KR100873720B1 - 현상처리방법 및 현상처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판표면에 현상액을 공급하여 기판을 현상처리하는 방법에 있어서, 현상액공급노즐이 기판에 대해서 상대적으로 이동하면서 기판표면에 현상액이 공급되는 제 1 공정과 기판이 제 1 소정시간 현상되는 제 2의 공정을 갖고, 제 2의 공정에 있어서는 제 1의 공정수료후 제 2의 소정시간 경과후에 기판표면의 현상액을 교반(攪拌)시키는 공정을 갖는다. 교반시키는 것에 의해 기판상의 현상액의 농도가 균일해지고 현상처리의 균일성이 향상한다.

Description

현상처리방법 및 현상처리장치{DEVELOPING TREATMENT METHOD AND DEVELOPING TREAMENT UNIT}

도 1 은 본 실시형태에 관한 현상처리방법으로 사용되는 현상처리장치를 갖는 도포현상처리시스템의 평면의 설명도이다.

도 2 는 도 1의 도포현상처리시스템의 정면도이다.

도 3 은 도 1의 도포현상처리시스템의 배면도이다.

도 4 는 본 실시형태에 이용되는 현상처리장치의 종단면의 설명도이다.

도 5 는 본 실시형태에 이용되는 현상처리장치의 횡단면의 설명도이다.

도 6 은 도 4의 현상처리장치에서 이용되는 현상액공급노즐의 사시도이다.

도 7 는 도 6의 현상액공급노즐의 종단면도이다.

도 8 은 현상액의 공급개시에서 현상종료까지의 시간배분을 나타내는 설명도이다.

도 9 는 웨이퍼상에 현상액이 공급되고 현상액의 액막이 형성된 상태를 나타내는 설명도이다.

도 10 은 웨이퍼가 회전되고 웨이퍼상의 여분의 현상액이 분사되는 상태를 나타내는 설명도이다.

도 11 은 웨이퍼의 회전이 종료하고 웨이퍼상에 얇은 막이 형성되어 있는 상 태를 나타내는 설명도이다.

도 12 는 현상액의 공급공정에 있어서의 다른 공급형태를 나타내는 사시도이다.

도 13 은 현상액의 막두게를 측정하는 레이져변위계를 설치한 경우의 현상처리장치의 종단면의 설명도이다.

<주요부분에 대한 도면부호의 설명>

18 : 현상처리장치 18a : 케이싱

60 : 스핀척 61 : 회전구동기구

62 : 회전제어장치 63 : 드레인관

64 : 배기관 65 : 컵

66 : 외부컵 67 : 세정노즐

70 : 현상액공급노즐 77 : 이동제어장치

80 : 린스암 85 : 배관

88 : 세정조

본 발명은 기판의 현상처리방법 및 현상처리장치에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체디바이스의 제조프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는 웨이퍼표면에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트도포 처리, 웨이퍼에 패턴을 노광하는 노광처리, 노광 후의 웨이퍼에 대해서 현상을 실행하는 현상처리등이 순차로 실행되고 웨이퍼에 소정의 회로패턴이 형성된다.

상기에서 기술한 현상처리에서는 통상 웨이퍼의 직경보다도 길고 또한 그 길이방향에 따라서 복수의 공급구를 갖는 현상액공급노즐이 웨이퍼상에 현상액을 토출하면서 웨이퍼의 일단에서 타단까지 이동하여 웨이퍼표면 전체에 현상액을 공급한다. 그리고 웨이퍼상에 현상액의 액막이 형성되면 그 상태에서 소정시간 정지하여 웨이퍼의 현상이 실행된다. 이 때 웨이퍼상에서는 노광에 의해 현상액에 가용에 의한 노광부의 레지스트막과 현상액이 화학반응하고 그 노광부가 용해되는 것에 의해 웨이퍼의 현상이 진행하고 있다.

그런데, 상기 기술한 바와 같이 현상액공급노즐을 소정방향으로 이동 시켜서 현상액을 공급한 경우에는 현상액공급노즐의 이동방향과 역방향, 즉 웨이퍼의상기 타단에서 일단방향에 향하여 상기 공급된 현상액이 흐르는 이른바 현상액의 이동현상이 일어나는 것이 발명자등의 실험에 의해 밝혀졌다.

그런데, 이와 같은 현상상태하에서 미노광부상에 있어서 아직 화학반응에 사용되지 않고 있는 고농도의 현상액이 근접한 노광부에 유입한 경우에는 그 노광부의 화학반응의 속도가 증대되고 상기 부분의 현상속도가 다른 부분에 비하여 증대된다. 상기에 의해 상기 부분의 선폭이 다른 부분에 비하여 가늘어 진다.

한편, 노광부에 있어서, 화학반응에 사용되었던 저농도의 현상액이 근접한 노광부에 유입한 경우에는 상기 노광부의 반응속도가 저하하고 그 부분의 현상속도가 저하하기 때문에 상기 부분의 선폭이 다른부분에 비하여 두꺼워 진다. 즉, 상 기 현상에 의해 웨이퍼면내에 있어서의 현상속도가 불균일해지고 상기에 의해 웨이퍼상에 최종적으로 형성되는 회로패턴의 선폭의 분산이 발생한다.

본 발명은 상기의 관점에서 이루어진 것이고 상기 현상액의 이동현상에 의해 일어나는 웨이퍼등의 기판면내의 현상속도의 불균일을 해소하고 최종적으로 기판상에 균일한 선폭이 형성되는 현상처리방법 및 현상처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기판표면에 현상액을 공급하여 기판을 현상처리하는 방법에 있어서, 현상액공급노즐이 기판에 대해서 상대적으로 이동하면서 기판표면에 현상액이 공급되는 제 1 공정과 기판이 제 1의 소정시간 현상되는 제 2의 공정을 갖고 상기 제 2의 공정은 상기 제 1의 공정수료 후 제 2의 소정시간 경과후에 상기 기판표면의 현상액을 교반시키는 공정을 갖는다.

상기 교반시키는 공정은 예를들면 상기 기판을 회전시키는 것에 의해 실행된다.

상기 기판의 회전은 상기 현상액교반공정 후의 현상액의 두께가 소정의 두께보다 얇아지도록 실행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 현상액의 교반공정 후의 현상액의 두께를 측정하는 공정과 상기 측정결과에 의거하여 상기 기판을 회전시키는 시간을 변경하는 공정을 또한 부가하여도 좋다. 또한, 상기 현상액의 교반공정 후의 현상액의 두께를 측정하는 공정과 상기 측정결과에 의거하여 상기 기판의 회전속도를 변경하는 공정을 또한 부가하여도 좋다. 또한, 상기 현상액의 교반공정 후의 현상액의 두께를 측정하는 공정과 상기 측정결과에 의거하여 상기 기판의 회전의 가속도를 변경하는 공정을 또한 부가하여도 좋다.

본 발명의 현상처리장치는 현상액공급노즐을 기판에 대해서 상대적으로 이동시키면서 기판표면에 현상액을 공급하여 기판을 현상처리하는 장치에 있어서 상기 기판을 보지하여 회전시키는 회전구동부재와 상기 현상액공급 후에 상기 회전구동부재를 회전 및 반전시키는 회전제어장치를 갖는다.

본 발명에 의하면 상기 기술한 바와 같이 현상액의 이동현상이 발행하여도 기판이 현상되고 있는 제 2의 공정중에 기판표면상의 현상액을 교반시키는 것에 의해 노광부, 미노광부와 함께 균일한 농도의 현상액으로 덮여지기 때문에 현상속도가 기판표면에 있어서 균일해진다. 발명자등의 지견에 의하면 현상진행에 의해 생기는 반응생성물이 교반되어 분산되기 때문에 현상액의 농도가 균일해진다.

상기의 경우는 패턴밀도의 관계없이 실현이 가능하다. 따라서 기판상에 최종적으로 형성되는 회로패턴의 선폭의 분산이 억제된다. 또한, 상기 교반공정을 제 1의 공정 종료후 제 2의 소정시간경과후로 한 것은 현상개시직후는 현상액의 화학반응이 그다지 진행하지 않고 현상액의 농도가 기판면내에 있어서 변경하지않기 때문에 상기 시점에서 교반하는 것은 효과적이 아닌 오히려 현상의 방해를 주기 때문이다. 제 2의 소정시간은 기판상에 현상액이 공급되고 나서 노광부에 있어서의 현상의 화학반응이 50% ~ 80%정도 진행하기 까지의 시간 이 바람직하고 예를 들면, 제 1의 소정시간 60sec정도인 경우에는 발명자의 모델실험의 결과에서 3sec ~ 15sec정도가 바람직하다.

기판을 회전시키는 것에 의해 교반을 실행하면 기판상의 현상액이 원심력에 의해 이동하고 상기와 동시에 현상액이 교반된다. 또한, 상기 기판의 회전은 적절한 시간, 회전속도, 회전가속도로 실행되는 것이 중요하지만 특별히 회전속도에대해서 말한다면, 발명자의 모델실험의 결과에서 8인치 사이즈의 웨이퍼에서는 100rpm~1000rpm, 12인치사이즈의 웨이퍼에서는 30rpm~1000rpm이 바람직하고 회전시간은 2초정도가 바람직하다. 교반은 그외 예를들면 기판에 진동을 전해주면 좋다.

상기 기판의 회전은 현상액의 교반공정 후의 현상액의 두께가 소정의 두께보다 얇아지도록 하는 것이 중요하다. 기판의 회전에 의해 기판상의 현상액이 과도하게 내뿜게되어 현상액의 액두께가 너무 얇아지면 그 후의 현상처리에 있어서 현상액이 건조하여 현상이 실행되지 않는등의 폐해가 발생하기 때문이다. 현상액의 두께는 기판의 회전시간, 회전속도, 회전가속도를 제어하는 것에 의해 조절된다. 발명자의 실험결과에 의하면 두께는 8㎛이상인 것이 바람직하다.

제 2의 공정종료 후 상기 두께를 측정하여 회전시간, 회전속도, 회전가속도를 제어하는 것으로 보다 적절한 조건으로 현상처리를 실시가능하다.

상기 기술한 발명에 있어서 상기 제 1 공정은 상기 현상액공급노즐이 상기 기판의 일단에서 타단까지 이동하면서 상기 기판에 대해서 현상액을 공급하는 것에 의해 실행되도록 하여도 좋다. 이와 같이 현상액공급노즐이 기판의 일단에서 타단까지 이동하는 것에 의해 기판상에 현상액의 액막을 형성하는 경우에는 공급되는 현상액이 기판에 대해서 일정방향의 속도를 가지고 있기 때문에 상기 기술한 현상액의 이동현상의 영향이 두드러지게 나타난다. 따라서, 상기 기술한 바와 같이 기 판의 현상공정 중에 상기 교반공정을 실행하는 것은 매우 의미있는 것이다.

상기의 경우 교반 한 후 또한 상기 현상액공급노즐을 이번에는 반대방향으로 즉 기판의 타단에서 일단까지 이동시키면서 상기 기판표면에 대해서 다시 현상액을 공급하는 공정을 또한 가지고 있어도 좋다. 상기에 의해 또한 현상처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하다.

본 발명의 현상처리장치에 의하면 기판의 정전, 반전을 시키는 것으로 상기 기술한 교반을 적절하게 실시할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서 현상처리방법은 현상처리장치에서 실시된다. 도 1은 상기 현상처리장치를 갖는 현상처리장치시스템(1)의 평면도이고 도 2는 도포현상처리시스템(1)의 정면도이고, 도 3은 도포현상처리시스템(1)의 배면도이다.

도포현상처리시스템(1)은 도 1에 나타나는 바와 같이 예를들면 25매의 웨이퍼(W)를 카세트단위로 외부에 도포현상처리시스템(1)에 대해서 반입출하거나 카세트(C)에 대해서 웨이퍼(W)를 반입출하거나 하는 카세트스테이션(2)과 도포현상처리공정중에 매엽식으로 소정의처리를 실행하는 각종 처리장치를 다단배치하여 이루는 처리스테이션(3)과 상기 처리스테이션(3)에 근접하여 설치되어 있는 미도시의 노광장치와의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 실행하는 인터페이스부(4)를 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.

카세트스테이션(2)에서는 재치부가 되는 카세트재치대(5)상의 소정의 위치에 복수의 카세트(C)를 X방향(도 1안의 상하방향)으로 일렬로 재치가 자유롭게 이루어져 있다. 그리고, 상기 카세트배열방향(X방향)과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의웨이퍼배열방향(Z방향:수직방향)에 대해서 이송이 가능한 웨이퍼반송체(7)가 반송로(8)에 따라서 이동이 자유롭게 설치되어 있고 각 카세트(C)에 대해서 선택적으로 엑세스가능하도록 되어 있다.

웨이퍼반송체(7)는 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 실행하는 얼라인먼트기능을 구비하고 있다. 상기 웨이퍼반송체(7)는 다음에 기술하는 바와 같이 처리스테이션(3)측의 제 3의 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션장치(32)에 대해서도 엑세스가능하도록 구성되어 있다.

처리스테이션(3)에서는 그 중심부에 주반송장치(13)가 설치되어 있고, 상기 주반송장치(13)의 주변에는 각종처리장치가 다단으로 배치되어 처리장치군을 구성하고 있다. 상기 도포현상처리시스템(1)에 있어서는 4개의 처리장치군(G1, G2, G3, G4)이 배치되어 있고 제 1 및 제 2의 처리장치군(G1, G2)은 도포현상처리시스템(1)의 정면측에 배치되고 제 3의 처리장치군(G3)은 카세트스테이션(2)에 근접하게 배치되고 제 4의 처리장치군(G4)은 인터페이스부(4)에 근접하게 배치되어 있다. 또한 옵션으로서 파선으로 나타낸 제 5의 처리장치군(G5)을 배면측에 별도배치가 가능하게 되어 있다. 상기 주반송장치(13)는 이들의 처리장치군(G1, G2, G3, G4)에 배치되어 있는 다음에 기술하는 각종처리장치에 대해서 웨이퍼(W)를 반입출가능하다. 또한, 처리장치군의 수와장치는 웨이퍼(W)에 실행되는 처리의 종류에 의해 상이하고 처리장치군의 수는 임의이다.

제 1의 처리장치군(G1)에서는 예를들면 도 2에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하는 레지스트도포장치(17)와 본 실시형태에 있어서의 현상처리방법이 실행되는 현상처리장치(18)가 아래로부터 순서로 2단으로 배치되어 있다. 처리장치군(G2)의 경우도 동일하게 레지스트도포장치(19)와 현상처리장치(20)가 아래로부터 순서로 2단으로 적층되어 있다.

제 3의 처리장치군(G3)에서는 예를들면 도 3에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)를 냉각처리하는 쿨링장치(30), 레지스트액과 웨이퍼(W)와의 정착성을 높이기 위한 애드히젼장치(31), 웨이퍼(W)를 대기시키는 익스텐션장치(32), 레지스트액안의 용제를 건조시키는 프리베이킹장치(33, 34) 및 현상처리 후의 가열처리를 실시하는 포스트 베이킹장치(35, 36)등이 아래로부터 순서로 예를들면 7단으로 쌓여있다.

제 4의 처리장치군(G4)에서는 예를들면 쿨링장치(40), 재치한 웨이퍼(W)를 자연냉각시키는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 쿨링장치(43), 노광처리후의 가열처리를 실행하는 포스트익스포져 베이킹장치(44, 45), 포스트베이킹장치(46, 47)등이 아래로 부터 순서로 예를들면 8단으로 적층되어 있다.

인터페이스부(4)의 중앙부에는 웨이퍼반송체(50)가 설치되어 있다. 상기 웨이퍼반송체(50)는 X방향(도 1안의 상하방향), Z방향(수직방향)의 이동과 θ방향(Z축을 중심으로 하는 회전방향)의 회전이 자유롭도록 구성되어 있고 제 4의 처리장치군(G4)에 속하는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 주변노광장치(51) 및 미도시의 노광장치에 대해서 엑세스하여 각각에 대해서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성되어 있다.

다음으로 상기 기술한 현상처리장치(18)의 구성에 대해서 상세하게 설명하면 도 4, 5에 나타나는 바와 같이 현상처리장치(18)의 케이싱(18a)내에는 웨이퍼(W)를 흡착하고 보지하는 흡착보지수단인 스핀척(60)이 설치되어 있다. 스핀척(60)의 아래쪽에는 상기 스핀척(60)을 회전시키는 예를들면 모터등을 구비한 회전구동기구(61)가 설치되어 있다. 상기 회전구동기구(61)는 회전제어장치(62)에 의해 상기 가동이 회전이 자유롭게 제어되어 있고 웨이퍼(W)를 소정의 회전시간, 회전속도, 회전가속도로 회전시키고 또는 정지시키는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 스핀척(60)의 회전구동기구(61)에는 스핀척(60)을 상하로 이동이자유롭운 기능이 구비되어 있고 웨이퍼(W)의 반입출시에 스핀척(60)을 상하로 이동시켜서,주반송장치(13)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수가 가능하도록 되어 있다.

스핀척(60)의 외주위 바깥쪽에는 상기 스핀척(60)의 외주위를 둘러싸도록 하여 상면이 개구한 환형의 컵(65)이 설치되어 있고, 상기 스핀척(60)상에 흡착보지되어 회전된 웨이퍼(W)에서 비산한 현상액등을 수취하여 주변의 장치가 오염되지 않도록 되어 있다. 컵(65)의 바닥부에는 상기 웨이퍼(W)등에서 비산한 현상액등을 배액하는 드레인관(63)과 컵(65)내를 배기하는 배기관(64)이 설치되어 있다. 컵(65)에는 스핀척(60)상에 보지된 웨이퍼(W)를 뒷면에 대해서 세정액을 공급하고 웨이퍼(W)의 뒷면을 세정하는 뒷면세정노즐(67)이 설치되어 있다. 컵(65)에는 미도시의 구동기구가 설치되어 있고 컵(65)전체가 상하로 이동하여 다음에 기술하는 현상액공급노즐(70)의 이동을 방해하지 않도록 아래쪽으로 퇴피할 수 있다.

컵(65)의 바깥쪽에는 컵(65)을 둘러싸도록 하여 상면이 개구한 장방형의 외부컵(66)이 설치되어 있고 상기 컵(65)에서는 수취할 수 없는 웨이퍼(W) 및 다음에 기술하는 현상액공급노즐(70)에서의 현상액등이 상기에서 수취되도록 되어 있다. 또한, 외부컵(66)에는 외부컵(66)을 상하로 이동시키는 미도시의 구동기구가 설치되어 있고 예를들면 웨이퍼(W)가 세정될 때에 상승하고 비산된 세정액등을 보다 완전하게 회수가능하도록 되어 있다.

케이싱(18a)내에는 도 5에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하기위하여 현상액공급노즐로서의 현상액공급노즐(70)과 웨이퍼(W)상면에 세정액을 공급하기 위한 세정노즐(71)이 외부컵(66)을 끼워서 양측에 배치되어 있다.

현상액공급노즐(70)은 도 5에 나타나는 바와 같이 암(75)에 의해 매달려있도록 하여 보지되어 있다. 상기 암(75)은 케이싱(18a)내에 있어서 한방향(도 5안의 화살표 M방향)으로 이어지는 레일(76)상을 이동이 자유롭게 구성되어 있고 상기 이동속도와 이동타이밍은 이동제어장치(77)에 의해 제어되어 있다. 상기의 구성에 의해 현상액공급노즐(70)이 웨이퍼(W)상을 상기 M방향에 따라서 평행하게 이동하는 것이 가능하다. 상기 암(75)은 모터등을 갖는 구조로 되어 있고 암(75)이 상하방향으로 이동하고 현상액공급시에 현상액공급노즐(70)의 토출구선단과 웨이퍼(W)와의 거리를 최적으로 조절가능하도록 구성되어 있다.

한편, 세정액인 예를들면 순수를 토출하는 세정노즐(71)은 린스암(80)에 지지되어 있고 상기 린스암(80)은 레일(76)상을 미도시의 구동기구에의해 이동이 자 유롭게 구성되어 있다. 따라서 세정노즐(71)은 현상액공급노즐(70)과 동일하게 상기 M방향으로 이동이 자유롭다. 린스암(80)이 웨이퍼(W)의 중심상측으로 위치할 때에 세정노즐(71)은 예를들면 웨이퍼(W) 중심으로 세정액을 공급할 수 있도록 설치되어 있다. 이렇게 하는 것에 의해 회전되어 있는 웨이퍼(W)상에 공급된 세정액이 웨이퍼(W) 전면에 확산되어 웨이퍼(W) 전면에 있어서 얼룩없이 세정되도록 되어 있다. 또한 세정노즐(71)을 웨이퍼(W)의 중심부에서 주연부에 이동시키면서 웨이퍼(W)상에 세정액을 공급하도록 하여도 좋다.

현상액공급노즐(70)은 도 5, 도 6에 나타나는 바와 같이 전체가 길고 가는 형태를 하고 있고 그 길이(L)는 적어도 웨이퍼(W)의 직경보다도 크다. 현상액공급노즐(70)의 상부에는 미도시의 현상액공급원에서 현상액을 현상액공급노즐(70)내에 유입시키는 배관(85)의 일단이 접속되어 있다. 현상액공급노즐(70)의 하부에는 복수의 현상액공급구(86)가 상기 길이방향으로 일렬로 설치되어 있다.

현상액공급노즐(70)의 내부에는 도 7에 나타나는 바와 같이 상기 각 현상액공급구(86)와 연통된 길이방향으로 긴 액저장부(87)가 형성되어 있고, 배관(85)에서 현상액공급노즐(70)내에 유입된 현상액을 일단 저장하고 그 액저장부(87)에서 현상액을 각 현상액공급구(86)에서 동시에 동일유량, 동일압력으로 토출할 수 있도록 구성되어 있다.

도 4, 도 5에 나타나는 바와 같이 외부컵(66)의 외측에 위치하는 현상액공급노즐(70)의 대기위치(T)에는 현상액공급노즐(70)을 세정하는 세정조(88)가 설치되어 있다. 상기 세정조(88)는 길고 가는 현상액공급노즐(70)을 수용하도록 단면이 오목형으로 형성되어 있고 상기 세정조(88)내에는 현상액공급노즐(70)에 부착한 현상액을 세정하기 위한 소정의 용제가 저장되어 있다.

케이싱(18a)에는 웨이퍼(W)를 주반송장치(13)에 의해 반입출하기 위한 반송구(90)와 상기 반송구(90)를 개폐하는 셔터(91)가 설치되어 있고 웨이퍼(W)를 반입출할 때 이외에는 셔터(91)를 닫고 케이싱(18a)내로부터 처리액의 비산등을 방지하면서 소정의 분위기가 유지되어 있다.

다음으로 이상과 같이 구성되어 있는 현상처리장치(18)에서 실시되는 현상처리방법에 대해서 도포현상처리시스템(1)에서 실행되는 포토리소그래피공정의 프로세스와 함께 설명한다.

우선, 웨이퍼반송체(7)가 카세트(C)로부터 미처리의 웨이퍼(W)를 1매 취출하여 제 3의 처리장치군(G3)에 속하는 애드히젼장치(31)에 반입한다. 상기 애드히젼장치(31)에 있어서 레지스트액과의 밀착성을 향상시키는 HMDS등의 밀착강화제가 도포된 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해 쿨링장치(30)에 반송되고 소정의 온도로 냉각된다. 그리고 소정온도로 냉각된 웨이퍼(W)는 레지스트도포장치(17 또는 19)에 반송되고 웨이퍼(W)상에 레지스트액이 도포되고 레지스트막이 형성된다. 상기 후 웨이퍼(W)는 프리베이킹장치(34 또는 35)에 반송되어 가열처리가 실시되고 상기 후 익스텐션·쿨링장치(41)에 반송된다.

다음으로 웨이퍼(W)는 익스텐션·쿨링장치(41)에서 웨이퍼반송체(50)에 의해 취출되고 상기 후 주변노광장치(51)를 거쳐서 노광장치(미도시)에 반송된다. 노광처리가 종료한 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송체(50)에 의해 익스텐션장치(42)에 반송 된 후 주반송장치(13)에 보지된다. 다음으로 상기 웨이퍼(W)는 포스트익스포져 베이킹장치(44 또는 45), 쿨링장치(43)에 순차로 반송되고 이들의 처리장치에서 소정의 처리가 실시된 후 현상처리장치(18 또는 20)에 반송된다.

현상처리의 프로세스에 대해서 상세하게 설명하면 우선 전(前)처리가 종료한 웨이퍼(W)가 주반송장치(13)에 의해 현상처리장치(18)내에 반입되고 스핀척(60)상에 흡착보지된다. 그리고 대기위치(T)에 있는 세정조(88)내에서 대기하고 있던 현상액공급노즐(70)이 컵(65)내이고 웨이퍼(W)의 일단부의 외측인 스타트위치(S)(도 5에 명기)로 이동한다.

그리고, 상기 스타트위치(S)에 있어서 현상액공급노즐(70)에서 현상액의 토출이 개시되고 상기 토출상태가 안정할 때까지 시험토출된다.

이하, 제 1의 공정에서의 현상액공급공정과 제 2의 공정에서의 웨이퍼(W)의 현상공정을 도 8에 의거하여 설명하면 우선 현상액공급노즐(70)이 현상액을 토출하면서 속도 60 ~ 200nm/s로 웨이퍼(W)의 일단부 외측의 스타트위치(S)로부터 타단부의 외측의 종료위치(E)까지 이동하면서 현상액의 공급공정이 실행된다. 이 때 도 9에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W) 표면전면에 현상액이 공급되고 소정의 두께, 예를들면 1mm의 현상액의 액막이 형성된다. 또한, 웨이퍼(W)의 직경이 200nm정도인 경우 상기 현상액공급노즐(70)에 의한 현상액의 공급에 걸리는 시간은 1 ~ 3sec가 된다. 이 때 현상액공급노즐(70)의 이동방향과 역방향(M방향 마이너스방향)즉 종료위치(E)로부터 스타트위치(S)를 향하는 방향으로 이동하는 이른바 현상액의 유체이동인 이동현상이 발생한다.

그리고, 상기 기술한 바와 같이 현상액공급노즐(70)에 의해 현상액이 웨이퍼(W)상에 공급되면 동시에 웨이퍼(W)의 현상이 개시되고 제 2의 소정시간에서의 소정시간 예를들면 8sec간 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태로 현상한다.

상기 8sec간의 정지현상이 종료(현상액의 웨이퍼(W)로의 공급공정개시로부터 9 ~ 11sec간)하면 다음으로 웨이퍼(W)상의 현상액의 현상액공급 시간차에서 발생하는 농도차를 없애기 위한 교반공정으로서 웨이퍼(W)의 회전이 개시된다. 이 때의 웨이퍼(W)는 미도시의 장치 컨트롤러의 현상처리프로그램에 설정된 소정의 회전시간 예를들면 2.0sec, 소정의 회전속도 예를들면 1000rpm, 소정의 가속도 예를들면 1000rpm/s에서 회전제어장치(62)에 의해 제어되어 회전된다. 이들의 파라미터값은 노광시의 노광패턴에 의해 변하는 현상액이 충분하게 교반되고 또한 회전 후의 웨이퍼(W)의 표면상에 남는 현상액의 액막의 막두께가 소정의 두께이상이 되는 값이 결정된다.

그리고, 회전이 개시되면 도 10에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)상의 현상액이 분출되면서 웨이퍼(W)상의 현상액이 교반되고 웨이퍼(W)면내에 있어서 현상액의 농도의 균일화가 도모된다. 그리고 회전의 개시로부터 2.0sec가 경과후에 웨이퍼(W)의 회전이 정지되고 웨이퍼(W)상에는 도 11에 나타나는 바와 같이 액막의 막두께가 소정의 두께, 예를들면 8㎛~100㎛의 박막이 형성된다. 또한, 상기 박막의 두께는 웨이퍼(W)상의 패턴의 밀도에 따라서 변경된다.

상기 후 다시 웨이퍼(W)를 정지한 상태에서 48sec간 웨이퍼(W)의 현상이 실행되고 상기와 같은 정지현상이 종료하면 웨이퍼(W)의 현상공정이 종료한다. 따라 서 상기 실시형태에서는 현상액의 공급공정과 그 직후의 정지현상공정을 맞추어서 10sec, 상기 후의 회전공정이 2sec, 그리고 다시 정지현상공정이 48sec 실행되고 상기 공정을 맞추면 60seC간의 현상공정이 실행되는 경우가 된다.

상기 후 세정노즐(71)이 웨이퍼(W)의 중심부 위쪽까지 이동하고 웨이퍼(W)의 소정속도의 회전이 개시되면서 세정노즐(71)과 뒷면세정노즐(67)에서 웨이퍼(W)에 세정액이 공급되고 웨이퍼(W)가 세정된다. 또한, 이때 컵(65)이 상승하고 웨이퍼(W)로부터 비산한 세정액등이 상기 컵(65)에 의해 수취된다.

세정액의 공급이 정지되면 웨이퍼(W)가 또한 고속으로 회전되고 웨이퍼(W)가 건조된다. 그리고 웨이퍼(W)의 상기 건조공정이 수료하면 웨이퍼(W)의 현상처리가 종료하고 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해 현상처리장치(18)로부터 반출된다.

이상의 실시형태에서는 웨이퍼(W)의 현상공정중에 웨이퍼(W)를 회전시켜 현상액을 교반시키기 때문에 상기 기술한 이른바 현상액의 이동현상에 의해 생기는 현상액의 농도의 얼룩이 해소되고 웨이퍼(W)면내에 있어서의 현상속도의 균일화가 도모된다. 따라서 웨이퍼(W)의 회전 후의 현상이 불균일없이 실행되고 웨이퍼(W)면내의 회로패턴의 선폭의 분산이 억제된다. 실제로 발명자등에 의한 실험에서는 종래방식에서 선폭의 분산이 3б=18nm(250nmLine 패턴에서)인것이 본 방식에서는 3б= 8nm으로 되고 선폭의 분산이 개선되는 것이 확인되었다.

또한, 회전후에 웨이퍼(W)상에 잔존하는 현상액의 액막의 막두께가 소정의 두께 즉 8 ~100㎛이 되도록 하였으므로 회전후의 잔여분의 현상처리중에 현상액이 건조하여 현상이 적절하게 실행되지 않는 것이 방지된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서 교반공정은 웨이퍼를 한방향으로 회전(정회전)하여 실행하고 있지만 상기의 회전 후에 이번에는 반대방향으로 회전(반전)시켜서 또한 교반하도록 하여도 좋다. 상기와 같이 정회전, 반회전시키는 것으로 웨이퍼상의 현상액의 농도가 또한 균일화된다.

또한, 정회전 후 반전시킬때의 웨이퍼의 회전속도는 정회전시의 회전속도보다도 빠른쪽이 바람직하고 예를들면 정회전시가 100rpm의 속도로 2초간 회전시킬때에는 반회전시에는 정회전시보다 빠르고 예를들면 250rpm의 속도로 웨이퍼를 회전시키도록 하면 좋다.

스핀척(60)의 상기와 같은 정회전, 반회전 제어는 회전제어장치(62)에 의해 실행된다. 즉 우선 스핀척(60)이 소정시간 정회전하면 상기 스핀척(60)을 정지시킨다. 그리고 나서 스핀척(60)을 소정시간 정회전시보다 빠른 속도록 역회전시키도록 회전구동기구(61)를 제어하도록 회전제어장치(62)가 프로그램되어 있다.

또한, 교반하여 웨이퍼(W)의 현상액을 분출한 후 또한 현상액공급노즐(70)을 도 4안의 화살표방향과는 반대방향으로 웨이퍼(W)의 타단에서 일단까지 이동시키면서 웨이퍼(W)표면에 대해서 다시 현상액을 공급하도록 하여도 좋다. 상기에 의해 현상처리의 균일성을 향상시키는 것이 가능하다.

이상의 실시형태에서는 웨이퍼(W) 표면전면에 현상액을 공급하는 공정을 현상액공급노즐(70)이 웨이퍼(W)의 일단에서 타단까지 이동하면서 현상액을 공급하는 이른바 노즐스캔에 의해 실행하고 있지만 현상액공급노즐(70)을 정지시킨 상태에서 회전된 웨이퍼(W)에 대해서 현상액을 공급하는 것에 의해 실행하여도 좋다.

상기의 경우 예를 들면, 도 12에 나타나는 바와 같이 현상액공급노즐(70)을 웨이퍼(W) 중심부 상측까지 이동시켜 상기 후 소정의 회전속도, 예를들면 30rpm으로 회전된 웨이퍼(W)상에 현상액을 토출하여 웨이퍼(W) 표면전면에 현상액을 공급한다. 그리고 상기 후는 상기 실시형태와 동일하게 예를들면 9sec의 정지현상이 실행되고 2.0sec간의 웨이퍼(W)의 회전(교반)공정이 실행되고 상기 후 다시 48sec의 정지현상이 실행되고 웨이퍼(W)의 현상처리가 종료한다. 상기의 프로세스를 실시하는 것에 의해 상기 실시형태와 동일하게 웨이퍼(W)면내에 있어서의 현상속도가 균일화되어 웨이퍼(W)상에 분산이 없는 선폭이 형성된다.

또한, 웨이퍼(W)가 회전하고 있는 상태에서 현상액공급노즐(70)이 상기 웨이퍼(W)상에서 정지 또는 이동하고 있을 때 웨이퍼(W)에 대해서 현상액을 공급하여 웨이퍼(W) 표면전면에 현상액을 공급하도록 하여도 좋다.

상기의 경우 예를 들면, 웨이퍼(W)가 고속회전, 예를들면 1000rpm으로 회전되고 상기 웨이퍼(W)상을 현상액공급노즐(70)이 현상액을 토출하면선 웨이퍼(W)의 일반부 외측의 위치(S)(도 5안의 명기)로부터 웨이퍼(W) 중심상측까지 이동한다. 이 때 웨이퍼(W)상에는 현상액이 얇은 막이 형성된다. 그리고, 현상액공급노즐(70)이 웨이퍼(W)중심부 위쪽에서 정지하고 현상액을 토출한 상태에서 웨이퍼(W)의 회전이 예를들면 100rpm으로 감속된다. 상기 상태에서 소정시간 현상액이 웨이퍼(W)상에 공급되고 소정의 두께 예를들면 1mm의 현상액의 액막이 형성된다.

상기 후 현상액의 토출이 정지되고 현상액의 공급공정이 종료하면 상기 기술 한 실시형태와 동일하게 예를들면 5sec의 정지현상이 실행되고 상기 후 2.0sec의 웨이퍼(W)의 회전(교반)공정이 실행되고 최후에 다시 48sec의 정치현상이 실행되어 웨이퍼(W)의 현상처리가 종료한다. 상기의 프로세스를 실시하는 것에 의해 상기 기술한 실시형태와 동일하게 웨이퍼(W)면내에 있어서 현상속도가 균일화되고 웨이퍼(W)상에 분산없는 선폭이 형성된다,

어느 경우에서도 교반하여 웨이퍼(W)의 여분의 현상액을 분출한 후 도 12안의 화살표방향과는 반대방향으로 웨이퍼(W)를 회전시켜서 현상액공급노즐(70)에서 웨이퍼(W) 표면에 다시 현상액을 공급하도록 하여도 좋다. 상기에 의해 현상처리의 균일성이 또한 향상한다.

또한, 상기 기술한 실시형태에 있어서 각 현상처리방법에 있어서 상기 현상액의 교반공정후에 현상액의 두께를 측정하고 상기 측정결과에 의거하여 상기 교반공정시의 웨이퍼(W)의 회전시간을 변경하도록 하여도 좋다. 상기의 경우 예를들면 도 13에 나타나는 바와 같이 현상처리장치(18)내의 스핀척(60)위쪽에 현상액의 액막의 두께를 측정할 수 있는 장치, 예를들면 레이져변위계(95)를 설치한다. 상기 레이져변위계(95)에서 측정된 측정치가 스핀척(60)의 회전을 제어하는 회전제어장치(62)에 송신되도록 한다. 또한, 회전제어장치(62)에는 상기 송신된 측정결과에 의거하여 회전시간의 설정을 적절한 것으로 변경하는 기능 예를들면 현상액의 액두께의 허용치를 기억하고 측정된 막두께와 상기 허용치를 비교하여 상기 측정치가 상기 허용치를 밑도는 경우만 회전시간의 설정을 수정하는 기능을 부여한다.

그리고, 웨이퍼(W)의 회전이 종료한 후에 현상액의 액막의 막두께가 측정되 고 상기 측정치에 의거하여 회전시간의 설정이 변경된다. 예를들면 현상액의 액막의 두께가 5㎛이하인 경우에는 회전시간이 에를들면 2.0sec에서 1.5sec로 변경되고 회전시간을 감축하는 것에 의해 현상액의 액막의 두께가 소정의 두께이상이 되도록 수정된다. 이와 같이 회전후의 현상액의 액막의 두께를 측정하고 상기 측정결과에 의거하여 회전시간의 설정을 변경하는 것에 의해 다음으로 처리되는 웨이퍼(W)의 회전 후의 액막의 두께가 적절한 것이 되고 예를들면 너무얇아서 현상액이 건조하고 상기 후의 현상이 적절하게 실행되지 않는 등의 폐해가 방지된다. 또한, 막두께가 너무 두꺼운 경우에 있어서도 막두께가 얇아지도록 회전 시간의 변경을 주어도 좋다.

또한, 상기 현상액의 액막의 두께의 측정결과에 의거하여 상기 회전시간을 변경하도록 하고 있지만 웨이퍼(W)의 회전속도 혹은 회전가속도를 변경하도록 하여도 좋다. 또한, 회전시간, 회전속도, 회전가속도 전체를 변경하도록 하여도 좋고, 그중에서 어느 2개의 파라미터를 변경하도록 하여도 좋다.

또한, 회전이 정지한 후 웨이퍼(W)를 정지시켜서 현상할 때의 현상시간을 회전제어장치(62)가 제어하도록 하여도 좋다.

또한, 이상에서 설명한 실시형태는 반도체웨이퍼디바이스 제조프로세스의 포토리소그래피공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 현상처리방법에 대한 것이지만, 본 발명은 반도체웨이퍼 이외의 기판 예를들면 LCD기판의 현상처리방법에 있어서도 응용가능하다.

본 발명에 의하면 기판표면의 현상액을 교반시키는 것에 의해 기판면내에 있어서 기판상의 현상액의 농도가 균일해지고 기판면내에 있어서 현상속도가 동일하게 이루어지기 때문에 상기 후의 현상이 균일하게 실행된다. 따라서, 기판상에 형성되는 회로패턴의 선폭이 소정의 폭으로 형성되고 수율의 향상이 도모된다.

Claims (19)

1. 기판표면에 현상액을 공급하여 기판을 현상처리하는 방법에 있어서,

   현상액공급노즐이 기판에 대해서 상대적으로 이동하면서 기판표면에 현상액이 공급되는 제 1 공정과,

   기판이 제 1의 시간 현상되는 제 2의 공정을 갖고,

   상기 제 2의 공정은 상기 제 1의 공정종료 후, 제 2의 시간의 사이, 기판을 정지시켜서 정지 세정시키는 공정과,

   제2의 시간 경과후에 상기 기판을 회전시켜서 상기 기판표면의 현상액을 교반시켜서 기판상의 현상액의 농도의 균일화를 행하는 공정과,

   그 후에 현상액의 액막의 두께를 측정하고, 그 측정결과에 기초하여 상기 기판을 회전시키는 시간을 변경하는 공정을 포함하는 현상처리방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2의 시간은 기판상에 현상액이 공급되고 나서 노광부분에 있어서 현상의 화학반응이 50%~80% 정도 진행하기까지의 시간인 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   기판을 회전시켜서 상기 기판표면의 현상액을 교반시킬 때에는 상기 기판을 정회전시키고, 그 후 반대방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   기판을 반대방향으로 회전시킬 때의 속도는 정회전시의 속도보다 빠른 속도인 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 기판의 회전은 상기 기판표면의 현상액을 교반시킨 후의 기판상의 현상액의 두께가 미리 정한 한계치보다 얇아지지 않도록 실행되는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1의 공정에서는 상기 현상액공급노즐이 상기 기판의 일단에서 타단가지 이동하면서 상기 기판에 대해서 현상액을 공급하는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 청구항 1에 있어서,

    상기 제 1의 공정에서는 상기 현상액공급노즐을 기판상측에서 정지시키고 기판을 회전시키는 상태에서 해당하는 기판에 대해서 현상액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
14. 삭제
15. 청구항 1에 있어서,

    상기 제 1의 공정에서는 기판이 회전하고 있는 상태에서 상기 현상액공급노즐이 상기 기판상을 정지 또는 이동하고 있을 때 해당하는 기판에 대해서 현상액이 공급되는 것을 특징으로 하는 현상처리방법.
16. 청구항 15에 있어서,

    상기 교반시키는 공정 후 기판을 상기 회전과는 반대방향으로 회전시키고 있는 상태에서 상기 현상액공급노즐을 기판상측에서 정지 또는 이동하면서 해당하는 기판에 대해서 다시 현상액을 공급하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 현상처리 방법.
17. 현상액공급노즐을 기판에 대해서 상대적으로 이동시키면서 기판표면에 현상액을 공급하여 기판을 현상처리하는 장치로서,

    상기 기판을 보지하여 회전시키는 회전구동부재와,

    상기 현상액공급 후에 상기 회전구동부재를 정반전(正反轉)시키는 회전제어장치와,

    기판표면에 공급된 현상액의 막두께를 측정하는 측정장치와,

    상기 측정장치에 의한 측정결과에 의거하여 기판의 회전시간을 제어하는 제어장치를 포함하는 현상처리장치.
18. 삭제
19. 청구항 17에 있어서,

    기판표면에 공급된 현상액의 막두께를 측정하는 측정장치와,

    상기 측정장치에 의한 측정결과에 의거하여 기판의 회전 후에 상기 회전구동부재를 정지시켜서 기판을 현상할 때 현상시간을 제어하는 제어장치를 또한 갖는 것을 특징으로 하는 현상처리장치.

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