JP3725753B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハや液晶ガラス基板等の基板に対してレジスト等の処理液を供給して基板に所定の処理を行う基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般には、半導体ウエハ等のような基板には、パターンを形成するための光等に対して感光性を持つレジストが塗布されるが、その基板に要求される性質に応じて塗布するレジストの膜厚を変化させる必要がある。
【0003】
従来、基板にレジストを塗布する際には、基板を回転させつつノズルからレジストを噴射し、基板面にレジスト膜を均一に塗布する手法が用いられている。この手法において、レジストの膜厚を変化させるためには、基板の回転数を変化させたり、異なる粘度のレジストを使用する等の方法が利用されている。すなわち、基板の回転数を変化させる場合には、基板の回転数を多くすればするほど、薄いレジスト膜が形成され、逆に回転数を少なくすれば、厚いレジスト膜が形成される。また、異なる粘度のレジストを使用する場合には、高い粘度のレジストを使用すれば、厚いレジスト膜が形成され、低い粘度のレジストを使用すれば、薄いレジスト膜が形成される。
【0004】
ところで、最近は、基板の大サイズ化が進んでおり、例えば、半導体ウエハでは直径300mm以上のものも生産されてきている。
【0005】
このように、大サイズの基板においては、レジストを均一に塗布できる基板の回転数が限られているとともに、その制御も難しく、その結果、レジスト膜厚を変化させるために、基板の回転数を変化させることは困難である。したがって、大サイズ化の基板のレジスト膜厚を変化させるためには、異なる粘度のレジストを使用するものが用いられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図4は、異なる粘度のレジストを使用する場合の従来のノズル構成の概念図である。図4に示すように、レジスト供給源A,B,Cに対応して、ノズルA−1,B−1,C−1が設けられている。例えば、薄いレジスト膜を形成したい場合には、低粘度のレジスト供給源A及びノズルA−1を使用し、中厚のレジスト膜を形成したい場合には、中粘度のレジスト供給源B及びノズルB−1を使用し、厚いレジスト膜を形成したい場合には、高粘度のレジスト供給源C及びノズルC−1を使用する。
【0007】
したがって、この従来のノズルの構成では、基板処理装置全体として、それぞれ必要とされる膜厚ごとに、複数のレジスト供給源及びそれに対応する複数のノズルを設ける必要がある。そのため、配管系統も多数必要となり、基板処理装置の構成も複雑なものとなっていた。
【0008】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、ノズル本数を少なくし、簡単な構成でレジスト等の処理液の粘度を調整して、膜厚を調整できる基板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】
請求項1に記載の基板処理装置は、処理液供給手段から基板に処理液を供給して基板に所定の処理を行う処理部と、前記処理部において基板の処理に使用され、かつ回収された処理液を再度前記処理液供給手段へ循環させる第1配管と、前記第1配管の途中に設けられ、前記第1配管に循環される処理液の粘度を検出する粘度検出手段と、前記処理部と前記粘度検出手段との間の前記第1配管に一端が接続されているとともに、他端が粘度調整液供給源に接続され、前記粘度調整液供給源から前記第1配管へ粘度調整液を流す第2配管と、前記第2配管の途中に設けられ、前記粘度検出手段の検出結果に基づいて前記粘度調整液供給源から前記第1配管へ流れる粘度調整液の量を調整する調整手段と、を有する基板処理装置において、前記粘度検出手段は、前記第1配管に連通接続される処理液の供給口及び処理液の排出口が形成され、処理液を収容するチャンバと、前記チャンバの底部に取り付けられた第1蛇腹部材と、前記第1蛇腹部材の上側に取り付けられた第1板状部材と、前記第1板状部材の上面に取り付けられた第2蛇腹部材と、前記第2蛇腹部材の上側に取り付けられた第2板状部材と、前記第2板状部材の上側に取り付けられ、前記チャンバ内に収容された処理液を攪拌させる攪拌手段と、前記第1蛇腹部材内に設けられ、かつ前記第1板状部材を上下方向に移動させることによって前記攪拌手段を上下方向に移動させて処理液を攪拌させる駆動手段と、前記第2蛇腹部材内において前記第2板状部材の下面に取り付けられ、前記攪拌手段によって前記チャンバ内の処理液が攪拌されている際に、前記攪拌手段の抵抗力を検出して処理液の粘度を検出する圧電センサと、を有し、前記調整手段は、前記圧電センサの検出結果に基づいて前記粘度調整液供給源から前記第1配管へ流れる粘度調整液の量を調整することを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る基板処理装置の実施の形態について詳細に説明する。この基板処理装置は、基板に処理液の一種であるレジストを塗布する塗布装置である。
【0016】
図1は、本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。
この基板処理装置は、基板の一種であるウエハWにレジストを供給して、ウエハWの表面にレジストの薄膜を形成するための処理部1を備えている。この処理部1は、レジストをウエハWの表面に供給するためのノズル11と、ウエハWをの裏面を吸着保持するための保持部12と、ウエハWを保持している保持部12を回転させるために、回転軸13を介して連結接続されているモータ14とを備えている。ノズル11は、保持部12に保持されたウエハWの表面中央部にレジストを供給するために、保持部12中央部の上方に配置されている。
【0017】
また、処理部1は、ウエハWの表面に供給されたレジストがウエハWの回転にともなってウエハWの外周に飛散されたレジストを受け止める飛散防止カップ115と、ウエハWの下方の位置においてレジストを下側へ導くための円筒状部材16とを備えている。飛散防止カップ15は、保持部12に保持されたウエハWの外周側に配置され、円筒状部材16は、保持部12に保持されたウエハWの下側に配置されている。したがって、図1に示すように、飛散防止カップ15と円筒状部材16との位置関係は、飛散防止カップ15が外周側、円筒状部材16が内周側にそれぞれ配置されることになる。
【0018】
ノズル11、保持部12、回転軸13、モータ14、飛散防止カップ15及び円筒状部材16は、処理チャンバ10に収納されている。処理チャンバ10の上側には、ノズル11に連通接続されている配管21用の孔17が形成され、処理チャンバ10の下側には、飛散防止カップ15及び円筒状部材16の間の位置に、ウエハWへの処理に使用されたレジストを処理チャンバ10外へ排出するための排出口18が、それぞれ形成されている。
【0019】
排出口18には、配管20の一側が連通接続されている。この配管20の他側には、粘度検出部3の供給口301(図2参照)に連通接続されている。また、粘度検出部3の排出口302(図2参照)には、配管21の一側が連通接続されている。この配管21の他側には、処理チャンバ10内のノズル11に連通接続されている。なお、配管20の途中には、処理チャンバ10から配管20、粘度検出部3、配管21、ノズル11へとレジストを循環させるレジスト循環用ポンプ2が設けられている。なお、配管20及び配管21が、本発明の第1配管に相当する。
【0020】
また、配管20には、第1供給用配管22を介して、レジスト供給源4に連通接続されているとともに、第2供給用配管23を介して溶媒供給源5に連通接続されている。配管20に対して第1供給用配管22が上流側、第2供給用配管23が下流側となる。第1供給用配管22の途中には、レジストの供給量を調整する調整弁220が設けられている。また、第2供給用配管23の途中には、溶媒の供給量を調整する調整弁230が設けられている。なお、第2供給用配管23は、本発明の第2配管に相当する。また、溶媒は、本発明の粘度調整液に相当するとともに、溶媒供給源5は、本発明の粘度調整液供給源に相当する。さらに、調整弁230は、本発明の調整手段に相当する。
【0021】
次に、粘度検出部3について説明する。図2は、粘度検出部の側面図である。
【0022】
粘度検出部3は、レジストを収容するチャンバ30を有している。このチャンバ30の側面一側には、配管20に連通接続された供給口301が形成されている。また、このチャンバ30の側面他側には、配管21に連通接続された排出口302が形成されている。供給口301は、レジストをチャンバ30内へ供給するためのものであり、排出口302は、レジストをチャンバ30内から排出するためのものである。
【0023】
また、このチャンバ30の上面一端には、図示しない加圧機構に連通接続された供給口303が形成されている。また、このチャンバ30の上面他端には、排気口304が形成されている。この供給口303からの加圧及び排気口304からの排気により、チャンバ30内のレジストに対する圧力を制御する。
【0024】
チャンバ30内の底部には、円筒状の第1蛇腹部材310の下側が取り付けられており、第1蛇腹部材310の上側には、円盤状の第1板状部材311が取り付けられている。また、第1蛇腹部材310及び第1板状部材311により形成される空間内において、エアシリンダ等のような駆動機構312が、チャンバ30内の底部に固着されている。この駆動機構312のシリンダヘッド313は、第1板状部材311の下面に取り付けられている。
【0025】
第1板状部材311の上面には、円筒状の第2蛇腹部材320の下側が取り付けられており、第蛇腹部材320の上側には、円盤状の第2板状部材321が取り付けられている。第2板状部材321の上面には、支持部材322が設けられており、この支持部材322の先端には攪拌フィン323が4つ取り付けられている。また、第1板状部材311、第2蛇腹部材320、及び第2板状部材321により形成される空間内において、圧電センサ324が設けられている。この圧電センサ324の上側は第2板状部材322の下面に取り付けられており、下側は第1板状部材311の上面に取り付けられている。
【0026】
駆動機構312の上下駆動にともなってシリンダヘッド313の上側に取り付けられた第1板状部材311が上下方向に移動するとともに、第1蛇腹部材310が伸縮し、それにより、攪拌フィン323も上下方向に移動する。これにより、チャンバ30内のレジストが攪拌される。圧電センサ324は、レジスト内で上下方向に移動する攪拌フィン323の抵抗力を検出して、チャンバ30内にあるレジストの粘度を検出する。
【0027】
次に、本発明に係る基板処理装置の制御系を説明する。図3は、基板処理装置の制御系を示すブロック図である。
【0028】
制御部6は、内部に図示しないCPUおよびメモリ等を備えており、ポンプ2、モータ14、調整弁220、調整弁230、及び駆動機構312と接続されている。配管20及び配管21にレジストを循環させるために、制御部6によりポンプ2の駆動制御が行われる。また、制御部6は、モータ14の駆動制御を行って、ウエハWの回転数を制御する。また、制御部6は、調整弁220の開閉制御を行って、レジストの供給量を調整し、調整弁230の開閉制御を行って、粘度調整液である溶媒の供給量を調整する。また、制御部6は、駆動機構312の上下移動の制御を行う。
【0029】
さらに、制御部6は、圧電センサ34と接続されている。この圧電センサ34は、上述したように攪拌フィン323の抵抗力を検出するものである。この圧電センサ34が「抵抗力大」と検出した場合、配管20及び配管21に循環されているレジストは「粘度大」となるので、制御部6は、調整弁230の開口を大きくして溶媒の配管への供給量を多くする。一方、この圧電センサ34が「抵抗力小」と検出した場合、配管20及び配管21に循環されているレジストは「粘度小」となるので、制御部6は、調整弁230の開口を小さくして溶媒の配管20への供給量を少なくする。
【0030】
上述した本発明に係る基板処理装置の実施の形態によれば、以下のような効果がある。
【0031】
粘度検出部3で検出された検出結果に基づいて、溶媒供給源5から配管20へ供給される溶媒の供給量を調整しているので、ノズルが複数本用いるようなこともなく、簡単な構成でレジストの粘度を調整して、膜厚を調整することができる。
【0032】
また、チャンバ30内において、攪拌フィン323におけるレジストの抵抗力を検出しているので、抵抗力という検出値から確実にレジストの粘度を求めることができる。
【0033】
また、駆動機構312の駆動により攪拌フィン323を上下方向に移動させているので、簡単な構成でレジストの抵抗力を検出することができ、レジストと溶媒との攪拌も効果的に行うことができる。
【0034】
また、駆動機構312は、第1蛇腹部材310内に設けられているので、駆動機構312にレジストが付着するのを防止できる。
【0035】
さらに、圧電センサ324は、第2蛇腹部材320内に設けられているので、圧電センサ324にレジストが付着するのを防止できる。
【0036】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る基板処理装置によれば、第1配管の途中に設けられた粘度検出手段により第1配管に循環される処理液の粘度を検出し、その検出結果に基づいて、第2配管の途中に設けられた調整手段が、粘度調整液供給源から第1配管へ流れる粘度調整液の量を調整しているので、ノズル本数を少なくし、簡単な構成でレジストの粘度を調整して、膜厚を調整できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図2】粘度検出部の側面図である。
【図3】基板処理装置の制御系を示すブロック図である。
【図4】異なる粘度のレジストを使用する場合の従来のノズル構成の概念図である。
【符号の説明】
1 処理部
2 レジスト循環用ポンプ
3 粘度検出部
5 溶媒供給源
10 処理チャンバ
11 ノズル
20 配管
21 配管
23 第2供給用配管
30 チャンバ
301 供給口
302 排出口
310 第1蛇腹部材
311 第1板状部材
312 駆動機構
320 第2蛇腹部材
321 第2板状部材
322 支持部材
323 攪拌フィン
324 圧電センサ

Claims (1)

  1. 理液供給手段から基板に処理液を供給して基板に所定の処理を行う処理部と、前記処理部において基板の処理に使用され、かつ回収された処理液を再度前記処理液供給手段へ循環させる第1配管と、前記第1配管の途中に設けられ、前記第1配管に循環される処理液の粘度を検出する粘度検出手段と、前記処理部と前記粘度検出手段との間の前記第1配管に一端が接続されているとともに、他端が粘度調整液供給源に接続され、前記粘度調整液供給源から前記第1配管へ粘度調整液を流す第2配管と、前記第2配管の途中に設けられ、前記粘度検出手段の検出結果に基づいて前記粘度調整液供給源から前記第1配管へ流れる粘度調整液の量を調整する調整手段と、を有する基板処理装置において、
    前記粘度検出手段は、
    前記第1配管に連通接続される処理液の供給口及び処理液の排出口が形成され、処理液を収容するチャンバと、
    前記チャンバの底部に取り付けられた第1蛇腹部材と、
    前記第1蛇腹部材の上側に取り付けられた第1板状部材と、
    前記第1板状部材の上面に取り付けられた第2蛇腹部材と、
    前記第2蛇腹部材の上側に取り付けられた第2板状部材と、
    前記第2板状部材の上側に取り付けられ、前記チャンバ内に収容された処理液を攪拌させる攪拌手段と、
    前記第1蛇腹部材内に設けられ、かつ前記第1板状部材を上下方向に移動させることによって前記攪拌手段を上下方向に移動させて処理液を攪拌させる駆動手段と、
    前記第2蛇腹部材内において前記第2板状部材の下面に取り付けられ、前記攪拌手段によって前記チャンバ内の処理液が攪拌されている際に、前記攪拌手段の抵抗力を検出して処理液の粘度を検出する圧電センサと、
    を有し、
    前記調整手段は、前記圧電センサの検出結果に基づいて前記粘度調整液供給源から前記第1配管へ流れる粘度調整液の量を調整することを特徴とする基板処理装置。
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