JP2011233907A - 液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理基板上を移動するノズル搬送機構に駆動部を設けないため、機構部が複雑にならず駆動機構からの発塵パーティクルによる欠陥問題のない液処理装置を提供すること。
【解決手段】塗布液ノズルを待機位置で待機させるためのノズルバス１４と、ノズルバスにおいて、塗布液ノズルから塗布液の吐出動作又は、乾燥抑制溶剤の吸引動作と排出動作とをディスペンス制御するディスペンス制御部とを備え、ノズルバスは、塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔１００と、乾燥抑制溶剤を吸引する孔１０１とを具備すると共に、塗布液を吐出する孔の位置と乾燥抑制溶剤を吸引する孔の位置とを切り換える回動機構１１０を具備し、塗布液ノズルは乾燥抑制溶剤を吸引する時に、回動機構によりノズルバスを回動させて塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔の位置から乾燥抑制溶剤を吸引する孔の位置に切り換え、ノズルバスの内部に設けられる乾燥抑制溶剤の貯留部から吸引を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイ用のガラス基板（ＦＰＤ基板）といった基板に対して、塗布液ノズルよりレジスト液や現像液等の塗布液を塗布する液処理装置に関する。

一般に、半導体デバイスやＦＰＤ基板の製造プロセスの一つである基板上にレジストパターンを形成する工程は、基板例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にレジスト膜を形成し、フォトマスクを用いてこのレジスト膜を露光した後、現像処理を行うことにより所望のパターンを得る一連の工程により行われ、これら一連の工程は従来から塗布、現像装置によって行われている。

例えば、塗布液としてレジスト液を塗布する塗布ユニットにおいては、基板保持部であるスピンチャックの周囲を囲むようにカップ体が設けられており、このスピンチャックに保持されたウエハの略中央にレジスト液を供給してスピンチャックを回転させることによりレジスト液のスピンコーティングや振り切り乾燥、更にサイドリンス等の処理が行われるようになっている。

ウエハへのレジスト液の供給は、供給ユニットより供給されたレジスト液をノズル（塗布液ノズル）から吐出することによって行われる。そしてこのノズルは、ウエハの搬入出動作の邪魔にならないように通常時はウエハの搬入出経路から離れた位置に待機され、レジスト液を吐出するときだけスピンチャックに保持されたウエハ中央まで搬送する構成となっている場合が多い。

これら塗布ユニットはレジスト膜を形成する下地膜の種類や形成する膜厚などの条件によって複数種のレジスト液が用いられている。これら種類の異なるレジスト液毎に塗布ノズルを備え、共通の駆動アームにより塗布ノズルの待機位置と、レジスト液の塗布処理を行う処理位置との間で移動させる構成となっている。この構成は、駆動アームにより塗布ノズルを持ち替え作業が必要になって動作工程が多くなり、基板に対する吐出位置の調整も個別に行わなくてはならず手間が掛かる。

これらのことから塗布ユニットには、塗布ユニットを一列に複数並べて構成して、これらで使用する塗布ノズルの複数を一体的にまとめた構成にし、前述の一列に並べた複数の塗布ユニット間を共通に移動できる駆動アームに取り付けた構造のレジスト塗布装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

通常、これら複数の塗布液ノズルの先端状態は、レジストと大気との界面の汚れ抑制や乾燥抑制のためにレジスト液をサックバックした状態で待機することとなる。なおこれら複数の塗布液ノズルにおいて、塗布プロセスで不使用に関わらず駆動アームによって移動させられる複数の塗布液ノズルについては塗布液ノズルの状態を夫々確認することが望まれると共に、複数のノズルが一体で移動する為に、例えば液の滴下や乾燥のリスクを低減する必要がある。このことから特許文献１では塗布液ノズル先端を溶剤にて封止して空気層を作ることによりレジスト液の乾燥を防ぐことも考えられている。

この様に構成することにより、従来はレジスト液の液種や含まれる溶剤によって乾燥度合いのことなるレジスト液のダミーディスペンスをレジストの特性によって各々設定していたが、塗布液ノズル先端で溶剤によって一様に封止することにより塗布液ノズルのレジスト自体が直接外気の大気と触れずに済み塗布液ノズルの乾燥リスクが低減されたことになるため長時間ダミーディスペンを行わなくても良い方法が考えられている。

特開２００６−３０２９３４号公報（図３、図４、図８）

しかしながら、駆動アームに設けられた一体構成の複数の塗布液ノズルは、使用される塗布液ノズルが塗布ユニットに向かう移動の際に不使用のノズルの先端部は風切りに晒されることとなる。そこで長期不使用の場合には、特許文献１に記載の塗布液ノズル先端を溶剤にて封止していても、塗布液ノズル先端の溶剤のレジストの乾燥が起こる場合がある。これは、各ノズル先端部で封止している溶剤のノズル内部への吸引量の差も原因となり得る。この吸引される溶剤の量が何らかの原因で所定量よりも少ないと溶剤が揮発乾燥してしまう。

この様な場合、ノズル先端を封止する溶剤が揮発して封止効果が無くなってしまうので、その前にダミーディスペンスを一度行って残存溶剤を廃棄して、再度封止する溶剤の新たな吸引動作が必要になってくる。この様な原因でダミーディスペンスの回数が増えると、レジストの使用量が増加すると共に、共通の駆動アームを使用しているために生産性に影響を及ぼす懸念がある。また、近年の装置はフットプリントを減少させるために積層構造であり高さ方向に対してもより低くする傾向にある。そのため、塗布ユニットの構造も極力無駄なスペースを省くこととなり、プロセス処理に影響を与える懸念のある処理液ノズルの状態の確認やノズル即使用可能な状態で長時間の待機状態に置くための調整作業に時間を要する場合がある。

本発明はこのような事情の下のなされたのであり、その目的は不使用である塗布液ノズル内部をレジストの特性（レジスト種類、粘度）によって順次所定のレジスト液、封止空気層および溶剤層になる様に液吸引動作を行うことにあり、これにより吸引溶剤層の量で設定される長時間の間にダミーディスペンを行わないで済むようにし（長時間の待機状態）、さらに液だれ滴下によるプロセス不良を予防するためにサックバックを行う作業を複数のノズルにおいてそれぞれ個別に、正確な量で且つ短時間に設定できる手段を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の液処理装置は、基板保持部に略水平に保持された基板の表面に、塗布液ノズルから塗布液を供給して前記基板の表面に向けて吐出させて塗布膜を形成する液処理をする液処理装置において、 前記基板保持部に保持される基板の上方に移動可能に構成された前記塗布液ノズルを搬送するノズル搬送機構と、 前記塗布液ノズルを待機位置で待機させるためのノズルバスと、 前記ノズルバスにおいて、前記塗布液ノズルから塗布液の吐出動作又は、塗布液と該塗布液の乾燥を抑制するための乾燥抑制溶剤の吸引動作と乾燥抑制溶剤の排出動作とをディスペンス制御するディスペンス制御部と、を備え、 前記ノズルバスは、前記塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔と、前記乾燥抑制溶剤を吸引する孔とを具備すると共に、前記塗布液を吐出する孔の位置と前記乾燥抑制溶剤を吸引する孔の位置とを切り換える回動機構を具備してなり、 前記塗布液ノズルは乾燥抑制溶剤を吸引する時に、前記回動機構により前記ノズルバスを回動させて前記塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔の位置から乾燥抑制溶剤を吸引する孔の位置に切り換え、前記ノズルバスの内部に設けられる乾燥抑制溶剤の貯留部から吸引を行うことを特徴とする（請求項１）。

この場合、前記ノズルバスは、前記乾燥抑制溶剤を吸引する孔の下部に設けられる貯留部と、前記塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔の下部に設けられる塗布液を廃液するドレイン流路と、前記貯留部と前記ドレイン流路とを連通する連通路と、を備えている方が好ましい（請求項２）。

この様に構成することにより、塗布ノズルの水平方向の位置を変更せずに塗布ノズルの吐出位置と乾燥抑制溶剤の吸引位置とを切り換えることができる。

本発明によれば、ノズルバスに塗布液の吐出孔と乾燥抑制溶剤の吸引孔とを切り換えるための回動機構を設けることにより、処理基板上を移動するノズル搬送機構に駆動部を設けないため機構部が複雑にならず駆動機構からの発塵パーティクルによる欠陥問題もなくなる。

以下に、本発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る液処理装置を、ウエハにレジスト液を塗布する塗布ユニットに適用した実施の形態について説明する。初めに実施の形態に係る塗布ユニットの構成の概要を説明する。図１（ａ）は塗布ユニット１の概略平面図であり、図１（ｂ）はこの縦断面図である。また図２は、塗布ユニット１内の液処理部２と、この液処理部２に塗布液を供給する供給ユニット７との関係を示した構成図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る塗布ユニット１は、偏平な箱状の筐体３０内に、横方向（図中のＹ方向）に一列に配列された３つの液処理部２ａ，２ｂ，２ｃと、これらの液処理部２ａ，２ｂ，２ｃにレジスト液やシンナー等の塗布液を供給する複数本のノズル１０と、このノズル１０を搬送するためのノズル搬送機構１０ａと、ノズル１０を待機させるノズルバス１４と、ウエハＷに塗布されたレジスト膜の周縁部を除去するためのエッジ・ビード・リムーバ（Edge Bead Remover：ＥＢＲ）機構６と、を備えている。

液処理部２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は、共通の構成を備えており、基板保持部としてのスピンチャック４１と、このスピンチャック４１に保持されウエハＷを取り囲むように設置されたカップ体５とを備えている。以下、液処理部２の構成について説明する。

スピンチャック４１は、ウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平に保持するための基板保持部としての役割を果たす。図２に示すように、スピンチャック４１は軸部４２を介して駆動機構（スピンチャックモータ）４３に連結されており、ウエハＷを保持した状態で回転及び昇降自在に構成されている。スピンチャック４１の側方には、昇降機構４４ａに連結された昇降ピン４４がウエハＷの裏面を支持して昇降可能なように設けられており、後述する搬送手段（搬送アームＡ３）との協働作用によって筐体３０の外部から搬入されてきたウエハＷの受け渡しを行えるようになっている。なお図１（ａ）に示した符号３０ａは、搬送手段に臨む筐体３０壁面に形成されたウエハＷの搬入出口である。

カップ体５は、スピンコーティング等の際にウエハＷを回転させることによって飛散したミストが筐体３０内に飛び散るのを抑え塗布ユニット１外に排出する役割を果たす。カップ体５は、ドーナツ状の外観を備えており、その内部は図２に示したような構造となっている。

カップ体５の内部構造を説明すると、ドーナツ状のカップ本体５０の内部には、図２に示すように傾斜したリング状の第１のリング部材５１と第２のリング部材５２とが設置されており、これらのリング部材５１、５２との間の隙間は、ウエハＷから飛散したミストを含む気体の通流する気体流路５１ａとなっている。また第２のリング部材５２は、スピンチャック４１に保持されたウエハＷの周縁部下方に位置するように設置されており、その上面が「への字」状に屈曲している。この第２のリング部材５２の外端面には、カップ本体５０の底部の液受け部５４に進入するように下方に伸びる端板５３が設けられている。これによりウエハＷから飛散したレジスト液の一部はドレインとして第２のリング部材５２及び端板５３の表面を伝って液受け部５４へと案内されるようになっている。

カップ本体５０の下部側は液受け部５４となっており、その底部にはカップ体５内を通流した気流を排気するための例えば２つの排気ポート５５と、液受け部５４に溜まったレジスト液のドレインを排出するためのドレインポート５６とが設けられている。排気ポート５５は図示しない排気ダクトに接続されており、また各液処理部２ａ，２ｂ，２ｃの排気ポート５５と接続された排気ダクトは、筐体３０外にて排気用力設備に接続されている。

ここで排気ポート５５は、図２に示すように液受け部５４内の上方に延伸されており、液受け部５４から排気ポート５５へのドレインの溢流を防ぐための溢流防止壁５４ａを構成している。また、ドレインポート５６も図示しないドレイン管に接続されており、ドレインを塗布ユニット１外に排出できるようになっている。

さらに図１（ｂ）に示すように、カップ体５と対向する筐体３０の天井部にはフィルタユニット３１が取り付けられており、フィルタユニット３１から例えば清浄空気を所定流量で供給することにより、筐体３０内に清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。清浄空気の一部は、筐体３０内に設けられた図示しない排気部より排気されるが、残りの清浄空気はカップ体５内に取り込まれ、図２のカップ体５断面図内に矢印で示したような気流を形成して排気ポート５５から排出されるようになっている。

次に、塗布液ノズル１０（以下、ノズル１０という）及びその搬送機構の構成について説明する。ノズル１０は、スピンチャック４１に保持されたウエハＷ表面にレジスト液を供給する役割を果たす。図３（ａ）は、ノズル１０とこのノズル１０を保持するノズルアーム１１との詳細な構成を示した斜視図である。本実施の形態における塗布ユニット１は、例えば濃度や成分の異なる１０種類のレジスト液と、ウエハＷ上でレジスト液を広がり易くするためのシンナーと（以下、これらを総称して塗布液という）を供給できるように、１１本のノズル１０を備えている。なお図１（ａ）及び図２では図示の便宜上ノズル１０の本数を省略して示してある。

図１（ａ）に示すように、ノズル搬送機構１０ａはノズル１０を保持するノズルアーム１１と、このノズルアーム１１を支える基台１２と、基台１２の走行軌道をなすレール１３と、レール１３上で基台１２を移動させる機構（図示せず）とから構成されている。

図３に示すようにノズルアーム１１は、１１本のノズル１０を保持するノズルヘッド部１１ａと、このノズルヘッド部１１ａを支えるアーム部１１ｂとから構成されている。ノズルヘッド部１１ａの先端部下面には、上述したノズル１０の基部を嵌入可能な形状となっており、ノズル１０の基部を差し込むだけでそれぞれのノズル１０を保持できるようになっている。この結果、１１本のノズル１０は先端部を下向きにした状態で一列に並び、且つそれらの配列方向が図１（ａ）に示したノズル１０の搬送方向と一致するように配置される。一方、ノズルヘッド部１１ａの基部側には後述する供給ユニット７の供給管７１が接続されており、ノズルヘッド部１１ａ内部を介してノズル１０へ塗布液を供給できるようになっている。

アーム部１１ｂは、スピンチャック４１に保持されたウエハＷの略中央部の上方でノズル１０を搬送できるように、ノズルヘッド部１１ａと基台１２との間に介設された支持部材である。基台１２は、ノズルアーム１１を移動させるスライダとしての役割を果たす。基台１２は図示しない昇降機構を備えており、アーム部１１ｂの基部はこの昇降機構に取り付けられている。これによりノズルアーム１１は、図１（ｂ）に示したＺ方向を自在に昇降できるようになっている。またレール１３は、液処理部２の側方に、各液処理部２ａ，２ｂ，２ｃの配列方向と平行して敷設されている。ここで塗布ユニット１は、塗布液の供給を行わないときにノズル１０を載置して待機させるためのノズルバス１４を備えており、レール１３は、このノズルバス１４とそこから最も遠い液処理部２ａに保持されたウエハＷに塗布液を供給可能な位置との間で基台１２を移動させることの可能な長さを有している。なお、ノズルバス１４はノズル１０の待機中にレジスト液が乾燥しないようにシンナー雰囲気となっている。

また基台１２を移動させる機構は例えば、レール１３に沿って配設した巻き掛け軸に基台１２を固定した図示しない搬送ベルトを巻きつけて、この巻掛軸の一つに例えばモータ等の駆動機構（図示せず）を接続した構造となっており、巻き掛け軸の回転方向と回転数とを調整することにより所望の位置に基台１２を移動させることができるようになっている。

以上の構成により、レール１３上で基台１２を移動させることによって、一列に並んで保持されたノズル１０を、ノズルバス１４と液処理部２ａ，２ｂ，２ｃの略中央部とを結んだ直線上で搬送することができる。これにより、いずれの液処理部２ａ，２ｂ，２ｃにウエハＷが保持されている場合であっても、基台１２の停止位置を調整することによって、所望の塗布液を供給するノズル１０をウエハＷの略中央部上方まで移動させ、その位置からウエハＷへ塗布液を供給することができる。

次にＥＢＲ機構６の説明をする。ＥＢＲ機構は、ウエハＷに塗布されたレジスト膜の周縁部の剥がれ等を防止するためにレジスト膜を除去するリンス液をウエハＷ周縁部に供給する役割を果たす。各々の液処理部２ａ，２ｂ，２ｃに設けられたＥＢＲ機構６は夫々略共通の構成を有しており、図１（ａ）に示すように、リンス液を吐出するノズルを保持するＥＢＲアーム６１と、このＥＢＲアーム６１を移動させる基台６２と、基台６２の走行軌道をなすレール６３と、リンス液の供給を行わないときにノズル１０を載置して待機させるＥＢＲノズルバス６４とを備えている。

次に、ノズル１０に塗布液を供給する供給ユニット７の構成について図２を参照しながら説明する。供給ユニット７は、例えば塗布液を溜めた図示しない供給タンクと、この供給タンクにガスを供給してその内部を加圧する方式や電動ポンプによる供給する方式により供給タンク内の塗布液を塗布ユニット１へ向けて送液するための図示しない加圧部と、を含む塗布液供給機構７０（塗布液供給部）を塗布液の種類に対応する数だけ備えている。

夫々の塗布液供給機構７０は、塗布液の給断を切り替えるための流量調整部であるエアオペレーティドバルブ７２と、塗布液を供給していないときにノズル１０の先端部から塗布液を引き込むための処理液吸引部であるサックバックバルブ７３とを介して供給管７１により各ノズル１０に接続されており、１０種類のレジスト液とシンナーとを切り替えて供給することができるようになっている。なお図２においては図示の便宜上、シンナーを供給する塗布液供給機構７０を図に向かって左から２番目のノズル１０に接続してあるが、実際には図３に示すよう図に向かって左から６番目のノズル１０に接続されている。これはレジスト液の塗布前に毎回供給されるシンナーと、シンナーの供給後に供給されるレジスト液とを夫々供給するノズル１０をこの順にウエハＷの中心に移動させる際に、基台１２の平均の移動距離を最短とするためである。この塗布液供給機構７０とエアオペレーティドバルブ７２とサックバックバルブ７３とは関連して駆動及び開閉動作をおこなって吐出量、吐出時間及び吸引量、吸引時間を制御するためのディスペンス制御部１１９に接続されている。

また図２に示すように、供給ユニット７のディスペンス制御部１１９は塗布ユニット１や各機器の動作を統括制御する制御部９と接続されている。なお制御部９は、本実施の形態に係る塗布ユニット１を備える塗布、現像装置全体の動作を統括制御する機能も兼ね備えている。

以上の構成に基づいて塗布ユニット１によりウエハＷにレジスト液を塗布する動作について簡単に説明する。外部の搬送手段によって３つの搬入出口３０ａのいずれか一つより筐体３０内に搬入されたウエハＷは、昇降ピン４４により裏面側を支持され、搬送手段を筐体３０外へ退避させて昇降ピン４４を下降させることにより、搬入された搬入出口３０ａに対応する液処理部２（２ａ，２ｂ，２ｃ）のスピンチャック４１に受け渡される。

そしてノズル搬送機構１０ａを作動させ、ノズルバス１４上で待機させたノズルアーム１１を持ち上げて、図１のＹ方向に搬送する。次いでシンナーを供給するノズル１０がウエハＷの略中央上方の位置に到達したらノズルアーム１１の移動を停止し、その位置にてノズルアーム１１を降下させる。その後静止しているウエハＷ上にノズル１０からシンナーを供給した後、当該処理にて塗布するレジスト液の供給ノズル１０がウエハＷの略中央上方に位置するように、ノズルアーム１１を移動させる。この移動動作と並行して、スピンチャック４１を例えば高速回転させ、その回転中のウエハＷ上にレジスト液を供給、停止してウエハＷの径方向に広げるスピンコーティングを行う。

続けてスピンチャック４１を低速で回転させ、スピンコーティングしたレジスト膜の膜圧を均一にし、次いで再び高速回転させることによりコーティングしたレジスト液の振り切り乾燥を行う。この間、ノズル搬送機構１０ａは上述の経路とは反対の経路でノズルアーム１１を移動させて、塗布液の供給の完了したノズル１０をノズルバス１４で待機させる。

一方、振り切り乾燥の完了したウエハＷに対しては対応するＥＢＲ機構６を稼働させて、リンス液ノズルをＥＢＲノズルバス６４からウエハＷの周縁部まで搬送して、ここにリンス液を塗布し、スピンチャック４１を回転させることでウエハＷ周縁部に塗布したレジスト膜を除去した後、レジスト膜の場合と同様にリンス液の振り切り乾燥を行って一連の液処理を完了する。

リンス液ノズルをＥＢＲノズルバス６４まで退避させた後、レジスト膜の形成されたウエハＷは、搬入時とは逆の順序で搬送手段に受け渡され塗布ユニット１から搬出される。こうして各液処理部２ａ，２ｂ，２ｃには、塗布、現像装置に決められたウエハＷの搬送サイクルに従ってウエハＷが例えば２４秒間隔で順次搬送され、同様の処理が行われる。なおノズル１０は一つの液処理部２にてウエハＷ上に塗布液（シンナー及びレジスト液）の吐出を終えた後、例えば塗布ユニット１の一端に位置するノズルバス１４に退避され、レジスト液の乾燥を抑えている。

次に、図１（ｂ）のノズルバス１４の構成について説明する。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。図４（ａ）はノズルバス１４の上面から見た図である。ノズルバス１４にはノズル搬送機構１０ａに設けられたノズル１０の複数のノズル先端部の数に対応する、ダミーディスペンス時に液を吐出するための複数のダミーディスペンス孔１００と、該ダミーディスペンス孔１００と同様にノズル先端から例えばシンナーを吸引するための複数の溶剤吸引孔１０１とを備えている。図４（ｂ）はダミーディスペンスを実施した場合を示す、ノズル搬送機構１０ａを複数のダミーディスペンス孔１００に対向させて下降し、ダミーディスペンスを実行させる際のノズルバス１４の断面図（図４（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図）である。ダミーディスペンス孔１００の下には複数のダミーディスペンス孔１００とも共通に繋がる共通ドレイン流路１０３が設けられており、プロセス欠陥になる要因低減のために定期的にレジスト液をノズル１０から吐出させて廃棄させている。この廃棄されたレジスト液は共通ドレイン流路１０３を通り図示しない廃液ラインへと流れ出る様になっている。

ノズルバス１４は、Ａ点を中心にして回動機構１１０によってノズル配列方向と直交する鉛直面上で４５度回動するように構成されている。図４（ｃ）は、回動したノズルバス１４の断面図である。複数の溶剤吸引孔１０１の下は個別に複数の第１の溶剤貯留部１０２が設けられている。この第１の溶剤貯留部１０２には複数の第１の溶剤貯留部１０２と連通された流路によりバッファ室で構成された第２の溶剤貯留部１０５と、この第２の溶剤貯留部１０５に例えばシンナーを供給する溶剤供給孔１０６が設けられており、供給された溶剤は第２の溶剤貯留部を通り第１の溶剤貯留部１０５に溜まる様に構成されている。また、第１の溶剤貯留部１０２と共通ドレイン流路１０３とは連通路１０４にて連通されており、第１の溶剤貯留部１０２に溶剤が供給されるタイミングで溢れた溶剤分が共通ドレイン流路１０３に流れるように構成されており、溶剤の供給時には共通ドレイン流路１０３も洗浄ができるようになっている。

ノズル１０は上下方向に移動自在であり待機位置において、ノズルバス１４の溶剤吸引孔１０１とダミーディスペンス孔１００とはノズルバス１４を回動させることでノズル１０の下降位置が共用できる位置に設定される。ノズルバス１４を回動させて溶剤吸引孔１０１が上を向いた状態の時にノズル搬送機構１０ａを下降させてノズル１０を第１の溶剤貯留部１０２に先端部を浸漬し、溶剤を所定量吸引させる。

以上に説明した構成を備えている本実施の形態に係る塗布ユニット１のノズルヘッド11ａ及びノズル１０を例えばノズルバス１４の位置にて光学的に撮像して、ノズル１０の乾燥や汚れに対してのダミーディスペンスを実行する回数を増やさないように、図５に示される乾燥防止処置でノズル１０内に設定されるレジスト液位置１１１、空気層１１２の位置（幅）、乾燥抑制溶剤層１１３の位置（幅）、サックバック幅１１４（量）の適正な動作を実行する機能を備えている。以下、これらの機能の詳細について説明する。

ノズル１０先端部の内外の状態を撮像する手段として、ノズル搬送機構１０ａのノズルアーム１１には、図３に示すように、ノズルヘッド部１１ａに保持されたノズル１０の画像をイメージセンサにて側方より撮像するための撮像手段と、ノズル１０に向けてＬＥＤ照明を当てるためのプリズムを利用したプリズム照明２００とを有している。例えば撮像手段としてのＣＣＤもしくはＣＭＯＳカメラ等のカメラ１７が固定部材１８を介して固定されている。このカメラ１７は、互いの影とならずに各ノズル１０の先端部を撮像できるように、図３に示すようにノズルヘッド部１１ａに保持されたノズル１０の配列方向と略直交する方角からノズル１０を撮像する構成となっている。またカメラ１７は例えば広角レンズを備えており、一列に配列された全てのノズル１０の先端部を撮像領域に収め、且つ夫々の先端部に焦点が合うように設定されている。

ノズル１０をノズルバス１４に移動させた時に前回のダミーディスペンスの動作実施後で、図５に示すようにプロセスに不使用のノズル１０の乾燥防止処置を行ってから所定の稼働時間が経過した状態、例えば８時間後にノズルバス１４の上方にてプリズム照明２００を点灯させてカメラ１７にてノズル１０を一括で撮像する。その撮像データを用いて複数のノズル１０の夫々に対して個別に最適な長時間の間ダミーディスペンスをしない処置を施す方法について以下にその詳細を説明する。

撮像された複数のノズル１０の撮像データは制御部９に送られる。制御部９は、制御部内部に画像処理されて塗布ノズルの状態を解析処理及び判断処理などを行うプログラムである判定処理部１２１を備える。さらに制御部９には表示操作部１２０が接続されている。この表示操作部１２０は制御部９の指示に基づいてユーザに各種の案内表示や設定値の入力及び本発明の動作状態をモニターする画像を表示する役割を果たしている。制御部９によって出力される撮像データが表示される表示操作部１２０には、図６に示すように、制御部９のソフトウェアのプログラムによって表示操作部１２０内の特定位置に固定される、例えば１mm毎に区切りの入った複数のソフトスケール（目盛り）１２１ａ〜１２１ｃをノズル１０の長さに合わせて表示できるようになっている。この特定位置とは、撮像された複数のノズル１０の長さ、間隔、数に基づいている。そして、図６（ｂ），（ｃ）に示すように実撮像した複数のノズル１０の画像１２２を表示させて、画面固定されているソフトスケール１２１ａ〜１２１ｃと重ね合わせて併せて表示させる。この時にソフトスケール１２１ａ〜１２１ｃの下端とノズル画像の垂直方向のノズル１０先端とが一致するようにカメラ１７の取り付け位置をハード的に微調整することで、図６（ｂ）（ｃ）のごとく重ね合わせは完了する。

次に、図７に一つのノズル１０に対して設定する方法を説明するが、他のノズルに対しても同じである。また、図５と同じ番号はそのまま使用して説明するものとする。先ず、先にモニター画面上のソフトスケール１２１ａ〜１２１ｃ（以下、１２１ａを代表して説明する。）とノズル１０が合わさっている状態において、長時間の間ダミーディスペンスをしないノズル１０内部の処置となる様に３つの設定を行う。Ｓｅｔ１は第１の設定高さであるノズル先端からレジスト液先端までの距離、Ｓｅｔ２は第２の設定高さである乾燥抑制溶剤上端までの距離、ＳＥＴ３は第３の設定高さであるサックバック幅を複数のノズル１０に対して個別に設定することができる。この設定は、制御部９に設定されてノズル搬送機構１０ａの動作が行われ、そこからディスペンス制御部１１９に制御信号が送られて動作信号が出力されることになる。この設定値はソフトスケール１２１ａの目盛り値に基づいて設定が行われて、画像処理される状態が判定されながらディスペンス制御部１１９が調整できる様に構成されている。なお、図７において、符号１１１はレジスト液層、符号１１２は空気層、符号１１３は乾燥抑制溶剤層、符号１１４はハックバック幅である。

例えば、図８の示すようにノズル先端を基準として、そのノズル先端からの距離を第１の設定値であるＳｅｔ１を８mm、第２の設定値であるＳｅｔ２を５mm、第３の設定値であるＳｅｔ３を２mmとすると、完了する状態は、空気層１１２の幅が３mm、乾燥抑制溶剤層１１３の幅が３mm、サックバック幅が２mmとなるものである。

次に、図９にて一連の動作の様子をノズル先端状態とエアオペレーテッドバルブ７２及ぶサックバックバルブの状態を併記して順次説明する。ノズルバス１４にてダミーディスペンス孔１００にノズル１０を挿入するようにノズルアーム１１を下降させて、レジスト液をダミーディスペンス吐出して、ノズルアーム１１を上昇させる（図９（ａ）参照）。この時の状態を撮像して画像解析図して判定処理部１２１にてゼロ位置を決める（図９（b）参照）。以下、設定動作の判定には判定処理部１２１からの信号が出されているものとする。

次に、空気層１１２の確保のためにサックバックを作動してレジストを吸引し引き上げる（図９（ｃ）参照）。この吸引状態は撮像され画像処理によってＳｅｔ１とＳｅｔ２の差である８mm−５mm＝３mmの状態になるように、２つの確認点であるノズル１０先端のゼロ基準位置となるビューポイント１３０、レジスト液液面位置となるビューポイント１３１間の距離がソフトスケール１２１ａによって３ｍｍになった時点でサックバックの吸引動作が停止される（図９（ｄ）参照）。次に、ノズルバス１４の溶剤吸引孔１０１が垂直方向を向くように回動させ、同時に溶剤供給孔１０６より溶剤が供給される。これにより第１の溶剤貯留部１０２に新たに溶剤が供給される。

次に図９（ｅ）に示すように、ノズルアーム１１を下降させノズル１０を溶剤吸引孔１０１の予め設定された下降位置である、ノズル１０先端が溶剤液面に浸漬する位置まで進入させる。サックバック動作によって溶剤の吸引を行うが、この位置では撮像して状態確認ができないために、サックバックを作動させて所定量例えば、ソフトスケール値で５mm程度になる程度に吸引動作を行う（図９（ｆ）参照）。

次に、ノズルアーム１１を上昇させてノズル１０が撮像され、設定値よりも多く吸引されている溶剤をサックバック動作で吸引された量を戻す動作を行いながら画像処理をして所定量になるように溶剤を滴下排出して溶剤吸引孔に捨てることになる（図９（ｇ）参照）。この時にＳｅｔ２とＳｅｔ３の差である５mm−２mm＝３mmとなるように画像処理にてディスペンス制御部１１９の制御が行われて、ソフトスケール値と合わされた乾燥抑制溶剤層が３ｍｍになるように調整される（図９（ｈ）参照）。このように確認点であるビューポイント１３０は前記ビューポイント１３１と空気層下方端面（乾燥抑制溶剤上液面）のビューポイント１３２、１３０との位置確認によって行われるが、ビューポイント１３０、１３２だけの画像認識でも可能である。

次に、乾燥抑制溶剤がプロセス中の移動状態で液だれを起こさないようにサックバックを行う。この時にＳｅｔ３の位置が２mmとなるように、図９（ｈ）に示す状態から図９（ｉ）の状態になるように前述同様に撮像しながら画像処理によって吸引動作を行いソフトスケール値と合わされてビューポイント１３０、１３１、１３２、乾燥抑制溶剤下方液面のビューポイント１３３となるように吸引動作を行う。この場合ビューポイント１３０、１３３だけの画像認識でも可能である。

以上の一連の動作の際の画像は、画像判定処理を行いながらディスペンス制御を動作させている。これによって複数のノズル１０の最適な薬液の待機状態を個別に設定することが可能である。これらのダミーディスペンス実行動作による待機動作は、処理ロットの搬送開始される前に実行され定期的な時間設定や基板の処理枚数設定によって起動されるものである。この動作は、一度設定された設定値に基づいて動作に再現性を有している。特に、従来ダミーディスペンス実行動作による待機動作は、乾燥抑制溶剤の吸引量の正確な確認が取れていなかったために、塗布処理に使われないノズル１０の待機可能な最長時間について、トラブルリスクを低減するために短く設定されていた。本発明は、レジストの種類や粘度に応じてソフトスケールと調整動作を組み合わせることで正確に空気層の量や乾燥抑制溶剤の量をコントロールできるので、複数のノズル１０の待機可能時間を正確に把握することができると共に、適正な時間を正確に設定することができる。また、ビューポイント１３０を基点とした次のビューポイントまでの液面の移動時間を計測することもできるので、吸引時間の適切な調整も可能である。

このことにより、目視調整がしづらい場所の調整を短時間で調整を終えることが可能となり、ダミーディスペンスに伴う実行している間の待ち時間の発生等、プロセス処理の効率低下を極力抑えることができるので生産性も向上することになる。

次に塗布、現像装置に上述した塗布ユニット１を適用した一例について簡単に説明する。図１０は塗布、現像装置に露光装置が接続されたシステムの平面図であり、図１１は同システムの斜視図である。また図１２は同システムの縦断面図である。この装置にはキャリアブロックＳ１が設けられており、その載置台８０ａ上に載置された密閉型のキャリア８０から受け渡しアームＣがウエハＷを取り出して処理ブロックＳ２に受け渡し、処理ブロックＳ２から受け渡しアームＣが処理済みのウエハＷを受け取ってキャリア８０に戻すように構成されている。

前記処理ブロックＳ２は、図１１に示すように、この例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト膜の塗布を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成を行うための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を、下から順に積層して構成されている。

第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２と第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とは、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する本発明に係わる塗布ユニット１と、この塗布ユニット１にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理ユニット群と、前記塗布ユニット１と処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ２、Ａ４と、で構成されている。第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３についても前記薬液がレジスト液であることを除けば同様の構成である。

一方、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については図１２に示すように一つのＤＥＶ層Ｂ１内に現像ユニットが２段に積層されている。そして当該ＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像ユニットにウエハＷを搬送するための搬送アームＡ１が設けられている。つまり２段の現像ユニットに対して搬送アームＡ１が共通化されている構成となっている。

更に処理ブロックＳ２には、図１０及び図１２に示すように棚ユニットＵ５が設けられ、キャリアブロックＳ１からのウエハＷは前記棚ユニットＵ５の一つの受け渡しユニット、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に、前記棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な第１の受け渡しアームＤ１によって順次搬送される。第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２内の搬送アームＡ２は、この受け渡しユニットＣＰＬ２からウエハＷを受け取って各ユニット（反射防止膜ユニット及び加熱・冷却系の処理ユニット群）に搬送し、これらユニットにてウエハＷには反射防止膜が形成される。

その後、ウエハＷは棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ２、受け渡しアームＤ１、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、レジスト膜が形成される。更にウエハＷは、搬送アームＡ３→棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ３→受け渡しアームＤ１を経て棚ユニットＵ５における受渡しユニットＢＦ３に受け渡される。なおレジスト膜が形成されたウエハＷは、第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４にて更に反射防止膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４に受け渡され、反射防止膜の形成された後搬送アームＡ４により受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。

一方ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＥが設けられている。レジスト膜や更に反射防止膜の形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１を介して受け渡しユニットＢＦ３、ＴＲＳ４から受け取り受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアームＥにより棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送され、インターフェイスブロックＳ３に取り込まれることになる。なお図１２中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しユニットは複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。

次いで、ウエハＷはインターフェイスアームＢにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ５の受け渡し台ＴＲＳ１に受け渡される。その後、第１の受け渡しアームＤ１により棚ユニットＵ５における受け渡しアームＣのアクセス範囲の受け渡し台に搬送され、受け渡しアームＣを介してキャリア８０に戻される。なお図１０においてＵ１〜Ｕ４は各々加熱部と冷却部とを積層した熱系ユニット群である。

本発明における塗布ユニットを示す平面図（ａ）及びその縦断面図（ｂ）である。 上記塗布ユニット内の液処理部と塗布液を供給する供給ユニットとを示した構成図である。 本発明における塗布液を供給する塗布ノズルをノズルアームに取り付けた状態を示す斜視図である。 塗布ノズル待機位置となるノズルバスの概略平面図（ａ）、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図（ｂ）及び溶剤供給時の断面図（ｃ）である。 塗布ノズル先端部に設定される液の状態を示す断面図である。 本発明におけるソフトスケールのモニター画面への表示を示す図（ａ）、ソフトスケールと塗布ノズルとのモニター画面への表示を示す図（ｂ）及びソフトスケールと塗布ノズルとのモニター画面への拡大表示を示す図（ｃ）である。 塗布ノズルの状態を設定する場合のソフトスケールで設定される概略拡大断面図である。 設定状態を示す概略拡大断面図である。 塗布ノズルがディスペンス制御される様子を示す概略拡大断面図である。 上記塗布ユニットを適用した塗布、現像装置の実施の形態を示す平面図である。 上記塗布、現像装置の斜視図である。 上記塗布、現像装置の縦断面図である。

Ｗ 半導体ウエハ（基板）
１ 塗布ユニット
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 液処理部
８ 表示操作部
９ 制御部
１０ 塗布液ノズル
１０ａ ノズル搬送機構
１１ ノズルアーム
１４ ノズルバス
１７ カメラ（撮像手段）
４１ スピンチャック（基板保持部）
７０ 塗布液供給機構
７２ エアオペレーティドバルブ
７３ サックバックバルブ
１００ ダミーディスペンス孔
１０１ 溶剤吸引孔
１０２ 第１の溶剤貯留部
１０３ 共通ドレイン流路
１０４ 連通流路
１０５ 第２の溶剤貯留部（バッファ室）
１０６ 溶剤供給孔
１１０ 回動機構
１１１ レジスト液層
１１２ 空気層
１１３ 乾燥抑制溶剤層
１１４ サックバック幅
１１９ ディスペンス制御部
１２０ モニター画面
１２２ 画像
１２１a，１２１ｂ，１２１ｃ ソフトスケール
１３０ ビューポイント（塗布ノズル先端）
１３１ ビューポイント（レジスト液下端液面）
１３２ ビューポイント（乾燥抑制溶剤上端液面）
１３３ ビューポイント（乾燥抑制溶剤下端液面）

Claims (2)

1. 基板保持部に略水平に保持された基板の表面に、塗布液ノズルから塗布液を供給して前記基板の表面に向けて吐出させて塗布膜を形成する液処理をする液処理装置において、
   前記基板保持部に保持される基板の上方に移動可能に構成された前記塗布液ノズルを搬送するノズル搬送機構と、
   前記塗布液ノズルを待機位置で待機させるためのノズルバスと、
   前記ノズルバスにおいて、前記塗布液ノズルから塗布液の吐出動作又は、塗布液と該塗布液の乾燥を抑制するための乾燥抑制溶剤の吸引動作と乾燥抑制溶剤の排出動作とをディスペンス制御するディスペンス制御部と、
   を備え、
   前記ノズルバスは、前記塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔と、前記乾燥抑制溶剤を吸引する孔とを具備すると共に、前記塗布液を吐出する孔の位置と前記乾燥抑制溶剤を吸引する孔の位置とを切り換える回動機構を具備してなり、
   前記塗布液ノズルは乾燥抑制溶剤を吸引する時に、前記回動機構により前記ノズルバスを回動させて前記塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔の位置から乾燥抑制溶剤を吸引する孔の位置に切り換え、前記ノズルバスの内部に設けられる乾燥抑制溶剤の貯留部から吸引を行うことを特徴とする液処理装置。
2. 前記ノズルバスは、前記乾燥抑制溶剤を吸引する孔の下部に設けられる貯留部と、前記塗布液ノズルの塗布液を吐出する孔の下部に設けられる塗布液を廃液するドレイン流路と、前記貯留部と前記ドレイン流路とを連通する連通路と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。

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