KR20170088301A

KR20170088301A - 기판 처리 방법, 기억 매체 및 현상 장치

Info

Publication number: KR20170088301A
Application number: KR1020170008862A
Authority: KR
Inventors: 유야 가메이
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2017-08-01
Also published as: JP2017130630A; JP6515827B2

Abstract

베벨부가 형성된 웨이퍼의 주연부의 노광을 행한 후, 현상하는 데 있어서, 베벨부에 형성된 레지스트막을 확실하게 제거하는 기술을 제공하는 것.
웨이퍼(W)의 주연부의 노광 처리가 행해진 웨이퍼(W)에 현상액(D)을 공급하는 데 있어서, 먼저 웨이퍼(W)를 연직축 주위로 회전시키면서, 주연측 노즐(6a)로부터 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 현상액(D)을 토출한다. 이어서 웨이퍼(W)에 중심측 노즐(5)로부터 현상액을 공급하고, 다시 웨이퍼(W)를 회전시켜 표면의 현상액(D)을 떨쳐낸다. 그 후, 다시 웨이퍼(W)를 연직축 주위로 회전시키면서, 주연측 노즐(6a)로부터 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 현상액(D)을 토출한다. 그 후 웨이퍼(W)의 표면에 용해된 레지스트막을 제거하는 순수(P)를 공급한다.

Description

기판 처리 방법, 기억 매체 및 현상 장치 {SUBSTRATE TREATMENT METHOD, STORAGE MEDIUM AND DEVELOPING APPARATUS}

본 발명은, 기판의 표면에 레지스트의 도포막을 형성한 후, 기판의 주연의 노광, 패턴 노광, 현상 처리를 행하여 레지스트 패턴을 형성하는 기술, 및 이 기술에 사용되는 현상 장치에 관한 것이다.

예를 들어 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 당해 레지스트막에 소정의 패턴 마스크를 사용하여 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차 행해져, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다.

한편, 웨이퍼의 전체면에 레지스트막을 도포하였을 때, 주연의 영역에 형성된 레지스트가 반송 아암에 부착되어 파티클의 요인이 될 우려가 있다. 그로 인해, 웨이퍼의 주연부의 레지스트막을 제거하는 공정을 행하는 경우가 있다. 이러한 웨이퍼의 주연부의 레지스트막의 제거 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 웨이퍼의 주연부에 용제를 도포하여, 레지스트막의 제거를 행하는 EBR(Edge bead removal)법이 알려져 있다.

최근에는, 웨이퍼의 더 넓은 영역을 이용하기 위해, 주연부에 있어서의 제거 폭을 좁게 하는 요청이 있다. 그러나 EBR법에 의해 웨이퍼의 주연부의 제거를 행할 때, 웨이퍼 주연의 좁은 영역에만 용제를 공급하는 것이 어려워, 레지스트막의 주연의 상태가 나빠지는 문제가 있다.

일본 특허 공개 제2010-186774호 공보

본 발명은, 이러한 사정하에 이루어진 것이며, 그 목적은, 베벨부가 형성된 기판에 있어서, 표면 전체에 레지스트막을 도포한 후, 주연부의 레지스트의 제거 폭의 협소화를 도모할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있고, 또한 베벨부에 형성된 레지스트막을 확실하게 제거할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 기판 처리 방법은, 반도체 웨이퍼인 기판의 표면에, 노광 부분이 현상액에 용해되는 레지스트를 사용하여 레지스트 패턴을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서,

상기 기판의 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막을 형성하는 공정과,

이어서, 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막이 형성된 상기 기판의 당해 베벨부를 노광하는 공정과,

그 후, 패턴 마스크를 사용하여 상기 기판의 표면을 패턴 노광하는 공정과,

상기 패턴 노광된 기판에 현상액을 공급하는 공정을 포함하고,

상기 현상액을 공급하는 공정은,

상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급하는 제1 공정과, 상기 기판의 표면 전체에 현상액을 공급하는 제2 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기억 매체는, 반도체 웨이퍼인 기판의 표면에, 노광 부분이 현상액에 용해되는 레지스트를 사용하여 레지스트막을 형성하고, 노광 후의 당해 기판에 대해 현상액에 의해 현상을 행하여 레지스트 패턴을 형성하는 기판 처리 장치에 사용되는 프로그램을 저장한 기억 매체이며,

상기 프로그램은,

그 후, 패턴 마스크를 사용하여 상기 기판의 표면이 패턴 노광된 기판에 현상액을 공급하는 공정을 포함하고,

상기 현상액을 공급하는 공정은,

상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급하는 제1 공정과, 상기 기판의 표면 전체에 현상액을 공급하는 제2 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 실행하도록 스텝 군이 짜여져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 현상 장치는, 노광 부분이 현상액에 용해되는 레지스트가 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 도포되고, 베벨부의 노광과, 기판의 표면의 패턴 노광이 행해진 기판에 현상액을 공급하는 현상 장치이며,

기판을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,

기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구와,

기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급하는 제1 현상액 노즐과,

기판의 표면 전체에 현상액을 공급하는 제2 현상액 노즐과,

상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 제1 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하는 제1 스텝과, 상기 기판의 표면 전체에 제2 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하는 제2 스텝을 실행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 반도체 웨이퍼인 기판의 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막을 형성하고, 이어서 기판의 주연부의 레지스트막을 용제로 제거하는 일 없이, 기판의 베벨부를 노광하고, 그리고 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급하고 있다. 따라서 기판 상의 주연부의 레지스트막의 제거 폭의 협소화를 도모할 수 있으므로, 예를 들어 기판의 유효 영역을 확대할 수 있는 등의 효과가 있다. 또한 현상 장치에 있어서 기판의 표면에 현상액의 액 고임이 없는 상태에서 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급함으로써, 베벨부에 있어서의 레지스트막을 확실하게 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 주연 노광 모듈을 도시하는 측면도이다.
도 4는 상기 주연 노광 모듈에 있어서의 주연 노광 처리를 도시하는 설명도이다.
도 5는 현상 장치의 종단면도이다.
도 6은 상기 현상 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 7은 상기 현상 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 8은 상기 현상 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 9는 상기 현상 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 10은 상기 현상 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 11은 상기 현상 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 12는 상기 현상 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 13은 상기 현상 장치의 중심측 노즐을 도시하는 설명도이다.

본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 예를 들어 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이 캐리어 블록(S1)과, 처리 블록(S2)과, 인터페이스 블록(S3)을 직선상으로 접속하여 구성되어 있다. 인터페이스 블록(S3)에는, 또한 웨이퍼(W)에 노광 처리를 행하는 노광 스테이션(S4)이 접속되어 있다. 캐리어 블록(S1)은, 기판인 웨이퍼(W)를 복수매 포함하는 캐리어(C)를 장치 내에 반출입하는 역할을 갖고, 캐리어(C)의 적재대(111)와, 개폐부(112)와, 개폐부(112)를 통해 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 전달 아암(113)을 구비하고 있다. 또한 웨이퍼(W)는, 표면측 및 이면측의 주연이 전체 주위에 걸쳐 모따기되어 베벨부가 형성된 직경 300㎜로 형성되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이 처리 블록(S2)은 웨이퍼(W)에 액 처리를 행하기 위한 제1∼제6 단위 블록(B1∼B6)이 아래부터 차례로 적층되어 구성되고, 각 단위 블록(B1∼B6)은, 대략 동일한 구성이다. 도 1에 있어서 각 단위 블록(B1∼B6)에 부여한 알파벳 문자는, 처리 종별을 표시하고 있고, BCT는 반사 방지막 형성 처리, COT는 레지스트막 형성 처리, DEV는 현상 처리를 나타내고 있다. 이하, 단위 블록 B1, B2를 BCT층(B1, B2), 단위 블록 B3, B4를 COT층(B3, B4), 단위 블록 B5, B6을 DEV층(B5, B6)으로 나타낸다.

여기서는, 웨이퍼(W)의 현상 처리를 행하는 단위 블록인 DEV층(B5)에 대해 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 DEV층(B5)은, 캐리어 블록(S1)으로부터 인터페이스 블록(S3)으로 향하는 직선상의 반송 영역 R5를 이동하는 메인 아암(A5)을 구비하고 있다. 또한 반송 영역 R5의 캐리어 블록(S1)측에는, 서로 적층된 복수의 모듈에 의해 구성되어 있는 선반 유닛(U7)이 설치되어 있다. 전달 아암(113)과 메인 아암(A5) 사이의 웨이퍼(W)의 전달은, 선반 유닛(U7)의 모듈과 전달 아암(114)을 통해 행해진다. DEV층(B5)을 캐리어 블록(S1)측으로부터 보아, 반송 영역 R5의 우측에는, 도포 유닛으로서 현상 장치가 설치되어 있고, 반송 영역 R5의 좌측에는, 웨이퍼(W)를 가열, 냉각하기 위한 열계 모듈(7)을 적층한 선반 유닛(U1∼U6)이 설치되어 있다.

그 밖의 단위 블록은, 설치되는 도포 유닛이 상이하고, BCT층(B1, B2)에는, 현상 장치 대신에, 웨이퍼(W)에 반사 방지막을 도포하는 반사 방지막 도포 장치가 설치되고, COT층(B3, B4)에는, 현상 장치 대신에, 웨이퍼(W)에 레지스트막을 도포하는 레지스트 도포 장치가 설치되어 있다. 또한 COT층(B3, B4)에 있어서의 선반 유닛(U6)에는, 열계 모듈(7) 대신에, 웨이퍼(W)의 주연부의 노광 처리를 행하는 주연 노광 모듈이 설치되어 있다.

도 3은 주연 노광 모듈의 개략도이다. 주연 노광 모듈은, 웨이퍼(W)를 수평으로 보유 지지하는 회전대(41)와, 웨이퍼(W)의 주연부에 예를 들어 자외선을 조사하여 레지스트막을 노광하기 위한 노광부(42)를 구비하고 있다. 회전대(41)는, 회전축(43)을 통해 이동 기구(44)에 접속되어 있다. 이동 기구(44)는, 회전 기구를 구비하고, 회전축(43)을 통해, 회전대(41)를 연직축 주위로 회전시킨다. 또한 회전대(41)는, 이동 기구(44)에 의해 노광부(42)의 노광 영역의 중심과, 회전대(41)의 회전 중심을 연결하는 직선을 따라 진퇴 가능하게 구성되어 있다.

그리고 웨이퍼(W)는 전체면에 레지스트막이 도포된 후, 주연 노광 모듈로 반송되어 회전대(41)에 전달된다. 그리고 회전대(41)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지한 후, 수평 방향으로 이동하여, 위치 결정을 행한다. 이에 의해 도 4에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)는, 노광부(42)로부터 베벨부를 향해 자외선이 조사되는 위치로 이동한다. 그 후 웨이퍼(W)는, 주연부에 자외선이 조사된 상태에서 연직축 주위로 회전된다. 이에 의해 원형의 웨이퍼(W)의 주연부가 일정 폭, 예를 들어 0.3㎜의 폭으로 노광된다. 이 예에서는, 베벨부에 형성된 레지스트막만이 노광된다.

도 2로 되돌아가, 인터페이스 블록(S3)은, 처리 블록(S2)과 노광 스테이션(S4) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 것이며, 복수의 모듈이 서로 적층된 선반 유닛(U8, U9, U10) 및 반송 아암(115∼117)을 구비하고 있다.

계속해서 도포 유닛의 구성에 대해, 현상 장치를 예로 들어 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 현상 장치는 4개의 현상 처리부(11a, 11b, 11c, 11d)를 구비하고, 현상 처리부(11a∼11d)는 기대(10) 상에, 횡방향으로 1열로 배열되어 있다. 각 현상 처리부(11a∼11d)는 각각 마찬가지로 구성되어 있고, 여기서는 현상 처리부(11a)를 예로 들어 설명한다.

도 5에 도시하는 바와 같이 현상 처리부(11a)는, 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 진공 흡착함으로써, 당해 웨이퍼(W)를 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부인 스핀 척(12a)을 구비하고 있다. 이 스핀 척(12a)은, 하방으로부터 축부(13a)를 통해 회전 기구(14a)에 접속되어 있고, 당해 회전 기구(14a)에 의해 연직축 주위로 회전할 수 있다. 또한 이 예에서는, 웨이퍼(W)는, 상방으로부터 보아 시계 방향으로 회전한다.

스핀 척(12a)의 하방측에는, 축부(13a)를, 간극을 개재하여 둘러싸도록 원형판(15a)이 설치된다. 또한 원형판(15a)에는 주위 방향 등간격으로 3개소의 관통 구멍이 형성되고, 각 관통 구멍에는, 승강 핀(18a)이 설치되어 있다. 승강 핀(18a)은, 승강 기구(36a)에 의해 승강하도록 구성되고, 승강 핀(18a)의 승강에 의해 후술하는 현상 장치의 외부의 메인 아암(A5)과 스핀 척(12a) 사이에서, 웨이퍼(W)를 전달한다.

또한 스핀 척(12a)을 둘러싸도록 컵체(21a)가 설치되어 있다. 컵체(21a)는, 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산하거나, 흘러내린 배액을 받아내어, 당해 배액을 현상 장치 외부로 배출한다. 컵체(21a)는, 축부(13a)의 주위에 단면 형상이 산형인 링 형상으로 설치된 산형 가이드부(16a)를 구비하고, 산형 가이드부(16a)의 외주 단부로부터 하방으로 신장되도록 환상의 수직 벽(17a)이 설치되어 있다. 산형 가이드부(16a)는, 웨이퍼(W)로부터 흘러내린 액을, 웨이퍼(W)의 외측 하방으로 가이드한다.

또한, 산형 가이드부(16a)의 외측을 둘러싸도록 수직인 통 형상부(25a)와, 이 통 형상부(25a)의 상부 에지로부터 내측 상방을 향해 비스듬히 신장되는 상측 가이드부(26a)를 구비한 상측 컵체(22a)가 설치되어 있다. 또한, 통 형상부(25a)의 하방측은, 산형 가이드부(16a) 및 수직 벽(17a)의 하방에 단면이 오목형으로 되는 링 형상의 액 수용부(24a)가 형성된 하측 컵체(23a)가 설치되어 있다. 이 액 수용부(24a)에 있어서는, 외주측에 배액로(28a)가 접속됨과 함께, 배액로(28a)보다 내주측에는, 배기관(29a)이 하방으로부터 돌입하는 형태로 설치되어 있다. 상측 컵체(22a)는, 승강 기구(27a)에 의해 승강 가능하게 구성되어, 후술하는 각 노즐이 현상 처리부(11a)의 상방으로 이동할 때에는 노즐의 이동을 방해하지 않도록 도 5 중 쇄선으로 나타내는 하방 위치로 하강하고, 현상액 및 세정액의 떨쳐내기를 행할 때에는, 그 액의 비산을 억제하기 위해 도 5 중 실선으로 나타내는 상방 위치로 상승한다.

도 5에 도시하는 바와 같이 각 현상 처리부(11a∼11d)는, 웨이퍼(W)의 주연을 향해 현상액을 토출하는 제1 현상액 노즐인 주연측 노즐(6a)을 구비하고 있다. 주연측 노즐(6a)은, 예를 들어 상측 컵체(22a)에 있어서의 상측 가이드부(26a)에 설치되어 있다. 또한 주연측 노즐(6a)은, 도 6의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 선단이 웨이퍼(W)의 회전 방향을 향해 경사져, 웨이퍼(W)의 접선 방향으로부터 현상액을 토출하도록 구성되어 있고, 상측 컵체(22a)를 도면 중 실선으로 나타내는 상방 위치까지 상승시켰을 때, 현상액이 웨이퍼(W)의 표면측의 베벨부를 향한 접선 방향으로부터 토출되도록 설치되어 있다. 도 5로 되돌아가 주연측 노즐(6a)은, 현상액 공급관(61a)을 통해, 현상액 공급원(62a)에 접속되어 있다. 도면 중 부호 63a는, 예를 들어 필터, 펌프 등에 의해 구성된 현상액 공급부이다.

또한 도 2에 도시하는 바와 같이 현상 장치는, 각각의 현상 처리부(11a∼11d)에 공통으로 구성된, 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하기 위한 제2 현상액 노즐인 중심측 노즐(5)을 구비하고 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이 중심측 노즐(5)은, 현상액 공급관(51)을 통해, 현상액 공급원(52)에 접속되어 있다. 또한 현상액 공급관(51)에는, 예를 들어 필터, 펌프 등에 의해 구성되는 현상액 공급부(53)가 개재 설치되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이 중심측 노즐(5)은 아암(56)의 선단에 접속되어 있고, 아암(56)의 기단부는 기대(10) 상에 설치된 구동 기구(57)에 접속되어 있다. 도면 중 부호 58은 가이드 레일이며, 기대(10)에 현상 처리부(11a∼11d)의 배열 방향으로 신장되도록 설치되어 있다. 구동 기구(57)는, 이 가이드 레일(58)을 따라, 아암(56) 및 중심측 노즐(5)과 일체로 이동한다. 또한, 구동 기구(57)는, 아암(56)을 통해 중심측 노즐(5)을 승강시키는 도시하지 않은 승강 기구를 구비하고 있다. 구동 기구(57)의 동작은, 제어부(100)로부터의 제어 신호를 받아 제어된다.

또한 각 현상 처리부(11a∼11d)는, 웨이퍼(W)에, 예를 들어 순수 등의 린스액을 공급하는 린스액 노즐(3a∼3d)을 구비하고 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이 린스액 노즐(3a)은, 린스액 공급로(32a)를 통해 린스액 공급원(33a)에 접속되어 있다. 도면 중 부호 34a는, 린스액 공급로(32a)에 개재 설치된 유량 제어부이며, 예를 들어 밸브나 매스 플로우 컨트롤러 등을 구비하고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이 린스액 노즐(3a)은, 현상 처리부(11a∼11d)의 배열 방향에 직교하게 수평 방향으로 신장되는 아암(35a)의 선단에 지지되어 있다. 아암(35a)의 기단부는, 승강 기구(36a)에 접속되어 있다. 린스액 노즐(3a)은, 승강 기구(36a)의 동작에 의해 스핀 척(12a)에 적재된 웨이퍼(W)의 상방 영역과, 현상 처리부(11a)의 측방에 설치된 도시하지 않은 노즐 버스의 사이를 이동한다. 또한 도 2에 있어서의 현상 처리부(11b∼11d)에 있어서, 현상 처리부(11a)에 있어서의 각 부에 대응하는 부분에 대해서는, 현상 처리부(11a)의 설명에서 이용한 숫자와 동일한 숫자를 이용하고, 또한 a 대신에 b, c, d를 각각 부여하여 나타내고 있다.

또한 도 5에 도시하는 바와 같이 각 현상 처리부(11a∼11d)는, 이면 세정 노즐(19a)을 구비하고 있다. 이면 세정 노즐(19a)은, 도시하지 않은 세정액 공급부에 접속되어 있고, 현상 처리 시에 회전하는 웨이퍼(W)의 이면에 세정액, 예를 들어 순수를 공급하여, 웨이퍼(W)의 이면을 세정한다.

현상 장치는, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)를 구비하고 있다. 제어부(100)에는, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 및 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장된 프로그램이 인스톨된다. 인스톨된 프로그램은, 현상 장치의 각 부에 제어 신호를 송신하여 그 동작을 제어하도록 명령(각 스텝)이 내장되어 있다. 또한 여기서 말하는 프로그램이라 함은, 처리 순서를 기술한 레시피도 포함된다. 구체적으로는, 회전 기구(14a∼14d)에 의한 웨이퍼(W)의 회전수의 변경, 중심측 노즐(5), 주연측 노즐(6a∼6d), 린스액 노즐(3a∼3d), 이면 세정 노즐(19a∼19d)의 각 노즐의 이동 및 각 노즐로부터의 처리액의 급단 등의 동작 등이 프로그램에 의해 제어된다.

계속해서 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의, 웨이퍼(W)의 처리에 대해 설명하면, 먼저 캐리어(C)에 의해 반송된 웨이퍼(W)는 전달 아암(113)에 의해, 처리 블록(S2)으로 반송되고, BCT층(B1(B2))→COT층(B3(B4))의 순으로 반송된다. 그리고 웨이퍼(W)는, COT층(B3(B4))에 있어서의 레지스트 도포 장치에서, 표면의 전체에 레지스트막이 도포된 후, 열계 모듈(7)에서 열처리가 행해진다. 이어서 주연 노광 모듈에 반입된다. 이 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 주연부의 레지스트막을 용제로 제거하는 처리를 행하고 있지 않으므로, 레지스트막은, 웨이퍼(W)의 베벨부의 주위 단부까지 형성되어 있다. 그리고 도 4에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 주연으로부터 예를 들어 0.3㎜의 영역에 노광부(42)로부터 자외선이 조사된 상태에서, 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 레지스트막의 주연부가 0.3㎜의 폭으로 노광된다.

그 후 웨이퍼(W)는, 인터페이스 블록(S3)을 통해 노광 스테이션(S4)으로 반송된다. 노광 스테이션(S4)에 있어서는, 레지스트막에 패턴 마스크를 사용하여, 레지스트 패턴을 전사하는 노광 처리가 행해진다. 노광 후의 웨이퍼(W)는 인터페이스 블록(S3)을 통해 DEV층(B5(B6))으로 반송된다.

현상 장치의 작용에 대해 도 6∼도 12를 참조하여 설명한다. 또한 설명의 편의상 반사 방지막은 생략하였다. 노광 스테이션(S4)으로부터 반출된 웨이퍼(W)는, 인터페이스 블록(S3)을 통해, DEV층(B5)의 메인 아암(A5)에 전달된다. 그 후 웨이퍼(W)는 메인 아암(A5)과, 예를 들어 현상 처리부(11a)에 있어서의 승강 핀(18a)의 협동 작용에 의해, 스핀 척(12a)에 적재된다.

계속해서 컵체(21a)의 배기를 개시하고, 이어서 웨이퍼(W)를 100rpm으로 회전시킨다. 또한 상측 컵체(22a)를 상방 위치에 위치시킴과 함께, 도 6의 (a)∼(c)에 도시하는 바와 같이 주연측 노즐(6a)로부터 베벨부를 향해 현상액을 토출한다. 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 주연측 노즐(6a)은, 웨이퍼(W)의 회전 방향으로 경사져, 웨이퍼(W)의 접선 방향으로부터 현상액을 토출하도록 구성되어 있다. 이에 의해 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 주연부의 전체 주위에 걸친 베벨부의 상방에 형성된 레지스트막(R)(도 6의 (c)의 레지스트막(R) 중의 사선이 부여된 부위)이 선행하여 현상 처리된다.

그 후 주연측 노즐(6a)로부터 토출되는 현상액의 공급을 정지하고, 상측 컵체(22a)를 하강시킨 후, 중심측 노즐(5)이 이동하여, 웨이퍼(W)의 중심부의 상방에 위치한다. 그 후, 도 7에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전수를 10rpm으로 감속하고, 회전 속도를 유지한 상태에서, 중심측 노즐(5)로부터 웨이퍼(W)를 향해 현상액(D)의 토출을 개시한다. 이어서 상측 컵체(22a)를 상방 위치로 상승시키고, 또한 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전수를 1500rpm까지 상승시킴과 함께, 중심측 노즐(5)을, 현상액(D)을 토출한 채, 웨이퍼(W)의 주연 방향으로 이동시킨다. 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 현상액(D)이 웨이퍼(W)의 주연을 향해 확산되어, 웨이퍼(W)의 표면 전체가 현상액에 의해 젖은 상태로 된다.

또한 웨이퍼(W)의 회전수를 유지함으로써, 여분의 현상액(D)은 웨이퍼(W)로부터 떨쳐내어지고, 컵체(21a)에 받아내어져 배액된다. 이때 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이 현상액(D)은, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 베벨부의 위치까지 확산되지만, 수평 방향의 힘이 가해지므로, 베벨부에 있어서의 웨이퍼(W)의 중심측의 에지의 위치로부터 베벨부를 뛰어넘어 떨쳐내어져 버린다. 그로 인해, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 레지스트막(R)에 있어서의 베벨부보다 중심측의 사선을 부여한 영역에는, 현상액(D)이 공급되지만, 베벨부에 형성된 레지스트막(R)에는 현상액(D)의 공급량은 적어진다.

그 후 현상액(D)의 공급을 정지하고, 또한 계속해서 웨이퍼(W)의 회전수를 유지함으로써, 도 9에 도시하는 바와 같이 모든 현상액(D)이, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 떨쳐내어진다. 레지스트막(R)에 있어서 노광 처리에 의해 노광된 영역은, 레지스트에 포함되어 있는 감광제로부터 산이 생성되어 있다. 그리고 현상액(D)이 공급됨으로써, 산과 현상액이 반응하여, 레지스트막(R)이 용해된다. 이 결과 용해된 레지스트막(R)은, 웨이퍼(W)로부터 떨쳐내어지는 현상액(D)과 함께 떨쳐내어져 제거된다.

이때 웨이퍼(W)의 베벨부보다 중심측의 영역의 레지스트막(R)은, 중심측 노즐(5)로부터 공급된 현상액(D)이 충분히 공급되어 있으므로, 노광된 영역이 용해되어 제거된다. 또한 웨이퍼(W)의 베벨부의 상방의 레지스트막(R)은, 중심측 노즐(5)로부터 공급된 현상액(D)의 공급량은 적지만, 중심측 노즐(5)로부터 현상액(D)을 공급하기 전에, 주연측 노즐(6a)로부터 현상액(D)을 공급하고 있다. 그로 인해, 웨이퍼(W)의 베벨부의 상방의 레지스트막(R)도 충분히 현상액(D)이 공급되어 있어, 용해되어 제거된다.

현상액을 떨쳐낸 후, 웨이퍼(W)의 회전수를 100rpm으로 강하시킨다. 그 후 상측 컵체(22a)를 하방 위치로 하강시켜, 중심측 노즐(5)을 웨이퍼(W)의 상방으로부터 퇴피시킨다. 이어서 상측 컵체(22a)를 상방 위치에 위치시킴과 함께, 주연측 노즐(6a)로부터 베벨부를 향해 현상액(D)을 토출한다. 이에 의해 도 10에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서의 전체 주위에 걸친 베벨부의 상방에, 또한 현상액이 공급된다. 이로 인해, 베벨부의 레지스트막(R)이 가령 현상되지 않고 남아 있던 경우에도, 현상액(D)이 확실하게 공급되어, 레지스트막(R)이 제거된다.

웨이퍼(W)의 주연부의 레지스트막(R)의 제거 영역은, 도시한 예에서는 편의상 베벨부 전체의 레지스트막(R)으로 하고 있지만, 베벨부의 일부의 레지스트막(R), 즉, 주위 단부 부근의 레지스트막이어도 되고, 이 경우에는 베벨부에 있어서의 웨이퍼(W)의 중심 부근의 레지스트막(R)은 잔류하게 된다. 예를 들어, 레지스트막(R)의 제거 폭이 0.3㎜라고 하면, 베벨부에 있어서의 웨이퍼(W)의 중심 부근의 레지스트막(R)은 잔류한다. 또한 웨이퍼(W)의 주연부의 레지스트막(R)의 제거 영역은, 베벨부의 전체와 베벨부로부터 약간 웨이퍼(W)의 중심으로 치우친 영역도 포함하고 있어도 된다.

프로세스의 설명으로 되돌아가, 그 후, 주연측 노즐(6a)로부터의 현상액(D)의 토출을 정지함과 함께, 상측 컵체(22a)를 하강시킨다. 또한 린스액 노즐(3a)이 이동하여, 웨이퍼(W)의 중심부의 상방에 위치한다. 그리고 상측 컵체(22a)를 상승시킨 후, 도 11에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 향해 린스액 노즐(3a) 및 이면 세정 노즐(19a)로부터, 예를 들어 린스액인 순수(P)를 토출함과 함께, 웨이퍼(W)의 회전수를 1200rpm으로 상승시킨다. 또한 계속해서 린스액 노즐(3a) 및 이면 세정 노즐(19a)로부터, 순수(P)의 공급을 정지함과 함께, 웨이퍼(W)의 회전수를 2000rpm까지 상승시키고, 15초간 회전수를 유지한다.

이에 의해 도 12에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심에 공급된 순수(P)가 웨이퍼(W)의 주연을 향해 흘러 떨쳐내어진다. 용해된 레지스트막(R)은, 현상액(D)을 떨쳐낼 때에 거의 제거되어 있지만, 순수(P)를 웨이퍼(W)의 표면에 공급하여, 떨쳐냄으로써 웨이퍼(W)의 표면에 남아 있던 용해된 레지스트막(R)이 순수(P)에 세정되어 제거된다. 또한 이면측에 공급된 순수(P)도 떨쳐내어져 제거된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막(R)의 노광되어 있지 않은 영역이 남아, 레지스트 패턴이 형성된다.

그 후 상측 컵체(22a)를 하강시켜, 린스액 노즐(3a)을 퇴피시킨 후, 웨이퍼(W)는, 메인 아암(A5)에 의해 현상 장치로부터 선반 유닛(U7)으로 반송되고, 전달 아암(113)을 통해 캐리어 블록(S1)의 소정의 캐리어로 복귀된다.

상술한 실시 형태는, 웨이퍼(W)의 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막(R)을 형성하고, 이어서 웨이퍼(W)의 주연부의 레지스트막(R)을 용제로 제거하는 일 없이, 웨이퍼(W)의 베벨부에 노광을 행하고, 그리고 웨이퍼(W)의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액(D)을 공급하고 있다. 따라서 웨이퍼(W) 상의 주연부의 레지스트막(R)의 제거 폭의 협소화를 도모할 수 있으므로, 예를 들어 웨이퍼(W)의 유효 영역을 확대할 수 있는 등의 효과가 있다.

또한 웨이퍼(W)의 표면 현상액(D)을 떨쳐낸 후, 웨이퍼(W)의 표면을 세정하는 순수(P)를 공급하기 전에도, 주연측 노즐(6a)로부터 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 현상액(D)을 공급하고 있으므로, 더욱 확실하게 베벨부 상방에 형성된 레지스트막(R)을 제거할 수 있어 레지스트막(R)의 잔사를 억제할 수 있다.

또한 중심측 노즐(5)로부터 현상액(D)을 공급하고 있지 않은 상태, 또한 웨이퍼(W)의 표면의 현상액(D)을 떨쳐낸 상태, 즉 웨이퍼(W)에 현상액(D)의 액 고임이 없는 상태에서, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 주연측 노즐(6a)로부터 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 현상액(D)을 토출하고 있다. 그로 인해 웨이퍼(W)의 중심측에 공급되어, 웨이퍼(W)로부터 떨쳐내어지는 현상액(D)과, 베벨부를 향해 토출되는 현상액(D)의 충돌에 의한 액 튀김을 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태에서 현상액(D)을 공급하여 웨이퍼(W)의 표면에 액 고임을 형성하는 현상 장치에 적용해도 된다. 예를 들어, 도 2, 도 5에 도시한 현상 장치에 있어서, 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이 제2 노즐이 되는 중심측 노즐(54)에 있어서의 아암(56)이 신장되는 방향으로 웨이퍼(W)의 직경의 길이보다 긴 범위에 슬릿(55)을 형성하여, 당해 슬릿(55)으로부터 현상액(D)을 토출하도록 구성한다. 그리고 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이 중심측 노즐(54)을 슬릿(55)이 신장되는 방향에 대해 수직인 방향으로 수평 이동하도록 구성한다.

이러한 현상 장치에 있어서, 먼저 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 주연측 노즐(6a)로부터 현상액을 토출하여, 웨이퍼(W)의 표면측 전체 주위에 걸친 베벨부에 현상액(D)을 공급한다. 이어서 웨이퍼(W)를 정지시켜, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이 중심측 노즐(54)로부터 현상액(D)을 토출하면서, 중심측 노즐(54)을 웨이퍼(W)의 상방을 횡단하도록 이동시킨다. 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 현상액이 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면에 현상액의 액 고임이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)를 회전시켜, 현상액(D)을 떨쳐내고, 또한 그 후 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 주연측 노즐(6a)로부터 현상액(D)을 토출하여, 웨이퍼(W)의 표면측의 전체 주위에 걸친 베벨부에 현상액을 공급한다.

이와 같이 웨이퍼(W)를 정지시켜 현상액(D)을 공급하는 경우에 있어서도, 웨이퍼(W)를 회전시켜, 현상액(D)을 떨쳐낼 때에 베벨부를 뛰어넘어 현상액이 배액된다. 그로 인해 현상액의 공급량이 적어져, 레지스트막(R)의 잔사가 남기 쉬워진다. 그로 인해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 주연측 노즐(6a)로부터 현상액(D)을 토출하여, 웨이퍼(W)의 표면측 전체 주위에 걸친 베벨부에 현상액(D)을 공급함으로써 베벨부에 있어서도 충분한 양의 현상액(D)을 공급할 수 있어, 베벨부에 있어서의 레지스트막(R)의 잔사를 억제할 수 있다.

또한 웨이퍼(W)의 전체 주위에 걸친 베벨부를 향해 현상액(D)을 공급하는 데에는, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 주연측 노즐(6a)로부터 현상액(D)을 토출할 필요가 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 중심측에 현상액(D)이 쌓인 상태에서 웨이퍼(W)의 표면에 중심측 노즐(54)로부터 현상액을 공급하려고 하면, 원심력에 의해 떨쳐내어지려고 하는 현상액(D)과, 주연측 노즐(6a)로부터 베벨부에 공급하는 현상액(D)이 충돌하여 액 튀김이 발생할 우려가 있다. 따라서 정지한 상태의 웨이퍼(W)에 현상액(D)을 공급하는 현상 장치에 있어서도, 중심측 노즐(54)로부터 웨이퍼(W)에 현상액(D)을 공급하기 전, 혹은 중심측 노즐(54)로부터 웨이퍼(W)에 현상액(D)을 공급하고, 웨이퍼(W)를 회전시켜, 현상액(D)을 떨쳐낸 후에, 주연측 노즐(6a)로부터 베벨부에 현상액(D)을 공급한다. 이러한 구성으로 함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한 주연측 노즐(6a)로부터 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 현상액(D)의 토출을 행하는 것은, 중심측 노즐(5)로부터 현상액(D)을 공급하기 전과, 웨이퍼(W)의 표면의 현상액(D)을 떨쳐낸 후, 웨이퍼(W)의 표면에 용해된 레지스트막을 제거하는 순수(P)를 공급하기 전 중, 한쪽뿐이어도 된다.

웨이퍼(W)의 표면에 현상액을 공급한 후, 린스액의 공급까지의 시간이 길면 웨이퍼(W)의 표면에 액적의 반점이 생기기 쉬워진다. 그로 인해 중심측 노즐(5)로부터 현상액(D)을 공급하기 전에만, 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 현상액(D)을 토출하도록 해도 된다.

또한 주연측 노즐(6a)로부터 토출되는 현상액(D)의 온도를 중심측 노즐(5)로부터 토출되는 현상액(D)의 온도보다 높게 해도 된다. 현상액(D)의 온도가 높으면, 현상액(D)과 레지스트막의 반응이 활성화된다. 따라서 주연측 노즐(6a)로부터 토출되는 현상액(D)의 온도를 중심측 노즐(5)로부터 토출되는 현상액(D)의 온도보다 높게 함으로써, 베벨부의 상방에 형성된 레지스트막(R)과 현상액(D)의 반응이 촉진되어 용해되기 쉬워지므로, 더욱 확실하게 레지스트막을 제거할 수 있다.

또한 주연측 노즐(6a)로부터 토출되는 현상액(D)의 농도를 중심측 노즐(5)로부터 토출되는 현상액(D)의 농도보다 높게 해도 된다. 현상액(D)의 농도가 높은 경우에도 현상액(D)과 레지스트막(R)의 반응이 활성화되므로 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

나아가, 주연측 노즐(6a)로부터 베벨부를 향해 현상액(D)을 토출한 후, 베벨부 상의 현상액(D)에 질소 가스를 분사하도록 해도 된다. 예를 들어, 스핀 척(12a)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 질소 가스를 토출하는 가스 노즐을 설치한 구성을 들 수 있다. 그리고 주연측 노즐(6a)로부터 베벨부를 향해 현상액을 토출함과 함께, 베벨부를 향해 질소 가스를 분사하면 된다. 현상액(D)에 질소 가스를 분사함으로써, 현상액(D) 중의 용제가 휘발되므로 그 농도가 상승한다. 그로 인해 현상액(D)과 레지스트막(R)의 반응이 활성화되어, 주연측 노즐(6a)로부터 토출되는 현상액(D)의 농도를 높게 하였을 때와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

5 : 중심측 노즐
6a∼6d : 주연측 노즐
12a∼d : 스핀 척
14a∼d : 회전 기구
100 : 제어부
D : 현상액
R : 레지스트막
P : 순수
W : 웨이퍼

Claims

반도체 웨이퍼인 기판의 표면에, 노광 부분이 현상액에 용해되는 레지스트를 사용하여 레지스트 패턴을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 기판의 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막을 형성하는 공정과,
이어서, 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막이 형성된 상기 기판의 당해 베벨부를 노광하는 공정과,
그 후, 패턴 마스크를 사용하여 상기 기판의 표면을 패턴 노광하는 공정과,
상기 패턴 노광된 기판에 현상액을 공급하는 공정을 포함하고,
상기 현상액을 공급하는 공정은,
상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급하는 제1 공정과, 상기 기판의 표면 전체에 현상액을 공급하는 제2 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 공정은, 기판에 현상액의 액 고임이 없는 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 공정 후, 기판에 공급된 현상액을 떨쳐내는 제3 공정을 행하고, 상기 제3 공정을 행한 후, 다시 제1 공정을 행하고, 그 후 기판의 표면 전체에 린스액을 공급함과 함께 기판을 회전시켜 기판의 표면 현상액을 씻어내는 제4 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서의 현상액의 온도는, 제2 공정에 있어서의 현상액의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서의 현상액의 농도는, 제2 공정에 있어서의 현상액의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 공정과 함께, 상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 표면측의 베벨부를 향해 질소 가스를 토출하여, 베벨부의 표면의 현상액의 농도를 높이는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
반도체 웨이퍼인 기판의 표면에, 노광 부분이 현상액에 용해되는 레지스트를 사용하여 레지스트막을 형성하고, 노광 후의 당해 기판에 대해 현상액에 의해 현상을 행하여 레지스트 패턴을 형성하는 기판 처리 장치에 사용되는 프로그램을 저장한 기억 매체이며,
상기 프로그램은,
상기 기판의 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막을 형성하는 공정과,
이어서, 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 레지스트막이 형성된 상기 기판의 당해 베벨부를 노광하는 공정과,
그 후, 패턴 마스크를 사용하여 상기 기판의 표면이 패턴 노광된 기판에 현상액을 공급하는 공정을 포함하고,
상기 현상액을 공급하는 공정은,
상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급하는 제1 공정과, 상기 기판의 표면 전체에 현상액을 공급하는 제2 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 실행하도록 스텝 군이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는, 기억 매체.
제7항에 있어서,
상기 제1 공정은, 기판에 현상액의 액 고임이 없는 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 기억 매체.
노광 부분이 현상액에 용해되는 레지스트가 베벨부의 주위 단부에 이르기까지의 표면 전체에 도포되고, 베벨부의 노광과, 기판의 표면의 패턴 노광이 행해진 기판에 현상액을 공급하는 현상 장치이며,
기판을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구와,
기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 현상액을 공급하는 제1 현상액 노즐과,
기판의 표면 전체에 현상액을 공급하는 제2 현상액 노즐과,
상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 제1 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하는 제1 스텝과, 상기 기판의 표면 전체에 제2 현상액 노즐로부터 현상액을 공급하는 제2 스텝을 실행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 스텝은, 기판에 현상액의 액 고임이 없는 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
제1 현상액 노즐로부터 공급하는 현상액을 온도 조절하는 온도 조절 기구를 구비하고, 상기 제1 스텝에 있어서 공급하는 현상액의 온도는, 제2 스텝에 있어서 공급되는 현상액의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제1 스텝에 있어서 공급하는 현상액의 농도는, 제2 스텝에 있어서 공급되는 현상액의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 질소 가스를 공급하는 가스 공급 노즐을 구비하고,
상기 제1 스텝과 함께, 상기 기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지하여 회전시키면서, 기판의 베벨부를 포함하는 주연부에 가스 공급 노즐로부터 질소 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는, 현상 장치.