JP2017131818A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産性を備え、かつ薬液の効率的な利用を可能とする基板処理装置を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、基板処理装置である半導体製造装置１は、ノズル４および制御装置７を備える。ノズル４は、基板１０へ薬液を吐出する。制御装置７は、ノズル４に滞留している薬液に含まれる溶媒の揮発を促す機構を制御して、ノズル４に固化層を形成させる。固化層は、滞留している薬液に含まれる成分を固化させたものである。
【選択図】図１

Description

本実施形態は、基板処理装置に関する。

基板処理装置として、ノズルから吐出された薬液を基板に塗布する装置が知られている。ノズルからの薬液の吐出を停止している間に、ノズルに滞留している薬液に含まれる溶媒が揮発することにより、薬液に含まれる成分の固化物がノズルに生じることがある。この固化物が基板へ吐出されると、薬液の塗布不良あるいは処理された基板の欠陥を生じさせ、基板処理装置による生産性を低下させることになる。この固化物を生じさせないためにノズルから定期的に薬液を吐出させる場合、廃棄される薬液の量が増大することとなる。

特開２００１−２０３１５１号公報 特開２０１２−２３５１３２号公報

一つの実施形態は、高い生産性を備え、かつ薬液の効率的な利用を可能とする基板処理装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、基板処理装置は、ノズルおよび制御装置を備える。ノズルは、基板へ薬液を吐出する。制御装置は、ノズルに滞留している薬液に含まれる溶媒の揮発を促す機構を制御して、ノズルに固化層を形成させる。固化層は、滞留している薬液に含まれる成分を固化させたものである。

図１は、第１の実施形態の基板処理装置である半導体製造装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示す容器の構成を模式的に示す断面図である。 図３は、図１に示す制御装置の機能ブロックを示す図である。 図４は、図１に示すノズルにおける薬液の吐出および固化層の形成について説明する図である。 図５は、図１に示す半導体製造装置の動作手順を説明するフローチャートである。 図６は、図１に示すノズルからの薬液の予備吐出の前にヒータを稼働させる場合の動作手順を説明する図である。 図７は、図１に示す制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図８は、第２の実施形態の基板処理装置である半導体製造装置に備えられた容器の構成を模式的に示す断面図である。 図９は、第２の実施形態の半導体製造装置に備えられた制御装置の機能ブロックを示す図である。 図１０は、第２の実施形態の半導体製造装置に備えられたノズルにおける薬液の吐出および固化層の形成について説明する図である。 図１１は、第２の実施形態の半導体製造装置の動作手順を説明するフローチャートである。

以下に図面を参照して、実施形態にかかる基板処理装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の基板処理装置である半導体製造装置の構成を模式的に示す図である。半導体製造装置１は、薬液であるレジスト液を基板１０へ塗布する。基板１０は、例えば半導体ウェハである。

半導体製造装置１は、吐出部３、制御装置７、容器８および基板保持部９を備える。基板保持部９は、基板１０を水平に保持する。基板保持部９は、保持された基板１０を水平面内において回転させる。

吐出部３は、ノズル４、ポンプ５および配管６を備える。吐出部３は、ポンプ５の駆動により、タンク２に貯留されているレジスト液をノズル４へ送る。ノズル４は、配管６を介して送られたレジスト液を吐出する。

吐出部３は、ノズル４を鉛直方向および水平方向において移動させる移動手段（図示省略）を備える。移動手段は、第１位置である供給位置と第２位置である待機位置との間においてノズル４を移動させる。供給位置は、基板保持部９に保持されている基板１０の上方の位置である。吐出部３は、供給位置へノズル４を移動させて、基板１０へレジスト液を供給する。

待機位置は、基板１０へレジスト液を供給する前およびレジスト液を供給した後にノズル４を待機させる位置であって、基板保持部９の近傍の位置である。ノズル４を待機位置にて待機させているときの吐出部３の状態を、適宜「待機状態」と称する。

半導体製造装置１は、基板保持部９により回転させている基板１０上へノズル４からのレジスト液を供給することで、基板１０の表面にレジスト薄膜を形成する。なお、半導体製造装置１は、基板保持部９により基板１０を回転させるものに限られない。半導体製造装置１は、基板１０の上方にてノズル４を移動させながら基板１０へレジスト液を供給するものであっても良い。

制御装置７は、半導体製造装置１の全体の動作を制御する。容器８は、待機位置に配置されている。半導体製造装置１は、吐出部３が待機状態であるとき、ノズル４の先端部を容器８へ挿入する。

図２は、容器８の構成を模式的に示す断面図である。容器８は、上面に開口を備える箱状の構造物である。ノズル４の先端部は、開口から容器８内部の空間へ挿入される。容器８は、例えば樹脂材料を用いて構成されている。容器８は、薬液に対する耐性を持ついずれの材料で構成されたものであっても良い。

ドレイン管１２は、容器８の底面に接続されている。ドレイン管１２は、容器８内にてノズル４から吐出されたレジスト液を容器８の外へ排出する。

ヒータ１１は、容器８の開口に設けられている。ヒータ１１は、電流が流れることにより熱を発生する電熱線を備える。ヒータ１１からの熱は、容器８へ挿入されたノズル４へ供給される。ヒータ１１は、ノズル４に滞留しているレジスト液に含まれる溶媒の揮発を促す機構を構成している。

第１の実施形態において、ヒータ１１は、レジスト液に含まれる溶媒の温度を上昇させることによって、溶媒の揮発を促す。ヒータ１１は、電熱線を備えるものに限られず、熱を発生するいずれの構成を備えるものであっても良い。

図３は、制御装置７の機能ブロックを示す図である。図３には、制御装置７のうち吐出部３およびヒータ１１の制御のための構成を示し、その他の構成については図示および説明を省略している。

制御装置７は、本実施形態の基板処理装置による基板処理方法を実現するためのプログラムがインストールされたハードウェアである。プログラムが備える機能は、ハードウェアであるコンピュータを使用して実現される。図３には、後述するハードウェア構成を使用して実現される機能部を示している。

制御装置７は、吐出制御部２１、ヒータ制御部２２および記憶部２３を備える。吐出制御部２１は、吐出部３の動作を制御する。吐出部３は、吐出制御部２１からの制御信号に応じて、ノズル４の移動およびレジスト液の吐出を行う。

ヒータ制御部２２は、ヒータ１１の動作を制御する。ヒータ１１は、ヒータ制御部２２からの制御信号に応じて、熱を発生する。図２に示す破線矢印は、制御装置７からヒータ１１へ入力される制御信号を示す。記憶部２３は、吐出部３の動作およびヒータ１１の動作に関する各種情報を記憶する。

半導体製造装置１は、待機位置にてノズル４を待機させるときに、ノズル４に固化層を形成させる。固化層は、ノズル４に滞留しているレジスト液に含まれる成分を固化させてなる層である。半導体製造装置１は、ヒータ制御部２２による制御に応じてヒータ１１を稼働させることで、意図的に、かつ所望の厚みの固化層を形成させる。半導体製造装置１は、基板１０へのレジスト液の供給を再開するとき、待機位置にてノズル４から固化層を除去してから、供給位置へノズル４を移動させる。

図４は、ノズル４における薬液の吐出および固化層の形成について説明する図である。図４には、５つの段階におけるノズル４、あるいはノズル４と容器８の断面を示している。図４の左上部に示す第１段階では、ノズル４は、供給位置において、基板１０へレジスト液２５を吐出する。

第１段階に次ぐ第２段階にて、吐出部３は、ノズル４からのレジスト液２５の吐出を終了する。レジスト液２５の吐出を終了すると、ノズル４は、供給位置から待機位置へ移動する。ノズル４の先端部は、容器８内へ挿入される。ノズル４の内部には、レジスト液２５が滞留している。

ノズル４を待機位置へ移動させた第３段階において、ヒータ１１は、熱の発生を開始する。ヒータ１１で発生した熱は、ノズル４の先端部付近へ供給される。ノズル４への熱供給により、ノズル４に滞留しているレジスト液２５の温度が上昇することで、レジスト液２５のうち吐出側の界面では、レジスト液２５に含まれる溶媒の揮発が促進される。かかる界面では、レジスト液２５に含まれる樹脂成分の固化が進行する。

稼働時におけるヒータ１１の温度は、例えば５０℃から２００℃のいずれかに設定されている。ヒータ１１の温度は、レジスト液２５に含まれる溶媒の沸点に応じて適宜設定可能であるものとする。

ノズル４への熱供給を開始してから所定の設定時間が経過した第４段階において、ヒータ１１は、熱の供給を停止させる。図４の左下部には、第４段階におけるノズル４および容器８を示している。設定時間における熱供給により、ノズル４の内部には、所定の厚みの固化層２６が形成される。

半導体製造装置１は、ヒータ１１の稼働を停止させた状態で、待機位置にてノズル４を待機させる。ヒータ１１の稼働を停止させることで、固化層２６は熱供給を停止させたときの厚みを維持する。

ノズル４に滞留されたレジスト液２５は固化層２６によって空気から分断されているため、ノズル４からの溶媒の揮発が抑制される。これにより、ノズル４における樹脂成分のさらなる固化が低減される。また、ノズル４に滞留されたレジスト液２５における樹脂成分の濃度が維持される。半導体製造装置１は、ノズル４を待機させている期間において、固化層２６以外の固化物の発生を抑制できる。

第４段階に次ぐ第５段階では、ノズル４の待機を終えて待機位置から供給位置へノズル４を移動させる前に、吐出部３は、待機位置にてレジスト液２５の予備吐出を行う。固化層２６は、ノズル４内におけるレジスト液２５の吐出圧力を受けてノズル４から剥離する。ノズル４から剥離した固化層２６は、ノズル４から吐出されたレジスト液２５とともに容器８内へ落下する。固化層２６および吐出されたレジスト液２５は、容器８からドレイン管１２へ排出される。

第５段階におけるレジスト液２５の予備吐出を終えてから、吐出部３は、ノズル４を供給位置へ移動させる。吐出部３は、ノズル４から基板１０へのレジスト液２５の吐出を開始する。半導体製造装置１は、第１から第５段階における吐出部３およびヒータ１１の動作を繰り返す。

ノズル４に形成される固化層２６の厚みは、レジスト液２５による所定の吐出圧力の印加によって固化層２６を容易に剥離可能な厚みであれば良い。所定の吐出圧力とは、例えば０．２から０．４ＭＰａ（メガパスカル）とする。ヒータ１１を稼働させる設定時間は、かかる厚みの固化層２６の形成に要する時間とする。

設定時間は、実際に固化層２６を形成させるテストの実施、あるいは固化層２６形成のシミュレーションの実施等のいずれの手法によって決定しても良い。制御装置７は、例えばユーザの操作により入力されたデータに基づいて、ヒータ１１の温度および設定時間を設定する。

仮に、待機位置にてヒータ１１を稼働させずノズル４を放置した場合、レジスト液２５からは自然に溶媒が揮発する。樹脂成分の固化は、レジスト液２５の界面付近のうちノズル４の内壁面に近い部分からゆっくり進行する。この場合、固化した成分と液体成分とが混在するゲル状のミキシング層が界面に形成される。

かかるミキシング層は、固化の度合いおよび厚みの少なくともいずれかが不均一となるため、待機位置におけるレジスト液２５の予備吐出によって十分に除去することが困難である。また、ミキシング層が形成されてからも溶媒の揮発が進行することで、レジスト液２５の液面が少しずつ後退していく。レジスト液２５の液面が後退していく過程において、ノズル４の内壁面には、取り残された固化物が付着していく。このため、待機位置にてノズル４を単に放置させた場合、ノズル４に残存する固化物が増大することで、ノズル４の清浄度が著しく低下することとなる。

これに対し、本実施形態の半導体製造装置１は、待機位置にヒータ１１を設けてノズル４への熱供給を制御することで、所望かつ均一な厚みの固化層２６を短時間において形成可能とする。半導体製造装置１は、待機位置におけるレジスト液２５の予備吐出によって、固化層２６を容易に剥離させることができる。

半導体製造装置１は、待機位置にノズル４を待機させる期間において、固化層２６以外の固化物の発生が抑制される。半導体製造装置１は、容易に剥離可能な固化層２６を形成するとともに、その他の固化物の発生を抑制させることで、基板１０へのレジスト液２５の吐出を再開するときにおけるノズル４の清浄度を高めることができる。

半導体製造装置１は、基板１０への固化物の混入を低減させることで、基板１０におけるレジスト液２５の塗布不良を低減できる。半導体製造装置１は、不純物である固化物による基板１０の汚染を低減させることで、処理された基板１０の欠陥を低減できる。これにより、半導体製造装置１は、製品の歩留まりを向上可能とし、高い生産性を確保できる。

半導体製造装置１は、ノズル４における固化物の形成を抑制するために待機位置にて定期的にレジスト液２５を吐出させる場合に比べ、廃棄されるレジスト液２５の量を大幅に低減させることができる。これにより、半導体製造装置１は、基板１０の処理コストを低減できる。

図５は、半導体製造装置１の動作手順を説明するフローチャートである。動作手順のスタートは、吐出部３が待機状態であるときとする。ノズル４および容器８は、図４の説明における第４段階の状態とされている。ノズル４の内部には、固化層２６が形成されている。ヒータ１１は、稼働を停止させている。

吐出制御部２１は、基板１０へのレジスト液２５の塗布の開始が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１）。塗布開始の指示が無い場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、吐出部３は、待機状態を維持する。

塗布開始の指示があった場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、吐出制御部２１は、待機位置におけるレジスト液２５の予備吐出を吐出部３へ指示する。吐出部３は、ポンプ５を動作させることで、ノズル４から容器８内へレジスト液２５を吐出する（ステップＳ２）。吐出部３は、ノズル４内におけるレジスト液２５の吐出圧力を利用して、固化層２６を剥離させる。このとき、ノズル４および容器８は、上述する第５段階の状態とされる。

ステップＳ２におけるレジスト液２５の吐出を終えると、吐出制御部２１は、待機位置から供給位置へのノズル４の移動を吐出部３へ指示する。吐出部３は、移動手段の駆動により、供給位置へノズル４を移動させる（ステップＳ３）。

供給位置へのノズル４の移動が完了すると、吐出制御部２１は、レジスト液２５の吐出を吐出部３へ指示する。半導体製造装置１は、ポンプ５の動作によりノズル４からレジスト液２５を吐出させ、基板１０上にレジスト液２５を塗布する（ステップＳ４）。ノズル４は、上述する第１段階の状態とされる。

吐出制御部２１は、基板１０へのレジスト液２５の塗布の終了が指示されたか否かを判断する（ステップＳ５）。塗布終了の指示が無い場合（ステップＳ５、Ｎｏ）、半導体製造装置１は、ステップＳ４におけるレジスト液２５の塗布を続ける。

塗布終了の指示があった場合（ステップＳ５、Ｙｅｓ）、吐出制御部２１は、吐出部３によるレジスト液２５の吐出を停止させる。ノズル４は、上述する第２段階の状態とされる。吐出制御部２１は、レジスト液２５の吐出を停止させてから、供給位置から待機位置へのノズル４の移動を吐出部３へ指示する。吐出部３は、移動手段の駆動により、待機位置へノズル４を移動させる（ステップＳ６）。移動手段は、ノズル４の先端部を、容器８内へ挿入させる。

待機位置へのノズル４の移動が完了すると、ヒータ制御部２２は、ヒータ１１へ稼働開始を指示する。ヒータ１１は、電熱線に電流が流れるＯＮ状態とされ、熱の発生を開始する（ステップＳ７）。ノズル４および容器８は、上述する第３段階の状態とされる。

ヒータ制御部２２は、ヒータ１１が稼働を開始してから設定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ８）。ヒータ制御部２２は、例えばカウンタ（図示省略）による単位時間ごとのカウント値を取得し、ヒータ１１が稼働を開始してからのカウント値が設定時間を示す所定値を超えたか否かを判断する。設定時間が経過していない場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、ヒータ制御部２２は、ヒータ１１による熱の発生を継続させる。

設定時間が経過した場合（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、ヒータ制御部２２は、ヒータ１１へ稼働終了を指示する。ヒータ１１は、電熱線への電流を停止させるＯＦＦ状態とされ、熱の発生を終了する（ステップＳ９）。ノズル４および容器８は、本動作手順のスタート時における第４段階の状態へ戻される。これにより、半導体製造装置１は、基板１０へのレジスト液２５の塗布を含む一連の動作を終了する。半導体製造装置１は、次の塗布開始の指示があるまで、吐出部３を待機状態とする。

ここで、基板処理において一般に使用される薬液の粘度を、低粘度、中粘度および高粘度と大まかに分類して、本実施形態の利点を説明する。低粘度は、１００ｃＰ（センチポアズ）未満の粘度とする。高粘度は、１０００ｃＰより高い粘度とする。中粘度は、低粘度および高粘度の間の粘度であって、１００ｃＰ以上かつ１０００ｃＰ以下の粘度とする。例えば、薬液に含まれる樹脂成分の濃度が高いほど、薬液の粘度は高くなる。

近年、半導体装置の製造においては、基板に積層される層の数が多くなっている。基板上の高い構造物を被覆可能な厚みの膜を形成するために、使用される薬液の粘度が高められることがある。

従来、待機位置の容器８内に気化させた溶媒を充満させることで、ノズル４に滞留している薬液からの溶媒の揮発を抑制させる手法が知られている。かかる手法は、中粘度以上の粘度の薬液に対しては、固化の抑制が困難となる場合がある。

また、従来、ノズル４に滞留する薬液と空気との間に溶媒の層を導入することで、ノズル４内の薬液からの溶媒の揮発を抑制させる手法が知られている。導入された溶媒の層では、薬液に含まれる樹脂成分の溶解が進行する。この状態でノズル４が放置されると、溶媒の層では、樹脂成分と溶媒との比重差に起因して、樹脂成分が下方へ集まることとなる。かかる手法は、中粘度以上の粘度の薬液に対しては、溶媒の層の下方における樹脂成分の固化が顕著となることで、固化の抑制が困難となる場合がある。

これに対し、本実施形態では、所望かつ均一な厚みの固化層２６を短時間のうちに形成し、ノズル４に滞留された薬液を固化層２６によって空気から分断させる手法を採る。本実施形態の手法によると、中粘度以上の粘度の薬液に対しても、固化層２６以外の固化物の発生を十分に抑制できる。本実施形態の手法は、薬液の粘度が中粘度あるいは中粘度以上である場合に適している。

半導体製造装置１は、固化層２６の剥離のための薬液の予備吐出の前にヒータ１１を稼働させても良い。図６は、ノズル４からの薬液の予備吐出の前にヒータを稼働させる場合の動作手順を説明する図である。

図６の左部には、上述の第４段階におけるノズル４および容器８を示している。このとき、固化層２６は、ノズル４のうちヒータ１１とほぼ同じ高さの位置にある。吐出部３が待機状態であるときに塗布開始の指示があった場合、吐出制御部２１は、ノズル４の下方への移動を吐出部３へ指示する。吐出部３は、移動手段の駆動により、容器８の下方へノズル４を移動させる。吐出部３は、ノズル４を移動させることで、図６の右部に示すように、ノズル４のうち固化層２６の上の部分をヒータ１１の高さの位置に合わせる。

ヒータ制御部２２は、ヒータ１１へ稼働開始を指示する。ヒータ１１は熱の発生を開始させる。ヒータ１１からの熱によってレジスト液２５に含まれる溶媒の温度を上昇させることで、レジスト液２５に含まれる溶媒への固化層２６の溶解が促進される。

ヒータ１１は、所定時間が経過してから稼働を停止する。その後、吐出制御部２１は、レジスト液２５の予備吐出を吐出部３へ指示する。半導体製造装置１は、レジスト液２５の予備吐出の前にヒータ１１を稼働させることで、固化層２６をさらに容易に剥離することができる。

図７は、制御装置７のハードウェア構成を示すブロック図である。制御装置７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２、ＲＡＭ（Random Access Memory）９３、表示部９４および入力部９５を備える。ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４および入力部９５は、バスを介して、互いに通信可能に接続されている。

コンピュータプログラムである制御プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスを介してＲＡＭ９３にロードされる。図７では、制御プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。制御プログラム９７は、吐出部３およびヒータ１１の動作を制御するための命令を含む。

ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３内のプログラム格納領域にて制御プログラム９７を展開して各種処理を実行する。ＲＡＭ９３内のデータ格納領域は、各種処理の実行におけるワークメモリとして使用される。表示部９４は、例えば液晶ディスプレイである。入力部９５は、制御装置７への入力操作を受け付けるキーボードおよびポインティングデバイス等である。

ヒータ１１の温度およびヒータ１１を稼働させる設定時間は、ユーザの入力操作によって入力部９５へ入力される。ＣＰＵ９１は、入力部９５へ入力されたデータに応じてヒータ１１の動作を制御する。表示部９４は、半導体製造装置１の稼働に関する情報を表示する。表示部９４は、入力部９５へ入力されたヒータ１１の温度および設定時間のデータを表示しても良い。

実施形態にて適用される薬液は、レジスト液２５である場合に限られない。薬液は、薬液に含まれる溶媒が揮発することによって固化が進行するいずれの液体であっても良い。薬液は、例えば接着剤等であっても良い。

基板処理装置は、半導体ウェハである基板１０へ薬液を塗布する半導体製造装置１に限られず、半導体ウェハ以外の被処理基板へ薬液を塗布するいずれの装置であっても良い。基板処理装置は、例えば、液晶基板へ薬液を塗布する装置であっても良い。

第１の実施形態によると、半導体製造装置１は、薬液の吐出を停止してノズル４にて滞留された薬液のうち吐出側の界面に固化層２６を形成する。制御装置７は、所定の設定時間におけるヒータ１１の稼働により、所望かつ均一な厚みの固化層２６を形成させる。半導体製造装置１は、基板１０への薬液の吐出を再開するときにおけるノズル４の清浄度を高めることで、固化物による基板１０の汚染を低減可能とし、製品の歩留まりを向上できる。半導体製造装置１は、待機位置において廃棄される薬液の量を低減できる。以上により、高い生産性と、薬液の効率的な利用とを実現できるという効果を奏する。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態の基板処理装置である半導体製造装置に備えられた容器の構成を模式的に示す断面図である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。容器３０は、第１の実施形態の容器８に代えて半導体製造装置１に設けられている。容器３０は、待機位置に配置されている。

容器３０の側面には排気管３２が設けられている。排気管３２は、容器３０の開口付近に設けられている。気流発生部である排気部３１は、容器３０内の気体を排気管３２から排出することで、容器３０に挿入されたノズル４の先端部の周囲に気流を発生させる。排気部３１は、例えばポンプを備える。ポンプは、排気管３２のうち容器３０に接続されている側から気体を吸引し、容器３０の外へ気体を排出する。

排気部３１は、ノズル４に滞留しているレジスト液に含まれる溶媒の揮発を促す機構を構成している。第２の実施形態において、排気部３１は、レジスト液から気化した溶媒をレジスト液の界面付近から容器３０の外へ流動させることによって、溶媒の揮発を促す。

図９は、半導体製造装置１に備えられた制御装置３３の機能ブロックを示す図である。制御装置３３は、第１の実施形態の制御装置７に代えて半導体製造装置１に設けられている。図９には、制御装置３３のうち吐出部３および排気部３１の制御のための構成を示し、その他の構成については図示および説明を省略している。図９には、図３と同様に、ハードウェア構成を使用して実現される機能部を示している。

制御装置３３は、吐出制御部２１、記憶部２３および排気制御部３４を備える。排気制御部３４は、排気部３１の動作を制御する。排気部３１は、排気制御部３４からの制御信号に応じて動作する。図８に示す破線矢印は、制御装置３３から排気部３１へ入力される制御信号を示す。記憶部２３は、吐出部３の動作および排気部３１の動作に関する各種情報を記憶する。

半導体製造装置１は、排気制御部３４による制御に応じて排気部３１を稼働させることで、意図的に、かつ所望の厚みの固化層を形成させる。

図１０は、ノズル４における薬液の吐出および固化層の形成について説明する図である。図１０には、５つの段階におけるノズル４、あるいはノズル４と容器３０の断面を示している。図１０の左上部に示す第１段階では、ノズル４は、供給位置において、基板１０へレジスト液２５を吐出する。

吐出部３は、第２段階にて、ノズル４からのレジスト液２５の吐出を終了する。レジスト液２５の吐出を終了すると、ノズル４は、供給位置から待機位置へ移動する。ノズル４の先端部は、容器３０内へ挿入される。ノズル４の内部には、レジスト液２５が滞留している。ノズル４に滞留しているレジスト液２５のうち空気との界面付近には、レジスト液２５から気化した溶媒の気体が生じる。

ノズル４を待機位置へ移動させた第３段階において、排気部３１は、排気を開始する。レジスト液２５の界面付近に生じた溶媒の気体は、容器３０内の空気とともに排気管３２へ排出される。容器３０は、ノズル４の先端部が挿入されているときに密閉されていない状態とされる。これにより、ノズル４から排気管３２へ流れる気流を容器３０内に生じさせる。

このような気流を容器３０内に生じさせることで、レジスト液２５の界面では、レジスト液２５に含まれる溶媒の揮発が促進される。かかる界面では、レジスト液２５に含まれる樹脂成分の固化が進行する。

排気部３１は、例えば５０ｋＰａ（キロパスカル）で気体を吸引する。排気部３１が気体を吸引する圧力は、レジスト液２５に含まれる溶媒に応じて適宜設定可能であっても良い。

排気を開始してから所定の設定時間が経過した第４段階において、排気部３１は、排気を停止させる。図１０の左下部には、第４段階におけるノズル４および容器３０を示している。設定時間における気流により、ノズル４の内部には、所定の厚みの固化層２６が形成される。

例えば、排気部３１が５０ｋＰａで気体を吸引する場合、排気を開始してから５分程度が経過したときに、レジスト液２５の界面における樹脂成分の固化が開始する。設定時間は、排気の開始から所定の厚みの固化層２６が形成されるまでに要する時間とする。固化層２６の所定の厚みとは、レジスト液２５による所定の吐出圧力の印加によって容易に剥離可能な厚みとする。所定の吐出圧力とは、例えば０．２から０．４ＭＰａとする。

半導体製造装置１は、排気部３１の稼働を停止させた状態で、待機位置にてノズル４を待機させる。容器３０内の気流を停止させることで、固化層２６は排気を停止させたときの厚みを維持する。

ノズル４に滞留されたレジスト液２５は固化層２６によって空気から分断されているため、ノズル４からの溶媒の揮発が抑制される。これにより、ノズル４における樹脂成分のさらなる固化が低減される。また、ノズル４に滞留されたレジスト液２５における樹脂成分の濃度が維持される。半導体製造装置１は、ノズル４を待機させている期間において、固化層２６以外の固化物の発生を抑制できる。

第１の実施形態と同様に第５段階において、吐出部３は、ノズル４の待機を終えて待機位置から供給位置へノズル４を移動させる前に、待機位置でレジスト液２５の予備吐出を行う。吐出部３は、予備吐出により、ノズル４から固化層２６を剥離させる。半導体製造装置１は、第１から第５段階における吐出部３および排気部３１の動作を繰り返す。

設定時間は、実際に固化層２６を形成させるテストの実施、あるいは固化層２６形成のシミュレーションの実施等のいずれの手法によって決定しても良い。制御装置３３は、例えばユーザの操作により入力されたデータに基づいて、排気部３１の吸引圧力および設定時間を設定する。

本実施形態の半導体製造装置１は、ノズル４から排気管３２への気流の発生を制御することで、所望かつ均一な厚みの固化層２６を短時間において形成可能とする。半導体製造装置１は、待機位置におけるレジスト液２５の予備吐出によって、固化層２６を容易に剥離させることができる。

半導体製造装置１は、第１の実施形態と同様に、製品の歩留まりを向上可能とし、高い生産性を確保できる。また、半導体製造装置１は、廃棄されるレジスト液の量を大幅に低減させることができる。

図１１は、半導体製造装置１の動作手順を説明するフローチャートである。動作手順のスタートは、吐出部３が待機状態であるときとする。ノズル４および容器３０は、図１０の説明における第４段階の状態とされている。ノズル４の内部には、固化層２６が形成されている。排気部３１は、排気を停止させている。

ステップＳ１からＳ６までの手順は、第１の実施形態と同様である。ステップＳ６における待機位置へのノズル４の移動が完了すると、排気制御部３４は、排気部３１へ稼働開始を指示する。排気部３１、気体を吸引するＯＮ状態とされ、排気を開始する（ステップＳ１１）。ノズル４および容器３０は、上述する第３段階の状態とされる。

排気制御部３４は、排気部３１が排気を開始してから設定時間が経過した否かを判断する（ステップＳ１２）。設定時間が経過していない場合（ステップＳ１２、Ｎｏ）、排気制御部３４は、排気部３１による排気を継続させる。

設定時間が経過した場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、排気制御部３４は、排気部３１へ稼働終了を指示する。排気部３１は、気体の吸引を停止させるＯＦＦ状態とされ、排気を終了する（ステップＳ１３）。ノズル４および容器３０は、本動作手順のスタート時における第４段階の状態へ戻される。

これにより、半導体製造装置１は、基板１０へのレジスト液の塗布を含む一連の動作を終了する。半導体製造装置１は、次の塗布開始の指示があるまで、吐出部３を待機状態とする。第２の実施形態の手法は、第１の実施形態と同様に、薬液の粘度が中粘度以上である場合に適している。

制御装置３３は、図７に示す制御装置７と同様のハードウェア構成を備える。排出部３１が気体を吸引する圧力および排出部３１を稼働させる設定時間は、ユーザの入力操作によって入力部９５へ入力される。ＣＰＵ９１は、入力部９５へ入力されたデータに応じて排出部３１の動作を制御する。表示部９４は、入力部９５へ入力された排出部３１の圧力および設定時間のデータを表示しても良い。

半導体製造装置１は、レジスト液２５に含まれる溶媒の揮発を促す機構として、排気部３１以外の機構を備えていても良い。半導体製造装置１は、例えば、ノズル４付近へ空気を供給する給気手段を備えていても良い。半導体製造装置１は、給気手段からの気流によって溶媒の揮発を促すとともに樹脂成分の固化を進行させても良い。

半導体製造装置１は、レジスト液２５に含まれる溶媒の揮発を促す機構として、排気部３１と第１の実施形態のヒータ１１とを備えていても良い。半導体製造装置１は、固化層２６の剥離のためのレジスト液２５の予備吐出の前にヒータ１１を稼働させても良い。

排気部３１は、固化層２６の形成のための排気以外に、気化した溶媒を含む空気を排出するための排気を常時行うこととしても良い。排気部３１は、かかる常時排気では、固化層２６の形成のための排気の場合に比べて大幅に吸引圧力を低下させる。半導体製造装置１は、固化層２６の形成のための排気のときは排気流量を高くすることで溶媒の揮発を促進させる一方、常時排気のときは排気流量を低くすることで、溶媒の揮発を抑制させる。

第２の実施形態によると、制御装置７は、所定の設定時間における排気部３１の稼働により、所望かつ均一な厚みの固化層２６を形成させる。半導体製造装置１は、基板１０への薬液の吐出を再開するときにおけるノズル４の清浄度を高めることで、固化物による基板１０の汚染を低減可能とし、製品の歩留まりを向上できる。半導体製造装置１は、待機位置において廃棄される薬液の量を低減できる。第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、高い生産性と、薬液の効率的な利用とを実現できるという効果を奏する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 半導体製造装置、４ ノズル、７，３３ 制御装置、８，３０ 容器、１１ ヒータ、２６ 固化層、３１ 排気部。

Claims (6)

1. 基板へ薬液を吐出するノズルと、
   前記ノズルに滞留している薬液に含まれる溶媒の揮発を促す機構を制御して、前記滞留している薬液に含まれる成分を固化させた固化層を前記ノズルに形成させる制御装置と、を備える、基板処理装置。
2. 前記機構は、前記ノズルを待機させる位置にて前記ノズルへ熱を供給するヒータを含み、
   前記制御装置は、前記ヒータの稼働を制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記制御装置は、前記ヒータの稼働を開始してから予め設定された時間が経過したときに、前記ヒータの稼働を停止させる、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記機構は、前記ノズルを待機させる位置にて前記ノズルの周囲に気流を発生させる気流発生部を含み、
   前記制御装置は、前記気流発生部の稼働を制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記制御装置は、前記気流発生部の稼働を開始してから予め設定された時間が経過したときに、前記気流発生部の稼働を停止させる、請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記制御装置は、前記ノズルからの薬液の吐出および前記ノズルの移動を制御し、前記ノズルを待機させる位置での薬液の予備吐出により前記ノズルから前記固化層を剥離させ、かつ前記予備吐出の後に基板の上の位置へ前記ノズルを移動させる、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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