JP3672377B2 - Substrate processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、光ディスク用の基板等の基板にフォトレジスト液、ポリイミド樹脂、SOG(Spin On Glass,シリカ系被膜形成材とも呼ばれる)液等の処理液を塗布する基板処理装置に係り、特に、基板の処理面を下方に向けた状態で基板に処理液を塗布する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の基板処理装置として、例えば、基板の処理面を下方に向けて基板を保持する基板保持部と、この基板の処理面に対して開口した吐出部からフォトレジスト液を吐出する塗布ヘッドと、この塗布ヘッドに連通接続された供給配管を介してフォトレジスト液を供給する処理液供給部とを備えているものが挙げられる。このように構成されている従来装置では、上記基板の処理面と上記塗布ヘッドの吐出部とを近接させた状態で、例えば、上記基板保持部を上記塗布ヘッドに対して水平方向に移動することにより上記基板の処理面にフォトレジスト液を塗布するようになっている。
【0003】
なお、処理液供給部から塗布ヘッドへは常に一定の速度(一定の流量)でフォトレジスト液が供給されるようになっており、その流量は基板保持部の水平方向の移動速度および所望膜厚に応じて設定されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、同一の基板における処理面内には、大部分がそうであるように複雑なパターンを有する製品素子パターンの領域と、製品素子の評価を行うために処理面内の特定部位にそれらと同時に形成される、上記の製品素子パターンとは異なる〔一般的には製品素子パターンに比較して単純な〕パターンからなるテスト素子パターンの領域とがある。このような基板に対して上記のようにフォトレジスト液を常に一定の流量で供給しつつ塗布すると、多くのフォトレジスト液を要する凹部が多く存在している領域ではフォトレジスト液が不足する一方で、少ないフォトレジスト液でよい平坦部が多く存在している領域ではフォトレジスト液が供給過剰となる不都合が生じる。つまり、同一基板の処理面内において表面状態が異なることに起因して消費するフォトレジスト液の量が異なるので、処理面内のある領域ではフォトレジスト液が過度の供給不足となってかすれるなどの極端な場合も生じ、同一基板の処理面内でフォトレジスト液を均一に塗布することができないという問題がある。
【0005】
また、個々の基板の処理面の状態は、例えば、酸化処理を終えただけの平坦な状態や、数々のマスク形成処理およびエッチング処理などを経て凹凸を有する種々の状態があることに起因して、個々の基板によって塗布時に消費するフォトレジスト液の量が異なるので、上記のように基板保持部の移動速度および所望膜厚に応じてフォトレジスト液の流量を設定すると、上述したように基板によっては処理液の過不足が生じて均一にフォトレジスト液を塗布することができないという問題がある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、処理液の吐出量を常に一定量に保つことによって、基板の処理面の状態にかかわらず均一に処理液を塗布することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の基板処理装置は、基板の処理面を下方に向けて基板を保持する基板保持手段と、前記基板の処理面に対して開口した吐出部から処理液を吐出する塗布手段と、前記塗布手段に連通接続された供給配管を介して処理液を前記塗布手段へ供給する処理液供給手段とを備え、前記基板の処理面と前記塗布手段の吐出部とを近接させて、前記基板保持手段と前記塗布手段とを相対移動させることにより前記基板の処理面に処理液を塗布する基板処理装置において、前記供給配管に連通接続され、前記塗布手段の吐出部の高さよりも高い位置に開口を有する細管と、前記細管中の処理液の液面レベルを検出する液面レベルセンサと、前記基板保持手段と前記塗布手段とを相対移動させる際に、前記液面レベルセンサにより検出された液面レベルに基づいて、前記処理液供給手段から前記塗布手段への処理液の供給を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】
請求項1に記載の発明の作用は、次のとおりである。
基板の処理面を下方に向けて基板を保持する基板保持手段と、処理液供給手段から供給配管を介して処理液を供給される塗布手段とを近接させた状態で相対移動させつつ基板の処理面に処理液を塗布する。このとき、塗布手段の吐出部と基板の処理面とは近接された状態にあるので、塗布手段の吐出部から表面張力により盛り上がるように吐出する処理液は、基板の処理面に付着する。例えば、基板の処理面に凹部が多く形成されている場合には、吐出した処理液が急激に減少するとともに、液面レベルセンサが検出する処理液の吐出量に関連する液面レベルもその消費量に応じて急激に減少する。この急激な消費に応じてその液面レベルを一定に保持するように制御手段が処理液供給手段を制御するので、処理液供給手段からは処理液が多めに供給されることになる。その一方で、基板の処理面に平坦部が多く形成されている場合には、吐出した処理液が急激に減少することなく緩慢な減少を呈するとともに、液面レベルセンサが検出する液面レベルもその消費量に応じて緩やかに減少する。この緩やかな減少に応じてその液面レベルを一定に保持するように制御手段が処理液供給手段を制御するので、処理液供給手段からは処理液が少なめに供給されることになる。したがって、塗布手段の吐出部における処理液の吐出量を常に一定量に保つことができる。
【0009】
また、塗布手段へは処理液供給手段から供給配管を介して処理液が供給されるので、その供給配管に連通接続された、塗布手段の吐出部の高さよりも高い位置に開口を有する細管の処理液の液面レベルは、吐出部から吐出している処理液の吐出量に応じて昇降変位することになる。つまり、吐出している処理液が急激に消費される場合には、液面レベルも急激に下降する一方、緩慢な消費を呈する場合には、液面レベルも緩やかに下降する。したがって、この液面レベルの変位を液面レベルセンサにより検出し、液面レベルを一定に保持するように制御手段が処理液供給手段を介して処理液の供給量を制御することにより、塗布手段の吐出部における処理液の吐出量を常に一定量に保持することができる。ところで処理液の吐出量は、基板の処理面と塗布手段の吐出部との間隔に存在する処理液の量であるが、その間隔が微小間隔であることおよび基板と塗布手段とが相対移動していることに起因してその吐出量を直接的に検出することは困難である。そこで、上述したようにしてその量に関連する液面レベルを検出することにより吐出量を間接的に検出して制御することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図1は、実施例に係る基板処理装置の要部を示す一部破断縦断面図およびブロック図である。なお、処理の対象である基板として半導体ウエハを例に採って説明するが、以下、この半導体ウエハを単に基板と称することにする。また、処理液としてはフォトレジスト液を例に採って説明する。
【0011】
図中、符号1は、基板Wの処理面を下方に向けて水平姿勢で吸着保持する吸引チャックである。この吸引チャック1は、その上面中心部に立設された支持部材3を介して昇降ブロック5により懸垂支持されている。この昇降ブロック5は、水平移動部材7の一側面に鉛直方向に沿って配設されたリニアガイド9に昇降自在に嵌め込まれているとともに、リニアガイド9に並設された昇降モータ11の回転軸に連動連結されたボールネジ13に螺合されている。基板Wは、昇降モータ11を駆動することにより、吸引チャック1と、支持部材3と、昇降ブロック5とともに一体的に昇降され、図1に示す下降した処理高さと、この処理高さよりも上昇した〔基板受け渡し時の〕搬送高さとにわたって昇降移動されるようになっている。なお、吸引チャック1は、本発明の基板保持手段に相当するものである。
【0012】
水平移動部材7は、装置容器10内の基板搬送開口12よりも上方であって、その奥側から手前側にわたって配設されているリニアガイド14に、その上部を嵌め込まれている。さらに水平移動部材7は、リニアガイド14の下方に沿って並設されているボールネジ16に螺合されている。ボールネジ16は、その奥側部分が水平移動モータ18の回転軸に連動連結されている。水平移動部材7は、水平移動モータ18を駆動することにより水平移動し、この移動によって、図1中に実線で示すような基板搬送開口12付近の待機位置と、図1中に二点鎖線で示すようなフォトレジスト液の塗布処理を開始する処理開始位置と、フォトレジスト液の塗布処理を終える処理終了位置とにわたって基板Wを移動するようになっている。
【0013】
装置容器10の中央部付近の底部には、基板Wに対してフォトレジスト液を吐出して供給する塗布ヘッド20が立設されている。その上面には、基板Wの処理面に向けて開口し、供給されたフォトレジスト液が表面張力により盛り上がるように吐出する吐出部21が形成されており、塗布ヘッド20は、その吐出部21の高さが装置容器10の底部に配設されているベース20aによって高さH1となるように配設されている。塗布ヘッド20は、図2の斜視図に示すような外観形状を呈する。すなわち、その上面に形成されている吐出部21は、少なくとも基板Wの直径(基板サイズ)に相当する長さAを基板Wの水平移動方向と直交する方向(図1中の紙面に向かう方向)に有し、その幅Bは長さAに比較して極めて短く形成されている。つまり、吐出部21はスリット状に形成されている。この吐出部21の具体的な寸法の一例としては、処理対象の基板Wのサイズが8インチである場合には、長さAは約200mmであり、幅Bは約0.1mmである。なお、上記の吐出ヘッド20は、本発明における塗布手段に相当するものである。また、吐出部21はスリット状の開口に代えて、複数個の細孔で細長形状に形成するようにしてもよい。
【0014】
塗布ヘッド20には、図1および図2に示すように、縦断面形状Lの字状の供給路22が吐出部21に連通するように形成されている。この供給路22は、塗布ヘッド20の側面に配設された供給配管24を介して、フォトレジスト液を一時的に貯留するためのリザーバタンク26に連通接続されている。フォトレジスト液は、後述する制御部によって制御されるポンプ30によって供給タンク28からリザーバタンク26に対して供給されるようになっている。なお、このポンプ30は、ダイアフラム式のポンプであってもよいが、後述する理由によりステッピングモータによりピストンを駆動してフォトレジスト液の供給量を微妙に調整可能な精密ポンプであることが好ましい。
【0015】
供給配管24のリザーバタンク26付近には、塗布ヘッド20の吐出部21の高さ位置H1よりも上方に位置する高さ位置H2で開口した細管32が連通接続されている。この細管32は、その内部に滞留するフォトレジスト液の液面レベルが周囲から目視で確認できる程度の透明度を有するガラス管などから構成されており、例えば、1.5mm程度の内径を有するものである。細管32の外周面の上方には、内部に滞留するフォトレジスト液の液面レベルを検出する液面レベルセンサ34が配設されている。この液面レベルセンサ34は、細管32に滞留するフォトレジスト液の液面レベルを検出して信号を出力するものであり、その信号は制御部40に与えられる。この液面レベルセンサ34の細管32への配設位置は、後述する吐出高さ(h)に応じて予め設定されているものであり、フォトレジスト液の液面レベルが特定のレベル(これを設定液面レベルと称する)になった場合にのみ液面レベルセンサ34が動作(オン)し、それ以外のレベルにある場合には非動作(オフ)となるものである。制御部40は、図示しないCPUやメモリなどにより構成されており、上述した昇降モータ11と、水平移動モータ18と、ポンプ30の各部を後述するように統括制御する。なお、リザーバタンク26と、供給タンク28と、ポンプ30とは、本発明における処理液供給手段に相当するものである。
【0016】
制御部40は、予め液面レベルセンサ34の出力信号がオンとなるようにポンプ30を制御することにより、図3に示すように塗布ヘッド20の吐出部21から表面張力により盛り上がるフォトレジスト液Rの吐出高さh(例えば、0.5〜1.5mm)を一定に維持する。この吐出高さhは、吐出部21から吐出しているフォトレジスト液Rの吐出量と密接な相関関係にあるので、この吐出高さhを一定にすることにより、フォトレジスト液Rの吐出量を、予め設定した特定の吐出量q0 (これを設定吐出量q0 と称する)にすることができる。なお、このフォトレジスト液Rの設定吐出量q0 は、塗布したフォトレジスト液の目標膜厚と、基板Wの水平移動速度などを勘案して予め設定されているものである。上述した細管32中の液面レベルは、その吐出高さhと相関関係があるので、液面レベルを検出することによりその吐出高さhが判り、よってその吐出量が判ることになる。なお、細管32と液面レベルセンサ34とは、吐出部21から吐出するフォトレジスト液Rの吐出量に関連する物理量を検出するものであるので、本発明における検出手段に相当する。
【0017】
ところで、図4(a)に示すように、基板Wを水平移動させることにより基板Wの処理面にフォトレジスト液Rを塗布する際には、当然のことながら基板Wの処理面と吐出部21との間が吐出高さhよりも狭い間隔h0 に設定されるので、吐出しているフォトレジスト液Rの上部が基板Wの処理面に押されてその吐出高さhを確保することはできない。しかしながら、その吐出高さhを保持するようにフォトレジスト液Rが供給されると、フォトレジスト液Rには吐出高さhとなるように圧力が加わるので、図4(b)に示すように、吐出部21から吐出しているフォトレジスト液Rはその分横方向に拡がって設定吐出量q0 となる。したがって、塗布処理中におけるフォトレジスト液Rの吐出高さは、処理前の吐出高さhよりも低い吐出高さh0 (=基板Wの処理面と吐出部21との間隔)となるが、圧力は吐出高さhとなっている場合と同じだけ加わるので、細管32の液面レベルは吐出高さhに相当する設定液面レベルになる。そこで細管32中のフォトレジスト液Rの液面レベルが常に設定液面レベルとなるように制御することにより、吐出部21の吐出量を常に設定吐出量q0 にすることができる。上述したように、フォトレジスト液Rの吐出量は、基板Wの処理面と吐出部21との狭い間隔内に存在しているフォトレジスト液の量であること、基板Wは吐出ヘッド20に対して水平移動することに起因して、フォトレジスト液の吐出量を直接的に検出することは困難であるが、このように細管32の液面レベルを検出することにより間接的に吐出量を検出することができる。また、フォトレジスト液Rの吐出量を微調整する必要があるので、上述したポンプ30としてはダイアフラム式ポンプよりも精密ポンプが好ましい。
【0018】
次に、上述したように構成された基板処理装置の動作について、図5および図6のフローチャートを参照して説明する。なお、図5は処理を示すフローチャートであり、図6はフォトレジスト液の吐出制御を示すフローチャートである。
【0019】
ステップS1(基板搬入)
図示しない基板搬送機構が処理の対象である基板Wを、その処理面を下方に向けた状態で基板搬送開口12から進入し、吸引チャック1にその基板Wを渡す。吸引チャック1は、その基板Wの上面を吸引して吸着保持する。そして、制御部40は、昇降モータ11を駆動して基板Wを下降し、その下面である処理面と、現在奥側に位置している塗布ヘッド20の吐出部21との上下方向の間隔を、微小な間隔h0 に設定する(図4(a)参照)。
【0020】
ステップS2(処理開始位置へ移動)
制御部40は、水平移動モータ18を駆動して水平移動部材7を奥側に水平移動し、基板Wの奥側周縁部分が塗布ヘッド20の上方に位置する処理開始位置へ移動する。この処理開始位置は、図1の二点鎖線で示す基板Wの位置および図4(a)で示す基板Wの位置である。
【0021】
ステップS3(吐出制御開始)
制御部40は、液面レベルセンサ34の出力信号に基づいてポンプ30の動作を制御し、吐出部21からの吐出量を制御し始める。具体的には、図6のフローチャートに示すように制御する。すなわち、ステップT1では、液面レベルセンサ34が動作(オン)したか否か、つまり細管32の液面レベルが設定液面レベルになっているかを判断し、その判断結果によりポンプ30をオン(ステップT2)するかまたはオフ(ステップT3)する。このようにポンプ30を制御して、細管32の液面レベルを設定液面レベルに保持することにより吐出部21から吐出するフォトレジスト液Rの吐出量を設定吐出量q0 にする。この吐出制御は、これ以降のステップS6において停止されるまで常時実行され、常にフォトレジスト液Rの吐出量を設定吐出量q0 に調整する。
【0022】
ステップS4(基板の移動開始)
制御部40は、水平移動モータ18を駆動して基板Wを一定の速度で移動開始する。基板Wは、図1中に二点鎖線で示す処理開始位置(図4(a)も同様)から奥側に向けて一定の速度で移動される。したがって、基板Wが移動するにつれて、吐出部21から吐出しているフォトレジスト液は、図4(b)に示すように基板Wの処理面に付着してゆく。このとき、例えば多くの凹部が形成されている、処理面のある領域では多くのフォトレジスト液Rが消費されて吐出部21から吐出するフォトレジスト液Rの吐出量が設定吐出量q0 より低下することになるが、図6のフローチャートに示すように細管32の液面レベルが設定液面レベルになるようにポンプ30が制御されているので、フォトレジスト液Rの吐出量は設定吐出量q0 に一定化される。したがって、基板Wの処理面の状態にかかわらず、フォトレジスト液Rの吐出量を設定吐出量q0 に一定化することができるので、基板Wの処理面に均一にフォトレジスト液Rを塗布することができる。なお、基板Wの移動速度を一定速度としたが、フォトレジスト液Rの吐出量を常に設定吐出量q0 にすることができるので、基板Wの移動速度を可変するようにしても同様の効果を得ることができる。
【0023】
ステップS5(処理終了位置に移動した?)
図1中に点線で示す処理終了位置に基板Wが移動したか否かによって処理を分岐する。すなわち、基板Wが処理終了位置に到達していない場合には、ステップS4を繰り返し実行して基板Wの等速度移動を継続することにより基板Wの処理面全体にフォトレジスト液Rを塗布し、基板Wが処理終了位置に到達した場合にはステップS6に移行する。
【0024】
ステップS6(吐出制御停止)
基板Wが処理終了位置に到達した場合には、フォトレジスト液Rを吐出量q0 に保持する必要はないので、図6のフローチャートに示した吐出制御を停止する。具体的には、ポンプ30のオン/オフ制御を停止する。
【0025】
ステップS7(基板の移動停止)
制御部40は、水平移動モータ18の駆動を停止することにより基板Wの等速水平移動を停止する。その後、制御部40が昇降モータ11を駆動して基板Wの高さを現在の処理高さ(図1および図4(a)に示す基板Wの高さ)から搬送高さに上昇するとともに、水平移動モータ18を駆動して、フォトレジスト液が塗布された基板Wを基板搬送開口12側の待機位置に向けて水平移動する。
【0026】
ステップS8(基板搬出)
図示しない基板搬送機構が基板搬送開口12から進入して、処理面にフォトレジスト液が塗布された基板Wの上面周辺部分を吸着した後、吸引チャック1の吸引動作を解除することにより基板搬送機構がその基板Wを受け取って装置容器10外に搬出する。
【0027】
上述した一連の処理を経て1枚の基板Wに対するフォトレジスト液の塗布処理が完了し、新たな基板Wを基板搬送機構が装置容器10内に搬入(ステップS1)して、上述した一連の処理を行うことにより順次に複数枚の基板に対して処理を施してゆく。上述したように基板Wにフォトレジスト液Rを塗布する際に、吐出部21から吐出するフォトレジスト液Rの吐出量を設定吐出量q0 に一定化しているので、基板Wの処理面の状態にかかわらずフォトレジスト液Rを均一に塗布することができる。
【0028】
次に、図7の模式図を参照して従来例と本発明について比較を行う。
図7(a)に示すように基板Wの直径を長さlとし、その左端を基準点0として右端を距離lとし、図7(b)に示すように基板Wの左端から右端に向かって処理面の粗さが直線的に増大している基板Wを仮定する。つまり、基板Wの処理面の左端から右端に向かってフォトレジスト液の消費量が直線的に増大するようなものを仮定する。
【0029】
図7(c)に示すように、従来例では一定の流量でフォトレジスト液を供給している関係上、処理面の粗さが増大するにつれて吐出しているフォトレジスト液が多く消費されることになるので、図中に点線で示すようにフォトレジスト液の吐出量は直線的に低下してゆくことになる。一方、本発明では液面レベルを設定液面レベルに保持することによりフォトレジスト液Rの吐出量を図中に実線で示すように設定吐出量q0 に一定化することができる。
【0030】
その結果、基板Wの処理面に塗布されるフォトレジスト液の膜厚は、図7(d)に示すようになる。つまり、従来例では右端に向かうにつれてフォトレジスト液の吐出量が低下して不足することに起因して、図中に点線で示すように膜厚も目標膜厚t0 から次第に低下(薄く)なってゆくが、本発明では図中に実線で示すように基板Wの左端から右端まで均一に目標膜厚t0 を得ることができる。すなわち、本発明によると処理面の状態にかかわらず均一にフォトレジスト液を塗布することができる。
【0031】
なお、上記の説明では、1枚の基板Wの処理面内における塗布フォトレジスト液の均一性について説明したが、処理面の状態がそれぞれ異なる複数枚の基板を処理する場合であっても、各基板の処理面内に均一にフォトレジスト液を塗布することができるとともに、それぞれの基板においても均一にフォトレジスト液を塗布することができる。
【0032】
なお、上記の実施例では、水平移動モータ18を駆動することにより基板Wを水平方向に移動しつつフォトレジスト液を塗布する装置について説明したが、基板Wを位置固定として塗布ヘッド20を水平方向に移動するように構成してもよい。また、上述した装置では、水平に配設されたリニアガイド14に沿って水平姿勢で基板Wを移動するように構成したが、処理面に塗布されたフォトレジスト液Rが流動しない程度の傾斜をもってリニアガイド14を配設し、傾斜姿勢で基板Wを移動するようにしてもよい。
【0033】
また、上記の説明においては、フォトレジスト液の吐出量に関連する物理量を検出する検出手段として、細管32と液面レベルセンサ34を採用したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく種々の変形実施が可能である。例えば、供給配管24に圧力センサを配設しておき、その内部圧力を一定に保持するようにしてもよい。これによっても吐出部21から吐出するフォトレジスト液の吐出量を設定吐出量q0 に一定化することができ、上述した構成と同様の効果を得ることができる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1に記載の発明によれば、処理液の吐出量に関連する液面レベルを液面レベルセンサにより検出し、制御手段がその液面レベルを一定に保持するように処理液供給手段からの処理液の供給量を制御することにより、塗布手段の吐出部における処理液の吐出量を常に一定量に保つことができる。その結果、基板の処理面の状態にかかわらず均一に処理液を塗布することができる。
【0035】
また、処理液の吐出量は基板の処理面と塗布手段の吐出部との微小間隔に存在する処理液の量であること、および基板と塗布手段とは相対移動していることに起因して、直接的にその吐出量を検出することは困難であるが、供給配管に連通した細管の液面レベルを検出することにより吐出量を間接的に検出することができる。したがって、制御手段がその液面レベルを一定に保持するように処理液供給手段からの処理液の供給量を制御することにより、塗布手段の吐出部における処理液の吐出量を基板の処理面の状態にかかわらず常に一定量に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】基板処理装置の要部を示す一部破断縦断面図およびブロック図である。
【図2】塗布ヘッドの外観を示す斜視図である。
【図3】フォトレジスト液の吐出高さおよび吐出量の説明に供する図である。
【図4】フォトレジスト液の吐出高さおよび吐出量の説明に供する図である。
【図5】処理のフローチャートである。
【図6】吐出制御のフローチャートである。
【図7】本発明と従来例との対比に供する模式図である。
【符号の説明】
W … 基板
1 … 吸引チャック(基板保持手段)
5 … 昇降ブロック
7 … 水平移動部材
14 … リニアガイド
16 … ボールネジ
18 … 水平移動モータ
20 … 塗布ヘッド(塗布手段)
21 … 吐出部
24 … 供給配管
26 … リザーバタンク(処理液供給手段)
28 … 供給タンク(処理液供給手段)
30 … ポンプ(処理液供給手段)
32 … 細管(検出手段)
34 … 液面レベルセンサ(検出手段)
40 … 制御部(制御手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is also referred to as a photoresist solution, polyimide resin, SOG (Spin On Glass, silica-based film forming material) on a substrate such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for a liquid crystal display, or a substrate for an optical disk. The present invention relates to a substrate processing apparatus for applying a processing liquid such as a liquid, and more particularly to a technique for applying a processing liquid to a substrate with the processing surface of the substrate facing downward.
[0002]
[Prior art]
As a conventional substrate processing apparatus of this type, for example, a substrate holding unit that holds a substrate with the processing surface of the substrate facing downward, and a coating that discharges a photoresist liquid from a discharge unit that opens to the processing surface of the substrate Examples include a head and a processing liquid supply unit that supplies a photoresist liquid through a supply pipe connected to the coating head. In the conventional apparatus configured as described above, for example, the substrate holding unit is moved in a horizontal direction with respect to the coating head in a state where the processing surface of the substrate and the discharge unit of the coating head are brought close to each other. Thus, a photoresist solution is applied to the processing surface of the substrate.
[0003]
Note that the photoresist liquid is always supplied from the processing liquid supply unit to the coating head at a constant speed (a constant flow rate). The flow rate depends on the horizontal movement speed of the substrate holder and the desired film thickness. It is set according to.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
That is, within the processing surface of the same substrate, the region of the product element pattern having a complex pattern as most, and at the same time to a specific part in the processing surface to evaluate the product element There is a test element pattern region formed of a pattern (generally simpler than the product element pattern) that is different from the above-described product element pattern. When the photoresist solution is applied to such a substrate while being supplied at a constant flow rate as described above, the photoresist solution is insufficient in a region where there are many recesses that require a lot of photoresist solution. In a region where there are many flat portions where only a small amount of photoresist solution is required, there is a disadvantage that the photoresist solution is excessively supplied. In other words, the amount of photoresist solution consumed due to the different surface conditions within the processing surface of the same substrate is different, so that the photoresist solution is excessively insufficiently supplied in a certain region within the processing surface, and the like. An extreme case also occurs, and there is a problem that the photoresist solution cannot be uniformly applied within the processing surface of the same substrate.
[0005]
In addition, the state of the processing surface of each substrate is caused by, for example, a flat state that has just undergone the oxidation treatment, and various states that have irregularities after numerous mask formation processes and etching processes. Since the amount of the photoresist solution consumed at the time of application differs depending on the individual substrate, if the flow rate of the photoresist solution is set according to the moving speed of the substrate holding portion and the desired film thickness as described above, it depends on the substrate as described above. However, there is a problem that the photoresist liquid cannot be uniformly applied due to excessive or insufficient processing liquid.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and by constantly maintaining the discharge amount of the processing liquid at a constant amount, the processing liquid can be uniformly applied regardless of the state of the processing surface of the substrate. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the substrate processing apparatus according to
[0008]
[Action]
The operation of the first aspect of the invention is as follows.
Processing the substrate while relatively moving the substrate holding means for holding the substrate with the processing surface of the substrate facing down and the coating means supplied with the processing liquid from the processing liquid supply means via the supply pipe in close proximity Apply the treatment liquid to the surface. At this time, since the discharge unit of the coating unit and the processing surface of the substrate are in proximity to each other, the processing liquid discharged from the discharge unit of the coating unit so as to rise due to surface tension adheres to the processing surface of the substrate. For example, when many recesses are formed on the processing surface of the substrate, the discharged processing liquid decreases rapidly,Liquid level sensorRelated to the discharge volume of processing liquid detected byLiquid levelAlso decreases rapidly according to its consumption. In response to this rapid consumptionLiquid levelSince the control means controls the processing liquid supply means so as to keep the pressure constant, a large amount of processing liquid is supplied from the processing liquid supply means. On the other hand, when many flat portions are formed on the processing surface of the substrate, the discharged processing liquid exhibits a gradual decrease without rapidly decreasing,Liquid level sensorDetectLiquid levelWill gradually decrease according to the consumption. In response to this gradual decreaseLiquid levelSince the control means controls the processing liquid supply means so as to hold the pressure constant, the processing liquid supply means supplies a small amount of processing liquid. Therefore, the discharge amount of the processing liquid in the discharge portion of the coating unit can always be kept constant.
[0009]
Also, to the application meansSince the processing liquid is supplied from the processing liquid supply means via the supply pipe, the liquid level of the processing liquid in the narrow tube having an opening at a position higher than the height of the discharge part of the coating means connected to the supply pipe. Is displaced up and down according to the discharge amount of the processing liquid discharged from the discharge portion. That is, when the discharged processing liquid is consumed rapidly, the liquid level also decreases rapidly. On the other hand, when it is slowly consumed, the liquid level also decreases gradually. Therefore, this liquid level displacementDetected by the liquid level sensorThe control means controls the supply amount of the treatment liquid via the treatment liquid supply means so as to keep the liquid surface level constant, so that the discharge amount of the treatment liquid at the discharge portion of the coating means is always kept constant. Can do. By the way, the discharge amount of the processing liquid is the amount of the processing liquid existing at the interval between the processing surface of the substrate and the discharge portion of the coating unit. However, the interval is very small and the substrate and the coating unit move relative to each other. Therefore, it is difficult to detect the discharge amount directly. Therefore, the discharge amount can be indirectly detected and controlled by detecting the liquid level related to the amount as described above.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partially broken longitudinal sectional view and a block diagram showing a main part of a substrate processing apparatus according to an embodiment. Although a semiconductor wafer will be described as an example of a substrate to be processed, this semiconductor wafer is hereinafter simply referred to as a substrate. The processing liquid will be described taking a photoresist liquid as an example.
[0011]
In the figure,
[0012]
The horizontal moving
[0013]
A
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0015]
Near the
[0016]
The
[0017]
Incidentally, as shown in FIG. 4A, when the photoresist liquid R is applied to the processing surface of the substrate W by horizontally moving the substrate W, the processing surface of the substrate W and the
[0018]
Next, the operation of the substrate processing apparatus configured as described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 5 is a flowchart showing the process, and FIG. 6 is a flowchart showing the discharge control of the photoresist liquid.
[0019]
Step S1 (board loading)
A substrate transport mechanism (not shown) enters a substrate W to be processed from the
[0020]
Step S2 (move to processing start position)
The
[0021]
Step S3 (Discharge control start)
The
[0022]
Step S4 (Start of substrate movement)
The
[0023]
Step S5 (Is it moved to the processing end position?)
The processing branches depending on whether or not the substrate W has moved to the processing end position indicated by the dotted line in FIG. That is, when the substrate W has not reached the processing end position, the photoresist liquid R is applied to the entire processing surface of the substrate W by repeatedly executing step S4 and continuing the constant speed movement of the substrate W. When the substrate W reaches the processing end position, the process proceeds to step S6.
[0024]
Step S6 (Discharge control stop)
When the substrate W reaches the processing end position, the photoresist liquid R is ejected from the discharge amount q.0Therefore, the discharge control shown in the flowchart of FIG. 6 is stopped. Specifically, the on / off control of the
[0025]
Step S7 (stopping substrate movement)
The
[0026]
Step S8 (board removal)
A substrate transport mechanism (not shown) enters from the
[0027]
After the series of processes described above, the coating process of the photoresist liquid on one substrate W is completed, and the substrate transport mechanism carries the new substrate W into the apparatus container 10 (step S1), and the series of processes described above. By performing the above, processing is sequentially performed on a plurality of substrates. As described above, when the photoresist liquid R is applied to the substrate W, the discharge amount of the photoresist liquid R discharged from the
[0028]
Next, the conventional example and the present invention will be compared with reference to the schematic diagram of FIG.
As shown in FIG. 7 (a), the diameter of the substrate W is length l, the left end is a
[0029]
As shown in FIG. 7C, since the photoresist solution is supplied at a constant flow rate in the conventional example, the discharged photoresist solution is consumed as the roughness of the processing surface increases. Therefore, as shown by the dotted line in the figure, the discharge amount of the photoresist liquid decreases linearly. On the other hand, in the present invention, by maintaining the liquid level at the set liquid level, the discharge amount of the photoresist liquid R is set as shown by the solid line in the figure.0Can be constant.
[0030]
As a result, the film thickness of the photoresist liquid applied to the processing surface of the substrate W is as shown in FIG. In other words, in the conventional example, the discharge amount of the photoresist solution decreases and becomes insufficient toward the right end, so that the film thickness is also the target film thickness t as shown by the dotted line in the figure.0In the present invention, the target film thickness t is uniformly distributed from the left end to the right end of the substrate W as indicated by the solid line in the figure.0Can be obtained. That is, according to the present invention, the photoresist solution can be uniformly applied regardless of the state of the treated surface.
[0031]
In the above description, the uniformity of the coated photoresist solution in the processing surface of one substrate W has been described. However, even when a plurality of substrates having different processing surface states are processed, The photoresist liquid can be uniformly applied in the processing surface of the substrate, and the photoresist liquid can be uniformly applied to each substrate.
[0032]
In the above embodiment, the apparatus for applying the photoresist liquid while moving the substrate W in the horizontal direction by driving the
[0033]
In the above description, the
[0034]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the first aspect of the present invention, it relates to the discharge amount of the processing liquid.Liquid levelTheLiquid level sensorDetected by the control meansLiquid levelBy controlling the supply amount of the processing liquid from the processing liquid supply unit so as to keep it constant, the discharge amount of the processing liquid in the discharge unit of the coating unit can always be kept constant. As a result, the processing liquid can be uniformly applied regardless of the state of the processing surface of the substrate.
[0035]
In addition, treatment liquidThe discharge amount is the amount of processing liquid existing at a minute interval between the processing surface of the substrate and the discharge portion of the coating means, and the substrate and the coating means are moved relative to each other. Although it is difficult to detect the discharge amount, the small pipe connected to the supply pipeDetect the liquid levelAs a result, the discharge amount can be indirectly detected. Therefore, by controlling the supply amount of the processing liquid from the processing liquid supply means so that the control means keeps the liquid level constant, the discharge amount of the processing liquid in the discharge portion of the coating means can be reduced to the processing surface of the substrate. Regardless of the state, it can always be kept constant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken longitudinal sectional view and a block diagram showing a main part of a substrate processing apparatus.
FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of a coating head.
FIG. 3 is a diagram for explaining the discharge height and discharge amount of a photoresist liquid.
FIG. 4 is a diagram for explaining the discharge height and discharge amount of a photoresist liquid.
FIG. 5 is a flowchart of processing.
FIG. 6 is a flowchart of discharge control.
FIG. 7 is a schematic diagram for comparison between the present invention and a conventional example.
[Explanation of symbols]
W ... Substrate
1 ... Suction chuck (substrate holding means)
5 ... Elevating block
7… Horizontal moving member
14 ... Linear guide
16 ... Ball screw
18… Horizontal movement motor
20 ... Application head (application means)
21 ... Discharge part
24 ... Supply piping
26 ... Reservoir tank (treatment liquid supply means)
28 ... Supply tank (processing liquid supply means)
30 ... Pump (Processing liquid supply means)
32 ... capillary (detection means)
34 ... Liquid level sensor (detection means)
40: Control unit (control means)
Claims (1)
前記供給配管に連通接続され、前記塗布手段の吐出部の高さよりも高い位置に開口を有する細管と、
前記細管中の処理液の液面レベルを検出する液面レベルセンサと、
前記基板保持手段と前記塗布手段とを相対移動させる際に、前記液面レベルセンサにより検出された液面レベルに基づいて、前記処理液供給手段から前記塗布手段への処理液の供給を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。A substrate holding means for holding the substrate with the processing surface of the substrate facing downward, a coating means for discharging the processing liquid from a discharge portion opened to the processing surface of the substrate, and a supply pipe connected to the coating means A treatment liquid supply means for supplying the treatment liquid to the coating means via the substrate, and the substrate holding means and the coating means are moved relative to each other by bringing the processing surface of the substrate close to the discharge portion of the coating means. In the substrate processing apparatus for applying the processing liquid to the processing surface of the substrate by
A capillary tube connected to the supply pipe and having an opening at a position higher than the height of the discharge portion of the coating means;
A liquid level sensor for detecting a liquid level of the processing liquid in the narrow tube;
When the substrate holding unit and the coating unit are relatively moved, the supply of the processing liquid from the processing liquid supply unit to the coating unit is controlled based on the liquid level detected by the liquid level sensor. Control means;
A substrate processing apparatus comprising:
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