CN111524852A - 基片处理装置、基片处理方法和存储介质 - Google Patents

基片处理装置、基片处理方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供基片处理装置、基片处理方法和存储介质。基片处理装置是使用处理液处理基片的基片处理装置，其包括：保持基片并使其旋转的保持旋转部；处理液供给机构，其至少具有收纳处理液的处理液容器和用于将上述处理液容器的处理液供给到基片的液供给通路；释放部，其对因上述保持旋转部而旋转的基片释放从上述液供给通路供给的处理液；获取上述处理液供给机构中的压力信息的压力信息获取部；和基于由上述压力信息获取部获取的压力信息，控制上述保持旋转部的转速的控制部。本发明能够进行各个基片的膜厚的改变少的良好的涂敷处理。

Description

基片处理装置、基片处理方法和存储介质
技术领域
本发明涉及基片处理装置、基片处理方法和存储介质。
背景技术
已知有使用抗蚀剂液等处理液处理半导体晶片等基片的基片处理装置。这种基片处理装置包括：保持基片并使其旋转的保持旋转部；和对因保持旋转部而旋转的基片释放处理液的释放部(专利文献1)
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-023669号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在对多个基片连续地进行抗蚀剂液的涂敷处理的情况下，各个基片的处理后的抗蚀剂的膜厚有时发生改变。本发明提供一种进行各个基片的膜厚的改变少的良好的涂敷处理的技术。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一方式的基片处理装置是使用处理液处理基片的基片处理装置，其包括：保持基片并使其旋转的保持旋转部；处理液供给机构，其至少具有收纳处理液的处理液容器和用于将上述处理液容器的处理液供给到基片的液供给通路；释放部，其对因上述保持旋转部而旋转的基片释放从上述液供给通路供给的处理液；获取上述处理液供给机构中的压力信息的压力信息获取部；和基于由上述压力信息获取部获取的压力信息，控制上述保持旋转部的转速的控制部。
发明效果
依照本发明，能够进行各个基片的膜厚的改变少的良好的涂敷处理。
附图说明
图1是表示使用了本发明的基片处理装置的涂敷处理装置整体的概略结构的结构图。
图2是将方案信息与处理液供给机构的压力信息相关联的表。
图3是用于说明本实施方式中的涂敷处理装置的动作的流程图。
附图标记说明
1 处理液供给机构
2 涂敷处理单元
11 瓶
22 旋转卡盘
23 驱动机构
25 供给喷嘴
100 控制部。
具体实施方式
对将本发明的基片处理装置应用于进行抗蚀剂液的涂敷处理的涂敷处理装置的实施方式进行说明。此外，在本说明书中，在实质上具有相同的功能结构的要素中，标注相同的附图标记而省略重复的说明。
(第1实施方式)
图1是表示本发明的实施方式的涂敷处理装置整体的概略结构的结构图。涂敷处理装置包括处理液供给机构1和涂敷处理单元2。在涂敷处理单元2中，收纳于杯状体21内的旋转卡盘(spin chuck)22和驱动机构23构成保持基片并使其旋转的保持旋转部。
即，旋转卡盘22将作为基片的半导体晶片(以下称为晶片)W保持为水平的，驱动机构23使保持着晶片的旋转卡盘22旋转和升降。此外，在杯状体21的底部设置有将没有涂敷到晶片W的多余的抗蚀剂液以排水(drain)或雾(mist)的状态排出的排出口24。在上述杯状体21的上方设置有作为释放部的供给喷嘴25。供给喷嘴25构成为能够在由臂25a支承着的状态下对旋转卡盘22所保持的晶片W的中央释放抗蚀剂液。
处理液供给机构1对供给喷嘴25供给作为处理液的抗蚀剂液。在图1中，从上游侧起配置有作为处理液容器的瓶11、缓冲罐12、作为加压输送部的泵13、流量测量部14、供给阀15。此处，瓶11是收纳抗蚀剂液的处理液容器，其上表面与加压气体源16连接。从加压气体源16供给的加压气体例如是氮气等非活性气体。
配管31连接在瓶11与缓冲罐12之间。配管32连接在缓冲罐12与泵13之间。配管33连接在泵13与流量测量部14之间。配管34连接在流量测量部14与供给阀15之间。配管35连接在供给阀15与供给喷嘴25之间。在本实施方式中，配管31～35相当于用于将收纳在瓶11中的蚀剂液供给到晶片W的液供给通路。配管36连接在加压气体源16与瓶11之间。阀V1是设置于配管36的气体供给用的阀。
供给阀15具有回吸阀和气动阀的功能。供给阀15在不释放抗蚀剂液时利用真空压等使吸引室产生负压，具有将抗蚀剂液的前端面从供给喷嘴25的前端引入的作用。
压力传感器41测量瓶11的容器内部的压力。压力传感器42测量泵13加压输送抗蚀剂液时的压力。压力传感器43测量流入流量测量部14时的抗蚀剂液的压力，压力传感器44测量从流量测量部14流出时的抗蚀剂液的压力。
控制部100控制包含处理液供给机构1和涂敷处理单元2的涂敷处理装置整体。控制部100具有CPU101和存储部102，读取并执行存储于存储部102的各种程序，由此来控制装置整体。此外，控制部100也作为获取来自压力传感器41～44的压力值当做压力信息的压力信息获取部发挥作用，将所获取的压力信息用于后述的装置控制。存储部102是计算机可读取的存储介质(例如DRAM)。此外，存储部102可以为非易失性型的存储介质(例如存储器)。此外，本实施方式的控制程序也可以为从与控制部100可拆卸的非易失性型存储介质、网络等安装到存储部102的程序。
接着，说明本实施方式的涂敷处理装置的动作。首先，从加压气体源16将加压气体经由配管36输送到瓶11内时，瓶11内的抗蚀剂液被压出到配管31。被压出的抗蚀剂液经由配管31被供给到缓冲罐12并暂时贮存于此。该缓冲罐12的底面与配管32的一端侧连接，通过泵13的吸引动作将缓冲罐12内的抗蚀剂液吸引到泵13。
在进行了以上的动作后或者与进行动作的步骤并行地，用未图示的运送臂将晶片W载置在图1所示的旋转卡盘22上。之后，使旋转卡盘22旋转，使供给喷嘴25位于晶片W的中心部的上方。在该状态下，将供给阀15的吸引状态开放并且使泵13成为打开状态，以进行泵13的释放动作。
由此，配管33～35内的抗蚀剂液向供给喷嘴25侧移动，其一部分经由供给喷嘴25被释放到晶片W的中心部。该抗蚀剂液因离心力扩散到晶片W的周缘，在晶片W的表面形成抗蚀剂液的液膜。与液膜形成一同或者在其后，抗蚀剂液所含的溶剂挥发，由此形成具有规定的膜厚的固体状的抗蚀剂膜。
之后，形成有抗蚀剂膜的晶片W由未图示的运送臂从涂敷处理单元2被送出，在经过了规定的待机时间之后，对下一个送入的晶片W进行与上述相同的处理。将以上的处理反复进行预先决定的个数的次数。
在对各晶片W进行处理的期间的待机时间中不使用抗蚀剂，不需要对瓶11供给加压气体，因此也能够打开阀V1使瓶11与大气开放。但是，瓶11内的压力降低，因此与开放阀V1之前相比，抗蚀剂液的溶剂进一步挥发，许多挥发的溶剂被释放到容器外。尤其是，所使用的抗蚀剂液为高粘度的液体，在去往缓冲罐12的加压输送时需要较长的时间的情况下，容易出现该倾向。溶剂的挥发引起抗蚀剂液的高粘度化，尤其在瓶11内的液体的表面附近该现象变得显著。在通常的涂敷处理的运用中，为了连续地处理规定个数的晶片W，能够使用通用的1个方案。但是，如上所述，在每次进行涂敷处理时瓶11内的抗蚀剂液向高粘度变化的情况下，用1个通用的方案，则在晶片W间发生膜厚的改变，有时无法获得所希望的处理结果。
本实施方式中，在进行了基于加压气体的瓶11的加压输送后，维持关闭阀V1的状态，将瓶11保持为加压状态。由此，能够抑制瓶11内的抗蚀剂液的溶剂的挥发，能够防止抗蚀剂液的高粘度化。
此处，瓶11的内压例如取决于加压后关闭阀V1的速度，根据情况的不同而产生数十kPa的差。本发明人着眼于将阀V1保持为关闭的状态时的瓶11的内压与涂敷处理后的晶片W的抗蚀剂膜的膜厚的关系，研究了该关系。其结果，发现在执行通用的1个方案的情况下，瓶11的内压变得越低，抗蚀剂膜的膜厚变得越厚。发明人推断，这是因为内压变得越低，瓶11内的抗蚀剂液的溶剂越挥发，抗蚀剂液的粘度变得越大。
于是，可以说，若基于该推断结果能够预先知晓关闭状态时的瓶11的内压，那么能够进行校正涂敷处理单元2中的涂敷处理的方案的反馈控制，以获得所希望的抗蚀剂膜的膜厚。
在本实施方式中，实施该方案校正的反馈控制，以下，说明其详细情况。
在本实施方式的处理液供给机构1中，设计成相对于对1个晶片W供给的抗蚀剂液的总液量，单元和供给通路所收纳的抗蚀剂液的总液量较多。因此，从瓶11送出的处理液在执行多次涂敷处理后第一次从供给喷嘴25被供给出来。
具体而言，在第1次(第1个晶片)涂敷处理结束后，从瓶11输送来的规定量的抗蚀剂液通过配管31移动至缓冲罐12。在第2次(第2个晶片)涂敷处理的结束后，移动到缓冲罐12的上述规定量的抗蚀剂液，通过配管32从泵13送出而到达配管33。在第3次(第3个晶片)涂敷处理结束后，到达了配管33的上述规定量的抗蚀剂液，通过流量测量部14到达配管34。然后，通过第4次(第4个晶片)涂敷处理，到达了配管34的上述规定量的抗蚀剂液从供给喷嘴25被全部释放。因此，在进行第1次(第1个晶片)涂敷处理前测量了瓶11的内压的情况下，将基于该测量结果的反馈控制反映到第4次(第4个晶片)涂敷处理。
本实施方式的涂敷处理是使用预先由使用者决定的标准方案来执行的。标准方案例如设定为供给喷嘴位置：Center，转速：1000转、供给流量：1.0mml。本实施方式中，如图2所示，为了进行反馈控制，在存储部102中具有将方案信息与处理液供给机构1的压力信息相关联的表。在图2中，在“No.3”的行中，示出了以标准方案的参数为基准的处理液供给机构1的压力信息。本实施方式的压力信息表示不是实际的测量值而是已标准化的压力值。
例如，在瓶11的理想的内压为50kPa的情况下，用实际的测量值表示时分别为：“No.1”在51.5kPa以上的范围，“No.2”在50.5kPa以上～不到51.5kPa的范围。此外，“No.3”在49.5kPa以上～不到50.5kPa的范围。此外，“No.4”在47.5kPa以上～不到49.5kPa的范围，“No.5”在不到47.5kPa的范围。关于泵13的内压值、流量测量部14的压力差值，同样能够在决定了理想的数值之后设定范围。
以下，作为压力信息，以瓶11的内压值为例，说明设定值的决定方法。以“No.3”为基准，在瓶11的内压高的情况下(“No.1”，“No.2”)，改为减小转速的设定。内压高是指，推断为溶剂没有进一步挥发而收纳有粘度比基准值低的抗蚀剂液。所以，因旋转导致的离心力容易发挥作用，故而将转速设定得较低，以使得膜不比所希望的膜厚小。
在瓶11的内压低的情况下(“No.4”，“No.5”)，改为增大转速的设定。内压低是指，推断为溶剂进一步挥发而收纳有粘度比基准值高的抗蚀剂液。所以，因旋转导致的离心力难以发挥作用，故而将转速设定得较高，以使得膜不比所希望的膜厚大。
关于瓶11的内压等压力信息与转速的关系，进行基于方案的装置整体中的涂敷处理的评价实验，一边实际地测量各压力值和膜厚一边来决定即可。另外，通过实验，分别单独求出各单元中的压力信息与处理液的粘度的关系式、涂敷处理单元2中的处理液的粘度和膜厚的关系式及膜厚与转速的关系式，然后利用上述的组合，通过计算来决定图2的表的值。
接着，使用图3的流程图来说明本实施方式的动作。本流程图的各步骤能够通过CPU101执行控制部100具有的存储于存储部102的控制程序来实现。图3的流程图是对第N个送入涂敷处理单元2的晶片W进行涂敷处理的流程图。
首先，获取处理液供给机构1中的压力信息(S101)。具体而言，控制部100获取由压力传感器41测量出的瓶11的内压值。此时，阀V1已被关闭，瓶11内已经处于加压状态。
接着，控制部100比较所获取的瓶11的内压值与图2所示的表的内压值，决定方案的转速(S102)。如上所述，瓶内的处理液是A个后(在上述的例中为3个后)的晶片的处理中所使用的处理液，因此作为第N+A个晶片W的控制值存储在存储部102中。
接着，控制部100对驱动机构23发送控制信号使旋转卡盘22旋转(S103)。此处的转速是存储于存储部102的第N个设定值。即，是在A个前(在上述的例子中3个前)执行了图3的流程图时获得的设定值。
接着，对晶片W释放抗蚀剂液(S104)。此处，释放的抗蚀剂液与在步骤S103中设定的转速对应。
在涂敷处理结束时，控制部100控制加压气体源16和阀V1来对瓶11进行加压(S105)。如上所述，关闭阀的时刻变得越迟，瓶11的压力越降低而促进挥发，因此也可以进行控制以在涂敷处理结束之前开始加压。
如以上所说明的那样，在本实施方式中，作为处理液供给机构1中的压力信息获取瓶11的内压值，基于所获取的内压值，能够控制保持旋转部的旋转卡盘22的转速。由此，能够根据瓶11的内压值推断处理液的粘度以调节至最适合该粘度的转速，因此能够进行各个晶片的膜厚的改变少的良好的涂敷处理。
(第2实施方式)
在本实施方式中，说明作为处理液供给机构1的压力信息使用泵13的内压值的情况。
在图2中，在以“No.3”为基准，泵13的内压低的情况下(“No.1”，“No.2”)，改为减小转速的设定。这是因为，内压低是指泵13的加压输送的压力相对足够小，推断为在瓶11中溶剂不进一步挥发而收纳有粘度比基准值低的抗蚀剂液。
在泵13的内压高的情况下(“No.4”，“No.5”)，改为增大转速的设定。这是因为，内压高是指需要泵13的加压输送的压力相对较大，推断为在瓶11中溶剂进一步挥发而收纳有粘度比基准值高的抗蚀剂液。
接着，使用图3的流程图来说明本实施方式中的动作。
首先，获取处理液供给机构1中的压力信息(S101)。具体而言，控制部100获取由压力传感器42测量出的泵13的内压值。此时，泵13进行了送出动作，泵13内已经处于加压状态。
接着，控制部100比较所获取的泵13的内压值与图2所示的表的内压值，决定方案的转速(S102)。如上所述，泵13内的处理液是A个后(在上述的例中为2个后)的晶片的处理中所使用的处理液，因此作为第N+A个晶片W的控制值存储在存储部102中。
接着，控制部100对驱动机构23发送控制信号使旋转卡盘22旋转(S103)。此处的转速是存储于存储部102的第N个设定值。即，是在A个前(在上述的例子中为2个前)执行了图3的流程图时获得的设定值。
接着，对晶片W释放抗蚀剂液(S104)。此处，释放的抗蚀剂液与在步骤S103中设定的转速对应。
在涂敷处理结束时，控制部100控制加压气体源16和阀V1来对瓶11进行加压(S105)。
如以上所说明的那样，在本实施方式中，作为处理液供给机构1中的压力信息，获取泵13的内压值，基于所获取的内压值，能够控制保持旋转部的旋转卡盘22的转速。由此，根据泵13的内压值推断处理液的粘度以调节至最适合该粘度的转速，故而能够进行各个晶片的膜厚的改变少的良好的涂敷处理。
(第3实施方式)
在本实施方式中，说明作为处理液供给机构1的压力信息使用流量测量部14的前后、即流量测量部14的上游侧和下游侧的压力值的差值的情况。
此处的差值是，从由压力传感器43测量出的流入流量测量部14时的抗蚀剂液的压力值，减去由压力传感器44测量出的从流量测量部14流出时的抗蚀剂液的压力值而得到的值。
将流量测量部14视为长度为L、半径为R的细管，测量出的处理液的流量为V时使压力的差值为D，根据泊肃叶定律，处理液的粘性率N能够由N＝πR4D/8VL表示。此处，在处理液的流量为一定的前提的情况下，仅根据差值D的大小而处理液的粘度发生变化。在每次涂敷处理时求出上述的粘性率，能够根据粘性率导出参数。其中，在本实施方式中，与第1后第2的实施方式同样，使用图2的表，说明根据压力信息决定参数的方法。
在图2中，以“No.3”为基准，在流量测量部14的前后的压力值的差值(下面，为差值)小的情况下(“No.1”，“No.2”)，改为减小转速的设定。这是因为，内压小是指粘性率N相对较小，推断为在瓶11中溶剂不进一步挥发而收纳有粘度比基准值低的抗蚀剂液。
在差值大的情况下(“No.4”，“No.5”)，改为增大转速的设定。这是因为差值大是指粘性率N相对较大，推断为在瓶11中溶剂不进一步挥发而收纳有粘度比基准值高的抗蚀剂液的缘故。
接着，使用图3的流程图说明本实施方式中的动作。首先，获取处理液供给机构1中的压力信息(S101)。具体而言，控制部100基于由压力传感器43和44测量出的内压值来获取差值。此时，流量测量部14进行流量的测量动作。
接着，控制部100比较所获取的差值与图2所示的表的差值，决定方案的转速(S102)。如上所述，通过流量测量部14的处理液是A个后(在上述的例中为1个后)的晶片的处理中所使用的处理液，因此作为第N+A个晶片W的控制值存储在存储部102中。
接着，控制部100对驱动机构23发送控制信号使旋转卡盘22旋转(S103)。此处的转速是存储于存储部102的第N个设定值。即，是在A个前(在上述的例子中为1个前)执行了图3的流程图时获得的设定值。
接着，对晶片W释放抗蚀剂液(S104)。此处，释放的抗蚀剂液与在步骤S103中设定的转速对应。在涂敷处理结束时，控制部100控制加压气体源16和阀V1来对瓶11进行加压(S105)。
如以上所说明的那样，在本实施方式中，作为处理液供给机构1中的压力信息获取流量测量部14的前后的压力值的差值，基于所获取的差值，能够控制保持旋转部的旋转卡盘22的转速。由此，根据泵13的差值推断处理液的粘度以调节至最适合该粘度的转速，故而能够进行各个晶片的膜厚的改变少的良好的涂敷处理。
(其他的实施方式)
以上，对第1～第3实施方式，分别单独地说明了处理动作，但是也可以为控制部100根据从压力传感器41～44获取的多个压力信息的组合，来控制旋转卡盘22的转速。这是因为，例如，3个前的涂敷处理时的瓶11的内压值、2个前的涂敷处理时的泵13的内压值、1个前的涂敷处理时的流量测量部14的前后的压力值的差值，是用于推断关于同一处理液的粘度的压力信息。
此处，在参照图2的表的情况下，当为同一处理液时，理论上应该与3个值全都相同的行(例如No.2)的转速对应。其中，在各传感器的测量精度不是相同水平的情况、彼此的涂敷处理的间隔长且处理液可能变质的情况下等，有可能获得彼此不同的值。在为彼此不同的值的情况下(例如瓶11的内压值为No.1，泵13的内压值为No.2，流量测量部14的差值为No.3)的情况下，在决定规定的规则中决定最终的转速的值。例如，有将转速决定为3个对应的转速的平均值(950rpm)的方法、或决定为3个中调节量最大的转速(900rpm)的方法等。
而且，图2的表是理论上生成3个值的表，不过，当然，例如在将瓶11的内压值和泵13的内压值组合的情况下，即使为理论上生成2个值的情形，也可以采用上述的转速的平均值、调节量最大的转速等。
另外，根据处理液供给机构1的结构，也可能存在如下情况，即各单元、供给通路所收纳的抗蚀剂液能够用于几次的涂敷处理中是使用难以明确划分的。在该情况下，可以使用关于相同的单元的、多个压力信息的平均值等进行粘度的推断以及转速的调节。例如，关于瓶11，能够将根据当前的涂敷处理的内压值和1个前的涂敷处理的内压值之平均值求取出的转速用于A个后(在上述的例子中3个后)的涂敷处理。
至此所说明的实施方式能够以进行抗蚀剂液的涂敷处理的涂敷处理装置为例进行说明，不过本发明并不限于此，只要是进行规定的膜厚的膜形成处理的基片处理装置即可，也同样能够应用于其他种类的装置。

Claims (11)

1.一种基片处理装置，其使用处理液处理基片，所述基片处理装置的特征在于，包括：
保持基片并使其旋转的保持旋转部；
处理液供给机构，其至少具有收纳处理液的处理液容器和用于将所述处理液容器的处理液供给到基片的液供给通路；
释放部，其对因所述保持旋转部而旋转的基片释放从所述液供给通路供给的处理液；
获取所述处理液供给机构中的压力信息的压力信息获取部；和
基于由所述压力信息获取部获取的压力信息，控制所述保持旋转部的转速的控制部。
2.如权利要求1所述的基片处理装置，其特征在于：
所述压力信息获取部获取所述处理液容器的内压值，
所述控制部基于所述获取的内压值，控制所述保持旋转部的转速。
3.如权利要求1所述的基片处理装置，其特征在于：
所述处理液供给机构还包括将在所述供给通路中流动的处理液加压输送的加压输送部，
所述压力信息获取部获取所述加压输送部的内压值，
所述控制部基于所述获取的内压值，控制所述保持旋转部的转速。
4.如权利要求1所述的基片处理装置，其特征在于：
所述处理液供给机构还包括测量在所述供给通路中流动的处理液的流量的流量测量部，
所述压力信息获取部获取所述流量测量部的前后的压力值的差信息，
所述控制部基于所述获取的压力值的差信息，控制所述保持旋转部的转速。
5.如权利要求1～4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
所述控制部基于根据压力信息与处理液的粘度的关系、处理液的粘度与膜厚的关系、以及膜厚与基片保持旋转部的转速的关系求取出的表，控制所述基片保持旋转部的转速。
6.一种基片处理装置的控制方法，其特征在于：
所述基片处理装置使用处理液处理基片，并包括：
保持基片并使其旋转的保持旋转部；处理液供给机构，其至少具有收纳处理液的处理液容器和用于将所述处理液容器的处理液供给到基片的液供给通路；和
对因所述保持旋转部而旋转的基片释放从所述液供给通路供给的处理液的释放部；
所述控制方法包括：
获取所述处理液供给机构中的压力信息的压力信息获取步骤；和
基于在所述压力信息获取步骤中获取的压力信息，控制所述保持旋转部的转速的控制步骤。
7.如权利要求6所述的基片处理装置的控制方法，其特征在于：
所述压力信息获取步骤获取所述处理液容器的内压值，
所述控制步骤基于所述获取的内压值，控制所述保持旋转部的转速。
8.如权利要求6所述的基片处理装置的控制方法，其特征在于：
所述处理液供给机构还包括将在所述供给通路中流动的处理液加压输送的加压输送部，
所述压力信息获取步骤获取所述加压输送部的内压值，
所述控制步骤基于所述获取的内压值，控制所述保持旋转部的转速。
9.如权利要求6所述的基片处理装置的控制方法，其特征在于：
所述处理液供给机构还包括测量在所述供给通路中流动的处理液的流量的流量测量部，
所述压力信息获取步骤获取所述流量测量部的前后的压力值的差信息，
所述控制步骤基于所述获取的压力值的差信息，控制所述保持旋转部的转速。
10.如权利要求6～9中任一项所述的基片处理装置的控制方法，其特征在于：
所述控制步骤基于根据压力信息与处理液的粘度的关系、处理液的粘度与膜厚的关系、以及膜厚与基片保持旋转部的转速的关系求取出的表，控制所述基片保持旋转部的转速。
11.一种计算机可读取的存储介质，其特征在于：
存储有用于使装置执行权利要求6～9中任一项所述基片处理装置的控制方法的程序。
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