼(W)의 회전 방향을 반시계 방향으로부터 시계 방향으로 전환하여, 예를 들어 1500rpm의 회전수로 회전시킨다. 현상액은 웨이퍼(W)의 역회전 시에 있어서도 현상액 노즐(30)로부터 웨이퍼(W)의 중심부로 토출되고, 본 예에서는 정회전 시로부터 역회전 시의 이행 단계에 있어서는, 토출은 정지된다.

다음에 현상 공정으로 이행하지만, 지금까지 서술한 전공정인 프리웨트 공정에 있어서의 각 조작의 의의 등에 대해 기술해 둔다. 현상액의 토출에 앞서, 순수를 공급하는 이유는, 웨이퍼에 순수액을 공급하지 않고 현상액을 토출하면, 웨이퍼(W)의 발수성이 크기 때문에, 현상액의 액 끊김이 일어나, 현상액이 가지가 갈라지듯이 웨이퍼의 주연으로 퍼져 버리기 때문이다. 따라서, 순수를 공급함으로써 액 끊김을 억제하여, 현상액이 퍼지기 쉬운 환경을 정돈하고 있다. 순수의 공급량은, 예를 들어 6cc 이상이고, 웨이퍼(W)의 회전수가 10rpm으로 낮기 때문에, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙부에 액고임으로서 형성된다. 세정액 노즐(40)로부터 순수를 토출할 때의 웨이퍼(W)의 회전수는 순수의 액고임이 형성되는 범위이면 좋고, 회전은 정지하고 있어도 된다.

현상액에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체를 미리 적셔 두는(프리웨트를 행하는) 이유는 다음과 같다. 통상 레지스트막으로부터의 용해물은, 현상 처리 후의 세정 처리에 의해, 레지스트막에 접하는 액이 pH7에 근접함에 따라서 노광 부위(61)로부터 용출되는 것이지만, 현상 초기 단계에서도 레지스트의 표층으로부터 용출되어, 당해 용해물(6)이 웨이퍼(W)의 표면에 부착됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면의 접촉각이 저하되는 것을 출원인은 파악하고 있다. 따라서 현상액을 웨이퍼(W)의 표면에 퍼지게 함으로써, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 노광이 행해진 레지스트 노광 부위(패턴부)(61)의 표층이 용해되어, 용해물(6)이 발생한다. 이때 현상액과 노광 부위의 접촉 시간이 짧으므로, 레지스트의 표층만이 용해된다.

그런데 현상액을 웨이퍼(W)의 중심부에 공급할 때에 웨이퍼(W)의 회전 방향이 일방향의 상태인 채로이면 웨이퍼(W)의 표면에 대한 용해물(6)의 부착 상태가 치우친다. 웨이퍼(W)가 고속 회전하기 시작할 때에 그 가속에 의해 용해물(6)이, 개략적으로 말하면, 일방향으로 힘을 받아서 레지스트의 노광 부위인, 예를 들어 패턴부로부터 미노광 부위인 비패턴부로 튀어나오지만, 비패턴부에 한번 부착된 용해물(6)은 그 부착력이 강해, 움직이기 어렵다.

이 모습에 대해 모식적으로 설명하면, 도 7의 (a)의 예에서는 용해물(6)이 발생한 노광 부위(61)의 표층에 인접하는 우측의 미노광 부위(62)의 레지스트의 표면에 용해물(6)이 부착된다. 그러나, 용해물(6)은 점착성이 웨이퍼(W)의 원심력에 비교하여 큰 것이고, 또한 한번 부착되면 그 부착력이 강하기 때문에, 미노광 부위(62)에 있어서의 용해물(6)의 부착에 치우침이 발생하여, 예를 들어 미노광 부위(62)의 우측 영역의 표면이 노출되어, 접촉각이 큰 상태 그대로로 된다. 이로 인해, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전 방향을 전환하여, 용해물(6)에 대해 역방향의 힘을 작용시켜 패턴부로부터 비패턴부로 튀어나오게 하고, 이에 의해 용해물(6)의 부착 상태인 상기한 치우침을 완화 혹은 해소하여, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 걸쳐서 접촉각을 저하시키도록 하고 있다. 상기 용해물(6)은 현상의 초기의 단계, 구체적으로는 현상액을 도포한 후, 예를 들어 7초를 경과하면 용출되지 않으므로, 이 시간 내에 웨이퍼(W)의 회전 방향을 전환하여, 용해물(6)에 대해 패턴부로부터 비패턴부로 튀어나오는 힘을 작용시킬 필요가 있다.

다음에, 현상 공정을 설명한다. 우선, 현상액 노즐(30)을 프리웨트를 행한 웨이퍼(W)의 중심부 상의 위치로부터 웨이퍼(W)의 주연부 상방으로 이동시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)의 회전수를, 예를 들어 500rpm으로 하여, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 현상액 노즐(30)로부터 웨이퍼(W)로 현상액을 토출한다. 이 현상액을 토출하고 있는 상태 그대로 현상액 노즐(30)을 웨이퍼(W)의 주연부 상방으로부터 중심부 상방으로 이동시킨다. 즉, 현상액의 토출점을 웨이퍼(W)의 주연부로부터 중심부로 이동시킨다. 현상액 노즐(30)을 웨이퍼(W)의 주연부의 상방으로부터 중앙부의 상방으로 이동하는 데 필요로 하는 시간은, 예를 들어 2초 정도이다. 이와 같이 현상액을 웨이퍼(W)의 표면에 띠 형상으로 소용돌이 형상으로 공급하고 있으므로, 웨이퍼(W)의 표면에 간극 없이 현상액을 도포할 수 있고, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면은 습윤성이 좋은 상태이므로, 현상액이 웨이퍼(W)의 표면 전체에 균일하게 널리 퍼져, 현상 처리가 행해진다. 현상액 노즐(30)은, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방에서, 소정의 시간, 예를 들어 5초 현상액의 토출을 행하고, 그 후 토출 동작을 정지하여, 대기부로 퇴피한다(다이내믹 현상). 또한, 토출 동작을 정지한 후에 웨이퍼(W)의 회전을, 예를 들어 45초간 정지하여, 정지 현상을 행해도 좋다.

계속해서, 현상액 노즐(30)이 퇴피하는 것과 동시에 세정액 노즐(40)이 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방으로 이동한다. 세정액 노즐(40)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부로 순수를 토출하여, 웨이퍼(W)의 표면을 세정한다. 이때의 웨이퍼(W)의 회전수는, 예를 들어 500rpm이고, 토출된 순수는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주연을 향해 퍼져, 현상액이 씻겨진다. 이때 웨이퍼(W)의 표면은 pH7에 근접해 가, 상술한 바와 같이 용해물(6)이 노광 부위(61)로부터 용출되어, 순수에 의해 씻겨진다. 그 후, 순수의 공급을 정지하고, 순수 노즐(40)을 대기부(45)로 퇴피시켜, 승강 기구에 의해 외부 컵(21) 및 내부 컵(22)을 상승시키고, 웨이퍼(W)를, 예를 들어 2000rpm의 회전수로 하여 소정의 시간 스핀 건조시킨다. 그 후, 웨이퍼(W)는 현상 장치로부터 반송 아암에 의해 반출되어 현상 처리를 종료한다.

상술한 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)의 중심부에 현상 작용이 없는, 현상액의 확산을 보조하는 확산 보조액인 순수의 액고임을 형성해 두고, 웨이퍼(W)의 중심부에 현상액을 토출하면서 웨이퍼(W)를 정회전, 역회전시켜, 소위 프리웨트를 행하도록 하고 있다. 따라서, 현상액이 확산 보조액을 타고 웨이퍼(W)의 전체면에 퍼지고, 패턴 부위로부터 용해물(6)이 발생하여 비패턴 부위에 부착된다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 표면의 접촉각(발수성의 정도)이 작아져, 현상 시에 있어서의 현상액이 웨이퍼(W)의 전체면에 균일하게 퍼지기 쉬워져, 이 결과 노광 후의 웨이퍼(W)의 표면의 발수성이 높아도 웨이퍼(W)의 표면의 전체를 높은 균일성으로 현상 처리할 수 있어, 현상 결함을 저감시킬 수 있다.

또한, 프리웨트 공정에 의해 웨이퍼(W)의 습윤성이 개선되어 있으므로, 현상 처리의 현상액의 토출을 행할 때에 웨이퍼(W)로부터의 액튐을 저감시킬 수 있고, 따라서 현상 모듈의 오염을 방지할 수 있고, 또한 현상액의 사용량을 저감시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 현상액의 퇴적도 용이해져, 그때에는 적은 현상액량으로 액 퇴적을 행할 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 프리웨트 공정(전공정) 시에 있어서, 웨이퍼(W)를 정회전으로부터 역회전으로 이행하는 단계에서는 현상액의 토출을 정지하고 있다. 이는, 웨이퍼(W)의 회전 정지 시에도 현상액을 공급하면 웨이퍼(W) 면내에서의 현상액의 공급 분포가 바뀌므로 바람직하지 않기 때문이다. 이 경우 「이행하는 단계」라 함은, 웨이퍼(W)의 회전이 정지하고 있는 시간대만으로 한정되지 않고, 그 전후에 있어서 웨이퍼(W)의 회전수가 감속되어 있는 단계 및 가속되어 있는 단계를 포함해도 좋다. 그러나, 예를 들어 웨이퍼(W)의 정회전으로부터 역회전의 이행이 상당히 짧은 시간에 행해져, 현상액의 공급 분포의 불균일성의 정도가 작다고 생각되는 경우 등에는 「이행하는 단계」에 있어서도 현상액을 토출시키고 있어도 좋다.

프리웨트 시에 액고임을 형성하기 위한, 현상 작용이 없는 확산 보조액으로서는, 상술한 바와 같이 순수가 적합하지만, 예를 들어 극히 희박한 현상액을 사용한 경우라도, 현상 후의 기판의 마무리에 영향이 없는 경우에는, 실질적으로 현상 작용이 없는 확산 보조액이라고 할 수 있고, 이 경우에 있어서도 특허청구의 범위의 기술적 범위에 포함된다.

또한 본 발명은, 웨이퍼(W)의 중앙부에 확산 보조액의 액고임을 형성하는 것이 필요하지만, 이 의미는 웨이퍼(W)의 중앙부에만 액고임을 형성하는 것만으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 전체면에 액고임을 형성하는 경우를 배제하는 의미가 아니라, 이 경우도 포함된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 적어도 중앙부에 확산 보조액의 액고임을 형성한다고도 할 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 현상액 노즐(30)을 전공정(프리웨트 공정)용 노즐 및 현상 공정용 노즐로서 공유화하고 있지만, 양 노즐을 전용화(각각의 노즐로 하는 것)해도 좋다. 이 경우, 전공정용 노즐의 형상은, 예를 들어 원기둥 형상이고, 토출구의 형상은 구경이, 예를 들어 1㎜ 내지 5㎜의 원형으로 된다. 현상 공정용 노즐은 상술한 현상액 노즐(30)이 사용된다.

또한, 프리웨트 후에 행해지는 현상 공정은, 도 8에 도시하는 방법으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 웨이퍼(W)의 직경과 동일하거나 그것보다도 넓은 길이에 걸쳐서, 토출구가 형성된 장척의 현상액 노즐을 사용하여, 이 현상액 노즐로부터 현상액을 토출시키면서, 웨이퍼(W)의 일단부측으로부터 타단부측을 향해 이동시킴으로써 현상액을 웨이퍼(W) 상에 도포하는 방법이라도 좋다.

또한, 전술한 실시 형태에 관한 현상 방법 외에 이하의 방법을 사용해도 좋다. 이 방법은 상술한 전공정(프리웨트 공정)의 일부를 변경한 것으로, 그 밖의 부분은 전술한 실시 형태에 관한 현상 방법과 동일하므로, 상이한 부분을 중심으로 설명한다.

본 예의 프리웨트 공정에서는, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)를 반시계 방향으로 회전시켜, 당해 웨이퍼(W)로 순수를 토출하여, 순수의 액고임을 형성한다. 계속해서 웨이퍼(W)를 반시계 방향으로 회전시키고 있는 상태에서, 현상액의 토출을 행한다. 그 후, 현상액의 토출을 정지하는 동시에, 웨이퍼(W)를 반시계 방향으로부터 시계 방향으로 이행시켜, 현상액을 토출하는 일 없이 웨이퍼(W)의 회전을 계속한다. 즉, 본 예는 웨이퍼(W)의 회전에 관한 시퀀스는 도 5와 동일하지만, 현상액의 토출의 시퀀스에 있어서, 웨이퍼(W)를 시계 방향으로 회전시킨 후(역회전시킨 후)에 있어서도 현상액의 토출을 정지한 상태로 해 두는 점에서, 전번의 실시 형태와 다르다.

역회전 시에 현상액의 토출을 행하지 않은 이유는, 레지스트의 종류에 따라서는 용해물이 현상액에 녹기 쉬워, 미노광 부위(62)에 부착되기 어려운 것이 있기 때문이다. 따라서, 이 경우 웨이퍼(W)를 반시계 방향으로 회전시켜, 현상액을 퍼지게 하여 용해물(6)을 부착시킨 후에는, 현상액으로의 용해를 가능한 한 방지하기 위해, 웨이퍼(W)의 회전이 시계 방향일 때에 현상액의 토출을 행하지 않고, 웨이퍼(W)의 표면에 남아 있는 현상액으로 용해물(6)을 퍼지게 하는 처리를 행하게 된다.

이와 같이 프리웨트 공정을 행함으로써, 용해물(6)이 현상액에 의해 필요 이상으로 용해되는 것을 억제하여, 용해물(6)을 웨이퍼(W)의 표면에 균일하게 퍼지게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면의 접촉각이 작아져, 현상 시에 있어서의 현상액이 웨이퍼(W)의 전체면에 균일하게 퍼지기 쉬워져, 이 결과 노광 후의 웨이퍼(W)의 표면의 발수성이 높아도 웨이퍼(W)의 표면 전체를 높은 균일성으로 현상 처리할 수 있어, 현상 결함을 저감시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 방법의 효과를 확인하기 위해 행한 실험 결과를 설명한다. 예를 들어, 웨이퍼의 회전을 역회전 방향만으로 전공정(프리웨트 공정)을 행한 후의 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 도 9의 (a)에 도시하고, 상술한 실시 형태에 있어서의 전공정(프리웨트 공정) 후의 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 도 9의 (b)에 도시하였다. 이들 웨이퍼(W)의 표면의 계측은 매크로 결함 검사 장치를 사용하여 행하였다. 또한, 도 9 중의 「점」이 웨이퍼의 표면에 부착된 용해물을 나타내고 있다. 도 9의 (a)에서는 용해물의 퍼짐이 웨이퍼(W)의 표면에 치우쳐 있어 균일하게 퍼져 있지 않지만, 도 9의 (b)에서는 용해물이 웨이퍼(W)의 표면에 균일하게 퍼져 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 관한 현상 방법에 의해, 용해물이 웨이퍼(W)의 표면에 균일하게 퍼지는 것을 알 수 있다.

W : 웨이퍼
20 : 컵체
21 : 외부컵
22 : 내부 컵
24 : 승강 기구
26 : 가이드 부재
27 : 액 수용부
28 : 폐액관
30 : 현상액 노즐
32 : 현상액 공급원
32 : 현상액 공급계
40 : 세정액 노즐
41 : 세정액 공급원
42 : 세정액 공급계
50 : 제어부
6 : 용해물
61 : 미노광 부위
62 : 노광 부위

Claims

레지스트막이 형성되어, 노광된 후의 기판에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 장치에 있어서,
기판을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
이 기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구와,
상기 레지스트막에 대해 현상 작용이 없고, 현상액의 확산을 보조하기 위한 확산 보조액을 기판에 공급하는 확산 보조액 노즐과,
현상액을 기판에 공급하는 현상액 노즐과,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 중앙부에 상기 확산 보조액의 액고임을 형성하기 위해 기판의 중심부에 상기 확산 보조액 노즐로부터 확산 보조액을 토출하는 스텝과, 계속해서 기판의 표면 전체에 현상액을 퍼지게 하여 레지스트막으로부터 용해물을 발생시키기 위해 상기 회전 기구에 의해 기판을 정회전시키면서 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하는 스텝과, 그 후 상기 회전 기구에 의해 기판을 역회전시키는 스텝과, 그 후 현상액 노즐로부터 기판으로 현상액을 토출하여 레지스트막을 현상하는 스텝을 실행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 확산 보조액은 순수인 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판을 역회전시키는 스텝은, 기판을 정회전시키면서 기판의 중심부에 현상액의 토출을 개시한 시점으로부터 7초 이내에 행해지는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기판을 역회전시킬 때에는 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제4항에 있어서, 기판을 정회전으로부터 역회전으로 이행시킬 때에는 현상액의 토출을 정지하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 현상하는 스텝은, 기판을 회전시킨 상태로 현상액 노즐로부터 현상액을 토출시키면서, 현상액의 토출 위치를 기판의 주연부로부터 기판의 중심부로 이동시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
레지스트막이 형성되어, 노광된 후의 기판에 현상액을 공급하여 현상하는 현상 방법에 있어서,
기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지시키는 공정과,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 중심부에, 확산 보조액 노즐로부터 상기 레지스트막에 대해 현상 작용이 없는 확산 보조액을 토출하고, 기판의 중앙부에, 현상액의 확산을 보조하기 위한 확산 보조액의 액고임을 형성하는 스텝과,
계속해서 기판의 표면 전체에 현상액을 퍼지게 하여 레지스트막으로부터 용해물을 발생시키기 위해 상기 회전 기구에 의해 기판을 정회전시키면서 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하는 스텝과,
그 후 상기 회전 기구에 의해 기판을 역회전시키는 스텝과,
그 후 현상 노즐로부터 기판으로 현상액을 토출하여 레지스트막을 현상하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
제7항에 있어서, 상기 확산 보조액은 순수인 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 기판을 역회전시키는 스텝은, 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액의 토출을 개시한 시점으로부터 7초 이내에 행해지는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 기판을 역회전시킬 때에는 현상액 노즐로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
제10항에 있어서, 기판을 정회전으로부터 역회전으로 이행시킬 때에는 현상액의 토출을 정지하는 것을 특징으로 하는, 현상 방법.
회전하는 기판에 현상액을 공급하는 현상 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 기억하는 기억 매체이며,
상기 컴퓨터 프로그램은 제7항 또는 제8항에 기재된 현상 방법을 실시하기 위한 스텝군이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는, 기억 매체.