JP2023043964A - Substrate coating device and substrate coating method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液晶表示装置や有機EL表示装置等のFPD用ガラス基板、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルター用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板等の精密電子装置用基板、半導体パッケージ用基板(以下、単に「基板」と称する)にスリットノズルから処理液を供給して塗布する基板塗布技術に関するものである。 The present invention is applied to precision substrates such as glass substrates for FPDs such as liquid crystal display devices and organic EL display devices, semiconductor wafers, glass substrates for photomasks, substrates for color filters, substrates for recording disks, substrates for solar cells, and substrates for electronic paper. The present invention relates to a substrate coating technique for supplying and coating a processing liquid from a slit nozzle onto a substrate for an electronic device or a substrate for a semiconductor package (hereinafter simply referred to as "substrate").
スリットノズルに設けられたスリット状の吐出口を基板の表面から上方に離間距離だけ離間させながらスリットノズルを基板に対して吐出口の長手方向と直交する塗布方向に相対的に移動させる。この相対移動中に、スリットノズルから処理液を吐出することで、基板に処理液を塗布する基板塗布装置が知られている。その中でも、塗布対象を矩形形状の基板に限定せず、例えば円形形状の半導体ウエハにも処理液を塗布可能な基板塗布装置が提案されている。その代表的なものとして、キャピラリー方式の基板塗布装置(特許文献1参照)が知られている。 The slit nozzle is moved relative to the substrate in a coating direction orthogonal to the longitudinal direction of the ejection port while separating the slit-shaped ejection port provided in the slit nozzle upward from the surface of the substrate by a separation distance. A substrate coating apparatus is known which applies a processing liquid to a substrate by discharging the processing liquid from a slit nozzle during this relative movement. Among them, there has been proposed a substrate coating apparatus capable of coating a processing liquid not only on a rectangular substrate but also on a circular semiconductor wafer, for example. As a typical example, a capillary-type substrate coating apparatus (see Patent Document 1) is known.
上記した従来装置により、例えば半導体ウエハに処理液を塗布する場合、次のような問題が発生することがあった。これらの装置では、上記塗布処理中、基板の表面と吐出口との離間距離(以下「塗布ギャップ」という)を一定に維持している。一方、基板の表面に沿って移動しているスリットノズルの位置に応じて吐出口から供給される処理液の接液範囲(後で説明する実施形態中の「重複範囲」に相当)が連続的に変化する。より詳しくは、後で説明する図5や図7に示すように、塗布開始直後から接液範囲は徐々に広がり、基板の中央部に差し掛かったところで最大となる。それを通過すると、接液範囲は徐々に狭まっていく。そして、スリットノズルの移動方向(本発明の「塗布方向」の一例に相当)において半導体ウエハの終端領域の上方をスリットノズルが通過した段階で塗布処理が完了し、スリットノズルが基板から離れる。 For example, when applying a processing liquid to a semiconductor wafer using the above-described conventional apparatus, the following problems may occur. In these devices, the distance between the surface of the substrate and the ejection port (hereinafter referred to as "coating gap") is kept constant during the coating process. On the other hand, the wetted range of the processing liquid supplied from the ejection port according to the position of the slit nozzle moving along the surface of the substrate (corresponding to the "overlapping range" in the embodiments described later) is continuous. change to More specifically, as shown in FIGS. 5 and 7, which will be described later, the wetted area gradually widens immediately after the start of coating and reaches a maximum at the center of the substrate. After passing through it, the wetted area gradually narrows. Then, when the slit nozzle passes above the end region of the semiconductor wafer in the moving direction of the slit nozzle (corresponding to an example of the "coating direction" of the present invention), the coating process is completed and the slit nozzle separates from the substrate.
このような塗布処理の後半、つまりスリットノズルがワイド位置(後で説明する図4中の符号P2)から基板の終端の上方位置(後で説明する図4中の符号P3)を移動する間、上方からの平面視で長手方向において吐出口と基板とが重なり合う重複距離が減少する。しかしながら、従来技術では、塗布ギャップを一定に維持しているため、後で図6を用いて詳述するように、接液範囲(重複範囲)の狭まり、つまり上記重複距離の減少に対応して吐出口の長手方向における処理液の供給過剰が生じることがあった。その結果、基板の表面周縁部のうち後半ラウンド部(図4中の符号PT4)で膜厚が厚くなるという不具合が発生することがあった。また、基板の表面上で比較的速く拡がるという特性を有する処理液を塗布する場合、上記問題は塗布処理の前半(重複距離が増大する範囲)において生じることがあった。 During the second half of the coating process, that is, while the slit nozzle moves from the wide position (symbol P2 in FIG. 4 described later) to the position above the end of the substrate (symbol P3 in FIG. 4 described later), The overlapping distance between the ejection port and the substrate is reduced in the longitudinal direction in plan view from above. However, in the prior art, since the coating gap is kept constant, as will be described in detail later with reference to FIG. Excessive supply of the processing liquid in the longitudinal direction of the ejection port may occur. As a result, there has been a problem that the film thickness becomes thicker in the latter round portion (reference numeral PT4 in FIG. 4) of the surface peripheral portion of the substrate. Moreover, when applying a processing liquid that has the property of spreading relatively quickly on the surface of the substrate, the above problem may occur in the first half of the coating process (range where the overlapping distance increases).
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、上方からの平面視で長手方向において吐出口と基板とが重なり合う重複距離を変化させながら基板の表面に処理液を塗布する基板塗布装置において、過剰な処理液の供給を防止して処理液を基板の表面に均一に塗布することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a substrate coating apparatus that applies a processing liquid to the surface of a substrate while changing the overlapping distance between the discharge port and the substrate in the longitudinal direction in plan view from above. The object of the present invention is to uniformly apply the processing liquid to the surface of the substrate while preventing excessive supply of the processing liquid.
本発明の一態様は、基板の表面に処理液を塗布する基板塗布装置であって、基板の表面に対向するスリット状の吐出口を有するスリットノズルと、吐出口の長手方向と直交する塗布方向にスリットノズルを基板に対して相対的に移動させる移動部と、スリットノズルの相対的な移動に伴い処理液をスリットノズルに供給可能に構成される処理液供給部と、処理液供給部および移動部を制御する制御部と、を備え、処理液供給部は、スリットノズルへの処理液の供給量を削減させる供給削減動作を実行可能となっており、制御部は、上方からの平面視で長手方向において吐出口と基板とが重なり合う重複距離が基板に対するスリットノズルの相対的な移動に伴い変化するのに応じて供給削減動作が実行されるように、処理液供給部を制御することを特徴としている。 One aspect of the present invention is a substrate coating apparatus for coating a surface of a substrate with a treatment liquid, comprising a slit nozzle having a slit-shaped ejection opening facing the surface of the substrate, and a coating direction perpendicular to the longitudinal direction of the ejection opening. a moving unit for moving the slit nozzle relative to the substrate; a processing liquid supply unit configured to be able to supply the processing liquid to the slit nozzle as the slit nozzle moves relative to the substrate; a processing liquid supply unit; The processing liquid supply unit is capable of executing a supply reduction operation for reducing the amount of processing liquid supplied to the slit nozzle. The processing liquid supply unit is controlled such that the supply reduction operation is performed in accordance with the change in the lengthwise overlapping distance between the discharge port and the substrate as the slit nozzle moves relative to the substrate. and
また、本発明の他の態様は、基板の表面から上方に配置されるスリットノズルに設けられたスリット状の吐出口から処理液を吐出しつつスリットノズルを基板に対して吐出口の長手方向と直交する塗布方向に相対的に移動させて基板の表面に処理液を塗布する基板塗布方法であって、上方からの平面視で長手方向において吐出口と基板とが重なり合う重複距離が基板に対するスリットノズルの相対的な移動に伴い変化するのに応じ、スリットノズルへの処理液の供給量を削減させる供給削減動作を実行することを特徴としている。 In another aspect of the present invention, the processing liquid is ejected from a slit-shaped ejection port provided in the slit nozzle arranged above the surface of the substrate, and the slit nozzle is arranged in the longitudinal direction of the ejection port with respect to the substrate. A substrate coating method in which a treatment liquid is applied to the surface of a substrate by relatively moving in a coating direction perpendicular to the substrate, wherein the overlapping distance between the discharge port and the substrate in the longitudinal direction in a plan view from above is the slit nozzle with respect to the substrate. It is characterized by executing a supply reduction operation for reducing the supply amount of the processing liquid to the slit nozzle according to the change accompanying the relative movement of the slit nozzle.
上記重複距離が基板に対するスリットノズルの相対的な移動に伴い変化する期間において、供給量を一定に維持すると、後で図4ないし図6を用いて説明するように処理液の過剰供給により膜厚が増大する現象(以下「過剰膜厚」という)が発生することがある。そこで、本発明では、重複距離の変化に応じて供給削減動作が実行される。これによって、過剰供給が抑制され、適量の処理液がスリットノズルの吐出口と基板の表面との間に存在する。 If the supply amount is kept constant during the period in which the overlap distance changes with the relative movement of the slit nozzle with respect to the substrate, excessive supply of the processing liquid will cause the film thickness to decrease, as will be described later with reference to FIGS. increases (hereinafter referred to as "excess film thickness"). Therefore, in the present invention, the supply reduction operation is executed according to the change in the overlap distance. As a result, excessive supply is suppressed, and an appropriate amount of processing liquid exists between the ejection port of the slit nozzle and the surface of the substrate.
以上のように、本発明によれば、重複距離を変化させながら基板の表面に処理液を塗布する基板塗布装置において、過剰な処理液の供給を防止して処理液を基板の表面に均一に塗布することができる。 As described above, according to the present invention, in a substrate coating apparatus that coats the surface of a substrate with a processing liquid while changing the overlap distance, excessive supply of the processing liquid is prevented, and the processing liquid is spread uniformly over the surface of the substrate. can be applied.
図1Aは、本発明に係る基板塗布方法の第1実施形態を適用可能な基板塗布装置の構成を示す図である。また、図1Bは、図1Aに示す基板塗布装置の電気的な構成を示すブロック図である。この基板塗布装置100は、半導体ウエハなどの略円盤形状の基板Wの表面Wfに処理液を、いわゆるキャピラリー方式で塗布するものである。なお、図1Aには、塗布ユニットの各部の方向関係を明確にするためZ方向を上下方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を適宜付している。また、理解容易の目的で、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
FIG. 1A is a diagram showing the configuration of a substrate coating apparatus to which the first embodiment of the substrate coating method according to the present invention can be applied. Moreover, FIG. 1B is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate coating apparatus shown in FIG. 1A. This
基板塗布装置100は、スリットノズル2を用いて基板Wの表面Wfに処理液を塗布するスリットコータと呼ばれる装置である。処理液としては、例えばレジスト液、カラーフィルター用液、ポリイミド、シリコン、ナノメタルインク、導電性材料を含むスラリー等が含まれる。この基板塗布装置100は、基板Wを水平姿勢で吸着保持可能なステージ1と、ステージ1に保持される基板Wに処理液を吐出するスリットノズル2と、スリットノズル2に処理液を供給する処理液供給部3と、基板Wに対してスリットノズル2を移動させるノズル移動機構4と、装置全体を制御する制御部5とを備えている。
The
ステージ1は略直方体の形状を有する花崗岩等の石材で構成されており、その表面(+Z側)のうち(+X)側には、略水平な平坦面に加工されて基板Wを保持する保持面11を有する。保持面11には図示しない多数の真空吸着口が分散して形成されている。これらの真空吸着口により基板Wが吸着されることで、塗布処理の際に基板Wが所定の位置に略水平に保持される。なお、基板Wの保持態様はこれに限定されるものではなく、例えば機械的に基板Wを保持するように構成してもよい。
The
図2は、図1Aに示す基板塗布装置で使用されるスリットノズルの一例を示す外観斜視図である。スリットノズル2は、第1本体部21、第2本体部22およびシム板23を複数の固定ねじ(図示省略)によって相互に結合した構造を有している。より詳しくは、第1本体部21と第2本体部22とが、シム板23を挟んでX方向に対向する状態で結合されてスリットノズル2が構成される。
FIG. 2 is an external perspective view showing an example of a slit nozzle used in the substrate coating apparatus shown in FIG. 1A. The
第1本体部21および第2本体部22は、例えばステンレス鋼やアルミニウム等の金属ブロックから削り出されたものである。また、シム板23は同様の金属材料で形成された薄板状部材である。
The first
第1本体部21の第2本体部22と対向する側の主面、つまり(+X)側の主面は、YZ平面と平行な第1平坦面となるように仕上げられている。また、第1本体部21の下部は下向きに突出して第1リップ部21cを形成している。Z方向における第1平坦面の中央部には、Y方向を長手方向としX方向を深さ方向とする略半円柱形状の溝(図示省略)が設けられている。この溝は、塗布液の流路におけるマニホールドとして機能するものであり、塗布液供給口(図3中の符号25)を介して処理液供給部3と接続されている。
The main surface of the first
一方、第2本体部22の第1本体部21と対向する側の主面、つまり(-X)側の主面は、YZ平面と平行な第2平坦面となっている。また、第2本体部22の下部は下向きに突出して第2リップ部22cを形成している。上記第1平坦面とおよび第2平坦面が隔てて対向するように、第1本体部21と第2本体部22とがシム板23を介して結合される。
On the other hand, the main surface of the
第1本体部21と第2本体部22とが結合された状態では、第1平坦面と第2平坦面とは、シム板23の厚さに相当する微小なギャップを隔てて平行に対向することとなる。このように互いに対向する対向面(第1平坦面および第2平坦面)の間のギャップ部分がマニホールドからの塗布液の流路となり、その下端が基板Wの表面Wfに向けて下向きに開口する吐出口24として機能する。吐出口24は、Y方向を長手方向とし、X方向において微小寸法を有している。
When the first
シム板23は下向きに開口する逆U字型に形成されている。第1本体部21と第2本体部22との間のギャップにシム板23が挟み込まれることで、ギャップ空間のうち、溝よりも上方の上端部、および、Y方向における両側端部はシム板23により閉塞される。これにより、ギャップ空間のうちシム板23に閉塞されていない空間が、マニホールドとしての溝と吐出口24とを接続する塗布液の流路を規定することになる。言い換えれば、シム板23は、塗布液の流路となる部分が切り欠かれ、吐出口以外の塗布液の流路の周囲を囲むような形状とされている。
The
図3は、処理液供給部の構成を示す図である。処理液供給部3は、同図に示すように、処理液をスリットノズル2に送給するための送給源として体積変化により処理液を送給するポンプ31を用いている。ポンプ31としては、例えば特開平10-61558号公報に記載されたベローズタイプのポンプを使用することができる。このポンプ31は、径方向に弾性膨張収縮自在の可撓性チューブ311を有している。この可撓性チューブ311の一方端は配管32により処理液補充ユニット33と接続され、他方端は配管34によりスリットノズル2の塗布液供給口25と接続されている。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the processing liquid supply unit. As shown in the figure, the treatment
可撓性チューブ311の外側には、軸方向に弾性変形自在のベローズ312が配置されている。このベローズ312は小型ベローズ部313と大型ベローズ部314とを有し、可撓性チューブ311とベローズ312との間のポンプ室315には非圧縮性媒体が封入されている。また、小型ベローズ部313と大型ベローズ部314との間に作動ディスク部316が設けられている。作動ディスク部316には駆動部317が接続されている。制御部5からの指令に応じて駆動部317が作動すると、作動ディスク部316が例えば軸方向の一方側に変位し、ベローズ312の内側の容積を変化させる。これによって、可撓性チューブ13が径方向に膨張収縮してポンプ動作を実行し、処理液補充ユニット33から適宜補給される処理液をスリットノズル2に向けて送給する。逆に、作動ディスク部316が例えば軸方向の他方側に変位し、ベローズ312の内側の容積を変化させると、スリットノズル2内の処理液を処理液補充ユニット33に向けて吸引する。また、後で説明するように、基板Wに対するスリットノズル2の(+X)方向移動中に、作動ディスク部316が軸方向の他方側に変位することで、スリットノズル2に向かって流れる処理液の一部を引き戻し、これによってスリットノズル2への処理液の供給量を削減させる供給削減動作が実行される。このように、ポンプ31が本発明の「流量調整部」の一例に相当している。
A bellows 312 that is elastically deformable in the axial direction is arranged outside the
処理液補充ユニット33は処理液を貯留する貯留タンク331を有している。この貯留タンク331は配管32によりポンプ31と接続されている。また、配管32には、開閉弁333が介挿されている。この開閉弁333は制御部5から補充指令に応じて開成し、貯留タンク331内の処理液をポンプ31の可撓性チューブ311に補充可能とする。逆に、制御部5から補充停止指令に応じて閉成し、貯留タンク331からポンプ31の可撓性チューブ311への処理液の補充を規制する。
The processing
ポンプ31の出力側(同図の左手側)に接続された配管34には、開閉弁35が介挿されており、制御部5からの開閉指令に応じて開閉する。これによって、スリットノズル2への処理液の送液、スリットノズル2からの処理液の吸引、送液停止および吸引停止を切替可能となっている。また、配管34には、圧力計36が取り付けられており、スリットノズル2に送液される処理液の圧力を検出し、その検出結果(圧力値)を制御部5に出力する。
An on-off
このように構成された処理液供給部3は、スリットノズル2が基板Wの(-X)方向側の端部の上方位置(後で説明する図4中の「塗布開始位置P1」)で吐出口24を基板Wの表面Wfに近接させて処理液を表面Wfに着液させるときには、次のように動作する。すなわち、制御部5からの開閉指令に応じて開閉弁333が閉じるとともに開閉弁35が開き、しかも制御部5からの送液指令に応じてポンプ31が作動する。これによって、スリットノズル2に向けて処理液がポンプ31により送り込まれ、吐出口24と基板Wの表面Wfとの間に処理液のビード(液溜り)が形成される。
In the processing
また、本実施形態では、基板Wの表面Wfが略円形状の半導体ウエハであることから、特許文献1に記載の装置と同様に、キャピラリー方式で処理液の塗布が実行される。つまり、制御部5からの開閉指令に応じて開閉弁333が開くとともに、制御部5からの送液停止指令に応じてポンプ31の作動が停止される。そして、吐出口24を基板Wの表面Wfに近接させながらノズル移動機構4によりスリットノズル2を基板Wに対して相対的に(-X)方向側から(+X)方向側に移動させる。この移動時に吐出口24と基板Wとの間で発生する処理液(処理液のビード)の表面張力により吐出口24から処理液が吐出される。このため、Y方向に延設された吐出口24のうち基板Wが対向する部位では処理液が吐出されるのに対し、基板Wが存在しない部位では処理液は吐出されない。このような吐出状態の変化がノズル移動機構4による基板Wに対するスリットノズル2のX方向移動に伴って発生する。こうして基板Wへの処理液の塗布が完了すると、スリットノズル2が基板Wから上方に離れた後で(+X)方向側から(-X)方向側に戻る。
Further, in this embodiment, since the front surface Wf of the substrate W is a semiconductor wafer having a substantially circular shape, the processing liquid is applied by the capillary method, as in the apparatus described in
図1Aおよび図1Bに戻って構成説明を続ける。ノズル移動機構4は、ステージ1の上方をY方向に横断しながらスリットノズル2を支持するブリッジ構造のノズル支持体41と、ノズル支持体41をX方向に水平移動させるノズル移動部42とを有する。したがって、ノズル支持体41に支持されたスリットノズル2をノズル移動部42によってX方向に水平移動させることができる。このように、本実施形態では、ノズル移動部42が本発明の「移動部」の一例に相当している。
Returning to FIGS. 1A and 1B, the description of the configuration is continued. The
ノズル支持体41は、スリットノズル2が固定された固定部材41aと、固定部材41aを支持しつつ昇降させる2つの昇降機構41bとを有している。固定部材41aは、Y方向を長手方向とする断面矩形の棒状部材であり、カーボンファイバ補強樹脂等で構成される。2つの昇降機構41bは固定部材41aの長手方向の両端部に連結されており、それぞれACサーボモータおよびボールネジ等を有する。これらの昇降機構41bにより、固定部材41aとスリットノズル2とが一体的に上下方向(Z方向)に昇降され、スリットノズル2の吐出口24と基板Wの表面Wfとの間隔、すなわち、基板Wの表面Wfからの吐出口24の離間距離(以下「塗布ギャップ」という)が調整される。なお、スリットノズル2のZ方向の位置は、リニアエンコーダ(図示省略)により検出することができる。
The
ノズル移動部42は、スリットノズル2の移動をX方向に案内する2本のガイドレール43と、駆動源である2個のリニアモータ44と、スリットノズル2の吐出口の位置を検出するための2個のリニアエンコーダ45とを備えている。
The
2本のガイドレール43は、基板Wの載置範囲をY方向から挟むようにステージ1のY方向の両端に配置されるとともに、基板Wの載置範囲を含むようにX方向に延設されている。そして、2つの昇降機構41bの下端部のそれぞれが2本のガイドレール43に沿って案内されることで、スリットノズル2がステージ1上に保持される基板Wの上方をX方向へ移動する。
The two
2個のリニアモータ44のそれぞれは、固定子44aと移動子44bとを有するACコアレスリニアモータである。固定子44aは、ステージ1のY方向の両側面にX方向に沿って設けられている。一方、移動子44bは、昇降機構41bの外側に対して固設されている。リニアモータ44は、これら固定子44aと移動子44bとの間に生じる磁力によって、ノズル移動機構4の駆動源として機能する。
Each of the two
また、2個のリニアエンコーダ45のそれぞれは、スケール部45aと検出部45bとを有している。スケール部45aはステージ1に固設されたリニアモータ44の固定子44aの下部にX方向に沿って設けられている。一方、検出部45bは、昇降機構41bに固設されたリニアモータ44の移動子44bのさらに外側に固設され、スケール部45aに対向配置される。リニアエンコーダ45は、スケール部45aと検出部45bとの相対的な位置関係に基づいて、X方向(ノズル移動方向や相対移動方向に相当)におけるスリットノズル2の吐出口の位置を検出する。
Each of the two
上記のように構成された基板塗布装置100を制御するための制御部5は、図1Bに示すように、各種演算処理を行う演算部51(例えば、CPUなど)、基本プログラムおよび各種情報を記憶する記憶部52(例えば、ROMやRAMなど)をバスラインに接続した一般的なコンピュータシステムの構成となっている。バスラインはさらに塗布プログラムなどの記憶を行う固定ディスク53(例えば、ハードディスクドライブなど)が接続される。また、上記処理液供給部3、ノズル移動機構4および入力表示部6が適宜、インターフェイス(I/F)を介して接続される。入力表示部6は、各種情報を表示するとともに操作者からの入力を受け付け、例えばタッチパネルディスプレイで構成される。もちろん、入力表示部6の代わりに、各種情報を表示するディスプレイおよび操作者からの入力を受け付けるキーボードやマウスなどを用いてもよい。
As shown in FIG. 1B, the
制御部5では、予め固定ディスク53に記憶されている塗布プログラムが記憶部52(例えば、RAMなど)にコピーされるとともに演算部51が記憶部52の塗布プログラムに従って演算処理を実行する。これにより、処理液供給部3の制御によって適当なタイミングでスリットノズル2の吐出口24から処理液が吐出されるとともに、ノズル移動機構4の制御によって供給削減動作および一定速度でのスリットノズル2のX方向走査が実行される。その結果、基板Wの表面Wfに処理液が所望の膜厚で塗布される。このように、制御部5の演算部51は、ノズル走査部512および供給削減部513として機能する。特に、供給削減部513は、次に詳述する解析結果に基づき、供給削減動作を制御する。より詳しくは、上方からの平面視で長手方向Yにおいて吐出口24と基板Wとが重なり合う重複距離(図5、図8中の符号L)が基板Wに対するスリットノズル2の相対的な移動(X方向走査)に伴い減少する間(つまり重複減少期間)において、重複距離Lの変化に応じてスリットノズル2のX方向走査に伴ってスリットノズル2の供給される処理液の量を削減するように、処理液供給部3を制御する。この供給削減動作によって、処理液の膜厚均一性が高められる。
In the
ここでは、供給削減動作が優れている理由を説明するために、まず上記のように構成された基板塗布装置100が従来技術と同様に、塗布ギャップを一定に維持しながら、一定の走査速度で塗布処理を実行した場合について、図4ないし図6を参照しつつ説明する。そのなかで、従来技術では、基板Wの後半ラウンド部(図4中の符号PT4)で膜厚不良が発生する理由を考察するとともに、それを解消するための具体的な手段を説明する。その後で、基板塗布装置100の具体的な動作について説明する。
Here, in order to explain the reason why the supply reduction operation is excellent, first, the
図4は、図1Aおよび図1Bに示す基板塗布装置における基板に対するスリットノズルの相対的な移動動作を模式的に示す図であり、同図では、上記移動動作に対応して基板の周縁部が5種類に区分されて図示されている。ここでは、直径が300mmの半導体ウエハを基板Wとし、当該基板Wに対してスリットノズル2をX方向に走査する場合を例示している。すなわち、基板塗布装置100では、塗布方向Xにおいて、吐出口24が基板Wの一方端部(-X方向側端部)の上方の塗布開始位置P1に位置した状態から、吐出口24が塗布開始位置P1から基板Wの半径r(この実施形態では、r=150mm)だけ離れたワイド位置P2を経由し、吐出口24が基板Wの他方端部(+X方向側端部)の上方の塗布終了位置P3に位置するまで、スリットノズル2が基板Wに対して走査される。
4A and 4B are diagrams schematically showing relative movement of the slit nozzle with respect to the substrate in the substrate coating apparatus shown in FIGS. 1A and 1B. In FIG. It is illustrated divided into five types. Here, a semiconductor wafer with a diameter of 300 mm is used as the substrate W, and the case where the
また、本明細書では、説明の便宜から、図4の下段に示すように、基板Wの表面周縁領域をスリットノズル2の位置に応じて「塗布スタート部位PT1」、「前半ラウンド部位PT2」、「ワイド部位PT3」、「後半ラウンド部位PT4」および「塗布エンド部位PT5」に区分けしている。つまり、基板Wの表面周縁領域のうち、スリットノズル2が塗布開始位置P1に位置したときに処理液の供給を受ける周縁供給領域が塗布スタート部位PT1である。また、スリットノズル2が塗布開始位置P1からワイド位置P2に移動する間に処理液の供給を受ける部位が前半ラウンド部位PT2である。また、スリットノズル2がワイド位置P2に位置したときの処理液の供給を受ける部位がワイド部位PT3である。また、スリットノズル2がワイド位置P2から塗布終了位置P3に移動する間に処理液の供給を受ける部位が後半ラウンド部位PT4である。さらに、スリットノズル2が塗布終了位置P3に位置したときに処理液の供給を受ける周縁供給領域が塗布エンド部位PT5である。
Further, in this specification, for convenience of explanation, as shown in the lower part of FIG. It is divided into "wide part PT3", "second half round part PT4" and "application end part PT5". That is, of the surface peripheral edge region of the substrate W, the peripheral edge supply region that receives the treatment liquid supply when the
なお、図4中の「0」、「150」、「300」はスリットノズル2の塗布開始位置P1からの移動距離を示している。また、符号G(0)、G(150)、G(300)は、それぞれ塗布開始位置P1、ワイド位置P2および塗布終了位置P3にスリットノズル2が位置するときの塗布ギャップを示している。
"0", "150", and "300" in FIG. 4 indicate the moving distance of the
図5は、図1Aおよび図1Bに示す基板塗布装置において従来技術と同様に一定の走査速度で塗布処理を行ったときの塗布状況を示す図である。同図中の(A)~(C)欄は、スリットノズル2が互いに異なる6つの位置SLa~SLfに位置した時点での、スリットノズル2、基板Wおよび処理液を上方、(-Y)方向および(+X)方向から見た図を模式的に示している。これらのうち位置SLaでは、スリットノズル2は塗布開始位置P1よりも(-X)方向に位置しており、基板Wから(-X)方向に離れている。位置SLbでは、スリットノズル2は塗布開始位置P1に位置している。一方、位置SLfは、位置SLb(塗布開始位置P1)から300mm以上移動して基板Wの他方端部の上方から塗布方向(+X)に離れた位置を示し、位置SLc~SLeは位置SLb、SLfの間の3つの移動位置を示しており、特に位置SLdでは、スリットノズル2はワイド位置P2に位置している。また、これらの図面では、処理液が塗布された領域がハッチングにより模式的に示されている。なお、これらの点については、後で説明する図8においても同様である。
FIG. 5 is a diagram showing the state of coating when the substrate coating apparatus shown in FIGS. 1A and 1B performs coating processing at a constant scanning speed as in the prior art. Columns (A) to (C) in the figure show the
次に、基板塗布装置100において、従来の塗布動作、つまりポンプ31を停止させる一方で開閉弁35、333を開いた状態でスリットノズル2を一定の走査速度で移動させつつ塗布処理を行うと、次のような問題が生じることがある。図示を省略する搬送ロボットにより基板Wが基板塗布装置100に搬送されてくると、ステージ1の中央部からリフトピン(図示省略)が上昇して基板Wの裏面を支持する。これに続いて、搬送ロボットが基板塗布装置100から後退する。これにより、リフトピンへの基板Wの受渡しが行われる。その後で、リフトピンがステージ1の内部に下降して基板Wがステージ1の保持面11に載置されるとともに、図示を省略する吸着機構によりステージ1の保持面11に保持される。
Next, in the
基板塗布装置100では、スリットノズル2が保持面11に保持された基板Wから(-X)方向に離れた位置SLaから塗布処理に適した位置まで移動され、図5の「SLb」欄に示すように塗布開始位置P1にスリットノズル2が位置決めされる。そして、塗布処理の開始前において、塗布開始位置P1で塗布ギャップが所定値に調整された状態で、開閉弁35を開いたまま開閉弁333が一時的に閉じられるとともにポンプ31が一時的に作動する。これにより、吐出口24と基板Wの表面Wfとの間に処理液のビードが形成される。なお、ビード形成後においては、開閉弁333が開くとともにポンプ31が停止する。したがって、配管32の両端部における圧力差に応じて処理液が配管32を介して流動する。
In the
塗布処理が開始されると、塗布ギャップを一定に維持したままスリットノズル2が(+X)方向に移動しながら処理液供給部3から供給される処理液LDを吐出口24から吐出する。このとき、吐出口24と基板Wとの間で発生する処理液LD(処理液のビード)の表面張力により処理液が配管32を介してスリットノズル2に供給される。つまり、塗布処理の進行に伴いスリットノズル2に負圧が発生し、処理液が配管32内を貯留タンク331側からスリットノズル2側に流動し、吐出口24から吐出される。これによって、処理液LDが基板Wの表面Wfに塗布される。そして、スリットノズル2は一定の走査速度に維持しされたまま(+X)方向に移動するが、スリットノズル2の移動に伴って吐出口24と基板Wとの重複距離L、つまり処理液LDの吐出幅(接液範囲)は徐々に広がる。そして、スリットノズル2が位置SLd(つまり、ワイド位置P2)で最大となる。
When the coating process is started, while the
スリットノズル2が基板Wの中央部を通過し、さらに(+X)方向に移動すると、重複距離L(処理液の吐出幅)は徐々に狭まり、基板Wの(+X)方向側の端部の上方位置、つまり塗布終了位置P3に到達した時点で処理液LDの最後の塗布が行われる。当該塗布終了位置P3からさらに(+X)方向にスリットノズル2が移動して位置SLfに位置した時点で、スリットノズル2の移動が停止される。
When the
このようにして、塗布処理が行われるが、特にスリットノズル2がワイド位置P2(位置SLd)から塗布終了位置P3に移動している期間においては、重複距離Lはスリットノズル2の移動に伴って減少する。つまり、当該期間は重複減少期間となっている。この重複減少期間では、重複距離L、つまり処理液LDの吐出幅(接液範囲)は徐々に減少するのに応じて処理液LDは所定のメニスカスを維持しながら長手方向Yにおいて吐出口24の中央部側に狭まろうとする。しかしながら、狭小動作が追従することができず、例えば図6に示すように、吐出口24と基板Wとの間に存在する処理液LDにより形成されるメニスカスが、本来的に予定していた膜厚で塗布するために理想的なメニスカスM0(同図中の1点鎖線)よりも外側にシフトしたメニスカスM1(同図中の実線)となる。つまり、スリットノズル2の走査移動に対して処理液LDが長手方向Yに拡がり過ぎ、同図中においてドットを付したように過剰な処理液LDが存在してしまう。
In this way, the coating process is performed. Particularly, during the period when the
しかも、基板Wの表面Wfが略円形状であるため、図7に示すように、重複減少期間における重複距離Lの変化速度は一定でなく、供給量の最適値がスリットノズル2の移動に伴って変動するにもかかわらず、配管32を介してスリットノズル2に供給される処理液の量を制御していない。その結果、従来技術では、最終的に図5の「SLf」欄に示すように後半ラウンド部位PT4に相当する箇所の膜厚が設定値よりも厚くなる、つまり過剰膜厚NGが発生することがあった。
Moreover, since the surface Wf of the substrate W is substantially circular, as shown in FIG. However, the amount of processing liquid supplied to the
そこで、本願発明者は、重複距離Lの変化に応じて配管32を介してスリットノズル2に供給される処理液の量を削減することで上記課題を解消することが可能であるとの結論に至った。以下、重複減少期間における重複距離Lの変化を解析した内容について図7を参照しつつ説明した後で、その解析結果に基づく基板塗布装置100における塗布動作について、図8を参照しつつ説明する。
Therefore, the inventors of the present application have concluded that the above problem can be solved by reducing the amount of the processing liquid supplied to the
図7は、スキャン距離に対する重複距離および重複距離の変化速度を示すグラフである。ここで、「スキャン距離」とは、塗布方向Xにおける基板Wの(-X)方向端部から距離、つまり位置SLb(塗布開始位置P1)からのスリットノズル2の移動距離を意味している。同図の中段に示すグラフ(スキャン距離に対する重複距離Lの変化を示すグラフ)で示される関数を微分することで、同図の下段に示すように重複距離Lの変化速度が得られる。上記過剰膜厚NGが発生するのを防止するためには、重複減少期間において、基板Wと吐出口24との間における処理液LDの狭まりを重複距離Lの変化速度に対応させることが重要である。これらのグラフから明らかなように、重複距離Lは位置SLb(塗布開始位置P1)からの移動開始より急激に増加し、スキャン距離が基板サイズ(本実施形態では、300mm)の半分の位置SLd(ワイド位置P2)で最大となる。そして、スキャン距離がさらに大きくなる、つまりスリットノズル2が基板Wの(+X)方向端部の上方位置(塗布終了位置P3)を移動する間に、重複距離Lは急激な変化速度で短くなっている。つまり、重複減少期間(スキャン距離150mm-300mm)では、重複距離Lの減少率が指数関数的に増大する。このため、重複減少期間のうちでも、特に重複距離Lが急激に減少する最終段階では、それに追従して過剰な処理液LD(図6においてドットを付したもの)を発生させることなく、長手方向Yにおいて処理液LDを吐出口24の中央部に狭めるべく、配管32を介してスリットノズル2に供給される処理液LDの供給量を削減するのが好適である。すなわち、重複減少期間において、塗布ギャップが重複距離Lの変化に対応して変化する、つまり、重複減少期間における重複距離Lの変化を示す関数、
L=2×√{r2-(r-x)2}
ただし、
xは、塗布開始位置P1からワイド位置P2に向けてスリットノズル2が基板Wに対して相対的に移動したスキャン距離である、
に基づいて制御部5がポンプ31を制御するのが好適である。
FIG. 7 is a graph showing the overlap distance and the rate of change of the overlap distance with respect to the scan distance. Here, the "scanning distance" means the distance from the (-X) end of the substrate W in the coating direction X, that is, the moving distance of the
L=2×√{r 2 −(r−x) 2 }
however,
x is the scan distance by which the
It is preferable that the
より具体的には、重複減少期間における重複距離Lの変化を部分的に抜き出すと、図7の上段に示すように、スリットノズル2が塗布方向Xにおいてスキャン距離xn-1の位置からスキャン距離xnの位置に微小移動するとき、重複距離Lの変化量ΔLは、
ΔL=Ln-Ln-1
ただし、
Lnは、スリットノズル2がスキャン距離xnに位置したときの重複距離であり、
Ln-1は、スリットノズル2がスキャン距離xn-1に位置したときの重複距離である、
となる。したがって、スキャン距離Xnにスリットノズル2が位置するときの供給削減速度SR(x)が、次式、
SR(x)=-a×(Ln-Ln-1)/(xn-xn-1)+b … 式(1)
ただし、
a、bは、それぞれ定数である、
を満足するように、制御部5がポンプ31を制御するのが望ましい。これによって、基板Wと吐出口24との間において、重複減少期間で過剰な処理液LD(図6においてドットを付したもの)を抑制することによって長手方向Yでの処理液LDの狭まりが適正化される。その結果、後半ラウンド部位PT4において、過剰膜厚NGが発生するのを効果的に防止することができる。本実施形態では、図8に示すように、重複減少期間において、上記式(1)が満足されるように、供給削減速度SR(x)を制御しつつ塗布処理を行っている。
More specifically, when the change in the overlap distance L during the overlap decrease period is partially extracted, as shown in the upper part of FIG. When minutely moving to the position of , the amount of change ΔL in the overlapping distance L is
ΔL = Ln - Ln-1
however,
Ln is the overlapping distance when the
Ln-1 is the overlap distance when the
becomes. Therefore, the supply reduction speed SR(x) when the
SR(x)=-ax(Ln-Ln-1)/(xn-xn-1)+b... Formula (1)
however,
a and b are constants,
It is desirable that the
図8は、本発明に係る基板塗布方法の第1実施形態を示す図である。この第1実施形態が従来技術と相違する点は、図8の上段グラフ中の実線で示すように、重複減少期間において、上記式(1)が満足されるように、供給削減速度が制御される点であり、その他の構成は従来技術と同一である。なお、上記「供給削減速度」とは、ポンプ31の作動により配管32を流れる処理液の一部を貯留タンク331側に引き戻してスリットノズル2側への処理液の供給量を削減する供給削減動作により単位時間あたりに削減される処理液の量を意味している。
FIG. 8 is a diagram showing a first embodiment of the substrate coating method according to the present invention. The difference between this first embodiment and the prior art is that, as indicated by the solid line in the upper graph of FIG. The other configuration is the same as the prior art. The above-mentioned "supply reduction speed" refers to a supply reduction operation in which part of the processing liquid flowing through the
第1実施形態では、図4および図8に示すように、スリットノズル2が塗布開始位置P1からワイド位置P2に走査移動する間、ポンプ31を停止させる、つまり従来技術と同様に、供給削減速度をゼロに維持しながらスリットノズル2の走査移動が実行される。そして、スリットノズル2がワイド位置P2(スキャン距離150mm)から塗布終了位置P3(スキャン距離300mm)にX方向に走査移動している間、制御部5は式(1)にしたがって供給削減速度SR(x)を増大させている。このため、塗布終了直前においては、重複距離Lの変化は急激であるものの、それに対応して供給削減速度SR(x)の増大によりスリットノズル2に供給される処理液の量が少なく抑えられている。このため、過剰な処理液LD(図6においてドットを付したもの)を抑制し、重複距離Lの変化に追従して長手方向Yでの処理液LDの狭まりが適正化される。その結果、後半ラウンド部位PT4において、過剰膜厚NGが発生するのを効果的に防止することができる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 4 and 8, the
このように本実施形態によれば、重複減少期間において、適量の処理液LDがスリットノズル2の吐出口24と基板Wの表面Wfとの間に存在し、後半ラウンド部位PT4において過剰膜厚NGが発生するのを効果的に防止することができる。一方、塗布処理の前半(スリットノズル2が塗布開始位置P1からワイド位置P2に移動する期間)は、重複距離Lが増大する期間であり、重複減少期間で発生していた課題は本来的に発生しないため、供給削減速度SR(x)はゼロに設定されている。その結果、基板Wの全体に対して処理液を均一に塗布することができる。
As described above, according to the present embodiment, during the overlapping reduction period, an appropriate amount of the processing liquid LD exists between the
ところで、上記した第1実施形態では、図8中の実線で示すパターンに示すように、供給削減速度を曲線形状で変化させているが、例えば図9に示すように、折れ線形状で変化させてもよい(第2実施形態)。この点に関しては、これ以降に説明する実施形態に対しても同様である。 By the way, in the above-described first embodiment, as shown in the solid line pattern in FIG. 8, the supply reduction speed is changed in a curved line shape. (second embodiment). Regarding this point, the same applies to the embodiments described below.
また、本発明の対象となる処理液は、上述のように多種多様であり、基板Wの表面Wf上で比較的速く拡がるという特性を有する処理液も本発明の対象に含まれる。このような特性を有する処理液をキャピラリー方式で塗布する場合、過剰膜厚NGが前半ラウンド部位PT2に発生することがある。そこで、供給削減動作を塗布処理の前半(重複距離が増大する範囲)に対しても適用してもよい(第3実施形態)。 Moreover, the processing liquids to which the present invention is applicable are diverse as described above, and the processing liquids having the property of spreading relatively quickly on the surface Wf of the substrate W are also included in the subject of the present invention. When a treatment liquid having such characteristics is applied by a capillary method, an excessive film thickness NG may occur in the first round portion PT2. Therefore, the supply reduction operation may also be applied to the first half of the coating process (the range where the overlapping distance increases) (third embodiment).
図10は、本発明に係る基板塗布方法の第3実施形態を示す図である。この第3実施形態が第1実施形態と相違する点は、図10の上段グラフ中の実線で示すように、重複距離Lが基板Wに対するスリットノズル2の相対的な移動(X方向走査)に伴い増大する間(つまり重複増大期間)においても、供給削減動作を実行している点であり、その他の構成は第1実施形態と同一である。 FIG. 10 is a diagram showing a third embodiment of the substrate coating method according to the present invention. The third embodiment differs from the first embodiment in that, as indicated by the solid line in the upper graph of FIG. The other configuration is the same as that of the first embodiment except that the supply reduction operation is executed even during the time when the power consumption increases (that is, the overlapping increase period).
このように第3実施形態では、スリットノズル2が塗布開始位置P1からワイド位置P2に走査移動する重複増大期間において、制御部5は式(1)にしたがって供給削減速度SR(x)を増大させている。このため、塗布開始直後においては、重複距離Lの変化は急激であるものの、それに対応して供給削減速度SR(x)の増大によりスリットノズル2に供給される処理液の量が少なく抑えられている。このため、過剰な処理液LD(図6においてドットを付したもの)を抑制し、重複距離Lの変化に追従して長手方向Yでの処理液LDの狭まりが適正化される。その結果、前半ラウンド部位PT2において、過剰膜厚が発生するのを効果的に防止することができる。また、重複減少期間においても、第1実施形態と同様に、供給削減動作を実行している。その結果、基板Wの全体に対して処理液を均一に塗布することができる。
As described above, in the third embodiment, the
上記第3実施形態では、塗布開始直後より供給削減動作を開始しているが、処理液供給部3のポンプ31を利用して塗布開始前にビードを構成する処理液の量を調整してもよい(第4実施形態)。以下、図11を参照しつつ第4実施形態について説明する。 In the above-described third embodiment, the supply reduction operation is started immediately after the start of coating. Good (fourth embodiment). The fourth embodiment will be described below with reference to FIG.
図11は、本発明に係る基板塗布方法の第4実施形態を示す図である。この第4実施形態が、第3実施形態と大きく相違する点は、塗布開始前にビード調整動作を実行する点であり、その他の構成は第3実施形態と同一である。したがって、以下においては相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 11 is a diagram showing a fourth embodiment of the substrate coating method according to the present invention. The major difference between the fourth embodiment and the third embodiment is that the bead adjustment operation is performed before starting coating, and the rest of the configuration is the same as that of the third embodiment. Therefore, the following description will focus on the points of difference, and the same reference numerals will be assigned to the same configurations, and description thereof will be omitted.
第4実施形態は、ポンプ31が送液機能および吸引機能を兼ね備えている点に着目し、制御部5が処理液供給部3を以下のように制御してビード形成動作を実行する。すなわち、塗布開始前(スリットノズル2の移動開始前)に、制御部5からの開閉指令に応じて開閉弁333が閉じるとともに開閉弁35が開き、しかも制御部5からの送液指令に応じてポンプ31が作動する。上記実施形態では、同図中の点線で示すように、ポンプ31は塗布処理に適したビードを構成するのに必要な供給量SM1で処理液をスリットノズル2に圧送し、処理液のビードを形成する。
In the fourth embodiment, focusing on the point that the
これに対し、第4実施形態では、位置SLb(塗布開始位置P1)にスリットノズル2を位置させたまま、ビードが2ステップで形成される。より詳しくは、制御部5は、ポンプ31に対して送液指令に送り、ポンプ31が上記供給量SP1よりも多い供給量SM4で処理液をスリットノズル2に圧送するように制御する(大ビード形成工程)。これにより、同図中の左端欄に示すように、塗布処理に適したビードB1よりも若干大きめのビードB2が形成される。これに続いて、制御部5は、ポンプ31に対して吸引指令に送り、ポンプ31が所定のサックバック量SB4だけスリットノズル2から処理液を引き戻すように制御する(サックバック工程)。これにより、ビードB2からサックバック量SB4の処理液が除去され、これによって、同図中の左から2番目に示すように、塗布処理に適したビードB1が形成される。
In contrast, in the fourth embodiment, the bead is formed in two steps while the
このように、第4実施形態によれば、大ビード形成工程およびサックバック工程の2ステップで適切なビードを形成しているため、次の作用効果が得られる。ビードB1は膜厚に応じて制御する必要がある。このため、膜厚を薄く形成するためには、ビードB1を構成する処理液の量も少なくなり、第3実施形態のように1ステップでビードB1を形成する場合、処理液の供給量SM1を正確にコントロールするのが難しくなる。 As described above, according to the fourth embodiment, since an appropriate bead is formed in two steps of the large bead forming process and the suckback process, the following effects can be obtained. The bead B1 must be controlled according to the film thickness. Therefore, in order to form a thin film, the amount of the treatment liquid forming the bead B1 is also reduced. Difficult to control accurately.
また、基板Wが半導体ウエハなどの略円形基板である場合、ビードB1を形成する領域では、基板Wの表面Wfのうち処理液の着液範囲は狭い。このため、Y方向に幅広の吐出口24から少量の処理液を吐出しつつ微細な着液範囲でビードB1を形成するのは難しい。ここで、ビードを安定化させるためには、例えば図11の左端欄に図示されているように、基板Wと吐出口24とで挟まれた空間から吐出口24の長手方向Yに広がった形状を呈するようにビードB2を形成するのが望ましい。そして、このように安定的に形成されたビードB2から処理液の一部を吸引することで、容易にビードB1を所望形状に整えることができる。
Further, in the case where the substrate W is a substantially circular substrate such as a semiconductor wafer, the area where the bead B1 is formed has a small coverage area of the processing liquid on the surface Wf of the substrate W. As shown in FIG. Therefore, it is difficult to form the bead B1 in a fine liquid landing area while ejecting a small amount of the treatment liquid from the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば第4実施形態では、第3実施形態に対し、2ステップのビード形成動作を適用しているが、第1実施形態や第2実施形態に対しても適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the fourth embodiment, a two-step bead forming operation is applied to the third embodiment, but it is also applicable to the first and second embodiments.
また、上記第1実施形態ないし第3実施形態では、ポンプ31を本発明の「流量調整部」として用いているが、その他の手段により供給削減速度を制御してもよい。例えば配管32に電磁ニードル弁を介挿し、制御部5が電磁ニードル弁の弁開度に調整することで供給削減速度を制御してもよい。また、貯留タンク331内の圧力を調整することで供給削減速度を制御してもよい。
Further, in the first to third embodiments, the
また、上記実施形態では、表面Wfが略円形状である半導体ウエハのような基板Wに処理液LDを塗布する基板塗布技術に本発明を適用しているが、基板Wの種類はこれに限定されるものではない。例えば表面Wfがひし形、正五角形および正六角形などに仕上げられた基板Wなどに処理液LDを塗布する基板塗布技術に対しても本発明を適用することができる。要は、スリットノズル2を基板Wに対して塗布方向Xに相対的に移動させることでスリットノズル2の吐出口24から基板Wの表面Wfに処理液LDを吐出して塗布する基板塗布技術のうち、上方からの平面視で長手方向Yにおいて吐出口24と基板Wとが重なり合う重複距離Lが基板Wに対するスリットノズル2の相対的な移動に伴い変化するものに対し、本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the present invention is applied to a substrate coating technique for coating the processing liquid LD on a substrate W such as a semiconductor wafer having a substantially circular surface Wf, but the type of substrate W is limited to this. not to be For example, the present invention can also be applied to a substrate application technique for applying the processing liquid LD to a substrate W whose surface Wf is finished in a rhombus, regular pentagon, regular hexagon, or the like. In short, a substrate coating technique in which the
また、上記実施形態では、基板Wを固定しつつ、スリットノズル2を塗布方向Xに移動させながら処理液LDの塗布を行っているが、塗布態様はこれに限定されない。例えばスリットノズル2を固定させつつ基板Wを移動させてもよい。また、スリットノズル2および基板Wの両方を移動させて処理液LDを塗布してもよい。要は、基板Wに対してスリットノズル2を相対的に移動させて塗布処理を行う基板塗布技術全般に本発明を適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, while the substrate W is fixed and the
この発明は、基板の表面の上方側に配置されたスリットノズルの吐出口から処理液を基板の表面に供給しながら、スリットノズルを基板に対して塗布方向に相対的に移動させることで基板の表面に処理液を塗布する基板塗布全般に適用することができる。 According to the present invention, the slit nozzle is moved relative to the substrate in the coating direction while supplying the treatment liquid from the ejection port of the slit nozzle arranged above the surface of the substrate to the surface of the substrate. It can be applied to general substrate coating in which a processing liquid is applied to the surface.
2…スリットノズル
3…処理液供給部
5…制御部
24…(スリットノズルの)吐出口
31…ポンプ(流量調整部)
32…配管
42…ノズル移動部(移動部)
100…基板塗布装置
331…貯留タンク
L…重複距離
LD…処理液
P1…塗布開始位置
P2…ワイド位置
P3…塗布終了位置
W…基板
Wf…(基板の)表面
X…塗布方向
Y…長手方向
32...
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基板の表面に対向するスリット状の吐出口を有するスリットノズルと、
前記吐出口の長手方向と直交する塗布方向に前記スリットノズルを前記基板に対して相対的に移動させる移動部と、
前記スリットノズルの相対的な移動に伴い前記処理液を前記スリットノズルに供給可能に構成される処理液供給部と、
前記処理液供給部および前記移動部を制御する制御部と、を備え、
前記処理液供給部は、前記スリットノズルへの前記処理液の供給量を削減させる供給削減動作を実行可能となっており、
前記制御部は、上方からの平面視で前記長手方向において前記吐出口と前記基板とが重なり合う重複距離が前記基板に対する前記スリットノズルの相対的な移動に伴い変化するのに応じて前記供給削減動作が実行されるように、前記処理液供給部を制御することを特徴とする基板塗布装置。 A substrate coating apparatus for coating a surface of a substrate with a processing liquid,
a slit nozzle having a slit-shaped ejection opening facing the surface of the substrate;
a moving unit that relatively moves the slit nozzle with respect to the substrate in a coating direction orthogonal to the longitudinal direction of the ejection port;
a processing liquid supply unit capable of supplying the processing liquid to the slit nozzle as the slit nozzle moves relative to the slit nozzle;
a control unit that controls the processing liquid supply unit and the moving unit;
The treatment liquid supply unit is capable of executing a supply reduction operation for reducing the supply amount of the treatment liquid to the slit nozzle,
The control unit performs the supply reduction operation in accordance with a change in an overlapping distance between the discharge port and the substrate in the longitudinal direction in plan view from above as the slit nozzle is moved relative to the substrate. A substrate coating apparatus, wherein the processing liquid supply unit is controlled such that
前記供給削減動作により単位時間あたりに削減される前記処理液の量を供給削減速度と定義すると、
前記制御部は、前記重複距離が前記基板に対する前記スリットノズルの相対的な移動に伴い減少する間、前記重複距離の減少に応じて前記供給削減速度が増えるように、前記処理液供給部を制御する基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to claim 1,
When the amount of the processing liquid reduced per unit time by the supply reduction operation is defined as a supply reduction rate,
The control unit controls the processing liquid supply unit such that, while the overlap distance decreases as the slit nozzle moves relative to the substrate, the supply reduction speed increases as the overlap distance decreases. substrate coating equipment.
前記制御部は、前記基板に対する前記スリットノズルの相対的な移動に伴う前記重複距離の減少を示す関数に基づいて、前記処理液供給部を制御する基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to claim 2,
The substrate coating apparatus, wherein the control section controls the processing liquid supply section based on a function indicating a decrease in the overlapping distance accompanying relative movement of the slit nozzle with respect to the substrate.
前記基板の表面が半径rの略円形状であるとき、
前記制御部は、前記塗布方向において、前記スリットノズルが前記基板の一方端部の上方の塗布開始位置に位置した状態から、前記スリットノズルが前記塗布開始位置から前記半径rだけ離れたワイド位置を経由し、前記スリットノズルが前記基板の他方端部の上方の塗布終了位置に位置するまで、前記スリットノズルが前記基板に対して相対的に移動するように、前記移動部を制御し、
前記関数は、
L=2×√{r2-(r-x)2}
ただし、
Lは、前記重複距離であり、
xは、前記塗布開始位置から前記ワイド位置を経由して前記塗布終了位置に向けて前記スリットノズルが前記基板に対して相対的に移動した距離である、
基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to claim 3,
When the surface of the substrate has a substantially circular shape with a radius of r,
The control unit moves the slit nozzle from a state in which the slit nozzle is positioned at a coating start position above one end of the substrate in the coating direction to a wide position separated by the radius r from the coating start position. controlling the moving part so that the slit nozzle moves relative to the substrate until the slit nozzle is positioned at the coating end position above the other end of the substrate through the
The function is
L=2×√{r 2 −(r−x) 2 }
however,
L is the overlap distance;
x is the distance that the slit nozzle has moved relative to the substrate from the coating start position to the coating end position via the wide position;
Substrate coating equipment.
前記制御部は、
前記ワイド位置と前記塗布終了位置との間で、前記スリットノズルが前記塗布方向において距離xn-1から距離xnに微小移動するとき、距離Xnに前記スリットノズルが位置するときの前記供給削減速度SR(x)が次式、
SR(x)=-a×(Ln-Ln-1)/(xn-xn-1)+b
ただし、
a、bは、それぞれ定数である、
Lnは、前記スリットノズルが距離xnに位置したときの前記重複距離であり、
Ln-1は、前記スリットノズルが距離xn-1に位置したときの前記重複距離であり、
を満足するように、前記処理液供給部を制御する基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to claim 4,
The control unit
Between the wide position and the coating end position, when the slit nozzle slightly moves from the distance xn-1 to the distance xn in the coating direction, the supply reduction speed SR when the slit nozzle is positioned at the distance Xn (x) is the following formula,
SR(x)=-ax(Ln-Ln-1)/(xn-xn-1)+b
however,
a and b are constants,
Ln is the overlap distance when the slit nozzle is positioned at the distance xn;
Ln-1 is the overlapping distance when the slit nozzle is positioned at the distance xn-1,
A substrate coating apparatus that controls the processing liquid supply unit so as to satisfy
前記制御部は、前記重複距離が前記基板に対する前記スリットノズルの相対的な移動に伴い増大する間、前記重複距離の増大に応じて前記供給削減速度が増えるように、前記処理液供給部を制御する基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The control unit controls the processing liquid supply unit so that the supply reduction speed increases as the overlap distance increases while the overlap distance increases with relative movement of the slit nozzle with respect to the substrate. substrate coating equipment.
前記処理液供給部は、前記処理液を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクから前記スリットノズルに前記処理液を流通させる配管と、前記貯留タンクから前記配管を介して流れる前記処理液の流量を調整することで前記供給削減速度を制御する流量調整部と、を有する基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to any one of claims 2 to 6,
The processing liquid supply unit comprises a storage tank for storing the processing liquid, a pipe for circulating the processing liquid from the storage tank to the slit nozzle, and a flow rate of the processing liquid flowing from the storage tank through the pipe. and a flow rate adjusting unit that controls the supply reduction speed by adjusting the flow rate.
前記流量調整部は前記配管に介挿されたポンプであり、
前記制御部は、前記基板に対する前記スリットノズルの相対的な移動中に前記配管内を前記スリットノズルに向かって流れる前記処理液の一部を引き戻すように、前記ポンプを作動させて前記供給削減速度を制御する基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to claim 7,
The flow rate adjusting unit is a pump inserted in the pipe,
The control unit operates the pump to pull back part of the processing liquid flowing toward the slit nozzle in the pipe during relative movement of the slit nozzle with respect to the substrate, thereby reducing the supply reduction rate. A substrate coating device that controls the
前記制御部は、前記スリットノズルの相対的な移動の開始前に、前記スリットノズルに前記処理液を圧送して前記吐出口と前記基板との間に前記処理液の液溜りを形成した後に前記スリットノズルから前記処理液の一部を引き戻して前記液溜りを構成する前記処理液の量を適正化するように、前記ポンプを制御する基板塗布装置。 The substrate coating apparatus according to claim 8,
The control unit pressure-feeds the processing liquid to the slit nozzle to form a pool of the processing liquid between the ejection port and the substrate before the start of relative movement of the slit nozzle, and then the A substrate coating apparatus for controlling the pump so as to draw back part of the processing liquid from a slit nozzle to optimize the amount of the processing liquid forming the liquid reservoir.
上方からの平面視で前記長手方向において前記吐出口と前記基板とが重なり合う重複距離が前記基板に対する前記スリットノズルの相対的な移動に伴い変化するのに応じ、前記スリットノズルへの前記処理液の供給量を削減させる供給削減動作を実行することを特徴とする基板塗布方法。 While the processing liquid is discharged from a slit-shaped discharge port provided in a slit nozzle arranged above the surface of the substrate, the slit nozzle is positioned relative to the substrate in a coating direction perpendicular to the longitudinal direction of the discharge port. A substrate coating method for applying the processing liquid to the surface of the substrate by moving the substrate to
In a plan view from above, the processing liquid is supplied to the slit nozzle in accordance with the change in the overlapping distance between the discharge port and the substrate in the longitudinal direction as the slit nozzle is moved relative to the substrate. A substrate coating method characterized by executing a supply reduction operation for reducing a supply amount.
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