JP3490320B2 - 塗布膜形成方法および塗布処理装置 - 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
び塗布処理装置に関する。

【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が多用されてい
る。

【０００３】図１０は、このスピンコーティング法を利
用した従来の塗布処理ユニット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１４１と共にウエハＷを回転
させ、ウエハＷの上方に配置されたレジストノズル１４
２からウエハＷ表面の略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、半導体ウエハ上に所定膜厚のレジスト膜が形
成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した図１０の塗布
処理ユニットでは、一つのウエハＷに対してレジストノ
ズル１４２からレジスト液を吐出した後、このレジスト
ノズル１４２は、待機位置まで移動して待機するように
なっている。しかし、レジストノズル１４２の先端に
は、残余のレジスト液が留まっており、レジストノズル
１４２の移動の間、この残余のレジスト液がノズル内で
乾燥することがある。レジスト液がノズル１４２内で乾
燥すると、後続のウエハＷにレジスト液を吐出する際
に、この乾燥したレジスト液が吐出されてパーティクル
となる。

【０００５】また、レジストノズル１４２の移動の間
に、その先端から残余のレジスト液がウエハＷ上に落下
することがあり、その結果、この落下したレジスト液が
ウエハＷ上に塗布ムラを形成するおそれがある。

【０００６】一方、最近では、製造コストの削減等の理
由によりレジスト消費量を減らすため、各ウエハに対す
るレジスト液の滴下量を減らすことが試みられており、
そのため、例えば、レジスト液の塗布時におけるウエハ
Ｗの回転速度を、従来の２０００ｒｐｍから３０００ｒ
ｐｍ以上の高速回転に上昇させることが試みられてい
る。

【０００７】このように、レジスト消費量削減の観点か
ら、レジスト供給量を減少させてウエハＷを高速回転す
る場合には、レジスト液の吐出が終了後にウエハＷ上に
レジスト液が滴下されると、レジスト液が高速回転して
いるウエハＷ上に飛散し、その結果、レジスト供給量が
従来量の場合の半導体ウエハＷの回転速度である２００
０ｒｐｍ程度の場合よりも、レジスト液の塗布ムラや膜
厚不均一が発生するおそれが大きい。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、塗布液吐出ノズルの先端部における塗布液の
吐出状態をコントロールして、ノズル先端部における塗
布液の乾燥、塗布ムラおよび膜厚不均一を防止すること
ができる塗布膜形成方法および塗布処理装置を提供する
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
に、本発明の第１の観点によれば、基板の表面上に、塗
布液吐出ノズルから塗布液を吐出して塗布膜を形成する
塗布膜形成方法であって、基板に対する塗布液吐出ノズ
ルからの塗布液の吐出を終了する際、塗布液の液面を塗
布液吐出ノズルの先端から第１の高さｄ1まで引き上げ
る第１の引き上げ工程と、塗布液の吐出終了時から所定
時間Ｔの間に、塗布液の液面を塗布液吐出ノズルの先端
から第２の高さｄ2まで引き上げる第２の引き上げ工程
とを具備する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、基板の表面
上に、塗布液吐出ノズルから塗布液を吐出して塗布膜を
形成する塗布膜形成方法であって、前記塗布液を前記塗
布液吐出ノズルから基板に供給する工程と、前記塗布液
吐出ノズルからの塗布液の供給が終了した後、塗布液の
吐出終了時から所定時間Ｔの間に、前記塗布液吐出ノズ
ルに残留する塗布液の液位を２段階に引き上げる工程と
を有し、これら工程を順次繰り返す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、基板の表面
上に、溶剤吐出ノズルおよび塗布液吐出ノズルから、そ
れぞれ別個に溶剤および塗布液を供給して塗布膜を形成
する塗布膜形成方法であって、前記溶剤を前記溶剤吐出
ノズルから基板に供給する工程と、前記溶剤の供給後、
前記塗布液を前記塗布液吐出ノズルから基板に供給する
工程と、前記塗布液吐出ノズルからの塗布液の供給が終
了した後、塗布液の吐出終了時から所定時間Ｔの間に、
前記塗布液吐出ノズルに残留する塗布液の液位を２段階
に引き上げる工程とを有し、これら工程を順次繰り返す
ことを特徴とする塗布膜形成方法が提供される。

【００１２】本発明の第４の観点によれば、基板の表面
上に、塗布液吐出ノズルから塗布液を吐出して塗布膜を
形成する塗布処理装置であって、前記塗布液吐出ノズル
に接続された塗布液供給管に介装され、前記塗布液供給
管を開閉して、前記塗布液吐出ノズルから塗布液を吐出
させ、または停止させる開閉バルブと、前記塗布液吐出
ノズルに接続された塗布液供給管に介装され、前記塗布
液吐出ノズル内の塗布液を吸引して引き戻すサックバッ
クバルブと、塗布液の吐出終了時に、塗布液の下端を塗
布液吐出ノズルの先端から第１の高さｄ1まで引き上げ
るように前記開閉バルブを制御し、次いで、塗布液の吐
出終了時から所定時間Ｔの間に、塗布液の下端を塗布液
吐出ノズルの先端からさらに第２の高さｄ2まで引き上
げるように前記サックバックバルブを制御する制御手段
とを具備することを特徴とする塗布処理装置が提供され
る。

【００１３】本発明の第１および第４の観点において
は、塗布液の吐出を終了する際、まず、塗布液の液面を
塗布液吐出ノズルの先端から第１の高さｄ1まで引き上
げるので、塗布液の吐出終了時にノズル先端に存在して
いた塗布液がノズル内に引き入れられ、基板上に滴下す
ることが防止される。したがって、塗布液の塗布ムラや
膜厚不均一を効果的に防止することができる。特に、塗
布液を削減する観点から基板を高速回転する場合には、
塗布液の吐出終了後に基板上に塗布液が滴下されると、
塗布液の塗布ムラや膜厚不均一が生じやすくなるが、こ
のように塗布液の滴下を防止することにより、基板を高
速回転させる場合であっても、塗布ムラや膜厚不均一を
効果的に防止することができる。また、塗布液の吐出終
了時から所定時間Ｔの間に、塗布液の液面を塗布液吐出
ノズルの先端から第２の高さｄ2まで引き上げるので、
塗布液吐出ノズルの移動時などに、塗布液が乾燥するこ
とが防止され、また、不用意に落下することも防止され
る。したがって、塗布液によるパーティクルの発生を効
果的に防止することができる。

【００１４】ここで、上記第１の高さは０．５〜１ｍｍ
程度に設定することが好ましく、第２の高さは２〜３ｍ
ｍ程度に設定することが好ましい。また、塗布液の吐出
終了時から第２の高さｄ２まで引き上げる時間Ｔは、例
えば２秒間程度に設定される。

【００１５】このように塗布液の液面を第２の高さｄ２
に引き上げた後、後続の基板に対して塗布液を吐出する
際には、塗布液の液面をさらに引き上げることなく、液
面の状態を変動させることなく、後続の基板に対して塗
布液を吐出させることにより、塗布液吐出ノズルを後続
の基板上へ移動する際に塗布液が不用意に滴下すること
が防止される。

【００１６】また、塗布液の液面を第２の高さｄ2に引
き上げた後、後続の基板に対して塗布液を吐出する際に
は、後続の基板に対して塗布液を吐出するまでの間に、
塗布液の液面を前記第２の高さｄ2よりも低い第３の高
さｄ3に低下させることにより、上記第２の高さｄ2への
液面引き上げに伴う塗布液量の誤差を防止することがで
きる。つまり、このように塗布液の液面を低下させない
場合には、後続の基板に対して、引き上げた塗布液の量
だけ少ない量の塗布液を吐出することになり、塗布液量
の誤差を生じるが、このように塗布液の液面を低下させ
ることにより、このような誤差を防止することができ
る。この場合に、第３の高さｄ3は、塗布液吐出ノズル
からの塗布液の不用意な滴下を防止できればよく、第１
の高さｄ1と同程度の高さに設定することが好ましい。

【００１７】上記第２および第３の観点において、前記
塗布液吐出ノズル中に残留する前記塗布液の液位を２段
階に引き上げる工程は、前記塗布液吐出ノズル先端から
第１の高さまで液位を引き上げる第１段階と、前記第１
の高さから前記第２の高さまで液位を引き上げる第２段
階とを有し、前記塗布液吐出ノズルの先端から第１の高
さまでの距離よりも、前記第１の高さから第２の高さま
での距離のほうが大きくなるように前記塗布液の液位を
引き上げることが好ましい。また、前記塗布液吐出ノズ
ル中に残留する前記塗布液の液位を２段階に引き上げる
工程の終了後、液位を引き上げた状態で前記塗布液吐出
ノズル先端を溶媒雰囲気内に待機させる工程をさらに有
し、これら工程を順次繰り返すことが好ましい。

【００１８】

【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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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亘って多段に配置されてい
る。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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
布処理ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、後述するように
して塗布膜が形成される。

【００３３】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。

【００３４】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に搬送され、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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】これらの処理は、複数のウエハＷが次々に
処理ステーション１１に供給されて連続的に行われる。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】ウエハＷの表面にレジスト液を吐出するた
めのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介し
て、後述するエアーオペレーションバルブ１３０（図
６）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９２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。

【００４２】また、レジストノズルスキャンアーム９２
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。

【００４３】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。

【００４４】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
ト液の吐出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吐出するシンナーノズル１
０１が取り付けられている。このシンナーノズル１０１
は図示しない溶剤供給管を介してシンナー供給部（１３
８、図７）に接続されている。シンナーノズル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９
２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。

【００４５】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９６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。

【００４６】次に、図６を参照して、レジスト液の供給
系について説明する。図６の（ａ）は、レジスト供給管
に介装したエアーオペレーションバルブおよびサックバ
ックバルブの模式図であり、図６の（ｂ）は、サックバ
ックバルブの断面図である。

【００４７】図６の（ａ）に示すように、レジスト供給
管８８には、エアーオペレーションバルブ１３０（開閉
弁）およびサックバックバルブ１３１が一体的に介装さ
れている。エアーオペレーションバルブ１３０は、エア
ー供給管１３２により供給されたエアーにより弁体（図
示略）を開閉して、レジストノズル８６から塗布液を吐
出させ、または停止させるようになっている。また、こ
のエアーオペレーションバルブ１３０に設けられたスピ
ードコントローラ１３０ａを調整することにより、弁体
（図示略）の開閉速度を調整できるようになっている。

【００４８】サックバックバルブ１３１には、図６の
（ｂ）に示すように、エアー供給管１３３が接続された
ハウジング１３４が設けられ、このハウジング１３４内
には、弁体１３５が摺動自在に介装されている。この弁
体１３５は、バネ１３６によりレジスト供給管８８内の
レジスト液を引く方向（図６の（ｂ）で右方向）に付勢
されている。

【００４９】また、エアー供給管１３３に介装された切
換弁（図示略）により、ハウジング１３４内へのエアー
の供給と、ハウジング１３４からのエアーの排出とを切
り換えるようになっている。

【００５０】したがって、ハウジング１３４内に供給さ
れたエアーが排出されると、バネ１３６の付勢力によ
り、弁体１３５が右方に移動されて、レジスト供給管８
８内のレジスト液がハウジング１３４内に引き入れら
れ、所定量のレジスト液がサックバックされる。一方、
エアー供給管１３３からハウジング１３４内にエアーが
供給されると、弁体１３５は、エアーによりバネ１３６
の付勢力に抗して左方に押圧され、サックバックしたレ
ジスト液がレジスト供給管８８に戻される。

【００５１】このレジスト液のサックバック量は、弁体
１３５の移動量により規定され、サックバック量の調整
は、弁体１３５の移動量を調整することにより行うこと
ができる。また、サックバック速度は、エアー供給管１
３３の切換弁（図示略）におけるエアーの排出速度を調
整して、弁体１３５の移動速度を調整することにより行
うことができる。具体的には、サックバックバルブ１３
１に設けたスピードコントローラ１３１ａ（図６
（ａ））を調整することにより、サックバック速度が調
整される。

【００５２】図７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。塗布処理ユニット
のコントローラ１３７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あり、例えば、ウ
エハＷを回転するための駆動モータ５４、レジスト液の
供給と停止とを切り換えるエアーオペレーションバルブ
１３０、レジスト液をサックバックするサックバックバ
ルブ１３１、およびシンナーを供給するためのシンナー
供給部１３８を制御するようになっている。

【００５３】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
よりも少なくい省レジスト方式のレジスト液の塗布処理
動作について、以下に説明する。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】図８の（ａ）に示すように、シンナーノズ
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、回転するウエハＷの
表面にシンナーを供給する。ウエハＷの表面に供給され
たシンナーは遠心力によってウエハＷ中心からその周囲
全域にむらなく拡げられる。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。

【００５７】続いて、ノズル保持体１００は、図８の
（ｂ）に示すように、レジストノズル８６の吐出口がウ
エハＷの中心上に到達するまでＹ方向に移動される。こ
こでは、レジスト消費量の削減の観点から、レジスト液
吐出量が少ないため、ウエハＷが高速度で回転される。
この際の回転速度は、例えば、レジスト吐出量が１〜
１．５ｍｌ程度の場合には、３０００ｒｐｍ程度に設定
され、０．５ｍｌ程度と極めて少ない場合には、５００
０ｒｐｍに設定される。この状態で、レジスト液がレジ
ストノズル８６の吐出口から回転するウエハ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。

【００５８】このレジストノズル８６からのレジスト液
の吐出開始時には、図９の（ａ）に示すように、ノズル
の先端部８６ａから気泡をかみこまないように、エアー
オペレーションバルブ１３０のスピードコントローラ１
３０ａを調整する。

【００５９】このレジスト液の吐出終了時には、図９の
（ｂ）に示すように、エアーオペレーションバルブ１３
０のスピードコントローラ１３０ａを調整して、弁体
（図示略）の開閉速度を調整することにより、レジスト
液の液面を第１の高さｄ1だけ引き上げるように設定し
ている。この第１の高さｄ1は、０．５〜１ｍｍが好ま
しい。

【００６０】このように第１の高さｄ1までレジスト液
の液面の引き上げを行うことにより、レジスト液の吐出
終了時にノズル８６の先端に存在していたレジスト液が
ノズル８６内に引き入れられ、ウエハＷ上に滴下するこ
とが防止される。したがって、レジスト液の塗布ムラや
膜厚不均一を効果的に防止することができる。特に、本
実施形態のように、レジスト液を削減する観点から基板
を高速回転する場合には、レジスト液の吐出終了後にウ
エハＷ上にレジスト液が滴下されると、レジスト液の塗
布ムラや膜厚不均一が生じやすくなるが、このようにレ
ジスト液の滴下が防止されることから、基板を高速回転
させる場合であっても、塗布ムラや膜厚不均一を効果的
に防止することができる。

【００６１】次いで、レジスト液の吐出終了時から所定
時間Ｔの間に、図９の（ｃ）に示すように、サックバッ
クバルブ１３１のサックバック量を調整することによ
り、レジスト液の液面をさらにノズルの先端部８６ａか
ら第２の高さｄ2まで引き上げる。この第２の高さｄ2
は、２〜３ｍｍが好ましい。また、所定時間Ｔは、例え
ば２秒間程度である。

【００６２】この第２の高さｄ2までレジスト液の液面
の引き上げを行うことにより、レジストノズル８６の移
動時などに、レジスト液が乾燥することが防止され、ま
た、不用意に落下することも防止される。したがって、
レジスト液によるパーティクルの発生を効果的に防止す
ることができる。

【００６３】このようにしてレジスト液の滴下終了した
後、ウエハＷが所定の回転速度で回転されて膜厚が調整
され、次いで、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。

【００６４】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。

【００６５】上記の二段のレジスト液面引き上げ工程の
後に、後続のウエハＷにレジスト液を吐出する際には、
レジスト液の液面をさらに引き上げることなく、レジス
ト液の液面の状態を変動させることなく、後続のウエハ
に対してレジスト液を吐出させることにより、レジスト
ノズル８６を後続のウエハＷ上へ移動する際にレジスト
液が不用意に滴下することを防止することができる。

【００６６】また、上記の二段のレジスト液面引き上げ
工程の後、後続のウエハＷにレジスト液を吐出するまで
の間に、サックバックバルブ１３１を制御して、レジス
ト液の液面を第２の高さｄ2よりも低い第３の高さｄ3ま
で低下させるようにしてもよい。これにより、第２の高
さｄ2への液面引き上げに伴う塗布液量の誤差を防止す
ることができる。つまり、このようにレジスト液を低下
させない場合には、後続のウエハＷに対して、引き上げ
たレジスト液の量だけ少ない量のレジスト液を吐出する
ことになり、レジスト液量の誤差を生じるが、このよう
にレジスト液の液面を低下させることにより、このよう
な誤差を防止することができる。この場合に、第３の高
さｄ3は、このような誤差を防止しつつレジストノズル
８６からのレジスト液の不用意な滴下を防止できればよ
く、第１の高さｄ1と同程度の高さに設定することが好
ましい。

【００６７】なお、以上のようなエアーオペレーション
バルブ１３０およびサックバックバルブ１３１の動作
は、上述したように、塗布処理ユニットコントローラ１
３７によって行われる。

【００６８】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処理ユ
ニット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ポリイミド膜等、他の膜であ
ってもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塗布液の吐出を終了する際、まず、塗布液の液面を塗布
液吐出ノズルの先端から第１の高さｄ1まで引き上げる
ので、塗布液の吐出終了時にノズル先端に存在していた
塗布液がノズル内に引き入れられ、基板上に滴下するこ
とが防止される。したがって、塗布液の塗布ムラや膜厚
不均一を効果的に防止することができる。特に、塗布液
を削減する観点から基板を高速回転する場合には、塗布
液の吐出終了後に基板上に塗布液が滴下されると、塗布
液の塗布ムラや膜厚不均一が生じやすくなるが、このよ
うに塗布液の滴下を防止することにより、基板を高速回
転させる場合であっても、塗布ムラや膜厚不均一を効果
的に防止することができる。また、塗布液の吐出終了時
から所定時間Ｔの間に、塗布液の液面を塗布液吐出ノズ
ルの先端から第２の高さｄ2まで引き上げるので、塗布
液吐出ノズルの移動時などに、塗布液が乾燥することが
防止され、また、不用意に落下することも防止される。
したがって、塗布液によるパーティクルの発生を効果的
に防止することができる。

【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
レジスト塗布処理ユニットの全体構成を示す断面図。

【図５】図４に示したレジスト塗布処理ユニットの平面
図。

【図６】レジスト供給管に介装したエアーオペレーショ
ンバルブおよびサックバックバルブの模式図、およびサ
ックバックバルブの断面図。

【図７】図４ないし図６に示したレジスト塗布処理ユニ
ットの制御系の構成を示す図。

【図８】シンナー供給ノズルからシンナーを吐出してい
る状態、およびレジストノズルからレジスト液を吐出し
ている状態を示す模式図。

【図９】レジスト液の吐出時、第１の引き上げ工程、お
よび第２の引き上げ工程の際のレジストノズルの模式
図。

【図１０】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（回転手段） ８６……レジストノズル（塗布液吐出ノズル） ８６ａ……ノズルの先端部 ８８……レジスト供給管（塗布液供給管） １３０……エアーオペレーションバルブ（開閉弁） １３０ａ，１３１ａ……スピードコントローラ １３１……サックバックバルブ １３７……ユニットコントローラ（制御手段） Ｗ……半導体ウエハ（基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面上に、塗布液吐出ノズルから
   塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布膜形成方法であ
   って、 基板に対する塗布液吐出ノズルからの塗布液の吐出を終
   了する際、塗布液の液面を塗布液吐出ノズルの先端から
   第１の高さｄ1まで引き上げる第１の引き上げ工程と、 塗布液の吐出終了時から所定時間Ｔの間に、塗布液の液
   面を塗布液吐出ノズルの先端から第２の高さｄ2まで引
   き上げる第２の引き上げ工程とを具備することを特徴と
   する塗布膜形成方法。
2. 【請求項２】 前記第１の引き上げ工程において、塗布
   液の下端の引き上げは、前記塗布液吐出ノズルに接続さ
   れた塗布液供給管に介装された開閉バルブにより行うこ
   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】 前記第１の引き上げ工程において、前記
   開閉バルブの開閉速度を調整することにより、塗布液の
   液面を前記第１の高さｄ1に設定することを特徴とする
   請求項２に記載の塗布膜形成方法。
4. 【請求項４】 前記第２の引き上げ工程において、塗布
   液の下端の引き上げは、前記塗布液吐出ノズルに接続さ
   れた塗布液供給管に介装されたサックバックバルブによ
   り行うことを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成方
   法。
5. 【請求項５】 前記第１および第２の引き上げ工程の
   後、塗布液の液面をさらに引き上げることなく、液面の
   状態を変動させることなく、後続の基板に対して塗布液
   を吐出することを特徴とする請求項１ないし請求項４の
   いずれか１項に記載の塗布膜形成方法。
6. 【請求項６】 前記第１および第２の引き上げ工程の
   後、後続の基板に対して塗布液を吐出するまでの間に、
   塗布液の液面を前記第２の高さｄ2よりも低い第３の高
   さｄ3に低下させる工程をさらに具備することを特徴と
   する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の塗
   布膜形成方法。
7. 【請求項７】 基板の表面上に、塗布液吐出ノズルから
   塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布膜形成方法であ
   って、 前記塗布液を前記塗布液吐出ノズルから基板に供給する
   工程と、 前記塗布液吐出ノズルからの塗布液の供給が終了した
   後、塗布液の吐出終了時から所定時間Ｔの間に、前記塗
   布液吐出ノズルに残留する塗布液の液位を２段階に引き
   上げる工程とを有し、これら工程を順次繰り返すことを
   特徴とする塗布膜形成方法。
8. 【請求項８】 基板の表面上に、溶剤吐出ノズルおよび
   塗布液吐出ノズルから、それぞれ別個に溶剤および塗布
   液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成方法であっ
   て、 前記溶剤を前記溶剤吐出ノズルから基板に供給する工程
   と、 前記溶剤の供給後、前記塗布液を前記塗布液吐出ノズル
   から基板に供給する工程と、 前記塗布液吐出ノズルからの塗布液の供給が終了した
   後、塗布液の吐出終了時から所定時間Ｔの間に、前記塗
   布液吐出ノズルに残留する塗布液の液位を２段階に引き
   上げる工程とを有し、これら工程を順次繰り返すことを
   特徴とする塗布膜形成方法。
9. 【請求項９】 前記塗布液吐出ノズル中に残留する前記
   塗布液の液位を２段階に引き上げる工程は、 前記塗布液吐出ノズル先端から第１の高さまで液位を引
   き上げる第１段階と、 前記第１の高さから前記第２の高さまで液位を引き上げ
   る第２段階とを有し、 前記塗布液吐出ノズルの先端から第１の高さまでの距離
   よりも、前記第１の高さから第２の高さまでの距離のほ
   うが大きくなるように前記塗布液の液位を引き上げるこ
   とを特徴とする請求項７または請求項８に記載の塗布膜
   形成方法。
10. 【請求項１０】 前記塗布液吐出ノズル中に残留する前
    記塗布液の液位を２段階に引き上げる工程の終了後、液
    位を引き上げた状態で前記塗布液吐出ノズル先端を溶媒
    雰囲気内に待機させる工程をさらに有し、これら工程を
    順次繰り返すことを特徴とする請求項７から請求項９の
    いずれか１項に記載の塗布膜形成方法。
11. 【請求項１１】 基板の表面上に、塗布液吐出ノズルか
    ら塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布処理装置であ
    って、 前記塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に介装
    され、前記塗布液供給管を開閉して、前記塗布液吐出ノ
    ズルから塗布液を吐出させ、または停止させる開閉バル
    ブと、 前記塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に介装
    され、前記塗布液吐出ノズル内の塗布液を吸引して引き
    戻すサックバックバルブと、 塗布液の吐出終了時に、塗布液の下端を塗布液吐出ノズ
    ルの先端から第１の高さｄ1まで引き上げるように前記
    開閉バルブを制御し、次いで、塗布液の吐出終了時から
    所定時間Ｔの間に、塗布液の下端を塗布液吐出ノズルの
    先端からさらに第２の高さｄ2まで引き上げるように前
    記サックバックバルブを制御する制御手段とを具備する
    ことを特徴とする塗布処理装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、開閉バルブの開閉速
    度を調整することにより、前記塗布液吐出ノズルの液面
    を前記第１の高さｄ1に引き上げることを特徴とする請
    求項１１に記載の塗布処理装置。
13. 【請求項１３】 前記制御手段は、前記サックバックバ
    ルブのサックバック量を調整することにより、前記塗布
    液吐出ノズルの液面を前記第２の高さｄ2に引き上げる
    ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の
    塗布処理装置。
14. 【請求項１４】 前記制御手段は、前記塗布液吐出ノズ
    ルの塗布液の液面をさらに引き上げることなく、液面の
    状態を変動させることなく、後続の基板に対して塗布液
    を吐出するように前記開閉バルブおよび前記サックバッ
    クバルブを制御することを特徴とする請求項１１から請
    求項１３のいずれか１項に記載の塗布処理装置。
15. 【請求項１５】 前記制御手段は、前記塗布液吐出ノズ
    ルの液面を前記第２の高さｄ2に引き上げた後、後続の
    基板に塗布液を吐出するまでの間に、塗布液の液面を第
    ３の高さｄ3まで低下させるように前記サックバックバ
    ルブを制御することを特徴とする請求項１１から請求項
    １４のいずれか１項に記載の塗布処理装置。