KR20160012925A - 현상 방법, 현상 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

Abstract

면내 선폭 분포의 균일성을 향상시킨다. 현상 방법은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 위에 배치되고 또한 노광된 레지스트막(R)을 현상해서 레지스트 패턴을 형성하는 현상 방법으로서, 수평하게 유지된 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 직교하는 방향으로 연장되어 있는 회전축의 둘레로 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 상방에 위치하는 토출구(Na)로부터 현상액(L)을 레지스트막(R) 위에 토출하여, 레지스트막(R)의 표면 위에 현상액(L)을 널리 퍼지게 하는 공정과, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 대향하는 하면(Nb)을 갖는 접액 부재(N)를, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 중 접액 부재(N)로부터의 현상액(L)의 공급이 선행된 영역인 선행 영역의 상방에 배치하는 공정을 포함한다.

Description

현상 방법, 현상 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{DEVELOPING METHOD, DEVELOPING APPARATUS, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM}

본 개시는, 노광 후의 레지스트막의 현상 방법, 현상 장치 및 당해 현상 장치에 사용되는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.

현재, 기판의 미세 가공을 행함에 있어서, 포토리소그래피 기술을 사용해서 요철 패턴을 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼) 위에 형성하는 것이 널리 행해지고 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 위에 레지스트 패턴을 형성하는 공정은, 반도체 웨이퍼의 표면에 레지스트막을 형성하는 것과, 이 레지스트막을 소정의 패턴을 따라서 노광하는 것과, 노광 후의 레지스트막과 현상액을 반응시켜서 현상하는 것을 포함한다.

지금까지 다양한 현상 기술이 개발되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1은 정지한 기판 위에 현상액으로 이루어지는 패들(액 고임)을 형성하는 현상 방식을 개시한다. 패들의 형성에는 긴 토출구를 구비한 노즐이 사용되고, 토출구로부터 현상액을 토출하면서 노즐을 기판의 일단에서부터 타단으로 이동시킴으로써 기판 위의 레지스트막의 표면 전체에 현상액이 담긴다. 이하, 편의상, 이 현상 방식을 「정지 현상 방식」이라고 칭한다.

특허문헌 2는, 회전하는 기판에 대하여 현상액을 공급하는 현상 방식을 개시한다. 노즐은 기판의 반경 방향으로 이동하면서, 그 토출구부터 기판을 향해 현상액을 공급한다. 기판의 회전에 의한 원심력의 작용과, 현상액의 공급 위치의 이동에 의해, 레지스트막 위에 현상액의 액막이 형성된다. 이하, 편의상, 회전하는 기판에 대하여 현상액을 공급하는 현상 방식을 「회전 현상 방식」이라고 칭한다.

특허문헌 3은, 회전 현상 방식으로 분류되는 현상 방법의 일례를 개시한다. 즉, 특허문헌 3에 기재된 방법은, 웨이퍼에 대향 배치되는 하면을 갖는 노즐을 사용하는 것으로, 회전하는 웨이퍼와, 그 회전 중심을 포함하는 영역에 배치된 노즐의 하면과의 간극을 액밀 상태로 해서 웨이퍼 위에 액이 공급되고, 그 액이 원심력에 의해 외측으로 퍼져나간다.

일본 특허 공개 제2001-196301호 공보(일본 특허 제3614769호 공보) 일본 특허 공개 제2011-091274호 공보(일본 특허 제4893799호 공보) 일본 특허 공개 제2012-74589호 공보

정지 현상 방식의 경우, 현상액으로 이루어지는 패들에 있어서 현상액의 대류가 발생하기 어려워, 레지스트막과 반응해서 반응성이 저하된 현상액이 그 자리에 머물기 쉽다. 그 때문에, 현상 처리에 비교적 긴 시간을 필요로 하는 경우가 있을 수 있다.

회전 현상 방식의 경우, 공급된 현상액이 기판 위를 흐른다. 이 경우, 현상액이 기판 위에서 유동하므로, 현상액이 유동하면서 레지스트막과 반응하여, 현상액이 흐르는 방향을 따라 현상액의 농도가 변화한다. 그 때문에, 현상액의 액 흐름에 기인하여, 기판의 표면 내에서의 레지스트 패턴의 선폭(CD(Critical dimension)라고도 함. 이하에서는, 레지스트 패턴의 선폭을 간단히 「선폭」이라고 칭하는 경우가 있음)의 분포(기판의 표면 내에서의 선폭의 분포를 「면내 선폭 분포」라고도 함)가 불균일해질 수 있다.

따라서, 본 개시는, 면내 선폭 분포의 균일성을 향상시키는 것이 가능한 현상 방법, 현상 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.

본 개시의 하나의 관점에 관한 현상 방법은, 기판의 표면 위에 배치되고 또한 노광된 레지스트막을 현상해서 레지스트 패턴을 형성하는 현상 방법으로서, 수평하게 유지된 기판의 표면에 직교하는 방향으로 연장되어 있는 회전축의 둘레로 기판을 회전시키는 공정과, 기판의 상방에 위치하는 토출구로부터 현상액을 레지스트막 위에 공급하여, 레지스트막의 표면 위에 현상액을 널리 퍼지게 하는 공정과, 기판의 표면과 대향하는 대향면을 포함하는 접액 부재를, 기판의 표면 중 토출구로부터의 현상액의 공급이 선행된 영역인 선행 영역의 상방에 배치하는 공정을 포함한다.

통상, 현상액의 공급이 선행된 영역일수록, 레지스트막에 대한 현상액의 접액 시간이 길어진다. 그 때문에, 현상액의 공급이 선행된 영역일수록, 레지스트막의 현상액에 대한 용해가 촉진되어, 선폭이 작아짐과 함께, 현상액의 공급이 후행된 영역일수록, 레지스트막의 현상액에 대한 용해가 진행되지 않아, 선폭이 커지는 경향이 있다. 그러나, 본 개시의 하나의 관점에 관한 현상 방법에서는, 기판의 표면과 대향하는 대향면을 갖는 접액 부재를, 기판의 표면 중 토출구로부터의 현상액의 공급이 선행된 영역의 상방에 배치하고 있다. 그 때문에, 접액 부재의 대향면과 레지스트막의 표면의 사이에서, 현상액이 유지된다. 현상액의 공급이 선행된 영역에서, 접액 부재의 존재에 의해 현상액이 유지되면, 현상액 중에 포함되는 용해 생성물의 농도가 대향면과 레지스트막의 표면의 사이에서 높아진다. 따라서, 현상액의 공급이 선행된 영역에서, 레지스트막의 용해가 억제되어, 현상의 진행이 억제된다. 그 결과, 접액 부재를 사용함으로써 현상액의 공급이 선행된 영역에서의 선폭을, 현상액의 공급이 후행된 영역에서의 선폭과 동일 정도로 제어할 수 있다. 이상으로부터, 면내 선폭 분포의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

레지스트막의 표면 위에 현상액을 널리 퍼지게 하는 공정에서는, 기판의 주연부로부터 회전축을 향해서 토출구를 이동시켜도 된다. 이 경우, 기판의 주연측에서 발생한 용해 생성물이, 토출구의 이동에 따라서, 토출구로부터 공급되는 현상액에 수반하여 회전축측으로 이동하기 쉬워진다. 그 때문에, 선폭을 제어하기 위해서 사용되는 용해 생성물이, 기판의 외부로 배출되기 어려워진다. 따라서, 기판의 표면 위에서 생성된 용해 생성물을, 선폭의 제어를 위하여 효과적으로 활용하는 것이 가능하게 된다.

레지스트막의 표면 위에 현상액을 널리 퍼지게 하는 공정에서는, 회전축으로부터 기판의 주연부을 향해서 토출구를 이동시켜도 된다.

접액 부재를 선행 영역의 상방에 배치하는 공정에서는, 접액 부재를 선행 영역의 상방에 소정시간 정지시켜도 된다.

접액 부재를 선행 영역의 상방에 배치하는 공정에서는, 접액 부재에 플러스의 전위가 부가되어 있어도 된다. 용해 생성물은 마이너스로 대전되어 있는 것으로 알려져 있다. 그 때문에, 접액 부재에 플러스의 전위를 부가함으로써, 용해 생성물을 접액 부재의 근방에 체류시키기 쉬워진다.

기판의 회전 속도는 5회전/분 내지 100회전/분이어도 된다. 이 경우, 레지스트막 위에 현상액을 널리 퍼지게 하는 속도를 보다 정확하게 제어할 수 있다.

레지스트막의 표면과 접액 부재의 대향면의 이격 거리는 0.1mm 내지 2.0mm이어도 된다.

접액 부재를 선행 영역의 상방에 배치하는 공정에서는, 기판의 표면 중 토출구로부터 현상액이 공급된 영역의 순서에 따라, 접액 부재를 기판의 표면의 상방에서 이동시켜도 된다. 이 경우, 레지스트막의 용해가 진행되기 쉬운 영역의 순서대로 접액 부재가 이동하므로, 기판의 표면 전체에 있어서 선폭을 동등하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 면내 선폭 분포의 균일성을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.

토출구는 접액 부재의 대향면에 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 현상액의 공급이 접액 부재에 의해 행하여진다. 그 때문에, 부품 개수가 적어지므로, 비용의 저감을 도모할 수 있다.

접액 부재와는 별체의 토출 노즐에 토출구가 형성되어 있어도 된다.

본 개시의 다른 관점에 관한 현상 장치는, 기판의 표면 위에 배치되고 또한 노광된 레지스트막을 현상해서 레지스트 패턴을 형성하는 현상 장치로서, 기판을 수평하게 유지하면서, 기판의 표면에 직교하는 방향으로 연장되어 있는 회전축의 둘레로 기판을 회전시키는 회전 유지부와, 레지스트막 위에 현상액을 공급하는 토출구와, 기판의 표면과 대향하는 대향면을 포함하는 접액 부재와, 접액 부재를 이동시키는 이동 기구와, 레지스트막 위에 현상액이 공급된 상태에서의 기판의 표면 중 레지스트 패턴의 선폭을 조정할 소정의 영역의 상방에 접액 부재가 위치하도록, 이동 기구를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 개시의 다른 관점에 관한 현상 장치에서는, 제어부가 이동 기구를 제어하여, 레지스트막 위에 현상액이 공급된 상태에서의 기판의 표면 중 레지스트 패턴의 선폭을 조정할 소정의 영역의 상방에 접액 부재를 위치시키고 있다. 그 때문에, 접액 부재의 대향면과 레지스트막의 표면의 사이에서 현상액이 유지된다. 접액 부재의 존재에 의해 현상액이 유지되면, 현상액 중에 포함되는 용해 생성물의 농도가 대향면과 레지스트막의 표면의 사이에서 높아진다. 따라서, 레지스트 패턴의 선폭을 조정할 상기 소정의 영역에서, 레지스트막의 용해가 억제되어, 현상의 진행이 억제된다. 그 결과, 상기 영역에서의 선폭을, 다른 영역에서의 선폭과 동일 정도로 제어할 수 있다. 이상으로부터, 면내 선폭 분포의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

접액 부재는 기둥 형상 또는 판 형상을 포함해도 된다.

접액 부재의 주연부에는, 대향면으로부터 기판의 표면을 향해서 연장되는 환상의 돌출부가 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 돌출부의 존재에 의해, 접액 부재의 중앙에서부터 주연을 향하는 현상액의 흐름이 방해된다. 그 때문에, 접액 부재의 대향면과 레지스트막의 표면의 사이에서 현상액을 유지하기 쉬워진다.

접액 부재의 대향면에는, 대향면에서부터 기판의 표면을 향해 연장되는 복수의 돌기부가 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 복수의 돌기부의 존재에 의해, 현상액의 흐름이 방해된다. 그 때문에, 접액 부재의 대향면과 레지스트막의 표면의 사이에서 현상액을 유지하기 쉬워진다.

본 개시의 다른 관점에 관한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 상기 현상 방법을 현상 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록하고 있다. 본 개시의 다른 관점에 관한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에서는, 상기 현상 방법과 마찬가지로,면내 선폭 분포의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 본 명세서에서, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에는, 일시적이지 않은 유형의 매체(non-transitory computer recording medium)(예를 들어, 각종 주기억 장치 또는 보조 기억 장치)나, 전파 신호(transitory computer recording medium)(예를 들어, 네트워크를 통해서 제공 가능한 데이터 신호)가 포함된다.

본 개시에 관한 현상 방법, 현상 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 의하면, 면내 선폭 분포의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

도 1은 기판 처리 시스템을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 현상 유닛을 도시하는 모식도이다.
도 5는 접액 부재를 비스듬히 하방에서 본 모습을 도시하는 사시도이다.
도 6은 접액 부재에 의해 현상액을 레지스트막 위에 공급하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 7은 접액 부재에 의해 현상액을 레지스트막 위에 널리 퍼지게 하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 접액 부재에 의해 현상액을 유지하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (a)는 현상 잔사가 레지스트 패턴의 선폭에 끼치는 영향을 확인하기 위해서 사용한 웨이퍼를 나타내는 도면이다.
도 9의 (b)는 현상 잔사의 농도에 대한 레지스트 패턴의 선폭을 나타내는 그래프이다.
도 10은, 다른 예에서, 접액 부재에 의해 현상액을 레지스트막 위에 널리 퍼지게 하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 다른 예에서, 접액 부재에 의해 현상액을 유지하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 12의 (a)는 다른 예에서의 접액 부재를 비스듬히 하방에서 본 모습을 나타내는 도면이다.
도 12의 (b)는 도 12의 (a)의 Ⅳ-Ⅳ선 단면을 나타내는 도면이다.
도 13의 (a)는 다른 예에서의 접액 부재를 비스듬히 하방에서 본 모습을 나타내는 도면이다.
도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 Ⅴ-Ⅴ선 단면을 나타내는 도면이다.
도 14는 다른 예에서의 현상 유닛을 도시하는 모식도이다.
도 15의 (a)는 다른 예에서의 접액 부재를 비스듬히 상방에서 본 모습을 나타내는 도면이다.
도 15의 (b)는, 도 15의 (a)의 접액 부재에 의해 현상액을 유지하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 16은, 시험 예 1에서의, 웨이퍼 중심으로부터의 거리에 대한 레지스트 패턴의 선폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은, 시험 예 2에서의, 웨이퍼 중심으로부터의 거리에 대한 레지스트 패턴의 선폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은, 시험 예 3에서의, 웨이퍼 중심으로부터의 거리에 대한 레지스트 패턴의 선폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는, 시험 예 4에서의, 웨이퍼 중심으로부터의 거리에 대한 레지스트 패턴의 선폭의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명하는데, 이하의 본 실시 형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명을 이하의 내용에 한정하는 취지가 아니다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 사용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.

[기판 처리 시스템의 구성]

기판 처리 시스템(1)은, 도포 현상 장치(2)와 노광 장치(3)를 구비한다. 노광 장치(3)는, 레지스트막의 노광 처리를 행한다. 구체적으로는, 액침 노광 등의 방법에 의해 레지스트막(감광성 피막)의 노광 대상 부분에 에너지선을 조사한다. 에너지선으로서는, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저, g선, i선 또는 극단 자외선(EUV: Extreme Ultraviolet)을 들 수 있다.

도포 현상 장치(2)는, 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(W)는 원판 형상을 갖지만, 원형의 일부가 절결되어 있거나, 다각형 등의 원형 이외의 형상을 갖는 웨이퍼를 사용해도 된다. 웨이퍼(W)는, 예를 들어 반도체 기판, 유리 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display) 기판 외 기타 각종 기판이어도 된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 도포 현상 장치(2)는, 캐리어 블럭(4)과, 처리 블럭(5)과, 인터페이스 블럭(6)을 구비한다. 캐리어 블럭(4), 처리 블럭(5) 및 인터페이스 블럭(6)은, 수평 방향으로 나열되어 있다.

캐리어 블럭(4)은, 캐리어 스테이션(12)과 반입 반출부(13)를 갖는다. 반입 반출부(13)는, 캐리어 스테이션(12)과 처리 블럭(5)의 사이에 개재한다. 캐리어 스테이션(12)은, 복수의 캐리어(11)를 지지한다. 캐리어(11)는, 예를 들어 원형의 복수매의 웨이퍼(W)를 밀봉 상태로 수용하고, 웨이퍼(W)를 출납하기 위한 개폐 도어(도시하지 않음)를 측면(11a)측에 갖는다(도 3 참조). 캐리어(11)는, 측면(11a)이 반입 반출부(13)측에 면하도록, 캐리어 스테이션(12) 위에 착탈 가능하게 설치된다. 반입 반출부(13)는, 캐리어 스테이션(12) 위의 복수의 캐리어(11)에 각각 대응하는 복수의 개폐 도어(13a)를 갖는다. 측면(11a)의 개폐 도어와 개폐 도어(13a)를 동시에 개방함으로써, 캐리어(11) 내와 반입 반출부(13) 내가 연통한다. 반입 반출부(13)는 수수 아암(A1)을 내장하고 있다. 수수 아암(A1)은, 캐리어(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출해서 처리 블럭(5)에 전달하고, 처리 블럭(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취해서 캐리어(11) 내로 되돌린다.

처리 블럭(5)은, BCT 모듈(하층막 형성 모듈)(14)과, COT 모듈(레지스트막 형성 모듈)(15)과, TCT 모듈(상층막 형성 모듈)(16)과, DEV 모듈(현상 처리 모듈)(17)을 갖는다. 이들 모듈은, 바닥면측에서부터 DEV 모듈(17), BCT 모듈(14), COT 모듈(15), TCT 모듈(16)의 순서대로 나열되어 있다.

BCT 모듈(14)은, 웨이퍼(W)의 표면 위에 하층막을 형성하도록 구성되어 있다. BCT 모듈(14)은, 복수의 도포 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A2)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 하층막 형성용의 도포액을 웨이퍼(W)의 표면에 도포하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들어 냉각판에 의해 냉각해서 열처리를 행하도록 구성되어 있다. BCT 모듈(14)에서 행하여지는 열처리의 구체예로서는, 하층막을 경화시키기 위한 가열 처리를 들 수 있다.

COT 모듈(15)은, 하층막 위에 열경화성 및 감광성의 레지스트막을 형성하도록 구성되어 있다. COT 모듈(15)은, 복수의 도포 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A3)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 레지스트막 형성용의 처리액(레지스트제)을 하층막의 위에 도포하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들어 냉각판에 의해 냉각해서 열처리를 행하도록 구성되어 있다. COT 모듈(15)에서 행하여지는 열처리의 구체예로서는, 레지스트막을 경화시키기 위한 가열 처리(PAB: Pre Applied Bake)를 들 수 있다.

TCT 모듈(16)은, 레지스트막 위에 상층막을 형성하도록 구성되어 있다. TCT 모듈(16)은, 복수의 도포 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A4)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 상층막 형성용의 도포액을 웨이퍼(W)의 표면에 도포하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들어 냉각판에 의해 냉각해서 열처리를 행하도록 구성되어 있다. TCT 모듈(16)에서 행하여지는 열처리의 구체예로서는, 상층막을 경화시키기 위한 가열 처리를 들 수 있다.

DEV 모듈(17)은, 노광된 레지스트막의 현상 처리를 행하도록 구성되어 있다. DEV 모듈(17)은, 복수의 현상 유닛(현상 장치)(U1)과, 복수의 열처리 유닛(U2)과, 이들 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A5)과, 이들 유닛을 거치지 않고 웨이퍼(W)를 반송하는 직접 반송 아암(A6)을 내장하고 있다(도 2 및 도 3 참조). 현상 유닛(U1)은, 레지스트막을 부분적으로 제거해서 레지스트 패턴을 형성하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛(U2)은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들어 냉각판에 의해 냉각해서 열처리를 행한다. DEV 모듈(17)에서 행하여지는 열처리의 구체예로서는, 현상 처리 전의 가열 처리(PEB: Post Exposure Bake), 현상 처리 후의 가열 처리(PB: Post Bake) 등을 들 수 있다.

처리 블럭(5) 내에서의 캐리어 블럭(4)측에는 선반 유닛(U10)이 설치되어 있다(도 2 및 도 3 참조). 선반 유닛(U10)은, 바닥면으로부터 TCT 모듈(16)에 걸치도록 설치되어 있고, 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는 승강 아암(A7)이 설치되어 있다. 승강 아암(A7)은, 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.

처리 블럭(5) 내에서의 인터페이스 블럭(6)측에는 선반 유닛(U11)이 설치되어 있다(도 2 및 도 3 참조). 선반 유닛(U11)은 바닥면으로부터 DEV 모듈(17)의 상부에 걸치도록 설치되어 있고, 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다.

인터페이스 블럭(6)은, 수수 아암(A8)을 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 수수 아암(A8)은, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 취출해서 노광 장치(3)에 전달하고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취해서 선반 유닛(U11)으로 되돌리도록 구성되어 있다.

[현상 유닛의 구성]

계속해서, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 현상 유닛(현상 장치)(U1)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 현상 유닛(U1)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 유지부(20)와, 구동부(이동 기구)(30)와, 현상액 공급부(40)와, 제어부(100)를 구비한다.

회전 유지부(20)는, 회전부(21)와, 유지부(23)를 갖는다. 회전부(21)는, 상방으로 돌출된 샤프트(22)를 갖는다. 회전부(21)는, 예를 들어 전동 모터 등을 동력원으로 해서 샤프트(22)를 회전시킨다. 유지부(23)는, 샤프트(22)의 선단부에 설치되어 있다. 유지부(23) 위에는, 표면(Wa) 위에 노광 후의 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)가 수평하게 배치된다. 유지부(23)는, 예를 들어 흡착 등에 의해 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 유지한다. 즉, 회전 유지부(20)는, 웨이퍼(W)의 자세가 대략 수평인 상태에서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대하여 수직인 축(회전축) 둘레로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 본 실시 형태에서는, 회전축은, 원 형상을 갖는 웨이퍼(W)의 중심을 통과하고 있으므로, 중심축이기도 하다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 유지부(20)는, 상방에서 보아 시계 방향으로 웨이퍼(W)를 회전시킨다.

구동부(30)는, 접액 부재(N)를 구동하도록 구성되어 있다. 구동부(30)는, 가이드 레일(31)과, 슬라이드 블록(32)과, 아암(33)을 갖는다. 가이드 레일(31)은, 회전 유지부(20)(웨이퍼(W))의 상방에서 수평 방향을 따라 연장되어 있다. 슬라이드 블록(32)은, 가이드 레일(31)을 따라 수평 방향으로 이동 가능하도록, 가이드 레일(31)에 접속되어 있다. 아암(33)은, 상하 방향으로 이동 가능하도록, 슬라이드 블록(32)에 접속되어 있다. 아암(33)의 하단부에는 접액 부재(N)가 접속되어 있다.

구동부(30)는, 예를 들어 전동 모터 등을 동력원으로 해서, 슬라이드 블록(32) 및 아암(33)을 이동시키고, 이에 수반해서 접액 부재(N)를 이동시킨다. 평면에서 보아, 접액 부재(N)는, 현상액의 토출 시에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전축에 직교하는 직선 상을 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라서 이동한다.

현상액 공급부(40)는, 현상액 저류부(41)와, 접액 부재(N)와, 공급관(42)과, 펌프(43)와, 밸브(44)를 갖는다. 현상액 저류부(41)는, 현상액(L)(도 6 참조)을 저류한다. 현상액 저류부(41)가 저류하는 현상액(L)으로서는, 포지티브형 포토레지스트용의 현상액이어도 되고, 네가티브형 포토레지스트용의 현상액이어도 된다. 레지스트막(R)의 종류에 따라, 이들 현상액을 적절히 선택해도 된다. 포지티브형 포토레지스트용 현상액으로서 예를 들어 알칼리 수용액을 들 수 있고, 그 알칼리 성분으로서 예를 들어 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드(TMAH)를 들 수 있다. 네가티브형 포토레지스트용 현상액으로서, 예를 들어 유기 용제를 들 수 있다.

접액 부재(N)는, 공급관(42)을 통해서 현상액 저류부(41)에 접속되어 있다. 접액 부재(N)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유지부(23)에 유지된 웨이퍼(W)의 상방에 배치된다. 접액 부재(N)는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태에서 원기둥 형상 또는 원판 형상을 나타낸다. 접액 부재(N)에는, 그 중심축 방향을 따라서 연장되는 관통 구멍(H)이 형성되어 있다. 관통 구멍(H)의 일단은, 공급관(42)과 접속되어 있다. 관통 구멍(H)의 타단은, 공급관(42)을 통해서 현상액 저류부(41)로부터 공급된 현상액(L)을 토출하는 토출구(Na)이다. 그 때문에, 접액 부재(N)는, 현상액(L)의 토출 노즐로서도 기능한다.

접액 부재(N)는, 토출구(Na)로부터 방사 방향으로 넓어지는 하면(대향면)(Nb)을 갖는다. 즉, 토출구(Na)는 하면(Nb)에 형성되어 있다. 하면(Nb)은, 본 실시 형태에서 원 형상을 나타내는 대략 평탄면이며, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 대략 평행한 상태로 대향하고 있다. 그 때문에, 토출구(Na)는 연직 하방을 향하고 있다. 따라서, 현상액(L)은, 토출구(Na)로부터 표면(Wa)을 향해서 하방에 토출된다.

토출구(Na)의 단면 형상은, 예를 들어 원형이어도 된다. 토출구(Na)의 직경은, 1mm 내지 8mm 정도이어도 되고, 3mm 내지 5mm 정도이어도 된다. 하면(Nb)의 직경은, 20mm 내지 200mm 정도이어도 되고, 30mm 내지 100mm 정도이어도 된다.

펌프(43)는, 공급관(42)의 도중에 설치되어, 현상액 저류부(41)로부터 접액 부재(N)에 현상액(L)을 압송한다. 밸브(44)는, 공급관(42)에 있어서 접액 부재(N)와 펌프(43)의 사이에 설치되어 있다. 밸브(44)는, 접액 부재(N)로부터의 현상액(L)의 토출을 개시 또는 정지시킨다.

제어부(100)는, 하나 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성되며, 현상 유닛(U1)을 제어한다. 제어부(100)는, 제어 조건의 설정 화면을 표시하는 표시부(도시하지 않음)와, 제어 조건을 입력하는 입력부(도시하지 않음)와, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로부터 프로그램을 판독하는 판독부(도시하지 않음)를 갖는다. 기록 매체는, 현상 유닛(U1)에 현상 처리를 실행시키기 위한 프로그램을 기록하고 있다. 이 프로그램이 제어부(100)의 판독부에 의해 판독된다. 기록 매체로서는, 예를 들어 반도체 메모리, 광기록 디스크, 자기 기록 디스크, 광자기 기록 디스크이어도 된다. 제어부(100)는, 입력부에 입력된 제어 조건과, 판독부에 의해 판독된 프로그램에 따라서 현상 유닛(U1)을 제어하고, 다음의 현상 처리를 현상 유닛(U1)에 실행시킨다.

[현상 방법]

현상 유닛(U1)을 사용하여, 노광 처리 후의 레지스트막(R)을 현상 처리하는 방법에 대해서 설명한다. 먼저, 레지스트막(R)이 노광 장치(3)에 의해 노광된 후의 웨이퍼(W)를 회전 유지부(20)에 유지시킨다. 이어서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 접액 부재(N)의 하면(Nb)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에서의 주연부와 대향하도록, 제어부(100)가 슬라이드 블록(32) 및 아암(33)을 제어하여, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 상방에 위치시킨다. 이어서, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제어부(100)가 회전부(21)를 제어해서 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서, 제어부(100)가 펌프(43) 및 밸브(44)를 제어하여, 레지스트막(R)의 표면과 하면(Nb)에 의해 형성되는 갭(G)(도 6 참조)에 토출구(Na)로부터 현상액(L)을 공급시키면서, 제어부(100)가 슬라이드 블록(32)을 제어하여, 웨이퍼(W)의 주연부로부터 중앙부(회전축)를 향해서 접액 부재(N)를 이동시킨다(도 7의 (a) 및 (b)에서의 화살표 D1 참조).

접액 부재(N)가 웨이퍼(W)의 회전축 위에 도달한 후, 제어부(100)가 펌프(43) 및 밸브(44)를 제어하여, 토출구(Na)로부터의 현상액(L)의 토출을 정지시킨다. 이렇게 해서, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 레지스트막(R)의 표면 전체에 현상액(L)이 널리 퍼져서, 레지스트막(R)의 현상이 진행된다. 갭(G)의 크기(레지스트막(R)의 표면과 하면(Nb)의 이격 거리)는 0.1mm 내지 2.0mm 정도이어도 되고, 1.0mm 정도이어도 된다.

이때, 웨이퍼(W)의 회전 속도는, 예를 들어 5회전/분 내지 100회전/분이어도 되고, 10회전/분 내지 50회전/분이어도 되고, 20회전/분 내지 40회전/분이어도 된다. 웨이퍼(W)의 회전 속도를 5회전/분 이상으로 함으로써 레지스트막(R) 위에 현상액(L)을 단시간 동안에 충분히 널리 퍼지게 할 수 있다. 웨이퍼(W)의 회전 속도를 100회전/분 이하로 함으로써, 접액 부재(N)로부터 공급된 현상액(L)이 레지스트막(R)의 표면에서 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주연측으로 흘러나오는 것을 충분히 억제할 수 있고, 이에 의해 레지스트막(R) 위에 현상액을 널리 퍼지게 하는 속도를 보다 한층 정확하게 제어할 수 있다.

계속해서, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 접액 부재(N)의 하면(Nb)과 웨이퍼(W)의 표면(Wa)이 대향한 상태 그대로, 제어부(100)가 슬라이드 블록(32)을 제어하여, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 주연부에 이동시킨다. 그 후, 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 주연부 위에 정지시킨다. 이때, 웨이퍼(W)의 회전 속도는, 현상액(L)을 공급하는 공정과 동일 정도이어도 된다.

여기서, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 접액 부재(N)의 주연 근방에서는, 접액 부재(N)의 외측으로 넓어지려고 하는 흐름보다도, 접액 부재(N)의 내측으로 되돌아가려고 하는 와류가 현저하게 발생한다. 그 때문에, 접액 부재(N)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에 위치하는 현상액(L)의 대부분은, 접액 부재(N)의 외측으로 유출되지 않고, 접액 부재(N)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 유지된다. 특히, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 회전 수가 상술한 바와 같이 비교적 작으므로, 현상액(L)이 접액 부재(N)의 외측으로 유실되기 어렵다. 따라서, 접액 부재(N)가 웨이퍼(W)의 주연부의 상방에 위치하면, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 접액 부재(N)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 사이에서 현상액(L)이 유지된다. 유지하는 시간(접액 부재(N)가 웨이퍼(W)의 주연부에 도달하고 나서 당해 주연부의 상방에 정지하고 있는 시간)은, 예를 들어 10초 내지 20초 정도이어도 된다.

계속해서, 소정의 현상 시간(현상액(L)의 토출이 정지하고 나서 경과한 시간)이 경과한 후, 제어부(100)가 슬라이드 블록(32) 및 아암(33)을 제어하여, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 위로부터 퇴피시킨다. 현상 시간은, 예를 들어 10초 내지 60초 정도이어도 된다. 그 후, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 세정액으로 세정하고, 웨이퍼(W)를 건조함으로써, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 위에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다. 이상에 의해, 현상 처리가 완료된다.

[현상 잔사의 농도와 선폭과의 관계]

그런데, 레지스트막(R)(레지스트 재료)에 현상액(L)이 공급되면, 레지스트막(R)은 현상액(L)에 용해하기 시작해서, 레지스트막(R)으로부터의 용해 생성물(현상 잔사)이 현상액(L) 중에 이온으로서 퍼져나간다. 그 때문에, 레지스트막(R)의 현상액(L)에의 용해가 진행되면, 현상액(L) 중에서의 현상 잔사의 농도가 높아지게 된다. 본 발명자들이 당해 농도와 선폭의 관계성을 조사한 결과, 당해 농도에 대한 선폭이 플러스의 상관을 갖는 것으로 판명되었다. 이하에, 그 조사 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.

먼저, 네가티브형의 포토레지스트를 사용해서 레지스트막(R)이 표면(Wa)에 형성된 웨이퍼(W)를, 시험 샘플 1 내지 5로서 5개 준비하였다. 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에서, 중심부측의 영역(S1)과 그 외측의 영역(S2)의 2개의 영역을 설정하였다.

원 형상을 나타내는 영역(S1)에 포함되는 레지스트막(R)에 대해서는, 시험 샘플 1 내지 5에 따라서 노광하는 면적을 임의로 조절하였다. 한편, 원 환상을 나타내는 영역(S2)에 포함되는 레지스트막(R)에 대해서는, 패턴 간격이 45nm 정도로 되도록 소정의 개구 패턴을 갖는 마스크(레티클)를 사용하여, 시험 샘플에 관계없이 노광량을 일정하게 해서 그 전역을 노광하였다.

계속해서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 전역(레지스트막(R)의 표면의 전역)에 현상액(L)을 공급하여, 현상 처리를 행하였다. 현상 처리의 완료 후, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 세정액으로 세정하고, 웨이퍼(W)를 건조하였다. 그리고, 시험 샘플 1 내지 5의 각각에 대해서 선폭을 측정하였다.

여기서, 각 시험 샘플 1 내지 5의 영역(S1)에서의 노광 면적에 대해서, 이하에 구체적으로 설명한다. 시험 샘플 1에서는, 영역(S1)의 전역을 노광하였다. 그 때문에, 후속하는 현상 처리에서는, 영역(S1)의 레지스트막(R)은 거의 용해하지 않아, 영역(S1)으로부터는 현상 잔사가 발생하지 않았다. 따라서, 영역(S2)에 존재하는 현상 잔사의 양은, 주로, 영역(S2)에서 용해한 레지스트막(R)에서 유래하였다.

시험 샘플 2에서는, 영역(S1)의 75％의 면적을 노광하고 또한 잔여 면적을 노광하지 않았다. 그 때문에, 후속하는 현상 처리에서는, 영역(S1)의 레지스트막(R)은 약간 용해하여, 영역(S1)에서 발생한 현상 잔사 중 적어도 일부가 영역(S2)에 공급되었다. 따라서, 영역(S2)에 존재하는 현상 잔사의 양은, 영역(S1, S2)에서 용해한 레지스트막(R)의 양에서 유래하였다.

시험 샘플 3에서는, 영역(S1)의 50％의 면적을 노광하고 또한 잔여 면적을 노광하지 않았다. 그 때문에, 후속하는 현상 처리에서는, 영역(S1)의 레지스트막(R)은 용해하여, 영역(S1)에서 발생한 현상 잔사 중 적어도 일부가 영역(S2)에 공급되었다. 따라서, 영역(S2)에 존재하는 현상 잔사의 양은, 영역(S1, S2)에서 용해한 레지스트막(R)의 양에서 유래하였다.

시험 샘플 4에서는, 영역(S1)의 25％의 면적을 노광하고 또한 잔여 면적을 노광하지 않았다. 그 때문에, 후속하는 현상 처리에서는, 영역(S1)의 레지스트막(R)은 상당량 용해하여, 영역(S1)에서 발생한 현상 잔사 중 적어도 일부가 영역(S2)에 공급되었다. 따라서, 영역(S2)에 존재하는 현상 잔사의 양은, 영역(S1, S2)에서 용해한 레지스트막(R)의 양에서 유래하였다.

시험 샘플 5에서는, 영역(S1)의 전역을 노광하지 않았다. 그 때문에, 후속하는 현상 처리에서는, 영역(S1)의 레지스트막(R)은 거의 용해하여, 영역(S1)에서 발생한 현상 잔사 중 적어도 일부가 영역(S2)에 공급되었다. 따라서, 영역(S2)에 존재하는 현상 잔사의 양은, 영역(S1, S2)에서 용해한 레지스트막(R)의 양에서 유래하였다. 이상으로부터, 영역(S2)에서의 현상 잔사의 농도(영역(S2)에서 현상액(L)에 포함되는 현상 잔사의 양)는, 시험 샘플 1에서 가장 낮고, 시험 샘플 2 내지 5의 순서대로 높아져 갔다.

각 시험 샘플 1 내지 5에 대해서 측정된 선폭의 결과를 도 9의 (b)에 도시한다. 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 현상 잔사의 농도에 대한 레지스트 패턴의 선폭은 플러스의 상관을 나타내는 것으로 확인되었다. 즉, 현상 잔사의 농도가 높을수록 현상 속도가 느리고, 선폭이 커진다고 하는 지견이 얻어졌다. 또한, 도 9의 (b)에 나타내는 직선 형상의 파선은, 각 점에 관한 1차 근사 직선(회귀 직선)이다.

[작용]

그런데, 통상, 현상액(L)의 공급이 선행된 영역(선행 영역)일수록, 레지스트막(R)에 대한 현상액(L)의 접액 시간이 길어진다. 그 때문에, 현상액(L)의 공급이 선행된 영역일수록 현상이 진행되어, 레지스트막(R)의 현상액에의 용해가 촉진되어, 선폭이 작아지는 경향이 있다. 한편, 현상액(L)의 공급이 후행된 영역(후행 영역)일수록 현상이 늦어, 레지스트막(R)의 현상액(L)에의 용해가 진행되지 않아, 선폭이 커지는 경향이 있다. 그 때문에, 균일한 면내 선폭 분포를 얻기 위해서는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 중 선폭이 작아지는 경향이 있는 영역에서, 현상의 진행을 늦추어, 선폭을 조정해야 한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 대향하는 하면(Nb)을 갖는 접액 부재(N)를, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 중 접액 부재(N)의 토출구(Na)로부터의 현상액(L)의 공급이 선행된 영역(본 실시 형태에서, 웨이퍼(W)의 주연부)의 상방에 배치하여, 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 현상액을 유지하고 있다. 그 때문에, 현상액(L)의 공급이 선행된 영역(웨이퍼(W)의 주연부)에서, 접액 부재(N)의 존재에 의해 현상액(L)이 유지되면, 현상액(L) 중에 포함되는 현상 잔사의 농도가 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 높아진다. 따라서, 현상액(L)의 공급이 선행된 영역(웨이퍼(W)의 주연부)에서, 레지스트막(R)의 용해가 억제되어, 현상의 진행이 억제된다. 그 결과, 접액 부재(N)를 사용함으로써 현상액(L)의 공급이 선행된 영역(웨이퍼(W)의 주연부)에서의 선폭을, 현상액(L)의 공급이 후행된 영역(웨이퍼(W)의 중앙부)에서의 선폭과 동일 정도로 제어할 수 있다. 이상으로부터, 면내 선폭 분포의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 특히, 현상 잔사의 농도에 대하여 선폭이 플러스의 상관을 갖는다고 하는 상기의 지견에 기초하여, 현상액(L)의 공급이 선행된 영역의 상방에 접액 부재(N)를 배치하여 당해 영역에서의 현상 잔사의 농도를 조절함으로써, 원하는 선폭을 실현하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태에서는, 레지스트막(R)의 표면 전체에 현상액(L)이 널리 퍼질 때, 웨이퍼(W)의 주연부로부터 회전축을 향해서 접액 부재(N)를 이동시키고 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 주연측에서 발생한 현상 잔사가, 접액 부재(N)의 이동에 따라서, 토출구(Na)로부터 공급된 현상액(L)에 수반하여 웨이퍼(W)의 중앙부(회전축)측으로 이동하기 쉬워진다. 따라서, 선폭을 제어하기 위해 사용되는 현상 잔사가, 웨이퍼(W)의 외부로 배출되기 어려워진다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 위에서 생성된 현상 잔사를, 선폭의 제어를 위해 효과적으로 활용하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태에서는, 토출구(Na)가, 접액 부재(N)의 하면(Nb)에 형성되어 있다. 그 때문에, 현상액(L)의 공급이 접액 부재(N)에 의해 행하여진다. 그 때문에, 부품 개수가 적어지므로, 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

[다른 실시 형태]

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 주연부의 상방에 위치시켜서, 접액 부재(N)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 현상액(L)을 유지했지만, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 중 접액 부재(N)로부터의 현상액(L)의 공급이 선행된 영역이라면, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 주연부 이외의 영역의 상방에 위치시켜도 된다.

레지스트막(R)의 표면 전체에 현상액(L)을 널리 퍼지게 할 때, 제어부(100)가 슬라이드 블록(32)을 제어하여, 웨이퍼(W)의 중앙부(회전축)로부터 주연부를 향해서 접액 부재(N)를 이동시켜도 된다. 구체적으로는, 먼저, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 접액 부재(N)의 하면(Nb)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에서의 중앙부(회전축)와 대향하도록, 제어부(100)가 슬라이드 블록(32) 및 아암(33)을 제어하여, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 상방에 위치시킨다. 이어서, 도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제어부(100)가 회전부(21)를 제어해서 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서, 제어부(100)가 펌프(43) 및 밸브(44)를 제어하여, 레지스트막(R)의 표면과 하면(Nb)에 의해 형성되는 갭(G)(도 6 참조)에 토출구(Na)로부터 현상액(L)을 공급시키면서, 제어부(100)가 슬라이드 블록(32)을 제어하여, 웨이퍼(W)의 중앙부(회전축)로부터 주연부를 향해 접액 부재(N)를 이동시킨다(도 10의 (a)에서의 화살표 D1 참조). 이어서, 접액 부재(N)가 웨이퍼(W)의 주연부에 도달했을 때, 제어부(100)가 펌프(43) 및 밸브(44)를 제어하여, 토출구(Na)로부터의 현상액(L)의 토출을 정지시킨다. 이렇게 해서, 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 레지스트막(R)의 표면 전체에 현상액(L)이 널리 퍼져서, 레지스트막(R)의 현상이 진행된다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 중앙부에서 현상액(L)의 공급이 선행되므로, 접액 부재(N)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에 현상액(L)을 유지할 때는, 접액 부재(N)를 웨이퍼(W)의 중앙부 위에 위치시킨다.

접액 부재(N)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 현상액(L)을 유지할 때, 도 11에 도시되는 바와 같이, 접액 부재(N)에 플러스의 전위가 부가되어 있어도 된다. 현상 잔사는 마이너스로 대전되어 있는 것으로 알려져 있다. 그 때문에, 접액 부재(N)에 플러스의 전위를 부가함으로써, 현상 잔사를 접액 부재(N)의 근방에 유지하기 쉬워진다.

접액 부재(N)는, 레지스트막(R)의 표면(웨이퍼(W)의 표면(Wa))과 대향하는 하면(Nb)을 갖고 있으면 된다. 그 때문에, 접액 부재(N)의 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 기둥 형상이나 판 형상을 가져도 된다.

하면(Nb)은, 평면 형상뿐만 아니라, 예를 들어 이차원적 또는 3차원적으로 만곡된 만곡 형상면, 요철면 등이어도 된다. 하면(Nb)은 조면화 처리되어 있어도 된다. 이 경우에도, 하면(Nb)의 표면적이 증가하여, 하면(Nb)에 의해 현상액(L)의 유동을 방해할 수 있으므로, 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 현상액(L)을 유지하기 쉬워진다.

다른 예에 관한 접액 부재(NA)를, 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12에 나타내는 접액 부재(NA)의 하면(Nb)에는, 돌출부(Nc)가 형성되어 있다. 돌출부(Nc)는, 접액 부재(NA)(하면(Nb))의 주연을 따라 원 환상으로 연장되어 있다. 그 때문에, 돌출부(Nc)의 존재에 의해, 접액 부재(NA)의 중앙으로부터 주연을 향하는 현상액(L)의 흐름을 방해할 수 있다. 따라서, 접액 부재(NA)의 하면(Nb)과 레지스트막의 표면의 사이에서 현상액(L)을 보다 유지하기 쉬워진다.

다른 예에 관한 접액 부재(NB)를, 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13에 나타내는 접액 부재(NB)의 하면(Nb)에는, 복수의 돌기부(Nd)가 형성되어 있다. 그 때문에, 복수의 돌기부(Nd)의 존재에 의해, 현상액(L)의 흐름을 방해할 수 있다. 그 때문에, 접액 부재(NB)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 현상액(L)을 유지하기 쉬워진다. 돌기부(Nd)는, 도 13에서는 삼각추 형상을 갖고 있지만, 접액 부재(NB)와 현상액(L)의 접촉 면적을 크게 해서 현상액(L)의 흐름을 방해할 수 있으면 되기 때문에, 예를 들어 다른 다각추 형상, 다각 기둥 형상, 기타 이형 형상이어도 된다.

상기 실시 형태에서는, 토출구(Na)가 하면(Nb)에 형성되어 있고, 접액 부재(N)가 현상액(L)의 토출 노즐로서도 기능했지만, 도 14에 도시되는 바와 같이, 접액 부재(N)에 관통 구멍(H) 및 토출구(Na)가 형성되어 있지 않아, 현상액 공급부(40)가 접액 부재(N)와는 별체의 토출 노즐(N1)을 구비하고 있어도 된다. 이때, 도 14에 도시된 바와 같이, 구동부(30)는, 슬라이드 블록(34)과, 아암(35)을 더 갖는다. 슬라이드 블록(34)은, 가이드 레일(31)을 따라 수평 방향으로 이동 가능하도록, 가이드 레일(31)에 접속되어 있다. 아암(35)은, 상하 방향으로 이동 가능하도록, 슬라이드 블록(34)에 접속되어 있다. 아암(35)의 하단부에는 토출 노즐(N1)이 접속되어 있다. 토출 노즐(N1)은, 공급관(42)을 통해서 현상액 저류부(41)에 접속되어 있다. 토출 노즐(N1)의 하단부에는 토출구(N1a)가 형성되어 있고, 현상액 저류부(41)로부터 공급된 현상액(L)이 토출구(N1a)로부터 토출된다.

도 14에 도시되는 현상 유닛(U100)에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에서 주연부로부터 중앙부에 현상액(L)을 공급한 경우에는, 관통 구멍(H) 및 토출구(Na)가 형성되어 있지 않은 단순한 기둥 형상 또는 판 형상의 접액 부재(N) 대신에, 도 15의 (a)에 나타낸 바와 같은 접액 부재(N2)를 사용해도 된다. 접액 부재(N2)는, 원 환상을 갖고 있으며, 예를 들어 원판의 중앙부를 원형으로 잘라내어 얻어진다. 접액 부재(N2)는, 그 중심축과 교차하는 방향으로 넓어지는 하면(Nb1)을 갖는다. 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 하면(Nb1)은, 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 대략 평행한 상태로 대향한다. 이 경우도, 현상액(L)의 공급이 선행된 영역(웨이퍼(W)의 주연부)에 있어서, 레지스트막(R)의 용해가 억제되어, 현상의 진행이 억제된다. 그 결과, 면내 선폭 분포의 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 접액 부재(N2)를 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 상방에 위치시키고 있는 동안에, 웨이퍼(W)를 회전시키고 있어도 되고, 웨이퍼(W)를 회전시키지 않아도 된다.

접액 부재(N)의 하면(Nb)과 레지스트막(R)의 표면의 사이에서 현상액(L)을 유지할 때, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 중 접액 부재(N) 또는 토출 노즐(N1)로부터 현상액(L)이 공급된 영역의 순서에 따라서, 접액 부재(N) 또는 토출 노즐(N1)을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 상방에서 이동시켜도 된다. 이 경우, 레지스트막(R)의 용해가 진행되기 쉬운 영역의 순서대로 접액 부재(N) 또는 토출 노즐(N1)이 이동하므로, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 전체에서 선폭의 크기를 동등하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 면내 선폭 분포의 균일성을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.

레지스트막(R)은, 네가티브형의 포토레지스트를 사용해서 형성되어 있어도 되고, 포지티브형의 포토레지스트를 사용해서 형성되어 있어도 된다.

[실시예]

상기 실시 형태에 따른 현상 유닛(U1)과 마찬가지의 구성을 갖는 현상 유닛을 사용해서 현상 처리를 행한 경우에, 면내 선폭 분포의 균일성을 향상시킬 수 있음을 확인하기 위해서, 다음의 시험 예 1 내지 4의 시험을 행하였다.

(시험 예 1)

직경 300mm의 웨이퍼와, 네가티브형의 포토레지스트를 준비하였다. 이어서, 당해 포토레지스트를 사용하여, 두께 0.1㎛의 레지스트막을 웨이퍼의 표면에 형성하였다. 이어서, 레지스트막은, 소정 패턴의 개구를 갖는 마스크(레티클)를 사용하여, 노광 장치에 의해 노광되었다. 이어서, 웨이퍼를 회전시킨 상태에서, 레지스트막의 표면과 접액 부재의 하면(직경 20mm)에 의해 형성되는 갭(도 6 참조의 부호 G 참조)에 접액 부재의 토출구로부터 현상액을 공급시키면서, 웨이퍼의 주연부로부터 중앙부(회전축)를 향해서 접액 부재를 이동시켰다. 이때, 웨이퍼의 회전 수를 30회전/분으로 설정하고, 접액 부재의 이동 속도를 20mm/초로 설정하고, 토출구로부터의 현상액의 토출 유량을 1cc/초로 설정하였다. 웨이퍼의 주연부부터 중앙부까지의 접액 부재의 이동 시간은 7.5초이었다.

접액 부재가 웨이퍼의 회전축 위에 도달한 후, 토출구로부터의 현상액의 토출을 정지시켰다. 이어서, 접액 부재를 웨이퍼의 중앙부로부터 주연부를 향해서 이동시켰다. 접액 부재가 웨이퍼의 중앙부에서 주연부까지 이동하는 데 필요로 한 시간은 1초 정도이었다. 그 후, 웨이퍼를 회전시킨 상태에서, 접액 부재를 웨이퍼의 주연부의 상방에 5초 정도 정지시켰다. 이때, 웨이퍼의 회전 수를 30회전/분으로 설정하였다. 시험 예 1에서, 접액 부재의 중심 위치는, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 130mm로 되는 위치이었다. 즉, 시험 예 1에서의 접액 부재의 중심 위치는, 웨이퍼의 표면 중 접액 부재의 토출구로부터의 현상액의 공급이 가장 처음으로 되는 영역이었다.

계속해서, 현상액의 토출이 정지하고 나서 경과한 시간(현상 시간)이 10초 경과한 후에, 접액 부재를 웨이퍼의 표면의 상방으로부터 퇴피시켰다. 이어서, 웨이퍼의 표면을 세정액으로 세정하고, 웨이퍼를 건조하였다. 이상에 의해, 현상 처리가 완료되고, 웨이퍼의 표면 위에 소정의 레지스트 패턴이 형성되었다. 그 후, 형성된 당해 레지스트 패턴에 대해서, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리에 따라 선폭을 측정하였다. 이 선폭의 측정에는, 측장 SEM(가부시끼가이샤 히타치 하이테크놀러지즈 제조)을 사용하였다. 그 측정 결과를 도 16에 나타내었다. 시험 예 1에서는, 선폭의 최대값과 최소값의 차가 1.6nm 정도이었다.

(시험 예 2)

접액 부재의 정지 위치를 웨이퍼의 중심으로부터 80mm의 위치로 한 것 이외에는, 시험 예 1과 마찬가지로 현상 처리를 행하여, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리에 따라 선폭을 측정하였다. 그 측정 결과를 도 17에 나타내었다. 시험 예 2에서는, 선폭의 최대값과 최소값의 차가 2.3nm 정도이었다.

(시험 예 3)

접액 부재의 정지 위치를 웨이퍼의 중심으로부터 40mm의 위치로 한 것 이외에는, 시험 예 1과 마찬가지로 현상 처리를 행하여, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리에 따라 선폭을 측정하였다. 그 측정 결과를 도 18에 나타내었다. 시험 예 3에서는, 선폭의 최대값과 최소값의 차가 3.7nm 정도이었다.

(시험 예 4)

접액 부재의 정지 위치를 웨이퍼의 중심으로부터 0mm의 위치(웨이퍼의 바로 위)로 한 것 이외에는, 시험 예 1과 마찬가지로 현상 처리를 행하고, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리에 따라 선폭을 측정하였다. 그 측정 결과를 도 19에 나타내었다. 시험 예 4에서는, 선폭의 최대값과 최소값의 차가 3.8nm 정도이었다.

(시험 결과)

도 19에 도시된 바와 같이, 접액 부재의 정지 위치가 웨이퍼의 중심이었던 시험 예 4에서는, 현상액의 공급이 선행된 웨이퍼의 주연부일수록, 레지스트막에 대한 현상액의 접액 시간이 길어진다. 그 때문에, 현상액의 공급이 선행된 웨이퍼의 주연부일수록, 레지스트막의 현상액에의 용해가 촉진되어, 선폭이 작아지는 경향이 있지만, 현상액의 공급이 후행된 웨이퍼의 중앙부일수록, 레지스트막의 현상액에의 용해가 진행되지 않아, 선폭이 커지는 경향이 있는 것으로 확인되었다.

이에 반해, 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 시험 예 1 내지 3에서는, 접액 부재의 정지 위치에서 선폭이 커지는 경향이 있는 것으로 확인되었다. 특히, 도 16에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 표면 중 접액 부재의 토출구로부터의 현상액의 공급이 가장 처음으로 되는 영역의 상방에 접액 부재를 정지시킨 시험 예 1에서는, 웨이퍼의 중앙부로부터 주연부에 걸쳐서 선폭의 분포가 거의 일정해져, 면내 선폭 분포의 균일성이 매우 높은 것으로 확인되었다.

1 : 기판 처리 시스템 2 : 도포 현상 장치
20 : 회전 유지부 30 : 구동부(이동 기구)
100 : 제어부 L : 현상액
N, N2 : 접액 부재 Na : 토출구
Nb : 하면(대향면) Nc : 돌출부
Nd : 돌기부 N1 : 토출 노즐
R : 레지스트막 U1 : 현상 유닛(현상 장치)
W : 웨이퍼(기판) Wa : 표면

Claims (15)

1. 기판의 표면 위에 배치되고 또한 노광된 레지스트막을 현상해서 레지스트 패턴을 형성하는 현상 방법으로서,
   수평하게 유지된 상기 기판의 표면에 직교하는 방향으로 연장되어 있는 회전축의 둘레로 상기 기판을 회전시키는 공정과,
   상기 기판의 상방에 위치하는 토출구로부터 현상액을 상기 레지스트막 위에 공급하여, 상기 레지스트막의 표면 위에 현상액을 널리 퍼지게 하는 공정과,
   상기 기판의 표면과 대향하는 대향면을 포함하는 접액 부재를, 상기 기판의 표면 중 상기 토출구로부터의 상기 현상액의 공급이 선행된 영역인 선행 영역의 상방에 배치하는 공정을 포함하는, 현상 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 레지스트막의 표면 위에 상기 현상액을 널리 퍼지게 하는 상기 공정에서는, 상기 기판의 주연부로부터 상기 회전축을 향해서 상기 토출구를 이동시키는, 현상 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 레지스트막의 표면 위에 상기 현상액을 널리 퍼지게 하는 상기 공정에서는, 상기 회전축으로부터 상기 기판의 주연부을 향해서 상기 토출구를 이동시키는, 현상 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접액 부재를 상기 선행 영역의 상방에 배치하는 상기 공정에서는, 상기 접액 부재를 상기 선행 영역의 상방에 소정 시간 정지시키는, 현상 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접액 부재를 상기 선행 영역의 상방에 배치하는 상기 공정에서는, 상기 접액 부재에 플러스의 전위가 부가되어 있는, 현상 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판의 회전 속도는 5회전/분 내지 100회전/분인, 현상 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레지스트막의 표면과 상기 접액 부재의 상기 대향면과의 이격 거리는 0.1mm 내지 2.0mm인, 현상 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접액 부재를 상기 선행 영역의 상방에 배치하는 상기 공정에서는, 상기 기판의 표면 중 상기 토출구로부터 상기 현상액이 공급된 영역의 순서에 따라, 상기 접액 부재를 상기 기판의 표면의 상방에서 이동시키는, 현상 방법.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토출구는 상기 접액 부재의 상기 대향면에 형성되어 있는, 현상 방법.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접액 부재와는 별체의 토출 노즐에 상기 토출구가 형성되어 있는, 현상 방법.
11. 기판의 표면 위에 배치되고 또한 노광된 레지스트막을 현상해서 레지스트 패턴을 형성하는 현상 장치로서,
    상기 기판을 수평하게 유지하면서, 상기 기판의 표면에 직교하는 방향으로 연장되어 있는 회전축의 둘레로 상기 기판을 회전시키는 회전 유지부와,
    상기 레지스트막 위에 현상액을 공급하는 토출구와,
    상기 기판의 표면과 대향하는 대향면을 포함하는 접액 부재와,
    상기 접액 부재를 이동시키는 이동 기구와,
    상기 레지스트막 위에 상기 현상액이 공급된 상태에서의 상기 기판의 표면 중 상기 레지스트 패턴의 선폭을 조정할 소정의 영역의 상방에 상기 접액 부재가 위치하도록, 상기 이동 기구를 제어하는 제어부를 포함하는, 현상 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 접액 부재는 기둥 형상 또는 판 형상을 포함하는, 현상 장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 접액 부재의 주연부에는, 상기 대향면으로부터 상기 기판의 표면을 향해서 연장되는 환상의 돌출부가 형성되어 있는, 현상 장치.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 접액 부재의 상기 대향면에는, 상기 대향면으로부터 상기 기판의 표면을 향해서 연장되는 복수의 돌기부가 형성되어 있는, 현상 장치.
15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 현상 방법을 현상 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.

Images