JP3352419B2 - 塗布膜形成方法および塗布処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶表示装置（ＬＣＤ）基板等の基板の表面上に例えばレ
ジスト膜のような塗布膜を形成する塗布膜形成方法およ
び塗布処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば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ー工程においては、半導体ウ
エハの表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理
と、レジスト塗布後の半導体ウエハに対して所定のパタ
ーンの露光処理を行った後にそのパターンを現像する現
像処理とが行われている。このレジスト塗布処理におい
ては、半導体ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布する
ための方法としてスピンコーティング法等が多用されて
いる。

【０００３】図９は、このスピンコーティング法の概要
を示すものである。例えばスピンチャック１４１により
真空吸着によって半導体ウエハＷを固定保持した状態
で、図示しない回転駆動手段によりスピンチャック１４
１とともに半導体ウエハＷを回転させ、半導体ウエハＷ
の上方に配置されたレジストノズル１４２からその表面
の中央にレジスト液を滴下する。滴下されたレジスト液
は、遠心力によって半導体ウエハＷの径方向外方に向か
って広げられる。その後レジスト液の滴下を停止し、半
導体ウエハＷを所定速度で回転させて、残余のレジスト
を振り切るとともに乾燥させている。これにより、半導
体ウエハ上に均一な膜厚を有するレジスト膜が形成され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
レジスト膜の表面には、種々の原因によりパーティクル
が付着することがあるが、このような表面のパーティク
ルは露光および現像後の回路パターンの欠陥の原因にな
るため、このようなパーティクルの付着が発生した場合
に、それを解消する必要がある。

【０００５】このパーティクルは、レジスト液の塗布中
または塗布後に半導体ウエハ上に生じるが、その分布パ
ターンとしては、例えば、パーティクルがウエハの全面
に分布するパターン、パーティクルがウエハの周辺部に
集中して分布するパターン、パーティクルがウエハの中
心部に集中して分布するパターン、パーティクルがウエ
ハの中心部から放射状に延びて分布するパターン、また
はパーティクルがウエハの周辺部にクレーター形状で分
布するパターン等がある。

【０００６】このような各種のパターンは種々の原因で
生じるが、これらを解消するため、従来は、技術者各人
の経験に基づき、試行錯誤により個々別々の手段を講じ
てパーティクルの発生を解消するようにしており、各種
のパターンであらわれるパーティクルの防止に関して、
体系的な対策といったものが存在しない。

【０００７】したがって、塗布膜表面にパーティクルが
発生した場合に、その原因を突き止め、パーティクルを
解消するのに時間がかかり、生産性を悪化させてしま
う。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、各種のパターンで現れる塗布膜表面のパーティ
クルを速やかに解消して、健全な塗布膜を形成すること
ができる塗布膜形成方法および塗布処理システムを提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の観点によれば、基板上に形成された
塗布膜表面に発生するパーティクルを解消するための対
策をパーティクル分布状態毎に予め把握しておく工程
と、基板上に塗布液供給ノズルから塗布液を供給して塗
布膜を形成する工程と、塗布膜に付着したパーティクル
の分布状態を検出する工程と、 前記予め把握された塗
布膜表面のパーティクル付着を解消するための対策に基
づいて、検出されたパーティクル分布状態に応じた対策
を講じる工程と、対策後の条件で次の基板に塗布膜を形
成する工程とを具備する塗布膜形成方法であって、検出
されたパーティクルが基板の全面に分布した状態の場合
に、対策として前記塗布液供給ノズルの状態または前記
塗布膜を形成する際の排気圧の状態を調整するように
し、検出されたパーティクルが基板の周辺部に集中して
分布している場合に、対策として基板の側縁部および背
面の洗浄状態を調整するようにし、検出されたパーティ
クルが基板の中心部に集中して分布している場合に、対
策として塗布液供給ノズルの状態を調整するようにし、
検出されたパーティクルが基板の中心部から放射状に延
びて分布している場合に、対策として前記塗布液供給ノ
ズルの状態を調整するようにし、検出されたパーティク
ルが基板の周辺部にクレーター形状で分布している場合
に、対策として基板の側縁部の洗浄状態を調整するよう
にしたことを特徴とする塗布膜形成方法が提供される。

【００１０】本発明の第２の観点によれば、基板上に塗
布液供給ノズルから塗布液を供給して塗布膜を形成する
工程と、基板上に形成された塗布膜に付着したパーティ
クルの分布状態を検出する工程と、このパーティクルの
分布状態に応じて、塗布液のミストを排気するための排
気圧の状態、基板の側縁部および背面の洗浄状態、なら
びに塗布液供給ノズルの状態のいずれかを調整する工程
と、上記いずれかの状態を調整後の条件で次の基板の塗
布膜を形成する工程とを具備する塗布膜形成方法であっ
て、検出されたパーティクルの分布状態が、パーティク
ルが基板の全面に分布した状態の場合に、前記塗布液供
給ノズルの状態または前記排気圧の状態を調整し、検出
されたパーティクルの分布状態が、パーティクルが基板
の周辺部に集中して分布した状態の場合に、基板の側縁
部および背面の洗浄状態を調整し、検出されたパーティ
クルの分布状態が、パーティクルが基板の中心部に集中
して分布している状態の場合に、前記塗布液供給ノズル
の状態を調整し、検出されたパーティクルの分布状態
が、パーティクルが基板の中心部から放射状に延びて分
布している状態の場合に、前記塗布液供給ノズルの状態
を調整し、検出されたパーティクルの分布状態が、パー
ティクルが基板の周辺部にクレーター形状で分布してい
る状態の場合に、基板の側縁部の洗浄状態を調整するこ
とを特徴とする塗布膜形成方法が提供される。

【００１１】本発明の第３の観点によれば、処理容器内
に収容された基板を回転させながら、塗布液供給ノズル
から塗布液を基板に吐出して、基板に塗布膜を形成し、
塗布液の吐出の際に排気手段により塗布液のミストを排
気する塗布処理ユニットと、基板に対して熱的処理を施
す複数の熱的処理ユニットと、基板に形成された塗布膜
に付着したパーティクルの分布状態を検出する検出手段
とを具備する塗布処理システムであって、検出されたパ
ーティクルが基板の全面に分布した状態の場合に、対策
として前 記塗布液供給ノズルの状態または前記ミストを
排気する際の排気圧の状態を調整するようにし、検出さ
れたパーティクルが基板の周辺部に集中して分布してい
る場合に、対策として基板の側縁部および背面の洗浄状
態を調整するようにし、検出されたパーティクルが基板
の中心部に集中して分布している場合に、対策として塗
布液供給ノズルの状態を調整するようにし、検出された
パーティクルが基板の中心部から放射状に延びて分布し
ている場合に、対策として前記塗布液供給ノズルの状態
を調整するようにし、検出されたパーティクルが基板の
周辺部にクレーター形状で分布している場合に、対策と
して基板の側縁部の洗浄状態を調整するようにしたこと
を特徴とする塗布処理システムが提供される。

【００１２】本発明においては、本発明者らがパーティ
クルの分布状態を生じさせる原因を分析することによ
り、各原因に対応するパーティクル付着を解消するため
の対策をパーティクル分布状態毎に予め把握し、これら
予め把握されたパーティクル分布毎の対策に基づいて、
検出されたパーティクル分布状態に応じた対策を講じ、
その対策後の条件で次の基板に塗布膜を形成するので、
各種のパターンで現れる塗布膜表面のパーティクルを速
やかに解消することができ、生産性を悪化させることな
く、パーティクルが存在しない健全な塗布膜を形成する
ことができる。

【００１３】また、本発明においては、検出されたパー
ティクルの分布状態に応じて、塗布液のミストを排気す
るための排気圧の状態、基板の側縁部および背面の洗浄
状態、ならびに塗布液供給ノズルの状態のいずれかを選
択して調整するので、パーティクルの分布状態に応じ
て、パーティクルの発生を解消するための最適な手段を
速やかに講じることができる。したがって、技術者が試
行錯誤をすることなく、迅速に塗布膜表面のパーティク
ルを解消することができ、生産性を悪化させることな
く、パーティクルが存在しない健全な塗布膜を形成する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１ないし図３は、各々本発明の実施
の形態が採用された半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と
いう）の塗布現像処理システム１の全体構成の図であっ
て、図１は平面、図２は正面、図３は背面をそれぞれ示
している。

【００１５】この塗布現像処理システム１は、図１に示
すように、被処理基板としてウエハＷをウエハカセット
ＣＲで複数枚、例えば２５枚単位で外部からシステムに
搬入したり、あるいはシステムから搬出したり、ウエハ
カセットＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出したりする
ためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中
で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処
理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーシ
ョン１１と、この処理ステーション１１に隣接して設け
られる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡
しするためのインターフェイス部１２とを一体に接続し
た構成を有している。

【００１６】前記カセットステーション１０では、図１
に示すように、カセット載置台２０上の位置決め突起２
０ａの位置に、複数個例えば４個までのウエハカセット
ＣＲが、夫々のウエハ出入口を処理ステーション１１側
に向けてＸ方向に一列に載置され、このカセット配列方
向（Ｘ方向）およびウエハカセットＣＲ内に収納された
ウエハのウエハ配列方向（Ｚ方向：垂直方向）に移動可
能なウエハ搬送体２１が各ウエハカセットＣＲに選択的
にアクセスするようになっている。

【００１７】さらにこのウエハ搬送体２１は、θ方向に
回転自在に構成されており、後述するように処理ステー
ション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ_３の多段ユニッ
ト部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）および
イクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスでき
るようになっている。

【００１８】前記処理ステーション１１には、図１に示
すように、ウエハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウエ
ハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニ
ットが１組または複数の組に亙って多段に配置されてい
る。

【００１９】主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すよう
に、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上
下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持
体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されてお
り、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中
心としてウエハ搬送装置４６と一体に回転し、それによ
りこのウエハ搬送装置４６は、θ方向に回転自在となっ
ている。なお筒状支持体４９は前記モータによって回転
される別の回転軸（図示せず）に接続するように構成し
てもよい。

【００２０】ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前
後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これ
らの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハ
Ｗの受け渡しを実現している。

【００２１】また、図１に示すように、この例では、５
つの処理ユニット群Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、Ｇ_５が配
置可能な構成であり、第１および第２の処理ユニット群
Ｇ_１、Ｇ_２の多段ユニットは、システム正面（図１にお
いて手前）側に配置され、第３の処理ユニット群Ｇ_３の
多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配
置され、第４の処理ユニット群Ｇ_４の多段ユニットはイ
ンターフェイス部１２に隣接して配置され、第５の処理
ユニット群Ｇ_５の多段ユニットは背面側に配置されるこ
とが可能である。

【００２２】図２に示すように、第１の処理ユニット群
Ｇ_１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに
載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニッ
ト、例えばレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および
現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられて
いる。第２の処理ユニット群Ｇ_２でも、２台のスピンナ
型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット（Ｃ
ＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段
に重ねられている。これらレジスト塗布処理ユニット
（ＣＯＴ）は、レジスト液の排液が機械的にもメンテナ
ンスの上でも面倒であることから、このように下段に配
置するのが好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に
配置することももちろん可能である。

【００２３】図３に示すように、第３の処理ユニット群
Ｇ_３では、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を
行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行う
クーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高
めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユ
ニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニッ
ト（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニ
ット（ＰＲＥＢＡＫＥ）および露光処理後の加熱処理を
行うポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が、下
から順に例えば８段に重ねられている。

【００２４】第４の処理ユニット群Ｇ_４でも、オーブン
型の処理ユニット、例えばクーリングユニット（ＣＯ
Ｌ）、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴ
ＣＯＬ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、クー
リングユニット（ＣＯＬ）、プリベーキングユニット
（ＰＲＥＢＡＫＥ）およびポストベーキングユニット
（ＰＯＢＡＫＥ）が下から順に、例えば８段に重ねられ
ている。

【００２５】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニッ
ト（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いベ
ーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、ポストベーキン
グユニット（ＰＯＢＡＫＥ）およびアドヒージョンユニ
ット（ＡＤ）を上段に配置することで、ユニット間の熱
的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ラ
ンダムな多段配置としてもよい。

【００２６】前記インターフェイス部１２は、図１に示
すように、奥行方向（Ｘ方向）については、前記処理ス
テーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向について
はより小さなサイズに設定されている。そしてこのイン
ターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアッ
プカセットＣＲと、定置型のバッファカセットＢＲが２
段に配置され、他方、背面部には周辺露光装置２３が配
置され、さらに、中央部には、ウエハ搬送体２４が設け
られている。このウエハ搬送体２４は、Ｘ方向、Ｚ方向
に移動して両カセットＣＲ、ＢＲおよび周辺露光装置２
３にアクセスするようになっている。前記ウエハ搬送体
２４は、θ方向にも回転自在となるように構成されてお
り、前記処理ステーション１１側の第４の処理ユニット
群Ｇ_４の多段ユニットに属するイクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ
受け渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっ
ている。

【００２７】また前記塗布現像処理システム１では、図
１に示すように、既述の如く主ウエハ搬送機構２２の背
面側にも破線で示した第５の処理ユニット群Ｇ_５の多段
ユニットが配置できるようになっているが、この第５の
処理ユニット群Ｇ_５の多段ユニットは、案内レール２５
に沿って主ウエハ搬送機構２２からみて、側方へシフト
できるように構成されている。したがって、この第５の
処理ユニット群Ｇ_５の多段ユニットを図示の如く設けた
場合でも、前記案内レール２５に沿ってスライドするこ
とにより、空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構
２２に対して背後からメンテナンス作業が容易に行える
ようになっている。なお第５の処理ユニット群Ｇ_５の多
段ユニットは、そのように案内レール２５に沿った直線
状のスライドシフトに限らず、図１中の一点鎖線の往復
回動矢印で示したように、システム外方へと回動シフト
させるように構成しても、主ウエハ搬送機構２２に対す
るメンテナンス作業のスペース確保が容易である。

【００２８】このようなレジスト塗布現像処理システム
においては、カセットステーション１０において、ウエ
ハ搬送体２１によりウエハカセットＣＲから一枚のウエ
ハＷが取り出され、処理ユニット群Ｇ_３のイクステンシ
ョンユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハ
Ｗは、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６によ
り、まず、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）におい
て、レジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭ
ＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、そ
の後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリン
グユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。引き続
き、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗
布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、後述するようにして
塗布膜が形成される。

【００２９】塗布処理終了後、ウエハＷはプリベーキン
グユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）にてプリベーク処理さ
れ、その後クーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却され
る。冷却されたウエハＷは、アライメントユニット（Ａ
ＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、処
理ユニット群Ｇ_４のイクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）に搬送される。

【００３０】その後、ウエハＷはウエハ搬送体２４によ
りインターフェース部１２に搬送去れ、周辺露光装置２
３により周辺露光されて余分なレジストが除去された
後、インターフェース部１２に隣接して設けられた図示
しない露光装置により所定のパターンに露光される。

【００３１】露光後のウエハＷは、再びインターフェー
ス部１２に戻され、ウエハ搬送体２４により、イクステ
ンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウ
エハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのポス
トベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）に搬送されてポ
ストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、ク
ーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。

【００３２】その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥ
Ｖ）に搬送され、そこで露光パターンを現像する。現像
終了後、ウエハＷはいずれかのポストベーキングユニッ
ト（ＰＯＢＡＫＥ）に搬送されてポストベーク処理が施
され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷
却される。このような一連の処理が終了後、処理ユニッ
ト群Ｇ_３のイクステンションユニット（ＥＸＴ）を介し
てカセットステーション１０に戻され、いずれかのカセ
ットＣＲに収容される。

【００３３】次に、本実施形態におけるレジスト塗布処
理ユニット（ＣＯＴ）について説明する。図４および図
５は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の全体構成
を示す概略断面図および概略平面図である。

【００３４】このレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）
の中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰ
の内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピ
ンチャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持
した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆
動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５
０ａに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウム
からなるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえ
ばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガ
イド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面
にはたとえばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット６４
が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケ
ット６４の上半部を覆うように取り付けられている。

【００３５】レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端
５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に
密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピ
ンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８
との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動
手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を
上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニ
ット底板５０から浮くようになっている。

【００３６】ウエハＷの表面にレジスト液を供給するた
めのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介し
てレジスト供給部（後述する）に接続されている。この
レジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９
２の先端部にノズル保持体１００を介して着脱可能に取
り付けられている。このレジストノズルスキャンアーム
９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷
設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持
部材９６の上端部に取り付けられており、図示しないＹ
方向駆動機構によって垂直支持部材９６と一体にＹ方向
に移動するようになっている。

【００３７】また、レジストノズル８６は、レジスト液
を一旦吐出した後、サックバックされるようになってお
り、これにより、レジスト液の液垂れを防止すると共
に、レジスト液の乾燥を防止している。

【００３８】さらに、レジストノズルスキャンアーム９
２は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６
を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも
移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ
方向にも移動するようになっている。

【００３９】さらに、レジストノズル待機部９０でレジ
ストノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿
入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先
端のレジスト液が固化または劣化しないようになってい
る。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例
えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分
けられるようになっている。

【００４０】レジストノズルスキャンアーム９２の先端
部（ノズル保持体１００）には、ウエハ表面へのレジス
ト液の供給に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らす
ための溶剤例えばシンナーを供給する溶剤ノズル１０１
が取り付けられている。この溶剤ノズル１０１は図示し
ない溶剤供給管を介して溶剤供給部（後述する）に接続
されている。溶剤ノズル１０１とレジストノズル８６は
レジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う
直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられて
いる。

【００４１】ガイドレール９４上には、レジストノズル
スキャンアーム９２を支持する垂直支持部材８６だけで
なく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方
向に移動可能な垂直支持部材１２２も設けられている。
このリンスノズルスキャンアーム１２０の先端部にはサ
イドリンス用のリンスノズル１２４が取り付けられてい
る。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズル
スキャンアーム１２０およびリンスノズル１２４はカッ
プＣＰの側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線
の位置）とスピンチャック５２に設置されているウエハ
Ｗの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線
の位置）との間で並進または直線移動するようになって
いる。

【００４２】図６はレジスト塗布処理ユニット（ＣＯ
Ｔ）の制御系の構成を示す図である。制御部１３０は、
レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内の各部を制御す
るもので、例えば駆動モータ５４の駆動を制御する他、
レジスト供給部１３１や溶剤供給部１３２等を制御す
る。例えば、制御部１３０は、駆動モータ５４の回転速
度を数段階、例えばレジスト塗布時に３段階に制御して
いる。また、制御部１３０は、レジスト供給部１３１か
らレジストノズル８６へのレジスト液の供給や、溶剤供
給部１３２から溶剤ノズル１０１への溶剤、例えばシン
ナーの供給を制御している。

【００４３】このように構成されたレジスト塗布処理ユ
ニット（ＣＯＴ）において、レジスト液の消費量が従来
よりも少ない省レジスト方式のレジスト液の塗布の処理
動作について、以下に説明する。

【００４４】まず、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４
８によってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内のカ
ップＣＰの真上までウエハＷが搬送されると、そのウエ
ハＷは、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０
および昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピン
チャック５２によって真空吸着される。主ウエハ搬送機
構２２はウエハＷをスピンチャック５２に真空吸着せし
めた後、保持部材４８をレジスト塗布処理ユニット（Ｃ
ＯＴ）内から引き戻し、レジスト塗布処理ユニット（Ｃ
ＯＴ）へのウエハＷの受け渡しを終える。

【００４５】次いで、スピンチャック５２はウエハＷが
カップＣＰ内の定位置まで下降し、駆動モータ５４によ
ってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。その
後、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１０
０の移動が開始される。このノズル保持体１００の移動
はＹ方向に沿って行われる。

【００４６】溶剤ノズル１０１の吐出口がスピンチャッ
ク５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところ
で、溶剤、例えばシンナーを、回転するウエハＷの表面
に供給する。ウエハＷの表面に供給された溶剤は遠心力
によってウエハ中心からその周囲全域にむらなく広が
る。このように、レジスト液の塗布に先立ってシンナー
等の溶剤で半導体ウエハＷ表面の表面全体を濡らす、い
わゆるプリウエット処理を行うことにより、レジストが
より拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト
液量で均一なレジスト膜を形成することができる。

【００４７】続いて、ノズル保持体１００は、レジスト
ノズル８６の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエ
ハＷの中心）上に到達するまでＹ方向に移動され、レジ
ストノズル８６の吐出口からレジスト液が、回転するウ
エハＷの表面の中心に滴下され、遠心力によりウエハＷ
の中心から周辺に向けて拡散されて、ウエハＷ上にレジ
スト膜が形成される。この時、図示しない排気手段によ
り、吐出するレジスト液の周囲に飛散するミストを回収
し、これにより、後述するように、レジスト膜へのパー
ティクルの付着を防止する。

【００４８】レジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転
速度が加速されて、残余のレジスト液が振り切られると
ともに乾燥され、所定厚さのレジスト膜が形成される。

【００４９】その後、ノズル保持体１００がホームポジ
ションに戻され、図示しない洗浄手段により、ウエハＷ
の背面がバックリンスされ、また、必要があれば、図示
しない洗浄手段により、ウエハＷの側縁部がサイドリン
スされる。その後、ウエハＷの回転速度が加速されて、
バックリンスおよびサイドリンスのリンス液が振り切っ
て捨てられ、その後、ウエハＷの回転が停止されて、塗
布処理工程が終了する。

【００５０】次に、ウエハＷ上にレジスト液を供給して
形成されたレジスト膜のパーティクルを解消するための
対策について説明する。

【００５１】ウエハＷに形成されたレジスト膜表面のパ
ーティクルは、種々の原因によりいくつかのパターンで
生じるが、このようなパーティクルが存在するとパター
ンの欠陥につながるため、解消する必要がある。本実施
の形態では、パーティクルが生じる現象を観察して、パ
ーティクルの分布を図７のＮｏ．１〜５に示す５個のパ
ターンとして分類し、各パターンごとに、パーティクル
が生じる原因を分析し、各原因に対応してパーティクル
を解消する対策を予め把握して図７に示すような一覧表
を作成する。

【００５２】パーティクルの分布パターンを検出する工
程としては、一日に一回、レジスト膜の膜厚チェックを
行う際に同時に、ウエハＷ上のパーティクルの分布状態
をチェックすることが考えられる。また、塗布・現像を
終えたウエハＷの歩留まりが低下した場合に、その原因
を調べる一環として、パーティクルの分布状態をチェッ
クすることが考えられる。このようにしてパーティクル
分布状態を把握する際には、例えばレジスト塗布現像処
理システム外において、例えば目視または顕微鏡観察、
さらにはパーティクルカウンターにより行う。

【００５３】また、レジスト塗布現像システム内に検出
手段としてパーティクルカウンターを設ければ、例え
ば、レジスト塗布を終え、プリベーキングユニット（Ｐ
ＲＥＢＡＫＥ）により露光処理前の加熱処理を行って、
クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却処理を行った
後に、インラインでウエハＷ上のパーティクルの分布状
態を測定することができる。このようなパーティクルカ
ウンターは、例えば、図８に示すように、処理ユニット
群Ｇ_４の一つの冷却ユニット（ＣＯＬ）の代わりに設け
られた検出ユニット１１０内に設置することができる。
このようにパーティクルカウンターをシステム内に設置
すれば、パーティクルカウンターで検出したパーティク
ル分布状態のパターンに応じて、制御部１３０がパーテ
ィクルを解消するように、所定部分の調整を行うように
することも可能である。

【００５４】次に、パーティクルの分布状態の態様と、
その原因および対策とを個々に説明する。図７のＮｏ．
１は、パーティクルがウエハＷの全面に分布するパター
ンである。このパターンの第１の原因としては、レジス
トノズル８６からレジスト液を吐出する際、このレジス
ト液の汚れに起因して生じたミストがウエハＷに付着す
るからと推測される。第２の原因としては、カップＣＰ
内のレジスト液のミストを排気するための排気手段（図
示略）の排気圧が比較的低いことに起因して、このミス
トを十分に回収できないからと推測される。第１の原因
に対する対策としては、レジストノズル８６からレジス
ト液のダミーディスペンスを行って、汚れのないレジス
ト液を吐出することが考えられる。第２の原因に対する
対策としては、ミストを十分に回収するため、排気手段
（図示略）の排気圧を高くすることが考えられる。

【００５５】図７のＮｏ．２は、パーティクルがウエハ
Ｗの周辺部に集中して分布するパターンである。このパ
ターンの原因としては、サイドリンスやバックリンスの
洗浄手段（図示略）によりウエハＷの側縁部および背面
を洗浄する際、リンス液の「跳ね」がウエハＷに付着す
るからと考えられる。この対策としては、サイドリンス
やバックリンスの洗浄手段（図示略）の吐出量、吐出角
度および吐出位置の高さを調整して、リンス液の「跳
ね」を防止することが有効であると考えられる。

【００５６】図７のＮｏ．３は、パーティクルがウエハ
Ｗの中心部に集中して分布するパターンである。このパ
ターンの第１の原因としては、レジストノズル８６から
レジスト液を吐出する際、このレジストノズル８６の汚
れに起因して生じたミストがウエハＷに付着するからと
推測される。第２の原因としては、アドヒージョンユニ
ット（ＡＤ）により疎水化処理を行う際、発塵等に起因
して、パーティクルがウエハＷに付着するからと推測さ
れる。第１の原因に対する対策としては、レジストノズ
ル８６の洗浄を行ってこのノズル自体の汚れを除去する
か、または、レジストノズル８６のサックバックの状態
を確認してレジスト液の液垂れまたは乾燥を十分に防止
できているかを確認することが考えられる。第２の原因
に対する対策としては、アドヒージョンユニット（Ａ
Ｄ）内でのウエハＷの搬送状態を検査してパーティクル
が生じているか否かを確認するか、または、アドヒージ
ョンユニット（ＡＤ）からの発塵の場合には、アドヒー
ジョンユニット（ＡＤ）のみだけのエージングを行うこ
とが考えられる。

【００５７】図７のＮｏ．４は、パーティクルがウエハ
Ｗの中心部から放射状に延びて分布するパターンであ
る。このパターンの原因としては、レジストノズル８６
からレジスト液を吐出する際、このレジストノズル８６
の汚れに起因して生じたミストがウエハＷに付着するか
らと推測される。これに対する対策としては、Ｎｏ．３
の場合と同様に、レジストノズル８６の洗浄を行ってこ
のノズル自体の汚れを除去するか、または、レジストノ
ズル８６のサックバックの状態を確認してレジスト液の
液垂れまたは乾燥を十分に防止できているかを確認する
ことが考えられる。

【００５８】図７のＮｏ．５は、パーティクルがウエハ
Ｗの周辺部にクレーター形状で分布するパターンであ
り、顕微鏡により拡大すると、パーティクルがクレータ
ー形状であることが観察される。このパターンの原因と
しては、Ｎｏ．２の場合と同様に、サイドリンスの洗浄
手段（図示略）によりウエハＷの側縁部を洗浄する際、
リンス液の「跳ね」がウエハＷに付着するからと考えら
れる。この対策としては、サイドリンスの洗浄手段（図
示略）の吐出量、吐出角度および吐出位置の高さを調整
して、リンス液の「跳ね」を防止することが有効である
と考えられる。

【００５９】このようにして、図７に示したような一覧
表に基づいて、検出されたウエハＷのレジスト膜表面の
パーティクルの分布状態に応じて、パーティクルを解消
するための対策を講じ、対策後の条件で次のウエハＷに
レジスト塗布処理を行う。

【００６０】以上のように、本実施の形態では、パーテ
ィクルの分布状態の５つの態様とその原因および解消の
ための対策とを予め図７に示すような一覧表にまとめ、
各分布パターンに応じて、パーティクル解消対策とし
て、ミストのための排気手段（図示略）の排気圧の状
態、サイドリンスやバックリンスの洗浄状態、レジスト
ノズルの状態、および疎水化処理の状態のいずれかを選
択して調整するようにしているので、パーティクルの発
生を解消するための最適な手段を速やかに講じることが
できる。したがって、技術者が試行錯誤をすることな
く、迅速にウエハＷ上のレジスト膜表面のパーティクル
を解消することができ、生産性を悪化させることなく、
パーティクルが存在しない健全なレジスト膜を形成する
ことができる。

【００６１】また、上述したように、パーティクルを検
出する検出手段としてパーティクルカウンターをレジス
ト塗布現像処理システム内に組み込めば、インラインで
パーティクルの分布状態を把握することができ、一層迅
速にパーティクルの分布状態の把握およびその対策を行
うことができ、極めて迅速にウエハＷ上のパーティクル
を解消することができる。

【００６２】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
では、半導体ウエハにレジスト液を塗布する塗布装置に
ついて説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基
板、例えばＬＣＤ基板にレジスト液を塗布する場合にも
本発明を適用することができる。また、塗布膜としても
レジスト膜に限らず他の膜であってもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パーティクル付着を解消するための対策をパーティクル
分布状態毎に予め把握し、これら予め把握されたパーテ
ィクル分布毎の対策に基づいて、検出されたパーティク
ル分布状態に応じた対策を講じ、その対策後の条件で次
の基板に塗布膜を形成するので、各種のパターンで現れ
る塗布膜表面のパーティクルを速やかに解消することが
でき、生産性を悪化させることなく、パーティクルが存
在しない健全な塗布膜を形成することができる。

【００６４】また、本発明によれば、検出されたパーテ
ィクルの分布状態に応じて、塗布液のミストを排気する
ための排気圧の状態、基板の側縁部および背面の洗浄状
態、ならびに塗布液供給ノズルの状態のいずれかを選択
して調整するので、パーティクルの分布状態に応じて、
パーティクルの発生を解消するための最適な手段を速や
かに講じることができる。したがって、技術者が試行錯
誤をすることなく、迅速に塗布膜表面のパーティクルを
解消することができ、生産性を悪化させることなく、パ
ーティクルが存在しない健全な塗布膜を形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である半導体ウエハの塗
布現像処理システムの全体構成の平面図。

【図２】図１に示す塗布現像処理システムの正面図。

【図３】図１に示す塗布現像処理システムの背面図。

【図４】図１に示した塗布現像処理システムに装着した
レジスト塗布装置の全体構成の断面図。

【図５】図４に示したレジスト塗布装置の平面図。

【図６】図４に示したレジスト塗布装置の制御系の構成
を示す図。

【図７】種々のパーティクル分布状態と、各々の発生原
因およびパーティクルを解消する対策とを一覧にして示
す図。

【図８】パーティクルカウンターが設置された検出ユニ
ットを備えたレジスト塗布現像システムの一部を示す背
面図。

【図９】従来のレジスト塗布装置の概略構成図。

【符号の説明】

５２……スピンチャック ８６……レジストノズル（塗布液供給ノズル） １１０……検出ユニット １３０……制御部 Ｗ……半導体ウエハ（基板） ＣＯＴ……レジスト塗布処理ユニット ＡＤ……アドヒージョンユニット（疎水化処理ユニッ
ト） ＰＲＥＢＡＫＥ……プリベーキングユニット ＣＯＬ……クーリングユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｄ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 11/08 B05C 9/10 B05D 1/40 G03F 7/16 H01L 21/027

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された塗布膜表面に発生す
   るパーティクルを解消するための対策をパーティクル分
   布状態毎に予め把握しておく工程と、基板上に塗布液供
   給ノズルから塗布液を供給して塗布膜を形成する工程
   と、塗布膜に付着したパーティクルの分布状態を検出す
   る工程と、 前記予め把握された塗布膜表面のパーティ
   クル付着を解消するための対策に基づいて、検出された
   パーティクル分布状態に応じた対策を講じる工程と、対
   策後の条件で次の基板に塗布膜を形成する工程とを具備
   する塗布膜形成方法であって、 検出されたパーティクルが基板の全面に分布した状態の
   場合に、対策として前記塗布液供給ノズルの状態または
   前記塗布膜を形成する際の排気圧の状態を調整するよう
   にし、 検出されたパーティクルが基板の周辺部に集中して分布
   している場合に、対策として基板の側縁部および背面の
   洗浄状態を調整するようにし、 検出されたパーティクルが基板の中心部に集中して分布
   している場合に、対策として塗布液供給ノズルの状態を
   調整するようにし、 検出されたパーティクルが基板の中心部から放射状に延
   びて分布している場合に、対策として前記塗布液供給ノ
   ズルの状態を調整するようにし、 検出されたパーティクルが基板の周辺部にクレーター形
   状で分布している場合に、対策として基板の側縁部の洗
   浄状態を調整するようにした ことを特徴とする塗布膜形
   成方法。
2. 【請求項２】 塗布膜形成前に基板に疎水化処理を施す
   工程をさらに具備し、検出されたパーティクルが基板の中心部に集中して分布
   している場合に、対策として前記塗布液供給ノズルの状
   態または疎水化処理の状態を調整するようにしたことを
   特徴とする 請求項１に記載の塗布膜形成方法。
3. 【請求項３】 基板上に塗布液供給ノズルから塗布液を
   供給して塗布膜を形成する工程と、基板上に形成された
   塗布膜に付着したパーティクルの分布状態を検出する工
   程と、このパーティクルの分布状態に応じて、塗布液の
   ミストを排気するための排気圧の状態、基板の側縁部お
   よび背面の洗浄状態、ならびに塗布液供給ノズルの状態
   のいずれかを調整する工程と、上記いずれかの状態を調
   整後の条件で次の基板の塗布膜を形成する工程とを具備
   する塗布膜形成方法であって、 検出されたパーティクルの分布状態が、パーティクルが
   基板の全面に分布した状態の場合に、前記塗布液供給ノ
   ズルの状態または前記排気圧の状態を調整し、 検出されたパーティクルの分布状態が、パーティクルが
   基板の周辺部に集中して分布した状態の場合に、基板の
   側縁部および背面の洗浄状態を調整し、 検出されたパーティクルの分布状態が、パーティクルが
   基板の中心部に集中して分布している状態の場合に、前
   記塗布液供給ノズルの状態を調整し、 検出されたパーティクルの分布状態が、パーティクルが
   基板の中心部から放射状に延びて分布している状態の場
   合に、前記塗布液供給ノズルの状態を調整し、 検出されたパーティクルの分布状態が、パーティクルが
   基板の周辺部にクレーター形状で分布している状態の場
   合に、基板の側縁部の洗浄状態を調整する ことを特徴と
   する塗布膜形成方法。
4. 【請求項４】 塗布膜形成前に基板に疎水化処理を施す
   工程をさらに具備し、 検出されたパーティクルの分布状態が、パーティクルが
   基板の中心部に集中して分布している状態の場合に、疎
   水化処理の状態を調整することを特徴とする請求項３に
   記載の塗布膜形成方法。
5. 【請求項５】 処理容器内に収容された基板を回転させ
   ながら、塗布液供給ノズルから塗布液を基板に吐出し
   て、基板に塗布膜を形成し、塗布液の吐出の際に排気手
   段により塗布液のミストを排気する塗布処理ユニット
   と、基板に対して熱的処理を施す複数の熱的処理ユニッ
   トと、基板に形成された塗布膜に付着したパーティクル
   の分布状態を検出する検出手段とを具備する塗布処理シ
   ステムであって、 検出されたパーティクルが基板の全面に分布した状態の
   場合に、対策として前記塗布液供給ノズルの状態または
   前記ミストを排気する際の排気圧の状態を調整 するよう
   にし、 検出されたパーティクルが基板の周辺部に集中して分布
   している場合に、対策として基板の側縁部および背面の
   洗浄状態を調整するようにし、 検出されたパーティクルが基板の中心部に集中して分布
   している場合に、対策として塗布液供給ノズルの状態を
   調整するようにし、 検出されたパーティクルが基板の中心部から放射状に延
   びて分布している場合に、対策として前記塗布液供給ノ
   ズルの状態を調整するようにし、 検出されたパーティクルが基板の周辺部にクレーター形
   状で分布している場合に、対策として基板の側縁部の洗
   浄状態を調整するようにした ことを特徴とする塗布処理
   システム。
6. 【請求項６】 塗布膜形成前の基板に対して疎水化処理
   を施す疎水化処理ユニットをさらに具備し、検出されたパーティクルが基板の中心部に集中して分布
   している場合に、対策として前記塗布液供給ノズルの状
   態または前記疎水化処理の状態を調整するようにしたこ
   とを特徴とする請求項５に記載の塗布処理システム。
7. 【請求項７】 前記検出手段は、前記塗布処理ユニット
   および熱的処理ユニットとともに同一筐体内に設けられ
   ていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載
   の塗布処理システム。