KR20220091415A - 현상 장치 및 현상 방법 - Google Patents

현상 장치 및 현상 방법 Download PDF

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KR20220091415A
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타쿠야 미우라
코우이치로우 타나카
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 상에 퍼들을 형성하여 당해 기판을 현상함에 있어, 기판 면내의 온도 분포를 제어하여, 현상 후의 기판 면내의 선폭의 균일성을 향상시킨다. 기판 상에 현상액의 퍼들을 형성하여 당해 기판을 현상하는 장치로서, 상기 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와, 상기 기판의 상방에 위치하여, 상기 기판의 면내에 가스를 공급하는 가스 노즐을 가지고, 상기 가스 노즐은, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판에 대하여, 당해 기판의 반경 방향으로 상이한 복수의 영역에 가스를 공급하는 복수의 노즐 토출구를 가지고 있다.

Description

현상 장치 및 현상 방법 {DEVELOPING APPARATUS AND DEVELOPING METHOD}
본 개시는 현상 장치 및 현상 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1은, 척 장치에 유지된 피처리물 상에 노즐로부터의 현상액을 공급하고, 일정 시간 경과 후에 척 장치를 구성하는 스피너를 회전시켜 피처리물 상의 현상액을 털어내도록 한 퍼들형 포토레지스트의 현상 장치에 있어서, 현상액과 에어를 혼합하여 미스트 형상의 현상액을 분출하는 노즐을 구비하고, 이 노즐에 이르는 현상액 배관 중 적어도 일부가 온조수의 순환 경로 내에 배치되어 있는 현상 장치를 개시하고 있다.
일본특허공개공보 2004-274028호
본 개시에 따른 기술은, 기판 상에 퍼들을 형성하여 당해 기판을 현상함에 있어, 기판 면내의 온도 분포를 제어하여, 현상 후의 기판 면내의 선폭의 균일성을 향상시킨다.
본 개시의 일태양은, 기판 상에 현상액의 퍼들을 형성하여 상기 기판을 현상하는 장치로서, 상기 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와, 상기 기판의 상방에 위치하여, 상기 기판의 면내에 가스를 공급하는 가스 노즐을 가지고, 상기 가스 노즐은, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판에 대하여, 상기 기판의 반경 방향으로 상이한 복수의 영역에 가스를 공급하는 복수의 노즐 토출구를 가지고 있다.
본 개시에 따르면, 기판 상에 퍼들을 형성하여 당해 기판을 현상함에 있어, 기판 면내의 온도 분포를 제어하여, 현상 후의 기판 면내의 선폭의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 현상 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 측면 단면도이다.
도 2는 도 1의 현상 장치의 가스 노즐로부터 질소 가스를 웨이퍼를 향해 토출하고 있는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 상태를, 평면으로부터 설명하는 설명도이다.
도 4는 실시의 형태에 따른 현상 방법의 프로세스 시퀀스를 나타내는 설명도이다.
도 5는 실시의 형태에 따른 현상 방법의 다른 프로세스 시퀀스를 나타내는 설명도이다.
도 6은 질소 가스에 의한 온도 제어를 하지 않는 경우의 웨이퍼의 면내의 선폭 균일성을 나타내는 설명도이다.
도 7은 실시의 형태에 따른 현상 방법에 따라 질소 가스에 의한 온도 제어를 한 경우의 웨이퍼의 면내의 선폭 균일성을 나타내는 설명도이다.
도 8은 실시의 형태에 따른 현상 장치의 가스 노즐에 있어서의 내측의 노즐 토출구로부터만 질소 가스를 토출하여 온도 제어를 행한 경우의, 웨이퍼의 면내의 선폭 균일성을 나타내는 설명도이다.
도 9는 실시의 형태에 따른 현상 장치의 가스 노즐에 있어서의 외측의 노즐 토출구로부터만 질소 가스를 토출하여 온도 제어를 행한 경우의, 웨이퍼의 면내의 선폭 균일성을 나타내는 설명도이다.
도 10은 실시의 형태에 따른 현상 장치의 가스 노즐에 있어서의 각 사이즈의 바람직한 범위를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 2 개의 노즐 토출구의 크기가 상이한 가스 노즐의 설명도이다.
도 12는 노즐 토출구로부터의 질소 가스의 토출 영역이, 둘레 방향, 직경 방향 모두 상이한 경우의 설명도이다.
도 13은 노즐 토출구로부터의 질소 가스의 토출 영역이 둘레 방향에서 동일한 경우의 설명도이다.
도 14는 노즐 토출구로부터의 질소 가스의 토출 방향이 기울기 하방 외측인 가스 노즐의 설명도이다.
도 15는 3 개의 노즐 토출구를 가지는 가스 노즐의 설명도이다.
예를 들면 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라 하는 경우가 있음) 등의 기판의 표면에 레지스트막을 형성하고, 패턴을 노광한 후에 현상하는 것이 행해지고 있다. 현상하는 경우, 기판 상에 현상액의 퍼들(액 저류)을 형성하여 현상하는 것이 행해지고 있다.
이 경우, 퍼들 현상 시의 기판의 면내 온도가 불균일하면, 현상 후의 패턴의 선폭의 치수의 균일성이 악화된다. 즉, 예를 들면 퍼들 현상 시에 있어서는, 기판의 센터부로부터 엣지부에 걸친 온도 변동에 차가 있으며, 그 결과, 기판의 센터부로부터 엣지부에 걸친 패턴의 선폭에 불균일이 발생한다. 특히 현상 처리 시의 온도 감도가 높은 i선 레지스트 등에서는, 그 경향이 현저했다.
특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 현상액과 에어를 혼합하여 미스트 형상의 현상액을 분출하는 노즐에 이르는 현상액 배관 중 적어도 일부를 온조수의 순환 경로 내에 배치하도록 하고 있지만, 퍼들 현상 시의 면내의 온도 균일성에 개선의 여지가 있다.
따라서 본 개시에 따른 기술은, 기판 상에 퍼들을 형성하여 당해 기판을 현상함에 있어, 기판 면내의 온도 분포를 제어하여, 현상 후의 기판 면내의 선폭의 균일성을 향상시킨다.
이하, 본 실시 형태에 따른 현상 장치의 구성에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 현상 장치(1)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 측면 단면의 모습을 나타내고 있다. 현상 장치(1)는, 하우징(10) 내에, 기판 유지부로서의 스핀 척(11)을 가지고 있다. 스핀 척(11)은, 기판으로서의 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 스핀 척(11)은, 승강 가능한 회전부(12)와 접속되고, 회전부(12)는 모터 등에 의해 구성되는 회전 구동부(13)와 접속되어 있다. 따라서 회전 구동부(13)의 구동에 의해 유지된 웨이퍼(W)는 회전 가능하다.
스핀 척(11)의 외측에는, 컵(21)이 배치되어 있어, 비산하는 현상액, 세정액, 그리고 이들 미스트가 주위로 비산하는 것이 방지된다. 컵(21)의 저부(22)에는, 배액관(23)과 배기관(24)이 마련되어 있다. 배액관(23)은, 배액 펌프 등의 배액 장치(25)에 통하고 있다. 배기관(24)은, 밸브(26)를 개재하여, 배기 펌프 등의 배기 장치(27)에 통하고 있다.
현상 장치(1)의 하우징(10) 내의 상방에는, 요구되는 온습도의 에어를 컵(21) 내를 향해 다운 플로우로서 공급하는 송풍 장치(14)가 마련되어 있다.
웨이퍼(W) 상에 현상액의 퍼들을 형성할 시에는, 현상액 노즐(31)이 이용된다. 이 현상액 노즐(31)은, 예를 들면 암 등의 노즐 지지부(32)에 마련되어 있고, 노즐 지지부(32)는 구동 기구(도시하지 않음)에 의해, 도면 중의 파선으로 나타낸 왕복 화살표 A(Z 방향)와 같이 승강 가능하며, 또한 파선으로 나타낸 왕복 화살표 B(X 방향)와 같이 수평 이동 가능하다. 현상액 노즐(31)에는, 공급관(33)을 거쳐 현상액 공급원(34)으로부터 현상액이 공급된다.
또한 퍼들을 형성함에 있어, 웨이퍼(W)의 직경 이상의 길이를 가지는 토출구를 구비한 이른바 장척 노즐을 이용하는 경우에는, 웨이퍼(W) 상을 일단부로부터 타단부까지 스캔함으로써, 웨이퍼(W) 상에 현상액의 퍼들을 형성할 수 있다. 또한 웨이퍼(W)의 직경에 대하여 충분히 작은 폭의 액주(液柱)를 형성하도록 액을 토출하는, 이른바 스트레이트 타입의 노즐의 경우에는, 토출구를 웨이퍼(W)의 중심 상방에 위치시켜, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 현상액을 토출함으로써, 웨이퍼(W)의 전면에 현상액을 확산시켜, 웨이퍼(W) 상에 현상액의 퍼들을 형성할 수 있다. 또한 현상액의 퍼들 형성은, 스트레이트 타입의 노즐을 장척 노즐과 마찬가지로 웨이퍼(W) 상을 스캔시키는 것, 또는 스트레이트 타입과 같이 액을 토출하는 토출구를 복수 웨이퍼(W) 상에 배열하여, 각각의 토출구로부터 현상액을 공급하는 것과 같은 것으로 행해져도 된다.
가스 노즐(41)은 노즐 본체(42)를 가지고 있다. 노즐 본체(42)는 암 등의 노즐 지지부(도시하지 않음)에 마련되어 있고, 당해 노즐 지지부는 구동 기구(도시하지 않음)에 의해, 도면 중의 파선으로 나타낸 왕복 화살표 C(Z방향)와 같이, 승강 가능하며, 또한 파선으로 나타낸 왕복 화살표 D(X방향)와 같이 수평 이동 가능하다.
가스 노즐(41)은 2 개의 노즐 토출구(43, 44)를 가지고 있다. 노즐 토출구(43, 44)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 가스 유로(45)로부터 분기되어 형성되어 있다. 가스 유로(45)는, 가스 공급관(46)을 개재하여 가스 공급원(47)에 통하고 있다. 가스 공급원(47)에는, 불활성 가스 및 비산화성 가스로서, 예를 들면 질소 가스가 준비되어 있다.
또한 가스 노즐(41)에는, 현상 후의 현상액을 웨이퍼(W) 상으로부터 세정하는 세정액 공급 노즐(51)이 마련되어 있다. 세정액 공급 노즐(51)은 세정액 공급관(52)을 개재하여, 세정액 공급원(53)에 통하고 있다. 세정액으로서는, 예를 들면 순수가 이용된다. 세정액 공급 노즐(51)은, 상기한 2 개의 노즐 토출구(43, 44)의 사이에 위치하고 있지만, 그 위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 물론 세정액 공급 노즐(51)은, 가스 노즐(41)과는 독립된 구성으로 해도 된다.
그리고 가스 유로(45)로부터 질소 가스가 가스 노즐(41)로 공급되면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 노즐 토출구(43, 44)로부터 질소 가스가 토출된다. 이 경우, 질소 가스는 통상 방사 형상으로 확산되어 토출되지만, 각 노즐 토출구(43, 44)로부터 토출되는 가스 유역(43a, 44a)은, 웨이퍼(W)에 도달할 때까지, 서로 간섭하지 않도록, 각 노즐 토출구(43, 44) 간의 거리, 각 노즐 토출구(43, 44)의 개구 직경의 크기, 가스 유량이 설정되어 있다.
또한 본 실시의 형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 가스 노즐(41)의 중심(P)으로부터, 각 노즐 토출구(43, 44)의 중심 위치까지의 거리(a, b)는 동일하게 되도록 각 노즐 토출구(43, 44)가 배치되어 있다. 또한 반드시, 거리(a, b)가 동일하게 되도록 노즐 토출구(43, 44)의 위치를 설정할 필요는 없다.
또한 도 3에 나타낸 바와 같이, 평면에서 보면, 가스 노즐(41)의 중심(P)을 사이에 두고, 각 노즐 토출구(43, 44)는 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 도 3에 입각해서 설명하면, 노즐 토출구(43)는 시계의 9시 위치, 노즐 토출구(44)는 시계의 3시 위치가 되도록 배치되어 있다. 이 경우도 가스 노즐(41)의 중심(P)을 사이에 두고, 각 노즐 토출구(43, 44)를 대향하도록 배치할 필요는 없으며, 후술하는 바와 같이, 둘레 방향으로 상이한 위치로 설정해도 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 평면에서 봤을 때 웨이퍼(W)의 중심(Q)을 사이에 두는 것과 같은 위치에 각 노즐 토출구(43, 44)가 배치되어 있다. 이렇게 함으로써, 각 노즐 토출구(43, 44)로부터 토출되는 가스가 웨이퍼(W) 혹은 그 표면에 형성되어 있는 현상액의 퍼들에 도달할 때까지 서로 간섭하는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
현상 장치(1)는 제어 장치(100)에 의해 제어된다. 제어 장치(100)는, 예를 들면 CPU 및 메모리 등을 구비한 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 현상 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 현상 처리를 제어하는 각종의 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로, 당해 기억 매체로부터 제어 장치(100)에 인스톨된 것이어도 된다. 기억 매체(H)는 일시적 기억 매체인지 비일시적 기억 매체인지를 묻지 않는다.
제어의 예로서는, 현상으로부터 세정, 건조에 이르기 까지의 일련의 처리를 들 수 있다. 예를 들면 현상액 노즐(31), 가스 노즐(41), 세정액 공급 노즐(51)의 이동 그리고 공급·정지 동작, 일련의 시퀀스, 또한 송풍 장치(14), 배액 장치(25), 밸브(26), 배기 장치(27)의 동작에 대해서도 제어된다.
이어서, 이상의 구성을 가지는 현상 장치(1)에 의한 현상 방법에 대하여, 도 4의 (a) ~ (e)에 기초하여 설명한다. 이 현상 방법은, 현상액 노즐(31)로서, 웨이퍼(W)의 직경 이상의 길이를 가지는 토출구를 구비한 이른바 장척 노즐을 이용한 예이다. 먼저, 스핀 척(11) 상에 유지된 웨이퍼(W)에 대하여, 현상액 노즐(31)이 현상액을 웨이퍼(W) 상에 공급하면서, 웨이퍼(W) 상을 일단으로부터 타단까지 수평 방향으로 스캔 한다(도 4의 (a)). 이에 의해 웨이퍼(W) 상에는, 현상액의 퍼들(K)이 형성되고, 웨이퍼(W)는 정지 현상된다(도 4의 (b)). 퍼들(K)이 형성되면 현상액 노즐(31)은 대기 위치로 퇴피한다.
이 후 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 가스 노즐(41)이 웨이퍼(W)의 중심 방향으로 이동하고, 정해진 위치에서 정지한다. 이 경우의 정해진 위치는, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이, 가스 노즐(41)의 중심(P)이, 웨이퍼(W)의 중심(Q)과는 일치하지 않는 위치이다. 즉, 가스 노즐(41)의 중심(P)이, 웨이퍼(W)의 중심(Q)에 도달하기 전에 정지한다. 즉 가스 노즐(41)의 중심(P)은 웨이퍼(W)의 편심 위치에 위치하고 있다.
구체적으로 도 3에 나타낸 바와 같이, 노즐 토출구(43)로부터의 가스에 의한 웨이퍼(W) 상의 토출 영역(43b)의 중심과 웨이퍼(W)의 중심(Q)까지의 거리(l)와, 노즐 토출구(44)로부터의 가스에 의한 웨이퍼(W) 상의 토출 영역(44b)의 중심과 웨이퍼(W)의 중심(Q)까지의 거리(m)는 일치하지 않는다. 이 예에서는, 거리(l)의 길이는 50 mm, 거리(m)의 길이는 110 mm로 했다. 또한 노즐 토출구(43)로부터의 가스에 의한 웨이퍼(W) 상의 토출 영역(43b)과, 노즐 토출구(44)로부터의 가스에 의한 웨이퍼(W) 상의 토출 영역(44b)의 직경은, 각각 30 mm로 설정했다. 웨이퍼(W)의 직경은 300 mm이다.
그리고 스핀 척(11)의 회전에 의해 유지한 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 가스 노즐(41)의 2 개의 노즐 토출구(43, 44)로부터 웨이퍼(W)를 향해 질소 가스를 공급한다. 그러면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 토출 영역(43b)에 의한 온도 제어 영역은 원환 형상의 영역(M)이 되고, 토출 영역(44b)에 의한 온도 제어 영역은 영역(M)의 외측에 형성되는 원환 형상의 영역(N)이 된다.
이와 같이 하여 현상액의 퍼들(K)에 대하여 내측에 원환 형상으로 질소 가스가 공급되고, 그 외측에 원환 형상의 질소 가스가 공급된다. 현상액의 퍼들(K)에 질소 가스가 공급되면, 먼저 가압된 질소 가스가 노즐 토출구(43, 44)로부터 토출될 시에 팽창하므로 그 때에 질소 가스 자체의 온도가 저하된다. 그리고 그와 같이 강온한 질소 가스가 현상액에 도달함으로써 현상액 자체가 직접 냉각되고, 또한 현상액의 증발이 촉진되어 그에 수반하는 기화열에 의해 영역(M, N)의 온도는 저하된다.
이 후 그러한 가스 노즐(41)에 의한 퍼들(K)의 면내 온도 제어가 끝나면, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하고, 또한 가스 노즐(41)은 더 중심측으로 이동된다. 그리고 가스 노즐(41)의 중심(P), 즉 세정액 공급 노즐(51)의 중심과 웨이퍼(W)의 중심(Q)이 일치한 위치에서 정지한다(도 4의 (d)). 이 후에는, 도 4의 (e)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 세정액 공급 노즐(51)로부터 세정액(F)을 웨이퍼(W)의 중심을 향해 공급함으로써, 퍼들(K)을 형성하고 있던 현상액이 털어내지고, 또한 웨이퍼(W)는 세정액(F)에 의해 세정된다.
또한 도 4에 나타낸 현상 프로세스는, 현상액 노즐(31)에 웨이퍼(W)의 직경 이상의 길이를 가지는 토출구를 구비한 장척 노즐을 이용한 예였지만, 현상액 노즐(31)에 기술한 스트레이트 타입의 노즐을 이용한 경우에는, 처음에 퍼들(K)을 형성하는 프로세스만이 상이하다. 즉, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 현상액 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 중심으로 이동시키고, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 중심을 향해 현상액을 공급함으로써, 공급된 현상액을 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 전면에 확산시켜 퍼들(K)을 형성한다. 그리고 퍼들 형성 후의 프로세스는, 상기한 도 4의 (b) ~ (e)와 동일하다. 또한 이 경우, 현상액 노즐(31)로서의 스트레이트 타입의 노즐을 이용하여 토출을 행할 시, 토출구를 웨이퍼(W) 상에 복수 배열하여 현상액을 공급할 때에는, 예를 들면 도 5의 (a)에 있어서의 현상액 노즐(31)과 중첩되는 위치에서, 안쪽 방향으로 당해 복수의 토출구를 배치하도록 하여, 또한 이들이 현상액 노즐(31)과 같이 일체적으로 이동하도록 하면 된다.
그런데 발명자들의 지견에 따르면, 지금까지 퍼들(K)의 면내 온도 분포에 대해서는, 주변부가 온도 저하가 큰 것이 밝혀져 있다. 한편 퍼들(K)에 대하여 질소 가스를 토출시켜 그 때의 온도 제어에 대하여 조사하면, 센터 부분은 면적이 작고, 게다가 토출 영역이 센터 부분으로부터 조금 어긋나 있어도 영향을 받기 쉽다. 즉 질소 가스의 토출에 의한 온도 전달을 하기 쉽다. 또한 퍼들(K)의 미들 부분 ~ 엣지 부분에 걸친 영역에 대해서는, 면적이 커, 토출 영역이 조금 어긋나면 영향을 받기 어렵고, 온도 전달을 하기 어려운 것을 새롭게 지견했다. 즉, 퍼들(K)의 미들 부분 ~ 엣지 부분에 걸친 영역에 대해서는 온도 제어를 하기 어려운 것이 판명되었다.
이러한 점에서, 실시의 형태에서 이용한 가스 노즐(41)과 같이, 복수의 노즐 토출구(43, 44)로부터, 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 상이한 위치로부터 퍼들(K)을 향해, 질소 가스를 토출시킴으로써, 그러한 미들 부분 ~ 엣지 부분에 걸친 영역의 온도 제어를 행하기 쉬워지고, 그 결과, 퍼들(K)의 면내 온도 분포를 균일화시켜, 현상 후의 웨이퍼(W) 상의 패턴의 선폭의 균일성을 향상시킬 수 있다.
실제로 도 3에 나타낸 토출 영역(43b, 44b)의 사이즈에서 상온(예를 들면 23℃)의 질소 가스를 각 노즐 토출구(43, 44)로부터 각각 5 리터/분의 유량으로 토출시켰을 때의 현상 후의 웨이퍼(W) 상의 패턴의 선폭을 측정한 결과에 대하여 설명한다. 도 6 ~ 도 9에 있어서는, 그라데이션에 의한 선폭의 표시를 칩 단위의 평균값으로 나타내고, 또한 각 도면에서 하측에 표시하고 있는 것은, 동일 그라데이션에 있어서의 선폭의 길이를 나타내고 있다(단위는 nm).
도 6은 질소 가스에 의한 온도 제어를 행하지 않았던 경우, 도 7은 도 3에 나타낸 예에 의한 온도 제어를 행한 경우, 도 8은 노즐 토출구(43)로부터만 5 리터/분의 유량으로 질소 가스를 토출한 경우, 도 9는 노즐 토출구(44)로부터만 5 리터/분의 유량으로 질소 가스를 토출한 경우를 나타내고 있다.
이에 의하면, 도 3에 나타낸 예, 즉 노즐 토출구(43, 44)의 쌍방으로부터 질소 가스를 토출한 경우(도 7)가, 가장 면내의 균일성이 높은 것이 판명되었다. 이에 대하여, 노즐 토출구(43)로부터만 질소 가스를 토출한 경우(도 8)에는, 이른바 미들 부분의 균일성이 도 3에 나타낸 예보다 뒤떨어져 있다. 또한 노즐 토출구(44)로부터만 질소 가스를 토출한 경우(도 9)에는, 센터 부분의 균일성이 도 3에 나타낸 예보다 뒤떨어져 있다.
따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 직경 방향으로 상이한 위치(거리)에 있는 복수의 노즐 토출구로부터 질소 가스를 공급함으로써, 전체로서의 온도 분포의 개선을 실현할 수 있다.
또한 상기한 실시의 형태에 따른 가스 노즐(41)에 대하여 각 부위의 사이즈에 대하여 설명하면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 먼저 가스 노즐(41)의 중심, 즉 가스 유로(45)의 중심과, 노즐 토출구(43, 44)의 중심과의 사이의 거리를 각각 G, H로 하고, 노즐 토출구(43, 44)의 중심으로부터 토출 영역(43b, 44b)의 외측 단부까지의 거리를 각각 g, h로 하면, G ≥ g, H ≥ h로 하는 것이 바람직하다. 이러한 사이즈 설정을 함으로써, 웨이퍼(W)의 중심부에 대한 과도한 냉각 효과를 억제할 수 있다.
물론 기술한 바와 같이, G ≠ H여도 된다. 즉, 가스 노즐(41)의 중심을 사이에 두고, 노즐 토출구(43, 44)가 대칭으로 위치하고 있지 않아도 된다. 또한 대칭으로 위치하고 있어도, 상기 실시의 형태에서 설명한 바와 같이, 가스 노즐(41)의 중심을 웨이퍼(W)의 중심으로부터 편심시킴으로써, 토출 영역의 위치를 변화시킬 수 있다. 또한, 가스 유로(45)로부터 노즐 토출구(43, 44)까지의 거리를 가변으로 함으로써, 또한 토출 영역, 즉 온도 제어 영역의 선택의 폭이 넓어지고, 그에 따라 온도 제어 영역의 폭이 넓어진다.
또한 웨이퍼(W)를 회전시키면서 질소 가스를 공급하므로, 토출 영역(43b, 44b)자체의 평면에서 봤을 때의 형상은, 도 10에 나타낸 바와 같이, 타원 형상이어도 되고, 물론 정원(正圓)이어도 된다.
또한 도 11에 나타낸 바와 같이, 노즐 토출구(43, 44)의 크기를 동일하게 하지 않고, 상이한 크기의 것으로 해도 된다. 이에 의해 토출 영역(43b, 44b)의 크기를 바꿀 수 있어, 퍼들(K)의 온도 분포의 특성에 맞춘 최적의 온도 제어가 가능해진다.
가스의 토출에 의한 퍼들의 면내 온도의 제어에 대해서는, 가스의 토출 유량, 토출 위치, 웨이퍼(W)의 회전 속도가 제어 파라미터가 된다. 이 점에 관하여, 물론 각각 독립된 가스 유로로부터 각 노즐 토출구로 상이한 유속의 가스를 토출하도록 해도 되지만(단위 면적당 유량이 상이하도록 토출시켜도 되지만), 단일의 가스 유로로부터 분기시키고, 출구가 되는 노즐 토출구의 크기를 개별로 바꾸는 편이, 가스 노즐(41) 자체의 구성을 간소화할 수 있다. 단, 유속을 조정하는 경우에는, 퍼들을 무너뜨리지 않도록 유의할 필요가 있다.
또한 발명자들의 지견에 따르면, 상이한 토출 영역의 궤적이 다다르는 상이한 온도 제어의 영역, 예를 들면 도 3에 나타낸 영역(M, N)은, 거의 이웃하도록 근접하고 있지만, 이 경우, 원환 형상의 영역(M, N)이 경계 부분에서는, 각 영역(M, N)으로부터의 온도의 영향을 받으므로, 보다 냉각이 촉진된다고 하는 특성이 있다. 따라서 이를 이용하면, 더 다양한 영역의 온도 제어를 실현하는 것이 가능하다. 단, 기술한 바와 같이, 각 노즐 토출구(43, 44)로부터 토출되는 가스 유역(43a, 44a)은, 웨이퍼(W)에 도달할 때까지, 서로 간섭하지 않도록, 각 노즐 토출구(43, 44) 간의 거리, 각 노즐 토출구(43, 44)의 개구 직경의 크기, 가스 유량이 설정되어 있는 것이 바람직하다. 도달 전에 서로 간섭해 버리면, 토출 영역(43b, 44b)이 흐트러져, 의도한 온도 제어를 할 수 없을 우려가 있다. 또한, 각 노즐 토출구(43, 44) 각각에 있어서의 가스의 유량은, 웨이퍼(W) 상에 형성된 현상액의 퍼들에 도달하는 부분에서 현상액을 확산시켜 웨이퍼(W)의 표면이 노출되지 않을 정도의 유속이 되도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 웨이퍼(W)의 표면이 부분적으로 노출되면, 그 부분에서 현상 처리 불량, 또는 액압 기인에 의한 패턴 도괴와 같은 결함을 일으킬 리스크가 있다.
또한 상기한 실시의 형태에서는, 노즐 토출구(43, 44)는 가스 노즐(41)의 중심을 사이에 두고 대향하는 위치, 환언하면 시계의 3시 위치와 9시 위치에 배치하여, 토출 영역(43b, 44b)도 대향하도록 되어 있었지만, 물론 이에 한정되지 않고 도 12에 나타낸 바와 같이, 6시 위치와 9시 위치에 배치하도록 해도 된다. 즉, 직경 방향으로 상이한 위치, 둘레 방향으로 이간된 위치에 각 노즐 토출구를 배치해도 된다.
또한 상기한 예는, 모두 웨이퍼(W)의 회전에 수반하여 토출 영역이 다다르는 궤적에 의해 형성되는 원환 형상의 온도 제어의 영역(M, N)이 모두 상이한 영역이었지만, 물론 일부가 중첩된 것이어도 된다.
또한 도 13에 나타낸 바와 같이, 원환 형상의 온도 제어의 영역(M, N)이 모두 중첩된 경우라도, 본 개시는 제안할 수 있다. 이러한 경우, 웨이퍼(W)를 회전시켜 온도 제어하는 경우, 웨이퍼(W)가 1 회전하는 동안에 동일한 영역에서 중복되어 토출 영역(43b, 44b)이 통과하므로, 필요한 온도 제어를 실시하기 위한 웨이퍼(W)의 회전 횟수를 줄이는, 즉 처리 시간을 저감시킬 수 있다.
또한 상기한 실시의 형태에서는, 노즐 토출구(43, 44)로부터의 가스의 토출 방향은, 모두 수직 하방이었지만, 도 14에 나타낸 바와 같이, 외측을 향해 기울기 하방의 방향으로 가스를 토출시키도록 해도 된다. 이에 의해, 토출 영역의 외측의 영역에 온도가 보다 전달되기 쉬워져, 제어의 폭이 넓어진다.
또한 상기한 실시의 형태에서는, 노즐 토출구의 수는 모두 2 개였지만, 이에 한정되지 않고 도 15에 나타낸 가스 노즐(61)과 같이, 가스 유로(62)로부터 분기되어 예를 들면 3 개의 노즐 토출구(63, 64, 65)를 가지는 가스 노즐 구성으로 해도 된다.
또한 상기한 도 4, 도 5에 나타낸 시퀀스에 있어서는, 모두 퍼들(K)을 형성한 후에, 가스 노즐(41)에 의한 온도 제어를 행하도록 하고 있었지만, 퍼들(K)의 형성 도중에 가스 노즐(41)로부터의 가스의 공급에 의한 온도 제어를 행해도 된다. 즉, 퍼들(K)이 웨이퍼(W) 상에 완전히 형성되기 전에, 퍼들 형성의 뒤를 쫓도록 가스 노즐(41)을 배치하거나, 이동시켜 가스를 토출하도록 해도 된다. 이는 퍼들 형성의 직후가 가스의 토출에 의한 냉각 효과가 크기 때문이다. 이러한 방법을 채용함으로써, 신속하고 또한 효과적인 온도 제어가 가능해진다.
또한 상기한 예는, 온도에 민감한 i선 레지스트의 현상에 특히 유효하지만, 물론 이에 한정되지 않고, 본 개시는, 예를 들면 g선, KrF 엑시머 레이져, ArF 엑시머 레이져 등의 에너지선에 의한 노광을 행하는 레지스트의 현상에도 효과가 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (10)

  1. 기판 상에 현상액의 퍼들을 형성하여 상기 기판을 현상하는 현상 장치로서,
    상기 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와,
    상기 기판의 상방에 위치하여, 상기 기판의 면내에 가스를 공급하는 가스 노즐을 가지고,
    상기 가스 노즐은, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판에 대하여, 상기 기판의 반경 방향으로 상이한 복수의 영역에 가스를 공급하는 복수의 노즐 토출구를 가지고 있는, 현상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 토출구는, 각각 상기 기판의 둘레 방향으로 상이한 위치에 배치되어 있는, 현상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스는, 표면에서 현상이 진행 중인 상기 기판 상에 형성된 상기 현상액의 퍼들을 향해 공급될 때에, 상기 가스가 상기 퍼들에 도달하는 부분에 있어서 상기 기판의 표면이 노출되지 않을 만한 유속으로 토출되는, 현상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 토출구 중, 적어도 하나의 노즐 토출구는, 다른 노즐 토출구와는 크기가 상이한, 현상 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 토출구 중, 외측에 위치하는 노즐 토출구로부터의 단위 면적당 가스 유량은, 내측에 위치하는 노즐 토출구로부터의 단위 면적당 가스 유량보다 많은, 현상 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 토출구는 하나의 가스 유로로부터 분기되어 형성되어 있는, 현상 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 영역은 일부가 중첩되어 있는, 현상 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 노즐 토출구로부터 토출된 가스는, 상기 기판에 도달할 때까지는 서로 간섭하지 않도록, 각 토출구가 구성되어 있는, 현상 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 노즐에는, 현상 후의 기판을 세정하는 세정액을 기판에 토출하는 세정액 노즐이 마련되어 있는, 현상 장치.
  10. 기판 상에 현상액의 퍼들을 형성하여, 상기 기판을 현상하는 현상 방법으로서,
    상기 퍼들의 형성 후 또는 형성 도중에,
    상기 기판을 회전시키면서,
    상기 기판의 상방으로부터 상기 퍼들을 향해, 상기 기판의 반경 방향으로 상이한 복수의 영역에 복수의 노즐 토출구로부터 냉각용의 가스를 공급하는, 현상 방법.
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