KR20210028125A - 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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타카히로 시오자와
히로키 타다토모
아키코 카이
히로시 이치노미야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

레지스트 패턴의 패턴 도괴의 억제에 유효한 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치를 제공한다. 본 개시의 일측면에 따른 기판 처리 방법은, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상액을 레지스트막이 형성된 기판의 표면에 공급하는 것과, 레지스트 패턴이 형성된 기판의 표면에 친수기를 가지는 개질제를 포함하는 개질액을 공급하고, 개질액을 제거하기 위한 린스액을 기판의 표면에 공급하는 세정 처리를 복수 회 실행하는 것과, 세정 처리를 복수 회 실행한 후에 기판의 표면을 건조시키는 것을 포함한다.

Description

기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING METHOD, RECORDING MEDIUM AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 기판 상의 레지스트막을 현상 처리하는 방법(기판 처리 방법)이 개시되어 있다. 이 기판 처리 방법은, 현상액을 공급하여 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 현상된 기판에 수용성 폴리머의 수용액을 도포하는 공정과, 상기 수용액이 도포된 기판에 린스액을 공급하여 기판을 세정하는 공정을 포함하고 있다.
국제공개 2018/116985호
본 개시는 레지스트 패턴의 패턴 도괴의 억제에 유효한 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 일측면에 따른 기판 처리 방법은, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상액을 레지스트막이 형성된 기판의 표면에 공급하는 것과, 레지스트 패턴이 형성된 기판의 표면에 친수기를 가지는 개질제를 포함하는 개질액을 공급하고, 개질액을 제거하기 위한 린스액을 기판의 표면에 공급하는 세정 처리를 복수 회 실행하는 것과, 세정 처리를 복수 회 실행한 후에 기판의 표면을 건조시키는 것을 포함한다.
본 개시에 의하면, 레지스트 패턴의 패턴 도괴의 억제에 유효한 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치가 제공된다.
도 1은 기판 처리 시스템의 개략 구성을 예시하는 모식도이다.
도 2는 도포 현상 장치의 내부 구성을 예시하는 모식도이다.
도 3은 현상 유닛의 구성을 예시하는 모식도이다.
도 4는 제어 장치의 기능상의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 5는 현상 처리에 있어서의 회전 속도의 제어의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 제어 장치의 하드웨어 구성을 예시하는 블록도이다.
도 7은 현상 처리 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 8은 세정 처리 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 세정 처리 순서에 있어서의 개질액의 공급을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는 세정 처리 순서에 있어서의 개질액의 제거를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 개질액에 의한 레지스트 패턴 표면의 반응의 모습을 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 일실시 형태에 대하여 설명한다. 설명에 있어서 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
[기판 처리 시스템]
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 기판 처리 시스템(1)(기판 처리 장치)의 개략 구성을 설명한다. 기판 처리 시스템(1)은 기판에 대하여, 감광성 피막의 형성, 당해 감광성 피막의 노광, 및 당해 감광성 피막의 현상을 실시하는 시스템이다. 처리 대상의 기판은, 예를 들면 반도체의 웨이퍼(W)이다. 감광성 피막은 예를 들면 레지스트막이다. 기판 처리 시스템(1)은 도포·현상 장치(2)와, 노광 장치(3)와, 제어 장치(100)를 구비한다. 노광 장치(3)는 웨이퍼(W)(기판) 상에 형성된 레지스트막(감광성 피막)을 노광하는 장치이다. 구체적으로, 노광 장치(3)는 액침 노광 등의 방법에 의해 레지스트막의 노광 대상 부분에 노광용의 에너지선을 조사한다. 도포·현상 장치(2)는 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트(약액)를 도포하여 레지스트막을 형성하는 처리를 행한다. 또한, 도포·현상 장치(2)는 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다.
(도포·현상 장치)
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 도포·현상 장치(2)(기판 처리 장치)는 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)을 구비한다.
캐리어 블록(4)은, 도포·현상 장치(2) 내로의 웨이퍼(W)의 도입 및 도포·현상 장치(2) 내로부터의 웨이퍼(W)의 도출을 행한다. 예를 들면 캐리어 블록(4)은 웨이퍼(W)용의 복수의 캐리어(C)를 지지 가능하며, 전달 암을 포함하는 반송 장치(A1)를 내장하고 있다. 캐리어(C)는 예를 들면 원형의 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한다. 반송 장치(A1)는 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)으로 전달하고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(C) 내로 되돌린다. 처리 블록(5)은 복수의 처리 모듈(11, 12, 13, 14)을 가진다.
처리 모듈(11)은 도포 유닛(U1)과, 열 처리 유닛(U2)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(11)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성한다. 도포 유닛(U1)은 하층막 형성용의 처리액을 웨이퍼(W) 상에 도포한다. 열 처리 유닛(U2)은 하층막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 하층막으로서 예를 들면, SiO2를 주성분으로 하는 SOG(Spin On Glass)막, 및 SiARC(Silicon-containing Anti-Reflective Coating : 실리콘 함유 반사 방지막)을 들 수 있다.
처리 모듈(12)은 도포 유닛(U1)과, 열 처리 유닛(U2)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(12)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 하층막 상에 레지스트막을 형성한다. 도포 유닛(U1)은 레지스트막 형성용의 처리액으로서 레지스트를 하층막 상에 도포한다. 열 처리 유닛(U2)은 레지스트막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막이 형성된다.
처리 모듈(13)은 도포 유닛(U1)과, 열 처리 유닛(U2)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(13)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 레지스트막 상에 상층막을 형성한다. 도포 유닛(U1)은 상층막 형성용의 처리액을 레지스트막 상에 도포한다. 열 처리 유닛(U2)은 상층막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다.
처리 모듈(14)은 현상 유닛(U3)과, 열 처리 유닛(U4)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(14)은 현상 유닛(U3) 및 열 처리 유닛(U4)에 의해, 노광 후의 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 현상 유닛(U3)은 노광이 끝난 웨이퍼(W)의 표면 상에 현상액을 도포한다. 또한, 현상 유닛(U3)은 도포된 현상액을 린스액 등에 의해 씻어내는 린스 처리를 행한다. 린스 처리의 상세에 대해서는 후술한다. 열 처리 유닛(U4)은 현상 처리에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 현상 처리에 수반하는 열 처리의 구체예로서는, 현상 처리 전의 가열 처리(PEB : Post Exposure Bake), 현상 처리 후의 가열 처리(PB : Post Bake) 등을 들 수 있다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U10)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U10)은 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되고 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는 승강 암을 포함하는 반송 장치(A7)가 마련되어 있다. 반송 장치(A7)는 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U11)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U11)은 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은 노광 장치(3)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 예를 들면 인터페이스 블록(6)은 전달 암을 포함하는 반송 장치(A8)를 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 반송 장치(A8)는 선반 유닛(U11)에 배치된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로 전달한다. 반송 장치(A8)는 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 되돌린다.
(현상 유닛)
이어서, 도 3을 참조하여, 현상 유닛(U3)의 일례에 대하여 설명한다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 현상 유닛(U3)은 예를 들면 회전 유지부(20)와, 현상액 공급부(30)와, 개질액 공급부(50)와, 린스액 공급부(60)와, 용액 공급부(70)를 가진다.
회전 유지부(20)는 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시킨다. 회전 유지부(20)는 예를 들면 유지부(22)와, 회전 구동부(24)를 가진다. 유지부(22)는 표면(Wa)을 위로 하여 수평으로 배치된 웨이퍼(W)의 중심부를 지지하고, 당해 웨이퍼(W)를 예를 들면 진공 흡착 등에 의해 유지한다. 회전 구동부(24)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로 한 액츄에이터이며, 연직인 축선(Ax) 둘레로 유지부(22)를 회전시킨다. 이에 의해, 유지부(22) 상의 웨이퍼(W)가 회전한다. 유지부(22)는 웨이퍼(W)의 중심이 축선(Ax)에 대략 일치하도록 웨이퍼(W)를 유지해도 된다.
현상액 공급부(30)는 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 현상액(이하, '현상액(L1)'이라고 함)을 공급한다. 현상액(L1)은 레지스트 패턴을 형성하기 위한 용액이다. 예를 들면, 현상액(L1)으로서, 수산화 테트라 메틸 암모늄(TMAH)을 포함하는 용액이 이용된다. 현상액 공급부(30)는 노즐(32)과, 공급원(34)과, 노즐 이동 기구(36)를 가져도 된다. 노즐(32)은 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 현상액(L1)을 토출한다. 예를 들면, 노즐(32)은 웨이퍼(W)의 상방에 배치되어, 현상액(L1)을 하방에 토출한다. 공급원(34)은 펌프 등(미도시)에 의해 노즐(32)에 현상액(L1)을 공급한다. 노즐 이동 기구(36)는 전동 모터 등을 동력원으로서, 웨이퍼(W)의 상방의 토출 위치와, 당해 토출 위치로부터 먼 퇴피 위치와의 사이에서 노즐(32)을 이동시킨다. 토출 위치는 예를 들면 웨이퍼(W)의 회전 중심의 연직 상방이다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중심(회전 중심)에 현상액(L1)이 공급된다.
개질액 공급부(50)는 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액(이하, '개질액(L2)'이라고 함)을 공급한다. 개질액(L2)은 레지스트 패턴의 표면을 개질하기 위한 용액이다. 본 명세서에 있어서, 표면의 개질이란, 당해 표면을 친수화하는 것(접촉각을 작게 하는 것)을 의미한다. 개질액은 친수기를 가지는 개질제를 포함하고 있다. 친수기의 일례로서, 히드록시기(OH기)를 들 수 있다. 개질제는 수용성 폴리머를 포함하고 있어도 된다. 일례로서, 수용성 폴리머는, 친수기를 포함하는 모노머의 단독 중합체 혹은 공중합체, 또는 친수기를 가지는 중축합체 등이다.
수용성 폴리머의 구체예로서, 아크릴산, 메타크릴산, 플루오르 아크릴산, 퍼플루오르 알킬산, 비닐 알코올, 비닐 피롤리돈, 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르, 폴리비닐 알코올(부분 감화물을 포함함), 폴리 아크릴산, 폴리 메타크릴산, 폴리비닐 메틸 에테르, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 아세탈(부분 아세탈화물 포함함), 폴리에틸렌 이민, 폴리에틸렌 옥시드, 스티렌-무수 말레산 공중합체, 폴리비닐 아민, 폴리아릴 아민, 옥사졸린기 함유 수용성 수지, 수용성 멜라민 수지, 수용성 요소 수지, 알키드 수지 또는 술폰 아미드, 및 이들이 만드는 염을 들 수 있다. 또한 수용성 폴리머로서, 폴리 글리세린이 이용되어도 된다. 이들 수용성 폴리머가 단독으로 이용되어도 되고, 혹은 2 종 이상이 조합되어 이용되어도 된다. 개질액(L2) 중의 개질제(수용성 폴리머)의 농도는 10% 미만이어도 되고, 혹은 5% 미만이어도 된다. 개질액(L2)에는 계면활성제가 첨가되어 있어도 된다. 계면활성제의 농도는 5% 미만이어도 된다. 개질액(L2)은 산성이어도 되고, 예를 들면 개질액(L2)의 pH가 3 ~ 6이어도 된다.
개질액 공급부(50)는 노즐(52)(개질액용 노즐)과, 공급원(54)과, 노즐 이동 기구(56)를 가져도 된다. 노즐(52)은 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액(L2)을 토출한다. 예를 들면, 노즐(52)은 웨이퍼(W)의 상방에 배치되어, 개질액(L2)을 하방에 토출한다. 공급원(54)은 펌프 등(미도시)에 의해 노즐(52)에 개질액(L2)을 공급한다. 노즐 이동 기구(56)는 전동 모터 등을 동력원으로서, 웨이퍼(W)의 상방의 토출 위치와, 당해 토출 위치로부터 먼 퇴피 위치와의 사이에서 노즐(52)을 이동시킨다. 토출 위치는 예를 들면 웨이퍼(W)의 회전 중심의 연직 상방이다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중심(회전 중심)에 개질액(L2)이 공급된다.
린스액 공급부(60)는 현상액(L1)이 공급된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 린스액(이하, '린스액(L3)'이라고 함)을 공급해도 된다. 린스액 공급부(60)는 개질액(L2)이 공급된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 린스액(L3)을 공급한다. 린스액(L3)은 표면(Wa) 상의 개질액(L2)(현상액(L1))을 제거하기 위한 용액이다. 또한, 개질액(L2)(현상액(L1))을 제거하는 것에는, 표면(Wa) 상에 있어서 개질액(L2)(현상액(L1))을 린스액(L3)으로 치환하는 것이 포함된다. 린스액(L3)은 예를 들면 수계의 세정액이다. 일례로서, 린스액(L3)은 순수이며, 린스액(L3)으로서 DIW(Deionized Water)가 이용되어도 된다.
린스액 공급부(60)는 노즐(62)(린스액용 노즐)과, 공급원(64)과, 노즐 이동 기구(66)를 가져도 된다. 노즐(62)은 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 린스액(L3)을 토출한다. 예를 들면, 노즐(62)은 웨이퍼(W)의 상방에 배치되어, 린스액(L3)을 하방에 토출한다. 공급원(64)은 펌프 등(미도시)에 의해 노즐(62)에 린스액(L3)을 공급한다. 노즐 이동 기구(66)는 전동 모터 등을 동력원으로서, 웨이퍼(W)의 상방의 토출 위치와, 당해 토출 위치로부터 먼 퇴피 위치와의 사이에서 노즐(62)을 이동시킨다. 토출 위치는 예를 들면 웨이퍼(W)의 회전 중심의 연직 상방이다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중심(회전 중심)에 린스액(L3)이 공급된다.
용액 공급부(70)는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 계면활성제를 포함하는 용액(이하, '용액(L4)'이라고 함)을 공급한다. 용액 공급부(70)는 용액(L4)의 공급에 의해, 표면(Wa) 상의 린스액(L3)을 용액(L4)으로 치환한다. 용액(L4)에 포함되는 계면활성제로서, 예를 들면 솔비탄 모노올리에이트, 글리세롤α-모노올리에이트, 폴리에틸렌 글리콜 솔비탄 지방산 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 직쇄 알킬 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 페닐 에테르 직쇄 알킬 부가형, 분기쇄 알킬 부가형, 아세틸렌 글리콜, 음이온계의 라우린산 나트륨, 스테아린산 나트륨, 올레인산 나트륨, 도데실 황산나트륨 또는 도데실 벤젠 술폰산 나트륨 등을 들 수 있다. 이들 계면활성제는 단독으로 이용되어도 되고, 또한 2 종 이상을 조합하여 이용되어도 된다. 용액(L4) 중의 계면활성제의 농도는 5% 미만이어도 된다.
용액 공급부(70)는 노즐(72)과, 공급원(74)과, 노즐 이동 기구(76)를 가져도 된다. 노즐(72)은 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 용액(L4)을 토출한다. 예를 들면, 노즐(72)은 웨이퍼(W)의 상방에 배치되어, 용액(L4)을 하방에 토출한다. 공급원(64)은 펌프 등(미도시)에 의해 노즐(72)에 용액(L4)을 공급한다. 노즐 이동 기구(76)는 전동 모터 등을 동력원으로서, 웨이퍼(W)의 상방의 토출 위치와, 당해 토출 위치로부터 먼 퇴피 위치와의 사이에서 노즐(72)을 이동시킨다. 토출 위치는, 예를 들면 웨이퍼(W)의 회전 중심의 연직 상방이다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중심(회전 중심)에 용액(L4)이 공급된다.
(제어 장치)
이어서, 제어 장치(100)의 구체적인 구성을 예시한다. 제어 장치(100)는 도포·현상 장치(2)를 부분적 또는 전체적으로 제어한다. 제어 장치(100)는 유지부(22)에 웨이퍼(W)를 유지시킨 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 현상액 공급부(30)에 의해 현상액(L1)을 공급시키는 것과, 유지부(22)에 웨이퍼(W)를 유지시킨 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액 공급부(50)에 의해 개질액(L2)을 공급시키고, 린스액 공급부(60)에 의해 린스액(L3)을 공급시키는 세정 처리를 복수 회 실행하는 것과, 세정 처리를 복수 회 실행한 후에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시키도록 당해 웨이퍼(W)의 유지를 유지부(22)에 계속시키는 것을 실행하도록 구성되어 있다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 제어 장치(100)는 기능상의 구성(이하, '기능 모듈'이라고 함)으로서, 현상 제어부(102)와, 린스 제어부(104)와, 세정 제어부(106)와, 치환 제어부(108)와, 건조 제어부(110)를 가진다.
현상 제어부(102)는 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)를 유지부(22)에 유지시킨 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 현상액 공급부(30)에 의해 현상액(L1)을 공급시킨다. 예를 들면, 현상 제어부(102)는 현상액 공급부(30)의 노즐(32)을 축선(Ax) 상(토출 위치)에 배치하도록 노즐 이동 기구(36)를 제어한다. 현상 제어부(102)는 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 레지스트막(R)을 향해 축선(Ax) 상의 노즐(32)로부터 현상액(L1)을 토출하도록 현상액 공급부(30)를 제어한다. 현상 제어부(102)는 현상액(L1)을 공급한 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 형성된 현상액(L1)의 액막을 유지하도록, 당해 웨이퍼(W)를 정지한 상태에서 유지부(22)(회전 유지부(20))에 유지시킨다.
린스 제어부(104)는 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 현상액(L1)을 제거하기 위하여, 당해 표면(Wa)에 린스액 공급부(60)에 의해 린스액(L3)을 공급시켜도 된다. 린스 제어부(104)는, 예를 들면 린스액 공급부(60)의 노즐(62)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(66)를 제어한다. 린스 제어부(104)는 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 축선(Ax) 상의 노즐(62)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 린스액(L3)을 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 린스 제어부(104)는 웨이퍼(W) 상의 현상액(L1)이 린스액(L3)으로 치환되도록, 린스액(L3)을 공급시키면서 웨이퍼(W)의 회전 속도를 조절한다.
일례로서, 린스 제어부(104)는, 도 5에 나타나는 바와 같이 회전 유지부(20)에 의해 회전 속도(ω1)로 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서, 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 의해 개시시킨다. 린스 제어부(104)는 린스액(L3)의 공급 개시 후, 회전 속도(ω1)로부터 회전 속도(ω2)로 웨이퍼(W)의 회전 속도를 올린 상태에서 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 계속시킨다. 린스 제어부(104)는 린스액(L3)의 공급 중에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 회전 속도(ω2)로부터 회전 속도(ω3)로 서서히 저하시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 린스 제어부(104)는 웨이퍼(W)의 회전 속도가 회전 속도(ω3)에 달했을 때에, 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 정지시킨다. 린스액 공급부(60)로부터 공급된 린스액(L3)은, 회전 유지부(20)에 의한 웨이퍼(W)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 확산된다.
회전 속도(ω1)는 린스액(L3)의 공급 개시 시에 표면(Wa)에 도달한 액의 덩어리에 대한 회전의 영향이 작은 낮은 속도로 설정된다. 일례로서, 회전 속도(ω1)는 20 ~ 200 rpm 정도이다. 회전 속도(ω1)는 50 ~ 150 rpm 정도여도 되고, 80 ~ 120 rpm 정도여도 된다. 회전 속도(ω2)는 표면(Wa)에 도달한 린스액(L3)을 웨이퍼(W)의 주연까지 확산시킬 수 있을 정도의 속도로 설정된다. 일례로서 회전 속도(ω2)는 1000 ~ 1400 rpm 정도이다. 회전 속도(ω2)는 1100 ~ 1300 rpm 정도여도 되고, 1150 ~ 1250 rpm 정도여도 된다. 회전 속도(ω3)는 린스액(L3)의 공급 종료 후에 행해지는 처리에 맞추어 설정된다. 회전 속도(ω3)는 회전 속도(ω1)와 동일해도 된다.
세정 제어부(106)는 유지부(22)에 웨이퍼(W)를 유지시킨 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액 공급부(50)에 의해 개질액(L2)을 공급시키고, 린스액 공급부(60)에 의해 린스액(L3)을 공급시키는 세정 처리를 복수 회 실행한다. 세정 제어부(106)는 복수 회의 세정 처리 중 적어도 1 회의 세정 처리에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액(L2)을 공급시킨 후, 린스액(L3)을 공급시키기 전에, 표면(Wa)에 공급된 개질액(L2) 내의 개질제의 농도를 상승시키도록 현상 유닛(U3)을 제어해도 된다. 예를 들면, 세정 제어부(106)는 표면(Wa)에 공급된 개질액(L2)의 용제의 휘발을 촉진시키도록 현상 유닛(U3)을 제어한다.
세정 제어부(106)는 복수 회의 세정 처리에 있어서, 동일한 노즐(52)로부터 개질액(L2)을 공급시키고, 동일한 노즐(62)로부터 린스액(L3)을 공급시켜도 된다. 예를 들면 2 회의 세정 처리를 실행하는 경우에, 세정 제어부(106)는 1 회째의 세정 처리와 2 회째의 세정 처리에 있어서, 동일한 노즐(52)(노즐(62))을 이용하여 개질액(L2)(린스액(L3))을 웨이퍼(W)에 공급시킨다. 또한, 세정 제어부(106)는 웨이퍼(W)를 동일한 위치에 둔 상태에서 복수 회의 세정 처리를 실행한다. 예를 들면, 세정 제어부(106)는 현상 유닛(U3) 내의 동일한 회전 유지부(20)(유지부(22))에 웨이퍼(W)를 유지시킨 상태에서 세정 처리를 반복해도 된다. 세정 제어부(106)는 예를 들면 개질 제어부(112)와, 촉진 제어부(114)와, 제거 제어부(116)를 포함한다.
개질 제어부(112)는, 세정 처리에 있어서, 개질액 공급부(50)의 노즐(52)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(56)를 제어한다. 개질 제어부(112)는 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 축선(Ax) 상(토출 위치)의 노즐(52)로부터 개질액(L2)을 공급하도록 개질액 공급부(50)를 제어한다. 개질 제어부(112)는 웨이퍼(W) 상의 린스액(L3)이 개질액(L2)으로 전환되도록, 개질액(L2)을 공급시키면서 웨이퍼(W)의 회전 속도를 조절한다. 개질 제어부(112)는 예를 들면, 도 5에 나타나는 바와 같이 회전 유지부(20)에 의해 회전 속도(ω3)로 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서, 개질액(L2)의 공급을 개질액 공급부(50)에 의해 개시시킨다. 개질액(L2)의 공급 개시 후, 개질 제어부(112)는 회전 속도(ω3)보다 높은 회전 속도(ω4)로 웨이퍼(W)의 회전 속도를 올리면서, 개질액(L2)의 공급을 개질액 공급부(50)에 계속시킨다. 회전 속도(ω4)는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도달한 개질액(L2)이 웨이퍼(W)의 주연까지 확산될 정도로 설정된다. 회전 속도(ω4)는 회전 속도(ω2)보다 커도 되고, 일례로서 1300 ~ 1700 rpm 정도이다. 회전 속도(ω4)는 1400 ~ 1600 rpm 정도여도 되고, 1450 ~ 1550 rpm 정도여도 된다.
개질 제어부(112)는, 복수 회의 세정 처리에 있어서, 동일한 유량으로 노즐(52)로부터 개질액(L2)을 공급시켜도 되고, 동일한 공급 시간동안, 노즐(52)로부터 개질액(L2)을 공급시켜도 된다. 개질 제어부(112)는, 2 회째 이후의 어느 한 세정 처리에 있어서, 유량 및 공급 시간 중 적어도 일방을 변화시켜도 된다. 예를 들면, 개질 제어부(112)는 2 회째 이후의 어느 한 세정 처리에 있어서, 1 회째의 세정 처리에 비해 유량 및 공급 시간 중 적어도 일방을 작게 해도 된다. 또한, 현상 유닛(U3)이, 노즐(52)과는 다른 개질액용의 노즐을 가지는 경우, 개질 제어부(112)는 복수 회의 세정 처리에 있어서, 상이한 개질액용 노즐로부터 개질액(L2)을 공급시켜도 된다.
촉진 제어부(114)는 적어도 1 회의 세정 처리에 있어서, 표면(Wa) 상의 개질액(L2) 내의 용제의 휘발을 촉진시킴으로써, 개질액(L2) 내의 개질제의 농도를 상승시킨다. 예를 들면, 촉진 제어부(114)는 당해 세정 처리에 있어서, 어떤 용액을 공급시키지 않는 상태에서 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써, 개질액(L2)의 용제의 휘발을 촉진시킨다. 일례로서, 촉진 제어부(114)는, 개질액(L2) 내의 용제는 남아 있지만 개질액(L2)의 농도가 상승할 정도까지 용제의 휘발을 촉진시킨다. 용제의 휘발을 촉진시키기 위하여 촉진 제어부(114)가 웨이퍼(W)의 회전시키는 시간은, 개질 제어부(112)가 개질액(L2)을 공급시키는 시간보다 길어도 된다.
촉진 제어부(114)는 예를 들면 도 5에 나타나는 바와 같이, 개질액(L2)의 공급 정지 후, 회전 속도(ω4)로부터 회전 속도(ω5)로 웨이퍼(W)의 회전 속도를 내리고, 또한 회전 속도(ω5)로부터 회전 속도(ω6)로 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상승시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 일례로서, 회전 속도(ω5)는 300 ~ 700 rpm 정도이다. 회전 속도(ω5)는 400 ~ 600 rpm 정도여도 되고, 450 ~ 550 rpm 정도여도 된다. 회전 속도(ω6)는 표면(Wa) 상의 개질액(L2)의 용제가 남을 정도로 설정된다. 예를 들면, 회전 속도(ω6)는 회전 속도(ω2)와 동일해도 된다. 또한, 촉진 제어부(114)는 웨이퍼(W)의 회전 대신에, 웨이퍼(W) 상의 대략 전면에 개질액(L2)이 확산된 후에, 개질액(L2)에 또한 개질제를 계속 공급함으로써, 개질제의 농도를 상승시켜도 된다. 혹은, 촉진 제어부(114)는 표면(Wa) 상의 개질액(L2)을 가열함으로써 용제를 휘발시켜도 된다.
제거 제어부(116)는, 세정 처리에 있어서, 린스액 공급부(60)의 노즐(62)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(66)를 제어한다. 제거 제어부(116)는 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 축선(Ax) 상의 노즐(62)로부터 린스액(L3)을 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 제거 제어부(116)는, 예를 들면 회전 유지부(20)를 제어하여 회전 속도를 제로로 한 상태에서(웨이퍼(W)가 정지한 상태에서) 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 의해 개시시킨다. 제거 제어부(116)는 린스액(L3)의 공급 위치를 지나는 축선(Ax) 둘레로 웨이퍼(W)를 회전시키면서 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 계속시킨다. 제거 제어부(116)가 린스액(L3)을 공급시키는 시간은, 촉진 제어부(114)가 용제의 휘발을 촉진시키는 시간보다 길어도 된다.
제거 제어부(116)는 웨이퍼(W) 상의 개질액(L2)이 린스액(L3)으로 치환되되록, 린스액(L3)을 공급시키면서 웨이퍼(W)의 회전 속도를 조절한다. 일례로서, 린스액(L3)의 공급 개시 후, 도 5에 나타나는 바와 같이, 제거 제어부(116)는 회전 속도를 제로로부터 회전 속도(ω7)로 서서히 상승시켜, 회전 속도(ω7)로부터 회전 속도(ω8)로 단시간에 상승시킨다. 회전 속도를 제로로부터 회전 속도(ω7)까지 상승시키는 시간은, 회전 속도(ω7)로부터 회전 속도(ω8)까지 상승시키는 시간보다 길어도 되며, 예를 들면 2 배 ~ 20 배 정도여도 된다. 회전 속도(ω7)는 회전 속도(ω1)(회전 속도(ω3))와 동일해도 된다. 회전 속도(ω8)는 회전 속도(ω2)(회전 속도(ω6))와 동일해도 된다.
제거 제어부(116)는 린스액(L3)의 공급이 종료될 때까지, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 회전 속도(ω8)로부터 회전 속도(ω9)로 변경하도록(감소시키도록) 회전 유지부(20)를 제어한다. 제거 제어부(116)는 웨이퍼(W)의 회전 속도가 회전 속도(ω9)에 달했을 때에, 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 정지시킨다. 회전 속도(ω9)는 린스액(L3)의 공급 종료 후의 다음의 처리에 따라 설정된다. 일례로서, 회전 속도(ω9)는 회전 속도(ω3)와 동일하다. 이 경우, 제거 제어부(116)는 린스액(L3)의 공급이 종료된 시점에서의 웨이퍼(W)의 회전 속도와, 다음의 세정 처리에 있어서의 개질액(L2)의 공급 개시 시점에서의 웨이퍼(W)의 회전 속도가 일치하도록, 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)의 회전 속도를 린스액(L3)의 공급 중에 변경시킨다. 이하에서는, 린스액(L3)의 공급 중에 웨이퍼(W)의 회전을 회전 속도(ω8)로부터 회전 속도(ω3)로 변경하는 제어를 '회전 속도의 변경 제어'라고 칭한다.
제거 제어부(116)는 복수 회의 세정 처리 각각에 있어서, 린스액(L3)의 공급 중에 있어서의 회전 속도의 변경 제어를 행해도 된다. 혹은, 제거 제어부(116)는 복수 회의 세정 처리 중 적어도 1 회의 세정 처리에 있어서, 상기 회전 속도의 변경 제어를 행해도 된다. 또한, 제거 제어부(116)가, 상기 회전 속도의 변경 제어를 행하지 않는 경우, 린스액(L3)의 공급 종료 후의 다음의 세정 처리의 개시 전에, 개질 제어부(112)가 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)의 회전을 회전 속도(ω1)로 조절해도 된다.
또한, 현상 유닛(U3)이 노즐(62)과는 다른 린스액용의 노즐을 가지는 경우, 제거 제어부(116)는 복수 회의 세정 처리에 있어서, 상이한 린스액용 노즐로부터 린스액(L3)을 공급시켜도 된다. 복수 회의 세정 처리에서의 린스액의 공급과, 복수 회의 세정 처리 전에 행해지는 린스액의 공급에 있어서, 제어 장치(100)는 상이한 린스액용의 노즐(다른 린스액 공급부)로부터 린스액을 각각 공급시켜도 되고, 상이한 종류의 린스액을 공급시켜도 된다.
치환 제어부(108)는 복수 회의 세정 처리가 실시된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시키기 전에, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 린스액(L3)을, 계면활성제를 포함하는 용액(L4)으로 치환하도록 현상 유닛(U3)을 제어한다. 린스액(L3)으로부터 용액(L4)으로 치환하는 것에는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 린스액(L3)의 적어도 일부가 제거되어, 표면(Wa) 상에 린스액(L3)과 용액(L4)이 혼재하는 것도 포함된다. 치환 제어부(108)는 예를 들면 용액 공급부(70)의 노즐(72)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(76)를 제어한다. 치환 제어부(108)는 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 축선(Ax) 상의 노즐(72)로부터 용액(L4)을 공급하도록 용액 공급부(70)를 제어한다. 치환 제어부(108)는 웨이퍼(W) 상의 린스액(L3)이 용액(L4)으로 치환되도록, 용액(L4)을 공급시키면서 웨이퍼(W)의 회전 속도를 조절한다. 치환 제어부(108)는 예를 들면 회전 속도(ω10)로 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 용액(L4)의 공급을 계속시킨다. 회전 속도(ω10)는 용액(L4)을 웨이퍼(W)의 주연에 확산시킬 수 있을 정도로 설정되며, 일례로서, 회전 속도(ω5)와 동일하다.
건조 제어부(110)는 세정 제어부(106)가 세정 처리를 복수 회 실행한 후에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시키(레지스트 패턴의 오목부에 충전되어 있는 액체를 제거하)도록, 어떤 용액을 공급하지 않은 상태에서 당해 웨이퍼(W)의 유지를 유지부(22)에 계속시킨다. 건조 제어부(110)는 예를 들면 회전 유지부(20)에 의해 회전 속도(ω11)로 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 용액(L4)을 제거시킨다. 회전 속도(ω11)는 표면(Wa) 상의 용액(L4)이 웨이퍼(W)의 외주로 튕겨질 정도로 설정된다. 일례로서, 회전 속도(ω11)는 회전 속도(ω4)와 동일하다.
제어 장치(100)는 하나 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 예를 들면 제어 장치(100)는, 도 6에 나타나는 회로(120)를 가진다. 회로(120)는 하나 또는 복수의 프로세서(122)와, 메모리(124)와, 스토리지(126)와, 입출력 포트(128)를 가진다. 스토리지(126)는 예를 들면 하드 디스크 등, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체를 가진다. 기억 매체는 후술하는 기판 처리 순서(현상 처리 순서)를 제어 장치(100)에 실행시키기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 기억 매체는 불휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 등의 취출 가능한 매체여도 된다. 메모리(124)는 스토리지(126)의 기억 매체로부터 로드한 프로그램 및 프로세서(122)에 의한 연산 결과를 일시적으로 기억한다. 프로세서(122)는 메모리(124)와 협동하여 상기 프로그램을 실행함으로써, 상술한 각 기능 모듈을 구성한다. 입출력 포트(128)는 프로세서(122)로부터의 지령에 따라, 제어 대상의 부재와의 사이에서 전기 신호의 입출력을 행한다.
제어 장치(100)가 복수의 제어용 컴퓨터로 구성되는 경우, 현상 제어부(102), 린스 제어부(104), 세정 제어부(106)(개질 제어부(112), 촉진 제어부(114) 및 제거 제어부(116)), 치환 제어부(108) 그리고 건조 제어부(110)가 각각, 개별의 제어용 컴퓨터에 의해 실현되고 있어도 된다. 혹은, 이들 각 기능 모듈이 각각, 2 개 이상의 제어용 컴퓨터의 조합에 의해 실현되고 있어도 된다. 이러한 경우, 복수의 제어용 컴퓨터는, 서로 통신 가능하게 접속된 상태에서, 후술하는 기판 처리 순서를 제휴하여 실행해도 된다. 또한, 제어 장치(100)의 하드웨어 구성은, 반드시 프로그램에 의해 각 기능 모듈을 구성하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 제어 장치(100)의 각 기능 모듈은 전용의 논리 회로 또는 이를 집적한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있어도 된다.
[기판 처리 순서]
이어서, 기판 처리 방법의 일례로서, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 기판 처리 순서를 설명한다. 제어 장치(100)는 예를 들면 이하의 순서로 도포·현상 처리를 포함하는 기판 처리를 실행하도록 기판 처리 시스템(1)을 제어한다. 먼저 제어 장치(100)는, 캐리어(C) 내의 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 반송하도록 반송 장치(A1)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(11)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(11) 내의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(100)는 이 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상에 하층막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 이 후 제어 장치(100)는, 하층막이 형성된 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(12)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(12) 내의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(100)는 이 웨이퍼(W)의 하층막 상에 레지스트막(R)을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 이 후 제어 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(13)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(13) 내의 각 유닛으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(100)는 이 웨이퍼(W)의 레지스트막(R) 상에 상층막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 이 후 제어 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U11)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U11)에 수용된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로 보내도록 반송 장치(A8)를 제어한다. 그리고 노광 장치(3)에 있어서, 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막(R)에 노광 처리가 실시된다. 이 후 제어 장치(100)는, 노광 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로부터 받아들여, 당해 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U11)에 있어서의 처리 모듈(14)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A8)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(14)의 열 처리 유닛(U4)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 그리고, 제어 장치(100)는 현상 처리에 수반하는 열 처리, 현상 처리 및 린스 처리를 포함하는 처리 순서(이하, '현상 처리 순서'라고 함)를 실행하도록 제어를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 레지스트 패턴이 형성된다. 현상 처리 순서의 상세에 대해서는 후술한다. 이 후 제어 장치(100)는, 현상 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 캐리어(C) 내로 되돌리도록 반송 장치(A7) 및 반송 장치(A1)를 제어한다. 이상에 의해 도포·현상 처리가 종료된다.
(현상 처리 순서)
이어서 도 7 ~ 도 10의 (b)를 참조하여, 현상 처리 순서의 일례에 대하여 설명한다. 도 7은 현상 처리 순서의 일례를 나타내는 순서도이다. 먼저, 제어 장치(100)는 단계(S01)를 실행한다. 단계(S01)에서는, 예를 들면 제어 장치(100)가, 노광 처리가 실시된 웨이퍼(W)에, 정해진 온도로 정해진 시간의 열 처리를 실시하도록 열 처리 유닛(U4)을 제어한다. 그리고, 제어 장치(100)는 현상 전의 열 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 현상 유닛(U3)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S02)를 실행한다. 단계(S02)에서는, 예를 들면 현상 제어부(102)가, 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)를 유지부(22)에 유지시킨 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 현상액 공급부(30)에 의해 현상액(L1)을 공급시킨다. 구체적으로, 현상 제어부(102)는 현상액 공급부(30)의 노즐(32)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(36)를 제어한다. 그리고, 현상 제어부(102)는 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 향해 축선(Ax) 상의 노즐(32)로부터 현상액(L1)을 토출하도록 현상액 공급부(30)를 제어한다. 현상 제어부(102)는 현상액(L1)을 공급한 후에, 당해 웨이퍼(W)를 정지한 상태에서 회전 유지부(20)(유지부(22))에 유지시킴으로써, 레지스트막(R)을 현상 시켜도 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상에 레지스트 패턴이 형성된다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S03)를 실행한다. 단계(S03)에서는, 예를 들면 린스 제어부(104)가, 레지스트 패턴이 형성된 표면(Wa)에 린스액(L3)을 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 구체적으로, 린스 제어부(104)는 린스액 공급부(60)의 노즐(62)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(66)를 제어한다. 그리고, 린스 제어부(104)는 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 축선(Ax) 상의 노즐(62)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 린스액(L3)을 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다. 린스 제어부(104)는 린스액(L3)을 공급시키면서, 회전 속도를 변경시키도록 회전 유지부(20)를 제어해도 된다. 린스 제어부(104)는 예를 들면 린스액(L3)의 공급 개시 시에서는 회전 속도(ω1)로 웨이퍼(W)를 회전시키고, 공급 개시 후에 웨이퍼(W)의 회전을 회전 속도(ω2)로 상승시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 그리고, 린스 제어부(104)는 회전 속도(ω2)로부터 회전 속도(ω3)까지 서서히 웨이퍼(W)의 회전을 감속시키도록 회전 유지부(20)를 제어하고, 웨이퍼(W)의 회전 속도가 회전 속도(ω3)에 달하면, 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 정지시킨다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S04, S05)를 실행한다. 단계(S04, S05)에서는, 예를 들면 세정 제어부(106)가 복수 회의 세정 처리를 실행한다. 복수 회의 세정 처리(세정 처리 순서)의 구체예에 대해서는 후술한다. 세정 제어부(106)가 복수 회의 세정 처리를 실행한 후, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상(레지스트 패턴의 오목부)에는 린스액(L3)이 남아 있다.
정해진 횟수의 세정 처리를 실행한 후에, 제어 장치(100)는 단계(S06)를 실행한다. 단계(S06)에서는, 예를 들면 치환 제어부(108)가, 복수 회의 세정 처리가 실시된 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 린스액(L3)을, 계면활성제를 포함하는 용액(L4)으로 치환하도록 현상 유닛(U3)을 제어한다. 구체적으로, 치환 제어부(108)는 용액 공급부(70)의 노즐(72)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(76)를 제어한다. 그리고, 치환 제어부(108)는 회전 유지부(20)에 의해 회전 속도(ω10)로 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 축선(Ax) 상의 노즐(72)로부터 용액(L4)을 공급하도록 용액 공급부(70)를 제어한다. 치환 제어부(108)는 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 전면에 대략 균일하게 용액(L4)이 확산될 정도의 정해진 시간만큼 용액(L4)의 공급을 계속시키고, 정해진 시간의 경과 후에, 용액(L4)의 공급을 용액 공급부(70)에 정지시켜도 된다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S07)를 실행한다. 단계(S07)에서는, 예를 들면 건조 제어부(110)가, 유지부(22)에 유지시킨 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시킨다(레지스트 패턴의 오목부에 충전되어 있는 액체를 제거한다). 구체적으로, 건조 제어부(110)는 회전 유지부(20)에 의해 회전 속도(ω11)로 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 용액(L4)을 제거시킨다. 건조 제어부(110)는 표면(Wa) 상에 액체(용액(L4))가 남지 않을 정도의 정해진 시간만큼 웨이퍼(W)의 회전을 계속시키고, 정해진 시간의 경과 후에 웨이퍼(W)의 회전을 회전 유지부(20)에 정지시켜도 된다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S08)를 실행한다. 단계(S08)에서는, 예를 들면 제어 장치(100)가, 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)에, 정해진 온도에서 정해진 시간의 열 처리를 실시하도록 열 처리 유닛(U4)을 제어한다. 이에 의해, 현상 후의 열 처리가 행해져, 현상 처리 순서가 종료된다.
(세정 처리 순서)
도 8은 세정 처리 순서의 일례를 나타내는 순서도이다. 이 세정 처리 순서에 있어서, 제어 장치(100)는, 먼저 회전 유지부(20)에 의한 회전 속도(ω3)로의 웨이퍼(W)의 회전이 계속되고 있는 상태에서, 단계(S41)를 실행한다. 단계(S41)에서는, 예를 들면 개질 제어부(112)가, 회전 속도(ω3)로 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에의 개질액(L2)의 공급을 개질액 공급부(50)에 의해 개시시킨다. 구체적으로, 도 9의 (a)에 나타나는 바와 같이, 개질 제어부(112)는 개질액 공급부(50)의 노즐(52)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(56)를 제어한 후에, 개질액(L2)의 공급을 개질액 공급부(50)에 개시시킨다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S42, S43)를 실행한다. 단계(S42)에서는, 예를 들면 개질 제어부(112)가, 회전 속도(ω3)로부터 회전 속도(ω4)로 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상승시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 이에 의해, 도 9의 (a)에 나타나는 바와 같이, 개질액(L2)의 확산에 수반하여 린스액(L3)이 서서히 제거되어 간다(개질액(L2)으로 치환되어 간다). 단계(S43)에서는, 개질 제어부(112)가, 개질액(L2)의 공급을 개질액 공급부(50)에 정지시킨다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S44, S45)를 실행한다. 단계(S44)에서는, 예를 들면 촉진 제어부(114)가, 회전 속도(ω4)로부터 회전 속도(ω5)로 웨이퍼(W)의 회전 속도를 저하시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 그리고, 촉진 제어부(114)는 회전 속도(ω5)로부터 회전 속도(ω6)로 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상승시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 이 후, 도 9의 (b)에 나타나는 바와 같이, 촉진 제어부(114)는 회전 속도(ω6)로의 웨이퍼(W)의 회전을 계속하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 구체적으로, 촉진 제어부(114)는 미리 정해진 시간이 경과할 때까지, 회전 속도(ω6)로의 웨이퍼(W)의 회전을 계속시킨다. 정해진 시간은, 예를 들면 개질액(L2) 내의 개질제의 농도가 상승하여, 개질액(L2)이 고화되지 않을 정도의 시간으로 설정된다. 정해진 시간은 예를 들면 몇 초 ~ 수십 초 정도이다.
정해진 시간의 경과 후, 제어 장치(100)는 단계(S46, S47)를 실행한다. 단계(S46)에서는, 제거 제어부(116)가 웨이퍼(W)의 회전을 정지하도록(회전 속도가 제로가 되도록) 회전 유지부(20)를 제어한다. 단계(S47)에서는, 예를 들면 제거 제어부(116)가, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제로로 한 상태에서(웨이퍼(W)가 정지한 상태에서) 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 개시시킨다. 구체적으로, 도 10의 (a)에 나타나는 바와 같이, 제거 제어부(116)는 린스액 공급부(60)의 노즐(62)을 축선(Ax) 상에 배치하도록 노즐 이동 기구(66)를 제어한다. 그리고, 제거 제어부(116)는 회전 유지부(20)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 축선(Ax) 상의 노즐(62)로부터 린스액(L3)을 공급하도록 린스액 공급부(60)를 제어한다.
이어서, 제어 장치(100)는 단계(S48, S49)를 실행한다. 단계(S48)에서는, 예를 들면 제거 제어부(116)가, 웨이퍼(W)의 회전을 재개시키고, 회전 속도를 변경하도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 일례로서, 먼저, 제거 제어부(116)는 회전 속도(ω7)까지 웨이퍼(W)의 회전을 서서히 가속시킨 후에, 단시간에 회전 속도(ω7)로부터 회전 속도(ω8)까지 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상승시킨다. 이에 의해, 도 10의 (b)에 나타나는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 개질액(L2)이 린스액(L3)으로 치환된다(개질액(L2)이 제거된다). 그리고 제거 제어부(116)는, 회전 속도(ω8)로부터 회전 속도(ω9)(회전 속도(ω3))로 웨이퍼(W)의 회전을 서서히 감속시킨다. 단계(S49)에서는, 예를 들면 제거 제어부(116)가, 린스액(L3)의 공급을 린스액 공급부(60)에 정지시킨다.
이상의 단계(S41 ~ S49)의 처리를 포함하는 1 회의 세정 처리를 종료한 후에, 제어 장치(100)는 단계(S41 ~ S49)의 처리를 반복한다. 또한, 촉진 제어부(114)는 복수 회의 세정 처리 각각에 있어서 단계(S44, S45)의 용제의 휘발 촉진을 행해도 되고, 복수 회의 세정 처리 중 일부에 있어서 단계(S44, S45)를 행해도 된다. 혹은, 제어 장치(100)는 각 세정 처리에 있어서 단계(S44, S45)를 생략해도 된다.
[실시 형태의 효과]
이상 설명한 바와 같이, 상술한 기판 처리 순서는, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상액(L1)을 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 공급하는 것과, 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 친수기를 가지는 개질제를 포함하는 개질액(L2)을 공급하고, 개질액(L2)을 제거하기 위한 린스액(L3)을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 공급하는 세정 처리를 복수 회 실행하는 것과, 세정 처리를 복수 회 실행한 후에 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시키는 것을 포함한다.
기판 처리 시스템(1)은 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(22)와, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상액(L1)을 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 공급하는 현상액 공급부(30)와, 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 친수기를 가지는 개질제를 포함하는 개질액(L2)을 공급하는 개질액 공급부(50)와, 개질액(L2)을 제거하기 위한 린스액(L3)을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 공급하는 린스액 공급부(60)와, 유지부(22)에 웨이퍼(W)를 유지시킨 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 현상액 공급부(30)에 의해 현상액(L1)을 공급시키는 현상 제어부(102)와, 유지부(22)에 웨이퍼(W)를 유지시킨 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액 공급부(50)에 의해 개질액(L2)을 공급시키고, 린스액 공급부(60)에 의해 린스액(L3)을 공급시키는 세정 처리를 복수 회 실행하는 세정 제어부(106)와, 세정 제어부(106)가 세정 처리를 복수 회 실행한 후에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시키도록, 액을 공급하지 않은 상태에서 당해 웨이퍼(W)의 유지를 유지부(22)에 계속시키는 건조 제어부(110)를 구비한다.
웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시킬 시에, 표면(Wa) 상의 액체와 레지스트 패턴의 표면과의 접촉각이 크면, 표면(Wa) 상으로부터 액체를 제거시킬 때에 액체의 덩어리로부터 일부가 떼어내지는 액 조각이 생길 수 있다. 액 조각이 생기면, 레지스트 패턴의 일부의 오목부에 액체가 남아, 당해 개소에 있어서 남은 액체의 표면 장력에 의해 패턴 도괴가 발생해 버린다. 상기 방법(상기 기판 처리 시스템(1))에서는, 복수 회의 세정 처리에 의해 개질액(L2)이 복수 회 공급되어, 레지스트 패턴의 표면이 개질된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상으로부터 액체를 제거할 시에 액 조각이 발생할 가능성이 저감된다. 따라서, 레지스트 패턴의 패턴 도괴의 억제에 유효하다. 또한, 개질액(L2)을 공급하고 린스액(L3)에 의해 당해 개질액(L2)을 제거하는 것을 복수 회 반복함으로써, 현상에 수반하여 발생하는 용해 생성물의 제거에 대해서도 유용하다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는, 개질액(L2)에 의한 레지스트 패턴의 표면에 있어서의 개질의 모습을 모식적으로 나타내고 있다. 도 11의 (a)에는, 1 회째의 세정 처리가 실행된 후의 표면(Wa)의 모습이 나타나고, 도 11의 (b)에는, 2 회째 이후의 세정 처리(복수 회의 세정 처리)가 실행된 후의 표면(Wa)의 모습이 나타나 있다. 도 11의 (a)에 나타나는 바와 같이, 1 회째의 세정 처리에 있어서, 레지스트 패턴(200)의 표면과 개질액(L2) 중의 친수기(202)가 반응함으로써, 레지스트 패턴(200)의 당해 반응 부분에 개질층(204)이 형성된다고 상정된다. 이 때, 개질층(204)은 성긴 상태로 레지스트 패턴(200)에 형성된다. 또한 성긴 상태란, 레지스트 패턴(200)의 전 표면적에 대한 개질층(204)의 표면적이 작은 상태이다. 성긴 상태에서는, 레지스트 패턴(200)의 표면에 있어서 개질층(204)의 불균일이 생겨 있다.
레지스트 패턴(200)의 표면에 성긴 상태로 개질층(204)이 형성된 후에, 2 회째 이후의 세정 처리가 실행되면, 도 11의 (b)에 나타나는 바와 같이, 개질층(204)이, 밀한 상태로 레지스트 패턴(200)에 형성된다. 또한 밀한 상태란, 레지스트 패턴(200)의 전 표면적에 대한 개질층(204)의 표면적이 큰 상태이다. 2 회째 이후의 세정 처리에서는, 전회까지의 세정 처리에 있어서 일부에 개질층(204)이 이미 형성되어 있기 때문에, 반응이 진행되지 않은 개소에 개질제가 보다 침투하여, 당해 개소에 있어서도 친수화가 진행된다고 상정된다. 이에 의해, 개질층(204)이 레지스트 패턴(200)의 표면에 있어서 균일하게 형성되고, 또한 개질층(204)의 두께가 두꺼워진다. 표면(Wa)(하층막) 중 레지스트 패턴(200) 간의 노출 부분을 포함하여, 레지스트 패턴(200)의 표면에 있어서 개질층(204)이 균일하게 형성됨으로써, 표면(Wa) 상으로부터 액체를 제거할 시에 액 조각의 발생이 억제된다고 상정된다. 또한, 레지스트 패턴(200)과, 하층막의 노출 부분에 있어서 접촉각이 상이한 경우에, 개질층(204)을 균일하게 하는 것이 더 유용하다고 상정된다.
상기 개질제는 수용성 폴리머를 포함해도 된다. 수용성 폴리머에는 많은 친수기가 포함되므로, 레지스트 패턴의 표면의 개질을 효율적으로 행할 수 있다.
적어도 1 회의 세정 처리는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액(L2)을 공급한 후, 린스액(L3)을 공급하기 전에, 개질제의 농도를 상승시키는 것을 더 포함해도 된다. 이 경우, 개질제의 농도가 상승함으로써, 레지스트 패턴의 표면에 있어서의 접촉각의 개질이 보다 확실하게 진행된다. 따라서, 레지스트 패턴의 패턴 도괴의 억제에 더 유효하다.
개질제의 농도를 상승시키는 것은, 개질액(L2)의 용제의 휘발을 촉진시키는 것을 포함해도 된다. 이 경우, 간소한 장치에 의해 개질액(L2) 중의 개질제의 농도를 상승시킬 수 있다.
웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 린스액(L3)을 공급하는 것은, 웨이퍼(W)가 정지한 상태에서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 린스액(L3)의 공급을 개시하는 것과, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 린스액(L3)의 공급을 계속하는 것을 포함해도 된다. 웨이퍼(W)가 회전한 상태에서 린스액(L3)의 공급을 개시하면, 공급 개시 시에 있어서 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 부착한 린스액(L3)의 덩어리가 회전에 수반하여 흐트러진다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 주연에 확산되는 액량이 기판의 둘레 방향에 있어서 상이하여, 개질액(L2)의 제거 불균일이 생길 수 있다. 상기 방법에서는, 웨이퍼(W)가 정지하고 있어, 표면(Wa)에 부착한 린스액(L3)의 덩어리에 흐트러짐이 생기기 어렵기 때문에, 상기 제거 불균일의 억제에 유효하다.
웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 개질액(L2)을 공급하는 것은, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 개질액(L2)을 공급하는 것을 포함해도 된다. 웨이퍼(W)를 회전시키면서 린스액(L3)을 공급하는 것은, 린스액(L3)의 공급이 종료된 시점에서의 웨이퍼(W)의 회전 속도와, 다음의 세정 처리에 있어서의 개질액(L2)의 공급 개시 시점에서의 웨이퍼(W)의 회전 속도가 일치하도록, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 린스액(L3)의 공급 중에 변경하는 것을 포함해도 된다. 이 경우, 린스액(L3)의 공급과 다음의 세정 처리와의 사이에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 조절하는 시간이 불필요하다. 따라서, 패턴 도괴의 억제와 스루풋과의 양립이 도모된다.
상술한 기판 처리 순서는, 복수 회의 세정 처리가 실시된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 건조시키기 전에, 당해 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상의 린스액(L3)을, 계면활성제를 포함하는 용액(L4)으로 치환하는 것을 더 포함해도 된다. 용액(L4)의 표면 장력은 작으므로, 건조 시에 패턴 간에 당해 용액(L4)의 일부가 남았다 하더라도, 패턴 도괴가 억제된다. 또한, 레지스트 패턴의 표면에서는 복수 회의 세정 처리에 의해 개질이 진행되고 있으므로, 린스액(L3)으로부터 용액(L4)으로의 치환이 보다 확실히 행해진다. 따라서, 패턴 도괴의 억제에 더 유용하다.
상술한 기판 처리 순서는, 복수 회의 세정 처리에 있어서, 동일한 노즐(52)로부터 개질액(L2)을 공급하고, 동일한 노즐(62)로부터 린스액(L3)을 공급해도 된다. 이 경우, 개질액(L2) 및 린스액(L3)을 공급하는 장치를 간소화할 수 있다.
상술한 기판 처리 순서는, 웨이퍼(W)를 동일한 위치에 둔 상태에서 복수 회의 세정 처리를 실행해도 된다. 이 경우, 복수 회의 세정 처리 사이에 있어서 웨이퍼(W)를 반송하는 시간이 불필요하다. 따라서, 패턴 도괴의 억제와 스루풋과의 양립이 도모된다.
이상, 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 반드시 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 처리 대상의 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들면 글라스 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display) 등이어도 된다.

Claims (11)

  1. 레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상액을 레지스트막이 형성된 기판의 표면에 공급하는 것과,
    상기 레지스트 패턴이 형성된 상기 기판의 표면에 친수기를 가지는 개질제를 포함하는 개질액을 공급하고, 상기 개질액을 제거하기 위한 린스액을 상기 기판의 표면에 공급하는 세정 처리를 복수 회 실행하는 것과,
    상기 세정 처리를 복수 회 실행한 후에 상기 기판의 표면을 건조시키는 것
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질제는 수용성 폴리머를 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 1 회의 상기 세정 처리는, 상기 기판의 표면에 상기 개질액을 공급한 후, 상기 린스액을 공급하기 전에, 상기 개질제의 농도를 상승시키는 것을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개질제의 농도를 상승시키는 것은, 상기 개질액의 용제의 휘발을 촉진시키는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에 상기 린스액을 공급하는 것은,
    상기 기판이 정지한 상태에서, 상기 기판의 표면에 대한 상기 린스액의 공급을 개시하는 것과,
    상기 기판을 회전시키면서 상기 린스액의 공급을 계속하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에 상기 개질액을 공급하는 것은, 상기 기판을 회전시키면서 상기 개질액을 공급하는 것을 포함하고,
    상기 기판을 회전시키면서 상기 린스액을 공급하는 것은, 상기 린스액의 공급이 종료된 시점에서의 상기 기판의 회전 속도와, 다음의 상기 세정 처리에 있어서의 상기 개질액의 공급 개시 시점에서의 상기 기판의 회전 속도가 일치하도록, 상기 기판의 회전 속도를 상기 린스액의 공급 중에 변경하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수 회의 상기 세정 처리가 실시된 상기 기판의 표면을 건조시키기 전에, 상기 기판의 표면 상의 상기 린스액을, 계면활성제를 포함하는 용액으로 치환하는 것을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수 회의 상기 세정 처리에 있어서, 동일한 개질액용 노즐로부터 상기 개질액을 공급하고, 동일한 린스액용 노즐로부터 상기 린스액을 공급하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판을 동일한 위치에 둔 상태에서 복수 회의 상기 세정 처리를 실행하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 기판 처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
  11. 기판을 유지하는 유지부와,
    레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상액을 레지스트막이 형성된 상기 기판의 표면에 공급하는 현상액 공급부와,
    상기 레지스트 패턴이 형성된 상기 기판의 표면에 친수기를 가지는 개질제를 포함하는 개질액을 공급하는 개질액 공급부와,
    상기 개질액을 제거하기 위한 린스액을 상기 기판의 표면에 공급하는 린스액 공급부와,
    상기 유지부에 상기 기판을 유지시킨 상태에서, 상기 기판의 표면에 상기 현상액 공급부에 의해 상기 현상액을 공급시키는 현상 제어부와,
    상기 유지부에 상기 기판을 유지시킨 상태에서, 상기 기판의 표면에 상기 개질액 공급부에 의해 상기 개질액을 공급시키고, 상기 린스액 공급부에 의해 상기 린스액을 공급시키는 세정 처리를 복수 회 실행하는 세정 제어부와,
    상기 세정 제어부가 상기 세정 처리를 복수 회 실행한 후에, 상기 기판의 표면을 건조시키도록, 액을 공급하지 않는 상태에서 상기 기판의 유지를 상기 유지부에 계속시키는 건조 제어부를 구비하는 기판 처리 장치.
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