KR20160026704A - 현상 방법, 현상 장치, 및 기억 매체 - Google Patents

Abstract

노광 후의 레지스트막을 효율적으로 현상하는 것이 가능한 현상 방법 등을 제공한다. 노광 후의 레지스트막이 형성되어 있는 기판(W)의 표면에 현상액을 공급하여 현상액막(30)을 형성하고, 이어서 레지스트막으로부터 현상액막 중에 용해된 성분을 포함한 현상액을 밀어내어, 상기 현상액막을 얇게 해 박막부(302)를 형성한 후, 그 얇아진 현상액막에 새로운 현상액을 공급한다.

Description

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

본 발명은, 노광 후의 레지스트막이 형성된 기판에 현상액을 공급하여 현상 처리를 행하는 기술에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조 공정에서의 포토리소그래피 공정에서는, 레지스트막이 형성되고, 정해진 패턴을 따라 노광된 기판에 대하여, 현상액을 공급하는 현상 처리를 행함으로써 레지스트 패턴이 형성된다. 이 현상 처리 방식의 하나로서, 긴 토출구를 구비한 노즐을 이용하고, 상기 토출구로부터 현상액을 토출하면서 기판의 일단에서 타단으로 노즐을 이동시켜 기판 전체에 현상액을 액 축적하여 퍼들을 형성하는 것이 있다. 본 현상 방식은, 기판을 정지시킨 상태에서 현상액의 액 축적을 할 수 있으므로, 여기서는 정지 현상 방식이라 칭한다. 특허 문헌 1에는, 이 정지 현상 방식의 일례가 기재되어 있다.

또한, 다른 현상 처리 방식으로서, 기판을 회전시키면서 노즐을 이동시켜, 회전하는 기판의 직경 방향을 향해 현상액의 공급 위치를 이동시키는 것이 있다. 현상액의 공급 위치의 이동과, 원심력의 작용에 의해, 기판의 표면에 현상액의 액막이 형성되고, 당해 액막을 구성하는 현상액이 유동한다. 여기서는 이 현상 방식을 회전 현상 방식이라고 칭한다. 특허 문헌 2에, 이 회전 현상 방식의 일례가 기재되어 있다.

현상 처리에 의해 현상되는 기판으로서는, 예를 들면 원형의 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼로 기재함)가 있다. 이 웨이퍼 상에 형성되는 레지스트막에는 다양한 종류의 것이 있고, 예를 들면 에칭 시의 선택비가 작은 피처리막을 처리할 때에 형성되는 두꺼운 레지스트, 또는 노광 출력이 작은 EUV(Extreme Ultraviolet, 극단 자외선) 노광용의 레지스트막, ArF 노광 또는 KrF 노광용 레지스트막이 있다.

이 중, 특히 감도가 낮은 레지스트막에서는, 현상액과의 접촉 시간을 길게 할 필요가 있는데, 상술한 정지 현상 방식의 경우에는, 현상 시에 현상액 중에 용해된 용해 성분의 영향으로 현상액의 농도가 저하되고, 그 결과, 현상액의 반응성이 저하되어, 현상 처리에 필요로 하는 시간이 더 길어진다. 또한, 회전 현상 방식에서도 감도가 낮은 레지스트막을 처리할 시에는, 현상 처리의 시간 또는 현상액의 소비량이 증대된다. 따라서, 보다 효율적인 현상 방법이 필요하게 된다.

일본 특허공보 제3614769호 : 단락 0044, 0058 ~ 0059, 도 1, 3 일본 특허공보 제4893799호 : 단락 0026, 도 8

본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것이고, 그 목적은 노광 후의 레지스트막을 효율적으로 현상하는 것이 가능한 현상 방법, 현상 장치, 및 상기 현상 방법을 기억한 기억 매체를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 현상 방법은, 노광 후의 레지스트막이 형성되어 있는 기판의 표면에 현상액을 공급하여 현상액막을 형성하는 공정과,

상기 레지스트막으로부터 현상액막 중에 용해된 성분을 포함하는 현상액을 밀어내어, 상기 현상액막을 얇게 하는 공정과,

상기 얇아진 현상액막에 새로운 현상액을 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 현상 방법은 이하의 구성을 구비하고 있어도 된다.

(a) 상기 현상액막을 얇게 하는 공정은, 상기 현상액막의 표면에 기체를 분사하여 현상액을 밀어냄으로써 행해지는 것.

(b) 연직축 둘레로 회전하는 기판의 표면에, 상기 기판의 직경 방향을 향해 현상액의 공급 위치를 이동시키면서 현상액을 공급하여, 기판의 중앙부측으로부터 주연부측으로 밀어내어지는 현상액의 흐름을 형성함으로써, 상기 현상액막을 형성하는 공정과, 현상액막을 얇게 하는 공정을 병행하여 행하고, 이어서, 상기 현상액의 공급 위치의 이동 방향의 상류측의 위치로부터 현상액을 공급함으로써, 상기 새로운 현상액을 공급하는 공정을 행하는 것. 이 때, 상기 새로운 현상액을 공급하는 공정에서는, 현상액의 공급 위치를, 상기 현상액막을 형성하는 공정에 있어서의 현상액의 공급 위치의 이동 방향과 동일 방향으로 이동시켜, 전의 현상액의 공급 위치의 이동 속도보다, 후의 현상액의 공급 위치의 이동 속도를 느리게 하는 것.

본 발명은, 노광 후의 레지스트막이 형성되어 있는 기판의 표면에 공급된 현상액막 중의 현상액을 밀어내어, 현상액막을 얇게 한 다음에 새로운 현상액의 공급을 행하므로, 레지스트막으로부터 현상액막 중에 용해된 성분을 포함하는 반응성이 저하된 현상액 대신에 반응성이 높은 현상액막을 이용한 효율적인 현상 처리를 행할 수 있다.

도 1은 발명의 실시 형태에 따른 현상 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 현상 장치의 평면도이다.
도 3은 상기 현상 장치에 마련되어 있는 노즐 헤드부의 종단 측면도이다.
도 4는 상기 노즐 헤드부에 마련되어 있는 패드 노즐의 현상액 공급면의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 상기 현상액 공급면의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 상기 현상 장치에 의해 실행되는 현상 처리의 제 1 설명도이다.
도 7은 상기 현상 처리의 제 2 설명도이다.
도 8은 상기 현상 처리의 제 3 설명도이다.
도 9는 상기 현상 처리에 따른 타임 차트이다.
도 10은 상기 패드 노즐의 작용을 나타내는 모식도이다.
도 11은 상기 현상 장치의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 12는 상기 변형예에 따른 현상 처리의 제 1 설명도이다.
도 13은 상기 변형예에 따른 현상 처리의 제 2 설명도이다.
도 14는 상기 변형예에 따른 현상 처리의 타임 차트이다.
도 15는 제 2 실시 형태에 따른 현상 장치의 평면도이다.
도 16은 상기 제 2 실시 형태에 따른 슬릿 노즐부의 사시도이다.
도 17은 상기 제 2 실시 형태에 따른 현상 처리의 제 1 설명도이다.
도 18은 상기 제 2 실시 형태에 따른 현상 처리의 제 2 설명도이다.
도 19는 상기 제 2 실시 형태에 따른 현상 처리의 타임 차트이다.
도 20은 상기 제 2 실시 형태에 따른 슬릿 노즐부의 작용을 나타내는 모식도이다.
도 21은 제 2 실시 형태에 따른 현상 장치의 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 22는 제 3 실시 형태에 따른 현상 처리의 제 1 설명도이다.
도 23은 상기 제 3 실시 형태에 따른 현상 처리의 제 2 설명도이다.
도 24는 상기 제 3 실시 형태에 따른 현상 처리의 제 3 설명도이다.
도 25는 상기 제 3 실시 형태에 따른 현상 처리의 제 4 설명도이다.
도 26은 상기 제 3 실시 형태에 따른 현상 처리의 타임 차트이다.
도 27은 상기 제 3 실시 형태에 따른 현상 처리의 작용을 나타내는 모식도이다.
도 28은 실험의 결과를 나타내는 제 1 설명도이다.
도 29는 실험의 결과를 나타내는 제 2 설명도이다.

(제 1 실시 형태)

도 1 ~ 도 5에 기초하여, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 현상 장치(1)의 구성을 설명한다. 현상 장치(1)에는, 그 표면에 레지스트막이 형성되고, 정해진 패턴에 따라 당해 레지스트막을 노광한 후의 웨이퍼(W)가 반송되어 처리된다. 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 현상 장치(1)는 기판 유지부인 스핀 척(11)을 구비하고 있으며, 스핀 척(11)은 웨이퍼(W)의 이면 중앙부에 흡착되어, 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 또한 스핀 척(11)은 회전축(12)을 개재하여 하방에 마련된 회전 구동부(13)에 접속되어 있다. 스핀 척(11), 회전축(12) 및 회전 구동부(13)는, 웨이퍼(W)를 연직축 둘레로 회전시키기 위한 기판 회전부에 상당한다.

현상 장치(1)에는, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 컵체(2)가 마련되어 있다. 이 컵체(2)는 외측 컵(21)과 내측 컵(22)으로 이루어지고, 컵체(2)의 상방측은 개구되어 있다. 외측 컵(21)은 상부측이 사각형 형상이며, 하부측이 원통 형상이다. 외측 컵(21)의 하부측에는 단부(段部)(23)가 마련되어 있고, 이 단부(23)에는 외측 컵(21)을 승강시키기 위한 승강부(24)가 접속되어 있다. 내측 컵(22)은 원통 형상이고, 그 상부측이 내측으로 경사져 있다. 내측 컵(22)은 상기 외측 컵(21)의 상승 시에, 그 하단면이 단부(23)와 접촉함으로써 상방으로 밀어 올려진다. 그 결과, 웨이퍼(W)로부터 현상액을 제거할 시에는, 도 1 중에 파선으로 나타내는 바와 같이 컵체(2)(외측 컵(21), 내측 컵(22))를 상승시켜, 웨이퍼(W)로부터 비산하는 액을 받아낼 수 있다.

스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)의 하방측에는 원형판(25)이 마련되어 있고, 원형판(25)의 외측에는 종단면 형상이 산 모양의 링 형상의 가이드 부재(26)가 마련되어 있다. 상기 가이드 부재(26)는 웨이퍼(W)로부터 흘러넘쳐 떨어진 현상액 또는 세정액을, 원형판(25)의 외측에 마련된 환상(環狀)의 오목부인 액받이부(27)로 가이드한다. 액받이부(27)의 저면에는 액받이부(27) 내의 기체 및 액체를 배출하는 배액관(28)이 접속되고, 배액관(28)의 하류측에 마련된 기액 분리기(도시하지 않음)를 거쳐 기액 분리가 행해진다. 기액 분리 후의 배액은 도시하지 않은 배액 탱크에 회수된다.

스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)의 하방측에는, 승강 기구(15)에 접속된 핀(14)이 배치되어 있다. 핀(14)은, 스핀 척(11)에 의한 웨이퍼(W)의 유지면보다 상방측의 위치와, 하방측의 위치와의 사이를 승강하여, 도시하지 않은 기판 반송 기구와 스핀 척(11)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 실행한다.

현상 장치(1)는, 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상액의 액막(현상액막)인 액 저류(30)(후술하는 도 6 ~ 도 8, 도 10 참조)를 형성하기 위한 패드 노즐(31)과, 현상 처리 후의 웨이퍼(W)에 세정액인 순수를 공급하는 세정액 노즐(45)을 구비하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이 패드 노즐(31)은 암(41)의 선단부에 마련되어 있는 한편, 암(41)의 기단측에는 노즐 구동부(42)가 접속되어 있다. 노즐 구동부(42)는, 암(41)을 승강시키는 기능과, 수평으로 연장되는 가이드 레일(43)을 따라 이동하는 기능을 구비하고, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 패드 노즐(31)을 이동시킬 수 있다. 또한 컵체(2)의 외측에는, 패드 노즐(31)의 선단부와 감합 가능하게 구성되고, 배액구를 구비한 노즐 버스로 이루어지는 대기 영역(44)이 마련되어 있다.

세정액 노즐(45)은 암(47)의 선단부에 마련되고, 당해 암(47)의 기단측에는 노즐 구동부(48)가 접속되어 있다. 노즐 구동부(48)는, 암(47)을 승강시키는 기능과, 수평으로 연장되는 가이드 레일(49)을 따라 이동하는 기능을 구비한다. 이 노즐 구동부(48)에 의해, 세정액 노즐(45)은, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)의 상방 위치와, 컵체(2)의 외측에 마련된 노즐 버스로 이루어지는 대기 영역(40)과의 사이를 이동할 수 있다.

또한 도 1에 나타내는 바와 같이 세정액 노즐(45)은 펌프 또는 밸브 등을 구비한 세정액 공급원(46)에 접속되어 있다.

이상으로 설명한 구성을 구비하는 현상 장치(1)에 있어서, 패드 노즐(31)은 레지스트막으로부터 용해된 용해 성분의 영향에 의해 현상액의 반응성이 저하되는 것을 억제하는 기능을 구비하고 있다. 이하, 도 3 ~ 도 5를 참조하여 당해 패드 노즐(31)을 구비한 노즐 헤드부(3)의 구성에 대하여 설명한다.

도 3에 나타내는 바와 같이 노즐 헤드부(3)는, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)에 대향하여 배치되고, 다수의 현상액 공급 홀(314)이 형성된 현상액 공급면(310)을 구비하는 패드 노즐(31)과, 이 패드 노즐(31)을 연직축 둘레로 회전시키는 노즐 회전 기구(38)와, 패드 노즐(31)에 공급되는 현상액 등이 흐르는 유로가 형성된 매니폴드부(37)를 구비하고 있다.

패드 노즐(31)은, 웨이퍼(W)의 직경(예를 들면 300 mm)보다 작은 원판 형상의 부재의 하면측에, 내부에 공동부(空洞部)(313)가 형성된 현상액 공급판(312)을 마련한 구조로 되어 있다. 현상액 공급판(312)의 하면측에는, 다수의 현상액 공급 홀(314)이 형성되고, 패드 노즐(31)의 중앙부에 형성된 현상액 공급로(311)를 통하여 공동부(313) 내에 유입된 현상액이, 이들 현상액 공급 홀(314)을 통하여 현상액 공급면(310)의 하방측을 향해 균일하게 공급되는 구조로 되어 있다.

또한, 패드 노즐(31)의 상면, 측주면(側周面) 및 하면(현상액 공급판(312)과의 접합면)을 따른 영역에는, 현상액 공급면(310)으로부터 공급된 현상액의 액 저류(30)에 포함된 반응성이 저하된 현상액을 밀어내는 기체(본 예에서는 질소 가스)를 공급하기 위한 질소 가스 유로(315)가 형성되어 있다. 패드 노즐(31)의 하면측의 질소 가스 유로(315)는, 현상액 공급판(312)의 공동부(313)를 관통하고, 현상액 공급면(310)에 개구되는 질소 가스 공급 홀(316)과 연통하고 있다.

질소 가스 공급 홀(316)은, 현상액 공급 홀(314)이 개구되어 있는 현상액 공급면(310)의 하면보다 하방측으로 돌출되고, 현상액 공급 홀(314)이 형성되어 있는 영역을 현상액 공급면(310)의 둘레 방향을 따라, 복수의 영역으로 분할하도록 배치된 돌출부(317)의 하면에 개구되어 있다.

예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 돌출부(317a)는, 원형의 현상액 공급면(310)의 중심으로부터 방사 형상으로 직선 형상으로 연장되도록 형성해도 된다. 이 경우, 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역은, 현상액 공급면(310)의 둘레 방향을 따라 부채꼴로 분할된다. 또한 도 5에 나타내는 바와 같이, 돌출부(317b)는, 현상액 공급면(310)의 중심으로부터, 나선 형상으로 소용돌이치게 하여 곡선 형상으로 연장되도록 형성해도 된다. 이 경우, 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역은, 현상액 공급면(310)의 둘레 방향을 따라 만곡된 부채꼴로 분할된다. 또한 설명의 편의상, 도 4, 도 5에 있어서의 돌출부(317a, 317b)의 배치는, 패드 노즐(31)을 상면측에서 봤을 때 현상액 공급면(310)을 투시한 상태를 나타내고 있다.

한편, 패드 노즐(31)의 상면측 중앙부에는 통 형상의 회전통(383)이 접속되어 있다. 회전통(383)은, 패드 노즐(31)과 접속된 하부 회전통(383b)과, 이 하부 회전통(383b)보다 소경, 또한 상하 방향의 치수가 긴 상부 회전통(383a)이 동축 상에 연결된 구조로 되어 있다. 회전통(383)의 내부는 공동으로 되어 있고, 당해 공동은 패드 노즐(31)의 현상액 공급로(311)에 연통하고 있다. 또한 하부 회전통(383b)을 구성하는 통벽 내에는, 패드 노즐(31)측의 질소 가스 유로(315)에 연통하는 질소 가스 유로(384)가 형성되어 있다. 당해 질소 가스 유로(384)는, 그 상류단측에서 회전통(383)의 공동을 향해 개구되어 있다.

노즐 회전 기구(38)는 도시하지 않은 전동 모터 기구를 구비하며, 회전통(383)을 회전자로 하여, 당해 회전통(383)에 연결된 패드 노즐(31)을 연직축 둘레로 회전시킨다. 회전통(383)은 상부 회전통(383a) 부분이 노즐 회전 기구(38) 내에 삽입되고, 베어링(381, 382)에 의해 연직축 둘레로 회전 가능하게 유지되고 있다.

노즐 회전 기구(38) 또는 회전통(383)은, 본 예의 노즐 회전부에 상당한다.

이 노즐 회전 기구(38)에 대해서는, 플랜지부(376)를 개재하여 매니폴드부(37)가 접속되어 있다. 매니폴드부(37) 내에는, 현상액이 흐르는 내측의 내부 유로(372)와 질소 가스가 흐르는 외측의 외부 유로(371)의 이중관 구조의 유로(372, 371)가 형성되어 있다. 매니폴드부(37)의 하면으로부터는, 이들 유로(372, 371)가 이중관부(377)로 이루어져 하방측으로 돌출되고, 당해 이중관부(377)는 노즐 회전 기구(38)에 유지된 회전통(383)의 공동 내에 삽입되어 있다.

내부 유로(372)는, 이중관부(377)의 하단부에서 개구되고, 회전통(383)의 공동을 통하여 패드 노즐(31)의 현상액 공급로(311)에 연통하고 있다. 한편, 외부 유로(371)는, 하부 회전통(383b)에 형성된 질소 가스 유로(384)의 개구부에 대향하는 위치를 향해 질소 가스를 공급하도록, 이중관부(377)의 하방측의 측주면에 개구되어 있다. 회전통(383)의 내주면과 이중관부(377)의 외주면 간의 간극은 씰링부(374, 375)에 의해 구획되고, 내부 유로(372)로부터 공급된 현상액과, 외부 유로(371)로부터 공급된 질소 가스가 섞이지 않게 되어 있다. 또한, 회전통(383)의 내주면은 씰링부(374, 375)의 슬라이드 이동면을 개재하여 슬라이드 이동 가능한 상태로 현상액 또는 질소 가스가 흐르는 영역이 구획되어 있다.

매니폴드부(37)에 형성된 내부 유로(372)의 상류단은, 현상액 공급로(391)를 개재하여, 펌프 또는 밸브 등을 구비한 현상액 공급원(300A)에 접속되어 있다. 또한 외부 유로(371)의 상류단은, 질소 가스 공급로(392)를 개재하여 질소 가스 공급원(300B)에 접속되어 있다.

본 예의 현상 장치(1)에 있어서는, 상술한 노즐 구동부(42), 스핀 척(11) 등으로 이루어지는 기판 회전부, 노즐 회전 기구(38) 등으로 이루어지는 노즐 회전부에 의해, 웨이퍼(W)와 노즐 헤드부(3)를 상대적으로 이동시키는 이동 기구가 구성되어 있다.

현상 장치(1)에는 컴퓨터로 이루어지는 제어부(10)가 마련된다. 제어부(10)는 도시하지 않은 프로그램 저장부를 가지고 있다. 이 프로그램 저장부에는, 후술하는 작용에서 설명하는 현상 처리를 실행시키도록 단계가 편성되어 있는 프로그램이 저장된다. 제어부(10)는 이 프로그램에 기초하여 현상 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 출력하고, 노즐 구동부(42, 48)에 의한 패드 노즐(31) 또는 세정액 노즐(45)의 이동, 노즐 회전 기구(38)에 의한 패드 노즐(31)의 회전, 현상액 공급원(300A), 세정액 공급원(46)으로부터의 패드 노즐(31), 세정액 노즐(45)로의 현상액 또는 세정액의 공급, 질소 가스 공급원(300B)으로부터의 패드 노즐(31)로의 질소 가스의 공급, 스핀 척(11)에 의한 웨이퍼(W)의 회전, 핀(14)의 승강 등의 각 동작이 제어된다. 상기 프로그램 저장 부는, 예를 들면 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크 또는 메모리 카드 등의 기억 매체로서 구성된다.

여기서 상술한 현상 장치(1)에 마련된 패드 노즐(31)에 따른 각종 설계 변수를 예시해 두면, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)의 상방을 이동하는 패드 노즐(31)의 수평 방향의 이동 속도는, 예를 들면 10 mm/초 ~ 100 mm/초이다. 또한 현상액 공급면(310)의 직경은, 예를 들면 50 mm ~ 200 mm이다. 웨이퍼(W)의 회전 속도(단위 시간당 회전수)는, 웨이퍼(W)에 현상액을 토출했을 때에 액 튐을 억제하기 위하여 100 rpm 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 rpm ~ 50 rpm이다. 또한 패드 노즐(31)의 회전 속도는, 예를 들면 50 rpm ~ 1000 rpm의 범위로 조정된다.

이어서, 도 6 ~ 도 10을 참조하여 상술한 현상 장치(1)를 이용하여 행해지는 현상 처리 및 세정 처리의 순서에 대하여 설명한다. 여기서 도 9는 당해 현상 처리의 타임 차트이다. 본 타임 차트에서는, 현상 처리를 개시하고 나서의 경과 시간(처리 시간)과, 패드 노즐(31)의 회전 속도 및 웨이퍼(W)의 회전 속도와의 관계를 나타내고 있다. 실선의 그래프가 패드 노즐(31)의 회전 속도('케이스 1'이라 부기되어 있음), 일점쇄선의 그래프가 웨이퍼(W)의 회전 속도를 각각 나타낸다. 또한, 이 타임 차트에는, 패드 노즐(31)로부터 현상액, 질소 가스가 토출되는 기간, 및 현상액을 토출하는 동안에 패드 노즐(31)이 이동하고 있는 기간을, 각각 밴드 차트에 의해 나타내고 있다.

먼저, 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해 현상 장치(1) 내로 웨이퍼(W)가 반송되고, 스핀 척(11)에 유지되면, 패드 노즐(31)이 대기 영역(44)으로부터 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방 위치로 이동한다. 그리고, 도 10에 모식적으로 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 상면으로부터 수 mm 정도 상방측에 현상액 공급면(310)이 배치되도록 패드 노즐(31)을 강하시킨다. 이어서, 패드 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하고, 또한 상면측에서 봤을 때 반시계 방향으로 패드 노즐(31)을 회전시키고(도 9 중의 시각(t1)), 패드 노즐(31)의 현상액 공급면(310)과 웨이퍼(W)와의 사이에, 당해 현상액 공급면(310)에 접하도록, 상기 현상액 공급면(310)보다 큰 액 저류(30)를 형성한다.

패드 노즐(31)이 정해진 회전 속도에 도달하면, 그 회전 속도를 유지하고, 이어서, 상면에서 봤을 때 시계 방향으로 웨이퍼(W)를 회전시킨다(도 6). 웨이퍼(W)의 회전 속도가 예를 들면 10 rpm에 도달하면, 그 회전 속도를 유지한 상태에서, 예를 들면 10 mm/초의 이동 속도로, 웨이퍼(W)의 중앙부(도 9의 패드 노즐 이동 기간을 나타내는 밴드 차트에 'C'로 기재됨)로부터 주연부(동일 밴드 차트에 'E'로 나타냄)를 향해 패드 노즐(31)의 이동을 개시한다(도 9의 시각(t2)). 이에 의해 액 저류(30)는 패드 노즐(31)의 현상액 공급면(310)에 접한 상태에서, 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 확산된다(도 7).

액 저류(30)를 확산시킬 시에, 패드 노즐(31)이 회전하고 있음으로써, 액 저류(30) 내의 현상액이 교반되고, 레지스트막으로부터 현상액 중에 용해된 성분을 포함하는 현상액의 농도가 균일화된다. 이 결과, 노광 후의 레지스트막으로부터 현상 되는 패턴의 CD(Critical Dimension)의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 패드 노즐(31)의 회전 방향은, 상면측에서 봤을 때 반시계 방향으로 회전시키는 경우에 한정되는 것이 아니고, 웨이퍼(W)와 동일하게 시계 방향으로 회전해도 된다. 다만, 도 7에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)와 패드 노즐(31)을 서로 반대 방향으로 회전시킴으로써, 현상액을 교반하는 힘이 커지고, 현상액의 농도의 균일성을 보다 높이는 효과가 얻어진다.

그리고 패드 노즐(31)의 이동을 개시하고 나서 소정 시간, 예를 들면 1 ~ 2 초 경과 후의 시각(t3)에서, 패드 노즐(31)의 회전을 계속한 채로, 질소 가스 공급 홀(316)로부터 질소 가스의 공급을 개시한다. 도 4, 도 5를 이용하여 설명한 바와 같이, 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역은, 질소 가스 공급 홀(316)이 형성된 돌출부(317)에 의해 현상액 공급면(310)의 둘레 방향으로 분할되어 있다. 도 10은, 이들 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역, 및 질소 가스 공급 홀(316)의 형성 영역(돌출부(317))의 하방측에 형성되는 액 저류(30)를 확대하여 모식적으로 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 패드 노즐(31) 및 웨이퍼(W)는 각각 회전하고 있지만, 도 10 중에는, 패드 노즐(31)과 웨이퍼(W)와의 상대적인 이동 방향을 화살표로 나타내고 있다.

여기서 도 4, 도 5에는, 교호로 배치되어 있는 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역, 및 질소 가스 공급 홀(316)의 형성 영역(돌출부(317))에, 패드 노즐(31)의 회전 방향을 따라 (A) ~ (E)의 부호를 부여하고 있다. 도 10에 나타내는 모식도가, 이들 영역(A) ~ (E)의 하방측에 형성되는 액 저류(30)의 모습을 나타내고 있다고 상정한다. 이 때, 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역인 영역 (A), (C), (E)에 있어서는, 현상액 공급면(310)과 웨이퍼(W)와의 간극을 채우는 현상액의 액 저류(30)가 형성된다. 한편, 질소 가스 공급 홀(316)의 형성 영역의 하방측에서는, 질소 가스 공급 홀(316)로부터 하방측을 향해 토출되는 질소 가스에 의해, 현상액이 밀어내어져 기상부(氣相部)(301)를 발생시키고, 액 저류(30)를 구성하는 현상액막이 얇아지는 영역인 박막부(302)가 형성된다.

이 때, 패드 노즐(31)과 웨이퍼(W)의 상대적인 이동 방향을 고려하여, 예를 들면 도 10에 나타내는 웨이퍼(W) 상의 (a) 점에 주목한다. 당해 (a) 점에는, 영역 (A)의 액 저류(30) → 영역 (B)의 박막부(302) → 영역 (C)의 액 저류(30) → 영역 (D)의 박막부(302) → 영역 (E)의 액 저류(30) → ···와, 액 저류(30)와, 박막부(302)가 교호로 통과한다.

또한 상술한 바와 같이, 패드 노즐(31)은 회전하면서 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 주연부측을 향해 이동하고, 또한 웨이퍼(W) 자체도 연직축 둘레로 회전하고 있으므로, (a) 점 상을 액 저류(30) 및 박막부(302)가 교호로 통과하는 횟수는, 이들 패드 노즐(31)의 이동 속도 또는 웨이퍼(W)의 회전 속도에 의해 변화한다.

이와 같이 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역과 질소 가스 공급 홀(316)의 형성 영역이 교호로 통과할 시의 현상 처리의 진행에 대하여 설명한다. 예를 들면 웨이퍼(W) 상의 (a) 점이 영역 (A)의 현상액 공급 홀(314)로부터 공급된 현상액의 액 저류(30)와 접촉하면, 레지스트막은 노광된 패턴에 대응하여 그 일부가 현상액 중에 용해된다. 이 레지스트막의 용해에 수반하여 현상액의 반응성은 저하된다.

이와 같이 현상액의 반응성이 저하된 곳에, 영역 (B)의 질소 가스 공급 홀(316)이 이동하면, 질소 가스 공급 홀(316)로부터 토출된 질소 가스에 의해 레지스트막으로부터 용해된 성분을 포함하는 현상액이 밀어내어져 박막부(302)가 된다. 흘려진 밀어내어진 현상액은 예를 들면 돌출부(317)가 연장되는 방향을 따라 흘러, 기상부(301)의 외방 영역으로 배출된다.

이 박막부(302)가 형성되어 있는 곳에 영역 (C)가 도달하여 현상액 공급 홀(314)로부터 새로운 현상액이 공급되면, 레지스트막으로부터 용해된 성분을 포함하는 현상액의 비율이 작아지고, 반응성이 높은 현상액으로 (a) 점에서의 현상 처리가 진행된다.

이와 같이 하여, 새로운 현상액의 공급과, 반응성이 저하된 현상액의 밀어냄을 교호로 실행함으로써, 시간 평균으로 봤을 때 (a) 점에 접촉하는 현상액의 반응성을 높은 상태로 유지하여 현상 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 감도가 낮은 두꺼운 레지스트 또는 EUV용의 레지스트막을 현상하는 경우에 있어서도, 현상 처리에 필요로 하는 시간의 증대를 억제할 수 있다.

이상으로 설명한 관점에 있어서, 질소 가스 공급 홀(316)은, 본 액 저류(30)(현상액막)를 밀어내어 얇게 하기 위한 밀어냄 기구에 상당한다고 할 수 있다. 또한 질소 가스 공급 홀(316)이 형성된 돌출부(317)를 사이에 두고, 패드 노즐(31)과 웨이퍼(W)와의 상대적인 이동 방향의 전방측에 위치하는 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역은 제 1 현상액 공급부에 상당하고, 상기 이동 방향의 후방측에 위치하는 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역은 제 2 현상액 공급부에 상당하게 된다. 따라서, 도 10의 영역 (A), (C)의 관계에 있어서는, 영역 (A)는 제 1 현상액 공급부로서 기능하고, 영역 (C)는 제 2 현상액 공급부로서 기능한다. 또한, 도 10의 영역 (C), (E)의 관계에 있어서는, 영역 (C)는 제 1 현상액 공급부로서 기능하고, 영역 (E)는 제 2 현상액 공급부로서 기능한다.

또한, 액 저류(30)를 밀어내기 위하여 이용되는 기체는, 상술한 질소 가스 외, 아르곤 가스 등 현상액 또는 레지스트막과의 반응성이 작은 것을 채용하면 된다. 단, 이들 현상액 또는 레지스트막으로의 영향이 작은 경우에는, 청정 공기 등을 이용해도 되는 것은 물론이다.

패드 노즐(31)은 확산되는 액 저류(30)를 추월하지 않도록, 회전하면서 웨이퍼(W) 상에서 이동을 계속한다. 패드 노즐(31)에 의한 액 저류(30)의 추월을 피하는 이유는, 추월을 행하면 현상액의 액 끊어짐이 발생하고, 복수의 액 저류(30)가 개별적으로 웨이퍼(W) 표면으로 확산되기 때문이다. 이들 끊어진 액 저류(30)의 계면끼리 합쳐지면, 그 영향을 받아 당해 개소의 레지스트 패턴의 CD가, 다른 개소에서의 레지스트 패턴의 CD와 상이해질 우려가 있다. 그 결과, 레지스트 패턴의 면내의 균일성을 나타내는 CDU(Critical Dimension Uniformity)가 저하되므로, 패드 노즐(31)의 이동 속도는 액 저류(30)의 추월이 일어나지 않을 정도로 설정된다.

패드 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 주연부측으로 이동하고, 웨이퍼(W)의 전체 면이 현상액의 액 저류(30)로 덮이면, 패드 노즐(31)의 이동 및 현상액의 공급을 정지한다(도 8, 도 9의 시각(t4)). 여기서 웨이퍼(W)의 전체 면이란, 레지스트 패턴의 형성 영역 전체의 의미이고, 예를 들면 웨이퍼(W)의 주연부에 상기 형성 영역이 마련되어 있지 않은 웨이퍼(W)에서는, 당해 주연부에 액 저류(30)를 형성하지 않아도 된다. 도 8에서는, 웨이퍼(W)의 둘레 단부보다 약간 내측까지, 액 저류(30)를 형성한 예를 나타내고 있지만, 웨이퍼(W)의 둘레 단부까지 액 저류(30)에 의해 덮이는 상태를 형성해도 된다.

이와 같이 웨이퍼(W)의 전체 면이 액 저류(30)로 덮인 상태가 될 때까지, 패드 노즐(31)은 회전을 계속하여 현상액의 교반을 행한다. 그리고, 패드 노즐(31)의 이동, 및 현상액의 공급을 정지한 후, 패드 노즐(31)의 회전 및 웨이퍼(W)의 회전을 정지하고, 또한 질소 가스 공급 홀(316)로부터의 질소 가스의 공급을 정지한다(도 9의 시각(t5)). 그런 다음, 패드 노즐(31)을 상승시켜, 패드 노즐(31)을 대기 영역(44)까지 이동시킨다.

패드 노즐(31)을 퇴피시킨 후의 웨이퍼(W)의 표면은, 정지한 액 저류(30)에 의해 덮인 상태가 되고, 웨이퍼(W)의 표면 전체에서 레지스트막과 현상액의 반응이 더 진행된다(도시하지 않음). 그리고 소정 시간이 경과되면, 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방 위치로 세정액 노즐(45)을 이동시키고, 또한 웨이퍼(W)를 정해진 회전 속도로 회전시킨다. 그리고, 세정액 노즐(45)로부터 웨이퍼(W)에 세정액을 공급하고, 세정액에 작용하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 전체 면에 세정액을 확산시켜, 웨이퍼(W)로부터 현상액의 액 저류(30)를 제거한다(도시하지 않음). 이어서 세정액 노즐(45)로부터의 세정액의 토출을 정지하고, 웨이퍼(W)의 회전을 계속하면 세정액이 털어내지고, 웨이퍼(W)가 건조된다. 이 후, 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해, 웨이퍼(W)는 현상 장치(1)로부터 반출된다.

본 실시 형태에 따른 현상 장치(1)에 의하면, 이하의 효과가 있다. 노광 후의 레지스트막이 형성되어 있는 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 현상액의 액 저류(30)(현상액막)에 질소 가스 공급 홀(316)로부터 질소 가스를 분사하여, 당해 액 저류(30) 중의 현상액을 밀어내어 박막부(302)를 형성한다. 이 박막부(302)가 형성된 영역에 새로운 현상액의 공급을 행함으로써, 레지스트막으로부터 현상액막 중에 용해된 성분을 포함하는 반응성이 저하된 현상액 대신에 반응성이 높은 현상액막을 형성하여, 시간 평균으로 봤을 때 효율적인 현상 처리를 행할 수 있다.

여기서 도 9의 케이스 1에 예시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 주연부측으로의 이동 중, 패드 노즐(31)의 회전 속도는 일정하게 하지 않으면 안 된다는 제약은 없다. 예를 들면 도 9 중에 '케이스 2'로서 파선으로 나타낸 바와 같이, 패드 노즐(31)이 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향해 이동함에 따라, 점차 그 회전 속도를 상승시키는 제어를 행해도 된다. 도 6 ~ 도 8을 이용하여 설명한 예와 같이, 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 주연부측을 향해 액 저류(30)를 확산시킬 경우에는, 웨이퍼(W)의 표면과 현상액과의 접촉 시간은 웨이퍼(W)의 주연부측을 향할수록 짧아진다.

따라서, 도 9의 케이스 2에서는 패드 노즐(31)이 주연부측을 향할수록, 그 회전 속도가 높아지도록 하여 현상액의 교반을 촉진하고, 또한 웨이퍼(W)의 표면을 액 저류(30)와 박막부(302)가 교호로 형성되는 횟수를 많게 하여, 현상액과 레지스트와의 반응성이 높아지도록 하고 있다. 이와 같이 패드 노즐(31)의 회전 속도를 제어함으로써 현상 처리의 효율을 향상시키면서, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서의 CD의 균일성이 보다 높아지도록 하고 있다.

그러나 본 발명에 있어서 패드 노즐(31)을 연직축 둘레로 회전시키는 것은 필수의 요건은 아니다. 예를 들면 패드 노즐(31)의 회전을 행하지 않을 경우에도, 스핀 척(11) 상의 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 현상액 공급 홀(314) 또는 질소 가스 공급 홀(316)을 구비한 패드 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 주연부측으로 이동시킴으로써, 도 10을 이용하여 설명한 액 저류(30) 및 박막부(302)를 형성할 수 있다. 그 결과, 용해 성분을 포함하는 현상액을 밀어낸 후, 반응성이 높은 새로운 현상액을 공급하여 현상 처리를 진행시키는 작용, 효과가 얻어진다.

제 1 실시 형태에서는 액 저류(30)를 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부로 확산시키기 위하여, 웨이퍼(W)의 회전을 행하고 있지만, 웨이퍼(W)의 회전은 필수의 요건은 아니다. 예를 들면, 패드 노즐(31)의 현상액 공급면(310)을, 웨이퍼(W)와 같거나 그보다 크게 형성하여, 현상액 공급면(310)을 웨이퍼(W)에 근접시킨다. 그리고, 현상액 공급면(310)에 있어서의 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역, 및 질소 가스 공급 홀(316)의 형성 영역으로부터 각각 현상액 및 질소 가스를 공급하여, 패드 노즐(31)을 회전시킨다. 이 때 패드 노즐(31)의 횡방향의 이동은 행하지 않는 것으로 한다. 이에 의해, 현상액 공급면(310)의 하면에서는, 현상액이 교반되면서 액 저류(30)를 형성하여 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향해 확산되고, 또한 웨이퍼(W)의 표면의 각 위치는 액 저류(30)와 박막부(302)가 교호로 통과한다. 따라서, 본 예에 있어서도 처리 효율을 향상시키면서, CD의 면내 균일성이 높은 현상 처리를 행할 수 있다.

그런데 패드 노즐(31)을 회전시키면, 현상액 공급면(310)의 하방의 액 흐름을 따라, 현상액 공급면(310)보다 약간 외측의 영역에도 액 흐름이 발생한다. 따라서, 상기와 같이 웨이퍼(W)의 회전 및 패드 노즐(31)의 횡방향의 이동을 행하지 않고 선회류를 형성하는 경우에 있어서는, 패드 노즐(31)의 현상액 공급면(310)의 크기를, 웨이퍼(W)의 크기보다 약간 작게 해도 된다.

여기서 상술한 현상 처리가 행해지는 기판은 원형의 웨이퍼(W)에 한정되지 않고, 사각형의 기판을 처리해도 된다. 또한 상기의 예에서는, 웨이퍼(W)에 형성되는 액 저류(30)는 현상액에 한정되어 있지만, 웨이퍼(W)에 패드 노즐(31)을 이용하여 세정액을 액 축적하여 세정 처리를 행해도 된다.

또한 패드 노즐(31)의 이동 방향은, 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 주연부측을 향해 이동시키는 경우에 한정되지 않는다. 상술한 예와는 반대로, 웨이퍼(W)의 주연부측으로부터 중앙부측으로 패드 노즐(31)을 이동시켜도 된다. 이 경우에는, 액 저류(30)는 웨이퍼(W)의 주연부측으로부터 중앙부측을 향해 확산되지만, 웨이퍼(W)의 중앙부에서 현상액이 합류되어, 상이한 계면끼리가 접촉하면, 상술한 바와 같이 CD의 균일성이 저하될 우려도 있다. 따라서, 주연부측으로부터 중앙부측으로의 패드 노즐(31)은, 높은 CD 균일성이 요구되지 않는 현상 처리 등에서 채용하면 된다.

이어서 도 11에는, 2 조의 노즐 헤드부(3)(노즐 헤드부(3A, 3B))를 구비한 현상 장치(1a)를 나타내고 있다. 노즐 헤드부(3A, 3B)는 도 3에 나타낸 노즐 헤드부(3)와 공통의 구조를 구비하고, 각각 패드 노즐(31)(이하, 편의상, 제 1 패드 노즐(31A), 제 2 패드 노즐(31B)이라 칭하여 구별하는 경우가 있음)을 구비하고 있다. 이들 노즐 헤드부(3A, 3B)는 암(41)을 개재하여 노즐 구동부(42)에 접속되고, 가이드 레일(43)을 따라, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)의 상방 위치와 대기 영역(44)과의 사이를 이동할 수 있는 것도 도 2에 나타낸 현상 장치(1)의 경우와 동일하다. 이에 의해, 회전, 현상액의 토출, 및 웨이퍼(W) 상에서의 이동 동작을, 각 패드 노즐(31)로 독립하여 행할 수 있다.

이하, 도 11 ~ 도 25를 이용하여 설명하는 각 실시 형태에 있어서는, 도 1 ~ 도 10을 이용하여 설명한 것과 공통의 구성 요소에는, 이들 도면에서 이용한 것과 동일 부호를 부여하고 있다.

도 12 ~ 도 14를 참조하여 상기 현상 장치(1a)를 이용한 현상 처리에 대하여 설명한다. 여기서 도 14에서의 타임 차트의 구성은, 도 9에서 설명한 예와 거의 동일하지만, 각 제 1 패드 노즐(31A), 제 2 패드 노즐(31B)로부터의 현상액, 및 질소 가스의 공급 타이밍을 함께 나타내고 있는 점이 도 9에 나타낸 예와 상이하다. 또한, 제 1 패드 노즐(31A)의 회전 속도의 변화를 실선으로 나타내고, 제 2 패드 노즐(31B)의 회전 속도의 변화를 이점쇄선으로 나타내고 있다.

먼저, 정지한 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방 위치에 제 1 패드 노즐(31A)을 이동시켜, 정해진 높이 위치까지 강하시킨 후, 제 1 패드 노즐(31A)로부터 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하고, 또한 제 1 패드 노즐(31A)을 상면측에서 봤을 때 반시계 방향으로 회전시키는 점에 대해서는, 도 6에 나타낸 패드 노즐(31)의 경우와 동일하므로, 별도의 도시를 생략한다(도 14의 시각(t1)). 이어서 웨이퍼(W)를 회전시켜, 정해진 회전 속도에 도달하면 웨이퍼(W)의 주연부측을 향해 제 1 패드 노즐(31A)의 이동을 개시하고, 이동 개시 시점으로부터 소정 시간 경과 후에 질소 가스 공급 홀(316)로부터의 질소 가스의 공급을 개시한다(도 14의 시각(t2)).

이어서 현상액의 액 저류(30)를 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 주연부측을 향해 확산하면서, 제 1 패드 노즐(31A)이 미리 정한 위치에 도달하는 타이밍에서, 도 12에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙부를 개재하여 당해 중앙부로부터의 거리가 제 1 패드 노즐(31A), 제 2 패드 노즐(31B)에서 거의 동일해지는 위치에 제 2 패드 노즐(31B)을 진입시킨다. 그리고 당해 제 2 패드 노즐(31B)에 있어서도 제 2 패드 노즐(31B)의 회전, 현상액 공급 홀(314)로부터의 현상액의 공급, 질소 가스 공급 홀(316)로부터의 질소 가스의 공급을 순차 개시하고, 또한 제 1 패드 노즐(31A)과는 반대의 방향으로 제 2 패드 노즐(31B)을 이동시킨다(도 14의 시각(t3)).

이렇게 하여 제 1, 제 2 패드 노즐(31A, 31B)을 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 주연부측을 향해 이동시키고, 양 패드 노즐(31A, 31B)이 주연부에 도달하여 웨이퍼(W)의 전체 면에 액 저류(30)가 형성되면, 각 패드 노즐(31A, 31B)의 이동을 정지한다(도 13, 도 14의 시각(t4)). 이 후, 양 패드 노즐(31A, 31B), 및 웨이퍼(W)의 회전 정지와, 이들 패드 노즐(31A, 31B)로부터의 현상액, 및 질소 가스의 공급 정지를 실행한다(도 14의 시각(t5)).

양 패드 노즐(31A, 31B)로부터의 현상액의 토출을 정지한 후에는, 도 8을 이용하여 설명한 예와 동일하게 현상액의 액 저류(30)에 의해, 레지스트막의 반응을 진행시키고, 정해진 시간 경과 후에, 웨이퍼(W)의 회전 및 세정액의 공급을 실행하여, 현상액을 웨이퍼(W)로부터 제거한다.

이들 2 개의 패드 노즐(31A, 31B)이 웨이퍼(W) 상을 이동할 시에도, 각 현상액 공급면(310)에 있어서의 현상액 공급 홀(314)의 형성 영역에서는 현상액이 토출되고, 질소 가스 공급 홀(316)의 형성 영역에서는 질소 가스가 토출된다. 이에 의해, 도 10에 나타내는 바와 같이 처리 대상의 웨이퍼(W)의 표면을 액 저류(30)와, 박막부(302)가 교호로 통과하여 효율적인 현상 처리가 실현되는 점에 대해서는 도 1, 도 2에 나타낸 현상 장치(1)와 동일하다.

2 개의 패드 노즐(31A, 31B)을 이용하는 본 실시 형태에 따른 현상 장치(1a)에 있어서는, 웨이퍼(W)의 중앙부는 제 1 패드 노즐(31A)을 이용한 현상 처리가 행해지고, 제 1 패드 노즐(31A)이 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부쪽의 소정 위치로 이동한 후, 주연부에 도달할 때까지는, 2 개의 패드 노즐(31A, 31B)을 이용하여 현상 처리가 행해진다. 각 패드 노즐(31A, 31B)에서는 도 10을 이용하여 설명한 현상 처리가 반복하여 행해지고, 웨이퍼(W)의 표면을 액 저류(30) 및 박막부(302)가 교호로 통과하는 횟수가 증가하여, 보다 높은 처리 효율로 균일한 현상 처리를 실행할 수 있다.

그 결과, 처리 시간의 단축을 도모하면서, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서의 레지스트 패턴의 CD의 균일성을, 보다 확실하게 향상시킬 수 있다. 특히, 웨이퍼(W)의 대형화에 수반하여, 처리 면적이 넓어지는 웨이퍼(W)의 주연부측에 있어서는 액 저류(30) 중에 용해되는 성분의 양이 많아져, 현상액의 반응성이 저하되기 쉬워질 우려가 있기 때문에, 이와 같이 복수의 패드 노즐(31A, 31B)을 이용하여 현상 처리를 행하는 방식이 유효하다.

여기서 이들 도 9의 케이스 2에 나타낸 바와 같이, 2 개의 패드 노즐(31A, 31B)의 일방측, 또는 쌍방에 있어서, 2 개의 패드 노즐(31A, 31B)이 주연부측을 향할수록, 그 회전 속도가 높아지도록 회전 속도의 제어를 행해도 된다.

(제 2 실시 형태)

도 15 ~ 도 20을 이용하여 설명하는 제 2 실시 형태에 따른 현상 장치(1b)는, 슬릿 형상의 현상액 공급 홀인 복수의 현상액 공급 슬릿(318a, 318b)을 구비한 노즐 헤드부인 슬릿 노즐부(31C)가 암(41)의 선단부에 고정되어 마련되어 있는 점이, 회전하는 패드 노즐(31)의 현상액 공급면(310)에 다수의 현상액 공급 홀(314)이 형성된 제 1 실시 형태에 따른 현상 장치(1)와 상이하다.

도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이, 본 예의 슬릿 노즐부(31C)는, 암(41)측에서 봤을 때, 좌우 방향으로 가늘고 긴 직육면체 형상의 슬릿 노즐부(31C)의 본체가 당해 암(41)의 선단부에 고정되어 마련되어 있다. 슬릿 노즐부(31C)의 좌우 방향의 폭은, 처리 대상의 웨이퍼(W)의 반경보다 짧고, 그 저면에는 좌우 방향으로 직선 형상으로 연장되도록 형성된 2 개의 현상액 공급 슬릿(318a, 318b)이 서로 거의 평행하게, 전후로 이간되어 배치되어 있다. 또한 슬릿 노즐부(31C)의 저면의, 서로 이간되어 배치된 2 개의 현상액 공급 슬릿(318a, 318b)의 사이에 개재되는 위치에는, 이들 현상액 공급 슬릿(318a, 318b)과 거의 평행하게 직선 형상으로 연장되는 기체 공급 홀인 질소 가스 공급 슬릿(316a)이 마련되어 있다.

도 16에 파선으로 나타내는 바와 같이, 슬릿 노즐부(31C)의 본체의 내부는 각 슬릿(318a, 318b, 316a)에 대응하여 구획되어 있다. 그리고 상술한 현상액 공급원(300A)으로부터 현상액 공급로(391a, 391b)를 거쳐 각 현상액 공급 슬릿(318a, 318b)에 현상액이 공급되고, 또한 질소 가스 공급원(300B)으로부터 질소 가스 공급로(392)를 거쳐 질소 가스 공급 슬릿(316a)에 질소 가스가 공급된다. 따라서 본 예에서는 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)이 제 1 현상액 공급부에 상당하고, 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)이 제 2 현상액 공급부에 상당한다. 또한, 질소 가스 공급 슬릿(316a)이 기체 공급부에 상당한다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 2 개의 현상액 공급 슬릿(318a, 318b)은 슬릿 노즐부(31C)의 저면보다 하방측으로 돌출되어 있어, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)와 직교하는 방향을 향해 하방측으로 현상액을 토출한다. 한편, 질소 가스 공급 슬릿(316a)은 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)이 배치되어 있는 후방측을 향해 경사지게 하방으로 질소 가스를 토출한다. 또한 질소 가스 공급 슬릿(316a)은, 전후로 이간되어 마련된 2 개의 현상액 공급 슬릿(318a, 318b) 간의 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)쪽의 위치에 배치되어 있다.

또한 여기서, 질소 가스 공급 슬릿(316a)이 질소 가스를 토출하는 방향은, 경사지게 후방측을 향해 토출하도록 설정하는 경우에 한정되는 것이 아니고, 현상액 공급 슬릿(318a, 318b)과 동일하게, 하방측을 향해 질소 가스를 토출하는 구성으로 해도 된다.

도 15에 나타내는 바와 같이 암(41)은, 스핀 척(11)에 유지된 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방을 통과 가능한 위치에서 슬릿 노즐부(31C)를 유지하고 있다. 또한, 슬릿 노즐부(31C)에 형성된 각 슬릿(318a, 318b, 316a)은, 슬릿 노즐부(31C)의 이동 방향을 따른 방향으로 연장되어 있다.

본 예의 현상 장치(1b)에 있어서는, 상술한 노즐 구동부(42), 스핀 척(11) 등으로 이루어지는 기판 회전부에 의해, 웨이퍼(W)와 슬릿 노즐부(31C)를 상대적으로 이동시키는 이동 기구가 구성되어 있다.

도 17 ~ 도 20을 참조하여 상술한 슬릿 노즐부(31C)를 이용한 웨이퍼(W)의 현상 처리에 대하여 설명한다. 도 19의 타임 차트에는, 각 현상액 공급 슬릿(381a, 381b), 질소 가스 공급 슬릿(316a)으로부터의 현상액, 질소 가스의 공급 기간 및 슬릿 노즐부(31C)의 이동 기간을 밴드 차트 표시되어 있다. 또한, 본 예에서는 회전 속도의 그래프는 웨이퍼(W)의 회전 속도만을 나타내고 있다.

먼저, 정지한 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방 위치에 슬릿 노즐부(31C)를 이동시켜, 정해진 높이 위치까지 강하시킨 후, 웨이퍼(W)의 회전을 개시하고, 또한 웨이퍼(W)의 주연부측을 향해 슬릿 노즐부(31C)의 이동을 개시한다(도 19의 시각(t1)). 그리고 웨이퍼(W)가 정해진 회전 속도에 도달한 시각(t2)에서 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)으로부터의 현상액의 공급, 및 질소 가스 공급 슬릿(316a)으로부터의 질소 가스의 공급을 개시한다. 이 때, 현상액의 공급을 개시하는 타이밍은, 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)에 있어서의 웨이퍼(W)의 중앙부측의 일단이, 당해 웨이퍼(W)의 중심의 상방을 커버하는 위치로부터 이동하기 전에 현상액의 공급을 개시하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중앙부에도 현상액의 액 저류(30)를 형성할 수 있다.

제 1 현상액 공급 슬릿(318a)으로부터 회전하는 웨이퍼(W)에 현상액을 토출할때, 도 17에 나타내는 바와 같이 당해 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)은, 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 연장되게 배치되어 있다. 이 때문에, 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)의 형상에 대응하여 형성되는 현상액의 토출 영역은, 슬릿 노즐부(31C)에 대한 웨이퍼(W)의 상대적인 이동 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되게 형성된다. 또한, 질소 가스 공급 슬릿(316a)의 형상에 대응하여 형성되는 질소 가스의 토출 영역(기체 토출 영역)에 대해서도 슬릿 노즐부(31C)와 웨이퍼(W)와의 상대적인 이동 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되게 형성된다.

그리고, 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 질소 가스 공급 슬릿(316a)으로부터 현상액, 질소 가스의 공급을 개시하고 나서 소정 시간 경과 후의 타이밍에서, 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)부터 현상액의 공급을 개시한다(도 19의 시각(t3)). 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)의 형상에 대응하여 형성되는 현상액 토출 영역에 대해서도, 슬릿 노즐부(31C)에 대한 웨이퍼(W)의 상대적인 이동 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되게 형성된다.

따라서 도 20에 나타내는 바와 같이, 슬릿 노즐부(31C)의 하방측에 있어서는, 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)의 하방 위치에서, 상기 상대적인 이동 방향(도 20 중에 화살표로 나타내고 있음)과 교차하는 방향으로 2 개의 현상액 토출 영역이 형성되고, 당해 영역은 현상액의 액 저류(30)가 된다. 한편, 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 제 2 현상액 공급 슬릿(318b) 간에 배치된 질소 가스 공급 슬릿(316a)으로부터 공급된 질소 가스가 분사되는 질소 가스 토출 영역에서는, 현상액이 밀어내어져 기상부(301)가 발생하고, 액 저류(30)를 구성하는 현상액막이 얇아지는 영역인 박막부(302)가 형성된다.

이 때, 예를 들면 도 20에 나타낸 웨이퍼(W) 상의 (a) 점에 주목하면, 당해 (a) 점은, 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)의 현상액 토출 영역의 액 저류(30) → 질소 가스 공급 슬릿(316a)의 질소 가스 토출 영역의 박막부(302) → 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)의 현상액 토출 영역의 액 저류(30)를 통과한다. 그 결과, 도 10을 이용하여 설명한 패드 노즐(31)의 작용과 마찬가지로, 새로운 현상액의 공급과, 반응성이 저하된 현상액의 밀어냄이 교호로 실행되어 시간 평균으로 봤을 때 (a) 점에 접촉하는 현상액의 반응성을 높은 상태로 유지하여 현상 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

이렇게 하여 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)으로부터의 현상액의 공급, 질소 가스 공급 슬릿(316a)으로부터의 질소 가스의 공급을 행하면서 슬릿 노즐부(31C)를 웨이퍼(W)의 주연부측으로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 전체 면이 현상액의 액 저류(30)로 덮인 상태가 되면, 슬릿 노즐부(31C)의 이동, 및 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 질소 가스 공급 슬릿(316a)으로부터의 현상액, 질소 가스의 공급을 각각 정지한다(도 18, 도 19의 시각(t4)). 이어서, 소정 시간 경과 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지한 타이밍에서 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)으로부터의 현상액의 토출을 정지한다(도 19의 시각(t5)).

슬릿 노즐부(31C)로부터의 현상액의 공급을 정지한 후에는, 도 8을 이용하여 설명한 예와 마찬가지로 현상액의 액 저류(30)에 의해, 레지스트막의 반응을 진행시켜, 정해진 시간 경과 후에, 웨이퍼(W)의 회전 및 세정액의 공급을 실행하여, 현상액을 웨이퍼(W)로부터 제거한다.

본 예에 있어서는 도 15에 나타낸 현상 장치(1b)와 같이 슬릿 노즐부(31C)를 1 조만 마련하는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 도 11에 나타낸 현상 장치(1a)와 마찬가지로 2 조의 슬릿 노즐부(31C)를 마련하여 웨이퍼(W)의 처리를 행해도 된다.

또한 암(41)에 의해 슬릿 노즐부(31C)를 이동시키면서 처리를 행하는 것도 필수는 아니다. 예를 들면 좌우 방향의 폭이 웨이퍼(W)의 반경보다 긴 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 제 2 현상액 공급 슬릿(318b), 질소 가스 공급 슬릿(316a)을 구비한 슬릿 노즐부(31C)를 마련하고, 이들 슬릿(318a, 318b, 316a)이 웨이퍼(W)의 반경이 커버되도록 슬릿 노즐부(31C)를 배치해도 된다. 그리고 웨이퍼(W)를 회전시키면서 각 슬릿(318a, 318b, 316a)으로부터 현상액, 질소 가스를 공급하면, 도 20에 나타낸 예와 동일한 작용을 발휘시키면서, 웨이퍼(W)의 전면에 현상액의 액 저류(30)를 형성할 수 있다.

또한 도 21에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 일단에서 타단에 걸치는 영역을 커버하는 길이의 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 제 2 현상액 공급 슬릿(318b) 및 질소 가스 공급 슬릿(316a)을 구비하는 슬릿 노즐부(31D)를 마련하고, 웨이퍼(W)를 정지한 상태에서, 도시하지 않은 노즐 구동 기구(이동 기구)에 의해 슬릿 노즐부(31D)를 웨이퍼(W)의 일단측에서 타단측까지 이동시켜 현상액의 액 저류(30)를 형성해도 된다.

또한 슬릿 노즐부(31C, 31D)에 있어서, 웨이퍼(W)의 상대적인 이동 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되는 현상액 토출 영역, 질소 가스 토출 영역을 형성하는 방법은, 슬릿(318a, 318b, 316a)을 이용하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수 개의 공급 홀을 상기 교차 방향을 향해 선 형상으로 나란히 배치하고, 이들 복수의 공급 홀로부터 동시에 현상액 또는 질소 가스를 공급함으로써, 선 형상으로 연장되는 현상액 토출 영역, 질소 가스 토출 영역을 형성해도 된다.

또한, 복수의 현상액 토출 영역 간에, 질소 가스 토출 영역을 형성하는 방법은, 도 16에 나타낸 슬릿 노즐부(31C)와 같이, 1 개씩 형성된 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 제 2 현상액 공급 슬릿(318b) 간에 1 개의 질소 가스 공급 슬릿(316a)을 배치하는 구성에 한정되지 않는다. 복수 개씩 마련된 제 1 현상액 공급 슬릿(318a), 제 2 현상액 공급 슬릿(318b) 간에 복수 개의 질소 가스 공급 슬릿(316a)을 배치해도 된다. 이에 추가로 예를 들면 슬릿 노즐부(31C)의 전후 방향의 폭을 더 확장하여, 제 1 현상액 공급 슬릿(318a)의 전방 또는 제 2 현상액 공급 슬릿(318b)의 후방에, 질소 가스 공급 슬릿과 현상액 공급 슬릿의 조를 추가하여 마련해도 된다.

(제 3 실시 형태)

제 3 실시 형태에 따른 현상 처리에서는, 예를 들면 도 11에 나타내는 2 개의 패드 노즐(31A, 31B)을 구비한 현상 장치(1a)를 이용하고, 이들의 패드 노즐(31A, 31B)의 상대적인 이동 동작을 이용하여, 현상액의 액 저류(30) 또는 박막부(302)의 형성을 행한다. 현상 장치(1a)의 구성에 대해서는 도 11에 나타낸 것과 동일하므로, 재차 설명을 생략한다.

도 22 ~ 도 27을 이용하여 본 예의 현상 처리를 설명하면, 본 예에 있어서는 도 22에 나타내는 바와 같이 제 2 패드 노즐(31B)을 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방 위치로 이동시키고, 제 1 패드 노즐(31A)을 상기 중앙 위치보다 약간 측방으로 벗어난 위치(도 26의 밴드 차트 중에 'M'이라 기재되어 있음)로 이동시킨다.

그리고 웨이퍼(W) 및 양 패드 노즐(31A, 31B)을 회전시키고, 또한 제 2 패드 노즐(31B)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부를 향해 현상액 공급 홀(314)로부터의 현상액의 공급을 개시한다(도 22, 도 26의 시각(t1)). 이들의 동작과 병행하여, 제 2 패드 노즐(31B)은 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부측으로 이동하고, 제 1 패드 노즐(31A)은 상술한 중앙 위치보다 약간 측방으로 벗어난 위치로부터 제 2 패드 노즐(31B)과 동일 방향을 향해 이동한다. 이 때, 제 1 패드 노즐(31A)의 이동 속도는, 제 2 패드 노즐(31B)의 이동 속도보다 느려지도록 제어된다.

그리고, 제 1 패드 노즐(31A)이 웨이퍼(W)의 중앙부 근방 위치로 이동한 타이밍에서 제 1 패드 노즐(31A)로부터의 현상액의 공급을 개시한다(도 23, 도 26의 시각(t2)). 여기서 제 2 패드 노즐(31B)을 이동시키면서 현상액의 공급을 실행하면, 웨이퍼(W)의 표면에 확산되는 액 저류(30a)에 작용하는 관성의 영향으로 당해 액 저류(30a)의 중앙부측의 현상액이 주연부측으로 밀어내어져, 도 27에 나타내는 바와 같이 중앙부측에 현상액막이 얇아지는 영역인 박막부(302)가 형성된다.

이 제 2 패드 노즐(31B)의 이동 방향의 상류측의 위치에서, 제 1 패드 노즐(31A)로부터 현상액을 공급하면, 박막부(302)에 새로운 현상액이 공급되어 액 저류(30b)가 된다. 그 결과, 웨이퍼(W) 상의 (a) 점에 주목하면, 당해 (a) 점은, 제 2 패드 노즐(31B)에 의해 형성된 액 저류(30a) → 제 2 패드 노즐(31B)의 이동에 수반하여 형성되는 박막부(302) → 제 1 패드 노즐(31A)에 의해 형성된 액 저류(30b)를 통과한다. 따라서, 도 10을 이용하여 설명한 패드 노즐(31)의 작용과 마찬가지로, 새로운 현상액의 공급과, 반응성이 저하된 현상액의 밀어냄이 교호로 실행되어 시간 평균으로 봤을 때 (a) 점에 접촉하는 현상액의 반응성을 높은 상태로 유지하여 현상 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

이렇게 하여 제 2 패드 노즐(31B)로부터의 현상액의 공급, 및 당해 제 2 패드 노즐(31B)의 이동 방향의 상류측의 위치에 있어서의 제 1 패드 노즐(31A)로부터의 현상액의 공급을 행하고, 제 2 패드 노즐(31B)이 웨이퍼(W)의 주연부에 도달하면, 제 2 패드 노즐(31B)의 회전, 및 현상액의 공급을 정지한다(도 24, 도 26의 시각(t3)). 그리고 제 2 패드 노즐(31B)은 대기 영역(44)으로 퇴피시킨다.

이 기간 중에 있어서도 제 1 패드 노즐(31A)은, 제 2 패드 노즐(31B)의 이동 경로를 따라 웨이퍼(W)의 주연부측으로 이동하면서 현상액의 공급을 계속한다. 그리고 제 1 패드 노즐(31A)이 웨이퍼(W)의 주연부에 도달하면, 제 1 패드 노즐(31A)의 회전, 및 현상액의 공급을 정지한다(도 25, 도 26의 시각(t4)). 그 결과, 웨이퍼(W)의 전체 면이 현상액의 액 저류(30b)로 덮인 상태가 된다.

제 1 패드 노즐(31A)로부터의 현상액의 공급을 정지한 후에는, 도 8을 이용하여 설명한 예와 마찬가지로 현상액의 액 저류(30)에 의해 레지스트막의 반응을 진행시키고, 정해진 시간 경과 후에, 웨이퍼(W)의 회전 및 세정액의 공급을 실행하여, 현상액을 웨이퍼(W)로부터 제거한다.

상술한 현상 처리에 있어서, 제 2 패드 노즐(31B)은 제 1 현상액 공급부에 상당하고, 제 1 패드 노즐(31A)은 제 2 현상액 공급부에 상당한다. 또한 도 11에 나타낸 2 개의 노즐 구동부(42)는, 각각의 패드 노즐(31B, 31A)로부터의 현상액의 공급 위치를 조정하기 위한 제 1 공급 위치 조정부, 제 2 공급 위치 조정부에 상당한다

또한 여기서, 제 1 패드 노즐(31A)의 이동 속도는, 제 2 패드 노즐(31B)의 이동 속도보다 느리게 하는 것은 필수가 아니고, 양 패드 노즐(31A, 31B)의 이동 속도를 동일하게 해도 된다. 이 경우는, 제 1 패드 노즐(31A)이 제 2 패드 노즐(31B)을 따라붙지 않는 타이밍에서 제 2 패드 노즐(31B)에 뒤쳐지게, 제 1 패드 노즐(31A)의 이동을 개시하면 된다.

이상, 도 22 ~ 도 27을 이용하여 설명한 현상 처리 방법에 있어서는, 제 2 패드 노즐(31B)과 제 1 패드 노즐(31A)과의 상대적인 이동 동작을 이용하여, 웨이퍼(W)의 전체 면을 액 저류(30a) → 박막부(302) → 액 저류(30b)에 접촉시켜 효율적인 현상 처리를 행한다. 이 때문에, 예를 들면 도 4에 나타내는 패드 노즐(31)의 질소 가스 공급 홀(316)로부터 질소 가스의 공급을 행하지 않아도, 2 개의 제 2 패드 노즐(31B), 제 1 패드 노즐(31A) 간에 박막부(302)가 형성된다.

따라서, 패드 노즐(31)에 질소 가스 공급 홀(316)을 마련하는 것은 필수는 아니다. 예를 들면 도 3에 나타내는 패드 노즐(31)에 형성되는 현상액 공급로(311)를 현상액 공급면(310)의 하면을 향해 개구시켜, 현상액 공급면(310)과 웨이퍼(W) 간의간극에 현상액 공급로(311)로부터 공급된 현상액을 확산시키고, 또한 패드 노즐(31)을 회전시켜 현상액을 교반하는 구성의 노즐 헤드부(3)를 채용해도 된다. 또한 질소 가스 공급 홀(316)을 구비하는 패드 노즐(31)을 이용함으로써, 각 패드 노즐(31A, 31B)의 하방 영역에서의 새로운 현상액의 공급, 박막부(302)의 형성이 반복되어, 보다 효과적으로 현상 처리를 실행할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 도 22 ~ 도 27을 이용하여 설명한 현상 처리 방법에 있어서는 도 16 등에 나타내는 슬릿 노즐부(31C)를 이용해도 되고, 현상액의 공급 배관의 하단이 개구되어 있는 스트레이트 노즐을 이용해도 된다.

또한, 제 2 패드 노즐(31B)의 이동 경로를 따라 제 1 패드 노즐(31A)이 이동하면서 현상액을 공급하여 액 저류(30b)를 형성하는 것도 필수는 아니다. 예를 들면 제 2 패드 노즐(31B)의 이동 방향의 상류측의 위치인 웨이퍼(W)의 중앙부에 정지하여 현상액을 공급해도 된다.

<실험 예>

(실험)

도 3에 나타내는 바와 같이 연직축 둘레로 회전 가능한 상태로 노즐 헤드부(3)에 유지되고, 현상액 공급로(311)가 패드 노즐(31)의 하면에 직접 개구되는 패드 노즐(31)을 이용하여 현상액의 공급을 행하고, 패드 노즐(31)을 회전시키는 타이밍 또는 회전 시간과, 패드 노즐(31)의 하방측에 형성되는 패턴의 CD와의 관계를 조사했다. 또한, 패드 노즐(31)의 현상액 공급면(310)에는, 현상액 공급 홀(314) 또는 질소 가스 공급 홀(316)은 형성되어 있지 않다.

A. 실험 조건

(참고예 1-1) 직경 10 cm의 패드 노즐(31)을 이용하여, 합계 60 초간 현상액을 공급하고, 후반의 20 초간만 패드 노즐(31)을 회전시켰다.

(참고예 1-2) 60 초간의 현상액 공급 기간 중, 중반의 20 초간만 패드 노즐(31)을 회전시켰다.

(참고예 1-3) 60 초간의 현상액 공급 기간 중, 전반의 20 초간만 패드 노즐(31)을 회전시켰다.

(참고예 1-4) 60 초간의 현상액 공급 기간 중, 5 초간 패드 노즐(31)을 회전시키고, 그 후 10 초간 패드 노즐(31)의 회전을 정지하는 동작을 4 회 반복했다.

(참고예 1-5) 50 초간의 현상액을 공급하고, 그 기간 중 패드 노즐(31)의 회전 동작을 계속했다.

(참고예 1-6) 60 초간의 현상액 공급 기간 중, 최초의 1 초간만 패드 노즐(31)을 회전시켰다.

(참고예 1-7) 60 초간의 현상액 공급 기간 중, 최초의 5 초간만 패드 노즐(31)을 회전시켰다.

(비교예 1-1) 50 초간의 현상액을 공급하고, 그 기간 중 패드 노즐(31)의 회전은 행하지 않았다.

B. 실험 결과

도 28에, 참고예 1-1 ~ 1-5, 비교예 1-1에 따른 실험 결과를 나타내고, 도 29에 참고예 1-1, 1-3, 1-6 ~ 1-7에 따른 실험 결과를 나타낸다. 각 그래프에 있어서, 막대 그래프의 높이는 현상된 패턴의 CD [nm]를 나타내고 있으며, 당해 CD의 값이 작을수록, 현상 처리가 진행되고 있는 것을 나타내고 있다.

도 28에 나타낸 실험 결과에 따르면, 패드 노즐(31)의 회전 시간을 길게 할수록, 현상 처리가 진행되는 한편(참고예 1-5), 패드 노즐(31)의 회전 시간이 동일한 경우에는, 현상액의 공급 개시 시에 가까운 타이밍에서 회전을 행할수록 현상 처리가 진행되는 것을 알 수 있다(참고예 1-1 ~ 1-3). 또한 도 29에 나타내는 바와 같이, 패드 노즐(31)의 회전 시간이 짧은 경우에도, 현상액의 공급 개시 직후에 회전을 행하는 쪽이, 현상액의 공급 기간의 후반에 길게 패드 노즐(31)을 회전시키는 경우보다, 현상 처리를 진행시키는 효과가 높다(참고예 1-6, 1-7, 1-1).

패드 노즐(31)을 회전시키는 동작은, 현상액 공급면(310)과 웨이퍼(W) 간에 형성되는 현상액의 액 저류(30)를 교반하여, 현상액의 농도를 균일하게 하는 효과가 있다. 이 때, 현상액의 공급 직후에 교반을 행하는 쪽이 현상 처리를 진행시키는 효과가 높다는 것은, 현상액과 레지스트막과의 계면 부근에서는, 현상액이 레지스트막에 접촉한 직후에 용해 성분의 영향에 의해 반응성의 저하의 영향이 나타나는 것을 나타내고 있다. 따라서, 본 발명과 같이 현상액의 액 저류(30)를 형성한 후, 즉시 현상액을 밀어내어 박막부(302)를 형성하고, 이어서 새로운 현상액을 공급함으로써, 반응성의 저하를 억제하여 현상 처리를 진행시키는 효과가 얻어진다는 것을 알 수 있다.

W : 웨이퍼
1, 1a, 1b : 현상 장치
11 : 스핀 척
3, 3A, 3B : 노즐 헤드부
30, 30b : 액 저류
302 : 박막부
31, 31A, 31B : 패드 노즐
31C, 31D : 슬릿 노즐부
310 : 현상액 공급면
316 : 질소 가스 공급 홀
316a : 질소 가스 공급 슬릿
318a : 제 1 현상액 공급 슬릿
318b : 제 2 현상액 공급 슬릿
38 : 노즐 회전 기구
383 : 회전통

Claims (14)

1. 노광 후의 레지스트막이 형성되어 있는 기판의 표면에 현상액을 공급하여 현상액막을 형성하는 공정과,
   상기 레지스트막으로부터 현상액막 중에 용해된 성분을 포함하는 현상액을 밀어내어, 상기 현상액막을 얇게 하는 공정과,
   상기 얇아진 현상액막에, 새로운 현상액을 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 현상액막을 얇게 하는 공정은, 상기 현상액막의 표면에 기체를 분사하여 현상액을 밀어냄으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   연직축 둘레로 회전하는 기판의 표면에, 상기 기판의 직경 방향을 향해 현상액의 공급 위치를 이동시키면서 현상액을 공급하여, 기판의 중앙부측으로부터 주연부측으로 밀어내어지는 현상액의 흐름을 형성함으로써, 상기 현상액막을 형성하는 공정과, 현상액막을 얇게 하는 공정을 병행하여 행하고,
   이어서, 상기 현상액의 공급 위치의 이동 방향의 상류측의 위치로부터 현상액을 공급함으로써, 상기 새로운 현상액을 공급하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 새로운 현상액을 공급하는 공정에서는, 현상액의 공급 위치를, 상기 현상액막을 형성하는 공정에 있어서의 현상액의 공급 위치의 이동 방향과 동일 방향으로 이동시켜, 전의 현상액의 공급 위치의 이동 속도보다, 후의 현상액의 공급 위치의 이동 속도를 느리게 하는 것을 특징으로 하는 현상 방법.
5. 노광 후의 레지스트막이 형성되어 있는 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와,
   상기 기판 유지부에 유지된 기판의 표면에 현상액을 공급하여 현상액막을 형성하기 위한 제 1 현상액 공급부와,
   상기 레지스트막으로부터 현상액막 중에 용해된 성분을 포함하는 현상액을 밀어내어, 상기 현상액막을 얇게 하기 위한 밀어냄 기구와,
   상기 밀어냄 기구에 의해 현상액이 밀어내어져 얇아진 현상막에, 새로운 현상액을 공급하기 위한 제 2 현상액 공급부를 구비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 밀어냄 기구는, 상기 현상액막의 표면에 기체를 분사하여 현상액을 밀어내는 기체 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 기판 유지부에 유지된 기판의 표면에 대향하여 배치되고, 복수의 현상액 공급 홀이 형성된 현상액 공급면을 구비한 노즐 헤드부와,
   상기 기판 유지부에 유지된 기판과, 상기 노즐 헤드부를 상대적으로 이동시키기 위한 이동 기구를 구비하고,
   상기 기체 공급부는, 상기 현상액 공급면에 형성된 복수의 현상액 공급 홀이 형성되어 있는 영역을, 상기 기판에 대한 노즐 헤드부의 상대적인 이동 방향을 따라 분할하도록 배치된 기체 공급 홀이고,
   상기 기체 공급 홀에 의해 분할된 현상액 공급 홀의 형성 영역이, 상기 제 1 현상액 공급부 및 제 2 현상액 공급부를 구성하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 이동 기구는, 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 연직축 둘레로 회전시키기 위한 기판 회전부와, 상기 현상액 공급면을 연직축 둘레로 회전시키기 위한 노즐 회전부와, 상기 노즐 헤드부를 기판의 중앙부측으로부터 주연부측으로 이동시키기 위한 노즐 구동부를 구비하고,
   상기 기체 공급 홀은, 현상액 공급면에 다수의 현상액 공급 홀이 형성된 형성 영역을, 당해 현상액 공급면의 회전 방향을 따라 둘레 방향으로 분할하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 현상액 공급 홀의 형성 영역에는, 상기 기판의 표면에 대한 노즐 헤드부의 상대적인 이동 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 연장되는 복수의 현상액 토출 영역을 형성하고, 또한 이들 복수의 현상액 토출 영역이 상기 이동 방향을 향해 서로 간격을 두고 배치되도록 복수의 현상액 공급 홀이 마련되고,
   상기 기체 공급 홀은, 상기 복수의 현상액 토출 영역의 사이에, 이들 현상액 토출 영역을 따라 연장되는 기체 토출 영역을 형성하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동 기구는, 상기 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 기판 회전부와, 상기 노즐 헤드부를 기판의 중앙부측으로부터 주연부측으로 이동시키는 노즐 구동부를 구비하고,
    상기 노즐 헤드부에는, 기판의 중앙부로부터 주연부까지의 거리보다 짧고, 상기 중앙부측으로부터 주연부측을 향해 연장되는 현상액 토출 영역이 형성되도록 복수의 현상액 공급 홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동 기구는, 기판의 일단에서 타단에 걸쳐 상기 노즐 헤드부를 이동시키는 노즐 구동부를 구비하고,
    상기 노즐 헤드부에는, 기판의 폭을 커버하는 길이에 걸쳐 현상액 토출 영역이 형성되도록 현상액 공급 홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
12. 제 5 항에 있어서,
    상기 밀어냄 기구는,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판을 연직축 둘레로 회전시키기 위한 기판 회전부와,
    상기 제 1 현상액 공급부로부터의 현상액의 공급 위치를 조정하기 위한 제 1 공급 위치 조정부와,
    상기 제 2 현상액 공급부로부터의 현상액의 공급 위치를 조정하기 위한 제 2 공급 위치 조정부와,
    회전하는 기판의 표면에, 상기 제 1 현상액 공급부로부터의 현상액의 공급 위치를 기판의 직경 방향을 향해 이동시켜, 기판의 중앙부측으로부터 주연부측으로 밀어내어지는 현상액의 흐름을 형성함으로써, 현상액막을 형성하면서, 당해 현상액막을 얇게 하는 단계와, 상기 제 1 현상액 공급부로부터의 현상액의 공급 위치의 이동 방향의 상류측의 위치에서, 상기 제 2 현상액 공급부로부터 현상액을 공급함으로써, 상기 얇아진 현상액막에 새로운 현상액을 공급하는 단계를 실행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 현상 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기의 제 2 현상액 공급부로부터의 현상액의 공급 위치를, 상기 제 1 현상액 공급부에 의한 현상액의 공급 위치의 이동 방향과 동일 방향으로 이동시켜, 제 2 현상액 공급부로부터의 현상액의 공급 위치의 이동 속도가, 제 1 현상액 공급부로부터의 현상액의 공급 위치의 이동 속도보다 늦어지도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
14. 노광 후의 레지스트막이 형성되어 있는 기판의 표면에 현상액을 공급하여 현상 처리를 행하는 현상 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 청구항 1에 기재된 현상 방법을 실행시키도록 단계가 편성되어 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.

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