JP2004275887A

JP2004275887A - Coating applicator and coating application method

Info

Publication number: JP2004275887A
Application number: JP2003070611A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kobayashi; 真二小林; Kazuhiro Takeshita; 和宏竹下; Mitsuaki Maruyama; 光昭丸山
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP3990998B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating applicator and a coating application method capable of assuring high uniformity with respect to the film thickness of a coating film on the surface of a substrate by solving following problems existing thus far in the case of coating of a resist liquid on the substrate of a square type like a reticle substrate by spin coating; since the angular portions at four corners of the substrate cut a wind, a gaseous flow reverse from the rotating direction of the substrate is generated in the angular portions and since the radius of rotation of the angular portions is large, the gaseous flow becomes a cause for expedition of the volatilization of chemicals in the angular portions due to its high velocity and the film thickness in the angular portions is increased as compared to the film thickness in the central part of the substrate. <P>SOLUTION: The coating applicator holds the substrate in a spin chuck, rotates the substrate and admits carrier gas containing the vapor of a solvent from gas supply nozzles existing on the side of the substrate in the same direction as the rotating direction of the substrate. As a result, the whirling gaseous flow rotating in the same direction as the rotating direction of the substrate is formed by the admitted gas. The whirling gaseous flow and the gaseous flow in the opposite direction generated by the rotation of the angular portions at the four corners of the substrate are offset and the volatilization of the solvent in the angular portions is thereby suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体基板に対して露光を行うときに用いられるマスク基板（レチクル基板）あるいは液晶ディスプレイ用のガラス基板などの角型の基板の表面にレジストなどの薬液を塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から基板上に薬液を塗布する代表的な手法として、基板が半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）である場合には、例えば図１１に示すようにウエハＷをスピンチャック９１に保持させ、薬液吐出ノズル９２から薬液を前記ウエハＷ表面の中央部に滴下すると共にスピンチャック９１を高速に回転させ、遠心力によりウエハＷの全面に薬液を広げて塗布するスピンコーティングが知られている。
【０００３】
また角型の基板に薬液を塗布する方法として、特許文献１には、図１２に示すように円形プレート９３に基板Ｇを収容できる略四角の溝９４を形成し、この溝９４内に基板Ｇを収容し、円形プレート９３を低速で回転しながら図示しない薬液吐出ノズルを基板の中央部に対向する位置から外方に移動させることにより薬液を螺旋状に塗布する方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２７１５２４（図７、図８、及び段落００５８の第１１、１２行）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでスピンコーティング法は、遠心力により薬液を広げ、余分な薬液を振り切ることにより所定の膜厚の塗布膜が得られるため、基板が円型であれば基板表面の塗布膜の膜厚の均一性はかなり高い。しかしながら角型の基板の場合には、角部（四隅）における膜厚が他の部位に比べて相当厚くなってしまい、例えばマスク基板にレジスト膜を形成しようとすると、最終的に得られるレジストパターンの線幅の均一性が悪くなってしまい、結果的に基板の歩留まりが低下してしまう。角部における膜厚が厚くなる理由については、次のように考えられる。即ち、角型の基板の場合には四隅の角部が風を切っていくので、基板から見ると角部に基板の回転方向とは逆向きの気流が発生する。そして角部の回転半径が大きいことからその気流速度が速く、この気流が角部の薬液の揮発を早める原因となり、揮発が促進されることにより薬液粘度が大きくなって流動しにくくなり、その結果基板中央部に比べて角部の膜厚が大きくなる。
【０００６】
一方特許文献１に記載された螺旋状に塗布する手法は、基板を高速で回転させると遠心力で飛び散ってしまうので薬液が無駄になるし、低速で回転させて薬液をいわば基板上に置いていくことにより塗布すると、長い塗布時間がかかる。このため基板表面を洗浄する場合には好適であるかもしれないが、レジスト液を塗布する場合にはなじみにくい手法である。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、塗布膜の成分を溶剤に溶解した薬液を角型の基板に塗布するにあたって、基板の表面における塗布膜の膜厚について高い均一性を確保することのできる塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、塗布膜の成分を溶剤に溶解した薬液を角型の基板に塗布する塗布装置において、
角型の基板を水平に保持し、基板の表面に供給された薬液を遠心力によって広げるために回転する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の中心部に薬液を供給するための薬液供給ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板の周縁部に当該基板の回転方向に旋回する旋回気流を形成するために、前記回転方向にガスを供給するためのガス供給部と、を備えたことを特徴とする。この発明において例えば前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲むように設けられた囲み部材を備え、前記ガス供給部は、この囲み部材により囲まれた空間にガスを供給する構成とすることができる。
【０００９】
この発明によれば、基板の回転方向に旋回気流を形成しているので、基板の角部表面に相対的に流れる気流の流速が、旋回気流を形成しない場合に比べて遅くなり、この結果塗布液の溶剤が局部的に激しく揮発することを防止でき、このため角部における塗布膜の膜厚の面内均一性が向上する。
【００１０】
本発明の具体例としては、ガス供給部を、旋回気流を形成するためにガスを供給するときは基板保持部の高さ位置に接近したガス供給位置と、基板保持部に基板を搬入あるいは搬出するときには基板と干渉しない退避位置との間で移動させるための移動部が設けられる。この場合ガス供給部は、基板保持部と対向しかつ前記昇降部により昇降するリング状部材に設けられる。
【００１１】
この発明において、溶剤の蒸気またはミストを旋回気流の中に含ませることが、溶剤の揮発をより一層抑える点で好ましく、そのためガス供給部は、溶剤の蒸気またはミストとキャリアガスとを含むガスを供給する構成としてもよいし、また前記ガス供給部とは別個に設けられ、前記旋回気流に溶剤の蒸気またはミストを供給するための溶剤供給部を備えた構成としてもよい。そして溶剤供給部は、例えば囲み部材の周方向に沿って配置された複数の溶剤供給口を備えた構成とすることができ、またガス供給部は、囲み部材の周方向に沿って配置された複数のガス供給口を備えた構成とすることができる。更に基板保持部は、基板の載置領域の周囲を囲み、その表面が基板の表面とほぼ同じ高さに位置する面状部を備えている構成とすることができ、更にまた旋回気流の角速度が基板の角速度とほぼ同じになるようにガス供給部におけるガス流量が設定される構成とすることができる。
【００１２】
更に他の発明は、塗布膜の成分を溶剤に溶解した薬液を角型の基板に塗布する塗布方法において、
角型の基板を水平に基板保持部に水平に保持させる工程と、
前記基板保持部に保持された基板の中心部に薬液供給ノズルから薬液を供給する工程と、
基板保持部を回転させて、基板の表面に供給された薬液を遠心力によって広げる工程と、
前記基板保持部に保持された基板の周囲を囲むように設けられた囲み部材により囲まれた空間に前記基板の回転方向にガスを流入して、前記回転方向に旋回する旋回気流を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この方法において、例えば基板を基板保持部に水平に保持させる工程を行った後、旋回気流を形成するためのガス供給部を、例えば基板周縁部付近の直ぐ上のガス供給位置に設定する工程を行うようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る塗布装置の第１の実施の形態について説明する。図１は塗布装置の概略断面図であり、図２は概略平面図である。図中２は角型の基板１を水平に保持する基板保持部であるスピンチャックであり、駆動部２１により鉛直軸回りに（水平に）回転するように構成されている。角型の基板１としては例えばレジストパターンを形成するための露光時に用いられるマスク基板（レチクル基板）が用いられ、このマスク基板は、平面形状が例えば一辺の長さが１５２±０．４ｍｍで、厚さが６．３５±０．１ｍｍのガラス基板１として構成される。
【００１４】
スピンチャック２は例えば図３に示すように、円形プレート２２の表面部に、ガラス基板１の厚さとほぼ同じ寸法の深さでかつガラス基板１よりもわずかに大きい正方形状の凹部２３が形成されており、ガラス基板１を凹部２３内に載置したときにガラス基板１の表面の高さ位置が円形プレート２２における凹部２３の外側部位の面状部２４の表面の高さ位置とほぼ同じ程度になるように構成されている。またスピンチャック２は、凹部２３内にガラス基板１の角部をガイドして回転時に位置ずれしないようになっており、更に図示しないがガラス基板１の下面周縁部（詳しくは底面と側面との間にあるわずかな傾斜面）を保持する昇降自在な受け渡し部材である昇降ピンが通過する孔が凹部２３の底面に形成されている。
【００１５】
スピンチャック２の側方には当該スピンチャック２を囲むように第１のガイドリング３１が設けられており、この第１のガイドリング３１の上面はスピンチャック２における凹部２３の外側の表面とほぼ同じ高さレベルあるいは若干高いレベル例えば１ｍｍ高いレベルに設定されていると共に下部内側が下方内側に傾斜している。更にこの第１のガイドリング３１の下方側には断面形状が山形である第２のガイドリング３２が設けられており、この第２のガイドリング３２は外径が第１のガイドリング３１の外径とほぼ同じに設定されると共に外周縁が下方側に屈曲して延びている。なお３０はスピンチャック２の回転軸を囲む円板である。
【００１６】
また第１及び第２のガイドリング３１、３２を囲むように外カップ４が設けられている。この外カップ４は上面にスピンチャック２が昇降できるようにスピンチャック２よりも一回り大きい開口部４１が形成されると共に、側周面と第１及び第２のガイドリング３１、３２の外周縁との間に吸気路をなす隙間が形成されている。外カップ４の底部は、第２のガイドリングの外周縁部分と共に屈曲路を形成して気液分離部を構成しており、液体（塗布液の余剰分）は外側室４２を通ってドレイン口４３から排出され、また気体は内側室４４を通って排気口４５から図示しない吸引手段である吸引ポンプにより吸引されて排出されるようになっている。この例では、外カップ４及び第１のガイドリング３１により、ガラス基板１の周囲を囲む囲み部材が構成されている。
【００１７】
更に図２に示すようにスピンチャック２の上方側には当該スピンチャック２と対向するようにリング状部材１００が設けられ、このリング状部材１００には、ガラス基板１の回転方向にガスを供給するための複数のガス供給部例えば４本のガス供給ノズル５１〜５４が設けられる。これらガス供給ノズル５１〜５４は、周方向に等間隔に配置されており、そのガス供給口は、ガラス基板１の角部の回転軌跡の上方に位置しており、各々スピンチャック２の回転中心を中心とする円の接線方向に向いている。ガス供給ノズル５１〜５４に接続されるガス供給路であるガス供給管５５は途中で１本にまとめられており、このガス供給管５５には、上流側から例えばキャリアガスである空気あるいは窒素ガスなどのガス供給源５６、流量調整部５７及びバルブＶ１が設けられる。
【００１８】
またリング状部材１００は、前記開口部４１内におけるガス供給位置（下降位置）とウエハＷがスピンチャック２に搬入あるいは搬出されるときにウエハＷ及び図示しないアームと干渉しないように上方に退避する退避位置（上昇位置）との間で支持部材１０１を介して移動部である昇降部１０２により昇降する。
【００１９】
更にまた外カップ４の周面における前記空間Ｓに臨む位置には、ガラス基板１の回転方向に外カップ４の内周面に沿って溶剤蒸気を流入するための溶剤供給部をなす例えば２本の溶剤供給ノズル６１、６２が設けられる。これら溶剤供給ノズル６１、６２は、互いに外カップ４の周面形状である円の直径方向に互いに対向し、かつ各々の溶剤供給口がガス供給ノズル５４（５２）のガス供給口と５１（５３）のガス供給口との周方向の中間位置に配置されている。
【００２０】
溶剤供給ノズル６１、６２に接続される溶剤供給路である溶剤供給管６３は途中で１本にまとめられており、この溶剤供給管６３には、上流側から例えばキャリアガスである空気あるいは窒素ガスなどのキャリアガス供給源６４、流量調整部６５、バルブＶ２、溶剤タンク６６及びバルブＶ３が設けられる。溶剤タンク６６はキャリアガス供給源６４からのキャリアガスがバブリングにより溶剤蒸気を運ぶように構成される。
【００２１】
またこの塗布装置は、図１に示すようにスピンチャック２に吸着保持されたガラス基板１に薬液を塗布するための薬液供給手段をなす薬液吐出ノズル７が、スピンチャック２の中心部の上方位置である供給位置と外カップの外側の退避位置との間で図示しない移動機構により移動できるように設けられている。この薬液吐出ノズル７は供給路７１例えば配管を介して、塗布膜の成分である例えば固形のレジスト成分を溶剤（シンナー）に溶解した薬液（塗布液）の供給源である薬液供給源７２に接続されており、その途中にはバルブＶ０が設けられている。
【００２２】
次に上述の実施の形態の作用について説明する。角型の基板である例えばガラス基板１は、図示しない搬送アームにより塗布装置内に搬入され、スピンチャック２に受け渡されて前記凹部２２内に載置される。この受け渡しは、スピンチャック２を外カップ４の上方まで上昇させ、図示しない既述の昇降ピンの昇降により行われる。そしてスピンチャック２を外カップ４内に下降させ（図１に示す位置）、しかる後、図１の鎖線で示す上昇位置にあるリング状部材１００を下降させて実線で示すガス供給位置に設定し、更に薬液吐出ノズル６をガラス基板１のほぼ中心部上方に位置させる。しかる後、例えばスピンチャック２が停止している状態で薬液吐出ノズル６からガラス基板１の中心部に薬液であるレジスト液を供給し、続いてスピンチャック２を例えば図４に示すように時計方向に２０００ｒｐｍで回転させると同時にガス供給ノズル５１〜５４から例えば窒素ガスあるいは空気などのガスを供給する。
【００２３】
ガス供給ノズル５１〜５４の供給口は開口部４１近傍にてスピンチャック２の回転中心を中心とする円の接線方向に向いているので、ガス供給ノズル５１〜５４から供給されたガスはガラス基板１の回転方向と同じ方向（この例では時計方向）に旋回し、基板１の角部の移動領域に時計方向に旋回する旋回気流が形成される。またガス供給ノズル５１〜５４からのガスの供給と同時に溶剤供給ノズル６１、６２から溶剤蒸気を供給すると、この溶剤蒸気は旋回気流の中に引き込まれる。
【００２４】
この例では、スピンチャック２を停止した状態でレジスト液をガラス基板１上に供給するようにしているが、スピンチャック２を既述の回転数で回転すると共にガス供給ノズル５１〜５４からガスを供給して旋回気流の角速度例えば最大角速度がガラス基板１の角速度とほぼ同じになる状態にしておき、この場合、ガラス基板の回転数に同期して旋回気流の角速度が一致する様にガス供給量及び溶剤供給量が制御される。この状態で薬液吐出ノズル６からガラス基板１の中心部にレジスト液を供給するようにしてもよい。またキャリアガス中に溶剤蒸気を含ませるようにしているが、溶剤のミストを含ませて前記空間Ｓに供給するようにしてもよく、その場合ミストはガラス基板１の表面上に到達するときは気化して蒸気になるぐらいの大きさのミストにすることが好ましい。
【００２５】
ガス供給ノズル５１〜５４のガスの流量については、旋回気流の最大角速度がガラス基板１の角速度とほぼ同じになるように設定しており、ガラス基板１が２０００ｒｐｍで回転している時、４本のガス供給ノズル５１（５２、５３、５４）の合計ガス導入量は４０Ｌ／ｓｅｃである。その計算方法については例えば次の通りである。
【００２６】
基板の１辺の長さをＬとすると、対角線の長さは（Ｌ）^１／２で、半径（Ｌ）^１／２／２の円で回転する。角速度ωとすると、基板上で最大の気流の速度ｖはｖ＝（（Ｌ）^１／２／２）ωとなる。旋回流がこの速度になるように気体を導入するためには、外カップ４の開口部４１の開口面積がＡのとき供給量ＱはＱ＝Ａｖ、カップの４箇所から気体を導入すると仮定すると、全体では４Ｑの量になる。６インチのレチクル基板の場合、Ｌ＝０．１５２［ｍ］、Ｒ＝０．１２５［ｍ］、回転数２０００ｒｐｍ、ガス供給口のあるカップの開口面積０．００３［ｍ^２］とした場合、Ｑ＝０．００３×（（（Ｌ）^１／２Ｌ×０．１５２）／２）×２０００／６０＝０．０１０［ｍ^３／ｓｅｃ］となる。１個所当たり（ガス供給管１本当たり）１０Ｌ／ｓｅｃの気体を導入する。４箇所（４本）ある場合には計４０Ｌ／ｓｅｃの量を導入することになる。
【００２７】
そしてガラス基板１の回転により振り切られた薬液（外周から飛び散る薬液）は面状部２４と第１のガイドリング３１の間の隙間から下方に向かい、第１のガイドリング３１と第２のガイドリング３２との間を通ってドレイン口４３より廃棄される。また塗布装置内を流れているダウンフローの一部及びガス供給部５１〜５４から供給されたガスは旋回気流を形成しながら第１のガイドリング３１と外カップ４との間を通り、外側室４２を経由して排気口４５より排気される。
【００２８】
ここでガラス基板１の表面に薬液であるレジスト液が塗布され、レジスト液が広がる様子について図４を用いて詳しく説明する。ガラス基板１は例えば時計回りに２０００ｒｐｍで回転するすることによって、ガラス基板１の中心部から外側に向かって遠心力が働き、この遠心力によりレジスト液が中心部から外側に向かって広がって行く。そしてガラス基板１の角部により空間が切られて角部から見ると反時計方向の気流が形成されようとする。一方ガス供給ノズル５１〜５４から供給されるガスによりガラス基板１の角部表面の移動領域に時計方向に旋回する旋回気流が形成される。より詳しく考察すると、ガスは、ガラス基板１の表面とほぼ同じ高さの面状部２４の表面に沿って旋回気流が形成され、結果としてガラス基板１の角部表面の移動領域に時計方向に旋回する旋回気流が形成されることになる。なおこの例では、ガラス基板１の角部の回転軌跡の上方にリング状部材１００が位置しているため、リング状部材１００と面状部２４との間において乱れの少ない旋回気流が形成される。、
そして計算上は旋回気流の最大角速度がガラス基板１の角速度とほぼ同じになるようにガス流量を設定していることから、前記反時計方向の旋回気流が時計方向の気流により概ね相殺され、あるいは反時計方向の旋回気流が弱められ、角部表面のレジスト液からの溶剤の揮発が抑えられる。更にまた溶剤供給ノズル６１、６２から旋回気流に溶剤蒸気を含ませるようにしているので、この溶剤蒸気の存在により溶剤の揮発をより一層抑えることができる。
【００２９】
この結果上述の実施の形態によれば、角型であるガラス基板１の角部においてもレジスト液が他の部位と同程度に振り切られ、また角部における盛んな溶剤の蒸発による塗布液の粘度上昇を抑えることができ、こうしたことから角部において局所的に膜厚が厚くなることを防止できる。従ってガラス基板１におけるレジスト膜の膜厚プロファイルが改善され、レジスとパターンの均一性が向上し、歩留まりの低下を抑えることができる。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係る塗布装置においては、図５に示すようにガス供給管５１〜５４のガス供給路５５に溶剤供給手段である溶剤蒸気発生部をなす溶剤タンク５８が設けられ、ガス供給源５６からのガスをキャリアガスとして溶剤タンク５８に吹き込み、ここから溶剤蒸気を持ち去って、ガス供給管５１〜５４から溶剤蒸気を含むガスを既述の実施の形態と同様に前記空間Ｓ内に供給するようにしている。この場合においてもガラス基板１の回転方向と同じ方向に旋回気流が形成され、しかも旋回気流中には溶剤蒸気が含まれているので、既述の実施の形態と同様の効果がある。
【００３１】
また第２の実施の形態では図１２に示すようにガス供給部５１〜５４をスピンチャック２の近傍に設けてもよい。
【００３２】
更にまた第２の実施の形態では、スピンチャク２は図６に示すようにガラス基板１の角部に対応する凹部２３の底面の角部が切り欠かれていると共に、凹部２３の外側の面状部２４においても前記角部に対応する箇所が切り欠かれている。このように構成すれば、図示していないが例えば馬蹄形のアームの４隅にガラス基板１の角部を支持する支持部材を設けた搬送アームを用いてその搬送アームとスピンチャック２とを相対的に昇降することでガラス基板１の受け渡しを行うことができる。
【００３３】
本発明は、第１及び第２の実施の形態のようにスピンチャック２においてガラス基板１の載置領域の外側に面状部２４を設けることが好ましいが、面状部２４がなくてもガラス基板１の回転方向と同方向の旋回気流を形成しておくことにより、角部表面からの溶剤の蒸発を抑える効果があるので、面状部２４は必ず必要とするものではない。面状部２４を設ける場合には、面状部２４とガラス基板１の表面との高さの差異は、例えば１ｍｍ以内であることが好ましい。
【００３４】
なお本発明では旋回気流中に溶剤蒸気あるいは溶剤ミストを含ませることが好ましいが、これらを含ませずにガスのみを供給するようにしてもよい。
【００３５】
また本発明は、ガス供給部や溶剤供給部をリング状部材１００に設けずに囲み部材例えば外カップ４に設けてもよい。図１０はこのような構成の一例を示す本発明の第３の実施の形態を示す図である。この例では、ガス供給ノズル５１〜５４を外カップ４の上面の下方側における開口部４１に臨む位置に設けており、この場合においても同様な作用効果が得られる。またこの場合においてもリング状部材１００を図１と同様に設けてリング状部材１００の下方側に旋回気流を形成するようにしてもよい。
【００３６】
以下に本発明の塗布装置が組み込まれた塗布膜形成装置の構成例について図７及び図８を参照しながら説明する。図中Ｂ１は、例えば５枚の基板例えばマスク基板であるガラス基板１が収納されたキャリアＣを搬入出するためのキャリアブロックであり、このキャリアブロックＢ１は、前記キャリアＣを載置するキャリア載置部８と受け渡し手段８１とを備えている。
【００３７】
前記受け渡し手段８１はキャリアＣから基板１を取り出し、取り出した基板１をキャリアブロックＢ１の奥側に設けられている処理部Ｂ２へと受け渡すように、左右、前後に移動自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。
【００３８】
処理部Ｂ２の中央には主搬送手段８２が設けられており、これを取り囲むように例えばキャリアブロックＢ１から奥を見て例えば右側には塗布ユニット８３及び現象ユニット８４が、左側には洗浄ユニット８５が、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニット等を多段に積み重ねた棚ユニットＵ１、Ｕ２が夫々配置されている。塗布ユニット８３は、本発明の塗布装置であるレジスト液を塗布するユニット、現像ユニット８４は、露光後の基板に現像液を液盛りして所定時間そのままの状態にして現像処理を行うユニット、洗浄ユニット８５はレジスト液を塗布する前に基板を洗浄するためのユニットである。
【００３９】
前記棚ユニットＵ１、Ｕ２は、複数のユニットが積み上げられて構成され、例えば図８に示すように、熱処理ユニット８６や、冷却ユニット８７のほか、基板１の受け渡しユニット８８等が上下に割り当てられている。前記主搬送手段８２は、昇降自在、進退自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成され、棚ユニットＵ１、Ｕ２及び塗布ユニット８３、現像ユニット８４並びに洗浄ユニット８５の間で基板１を搬送する役割を持っている。但し図８では便宜上受け渡し手段８９及び主搬送手段８２は描いていない。
【００４０】
前記処理部Ｂ２はインターフェイス部Ｂ３を介して露光装置Ｂ４と接続されている。インターフェイス部Ｂ３は受け渡し手段８９を備えており、この受け渡し手段８９は、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸回りに回転自在に構成され、前記処理ブロックＢ２と露光装置Ｂ４との間で基板１の受け渡しを行うようになっている。
【００４１】
このような塗布膜形成装置における基板１の流れについて述べておくと、先ず外部からキャリア載置部８に搬入され、受け渡し手段８９から棚ユニットＵ１の受け渡しユニット８８を介して主搬送手段８２に受け渡され、所定のユニットに順次搬送される。例えば洗浄ユニット８５にて所定の洗浄処理が行われ、熱処理ユニットの一つにて加熱乾燥が行われた後、冷却ユニット８７にて所定の温度に調整され、塗布ユニット８３にて塗布膜の成分が溶剤に溶解されたレジスト液の塗布処理が行われる。
【００４２】
続いて基板１は熱処理ユニットの一つにて、所定温度に加熱されてレジスト液中の溶剤を蒸発させて除去するプリベーク処理が行われた後、冷却ユニット８７の一つにて所定の温度に調整され、次いで主搬送手段８２により棚ユニットＵ２の受け渡しユニット８８を介してインターフェイス部Ｂ３の受け渡し手段８９に受け渡され、この受け渡し手段８９により露光装置Ｂ４に搬送されて、所定の露光処理が行われる。この後基板１は、インターフェイス部Ｂ３を介して処理部Ｂ２に搬送され、熱処理ユニットの一つにて所定の温度に加熱されて、ポストエクスポージャーベーク処理が行われる。次いで冷却ユニット８７にて所定の温度まで冷却されて温度調整された後、現像ユニット８４にて現像液が液盛りされ、所定の現像処理が行われる。こうして所定の回路パターンが形成された基板１は主搬送手段８２、キャリアブロックＢ１の受け渡し手段８１を介して、例えば元のキャリアＣ内に戻される。
【００４３】
【実施例】
続いて本発明の効果を確認するための実施例について説明する。
【００４４】
図９（ａ）は、第１の実施の形態で説明した装置を用いて旋回気流を作らずにスピンコーティングを行った場合のガラス基板１の表面におけるレジスト膜の膜厚分布図であり、図９（ｂ）はガラス基板１の回転方向と同方向に旋回気流を作ってスピンコーティングを行った場合の膜厚分布図である。プロセス条件は第１の実施の形態の通りであるが、以下に具体的な試験条件を示しておく。
・基板サイズ：一辺の長さが１５２±０．４ｍｍで、厚さが６．３５ｍｍのガラス基板
・基板の回転速度：最初の３秒間は２０００ｒｐｍ、その後３０秒間は１００ｒｐｍ
・レジスト膜の目標膜厚：０．６μｍ
・ガス供給ノズル一箇所当りのガス導入量：１０Ｌ／ｓｅｃ
ガラス基板１の表面の白い部分は平均膜厚が０．６μｍ以下で、斜線部分は平均膜厚が０．６μｍ以上の部分である。図９の（ａ）と（ｂ）を比較すると、図９の（ａ）より（ｂ）の方が平均膜厚０．６μｍ以下の分布範囲が基板四隅角部まで均一に広がっており、基板の回転方向と同方向に旋回する旋回気流を形成することにより、膜厚についての面内均一性が改善されることが理解される。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、角型の基板をスピンコーティングにより塗布液を塗布するにあたり、基板の回転方向と同じ方向に旋回気流を形成しているので、基板の角部における溶剤の揮発を抑えることができ、この結果塗布膜の膜厚についての高い面内均一性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置の第１の実施の形態に係る塗布装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の塗布装置の第１の実施の形態に係る塗布装置を示す概略平面図である。
【図３】前記塗布装置に用いられるスピンチャックの概略斜視図である。
【図４】前記塗布装置における気流の様子を示す説明図である。
【図５】本発明の塗布装置の第２の実施の形態に係る塗布装置を示す概略平面図である。
【図６】第２の実施の形態に用いられるスピンチャックの概略斜視図である。
【図７】本発明の塗布装置を用いた塗布膜形成装置の一例の全体構成を示す平面図である。
【図８】前記塗布膜形成装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図９】本発明の効果を確認するために行った試験結果を示す概略平面図である。
【図１０】本発明の塗布装置の第３の実施の形態に係る塗布装置を示す概略断面図である。
【図１１】従来の塗布装置を示す概略断面図である。
【図１２】従来の塗布装置を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｗウエハ
１ガラス基板
２スピンチャック
２２円形プレート
２３凹部
２４面状部
４外カップ
Ｓ空間
５１〜５４ガス供給ノズル
５５ガス供給管
５８溶剤タンク
６１〜６４溶剤供給ノズル
６６溶剤発生部である溶剤タンク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating apparatus and a coating apparatus for applying a chemical such as a resist to the surface of a rectangular substrate such as a mask substrate (reticle substrate) or a glass substrate for a liquid crystal display used when exposing a semiconductor substrate. About the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a typical method of applying a chemical solution onto a substrate, when the substrate is a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as “wafer”), for example, the wafer W is held on a spin chuck 91 as shown in FIG. Spin coating is known in which a chemical is dropped from a chemical discharge nozzle 92 to the center of the surface of the wafer W, and the spin chuck 91 is rotated at high speed to spread and apply the chemical to the entire surface of the wafer W by centrifugal force.
[0003]
As a method of applying a chemical solution to a square substrate, Patent Document 1 discloses a method of forming a substantially square groove 94 capable of accommodating a substrate G in a circular plate 93 as shown in FIG. Is described in which a chemical solution is spirally applied by moving a chemical solution discharge nozzle (not shown) outward from a position facing the center of the substrate while rotating the circular plate 93 at a low speed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-271524 (FIGS. 7, 8 and lines 11 and 12 of paragraph 0058)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the spin coating method, since a chemical solution is spread by centrifugal force and a surplus chemical solution is shaken off, a coating film having a predetermined thickness can be obtained. Is quite high. However, in the case of a rectangular substrate, the film thickness at the corners (four corners) becomes considerably thicker than other portions. For example, when a resist film is formed on a mask substrate, a finally obtained resist pattern is obtained. The line uniformity of the substrate becomes poor, and as a result, the yield of the substrate decreases. The reason why the film thickness at the corner is increased is considered as follows. That is, in the case of a rectangular substrate, the four corners cut off the wind, so that when viewed from the substrate, an airflow is generated at the corner in a direction opposite to the rotation direction of the substrate. And since the radius of rotation of the corner is large, its airflow velocity is high, and this airflow causes hastening of volatilization of the chemical solution at the corner, and the promotion of volatilization increases the viscosity of the chemical solution, making it difficult to flow, and as a result, The film thickness at the corners is larger than at the center of the substrate.
[0006]
On the other hand, the spiral coating method described in Patent Literature 1 wastes a chemical solution when the substrate is rotated at high speed because the chemical solution is scattered by centrifugal force, and is rotated at low speed to put the chemical solution on the substrate so to speak. When applying by going, it takes a long application time. For this reason, it may be suitable when cleaning the substrate surface, but it is a technique that is not easily used when applying a resist solution.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to apply a chemical solution obtained by dissolving components of a coating film in a solvent to a rectangular substrate, and to form a coating film on the surface of the substrate. It is an object of the present invention to provide a coating apparatus and a coating method which can ensure high uniformity of the coating.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a coating apparatus that applies a chemical solution obtained by dissolving components of a coating film in a solvent to a square substrate,
A substrate holding unit that holds the square substrate horizontally and rotates to spread the chemical solution supplied to the surface of the substrate by centrifugal force,
A chemical supply nozzle for supplying a chemical to a central portion of the substrate held by the substrate holding part,
A gas supply unit for supplying a gas in the rotation direction to form a swirling airflow swirling in the rotation direction of the substrate at a peripheral portion of the substrate held by the substrate holding unit. And In the present invention, for example, a surrounding member provided so as to surround the periphery of the substrate held by the substrate holding unit is provided, and the gas supply unit supplies gas to a space surrounded by the surrounding member. Can be.
[0009]
According to the present invention, since the swirling airflow is formed in the direction of rotation of the substrate, the flow velocity of the airflow flowing relatively to the corner surface of the substrate becomes slower than when the swirling airflow is not formed. The solvent of the liquid can be prevented from violently volatilizing locally, thereby improving the in-plane uniformity of the thickness of the coating film at the corners.
[0010]
As a specific example of the present invention, when the gas supply unit supplies a gas to form a swirling airflow, the gas supply position is close to the height position of the substrate holding unit, and the substrate is loaded into or unloaded from the substrate holding unit. A moving unit is provided for moving between the substrate and a retreat position which does not interfere with the substrate. In this case, the gas supply unit is provided on a ring-shaped member facing the substrate holding unit and moving up and down by the elevating unit.
[0011]
In the present invention, it is preferable to include the solvent vapor or mist in the swirling airflow from the viewpoint of further suppressing the volatilization of the solvent, and therefore, the gas supply unit includes a gas containing the solvent vapor or mist and the carrier gas. The gas supply unit may be provided, or a solvent supply unit may be provided separately from the gas supply unit and may supply a solvent vapor or mist to the swirling airflow. The solvent supply unit can be configured to include a plurality of solvent supply ports arranged along the circumferential direction of the surrounding member, for example, and the gas supply unit is arranged along the circumferential direction of the surrounding member. A configuration having a plurality of gas supply ports can be employed. Further, the substrate holding portion may be configured to surround the periphery of the mounting region of the substrate and have a planar portion whose surface is located at substantially the same height as the surface of the substrate. Can be configured such that the gas flow rate in the gas supply unit is set so that is substantially the same as the angular velocity of the substrate.
[0012]
Still another invention is a coating method of applying a chemical solution obtained by dissolving components of a coating film in a solvent to a square substrate,
A step of holding the rectangular substrate horizontally on the substrate holding portion,
A step of supplying a chemical solution from a chemical solution supply nozzle to a central portion of the substrate held by the substrate holding unit,
Rotating the substrate holder, and spreading the chemical solution supplied to the surface of the substrate by centrifugal force,
Forming a swirling airflow swirling in the rotational direction by flowing gas into a space surrounded by an enclosing member provided to surround the periphery of the substrate held by the substrate holding unit in the rotational direction of the substrate; And characterized in that: In this method, for example, after performing a step of holding the substrate horizontally on the substrate holding unit, a step of setting a gas supply unit for forming a swirling airflow, for example, at a gas supply position immediately above the periphery of the substrate, is provided. It may be performed.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the coating apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view of the coating apparatus, and FIG. 2 is a schematic plan view. In the drawing, reference numeral 2 denotes a spin chuck which is a substrate holding unit for holding the rectangular substrate 1 horizontally, and is configured to be rotated (horizontally) around a vertical axis by a driving unit 21. As the square substrate 1, for example, a mask substrate (reticle substrate) used at the time of exposure for forming a resist pattern is used. The mask substrate has a planar shape of, for example, 152 ± 0.4 mm on one side and a length of 152 ± 0.4 mm. It is configured as a glass substrate 1 having a thickness of 6.35 ± 0.1 mm.
[0014]
In the spin chuck 2, for example, as shown in FIG. 3, a square recess 23 having a depth substantially equal to the thickness of the glass substrate 1 and slightly larger than the glass substrate 1 is formed on the surface of the circular plate 22. When the glass substrate 1 is placed in the concave portion 23, the height position of the surface of the glass substrate 1 is substantially the same as the height position of the surface portion 24 of the circular plate 22 outside the concave portion 23. It is configured to be. The spin chuck 2 guides the corners of the glass substrate 1 into the concave portion 23 so as not to be displaced during rotation. Further, although not shown, the lower peripheral edge of the glass substrate 1 (specifically, the bottom surface and the side surfaces are not shown). A hole through which an elevating pin, which is a vertically movable transfer member that holds a slight inclined surface between them, passes through is formed in the bottom surface of the concave portion 23.
[0015]
A first guide ring 31 is provided on the side of the spin chuck 2 so as to surround the spin chuck 2, and the upper surface of the first guide ring 31 is substantially equal to the outer surface of the concave portion 23 in the spin chuck 2. The level is set to the same level or a slightly higher level, for example, 1 mm higher, and the lower inside is inclined downward and inward. Further, a second guide ring 32 having a mountain-shaped cross section is provided below the first guide ring 31, and the second guide ring 32 has an outer diameter outside the first guide ring 31. The diameter is set to be substantially the same, and the outer peripheral edge is bent downward and extends. Reference numeral 30 denotes a disk surrounding the rotation axis of the spin chuck 2.
[0016]
An outer cup 4 is provided so as to surround the first and second guide rings 31 and 32. The outer cup 4 has an opening 41 which is slightly larger than the spin chuck 2 on the upper surface so that the spin chuck 2 can move up and down, and the side peripheral surface and the outer peripheral edges of the first and second guide rings 31 and 32. And a gap that forms an intake path is formed between The bottom of the outer cup 4 forms a curved path with the outer peripheral edge of the second guide ring to form a gas-liquid separator, and the liquid (excess of the application liquid) passes through the outer chamber 42 to the drain port. The gas is exhausted from 43 and passes through the inner chamber 44 and is exhausted from an exhaust port 45 by a suction pump, which is a suction means (not shown). In this example, the outer cup 4 and the first guide ring 31 constitute a surrounding member that surrounds the periphery of the glass substrate 1.
[0017]
Further, as shown in FIG. 2, a ring-shaped member 100 is provided above the spin chuck 2 so as to face the spin chuck 2, and a gas is supplied to the ring-shaped member 100 in the rotation direction of the glass substrate 1. For example, four gas supply nozzles 51 to 54 are provided. The gas supply nozzles 51 to 54 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the gas supply ports are located above the rotation locus of the corner of the glass substrate 1, and the rotation center of the spin chuck 2 is It is oriented in the tangential direction of a circle centered on. A gas supply pipe 55, which is a gas supply path connected to the gas supply nozzles 51 to 54, is integrated into one piece on the way. The gas supply pipe 55 is provided with, for example, air or nitrogen gas as a carrier gas from the upstream side. A gas supply source 56, a flow rate adjusting unit 57, and a valve V1 are provided.
[0018]
The ring-shaped member 100 retracts upward so as not to interfere with the wafer W and an arm (not shown) when the gas supply position (down position) in the opening 41 and the wafer W are loaded or unloaded to and from the spin chuck 2. It is moved up and down by an elevating part 102 as a moving part via a supporting member 101 between the retracted position (elevated position).
[0019]
Further, at a position facing the space S on the outer peripheral surface of the outer cup 4, for example, two solvent supply portions for flowing a solvent vapor along the inner peripheral surface of the outer cup 4 in the rotation direction of the glass substrate 1 are formed. Solvent supply nozzles 61 and 62 are provided. The solvent supply nozzles 61 and 62 oppose each other in the diameter direction of a circle which is the peripheral surface shape of the outer cup 4, and each solvent supply port is connected to the gas supply port of the gas supply nozzle 54 (52). ) Is arranged at an intermediate position in the circumferential direction with the gas supply port.
[0020]
A solvent supply pipe 63, which is a solvent supply path connected to the solvent supply nozzles 61 and 62, is united in one piece on the way. The solvent supply pipe 63 has, for example, air or nitrogen gas as a carrier gas from the upstream side. And the like, a carrier gas supply source 64, a flow controller 65, a valve V2, a solvent tank 66, and a valve V3. The solvent tank 66 is configured such that the carrier gas from the carrier gas supply source 64 carries the solvent vapor by bubbling.
[0021]
In this coating apparatus, as shown in FIG. 1, a chemical solution discharge nozzle 7 serving as a chemical solution supply means for applying a chemical solution to the glass substrate 1 sucked and held by the spin chuck 2 is provided at a position above the center of the spin chuck 2. Is provided so as to be movable by a moving mechanism (not shown) between the supply position and the retracted position outside the outer cup. The chemical solution discharge nozzle 7 is connected to a chemical solution supply source 72 which is a supply source of a chemical solution (coating solution) obtained by dissolving, for example, a solid resist component, which is a component of the coating film, in a solvent (thinner) via a supply path 71 such as a pipe. The valve V0 is provided on the way.
[0022]
Next, the operation of the above embodiment will be described. A rectangular substrate, for example, a glass substrate 1 is carried into a coating apparatus by a transfer arm (not shown), transferred to a spin chuck 2 and placed in the recess 22. This delivery is performed by raising the spin chuck 2 to a position above the outer cup 4 and raising and lowering the above-described lifting pin (not shown). Then, the spin chuck 2 is lowered into the outer cup 4 (the position shown in FIG. 1). Thereafter, the ring-shaped member 100 at the raised position shown by the chain line in FIG. 1 is lowered to set the gas supply position shown by the solid line. Further, the chemical solution discharge nozzle 6 is positioned substantially above the center of the glass substrate 1. Thereafter, for example, while the spin chuck 2 is stopped, a resist solution, which is a chemical solution, is supplied from the chemical solution discharge nozzle 6 to the center of the glass substrate 1, and then the spin chuck 2 is rotated clockwise as shown in FIG. At the same time, a gas such as nitrogen gas or air is supplied from the gas supply nozzles 51-54.
[0023]
Since the supply ports of the gas supply nozzles 51 to 54 are oriented in the tangential direction of the circle around the rotation center of the spin chuck 2 near the opening 41, the gas supplied from the gas supply nozzles 51 to 54 is The swirling airflow that swirls in the same direction (clockwise in this example) as the rotation direction of the substrate 1 and moves in the clockwise direction in the movement region of the corner of the substrate 1. When the solvent vapor is supplied from the solvent supply nozzles 61 and 62 simultaneously with the supply of the gas from the gas supply nozzles 51 to 54, the solvent vapor is drawn into the swirling airflow.
[0024]
In this example, the resist liquid is supplied onto the glass substrate 1 in a state where the spin chuck 2 is stopped. However, the spin chuck 2 is rotated at the above-described rotation speed and gas is supplied from the gas supply nozzles 51 to 54. The angular velocity of the swirling air flow, for example, the maximum angular velocity is set to be substantially the same as the angular velocity of the glass substrate 1. In this case, the gas supply amount is adjusted so that the angular velocity of the swirling air flow coincides with the rotation speed of the glass substrate. And the supply amount of the solvent is controlled. In this state, the resist solution may be supplied from the chemical solution discharge nozzle 6 to the center of the glass substrate 1. In addition, although the solvent vapor is contained in the carrier gas, a mist of the solvent may be contained and supplied to the space S. In this case, when the mist reaches the surface of the glass substrate 1, It is preferable to form a mist having a size enough to evaporate to vapor.
[0025]
The gas flow rates of the gas supply nozzles 51 to 54 are set so that the maximum angular velocity of the swirling airflow is substantially the same as the angular velocity of the glass substrate 1. When the glass substrate 1 is rotating at 2000 rpm, four The total gas introduction amount of the gas supply nozzles 51 (52, 53, 54) is 40 L / sec. The calculation method is as follows, for example.
[0026]
Assuming that the length of one side of the substrate is L, the length of the diagonal line is (L) ^1/2 And radius (L) ^1/2 / 2 circle. Assuming the angular velocity ω, the velocity v of the maximum airflow on the substrate is v = ((L) ^1/2 / 2) ω. In order to introduce gas so that the swirling flow has this speed, it is assumed that when the opening area of the opening 41 of the outer cup 4 is A, the supply amount Q is Q = Av, and gas is introduced from four places of the cup. , The total amount is 4Q. In the case of a 6-inch reticle substrate, L = 0.152 [m], R = 0.125 [m], rotation speed 2000 rpm, opening area of a cup having a gas supply port 0.003 [m] ² ], Q = 0.003 × ((((L) ^1/2 L × 0.152) / 2) × 2000/60 = 0.010 [m ³ / Sec]. A gas of 10 L / sec is introduced per location (per gas supply pipe). If there are four locations (four), a total amount of 40 L / sec will be introduced.
[0027]
Then, the chemical solution (chemical solution scattered from the outer periphery) shaken off by the rotation of the glass substrate 1 goes downward from the gap between the planar portion 24 and the first guide ring 31, and the first guide ring 31 and the second guide ring 32 and is discarded from the drain port 43. Further, a part of the down flow flowing in the coating apparatus and the gas supplied from the gas supply units 51 to 54 pass between the first guide ring 31 and the outer cup 4 while forming a swirling airflow, and form the outer chamber. The air is exhausted from the exhaust port 45 through the exhaust port 45.
[0028]
Here, the manner in which a resist solution as a chemical solution is applied to the surface of the glass substrate 1 and the resist solution spreads will be described in detail with reference to FIG. The glass substrate 1 is rotated, for example, clockwise at 2000 rpm, whereby a centrifugal force acts from the center of the glass substrate 1 to the outside, and the resist liquid spreads from the center to the outside due to the centrifugal force. Then, a space is cut by the corner of the glass substrate 1 and, when viewed from the corner, an airflow in a counterclockwise direction is about to be formed. On the other hand, the gas supplied from the gas supply nozzles 51 to 54 forms a swirling airflow that swirls clockwise in the movement area on the corner surface of the glass substrate 1. Considering in more detail, the gas forms a swirling airflow along the surface of the planar portion 24 at substantially the same height as the surface of the glass substrate 1, and as a result, moves clockwise in the moving region on the corner surface of the glass substrate 1. A swirling swirling airflow is formed. In this example, since the ring-shaped member 100 is located above the rotation locus of the corner of the glass substrate 1, a swirling airflow with little turbulence is formed between the ring-shaped member 100 and the plane portion 24. . ,
Then, since the gas flow rate is set such that the maximum angular velocity of the swirling airflow is substantially the same as the angular velocity of the glass substrate 1 in the calculation, the counterclockwise swirling airflow is substantially offset by the clockwise airflow, or The counterclockwise swirling airflow is weakened, and the volatilization of the solvent from the resist solution on the corner surface is suppressed. Furthermore, since the solvent vapor is contained in the swirling airflow from the solvent supply nozzles 61 and 62, the solvent vapor can be further suppressed by the presence of the solvent vapor.
[0029]
As a result, according to the above-described embodiment, even at the corners of the glass substrate 1 having a rectangular shape, the resist solution is shaken off to the same extent as the other portions, and the viscosity of the coating solution due to the active evaporation of the solvent at the corners It is possible to suppress the rise, and from this, it is possible to prevent the film thickness from being locally increased at the corners. Therefore, the thickness profile of the resist film on the glass substrate 1 is improved, the uniformity of the resist and the pattern is improved, and a decrease in the yield can be suppressed.
[0030]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the coating apparatus according to the second embodiment, as shown in FIG. 5, a solvent tank 58 serving as a solvent vapor generating unit serving as a solvent supply unit is provided in a gas supply path 55 of gas supply pipes 51 to 54. The gas from the supply source 56 is blown into the solvent tank 58 as a carrier gas, the solvent vapor is taken away from the solvent tank 58, and the gas containing the solvent vapor is supplied from the gas supply pipes 51 to 54 into the space S in the same manner as in the above-described embodiment. To supply it. Also in this case, the swirling airflow is formed in the same direction as the rotation direction of the glass substrate 1, and since the swirling airflow contains the solvent vapor, the same effect as in the above-described embodiment is obtained.
[0031]
In the second embodiment, the gas supply units 51 to 54 may be provided near the spin chuck 2 as shown in FIG.
[0032]
Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the spin chuck 2 has a notch at the bottom of the recess 23 corresponding to the corner of the glass substrate 1 and has an outer surface of the recess 23. A portion corresponding to the corner is also cut out in the shape portion 24. With this configuration, although not shown, for example, using a transfer arm provided with support members for supporting the corners of the glass substrate 1 at four corners of a horseshoe-shaped arm, the transfer arm and the spin chuck 2 are relatively moved. The glass substrate 1 can be delivered by moving up and down.
[0033]
In the present invention, as in the first and second embodiments, it is preferable that the planar portion 24 be provided outside the mounting region of the glass substrate 1 in the spin chuck 2. Since the formation of the swirling airflow in the same direction as the rotation direction of the substrate 1 has an effect of suppressing the evaporation of the solvent from the corner surface, the planar portion 24 is not always necessary. When the planar portion 24 is provided, the difference in height between the planar portion 24 and the surface of the glass substrate 1 is preferably, for example, within 1 mm.
[0034]
In the present invention, it is preferable to include the solvent vapor or the solvent mist in the swirling airflow, but it is also possible to supply only the gas without including these.
[0035]
Further, in the present invention, the gas supply unit and the solvent supply unit may be provided on the surrounding member, for example, the outer cup 4 without providing the ring-shaped member 100. FIG. 10 is a diagram showing a third embodiment of the present invention showing an example of such a configuration. In this example, the gas supply nozzles 51 to 54 are provided at positions below the upper surface of the outer cup 4 and facing the opening 41, and the same operation and effect can be obtained in this case. Also in this case, the ring-shaped member 100 may be provided similarly to FIG. 1 to form a swirling airflow below the ring-shaped member 100.
[0036]
Hereinafter, a configuration example of a coating film forming apparatus in which the coating apparatus of the present invention is incorporated will be described with reference to FIGS. In the figure, B1 is a carrier block for carrying in and out a carrier C containing, for example, five substrates, for example, a glass substrate 1 which is a mask substrate, and this carrier block B1 is a carrier mounting member on which the carrier C is mounted. It has a placing section 8 and a delivery means 81.
[0037]
The transfer means 81 takes out the substrate 1 from the carrier C, and can move left and right, front and rear, freely move up and down, and vertically so as to transfer the taken out substrate 1 to the processing section B2 provided on the back side of the carrier block B1. It is configured to be rotatable around an axis.
[0038]
A main transfer unit 82 is provided at the center of the processing unit B2, and for example, the coating unit 83 and the phenomenon unit 84 are located on the right side and the cleaning unit 85 is located on the left side so as to surround the carrier unit B2 when viewed from the back, for example. However, shelf units U1 and U2 in which heating / cooling system units and the like are stacked in multiple stages are arranged on the front side and the back side, respectively. The coating unit 83 is a unit for applying a resist solution, which is the coating apparatus of the present invention. The developing unit 84 is a unit for performing a developing process by applying a developing solution to a substrate after exposure for a predetermined period of time. The unit 85 is a unit for cleaning the substrate before applying the resist liquid.
[0039]
The shelf units U1 and U2 are configured by stacking a plurality of units. For example, as shown in FIG. 8, a heat treatment unit 86, a cooling unit 87, and a transfer unit 88 for the substrate 1 are vertically allocated. I have. The main transport unit 82 is configured to be able to move up and down, move forward and backward, and rotate around a vertical axis, and to transport the substrate 1 among the shelf units U1 and U2, the coating unit 83, the developing unit 84, and the cleaning unit 85. have. However, in FIG. 8, the transfer means 89 and the main transport means 82 are not shown for convenience.
[0040]
The processing section B2 is connected to an exposure apparatus B4 via an interface section B3. The interface unit B3 includes a delivery unit 89, which is configured to be movable up and down, left and right, back and forth, and rotatable around a vertical axis, for example, between the processing block B2 and the exposure apparatus B4. The transfer of the substrate 1 is performed.
[0041]
The flow of the substrate 1 in such a coating film forming apparatus will be described below. First, the substrate 1 is carried into the carrier mounting section 8 from the outside, and received by the main transport means 82 from the delivery means 89 via the delivery unit 88 of the shelf unit U1. And is sequentially conveyed to a predetermined unit. For example, a predetermined cleaning process is performed in the cleaning unit 85, and heating and drying are performed in one of the heat treatment units, then adjusted to a predetermined temperature in the cooling unit 87, and the components of the coating film are formed in the coating unit 83. Is applied with a resist solution in which is dissolved in a solvent.
[0042]
Subsequently, the substrate 1 is heated to a predetermined temperature in one of the heat treatment units and subjected to a pre-bake treatment for evaporating and removing the solvent in the resist solution. It is adjusted and then transferred by the main transfer means 82 to the transfer means 89 of the interface section B3 via the transfer unit 88 of the shelf unit U2, transferred by the transfer means 89 to the exposure device B4, and subjected to predetermined exposure processing. Is Thereafter, the substrate 1 is transported to the processing section B2 via the interface section B3, and is heated to a predetermined temperature by one of the heat treatment units to perform the post-exposure bake processing. Next, after being cooled to a predetermined temperature by the cooling unit 87 and temperature-adjusted, a developing solution is filled in the developing unit 84 and a predetermined developing process is performed. The substrate 1 on which the predetermined circuit pattern is formed is returned to, for example, the original carrier C via the main transport unit 82 and the transfer unit 81 of the carrier block B1.
[0043]
【Example】
Next, an example for confirming the effect of the present invention will be described.
[0044]
FIG. 9A is a thickness distribution diagram of the resist film on the surface of the glass substrate 1 in a case where the spin coating is performed without creating the swirling airflow using the apparatus described in the first embodiment. FIG. 9B is a film thickness distribution diagram when spin coating is performed by creating a swirling airflow in the same direction as the rotation direction of the glass substrate 1. Although the process conditions are the same as those of the first embodiment, specific test conditions will be described below.
-Substrate size: a glass substrate with a side length of 152 ± 0.4 mm and a thickness of 6.35 mm
The rotation speed of the substrate: 2000 rpm for the first 3 seconds, and 100 rpm for the next 30 seconds
・ Target thickness of resist film: 0.6 μm
・ Amount of gas introduced per gas supply nozzle: 10 L / sec
The white portion on the surface of the glass substrate 1 has an average thickness of 0.6 μm or less, and the hatched portion indicates the average thickness of 0.6 μm or more. 9 (a) and 9 (b), the distribution range of the average film thickness of 0.6 μm or less spreads uniformly to the four corners of the substrate in FIG. 9 (a). It is understood that the in-plane uniformity of the film thickness can be improved by forming a swirling airflow swirling in the same direction as the rotation direction of.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, in applying a coating liquid by spin coating on a square substrate, a swirling airflow is formed in the same direction as the rotation direction of the substrate, so that evaporation of the solvent at the corners of the substrate can be suppressed. As a result, high in-plane uniformity of the thickness of the coating film can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a coating apparatus according to a first embodiment of the coating apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a coating device according to a first embodiment of the coating device of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view of a spin chuck used in the coating apparatus.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of airflow in the coating device.
FIG. 5 is a schematic plan view showing a coating device according to a second embodiment of the coating device of the present invention.
FIG. 6 is a schematic perspective view of a spin chuck used in a second embodiment.
FIG. 7 is a plan view showing an entire configuration of an example of a coating film forming apparatus using the coating apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing the entire configuration of the coating film forming apparatus.
FIG. 9 is a schematic plan view showing the results of a test performed to confirm the effects of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a coating device according to a third embodiment of the coating device of the present invention.
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a conventional coating apparatus.
FIG. 12 is a schematic view showing a conventional coating apparatus.
[Explanation of symbols]
W wafer
1 Glass substrate
2 Spin chuck
22 circular plate
23 recess
24 planar part
4 Outer cup
S space
51-54 Gas supply nozzle
55 gas supply pipe
58 Solvent tank
61-64 Solvent supply nozzle
66 Solvent tank which is the solvent generating part

Claims

In a coating apparatus that applies a chemical solution obtained by dissolving components of a coating film in a solvent to a square substrate,
A substrate holding unit that holds the square substrate horizontally and rotates to spread the chemical solution supplied to the surface of the substrate by centrifugal force,
A chemical supply nozzle for supplying a chemical to a central portion of the substrate held by the substrate holding part,
A gas supply unit for supplying a gas in the rotation direction to form a swirling airflow swirling in the rotation direction of the substrate at a peripheral portion of the substrate held by the substrate holding unit. Coating device.

An enclosing member provided so as to surround the periphery of the substrate held by the substrate holding portion,
The coating apparatus according to claim 1, wherein the gas supply unit supplies a gas to a space surrounded by the surrounding member.

When supplying gas to form a swirling air flow, the gas supply unit is located at a gas supply position close to the height of the substrate holding unit, and a withdrawal position that does not interfere with the substrate when loading or unloading the substrate from the substrate holding unit. The coating apparatus according to claim 1, further comprising a moving unit configured to move the coating apparatus between the coating apparatus and the coating apparatus.

The coating apparatus according to claim 3, wherein the gas supply unit is provided on a ring-shaped member facing the substrate holding unit and moving up and down by the elevating unit.

The coating apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas supply unit supplies a gas containing a vapor or mist of a solvent and a carrier gas.

The coating apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a solvent supply unit provided separately from the gas supply unit and configured to supply solvent vapor or mist to the swirling airflow.

The coating apparatus according to claim 6, wherein the solvent supply unit includes a plurality of solvent supply ports arranged along a circumferential direction of the substrate.

The coating apparatus according to claim 1, wherein the gas supply unit includes a plurality of gas supply ports arranged along a circumferential direction of the substrate holding unit.

9. The substrate holder according to claim 1, wherein the substrate holder surrounds a periphery of the mounting area of the substrate and has a planar portion whose surface is located at substantially the same height as the surface of the substrate. The coating device as described in the above.

The coating apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the gas flow rate in the gas supply unit is set such that the angular velocity of the swirling airflow is substantially equal to the angular velocity of the substrate.

In a coating method in which a chemical solution obtained by dissolving components of a coating film in a solvent is applied to a square substrate,
A step of holding the rectangular substrate horizontally on the substrate holding unit,
A step of supplying a chemical solution from a chemical solution supply nozzle to a central portion of the substrate held by the substrate holding unit,
Rotating the substrate holder, and spreading the chemical solution supplied to the surface of the substrate by centrifugal force,
A step of supplying a gas in the direction of rotation of the substrate when the substrate holding part is rotating to form a swirling airflow that swirls in the direction of rotation.

The coating method according to claim 11, further comprising, after performing the step of holding the substrate horizontally on the substrate holding unit, setting a gas supply unit for forming a swirling airflow at a gas supply position.

13. The coating method according to claim 11, wherein the flow rate of the gas is set such that the angular velocity of the swirling airflow is substantially equal to the angular velocity of the substrate.

14. The coating method according to claim 11, wherein the gas is a gas containing a vapor or mist of a solvent and a carrier gas.

The coating method according to any one of claims 11 to 13, wherein a solvent vapor or mist is supplied to the swirling airflow separately from the supply of the gas.

The swirling airflow is a part of the substrate holding part, surrounds the periphery of the substrate mounting area, and is formed along the surface of the planar part whose surface is located at substantially the same height as the surface of the substrate. The coating method according to any one of claims 11 to 15, wherein: