JP2000223402A - 塗布膜形成方法および塗布処理装置 - Google Patents

塗布膜形成方法および塗布処理装置

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JP2000223402A
JP2000223402A JP2498299A JP2498299A JP2000223402A JP 2000223402 A JP2000223402 A JP 2000223402A JP 2498299 A JP2498299 A JP 2498299A JP 2498299 A JP2498299 A JP 2498299A JP 2000223402 A JP2000223402 A JP 2000223402A
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coating liquid
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗布液吐出ノズルの先端部における塗布液の
吐出状態をコントロールして、ノズル先端部における塗
布液の乾燥、塗布ムラおよび膜厚不均一を防止すること
ができる塗布膜形成方法および塗布装置を提供するこ
と。 【解決手段】 基板の表面上に、塗布液吐出ノズルから
塗布液を吐出して塗布膜を形成するにあたり、基板に対
する塗布液吐出ノズルからの塗布液の吐出を終了する
際、塗布液の液面を塗布液吐出ノズルの先端から第1の
高さd1まで引き上げ、次いで、塗布液の吐出終了時か
ら所定時間Tの間に、塗布液の液面を塗布液吐出ノズル
の先端から第2の高さd2まで引き上げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶表示装置(LCD)基板等の基板の表面上に例えばレ
ジスト膜のような塗布膜を形成する塗布膜形成方法およ
び塗布処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造プロセスに
おけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウ
エハの表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理
と、レジスト塗布後の半導体ウエハに対して所定パター
ンの露光処理を行った後にそのパターンを現像する現像
処理とが行われている。このレジスト塗布処理において
は、半導体ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布するた
めの方法としてスピンコーティング法が多用されてい
る。
【0003】図10は、このスピンコーティング法を利
用した従来の塗布処理ユニットの概要を示すものであ
る。例えばスピンチャック141により真空吸着によっ
てウエハWを固定保持した状態で、図示しない回転駆動
手段によりスピンチャック141と共にウエハWを回転
させ、ウエハWの上方に配置されたレジストノズル14
2からウエハW表面の略中央にレジスト液を滴下する。
滴下されたレジスト液は、遠心力によってウエハWの径
方向外方に向かって広げられる。その後レジスト液の滴
下を停止し、半導体ウエハWを所定速度で回転させて、
残余のレジストを振り切るとともに乾燥させている。こ
れにより、半導体ウエハ上に所定膜厚のレジスト膜が形
成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した図10の塗布
処理ユニットでは、一つのウエハWに対してレジストノ
ズル142からレジスト液を吐出した後、このレジスト
ノズル142は、待機位置まで移動して待機するように
なっている。しかし、レジストノズル142の先端に
は、残余のレジスト液が留まっており、レジストノズル
142の移動の間、この残余のレジスト液がノズル内で
乾燥することがある。レジスト液がノズル142内で乾
燥すると、後続のウエハWにレジスト液を吐出する際
に、この乾燥したレジスト液が吐出されてパーティクル
となる。
【0005】また、レジストノズル142の移動の間
に、その先端から残余のレジスト液がウエハW上に落下
することがあり、その結果、この落下したレジスト液が
ウエハW上に塗布ムラを形成するおそれがある。
【0006】一方、最近では、製造コストの削減等の理
由によりレジスト消費量を減らすため、各ウエハに対す
るレジスト液の滴下量を減らすことが試みられており、
そのため、例えば、レジスト液の塗布時におけるウエハ
Wの回転速度を、従来の2000rpmを3000rp
m以上の高速回転に上昇させることが試みられている。
【0007】このように、レジスト消費量削減の観点か
ら、レジスト供給量を減少させて半導体ウエハWを高速
回転する場合には、レジスト液の吐出が終了後にレジス
ト液が滴下すると、高速回転しているウエハW上に飛散
し、その結果、半導体ウエハWの回転速度が2000r
pm程度のレジスト供給量が従来量の場合よりも、レジ
スト液の塗布ムラや膜厚不均一が発生するおそれが大き
い。
【0008】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、塗布液吐出ノズルの先端部における塗布液の
吐出状態をコントロールして、ノズル先端部における塗
布液の乾燥、塗布ムラおよび膜厚不均一を防止すること
ができる塗布膜形成方法および塗布装置を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第1の観点によれば、基板の表面上に、塗
布液吐出ノズルから塗布液を吐出して塗布膜を形成する
塗布膜形成方法であって、基板に対する塗布液吐出ノズ
ルからの塗布液の吐出を終了する際、塗布液の液面を塗
布液吐出ノズルの先端から第1の高さd1まで引き上げ
る第1の引き上げ工程と、塗布液の吐出終了時から所定
時間Tの間に、塗布液の液面を塗布液吐出ノズルの先端
から第2の高さd2まで引き上げる第2の引き上げ工程
とを具備することを特徴とする塗布膜形成方法が提供さ
れる。
【0010】本発明の第2の観点によれば、基板の表面
上に、塗布液吐出ノズルから塗布液を吐出して塗布膜を
形成する塗布装置であって、前記塗布液吐出ノズルに接
続された塗布液供給管に介装され、前記塗布液吐出供給
管を開閉して、前記塗布液吐出ノズルから塗布液を吐出
させ、または停止させる開閉バルブと、前記塗布液吐出
ノズルに接続された塗布液供給管に介装され、前記塗布
液吐出ノズル内の塗布液を吸引して引き戻すサックバッ
クバルブと、塗布液の吐出終了時に、塗布液の下端を塗
布液吐出ノズルの先端から第1の高さd1まで引き上げ
るように前記開閉バルブを制御し、次いで、塗布液の吐
出終了時から所定時間Tの間に、塗布液の下端を塗布液
吐出ノズルの先端からさらに第2の高さd2まで引き上
げるように前記サックバックバルブを制御する制御手段
とを具備することを特徴とする塗布処理装置が提供され
る。
【0011】このように、本発明においては、塗布液の
吐出を終了する際、まず、塗布液の液面を塗布液吐出ノ
ズルの先端から第1の高さd1まで引き上げるので、塗
布液の吐出終了時にノズル先端に存在していた塗布液が
ノズル内に引き入れられ、基板上に滴下することが防止
される。したがって、塗布液の塗布ムラや膜厚不均一を
効果的に防止することができる。特に、塗布液を削減す
る観点から基板を高速回転する場合には、塗布液の吐出
終了後に基板上に塗布液が滴下されると、塗布液の塗布
ムラや膜厚不均一が生じやすくなるが、このように塗布
液の滴下を防止することにより、基板を高速回転させる
場合であっても、塗布ムラや膜厚不均一を効果的に防止
することができる。また、塗布液の吐出終了時から所定
時間Tの間に、塗布液の液面を塗布液吐出ノズルの先端
から第2の高さd2まで引き上げるので、塗布液吐出ノ
ズルの移動時などに、塗布液が乾燥することが防止さ
れ、また、不用意に落下することも防止される。したが
って、塗布液によるパーティクルの発生を効果的に防止
することができる。
【0012】ここで、上記第1の高さは0.5〜1mm
程度に設定することが好ましく、第2の高さは2〜3m
m程度に設定することが好ましい。また、塗布液の吐出
終了時から第2の高さd2まで引き上げる時間Tは、例
えば2秒間程度に設定される。
【0013】このように塗布液の液面を第2の高さd2
に引き上げた後、後続の基板に対して塗布液を吐出する
際には、塗布液の液面をさらに引き上げることなく、液
面の状態を変動させることなく、後続の基板に対して塗
布液を吐出させることにより、塗布液吐出ノズルを後続
の基板上へ移動する際に塗布液が不用意に滴下すること
が防止される。
【0014】また、塗布液の液面を第2の高さd2に引
き上げた後、後続の基板に対して塗布液を吐出する際に
は、後続の基板に対して塗布液を吐出するまでの間に、
塗布液の液面を前記第2の高さd2よりも低い第3の高
さd3に低下させることにより、上記第2の高さd2への
液面引き上げに伴う塗布液量の誤差を防止することがで
きる。つまり、このように塗布液を低下させない場合に
は、後続の基板に対して、引き上げた塗布液の量だけ少
ない量の塗布液を吐出することになり、塗布液量の誤差
を生じるが、このように塗布液の液面を低下させること
により、このような誤差を防止することができる。この
場合に、第3の高さd3は、塗布液吐出ノズルからの塗
布液の不用意な滴下を防止できればよく、第1の高さd
1と同程度の高さに設定することが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図1ないし図3は、各々本発明の実施
の形態が採用された半導体ウエハ(以下、「ウエハ」と
いう)の塗布現像処理システム1の全体構成の図であっ
て、図1は平面、図2は正面、図3は背面をそれぞれ示
している。
【0016】この塗布現像処理システム1は、図1に示
すように、被処理基板としてウエハWをウエハカセット
CRで複数枚、例えば25枚単位で外部からシステムに
搬入したり、あるいはシステムから搬出したり、ウエハ
カセットCRに対してウエハWを搬入・搬出したりする
ためのカセットステーション10と、塗布現像工程の中
で1枚ずつウエハWに所定の処理を施す枚葉式の各種処
理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーシ
ョン11と、この処理ステーション11に隣接して設け
られる露光装置(図示せず)との間でウエハWを受け渡
しするためのインターフェイス部12とを一体に接続し
た構成を有している。
【0017】前記カセットステーション10では、図1
に示すように、カセット載置台20上の位置決め突起2
0aの位置に、複数個例えば4個までのウエハカセット
CRが、夫々のウエハ出入口を処理ステーション11側
に向けてX方向に一列に載置され、このカセット配列方
向(X方向)およびウエハカセットCR内に収納された
ウエハのウエハ配列方向(Z方向:垂直方向)に移動可
能なウエハ搬送体21が各ウエハカセットCRに選択的
にアクセスするようになっている。
【0018】さらにこのウエハ搬送体21は、θ方向に
回転自在に構成されており、後述するように処理ステー
ション11側の第3の処理ユニット群Gの多段ユニッ
ト部に属するアライメントユニット(ALIM)および
イクステンションユニット(EXT)にもアクセスでき
るようになっている。
【0019】前記処理ステーション11には、図1に示
すように、ウエハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウエ
ハ搬送機構22が設けられ、その周りに全ての処理ユニ
ットが1組または複数の組に亘って多段に配置されてい
る。
【0020】主ウエハ搬送機構22は、図3に示すよう
に、筒状支持体49の内側に、ウエハ搬送装置46を上
下方向(Z方向)に昇降自在に装備している。筒状支持
体49はモータ(図示せず)の回転軸に接続されてお
り、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中
心としてウエハ搬送装置46と一体に回転し、それによ
りこのウエハ搬送装置46は、θ方向に回転自在となっ
ている。なお筒状支持体49は前記モータによって回転
される別の回転軸(図示せず)に接続するように構成し
てもよい。
【0021】ウエハ搬送装置46は、搬送基台47の前
後方向に移動自在な複数本の保持部材48を備え、これ
らの保持部材48によって各処理ユニット間でのウエハ
Wの受け渡しを実現している。
【0022】また、図1に示すように、この例では、5
つの処理ユニット群G、G、G 、G、Gが配
置可能な構成であり、第1および第2の処理ユニット群
、Gの多段ユニットは、システム正面(図1にお
いて手前)側に配置され、第3の処理ユニット群G
多段ユニットはカセットステーション10に隣接して配
置され、第4の処理ユニット群Gの多段ユニットはイ
ンターフェイス部12に隣接して配置され、第5の処理
ユニット群Gの多段ユニットは背面側に配置されるこ
とが可能である。
【0023】図2に示すように、第1の処理ユニット群
では、カップCP内でウエハWをスピンチャックに
載せて所定の処理を行う2台のスピンナ型処理ユニッ
ト、例えばレジスト塗布処理ユニット(COT)および
現像ユニット(DEV)が下から順に2段に重ねられて
いる。第2の処理ユニット群Gでも、2台のスピンナ
型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット(C
OT)および現像ユニット(DEV)が下から順に2段
に重ねられている。これらレジスト塗布処理ユニット
(COT)は、レジスト液の排液が機械的にもメンテナ
ンスの上でも面倒であることから、このように下段に配
置するのが好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に
配置することももちろん可能である。
【0024】図3に示すように、第3の処理ユニット群
では、ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を
行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行う
クーリングユニット(COL)、レジストの定着性を高
めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユ
ニット(AD)、位置合わせを行うアライメントユニッ
ト(ALIM)、イクステンションユニット(EX
T)、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニ
ット(PREBAKE)および露光処理後の加熱処理を
行うポストベーキングユニット(POBAKE)が、下
から順に例えば8段に重ねられている。
【0025】第4の処理ユニット群Gでも、オーブン
型の処理ユニット、例えばクーリングユニット(CO
L)、イクステンション・クーリングユニット(EXT
COL)、イクステンションユニット(EXT)、クー
リングユニット(COL)、プリベーキングユニット
(PREBAKE)およびポストベーキングユニット
(POBAKE)が下から順に、例えば8段に重ねられ
ている。
【0026】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット(COL)、イクステンション・クーリングユニッ
ト(EXTCOL)を下段に配置し、処理温度の高いベ
ーキングユニット(PREBAKE)、ポストベーキン
グユニット(POBAKE)およびアドヒージョンユニ
ット(AD)を上段に配置することで、ユニット間の熱
的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ラ
ンダムな多段配置としてもよい。
【0027】前記インターフェイス部12は、図1に示
すように、奥行方向(X方向)については、前記処理ス
テーション11と同じ寸法を有するが、幅方向について
はより小さなサイズに設定されている。そしてこのイン
ターフェイス部12の正面部には、可搬性のピックアッ
プカセットCRと、定置型のバッファカセットBRが2
段に配置され、他方、背面部には周辺露光装置23が配
置され、さらに、中央部には、ウエハ搬送体24が設け
られている。このウエハ搬送体24は、X方向、Z方向
に移動して両カセットCR、BRおよび周辺露光装置2
3にアクセスするようになっている。前記ウエハ搬送体
24は、θ方向にも回転自在となるように構成されてお
り、前記処理ステーション11側の第4の処理ユニット
群Gの多段ユニットに属するイクステンションユニッ
ト(EXT)や、さらには隣接する露光装置側のウエハ
受け渡し台(図示せず)にもアクセスできるようになっ
ている。
【0028】また前記塗布現像処理システム1では、図
1に示すように、既述の如く主ウエハ搬送機構22の背
面側にも破線で示した第5の処理ユニット群Gの多段
ユニットが配置できるようになっているが、この第5の
処理ユニット群Gの多段ユニットは、案内レール25
に沿って主ウエハ搬送機構22からみて、側方へシフト
できるように構成されている。したがって、この第5の
処理ユニット群Gの多段ユニットを図示の如く設けた
場合でも、前記案内レール25に沿ってスライドするこ
とにより、空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構
22に対して背後からメンテナンス作業が容易に行える
ようになっている。なお第5の処理ユニット群Gの多
段ユニットは、そのように案内レール25に沿った直線
状のスライドシフトに限らず、図1中の一点鎖線の往復
回動矢印で示したように、システム外方へと回動シフト
させるように構成しても、主ウエハ搬送機構22に対す
るメンテナンス作業のスペース確保が容易である。
【0029】このようなレジスト塗布現像処理システム
においては、カセットステーション10において、ウエ
ハ搬送体21によりウエハカセットCRから一枚のウエ
ハWが取り出され、処理ユニット群Gのイクステンシ
ョンユニット(EXT)に搬送される。そして、ウエハ
Wは、主ウエハ搬送機構22のウエハ搬送装置46によ
り、まず、アドヒージョン処理ユニット(AD)におい
て、レジストの定着性を高めるための疎水化処理(HM
DS処理)が施される。この処理は加熱を伴うため、そ
の後ウエハWは、ウエハ搬送装置46により、クーリン
グユニット(COL)に搬送されて冷却される。引き続
き、ウエハWは、ウエハ搬送装置46によりレジスト塗
布ユニット(COT)に搬送され、後述するようにして
塗布膜が形成される。
【0030】塗布処理終了後、ウエハWはプリベーキン
グユニット(PREBAKE)にてプリベーク処理さ
れ、その後クーリングユニット(COL)にて冷却され
る。冷却されたウエハWは、アライメントユニット(A
LIM)に搬送され、そこでアライメントされた後、処
理ユニット群Gのイクステンションユニット(EX
T)に搬送される。
【0031】その後、ウエハWはウエハ搬送体24によ
りインターフェース部12に搬送去れ、周辺露光装置2
3により周辺露光されて余分なレジストが除去された
後、インターフェース部12に隣接して設けられた図示
しない露光装置により所定のパターンに露光される。
【0032】露光後のウエハWは、再びインターフェー
ス部12に戻され、ウエハ搬送体24により、イクステ
ンションユニット(EXT)に搬送される。そして、ウ
エハWは、ウエハ搬送装置46により、いずれかのポス
トベーキングユニット(POBAKE)に搬送されてポ
ストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、ク
ーリングユニット(COL)により冷却される。
【0033】その後、ウエハWは現像ユニット(DE
V)に搬送され、そこで露光パターンを現像する。現像
終了後、ウエハWはいずれかのポストベーキングユニッ
ト(POBAKE)に搬送されてポストベーク処理が施
され、次いで、クーリングユニット(COL)により冷
却される。このような一連の処理が終了後、処理ユニッ
ト群Gのイクステンションユニット(EXT)を介し
てカセットステーション10に戻され、いずれかのカセ
ットCRに収容される。
【0034】これらの処理は、複数のウエハWが次々に
処理ステーション11に供給されて連続的に行われる。
【0035】次に、本実施形態におけるレジスト塗布処
理ユニット(COT)について説明する。図4および図
5は、レジスト塗布処理ユニット(COT)の全体構成
を示す概略断面図および概略平面図である。
【0036】このレジスト塗布処理ユニット(COT)
の中央部には環状のカップCPが配置され、カップCP
の内側にはスピンチャック52が配置されている。スピ
ンチャック52は真空吸着によってウエハWを固定保持
した状態で駆動モータ54によって回転駆動される。駆
動モータ54は、ユニット底板50に設けられた開口5
0aに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウム
からなるキャップ状のフランジ部材58を介してたとえ
ばエアシリンダからなる昇降駆動手段60および昇降ガ
イド手段62と結合されている。駆動モータ54の側面
にはたとえばSUSからなる筒状の冷却ジャケット64
が取り付けられ、フランジ部材58は、この冷却ジャケ
ット64の上半部を覆うように取り付けられている。
【0037】レジスト塗布時、フランジ部材58の下端
58aは、開口50aの外周付近でユニット底板50に
密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピ
ンチャック52と主ウエハ搬送機構22の保持部材48
との間でウエハWの受け渡しが行われる時は、昇降駆動
手段60が駆動モータ54ないしスピンチャック52を
上方へ持ち上げることでフランジ部材58の下端がユニ
ット底板50から浮くようになっている。
【0038】ウエハWの表面にレジスト液を吐出するた
めのレジストノズル86は、レジスト供給管88を介し
て、後述するエアーオペレーションバルブ130(図
6)に接続されている。このレジストノズル86はレジ
ストノズルスキャンアーム92の先端部にノズル保持体
100を介して着脱可能に取り付けられている。このレ
ジストノズルスキャンアーム92は、ユニット底板50
の上に一方向(Y方向)に敷設されたガイドレール94
上で水平移動可能な垂直支持部材96の上端部に取り付
けられており、図示しないY方向駆動機構によって垂直
支持部材96と一体にY方向に移動するようになってい
る。
【0039】また、レジストノズルスキャンアーム92
は、レジストノズル待機部90でレジストノズル86を
選択的に取り付けるためにY方向と直角なX方向にも移
動可能であり、図示しないX方向駆動機構によってX方
向にも移動するようになっている。
【0040】さらに、レジストノズル待機部90でレジ
ストノズル86の吐出口が溶媒雰囲気室の口90aに挿
入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先
端のレジスト液が固化または劣化しないようになってい
る。また、複数本のレジストノズル86が設けられ、例
えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分
けられるようになっている。
【0041】レジストノズルスキャンアーム92の先端
部(ノズル保持体100)には、ウエハ表面へのレジス
ト液の吐出に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らす
ための溶剤例えばシンナーを吐出するシンナーノズル1
01が取り付けられている。このシンナーノズル101
は図示しない溶剤供給管を介してシンナー供給部(13
8、図7)に接続されている。シンナーノズル101と
レジストノズル86はレジストノズルスキャンアーム9
2のY移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置する
ように取り付けられている。
【0042】ガイドレール94上には、レジストノズル
スキャンアーム92を支持する垂直支持部材86だけで
なく、リンスノズルスキャンアーム120を支持しY方
向に移動可能な垂直支持部材122も設けられている。
このリンスノズルスキャンアーム120の先端部にはサ
イドリンス用のリンスノズル124が取り付けられてい
る。Y方向駆動機構(図示せず)によってリンスノズル
スキャンアーム120およびリンスノズル124はカッ
プCPの側方に設定されたリンスノズル待機位置(実線
の位置)とスピンチャック52に設置されているウエハ
Wの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置(点線
の位置)との間で並進または直線移動するようになって
いる。
【0043】次に、図6を参照して、レジスト液の供給
系について説明する。図6の(a)は、レジスト供給管
に介装したエアーオペレーションバルブおよびサックバ
ックバルブの模式図であり、図6の(b)は、サックバ
ックバルブの断面図である。
【0044】図6の(a)に示すように、レジスト供給
管88には、エアーオペレーションバルブ130(開閉
弁)およびサックバックバルブ131が一体的に介装さ
れている。エアーオペレーションバルブ130は、エア
ー供給管132により供給されたエアーにより弁体(図
示略)を開閉して、レジスト液吐出ノズル86から塗布
液を吐出させ、または停止させるようになっている。ま
た、このエアーオペレーションバルブ130に設けられ
たスピードコントローラ130aを調整することによ
り、弁体(図示略)の開閉速度を調整できるようになっ
ている。
【0045】サックバックバルブ131には、図6の
(b)に示すように、エアー供給管133が接続された
ハウジング134が設けられ、このハウジング134内
には、弁体135が摺動自在に介装されている。この弁
体135は、バネ136によりレジスト供給管88内の
レジスト液を引く方向(図6の(b)で右方向)に付勢
されている。
【0046】また、エアー供給管133に介装された切
換弁(図示略)により、ハウジング134内へのエアー
の供給と、ハウジング134からのエアーの排出とを切
り換えるようになっている。
【0047】したがって、ハウジング134内に供給さ
れたエアーが排出されると、バネ136の付勢力によ
り、弁体135が右方に移動されて、レジスト供給管8
8内のレジスト液がハウジング134内に引き入れら
れ、所定量のレジスト液がサックバックされる。一方、
エアー供給管133からハウジング134内にエアーが
供給されると、弁体135は、エアーによりバネ136
の付勢力に抗して左方に押圧され、サックバックしたレ
ジスト液がレジスト供給管88に戻される。
【0048】このレジスト液のサックバック量は、弁体
135の移動量により規定され、サックバック量の調整
は、弁体135の移動量を調整することにより行うこと
ができる。また、サックバック速度は、エアー供給管1
33の切換弁(図示略)におけるエアーの排出速度を調
整して、弁体135の移動速度を調整することにより行
うことができる。具体的には、サックバックバルブ13
1に設けたスピードコントローラ131a(図6
(a))を調整することにより、サックバック速度が調
整される。
【0049】図7は、レジスト塗布処理ユニット(CO
T)の制御系の構成を示す図である。塗布処理ユニット
のコントローラ137は、レジスト塗布処理ユニット
(COT)内の各部を制御するものであり、例えば、ウ
エハWを回転するための駆動モータ54、レジスト液の
供給と停止とを切り換えるエアーオペレーションバルブ
130、レジスト液をサックバックするサックバックバ
ルブ131、およびシンナーを供給するためのシンナー
供給部138を制御するようになっている。
【0050】このように構成されたレジスト塗布装置ユ
ニット(COT)において、レジスト液の消費量が従来
よりも少なくい省レジスト方式のレジスト液の塗布処理
動作について、以下に説明する。
【0051】まず、主ウエハ搬送機構22の保持部材4
8によってレジスト塗布処理ユニット(COT)内のカ
ップCPの真上までウエハWが搬送されると、そのウエ
ハWは、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段60
および昇降ガイド手段62によって上昇してきたスピン
チャック52によって真空吸着される。主ウエハ搬送機
構22はウエハWをスピンチャック52に真空吸着せし
めた後、保持部材48をレジスト塗布処理ユニット(C
OT)内から引き戻し、レジスト塗布処理ユニット(C
OT)へのウエハWの受け渡しを終える。
【0052】次いで、スピンチャック52はウエハWが
カップCP内の定位置まで下降し、駆動モータ54によ
ってスピンチャック52の回転駆動が開始される。その
後、レジストノズル待機部90からのノズル保持体10
0の移動が開始される。このノズル保持体100の移動
はY方向に沿って行われる。
【0053】図8の(a)に示すように、シンナーノズ
ル101の吐出口がスピンチャック52の中心(ウエハ
Wの中心)上に到達したところで、回転するウエハWの
表面にシンナーを供給する。ウエハWの表面に供給され
たシンナーは遠心力によってウエハW中心からその周囲
全域にむらなく拡げられる。このように、レジスト液の
塗布に先立ってシンナー等の溶剤で半導体ウエハW表面
の表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行う
ことにより、レジストがより拡散しやすくなり、結果と
してより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成
することができる。
【0054】続いて、ノズル保持体100は、図8の
(b)に示すように、レジストノズル86の吐出口がウ
エハWの中心上に到達するまでY方向に移動される。こ
こでは、レジスト消費量の削減の観点から、レジスト液
吐出量が少ないため、ウエハWが高速度で回転される。
この際の回転速度は、例えば、レジスト吐出量が1〜
1.5ml程度の場合には、3000rpm程度に設定
され、0.5ml程度と極めて少ない場合には、500
0rpmに設定される。この状態で、レジスト液がレジ
ストノズル86の吐出口から回転するウエハWの表面の
中心に滴下され、遠心力によりウエハWの中心から周辺
に向けて拡散されて、ウエハW上にレジスト膜が形成さ
れる。
【0055】このレジストノズル86からのレジスト液
の吐出開始時には、図9の(a)に示すように、ノズル
の先端部86aから気泡をかみこまないように、エアー
オペレーションバルブ130のスピードコントローラ1
30aを調整する。
【0056】このレジスト液の吐出終了時には、図9の
(b)に示すように、エアーオペレーションバルブ13
0のスピードコントローラ130aを調整して、弁体
(図示略)の開閉速度を調整することにより、レジスト
液の液面を第1の高さd1だけ引き上げるように設定し
ている。この第1の高さd1は、0.5〜1mmが好ま
しい。
【0057】このように第1の高さd1までレジスト液
の液面の引き上げを行うことにより、レジスト液の吐出
終了時にノズル86の先端に存在していたレジスト液が
ノズル86内に引き入れられ、ウエハW上に滴下するこ
とが防止される。したがって、レジスト液の塗布ムラや
膜厚不均一を効果的に防止することができる。特に、本
実施形態のように、レジスト液液を削減する観点から基
板を高速回転する場合には、レジスト液の吐出終了後に
ウエハW上にレジスト液が滴下されると、レジスト液の
塗布ムラや膜厚不均一が生じやすくなるが、このように
レジスト液の滴下が防止されることから、基板を高速回
転させる場合であっても、塗布ムラや膜厚不均一を効果
的に防止することができる。
【0058】次いで、レジスト液の吐出終了時から所定
時間Tの間に、図9の(c)に示すように、サックバッ
クバルブ131のサックバック量を調整することによ
り、レジスト液の液面をさらにノズルの先端部86aか
ら第2の高さd2まで引き上げる。この第2の高さd2
は、2〜3mmが好ましい。また、所定時間Tは、例え
ば2秒間程度である。
【0059】この第2の高さd2までレジスト液の液面
の引き上げを行うことにより、レジストノズル86の移
動時などに、レジスト液が乾燥することが防止され、ま
た、不用意に落下することも防止される。したがって、
レジスト液によるパーティクルの発生を効果的に防止す
ることができる。
【0060】このようにしてレジスト液の滴下終了した
後、ウエハWが所定の回転速度で回転されて膜厚が調整
され、次いで、ウエハWの回転速度が加速されて、残余
のレジスト液が振り切られるとともに乾燥され、所定厚
さのレジスト膜が形成される。
【0061】その後、ノズル保持体100がホームポジ
ションに戻され、図示しない洗浄手段により、ウエハW
の背面がバックリンスされ、また、必要があれば、図示
しない洗浄手段により、ウエハWの側縁部がサイドリン
スされる。その後、ウエハWの回転速度が加速されて、
バックリンスおよびサイドリンスのリンス液が振り切っ
て捨てられ、その後、ウエハWの回転が停止されて、塗
布処理工程が終了する。
【0062】上記の二段のレジスト液面引き上げ工程の
後に、後続のウエハWにレジスト液を吐出する際には、
レジスト液の液面をさらに引き上げることなく、レジス
ト液の液面の状態を変動させることなく、後続のウエハ
に対してレジスト液を吐出させることにより、レジスト
液吐出ノズル86を後続のウエハW上へ移動する際にレ
ジスト液が不用意に滴下することを防止することができ
る。
【0063】また、上記の二段のレジスト液面引き上げ
工程の後、後続のウエハWにレジスト液を吐出するまで
の間に、サックバックバルブ131を制御して、レジス
ト液の液面を第2の高さd2よりも低い第3の高さd3ま
で低下させるようにしてもよい。これにより、第2の高
さd2への液面引き上げに伴う塗布液量の誤差を防止す
ることができる。つまり、このようにレジスト液を低下
させない場合には、後続のウエハWに対して、引き上げ
たレジスト液の量だけ少ない量のレジスト液を吐出する
ことになり、レジスト液量の誤差を生じるが、このよう
にレジスト液の液面を低下させることにより、このよう
な誤差を防止することができる。この場合に、第3の高
さd3は、このような誤差を防止しつつレジスト液吐出
ノズル86からのレジスト液の不用意な滴下を防止でき
ればよく、第1の高さd1と同程度の高さに設定するこ
とが好ましい。
【0064】なお、以上のようなエアーオペレーション
バルブ130およびサックバックバルブ131の動作
は、上述したように、塗布処理ユニットコントローラ1
37によって行われる。
【0065】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
では、半導体ウエハにレジスト液を塗布する塗布装置に
ついて説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基
板、例えばLCD基板にレジスト液を塗布する場合にも
本発明を適用することができる。また、塗布膜としても
レジスト膜に限らずポリイミド膜等、他の膜であっても
よい。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塗布液の吐出を終了する際、まず、塗布液の液面を塗布
液吐出ノズルの先端から第1の高さd1まで引き上げる
ので、塗布液の吐出終了時にノズル先端に存在していた
塗布液がノズル内に引き入れられ、基板上に滴下するこ
とが防止される。したがって、塗布液の塗布ムラや膜厚
不均一を効果的に防止することができる。特に、塗布液
を削減する観点から基板を高速回転する場合には、塗布
液の吐出終了後に基板上に塗布液が滴下されると、塗布
液の塗布ムラや膜厚不均一が生じやすくなるが、このよ
うに塗布液の滴下を防止することにより、基板を高速回
転させる場合であっても、塗布ムラや膜厚不均一を効果
的に防止することができる。また、塗布液の吐出終了時
から所定時間Tの間に、塗布液の液面を塗布液吐出ノズ
ルの先端から第2の高さd2まで引き上げるので、塗布
液吐出ノズルの移動時などに、塗布液が乾燥することが
防止され、また、不用意に落下することも防止される。
したがって、塗布液によるパーティクルの発生を効果的
に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体ウエハの塗
布現像処理システムの全体構成の平面図。
【図2】図1に示す塗布現像処理システムの正面図。
【図3】図1に示す塗布現像処理システムの背面図。
【図4】図1に示した塗布現像処理システムに装着した
レジスト塗布処理ユニットの全体構成を示す断面図。
【図5】図4に示したレジスト塗布処理ユニットの平面
図。
【図6】レジスト供給管に介装したエアーオペレーショ
ンバルブおよびサックバックバルブの模式図、およびサ
ックバックバルブの断面図。
【図7】図4ないし図6に示したレジスト塗布処理ユニ
ットの制御系の構成を示す図。
【図8】シンナー供給ノズルからシンナーを吐出してい
る状態、およびレジストノズルからレジスト液を吐出し
ている状態を示す模式図。
【図9】レジスト液の吐出時、第1の引き上げ工程、お
よび第2の引き上げ工程の際のレジストノズルの模式
図。
【図10】従来のレジスト塗布装置の概略構成図。
【符号の説明】
52……スピンチャック(回転手段) 86……レジストノズル(塗布液吐出ノズル) 86a……ノズルの先端部 88……レジスト供給管(塗布液供給管) 130……エアーオペレーションバルブ(開閉弁) 130a,131a……スピードコントローラ 131……サックバックバルブ 137……ユニットコントローラ(制御手段) W……半導体ウエハ(基板)
フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AB16 EA05 4D075 AC64 AC88 AC92 AC93 AC94 AC99 CA48 DA08 DB14 DC22 EA45 4F042 AA07 BA08 BA09 BA12 BA25 CB03 CB07 CB10 CB24 DD17 DD44 EB29 5F046 CD01 CD06 JA02 JA03 JA09 JA13 JA22

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面上に、塗布液吐出ノズルから
    塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布膜形成方法であ
    って、 基板に対する塗布液吐出ノズルからの塗布液の吐出を終
    了する際、塗布液の液面を塗布液吐出ノズルの先端から
    第1の高さd1まで引き上げる第1の引き上げ工程と、 塗布液の吐出終了時から所定時間Tの間に、塗布液の液
    面を塗布液吐出ノズルの先端から第2の高さd2まで引
    き上げる第2の引き上げ工程とを具備することを特徴と
    する塗布膜形成方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の引き上げ工程において、塗布
    液の下端の引き上げは、前記塗布液吐出ノズルに接続さ
    れた塗布液供給管に介装された開閉バルブにより行うこ
    とを特徴とする請求項1に記載の塗布膜形成方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の引き上げ工程において、前記
    開閉バルブの開閉速度を調整することにより、塗布液の
    液面を前記第1の高さd1を設定することを特徴とする
    請求項2に記載の塗布膜形成方法。
  4. 【請求項4】 前記第2の引き上げ工程において、塗布
    液の下端の引き上げは、前記塗布液吐出ノズルに接続さ
    れた塗布液供給管に介装されたサックバックバルブによ
    り行うことを特徴とする請求項1に記載の塗布膜形成方
    法。
  5. 【請求項5】 前記第1および第2の引き上げ工程の
    後、塗布液の液面をさらに引き上げることなく、液面の
    状態を変動させることなく、後続の基板に対して塗布液
    を吐出することを特徴とする請求項1ないし請求項4の
    いずれか1項に記載の塗布膜形成方法。
  6. 【請求項6】 前記第1および第2の引き上げ工程の
    後、後続の基板に対して塗布液を吐出するまでの間に、
    塗布液の液面を前記第2の高さd2よりも低い第3の高
    さd3に低下させる工程をさらに具備することを特徴と
    する請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の塗
    布膜形成方法。
  7. 【請求項7】 基板の表面上に、塗布液吐出ノズルから
    塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布装置であって、 前記塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に介装
    され、前記塗布液吐出供給管を開閉して、前記塗布液吐
    出ノズルから塗布液を吐出させ、または停止させる開閉
    バルブと、 前記塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に介装
    され、前記塗布液吐出ノズル内の塗布液を吸引して引き
    戻すサックバックバルブと、 塗布液の吐出終了時に、塗布液の下端を塗布液吐出ノズ
    ルの先端から第1の高さd1まで引き上げるように前記
    開閉バルブを制御し、次いで、塗布液の吐出終了時から
    所定時間Tの間に、塗布液の下端を塗布液吐出ノズルの
    先端からさらに第2の高さd2まで引き上げるように前
    記サックバックバルブを制御する制御手段とを具備する
    ことを特徴とする塗布処理装置。
  8. 【請求項8】 前記制御手段は、開閉バルブの開閉速度
    を調整することにより、前記塗布液吐出ノズルの液面を
    前記第1の高さd1に引き上げることを特徴とする請求
    項7に記載の塗布処理装置。
  9. 【請求項9】 前記制御手段は、前記サックバックバル
    ブのサックバック量を調整することにより、前記塗布液
    吐出ノズルの液面を前記第2の高さd2に引き上げるこ
    とを特徴とする請求項7または請求項8に記載の塗布処
    理装置。
  10. 【請求項10】 前記制御手段は、前記塗布液吐出ノズ
    ルの塗布液の液面をさらに引き上げることなく、液面の
    状態を変動させることなく、後続の基板に対して塗布液
    を吐出するように前記開閉バルブおよび前記サックバッ
    クバルブを制御することを特徴とする請求項7ないし請
    求項9のいずれか1項に記載の塗布処理装置。
  11. 【請求項11】 前記制御手段は、前記塗布液吐出ノズ
    ルの液面を前記第2の高さd2に引き上げた後、後続の
    基板に塗布液を吐出するまでの間に、塗布液の液面を第
    3の高さd3まで低下させるように前記サックバックバ
    ルブを制御することを特徴とする請求項7ないし請求項
    9のいずれか1項に記載の塗布処理装置。
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