JP2009021268A - Substrate processing equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば半導体ウエハやLCDガラス基板等の基板に塗布液を塗布して処理する基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus for applying a coating liquid to a substrate such as a semiconductor wafer or an LCD glass substrate.
一般に、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技術では、基板例えば半導体ウエハ(以下にウエハという)表面に塗布液であるレジスト液を塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に所望の回路パターンを形成する、一連の工程によって行われている。 In general, in a photolithography technique in a semiconductor device manufacturing process, a resist solution, which is a coating solution, is applied to the surface of a substrate, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer), and the resist film formed thereby is applied to a predetermined circuit pattern. The exposure is performed, and the exposure pattern is developed to form a desired circuit pattern on the resist film.
上述のレジスト塗布処理では、保持手段であるスピンチャックによってウエハを回転可能に保持し、回転するウエハの表面中心にレジスト液を供給し、回転による遠心力によりウエハ上のレジスト液を拡散させて、ウエハ表面に均一なレジスト膜を形成する。 In the resist coating process described above, the wafer is rotatably held by a spin chuck that is a holding means, a resist solution is supplied to the center of the surface of the rotating wafer, and the resist solution on the wafer is diffused by a centrifugal force caused by the rotation. A uniform resist film is formed on the wafer surface.
しかし、特に大型ウエハ(例えば、300mmより大きいサイズのウエハ)においては回転数を上げると外周部の周速度が速くなると共に、溶媒の蒸発によりレジスト液の乾燥も早くなり、一般に「風きり跡」と呼ばれる、外周部の膜厚が厚くなって膜厚が不均一になるという問題がある。 However, especially in a large wafer (for example, a wafer having a size larger than 300 mm), increasing the number of rotations increases the peripheral speed of the outer peripheral portion and also accelerates the drying of the resist solution due to the evaporation of the solvent. There is a problem that the film thickness of the outer peripheral part becomes thick and the film thickness becomes non-uniform.
この問題を解決する手段として、回転するウエハにレジスト液を供給する処理空間に、空気より動粘性係数の高いガス例えばヘリウム(He)ガスを供給してウエハ外周の膜厚均一性の乱れを下げる塗布技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、Heガスをウエハの上側から鉛直下向きに供給する方法であり、ウエハ表面にHeガス雰囲気を作る際に、Heの比重が空気に比べ約1/10であるため、Heガスが浮力により上方へ移動し、Heガスをウエハ表面に留まらせておくことが難しいという問題があった。
However, the technique described in
特に、大型のウエハの場合、ウエハ全面を最適な濃度(60%以上)のHeガスで覆うためには、Heガスのパージ流速を上げるか、Heガスパージノズルを大型のものにする必要がある。しかし、Heガスのパージ流速を上げると、その流速の勢いが強すぎるため、ウエハ表面の気流が大きく乱れ、不均一な膜の乾燥が生じ、膜厚の不均一を招く問題があった。また、Heガスパージノズルを大きくすると、装置の大型化を招くと共に、部材の大型化によるコストアップやノズルへのレジストの付着の問題があった。 In particular, in the case of a large wafer, in order to cover the entire wafer surface with He gas having an optimum concentration (60% or more), it is necessary to increase the He gas purge flow rate or make the He gas purge nozzle large. However, when the He gas purge flow rate is increased, the momentum of the flow rate is too strong, so that the airflow on the wafer surface is greatly disturbed, resulting in non-uniform film drying, and non-uniform film thickness. Further, when the He gas purge nozzle is enlarged, the apparatus is increased in size, and there is a problem that the cost is increased due to the increase in the size of the member and the resist is attached to the nozzle.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、空気より動粘性係数の高いガスを効率的に使用して塗布膜厚の均一性の向上を図れるようにし、かつ、発生するミストの付着を抑制すると共に、スループットの向上を図れるようにした基板処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to improve the uniformity of the coating film thickness by efficiently using a gas having a higher kinematic viscosity coefficient than air, and to prevent the generated mist from adhering. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of suppressing the throughput and improving the throughput.
上記課題を解決するために、この発明の基板処理装置は、空気より動粘性係数の高いガスの雰囲気中で、回転する被処理基板に塗布液を吐出し、塗布液中の溶剤を蒸発させて被処理基板の表面に塗布膜を形成する基板処理装置であって、被処理基板の表面を下向きにして回転可能に保持する保持手段と、上記保持手段によって保持された被処理基板を収容する開閉可能な処理容器と、上記保持手段によって保持された被処理基板の表面に向かって塗布液を吐出する塗布液供給ノズルと、上記保持手段によって保持された被処理基板の表面に向かって塗布液の溶剤を吐出する溶剤供給ノズルと、上記保持手段によって保持された被処理基板の表面に向かって上記ガスを供給するガス供給手段と、を具備することを特徴とする。この場合、上記ガスは空気より比重の小さいヘリウム(He)ガスである方が好ましい(請求項2)。 In order to solve the above problems, a substrate processing apparatus of the present invention discharges a coating liquid onto a rotating substrate to be processed in a gas atmosphere having a higher kinematic viscosity coefficient than air, and evaporates the solvent in the coating liquid. A substrate processing apparatus for forming a coating film on a surface of a substrate to be processed, the holding means for rotatably holding the surface of the substrate to be processed downward, and opening / closing for accommodating the substrate to be processed held by the holding means A possible processing container, a coating liquid supply nozzle that discharges the coating liquid toward the surface of the substrate to be processed held by the holding means, and a coating liquid supply toward the surface of the substrate to be processed held by the holding means. A solvent supply nozzle that discharges the solvent and a gas supply unit that supplies the gas toward the surface of the substrate to be processed held by the holding unit are provided. In this case, the gas is preferably helium (He) gas having a specific gravity smaller than that of air (claim 2).
このように構成することにより、処理容器内に収容された下向きの被処理基板の表面層に、空気より動粘性係数の高いガス(Heガス)の雰囲気を効率的に形成することができる。 With this configuration, an atmosphere of a gas (He gas) having a higher kinematic viscosity coefficient than air can be efficiently formed on the surface layer of the substrate to be processed that is housed in the processing container.
この発明において、上記処理容器は、保持手段によって保持された被処理基板の外側及び下側を包囲する上部が開口した下部容器体と、上記保持手段に気水密に装着され、かつ、上記下部容器体の開口部を気水密に閉塞する蓋体とを具備し、上記下部容器体と蓋体を相対的に接離移動する移動機構を具備する方が好ましい(請求項3)。 In the present invention, the processing container includes a lower container body having an open upper portion surrounding the outside and lower side of the substrate to be processed held by the holding means, and the lower container is attached to the holding means in a gas-tight manner. It is preferable to include a lid that closes the opening of the body in an air-watertight manner, and to include a moving mechanism that moves the lower container body and the lid relative to and away from each other.
このように構成することにより、被処理基板の処理容器内への収容及び処理容器内からの取り出しを容易にすると共に、密閉された処理容器内においてガス雰囲気中での塗布処理を行うことができる。 With this configuration, the substrate to be processed can be easily accommodated in and removed from the processing container, and the coating process can be performed in a gas atmosphere in the sealed processing container. .
また、上記ガス供給手段は、保持手段によって保持された被処理基板の表面における中心部の直下に位置するガス供給ノズルによって形成する方がよく、かつ、このガス供給ノズルは、同心円上に塗布液供給ノズルと溶剤供給ノズルを設けた切換移動可能な揺動体に設けられる方が好ましい(請求項4)。 Further, the gas supply means is preferably formed by a gas supply nozzle located immediately below the central portion of the surface of the substrate to be processed held by the holding means, and the gas supply nozzle is formed on the concentric circle on the coating liquid. It is preferable to be provided on a swingable movable body provided with a supply nozzle and a solvent supply nozzle.
このように構成することにより、処理容器内の被処理基板の表面層へのガスの供給と、被処理基板表面への塗布液の吐出及び溶剤の吐出を切換操作によって選択的に行うことができる。 With this configuration, the gas supply to the surface layer of the substrate to be processed in the processing container, the discharge of the coating liquid to the surface of the substrate to be processed, and the discharge of the solvent can be selectively performed by a switching operation. .
また、この発明において、上記処理容器の上部に、保持手段によって保持された被処理基板の裏面側にガスを供給する補助ガス供給手段を更に具備するようにしてもよい(請求項5)。 Moreover, in this invention, you may make it further comprise the auxiliary gas supply means which supplies gas to the back surface side of the to-be-processed substrate hold | maintained by the holding means at the upper part of the said process container.
このように構成することにより、ガス供給手段空のガスの供給に加えて、補助ガス供給手段から被処理基板の裏面側にガスを供給することができる。 With this configuration, in addition to supplying the gas supply means empty gas, it is possible to supply gas from the auxiliary gas supply means to the back side of the substrate to be processed.
加えて、この発明において、上記処理容器の下部に接続する排気管路に開度調整可能な弁を介設した排気機構と、上記処理容器内の圧力を検出する圧力センサと、上記処理容器内のガスの濃度を検出するガス濃度センサと、上記圧力センサ及びガス濃度センサからの検出信号が伝達され、その検出信号に基づいて上記処理容器内の圧力及びガス濃度を調整すべく上記排気機構の弁に制御信号を伝達する制御手段と、を具備する方が好ましい(請求項6)。 In addition, in the present invention, an exhaust mechanism in which an opening adjustment valve is provided in an exhaust pipe connected to the lower portion of the processing container, a pressure sensor for detecting the pressure in the processing container, and the inside of the processing container A gas concentration sensor for detecting the concentration of the gas, and detection signals from the pressure sensor and the gas concentration sensor are transmitted, and the exhaust mechanism is configured to adjust the pressure and gas concentration in the processing container based on the detection signals. And a control means for transmitting a control signal to the valve.
このように構成することにより、圧力センサによって検出された処理容器内の圧力と、ガス濃度センサによって検出された処理容器内のガスの濃度に基づいて排気機構の弁を制御して、処理容器内の圧力及びガス濃度を調整することができる。 With this configuration, the exhaust mechanism valve is controlled based on the pressure in the processing container detected by the pressure sensor and the gas concentration in the processing container detected by the gas concentration sensor. The pressure and gas concentration can be adjusted.
以上に説明したように、この発明の基板処理装置は、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。 As described above, since the substrate processing apparatus of the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
(1)請求項1,2記載の発明によれば、被処理基板の表面層に、空気より動粘性係数の高いガス(Heガス)の雰囲気を効率的に形成することができるので、被処理基板の面内における塗布膜厚を均一にすることができる。また、少ないガスによって被処理基板表面層を迅速にガス雰囲気に置換することができるので、スループットの向上が図れる。更にまた、発生するミストの被処理基板への付着を低減することができる。 (1) According to the first and second aspects of the invention, an atmosphere of a gas (He gas) having a higher kinematic viscosity coefficient than air can be efficiently formed on the surface layer of the substrate to be processed. The coating film thickness in the plane of the substrate can be made uniform. In addition, since the surface layer of the substrate to be processed can be quickly replaced with a gas atmosphere with a small amount of gas, the throughput can be improved. Furthermore, the adhesion of the generated mist to the substrate to be processed can be reduced.
(2)請求項3記載の発明によれば、上記(1)に加えて、更に被処理基板の処理容器内への収容及び処理容器内からの取り出しを容易にすると共に、密閉された処理容器内においてガス雰囲気中での塗布処理を行うことができる。
(2) According to the invention described in
(3)請求項4記載の発明によれば、処理容器内の被処理基板の表面層へのガスの供給と、被処理基板表面への塗布液の吐出及び溶剤の吐出を切換操作によって選択的に行うことができるので、上記(1),(2)に加えて、更に装置の小型化が図れると共に、ガス供給、溶剤吐出及び塗布液吐出を画一的に、かつ、確実に行うことができる。
(3) According to the invention described in
(4)請求項5記載の発明によれば、ガス供給手段空のガスの供給に加えて、補助ガス供給手段から被処理基板の裏面側にガスを供給することができるので、上記(1)〜(3)に加えて、更にガス雰囲気の置換を迅速にすることができると共に、スループットの向上を図ることができる。 (4) According to the invention described in claim 5, in addition to the supply of the gas supply means empty gas, the gas can be supplied from the auxiliary gas supply means to the back side of the substrate to be processed. In addition to (3), the gas atmosphere can be replaced more quickly, and the throughput can be improved.
(5)請求項6記載の発明によれば、圧力センサによって検出された処理容器内の圧力と、ガス濃度センサによって検出された処理容器内のガスの濃度に基づいて排気機構の弁を制御して、処理容器内の圧力及びガス濃度を調整することができるので、上記(1)〜(4)に加えて、更に処理室内のガス雰囲気を最適な状態に維持することができ、処理効率の向上を図ることができる。 (5) According to the invention described in claim 6, the valve of the exhaust mechanism is controlled based on the pressure in the processing container detected by the pressure sensor and the gas concentration in the processing container detected by the gas concentration sensor. Since the pressure and gas concentration in the processing container can be adjusted, in addition to the above (1) to (4), the gas atmosphere in the processing chamber can be maintained in an optimum state, and the processing efficiency can be improved. Improvements can be made.
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布処理装置に適用した場合について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, a case where the substrate processing apparatus according to the present invention is applied to a semiconductor wafer resist coating processing apparatus will be described.
図1は、この発明に係る基板処理装置の一例を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a substrate processing apparatus according to the present invention.
この発明の基板処理装置は、被処理基板である半導体ウエハW(以下にウエハWという)の表面を下向きにして例えば真空吸着によって保持する保持手段であるスピンチャック1と、このスピンチャック1を回転駆動するモータ2と、スピンチャック1によって保持されたウエハWを収容する開閉可能な処理容器10と、スピンチャック1によって保持されたウエハWの表面に向かって塗布液であるレジスト液を吐出する塗布液供給ノズル41(以下にレジストノズル41という)と、スピンチャック1によって保持されたウエハWの表面に向かってレジスト液の溶剤であるシンナーを吐出する溶剤供給ノズル42(以下にシンナーノズル42という)と、スピンチャック1によって保持されたウエハWの表面に向かって空気より動粘性係数が高く、かつ、空気より比重の小さいガスであるHeガスを供給するガス供給手段40と、を具備している。
A substrate processing apparatus according to the present invention includes a
上記処理容器10は、スピンチャック1によって保持されたウエハWの外側及び下側を包囲する上部が開口した下部容器体11と、下部容器体11の開口部12を気水密に閉塞する蓋体13とで構成されており、下部容器体11の移動機構14と、蓋体13の移動機構15によって、蓋体13と下部容器体11が相対的に接離移動するように構成されている。
The
この場合、下部容器体11は、中央部に凹部16を有し、外周縁に外方に向かって下り勾配の傾斜片17と、この傾斜片17の先端から垂下する折曲片18を有する円板部19と、この円板部19の傾斜片17の内方側に位置する内周壁20aと、折曲片18の外方に隙間をおいて位置する外周壁20bと、内周壁20aと外周壁20bの下端同士を連結する外方に向かって下り勾配を有する底部20cとからなる周溝部20と、外周壁20bの上端から内方側に水平状に延在する開口縁部21とで構成されている。開口縁部21の上面には、下部容器体11と蓋体13の閉塞時に気水密性を維持するためのOリング22が嵌着されている。
In this case, the
また、下部容器体11の周溝部20の底部20cの外周側には、ドレイン口23aが設けられており、このドレイン口23aにドレイン管24が接続されている。また、周溝部20における複数箇所には貫通口23bが設けられており、これら貫通口23bに、開口端が若干上方に位置するように排気管路25が嵌挿され、各排気管路25は継手26を介して工場外部に排気する主排気管路27に接続されている。また、主排気管路27には、開度調整可能な弁であるオートダンパ28が介設されている。これら排気管路25、主排気管路27及びオートダンパ28によって排気機構30が構成されている。
A
なお、下部容器体11の中央部に設けられた凹部16は、底部が狭小テーパ状に形成されており、その最下端に設けられた貫通口23cにドレイン管31が接続されている。
The
上記のように構成される下部容器体11の下部の一側にはブラケット11aが突設されており、ブラケット11aに、装置の固定側に立設された第1の移動機構である第1のシリンダ14のピストンロッド14aが連結されている。したがって、第1のシリンダ14の駆動によるピストンロッド14aの伸縮動作によって下部容器体11が鉛直方向に上下移動する。
A
一方、蓋体13は、スピンチャック1の回転軸1aに磁性流体シール部材3を介在し、また、モータ2の外周面に筒状のスライド用シール部材4を介在してスピンチャック1に気水密に装着されている。この場合、蓋体13は、スライド用シール部材4を介在してモータ2の外周を包囲する摺動筒部32と、この摺動筒部32の下端から外方に延在する円板状の天板部33と、天板部33の外周縁に円筒状垂下片34が設けられている。このように構成される蓋体13の天板部33は、下部容器体11の開口縁部21の上面を被覆し、円筒状垂下片34は、下部容器体11の外周壁20bの外周を被覆するようになっている。
On the other hand, the
また、蓋体13の摺動筒部32の上端の一側にはブラケット32aが突設されており、ブラケット32aに、装置の固定部35に固定された第2の移動機構である第2のシリンダ15のピストンロッド15aが連結されている。したがって、第2のシリンダ15の駆動によるピストンロッド15aの伸縮動作によって蓋体13が鉛直方向に上下移動する。
Also, a
上記のように構成される下部容器体11を上下移動する第1のシリンダ14と、蓋体13を上下移動する第2のシリンダ15の駆動によって、下部容器体11と蓋体13が相対的に接離移動される。
By driving the
なお、上記説明では、下部容器体11及び蓋体13の移動機構がシリンダ14,15によって形成される場合について説明したが、移動機構は下部容器体11と蓋体13を相対的に接離移動する機構であれば必ずしもシリンダである必要はなく、シリンダに代えて例えばボールねじ機構やタイミングベルト機構等を用いてもよい。また、下部容器体11又は蓋体13の一方を他方に対して接離移動する移動機構を用いてもよい。
In the above description, the movement mechanism of the
また、上記ガス供給手段40は、スピンチャック1によって保持されたウエハWの表面における中心部の直下に位置するガス供給ノズルによって形成されている。このガス供給手段すなわちガス供給ノズル40は、同心円上にレジストノズル41とシンナーノズル42を設けた切換移動可能な揺動体43に設けられて、上記下部容器体11の凹部16内に収容されている。この場合、ガス供給ノズル40とレジストノズル41及びシンナーノズル42は、互いに等間隔すなわち120°の間隔をおいて揺動体43の外周部に突設されている。また、揺動体43は例えば正逆回転可能なノズル切換モータ44に連結されており、ノズル切換モータ44が240°の範囲で揺動すなわち切換動作することで、ガス供給ノズル40、レジストノズル41又はシンナーノズル42のいずれか一つがスピンチャック1によって保持されたウエハWの表面における中心部の直下に位置する。
Further, the gas supply means 40 is formed by a gas supply nozzle located immediately below the center of the surface of the wafer W held by the
なお、図2に示すように、ガス供給ノズル40は、流量調整可能な開閉弁V1を介設したHeガス供給管45aを介してHeガス供給源45に接続されている。また、レジストノズル41は、開閉弁V2を介設したレジスト供給管46aを介してレジスト供給源46に接続されている。また、シンナーノズル42は、開閉弁V3を介設したシンナー供給管47aを介してシンナー供給源47に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
また、処理容器10の蓋体13の天板部33に、スピンチャック1によって保持されたウエハWの裏面側に向かってHeガスを吐出(供給)する補助ガス供給手段である補助ガス供給ノズル40Aが設けられている。この補助ガス供給ノズル40Aは、ガス供給管45aから分岐された補助ガス供給管45bを介してHeガス供給源45に接続されている。
In addition, an auxiliary
また、処理容器10の蓋体13の天板部33には、処理容器10内の圧力を検出する圧力センサ50と、処理容器10内のHeガスの濃度を検出するガス濃度センサ51が設けられている。これら圧力センサ50及びガス濃度センサ51は制御部60に電気的に接続されており、圧力センサ50によって検出された処理容器10内の圧力検出信号及びガス濃度センサ51によって検出されたHeガス濃度検出信号が制御部60に伝達され、制御部60において予め記憶されたデータと比較演算処理される。すなわち、ガス濃度センサ51によって空気とHeガスとの割合を算出してHeガス濃度へ換算される。そして、制御部60からの制御信号が、上記流量調整可能な開閉弁V1と開度調整可能なオートダンパ28に伝達される。これにより処理容器10内が過剰な陽圧状態になるのを防止することがでると共に、処理容器10内のウエハWの表面層のHeガス濃度が最適な濃度例えば60%以上に設定することができる。また、Heガス供給源45からパージ(供給)されるHeガスの量は、排気機構30の排気量と同等かより多い量とする。このとき、圧力センサ50によって検出された圧力検出値とHeガスのパージ流量とを連動することで、処理容器10内が過剰な陽圧状態になるのを防止することがでる。また、Heガスパージを続けることで、ウエハWの裏面へのミストの回り込みを防ぐことができる。
The
なお、制御部60により処理容器10内の圧力が所定圧力以外になったことを認識した場合、あるいは、処理容器10内のHeガス濃度は所定濃度以外になったことを認識した場合には、制御部60からの信号がアラーム表示部70に伝達されるようになっている。
When the controller 60 recognizes that the pressure in the
なお、制御部60は、上記スピンチャック1の駆動モータ2、第1及び第2のシリンダ14,15、ノズル切換モータ44及び開閉弁V1,V2,V3に電気的に接続されている。これにより、制御部60からの制御信号に基づいてモータ2が所定の回転数で回転駆動し、また、第1及び第2のシリンダ14,15が駆動して、下部容器体11及び蓋体13を上下移動することができ、ノズル切換モータ44の切換駆動によってガス供給ノズル40,レジストノズル41又はシンナーノズル42の一つがウエハWの表面の直下位置に切り換えることができ、また、開閉弁V1,V2,V3が開閉操作され、ウエハWに向かってHeガス,レジスト液やシンナーが吐出(供給)される。
The controller 60 is electrically connected to the
なお、下部容器体11の円板部19における凹部16の近傍位置には、処理容器10内に不活性ガス例えば窒素(N2)ガスをパージするN2ガスパージノズル81が設けられ、また、下部容器体11の円板部19における外周側には、スピンチャック1によって保持されたウエハWの周縁部にリンス液(シンナー)を吐出するエッジリンスノズル82が設けられている。また、蓋体13の天板部33における摺動筒部32の近傍部位には、スピンチャック1によって保持されたウエハWの裏面に向かってリンス液(シンナー)を吐出するバックリンスノズル83が設けられている。
An
次に、この発明に係る基板処理装置の動作態様について、図3ないし図10を参照して説明する。まず、図3に示すように、第1及び第2のシリンダ14,15を駆動して下部容器体11と蓋体13を相対的に離反する方向に移動し、図示しない搬送アームによって下部容器体11と蓋体13との間に搬送されたウエハWをスピンチャック1によって吸着保持する。このとき、オートダンパ28は開放しており、下部容器体11内の空気は排気されている。
Next, the operation mode of the substrate processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3, the first and
次に、図4に示すように、第1及び第2のシリンダ14,15を駆動して下部容器体11と蓋体13を相対的に接する方向に移動し、下部容器体11と蓋体13を密接する。その後、直ちに開閉弁V1を開放してHeガス供給源45から吐出(供給)されるHeガスをガス供給ノズル40及び補助ガス供給ノズル40Aから処理容器10内に供給して、処理容器10内をHeガスで置換(パージ)する。このとき、オートダンパ28は閉じている。また、処理容器10内に供給されるHeガスは空気に比べて約1/10の比重であるので、処理容器10内の上部から順に置換され、スピンチャック1によって保持されたウエハWの表面層付近を速やかに置換して、Heガス濃度を高くする。この際、処理容器10の蓋体13は磁性流体シール部材3を介してスピンチャック1の回転軸1aに密閉されると共に、スライド用シール部材4を介してモータ2に密閉されているので、Heガスが外部に漏れる虞はない。
Next, as shown in FIG. 4, the first and
Heガスが供給されている間、ガス濃度センサ51によって処理容器10の上部のHeガス濃度が検出されており、ガス濃度センサ51によって所定の検出値{具体的には、最終目標のHeガス濃度(60%以上)より若干低い値}が検出されると、その検出信号が制御部60に伝達され、制御部60からの制御信号によって開閉弁V1が閉じる。このとき、圧力センサ50によって処理容器10内の圧力が検出され、その検出信号が制御部60に伝達され、制御部60からの制御信号に基づいて開閉弁V1が制御される。これにより、処理容器10内が過剰な陽圧状態となるのを回避することができる。
While the He gas is being supplied, the He gas concentration in the upper portion of the
次に、図5に示すように、ノズル切換モータ44を駆動して、ガス供給ノズル40に代えてシンナーノズル42をウエハWの表面直下に位置すると共に、モータ2を駆動してウエハWを低速回転(例えば、1000rpm)する。そして、回転しているウエハWの表面に向かってシンナーノズル42からシンナーを吐出して、ウエハWの表面全体をシンナー薄膜で覆う。
Next, as shown in FIG. 5, the
次に、図6に示すように、ノズル切換モータ44を駆動して、シンナーノズル42に代えてレジストノズル41をウエハWの表面直下に位置し、回転しているウエハWの表面に向かってレジストノズル41からレジスト液を吐出して、ウエハWの表面全体をレジスト膜で覆う。この際、ウエハWの回転により、ウエハWの中心より外周へ向けて気流が発生するが、この気流に見合う量のHeガスはガス供給ノズル40より吐出(供給)されており、ウエハ中心からウエハ外周に向けてHeガスの流れが形成される。これにより、最終目標となる高いHeガス濃度(60%以上)を安定して維持することができる。
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すように、ノズル切換モータ44を駆動して、レジストノズル41に代えてガス供給ノズル40をウエハWの表面直下に位置し、回転しているウエハWの表面に向かってガス供給ノズル40からHeガスを吐出して処理容器10内をHeガスで置換する。そして、目標とするレジスト膜厚を得るためのウエハWの回転数を高速(例えば、1800rpm)にして、レジスト中の溶剤成分を蒸発し、レジスト膜厚をウエハ全面で均一に乾燥させる。このとき、オートダンパ28を絞り調整することにより、ウエハ外周部のレジスト膜厚を制御することができ、ウエハ全面におけるレジスト膜厚の均一性を向上させることができる。なお、オートダンパ28の絞り調整によって排気流量を絞ることにより、処理容器10内の圧力が上がることになるが、これに応じてHeガスのパージ量も絞ることで、処理容器10内が過剰に陽圧になることを回避することができる。このことは、Heガスの使用量を減らすことにも貢献する。
Next, as shown in FIG. 7, the
次に、レジスト中の溶剤成分を蒸発させレジスト膜厚が目標値に達した後、図8に示すように、エッジリンスノズル82からウエハWの周縁部にリンス液(シンナー)を吐出すると共に、バックリンスノズル83からウエハWの裏面に向かってリンス液(シンナー)を吐出する。この段階では、乾燥が終了しているので、「風きり跡」が発生することがないため、Heガスのパージは必要ない。なお、Heガスのパージを絞ることも可能であり、場合によっては、他の気体(空気や窒素)のパージに切り換えるようにしてもよい。なお、排気は、オートダンパ28を元の排気量に戻して、発生したミストを回収するようにする。
Next, after the solvent component in the resist is evaporated and the resist film thickness reaches the target value, as shown in FIG. 8, a rinse liquid (thinner) is discharged from the edge rinse
上記サイドリンス処理及びバックリンス処理を実施した後、ウエハWの回転乾燥によりサイドリンスのシンナーが乾いたら、ウエハWの塗布処理は終了する。 After performing the side rinse process and the back rinse process, when the side rinse thinner is dried by rotational drying of the wafer W, the coating process of the wafer W is finished.
塗布処理が終了した後、図9に示すように、第1及び第2のシリンダ14,15が駆動して下部容器体11と蓋体13が相対的に離反する方向に移動する。この状態で、図示しない搬送アームが下部容器体11と蓋体13との間に進入して、スピンチャック1からウエハWを受け取り、処理容器10の外方へウエハWを搬出する。このとき、オートダンパ28は開放しており、下部容器体11内の空気は排気されている。
After the coating process is completed, as shown in FIG. 9, the first and
上記のようにして、塗布処理されたウエハWが搬出された後、次の塗布処理まで待機する。この待機中に、図10に示すように、レジストノズル41が直下に切り換わって、ダミーディスペンスによりレジストノズル41に付着するレジスト液を除去する。
As described above, after the coated wafer W is unloaded, the process waits for the next coating process. During this standby, as shown in FIG. 10, the resist
以後、上記と同様の動作を繰り返してウエハWのレジスト塗布処理を連続して行うことができる。 Thereafter, the resist coating process on the wafer W can be continuously performed by repeating the same operation as described above.
なお、上記実施形態では、この発明に係る基板処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布処理に適用した場合について説明したが、この発明に係る基板処理装置は、LCDガラス基板のレジスト塗布処理にも適用可能である。 In the above embodiment, the case where the substrate processing apparatus according to the present invention is applied to the resist coating process of a semiconductor wafer has been described. However, the substrate processing apparatus according to the present invention can also be applied to a resist coating process of an LCD glass substrate. It is.
W 半導体ウエハ(被処理基板)
1 スピンチャック(保持手段)
3 磁性流体シール部材
4 スライド用シール部材
10 処理容器
11 下部容器体
12 開口部
13 蓋体
14,15 シリンダ(移動機構)
22 Oリング
25 排気管路
27 主排気管路
28 オートダンパ(開度調整可能な弁)
30 排気機構
40 ガス供給ノズル(ガス供給手段)
40A 補助ガス供給ノズル(補助ガス供給手段)
41 レジストノズル(塗布液供給ノズル)
42 シンナーノズル(溶剤供給ノズル)
43 揺動体
44 ノズル切換モータ
50 圧力センサ(圧力検出手段)
51 ガス濃度センサ(ガス濃度検出手段)
60 制御部
V1 流量調整可能な開閉弁
W Semiconductor wafer (substrate to be processed)
1 Spin chuck (holding means)
3 Magnetic
22 O-
30
40A Auxiliary gas supply nozzle (Auxiliary gas supply means)
41 Resist nozzle (coating liquid supply nozzle)
42 Thinner nozzle (solvent supply nozzle)
43
51 Gas concentration sensor (gas concentration detection means)
60 Control unit V1 Flow rate adjustable on-off valve
Claims (6)
被処理基板の表面を下向きにして回転可能に保持する保持手段と、
上記保持手段によって保持された被処理基板を収容する開閉可能な処理容器と、
上記保持手段によって保持された被処理基板の表面に向かって塗布液を吐出する塗布液供給ノズルと、
上記保持手段によって保持された被処理基板の表面に向かって塗布液の溶剤を吐出する溶剤供給ノズルと、
上記保持手段によって保持された被処理基板の表面に向かって上記ガスを供給するガス供給手段と、を具備することを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus that forms a coating film on the surface of a substrate to be processed by discharging the coating solution onto a rotating substrate to be processed in a gas atmosphere having a higher kinematic viscosity coefficient than air and evaporating the solvent in the coating solution. And
Holding means for holding the surface of the substrate to be processed downward and rotatably,
An openable and closable processing container for accommodating a substrate to be processed held by the holding means;
A coating liquid supply nozzle that discharges the coating liquid toward the surface of the substrate to be processed held by the holding means;
A solvent supply nozzle for discharging the solvent of the coating liquid toward the surface of the substrate to be processed held by the holding means;
And a gas supply means for supplying the gas toward the surface of the substrate to be processed held by the holding means.
上記ガスが空気より比重の小さいヘリウム(He)ガスである、ことを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1,
The substrate processing apparatus, wherein the gas is helium (He) gas having a specific gravity smaller than that of air.
上記処理容器は、保持手段によって保持された被処理基板の外側及び下側を包囲する上部が開口した下部容器体と、上記保持手段に気水密に装着され、かつ、上記下部容器体の開口部を気水密に閉塞する蓋体とを具備し、上記下部容器体と蓋体を相対的に接離移動する移動機構を具備する、ことを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1 or 2,
The processing container includes a lower container body having an open upper portion surrounding the outside and lower side of the substrate to be processed held by the holding means, an air-tightly attached to the holding means, and an opening portion of the lower container body A substrate processing apparatus comprising: a lid body that closes and gas-tightly seals the lower container body and the lid body.
上記ガス供給手段は、保持手段によって保持された被処理基板の表面における中心部の直下に位置するガス供給ノズルによって形成され、このガス供給ノズルは、同心円上に塗布液供給ノズルと溶剤供給ノズルを設けた切換移動可能な揺動体に設けられている、ことを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The gas supply means is formed by a gas supply nozzle located immediately below the central portion of the surface of the substrate to be processed held by the holding means. The gas supply nozzle includes a coating liquid supply nozzle and a solvent supply nozzle on concentric circles. A substrate processing apparatus, characterized in that the substrate processing apparatus is provided in a switching body that can be switched and moved.
上記処理容器の上部に、保持手段によって保持された被処理基板の裏面側にガスを供給する補助ガス供給手段を更に具備する、ことを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1,
A substrate processing apparatus, further comprising auxiliary gas supply means for supplying a gas to the back side of the substrate to be processed held by the holding means, above the processing container.
上記処理容器の下部に接続する排気管路に開度調整可能な弁を介設した排気機構と、
上記処理容器内の圧力を検出する圧力センサと、
上記処理容器内のガスの濃度を検出するガス濃度センサと、
上記圧力センサ及びガス濃度センサからの検出信号が伝達され、その検出信号に基づいて上記処理容器内の圧力及びガス濃度を調整すべく上記排気機構の弁に制御信号を伝達する制御手段と、を具備することを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
An exhaust mechanism having a valve whose opening degree can be adjusted in an exhaust pipe connected to the lower part of the processing container;
A pressure sensor for detecting the pressure in the processing container;
A gas concentration sensor for detecting the concentration of gas in the processing container;
Control means for transmitting detection signals from the pressure sensor and the gas concentration sensor and transmitting a control signal to the valve of the exhaust mechanism in order to adjust the pressure and gas concentration in the processing container based on the detection signals; A substrate processing apparatus comprising the substrate processing apparatus.
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