KR20160065757A - 현상 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 현상 처리 장치 - Google Patents

현상 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 현상 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 현상 처리의 면 내 균일성을 확보하면서, 현상 처리의 스루풋을 향상시킨다. 현상 처리 방법으로서, 웨이퍼의 중심부에, 순수로 희석한 희석 현상액의 액고임을 형성하고(시간 t1), 그 후, 웨이퍼를 제1 회전 속도까지 가속하여 상기 희석 현상액의 액고임을 웨이퍼의 전체면에 확산시켜, 당해 웨이퍼 표면에 상기 희석 현상액의 액막을 형성한다(시간 t2). 그 후, 웨이퍼와 평행한 접액면을 갖는 현상액 공급 노즐과 당해 웨이퍼와의 사이에 소정의 간격의 간극을 확보한 상태에서, 상기 현상액 공급 노즐로부터 웨이퍼의 중심부에 현상액을 공급하여, 웨이퍼와 당해 현상액 공급 노즐의 접액면과의 사이에 현상액의 액고임을 형성한다(시간 t3). 현상액 공급 노즐로부터 현상액의 공급을 계속하면서, 웨이퍼를 회전시킴과 함께, 상기 현상액 공급 노즐을 웨이퍼의 중심부로부터 웨이퍼의 외주부로 이동시킨다.

Description

현상 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 현상 처리 장치{DEVELOPING METHOD, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM AND DEVELOPING APPARATUS}
본 발명은, 레지스트막이 형성된 기판을 현상 처리하여 기판에 소정의 패턴을 형성하는 현상 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 현상 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들어 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 위에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 당해 레지스트막에 소정의 패턴을 노광하는 노광 처리, 노광 후에 레지스트막 내의 화학 반응을 촉진시키는 가열 처리(포스트 익스포저 베이킹), 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차적으로 행하여져, 웨이퍼 위에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다.
그런데, 현상 처리의 방식으로서는, 웨이퍼의 직경과 동일 정도의 길이를 갖는 긴 노즐로부터 현상액을 공급하면서, 당해 노즐을 웨이퍼의 일단부로부터 타단부를 향하여 평행하게 이동시키는 방식(특허문헌 1)이나, 고속으로 회전시킨 웨이퍼 위에 현상액을 공급하여 확산시키는 방식(특허문헌 2) 등이 알려져 있다.
일본 특허 제3614769호 공보 일본 특허 제4893799호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같은 긴 노즐에 의해 현상 처리를 행하는 경우, 웨이퍼의 일단부와 타단부에서는 현상액에 접촉하는 시간에 차가 발생한다. 또한, 특허문헌 2에 도시되는 바와 같이, 회전하는 웨이퍼의 중심에 현상액을 공급한 경우에도, 웨이퍼의 중심부와 웨이퍼의 외주부에서 현상액에 접촉하는 시간에 차가 발생한다. 그 결과, 웨이퍼 면 내에서 현상 처리 후의 레지스트 패턴의 선 폭에 변동이 발생하는데, 최근의 반도체 디바이스의 고집적화에 의한 레지스트 패턴의 미세화에 수반하여, 현상 시간의 차에 기인하는 선 폭의 변동을 허용할 수 없게 되어가고 있다.
따라서, 웨이퍼 면 내를 균일하게 현상 처리하기 위해서, 기판과, 예를 들어 평행한 접액면을 갖는 현상액 공급 노즐(이하, 당해 현상액 공급 노즐을 「PAD 노즐」이라고 하는 경우가 있음)을 사용한 방법이 검토되고 있다. 구체적으로는, 우선, 회전하고 있지 않은 기판 위에, 현상액 공급 노즐의 접액면과 웨이퍼와의 사이에 소정의 간격의 간극을 확보한 상태에서 현상액을 공급하고, 현상액 공급 노즐과 웨이퍼와의 사이에 현상액의 액막을 형성한다. 이때, 현상액 공급 노즐은 기판의 중심부에 위치시키고 있다. 이어서, 웨이퍼를 30rpm 정도의 저속으로 회전시킴과 함께, 현상액 공급 노즐로부터의 현상액의 공급을 계속한 채, 다시 말해, 현상액 공급 노즐(300)과 기판과의 사이에 현상의 액막을 유지한 채, 도 25에 도시하는 바와 같이, 현상액 공급 노즐(300)을 웨이퍼(W)의 외주부까지 이동시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 전체면에 현상액(Q)을 공급하여 웨이퍼 면 내에서 균일한 현상 처리를 실현할 수 있다.
그런데, 웨이퍼 처리의 스루풋 향상이라는 관점에서는, 현상 시간은 최대한 짧은 편이 좋다. 그러나 본 발명자들에 의하면, PAD 노즐을 사용한 현상 처리에 있어서 현상 시간을 짧게 하면, 레지스트 패턴의 선 폭이 원하는 값으로 되지 않는 개소가, 예를 들어 도 26에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 면 내에서 나선 형상으로 발생하는 것이 확인되었다. 도 26는 웨이퍼면 내에 있어서의 레지스트 패턴의 선 폭을 샷마다 복수 점 계측하고, 각 샷 내에서의 선 폭의 변동의 정도를 색의 농담으로 나타낸 것이다. 또한, 도 26는 현상 시간을, 예를 들어 30초로 한 경우인 것이다. 그러나, 현상 시간을 60초로 한 경우에는, 도 27에 도시하는 바와 같이, 나선 형상의 경향은 거의 보이지 않고, 웨이퍼 면 내의 선 폭은 대략 균일한 것으로 되는 것이 확인되었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 현상 처리의 면 내 균일성을 확보하면서, 현상 처리의 스루풋을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기판 위에 현상액을 공급하여, 소정의 패턴을 노광한 기판 위의 레지스트막을 현상하는 현상 처리 방법으로서, 기판의 중심부에, 순수로 희석한 희석 현상액의 액고임을 형성하는 액고임 형성 공정과, 그 후, 기판의 회전을 가속하여 상기 희석 현상액의 액고임을 기판의 전체면에 확산시켜, 당해 기판 표면에 상기 희석 현상액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 그 후, 접액면을 갖는 현상액 공급 노즐과 당해 기판과의 사이에 소정의 간격의 간극을 확보한 상태에서, 상기 현상액 공급 노즐로부터 현상액을 공급하여, 상기 기판과 당해 현상액 공급 노즐의 접액면과의 사이에 현상액의 액고임을 형성하면서, 상기 기판의 중심을 통과하는 직경 방향으로 당해 현상액 공급 노즐을 이동시켜, 상기 기판 위에 상기 현상액을 공급하는 현상액 공급 공정을 포함한다.
본 발명자들은, 현상 시간을 단축했을 때 나선 형상으로 발생하는 선 폭의 변동 원인에 대하여 예의 조사하였다. 그 결과, 도 26과 같은 나선 형상은, 현상의 초기 단계에 발생하는 용해 생성물이 원인인 것을 알았다. 또한, 현상 시간을 상술한 바와 같이 60초 정도로 한 경우에 나선 형상의 경향이 발생하지 않는 것은, 현상 시간이 충분히 길게 확보됨으로써, 용해 생성물의 영향이 상대적으로 작아지기 때문이라고 생각된다.
본 발명은 이러한 지견에 기초하는 것으로, 본 발명에 따르면, 우선, 희석 현상액의 액고임을 기판의 중심부에 형성하고, 이어서 기판을 회전시켜서 희석 현상액의 액고임을 기판의 전체면에 확산시켜서, 기판 표면에 희석 현상액의 액면을 형성한다. 이때, 기판 위에는 희석 현상액에 의해 용해 생성물이 발생하지만, 기판을 회전시킴으로써, 희석 현상액과 함께 용해 생성물이 기판 상으로부터 배출된다. 이어서, 접액면을 갖는 현상액 공급 노즐과 기판과의 사이에 액막을 형성하고, 현상액 공급 노즐로부터의 현상액의 공급을 계속하면서, 기판을 회전시킴과 함께, 현상액 공급 노즐을 이동시켜, 기판 위에 현상액을 공급한다. 이때, 희석 현상액에 의해 용해 생성물이 이미 제거되어 있으므로, 용해 생성물의 영향을 받는 일 없이 현상 처리가 행하여진다. 그 결과, 현상 시간을 종래보다도 단축한 경우에도 현상 처리를 면 내 균일하게 행할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 현상 처리의 면 내 균일성을 확보하면서, 현상 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기 현상액 공급 공정에서의 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 개시 지점은, 상기 기판의 중심부이고, 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 종료 지점은, 상기 기판의 외주부이어도 된다.
상기 현상액 공급 공정에서의 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 개시 지점은, 상기 기판의 외주부이고, 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 종료 지점은, 상기 기판의 중심부이어도 된다.
상기 액고임 형성 공정에 있어서의 희석 현상액의 액고임의 형성은, 회전하고 있지 않은 기판의 중심부에 순수를 공급하여 순수의 액고임을 형성하고, 이어서, 상기 순수의 액고임 위에 희석용 현상액을 공급함으로써 행하여져도 된다.
상기 액고임 형성 공정에 있어서의 희석 현상액의 액고임의 형성은, 회전하고 있지 않은 기판의 중심부에, 미리 순수로 희석한 희석 현상액을 공급함으로써 행하여져도 된다.
상기 현상액 공급 공정에서의 상기 현상액 공급 노즐의 이동은, 상기 현상액 공급 노즐의 하면을, 상기 기판의 회전 방향과 반대 방향으로 자전시키면서 행하여져도 된다.
상기 액막 형성 공정은, 기판을 제1 회전 속도까지 가속하여 상기 희석 현상액의 액고임을 기판의 전체면에 확산시키고, 상기 현상액 공급 공정은, 기판을 제1 회전 속도보다도 늦은 제2 회전 속도로 회전시키면서, 상기 현상액 공급 노즐을 기판의 중심부로부터 기판의 외주부로 이동시켜도 된다.
상기 제1 회전 속도는 1500rpm 내지 2000rpm이고, 상기 제2 회전 속도는 15rpm 내지 30rpm이어도 된다.
상기 액막 형성 공정에 있어서, 회전하고 있지 않은 기판을 제1 회전 속도보다도 늦은 제3 회전 속도까지 가속하고, 그 후, 기판의 회전 속도를 제3 회전 속도보다도 늦은 제4 회전 속도까지 감속하고, 그 후, 기판을 제1 회전 속도까지 가속해도 된다.
상기 제3 회전 속도는, 200rpm 내지 400rpm이어도 된다.
다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 현상 처리 방법을 현상 처리 장치에 의해 실행시키도록, 당해 현상 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.
또한, 다른 관점에 의한 본 발명은, 기판 위에 현상액을 공급하여, 소정의 패턴을 노광한 기판 위의 레지스트막을 현상하는 현상 처리 장치로서, 기판의 이면을 보유 지지하고, 당해 보유 지지한 기판을 연직축을 중심으로 회전시키는 기판 보유 지지부와, 접액면을 갖고, 당해 접액면에 현상액을 공급하는 공급 구멍이 형성된 현상액 공급 노즐과, 상기 현상액 공급 노즐을 이동시키는 이동 기구와, 기판 위에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐과, 상기 순수 공급 노즐을 이동시키는 다른 이동 기구를 포함한다.
또한, 다른 관점에 의한 본 발명은, 기판 위에 현상액을 공급하여, 소정의 패턴을 노광한 기판 위의 레지스트막을 현상하는 현상 처리 장치로서, 기판의 이면을 보유 지지하고, 당해 보유 지지한 기판을 연직축을 중심으로 회전시키는 기판 보유 지지부와, 접액면을 갖고, 당해 접액면에 현상액을 공급하는 공급 구멍이 형성된 현상액 공급 노즐과, 상기 현상액 공급 노즐을 이동시키는 이동 기구와, 기판 위에 희석 현상액을 공급하는 희석 현상액 공급 노즐과, 상기 희석 현상액 공급 노즐을 이동시키는 다른 이동 기구를 포함한다.
본 발명에 따르면, 현상 처리의 면 내 균일성을 확보하면서, 현상 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 4는 현상 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 현상 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 6은 현상액 공급 노즐의 구성의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 7은 웨이퍼 처리의 주된 공정을 설명한 플로우챠트이다.
도 8은 현상 처리 공정에서의 웨이퍼의 회전 속도와 각 기기의 동작을 도시하는 타임차트이다.
도 9는 웨이퍼 위에 순수의 액고임을 형성한 상태를 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 10은 순수의 액고임 위에 희석용 현상액을 공급한 상태를 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 11은 웨이퍼를 회전시켜서, 희석 현상액을 웨이퍼(W)의 외주 방향으로 확산시킨 상태를 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 12는 웨이퍼 중심부의 상방에, 현상액 공급 노즐을 이동시킨 상태를 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 13은 현상액 공급 노즐의 하단면과 웨이퍼와의 사이에 현상액의 액막을 형성한 상태를 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 14는 현상액을 공급하면서 현상액 공급 노즐을 웨이퍼의 외주 방향으로 이동시킨 상태를 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 15는 현상액을 공급하면서 현상액 공급 노즐을 웨이퍼의 외주 방향으로 이동시킨 상태를 도시하는 평면의 설명도이다.
도 16은 본 실시 형태에 따른 현상 처리 방법을 사용하여 현상 처리를 행한 레지스트 패턴의 선 폭의 변동을 도시하는 설명도이다.
도 17은 레지스트막 위에 직접 희석 현상액을 공급한 상태를 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 18은 현상액 공급 노즐을 사용하여 희석용 현상액을 공급하는 모습을 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 19는 현상액 공급 노즐을 사용하여 희석 현상액의 액고임을 형성하는 모습을 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 20은 다른 실시 형태에 따른 현상액 공급 노즐의 구성의 걔략을 도시하는 설명도이다.
도 21은 다른 실시 형태에 따른 현상액 공급 노즐의 구성의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 22는 다른 실시 형태에 따른 현상액 공급 노즐의 구성의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 23은 다른 실시 형태에 따른 현상액 공급 노즐의 구성의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 24는 현상액을 공급하면서 현상액 공급 노즐을 웨이퍼의 중심부를 향하여 이동시키는 모습을 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 25는 PAD 노즐을 사용한 현상 처리 방법의 일례를 도시하는 평면의 설명도이다.
도 26은 레지스트 패턴의 선 폭의 변동을 도시하는 설명도이다.
도 27은 레지스트 패턴의 선 폭의 변동을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 현상 처리 방법을 실시하는 현상 처리 장치를 구비한 기판 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 설명도이다. 도 2 및 도 3은, 각각 기판 처리 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 모식적으로 도시하는, 정면도와 배면도이다.
기판 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 복수매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(C)가 반출입되는 카세트 스테이션(10)과, 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(11)과, 처리 스테이션(11)에 인접하는 노광 장치(12)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(13)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 카세트 적재대(20)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(20)에는, 기판 처리 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(C)를 반출입할 때, 카세트(C)를 적재하는 카세트 적재판(21)이 복수 설치되어 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 X 방향으로 연장되는 반송로(22) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(23)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(23)는 상하 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하고, 각 카세트 적재판(21) 위의 카세트(C)와, 후술하는 처리 스테이션(11)의 제3 블록(G3)의 전달 장치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(11)에는, 각종 장치를 구비한 복수, 예를 들어 4개의 블록(G1, G2, G3, G4)이 설치되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(11)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는, 제1 블록(G1)이 설치되고, 처리 스테이션(11)의 배면측(도 1의 X 방향 정방향측)에는, 제2 블록(G2)이 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(11)의 카세트 스테이션(10)측(도 1의 Y 방향 부방향측)에는, 제3 블록(G3)이 설치되고, 처리 스테이션(11)의 인터페이스 스테이션(13)측(도 1의 Y 방향 정방향측)에는, 제4 블록(G4)이 설치되어 있다.
예를 들어, 제1 블록(G1)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 복수의 액 처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)를 현상 처리하는 현상 처리 장치(30), 웨이퍼(W)의 레지스트막의 하층에 반사 방지막(이하 「하부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 장치(32), 웨이퍼(W)의 레지스트막의 상층에 반사 방지막(이하 「상부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 상부 반사 방지막 형성 장치(33)가 아래에서부터 이 순서대로 배치되어 있다.
예를 들어 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)는, 각각 수평 방향으로 3개 나란히 배치되어 있다. 또한, 이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)의 수나 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
이들 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에서는, 예를 들어 웨이퍼(W) 위에 소정의 도포액을 도포하는 스핀코팅이 행하여진다. 스핀코팅에서는, 예를 들어 도포 노즐로부터 웨이퍼(W) 위에 도포액을 토출함과 함께, 웨이퍼(W)를 회전시켜서, 도포액을 웨이퍼(W)의 표면에 확산시킨다. 또한, 현상 처리 장치(30)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들어 제2 블록(G2)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 가열 및 냉각과 같은 열처리를 행하는 복수의 열처리 장치(40 내지 43)가 설치되어 있다.
예를 들어 제3 블록(G3)에는, 복수의 전달 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 아래부터 순서대로 설치되어 있다. 또한, 제4 블록(G4)에는, 복수의 전달 장치(60, 61, 62)가 아래부터 순서대로 설치되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이 제1 블록(G1) 내지 제4 블록(G4)으로 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(D)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 예를 들어 Y 방향, X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 아암을 갖는 웨이퍼 반송 장치(70)가 복수 배치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 웨이퍼 반송 영역(D) 내를 이동하고, 주위의 제1 블록(G1), 제2 블록(G2), 제3 블록(G3) 및 제4의 블록(G4) 내의 소정의 장치에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 제3 블록(G3)과 제4 블록(G4) 사이에서 직선적으로 웨이퍼(W)를 반송하는 셔틀 반송 장치(80)가 설치되어 있다.
셔틀 반송 장치(80)는, 예를 들어 도 3의 Y 방향으로 직선적으로 이동 가능하게 되어 있다. 셔틀 반송 장치(80)는, 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 Y 방향으로 이동하고, 제3 블록(G3)의 전달 장치(52)와 제4 블록(G4)의 전달 장치(62)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이 제3 블록(G3)의 X 방향 정방향측의 근처에는, 웨이퍼 반송 장치(100)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예를 들어 X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 상하로 이동하여, 제3 블록(G3) 내의 각 전달 장치에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(13)에는, 웨이퍼 반송 장치(110)와 전달 장치(111)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(110)는, 예를 들어 Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(110)는, 예를 들어 반송 아암에 웨이퍼(W)를 지지하고, 제4 블록(G4) 내의 각 전달 장치, 전달 장치(111) 및 노광 장치(12)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
이어서, 상술한 현상 처리 장치(30)의 구성에 대하여 설명한다. 현상 처리 장치(30)는, 도 4에 도시하는 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(130)를 갖고 있다. 처리 용기(130)의 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입 출구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
처리 용기(130) 내에는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지부로서의 스핀 척(140)이 설치되어 있다. 스핀 척(140)은, 예를 들어 모터 등의 척 구동부(141)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동부(141)에는, 예를 들어 실린더 등의 승강 구동 기구가 설치되어 있고, 스핀 척(140)은 승강 가능하게 되어 있다.
스핀 척(140)의 주위에는, 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아내어 회수하는 컵(142)이 설치되어 있다. 컵(142)의 하면에는, 회수한 액체를 배출하는 배출관(143)과, 컵(142) 내의 분위기를 배기하는 배기관(144)이 접속되어 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 컵(142)의 X 방향 부방향(도 5의 하방향)측에는, Y 방향(도 5의 좌우 방향)을 따라 연신되는 레일(150)이 형성되어 있다. 레일(150)은, 예를 들어 컵(142)의 Y 방향 부방향(도 5의 좌방향)측의 외방으로부터 Y 방향 정방향(도 5의 우방향)측의 외방까지 형성되어 있다. 레일(150)에는, 예를 들어 3개의 아암(151, 152, 153)이 설치되어 있다.
제1 아암(151)에는, 순수를 공급하는 순수 공급 노즐(154)이 지지되어 있다. 제1 아암(151)은, 도 5에 도시하는 노즐 구동부(155)에 의해, 레일(150) 위를 이동 가능하다. 이에 의해, 순수 공급 노즐(154)은, 컵(142)의 Y 방향 정방향측의 외방에 설치된 대기부(156)로부터 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방을 통과하여, 컵(142)의 Y 방향 부방향측의 외측에 설치된 대기부(157)까지 이동할 수 있다.
제2 아암(152)에는, 후술하는 제1 액고임 형성 공정에 있어서, 희석용 현상액을 공급하는 희석용 현상액 공급 노즐(158)이 지지되어 있다. 제2 아암(152)은 도 5에 도시하는 노즐 구동부(159)에 의해 레일(150) 위를 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 희석용 현상액 공급 노즐(158)은, 컵(142)의 Y 방향 정방향측의 외측에 설치된 대기부(160)로부터, 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있다. 대기부(160)는, 대기부(156)의 Y 방향 정방향측에 설치되어 있다. 희석용 현상액으로서는, 예를 들어 2.38％ 농도의 TMAH(수산화 테트라메틸암모늄)가 사용된다.
제3 아암(153)에는, 현상액을 공급하는 현상액 공급 노즐(161)이 회전 구동 기구(162)를 개재하여 지지되어 있다. 현상액 공급 노즐(161)은, 예를 들어 도 6에 도시하는 바와 같이, 전체적으로 원통 형상을 갖고 있으며, 그 하단면(161a)은 웨이퍼(W)와, 예를 들어 평행하게 되어 있다. 이 하단면(161a)이 현상액과 접촉하는 접액면으로서 기능한다. 하단면(161a)은 반드시 웨이퍼(W)와 평행하게 되어 있을 필요는 없고, 후술하는 현상액의 액고임 형성 공정에 있어서, 현상액 공급 노즐(161)의 하단면(161a)과 웨이퍼(W)와의 사이에 현상액의 액막을 형성할 수 있는 형상이라면, 예를 들어 아래로 볼록한 완만한 구면 형상이나 경사면을 갖고 있어도 된다. 또한, 현상액 공급 노즐(161)의 하단면(161a)의, 예를 들어 중심부에는, 현상액을 공급하는 공급 구멍(161b)이 형성되어 있다. 현상액 공급 노즐(161)의 직경 L은, 웨이퍼(W)의 직경보다도 작게 구성되어 있다. 현상액 공급 노즐(161)로부터 공급되는 현상액도, 희석용 현상액 공급 노즐(158)로부터 공급되는 현상액과 마찬가지로, 2.38％ 농도의 TMAH가 사용된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 직경은, 예를 들어 300㎜이고, 현상액 공급 노즐(161)의 직경 L은, 예를 들어 50㎜이다. 또한, 현상액 공급 노즐(161)은 내약품성을 갖는, 예를 들어 PTFE 등의 재질에 의해 구성되어 있다.
회전 구동 기구(162)는, 현상액 공급 노즐(161)의 상면을 지지하고 있고, 당해 현상액 공급 노즐(161)을 연직축을 중심으로 하여 회전시킬 수 있다.
제3 아암(153)은, 도 5에 도시하는 이동 기구로서의 노즐 구동부(163)에 의해 레일(150) 위를 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 현상액 공급 노즐(161)은, 컵(142)의 Y 방향 부방향측의 외측에 설치된 대기부(164)로부터, 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있다. 대기부(164)는, 대기부(157)의 Y 방향 부방향측에 설치되어 있다. 또한, 노즐 구동부(163)에 의해, 제3 아암(153)은 승강 가능하여, 현상액 공급 노즐(161)의 높이를 조절할 수 있다.
다른 액 처리 장치인 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)의 구성은, 노즐의 형상, 개수나, 노즐로부터 공급되는 액이 상이한 점 이외에는, 상술한 현상 처리 장치(30)의 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
이상의 기판 처리 시스템(1)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 제어부(200)가 설치되어 있다. 제어부(200)는, 예를 들어 컴퓨터이고, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하고, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 후술하는 박리 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 사용하여 행하여지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 도 7은, 이러한 웨이퍼 처리의 주된 공정의 예를 도시하는 플로우챠트이다. 또한, 도 8은, 현상 처리 장치(30)에서 행하여지는 현상 처리에서의 웨이퍼(W)의 회전 속도나 각 기기의 동작을 도시하는 타임차트이다.
우선, 복수의 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(C)가, 기판 처리 시스템(1)의 카세트 스테이션(10)에 반입되고, 웨이퍼 반송 장치(23)에 의해 카세트(C) 내의 각 웨이퍼(W)가 순차적으로 처리 스테이션(11)의 전달 장치(53)에 반송된다.
이어서 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되어 온도 조절 처리된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해, 예를 들어 제1 블록(G1)의 하부 반사 방지막 형성 장치(31)에 반송되어, 웨이퍼(W) 위에 하부 반사 방지막이 형성된다(도 7의 공정 S1). 그 후, 웨이퍼(W)는 제2 블록(G2)의 열처리 장치(41)에 반송되어, 가열 처리가 행하여진다.
그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제2 블록(G2)의 열처리 장치(42)에 반송되어, 온도 조절 처리된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제1 블록(G1)의 레지스트 도포 장치(32)에 반송되어, 웨이퍼(W) 위에 레지스트막이 형성된다(도 7의 공정 S2). 그 후 웨이퍼(W)는, 열처리 장치(43)에 반송되어, 프리베이크 처리된다.
다음으로 웨이퍼(W)는, 제1 블록(G1)의 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에 반송되어, 웨이퍼(W) 위에 상부 반사 방지막이 형성된다(도 7의 공정 S3). 그 후, 웨이퍼(W)는 제2 블록(G2)의 열처리 장치(43)에 반송되어, 가열 처리가 행하여진다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제3 블록(G3)의 전달 장치(56)에 반송된다.
다음으로 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 전달 장치(52)에 반송되어, 셔틀 반송 장치(80)에 의해 제4 블록(G4)의 전달 장치(62)에 반송된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(13)의 웨이퍼 반송 장치(110)에 의해 노광 장치(12)에 반송되어, 소정의 패턴으로 노광 처리된다(도 7의 공정 S4).
다음으로 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되어, 노광 후 베이크 처리된다. 이에 의해, 레지스트막의 노광부에 있어서 발생한 산에 의해 탈보호 반응시킨다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 현상 처리 장치(30)에 반송되어, 현상 처리가 행하여진다(도 7의 공정 S5).
현상 처리에 있어서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 우선 순수 공급 노즐(154)에 의해, 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)의 중심부에 소정량의 순수(P)를 공급한다(도 8의 시간 t0 내지 t1). 이때, 순수(P)는 웨이퍼(W)가 회전하고 있지 않은 상태에서 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중심부에 순수(P)의 액고임이 형성된다(도 7의 공정 T1). 또한, 공정 T1에 있어서는 반드시 웨이퍼(W)를 회전하지 않는 상태로 할 필요는 없고, 웨이퍼(W)의 중심부에 순수(P)의 액고임이 형성될 정도의 저속 회전이면, 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 순수(P)를 공급해도 된다.
이어서, 순수(P)의 공급을 정지함과 함께, 도 10에 도시하는 바와 같이, 희석용 현상액 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로 이동시켜, 순수(P)의 액고임 위에 소정량의 희석용 현상액(Q)을 공급한다(도 8의 시간 t1). 이에 의해, 웨이퍼(W) 위의 순수(P)에 의해 현상액(Q)이 희석되고, 웨이퍼(W) 위에 희석 현상액(M)의 액고임이 형성된다(액고임 형성 공정. 도 7의 공정 T2). 이때, 레지스트막(R)과 희석 현상액(M)이 접촉함으로써 레지스트막(R)의 현상이 약간 진행되어 용해 생성물(U)이 발생된다. 이 용해 생성물(U)은, 희석 현상액(M)의 흐름에 수반하여, 액고임의 외주 방향에 체류한다. 또한, 순수(P)의 공급량과 현상액(Q)의 공급량과의 비율, 다시 말해, 희석 현상액(M)의 농도는, 예를 들어 TMAH의 농도가 대략 2.38％보다 낮아지도록 설정된다.
이어서, 희석용 현상액 공급 노즐(158)로부터의 현상액의 공급을 계속하면서, 스핀 척(140)에 의해 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도까지 가속시킨다(도 8의 시간 t1 내지 t2). 이에 의해 도 11에 도시하는 바와 같이, 희석 현상액(M)이, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 외주 방향을 향하여 확산된다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 전체면에 희석 현상액(M)의 액막이 형성된다(액막 형성 공정. 도 7의 공정 T3). 또한, 제1 회전 속도로서는, 희석 현상액(M)이 웨이퍼(W)의 외주를 향하여 확산되고, 웨이퍼(W)의 외부로 배출되는 속도이면 되고, 예를 들어 1500rpm 내지 2000rpm이 바람직하고, 본 실시 형태에서는, 1500rpm이다. 또한, 웨이퍼(W)를 가속시킬 때의 가속도는, 예를 들어 3000rpm/초이다.
웨이퍼(W) 위에 희석 현상액(M)의 액막이 형성되면, 웨이퍼(W)의 전체면에서 레지스트막(R)의 현상이 약간 진행되어 용해 생성물(U)이 발생하는데, 비교적 고속인 제1 회전 속도로 희석 현상액(M)을 확산시킴으로써, 용해 생성물(U)은 웨이퍼(W)의 외주부로부터 희석 현상액(M)과 함께 배출된다. 또한, 도 8에서는, 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로 가속하는 과정에서, 예를 들어 400rpm에 도달한 후에 일단 회전 속도를 200rpm까지 감속하고 있지만, 이렇게 감속을 행함으로써, 웨이퍼(W) 위의 희석 현상액(M)에 원심력 이외에 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로의 관성력이 작용하여, 희석 현상액(M)을 보다 균일하게 확산시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로 가속할 때, 도 8에 도시하는 바와 같은 감속은 반드시 행할 필요는 없다.
웨이퍼(W)의 회전 속도가 제1 회전 속도에 도달한 후에는, 예를 들어 0.5초간 제1 회전 속도로 회전을 유지한 후에, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 감속시켜서 웨이퍼(W)를 정지시킨다. 이때, 웨이퍼(W)를 감속시킬 때의 감속도도 3000rpm/초이다(도 8의 시간 t2 내지 t3). 또한, 시간 t2 내지 t3의 사이에도 희석용 현상액 공급 노즐(158)로부터의 현상액의 공급은 계속하고 있다.
이어서, 웨이퍼(W)를 정지시킴과 동시에 희석용 현상액 공급 노즐(158)로부터의 현상액(Q)의 공급을 정지하고, 희석용 현상액 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W) 위로부터 퇴피시킴과 함께, 도 12에 도시하는 바와 같이, 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W) 중심부의 상방으로 이동시킨다. 이때, 현상액 공급 노즐(161)의 하단면(161a)과 웨이퍼(W)의 상면과의 사이에는 소정의 간격의 간극이 형성되어 있고, 이 간극의 거리는 대략 0.5㎜ 내지 2㎜이다.
이어서, 현상액 공급 노즐(161)로부터 현상액(Q)을 공급하여, 도 13에 도시하는 바와 같이, 현상액 공급 노즐(161)의 하단면(161a)과 웨이퍼(W)와의 사이에 현상액(Q)의 액고임을 형성한다(현상액의 액고임 형성 공정. 도 7의 공정 T4). 그와 동시에, 회전 구동 기구(162)에 의해 현상액 공급 노즐(161)을 회전시키면서, 도 14에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심부로부터 웨이퍼(W)의 외주부를 향하여 이동을 개시한다. 이 때, 현상액 공급 노즐(161)은 웨이퍼(W)의 중심을 통과하도록 이동한다. 이 때의 현상액 공급 노즐(161)의 회전 속도는, 바람직하게는 50rpm 내지 200rpm이며, 본 실시 형태에서는 130rpm이다. 현상액 공급 노즐(161)의 웨이퍼(W) 외주부를 향한 이동 속도는 바람직하게는 10㎜/s 내지 100㎜/s이고, 본 실시 형태에서는 15㎜/s이다. 또한, 현상액 공급 노즐(161)의 회전 방향은, 웨이퍼(W)의 회전 방향과는 역방향으로 설정되어 있다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W) 위에서 현상액(Q)을 교반하여, 보다 면 내 균일한 현상 처리를 행할 수 있다.
또한, 현상액 공급 노즐(161)로부터의 현상액(Q)의 공급 개시와 동시에, 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도보다도 늦은 제2 회전 속도로 가속시킨다(도 8의 시간 t3 내지 t4). 제2 회전 속도로서는, 예를 들어 15rpm 내지 30rpm 정도가 바람직하고, 본 실시 형태에서는 30rpm이다. 또한, 웨이퍼(W)를 가속시킬 때의 가속도는, 예를 들어 3000rpm/초이다. 이에 의해, 도 15에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주 방향을 향하여, 서서히 현상액(Q)이 공급된다.
현상액 공급 노즐(161)이 웨이퍼(W)의 외주부 근방에 근접하면, 이어서, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제2 회전 속도보다도 더욱 감속시켜서, 예를 들어 15rpm으로 한다(도 8의 시간 t5). 이 때의 감속도는, 예를 들어 100rpm/초이다. 이와 같이, 현상액 공급 노즐(161)이 웨이퍼(W)의 외주부 근방에 도달하고 나서 웨이퍼(W)의 회전 속도를 떨어뜨림으로써, 원심력에 의해 현상액(Q)이 웨이퍼(W)의 외부로 흘러내리는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 15rpm으로 유지한 채 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W)의 외주단부까지 이동시켜, 웨이퍼(W)의 전체면에 현상액을 공급한다(현상액 공급 공정. 도 7의 공정 T5). 이때, 공정 T3에 있어서 웨이퍼(W) 위에 희석 현상액의 액막이 형성됨으로써, 용해 생성물(U)이 웨이퍼(W) 위에서 배출되고 있으므로, 웨이퍼(W) 위에 현상액(Q)이 공급되어도, 용해 생성물(U)의 발생량은 매우 적은 양으로 억제된다. 그 결과, 용해 생성물(U)의 영향을 받는 일 없이, 웨이퍼(W) 위의 레지스트막(R)의 현상 처리가 행하여진다.
그 후, 현상액 공급 노즐(161)이 웨이퍼(W)의 외주단부에 도달하면, 현상액 공급 노즐(161)로부터의 현상액(Q)의 공급 및 현상액 공급 노즐(161)의 회전을 정지하고(도 8의 시간 t6), 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W) 위에서 퇴피시킨다. 현상액(Q)의 공급 정지 후에도, 웨이퍼(W) 위의 현상액(Q)을 균일하게 하기 위해서, 잠시 동안 웨이퍼(W)의 회전을 유지해도 된다.
그 후, 현상 처리가 종료되면, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 감속시켜서 웨이퍼(W)를 정지시킨다. 이어서, 웨이퍼(W) 위에, 예를 들어 순수 공급 노즐(154)로부터 순수를 공급하여, 웨이퍼(W)의 린스 처리가 행하여진다(도 7의 공정 T6). 이에 의해, 현상액(Q)과 함께 용해된 레지스트가 씻겨져서, 일련의 현상 처리가 종료된다.
현상 처리의 종료 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(42)에 반송되어, 포스트베이크 처리된다(도 7의 공정 S6). 이어서, 웨이퍼(W)는 열처리 장치(43)에 의해 온도 조정된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70), 웨이퍼 반송 장치(23)를 거쳐서 소정의 카세트 적재판(21)의 카세트(C)에 반송되고, 일련의 포토리소그래피 공정이 완료된다.
이상의 실시 형태에 의하면, 우선, 희석 현상액(M)의 액고임을 웨이퍼(W)의 중심부에 형성하고, 이어서 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도까지 가속하여 희석 현상액(M)의 액고임을 웨이퍼(W)의 전체면에 확산시켜, 웨이퍼(W)의 표면에 희석 현상액(M)의 액막을 형성한다(공정 T3). 이때, 웨이퍼(W) 위에는 희석 현상액(M)에 의해 용해 생성물(U)이 발생하는데, 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도까지 가속함으로써 희석 현상액(M)과 함께 용해 생성물(U)이 웨이퍼(W) 상으로부터 배출된다. 그리고, 웨이퍼(W)와, 예를 들어 평행한 하단면(161a)(접액면)을 갖는 현상액 공급 노즐(161)과 웨이퍼(W)와의 사이에 현상액(Q)의 액막을 형성하고, 현상액 공급 노즐(161)로부터의 현상액의 공급을 계속하면서 웨이퍼(W)를 회전시킴과 함께, 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W)의 중심부로부터 웨이퍼(W)의 외주부로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 전체면에 현상액(Q)을 도포한다. 이때, 공정 T3에 있어서, 희석 현상액(M)에 의해 용해 생성물(U)이 이미 제거되어 있으므로, 용해 생성물(U)의 영향을 받는 일 없이 레지스트막(R)의 현상 처리가 행하여진다. 그 결과, 도 16에 도시하는 바와 같이, 현상 시간을 종래보다도 단축한 경우에도 현상 처리를 면 내 균일하게 행할 수 있다. 도 16은, 본 실시 형태의 현상 처리 방법을 사용해서 30초간 현상 처리를 행한 경우의 웨이퍼(W)의 면 내에 있어서의 레지스트 패턴의 선 폭의 변동 정도를 샷마다 색의 농담으로 나타낸 것이다. 도 16에서는, 현상 시간을 60초로 한, 이미 설명한 도 27과 대략 동일 정도로 선 폭의 변동이 억제되어 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 현상 처리의 면 내 균일성을 확보하면서, 현상 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 현상액 공급 노즐(161)을, 웨이퍼(W)의 회전 방향과 반대 방향으로 자전시키면서 웨이퍼(W)의 외주부를 향하여 이동시키므로, 웨이퍼(W) 위에서 현상액(Q)을 교반하여, 보다 면 내 균일한 현상 처리를 행할 수 있다. 또한, 현상액 공급 노즐(161)의 자전은 반드시 행할 필요는 없고, 본 발명자들에 의하면, 자전을 행하지 않는 경우에도, 원하는 현상 정밀도를 실현할 수 있는 것이 확인되고 있다.
또한, 최근 채용되고 있는 액침 노광용 레지스트는, 현상액과의 접촉각이 크고, 현상액을 레지스트막 위에 균일하게 도포하는 것이 용이하지 않지만, 본 실시 형태와 같이, 우선 희석 현상액(M)의 액고임을 고속 회전에 의해 웨이퍼(W) 위의 전체면에 확산시켜, 웨이퍼(W)를 프리웨트 처리함으로써, 레지스트막(R)과 현상액(Q)과의 접촉각을 저감시키는(레지스트막에 대한 현상액의 습윤성이 향상되는) 효과도 기대할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 면 내에 균일하게 현상액을 공급하는 것이 가능하게 되어, 웨이퍼 면 내의 현상 처리의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 레지스트막(R)과 현상액(Q)과의 접촉각이 작아짐으로써, 현상액(Q)의 공급량을 적게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명자들에 의하면, 예를 들어 300㎜의 웨이퍼(W)를 현상하기 위하여 종래에는 80cc 정도 필요했던 현상액(Q)이, 본 실시 형태의 현상 방법을 사용함으로써 43cc 정도까지 저감할 수 있는 것이 확인되고 있다.
또한, 웨이퍼(W)를 프리웨트 처리할 때, 순수로 희석한 희석 현상액(M)을 사용하고 있으므로, 희석 현상액(M)이 낙하하는 위치, 본 실시 형태에서는 웨이퍼(W)의 중심부만 현상이 진행되어 버리는 경우도 없다. 따라서, 이 점에서도, 웨이퍼(W) 면 내를 균일하게 현상 처리할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 공정 T2에서 희석 현상액(M)의 액고임을 형성하는 데 있어서, 순수(P)의 액고임 위에 희석용 현상액(Q)을 공급했지만, 희석 현상액(M)의 액고임의 형성 방법은 본 실시 형태의 내용에 한정되지 않는다. 예를 들어, 희석용 현상액 공급 노즐(158)에, 미리 순수로 희석한 희석 현상액(M)을 공급하도록 하여, 예를 들어 도 17에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(R) 위에 희석 현상액(M)을 직접 공급하여, 당해 희석 현상액(M)의 액고임을 형성하도록 해도 된다. 그렇게 함으로써, 순수(P)의 액고임을 형성하는 공정 T1을 생략할 수 있으므로, 현상 처리의 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 경우, 희석용 현상액 공급 노즐(158)은, 희석 현상액 공급 노즐로서 기능한다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 공정 T3에서 희석 현상액(M)의 액막을 형성 하는 데 있어서, 희석용 현상액 공급 노즐(158)로부터 현상액(Q)을 공급했지만, 희석 현상액(M)의 액막을 형성할 때의 현상액(Q)의 공급을, 현상액 공급 노즐(161)에 의해 행해도 된다. 이러한 경우, 예를 들어 도 18에 도시하는 바와 같이, 순수(P)의 액고임에 현상액 공급 노즐(161)을 접액시키고, 그 상태에서 희석용 현상액(Q)을 공급한다. 그것에 의해, 순수(P)와 현상액(Q)이 희석되어, 공정 T3에 있어서 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로 회전시킴으로써, 웨이퍼(W) 위에 희석 현상액(M)의 액막이 형성된다.
또한, 현상액 공급 노즐(161)에 의해 희석 현상액(M)의 액막을 형성하는 데 있어서는, 현상액 공급 노즐(161)로부터 희석 현상액(M)을 공급할 수 있도록 해 두고, 도 19에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)와 현상액 공급 노즐(161)과의 사이에 직접 희석 현상액(M)의 액고임을 형성해도 된다. 이러한 경우에도, 공정 T3에 있어서 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로 회전시킴으로써, 웨이퍼(W) 위에 희석 현상액(M)의 액막이 형성된다.
또한, 현상액 공급 노즐(161)로부터 현상액(Q) 및 희석 현상액(M)의 양쪽을 공급하는 경우, 현상액 공급 노즐(161)에는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 현상액(Q)을 공급하는 현상액관(250)과, 희석 현상액관(251)이 접속된다. 또한, 현상액 공급 노즐(161)에 회전 구동 기구(162)를 설치하지 않는 경우에는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 현상액관(250)과, 희석 현상액관(251)을 현상액 공급 노즐(161)의 내부에서 합류시켜도 된다. 이러한 경우, 도 20, 도 21에 도시하는 현상액 공급 노즐(161)은, 희석 현상액 공급 노즐로서도 기능한다. 다시 말해, 현상액 공급 노즐(161)과 희석 현상액 공급 노즐은, 공급 구멍(161b)을 공유하고 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 현상액 공급 노즐(161)의 중심부에만 공급 구멍(161b)이 형성되어 있었지만, 예를 들어 도 22에 도시하는 바와 같이, 현상액 공급 노즐(161)의 하단면(161a)에 복수의 공급 구멍(161b)을 형성해도 된다. 복수의 공급 구멍(161b)을 형성함으로써, 하단면(161a)에 균일하게 현상액(Q) 또는 희석 현상액(M)을 공급할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 순수 공급 노즐(154), 희석용 현상액 공급 노즐(158), 현상액 공급 노즐(161)을, 각각 상이한 아암(151, 152, 153)에 의해 지지하고 있었지만, 순수 공급 노즐(154), 희석용 현상액 공급 노즐(158) 및 현상액 공급 노즐(161)을 임의의 하나의 아암에 의해 지지해도 된다. 이러한 경우, 예를 들어 도 23에 도시하는 바와 같이, 현상액 공급 노즐(161)에 순수(P)를 공급하는 순수관(252)을 연통하여 설치해도 된다.
또한, 이상의 실시형태에서는, 공정(T4)에 있어서, 웨이퍼(W) 중심부에 위치시킨 현상액 공급 노즐(161)로부터 현상액(Q)를 공급하고, 웨이퍼(W)의 중심부에 액고임을 형성한 후, 현상액(Q)을 공급하면서 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W)의 중심부로부터 외주 단부까지 이동시킴으로써 웨이퍼(W)의 전체면에 현상액(Q)를 공급했지만, 웨이퍼(W)의 전체면에 현상액(Q)를 공급하는 방법은 본 실시 형태의 내용에 한정되지 않는다. 예를 들어, 공정(T4)에 있어서, 도 24에 도시한 바와 같이, 현상액 공급 노즐(161)에 의해 웨이퍼(W)의 외주 단부에 현상액(Q)의 액고임을 형성하고, 그 후, 현상액(Q)를 공급하면서 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W)의 중심부까지 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)의 전체면에 현상액(Q)를 공급하여도 된다. 이러한 경우에도, 공정(T3)에 있어서 희석 현상액(M)과 함께 용해 생성물(U)을 웨이퍼(W) 상으로부터 배출하여 둠으로써, 용해 생성물(U)의 영향을 받지 않고 레지스트 막(R)의 현상 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 발명자들에 따르면, 공정(T4)에 있어서, 도 24에 도시한 바와 같이 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W)의 외주 단부로부터 중심부를 향해 이동시킴으로써, 현상 처리의 면내 균일성이 향상하는 것이 확인되어 있다. 이것은, 다음과 같은 이유에 의한 것으로 추측된다. 즉, 공정(T3)에 있어서 웨이퍼(W)의 중심부에 희석 현상액(M)을 공급하기 때문에, 웨이퍼(W)의 중심부와 외주부 사이에서 희석 현상액(M)에 접촉하는 시간에 약간의 차이가 생긴다. 그리고, 이 희석 현상액(M)에 의해서도 약간 현상은 진행되기 때문에, 웨이퍼(W)의 중심부와 비교하여, 웨이퍼(W)의 외주부의 선폭이 약간 굵어지는 경향이 보인다. 한편, 도 24에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외주 단부에 현상액(Q)의 액고임을 형성한 후, 현상액 공급 노즐(161)을 웨이퍼(W)의 중심부를 향해 이동시킴으로써, 공정(T3)에 있어서 발생한 희석 현상액(M)과의 접촉 시간의 차이가 상대적으로 완화된다. 이에 의해, 현상 처리의 면내 균일성이 더욱 향상되는 것으로 추측된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허 청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 본 발명은 이 예에 한하지 않고 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
본 발명은, 기판 위의 레지스트막을 현상 처리할 때 유용하다.
1: 기판 처리 시스템
30: 현상 처리 장치
31: 하부 반사 방지막 형성 장치
32: 레지스트 도포 장치
33: 상부 반사 방지막 형성 장치
40: 열처리 장치
154: 순수 공급 노즐
158: 희석용 현상액 공급 노즐
161: 현상액 공급 노즐
200: 제어부
P: 순수
Q: 현상액
R: 레지스트막
W: 웨이퍼

Claims (14)

  1. 기판 위에 현상액을 공급하여, 소정의 패턴을 노광한 기판 위의 레지스트막을 현상하는 현상 처리 방법으로서,
    상기 기판의 중심부에, 순수로 희석한 희석 현상액의 액고임을 형성하는 액고임 형성 공정과,
    그 후, 상기 기판의 회전을 가속하여 상기 희석 현상액의 액고임을 상기 기판의 전체면에 확산시켜, 당해 기판 표면에 상기 희석 현상액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    그 후, 접액면을 갖는 현상액 공급 노즐과 당해 기판과의 사이에 소정의 간격의 간극을 확보한 상태에서, 상기 현상액 공급 노즐로부터 상기 현상액을 공급하여, 상기 기판과 당해 현상액 공급 노즐의 접액면과의 사이에 상기 현상액의 액고임을 형성하면서, 상기 기판의 중심을 통과하는 직경 방향으로 당해 현상액 공급 노즐을 이동시켜, 상기 기판 위에 상기 현상액을 공급하는 현상액 공급 공정을 포함하는 현상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현상액 공급 공정에서의 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 개시 지점은, 상기 기판의 중심부이고, 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 종료 지점은, 상기 기판의 외주부인 현상 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현상액 공급 공정에서의 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 개시 지점은, 상기 기판의 외주부이고, 상기 현상액 공급 노즐의 이동의 종료 지점은, 상기 기판의 중심부인 현상 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액고임 형성 공정에 있어서의 상기 희석 현상액의 액고임의 형성은,
    회전하고 있지 않은 상기 기판의 중심부에 순수를 공급하여 순수의 액고임을 형성하고,
    이어서, 상기 순수의 액고임 위에 상기 희석용 현상액을 공급함으로써 행하여지는 현상 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액고임 형성 공정에 있어서의 상기 희석 현상액의 액고임의 형성은,
    회전하고 있지 않은 상기 기판의 중심부에, 미리 순수로 희석한 상기 희석 현상액을 공급함으로써 행하여지는 현상 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 현상액 공급 공정에서의 상기 현상액 공급 노즐의 이동은, 상기 현상액 공급 노즐의 하면을, 상기 기판의 회전 방향과 반대 방향으로 자전시키면서 행하여지는 현상 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액막 형성 공정은, 상기 기판을 제1 회전 속도까지 가속하여 상기 희석 현상액의 액고임을 상기 기판의 전체면에 확산시키고,
    상기 현상액 공급 공정은, 상기 기판을 제1 회전 속도보다도 늦은 제2 회전 속도로 회전시키면서, 상기 현상액 공급 노즐을 상기 기판의 중심부로부터 상기 기판의 외주부에 이동시키는 현상 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 회전 속도는 1500rpm 내지 2000rpm이고,
    상기 제2 회전 속도는 15rpm 내지 30rpm인 현상 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 있어서, 회전하고 있지 않은 상기 기판을 제1 회전 속도보다도 늦은 제3 회전 속도까지 가속하고,
    그 후, 상기 기판의 회전 속도를 제3 회전 속도보다도 늦은 제4 회전 속도까지 감속하고,
    그 후, 상기 기판을 제1 회전 속도까지 가속하는 현상 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 회전 속도는 200rpm 내지 400rpm인 현상 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 현상 처리 방법을 현상 처리 장치에 의해 실행시키도록, 당해 현상 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
  12. 기판 위에 현상액을 공급하여, 소정의 패턴을 노광한 기판 위의 레지스트막을 현상하는 현상 처리 장치로서,
    상기 기판의 이면을 보유 지지하고, 당해 보유 지지한 기판을 연직축을 중심으로 회전시키는 기판 보유 지지부와,
    접액면을 갖고, 당해 접액면에 현상액을 공급하는 공급 구멍이 형성된 현상액 공급 노즐과,
    상기 현상액 공급 노즐을 이동시키는 이동 기구와,
    상기 기판 위에 순수를 공급하는 순수 공급 노즐과,
    상기 순수 공급 노즐을 이동시키는 다른 이동 기구를 포함하는 현상 처리 장치.
  13. 기판 위에 현상액을 공급하여, 소정의 패턴을 노광한 기판 위의 레지스트막을 현상하는 현상 처리 장치로서,
    상기 기판의 이면을 보유 지지하고, 당해 보유 지지한 기판을 연직축을 중심으로 회전시키는 기판 보유 지지부와,
    접액면을 갖고, 당해 접액면에 현상액을 공급하는 공급 구멍이 형성된 현상액 공급 노즐과,
    상기 현상액 공급 노즐을 이동시키는 이동 기구와,
    상기 기판 위에 희석 현상액을 공급하는 희석 현상액 공급 노즐과,
    상기 희석 현상액 공급 노즐을 이동시키는 다른 이동 기구를 포함하는 현상 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 현상액 공급 노즐과, 상기 희석 현상액 공급 노즐은, 상기 공급 구멍을 공유하고 있는 현상 처리 장치.
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