JP3977674B2 - 基板の塗布装置及び基板の塗布方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の塗布装置及び基板の塗布方法に関する。
【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では，ウェハ表面にレジスト液を塗布し，レジスト膜を形成するレジスト塗布処理，ウェハにパターンを露光する露光処理，露光後のウェハに対して現像を行う現像処理等が行われ，ウェハに所定の回路パターンを形成する。
【０００３】
現在，前記レジスト塗布処理においては，回転されたウェハの中心にレジスト液を吐出して，ウェハ表面にレジスト液を拡散させるスピンコーティング法が主流をなしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，スピンコーティング法は，ウェハを高速で回転させるため，ウェハの外縁部から大量のレジスト液が飛散し，無駄になるレジスト液が多い。また，レジスト液の飛散により当該装置が汚染されるため，頻繁に洗浄しなければならない等の弊害が生じていた。
【０００５】
そこで，ウェハを回転させるスピンコーティング法に代えて，ウェハとレジスト液吐出部を相対的に移動させながら，レジスト液吐出部からレジスト液を吐出させ，例えばウェハ上に略矩形波状に満遍なく塗布する，いわゆる一筆書きの要領の塗布方法が提案できる。このいわゆる一筆書きの要領の塗布方法では，例えばレジスト液吐出部がウェハ上をＹ方向に往復移動しながらレジスト液を吐出し，レジスト液吐出部が折り返す度にウェハがＸ方向に少し移動して，塗布位置をずらすことによって，ウェハ全面にレジスト液が塗布される。
【０００６】
一方，いわゆる一筆書きの要領の塗布方法では，例えば溶剤濃度が高く粘性の低いレジスト液が使用され，レジスト液がウェハ上に線状に塗布される。しかしながら，そのままでは，塗布経路に沿ってレジスト液が盛り上がってしまうので，塗布後にレジスト液をウェハ全面に拡散させる必要がある。このため，レジスト液の低粘性を維持するために，レジスト液内の溶剤が揮発しないようにウェハ上を，例えば蓋で覆うことが必要となる。そして，溶剤の揮発を効果的に抑制するためには，当該蓋をできる限りウェハに近づけることが望ましい。
【０００７】
しかしながら，ウェハ上に蓋を設けて，ウェハをＸ方向に移動させると，ウェハと蓋との間にＸ方向に向かう気流が形成される。そして，当該気流は，蓋の影響を受けて速度勾配を有しており，当該速度勾配によってウェハ表面に剪断応力が発生するため，当該剪断応力によって塗布直後のレジスト液の塗布状態が乱される恐れがある。また，蓋をウェハに近づけるにつれ，剪断応力は大きくなり，レジスト液の平坦性が失われることも懸念される。このようにレジスト液の平坦性が損なわれると，ウェハ上に均一な膜厚のレジスト膜が形成されなくなるため，歩留まりの低下を招くことになる。
【０００８】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，いわゆる一筆書きの要領でレジスト液等の塗布液を塗布する場合に，ウェハ等の基板に塗布された塗布液の溶剤の蒸発を抑制しつつ，塗布液の平坦性を確保する基板の塗布装置と基板の塗布方法とを提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば，基板に塗布液を塗布する塗布装置であって，前記基板上を所定方向に往復移動して，当該基板に塗布液を吐出する塗布液吐出部と，前記基板を保持して，前記所定方向と直角方向をなす一方向に水平移動可能な保持部と，平面から見て基板が前記塗布液吐出部よりも前記一方向側に移動した際に，前記基板の上面を覆う蓋とを有し，前記蓋の下面は，前記塗布液吐出部側が低くなるように傾斜していることを特徴とする基板の塗布装置が提供される。なお，前記蓋の下面が傾斜していればよいので，平板状の蓋を斜めに傾斜させて設けてもよいし，下面が傾斜した形状を有する蓋を設けてもよい。
【００１０】
このように，基板上を所定方向に往復移動可能な塗布液吐出部と，当該所定方向と直角方向をなす一方向に移動可能な基板の保持部とを有することによって，基板と塗布液吐出部とを相対的に移動させ，基板上に矩形状に満遍なく塗布液を塗布する，いわゆる一筆書きの要領の塗布方法が実施できる。また，基板の上面を覆う蓋によって，基板に塗布された塗布液から溶剤が蒸発することが抑制され，塗布液の低粘性が維持される。
【００１２】
そして，蓋の塗布液吐出部側を低くすることによって，塗布直後の基板が前記一方向側に移動する際に，基板と蓋との間に狭い隙間が形成される。そして，基板の移動によって当該隙間に形成された剪断流れによって，塗布液表面に剪断応力が生じ，当該剪断力によって塗布液を平坦化することができる。特にいわゆる一筆書きの要領で塗布液が塗布された場合には，塗布直後に塗布経路に沿った塗布液の盛り上がりが形成されるが，当該剪断流れによって塗布液が平坦化され，塗布液の平坦性が向上される。
【００１３】
上述した前記蓋の下面は湾曲していてもよい。このように，蓋の下面を湾曲させることによって，基板と蓋との間の気流が湾曲面に沿って滑らかに流れ，当該気流の挙動が安定する。これによって，気流の影響を受ける塗布液が安定し，基板上に適切な塗布膜が形成される。
【００１４】
前記蓋は，平板形状を有し，前記蓋の一部を昇降させる蓋昇降機構を有するようにしてもよい。このように蓋昇降機構を設けることによって，蓋を所定距離昇降させ，蓋を傾斜させることができる。また，昇降距離を調節することによって，蓋の傾斜角度を調節することができるので，基板と蓋との隙間の距離が調節可能となる。したがって，かかる距離を好適なのもに調節することによって，気流の影響を抑制しつつ，塗布液からの溶剤の揮発を最小限に抑えることができる。また蓋の厚さを一様とすれば，温度ムラを抑えることが可能になる。
【００１５】
また，前記蓋昇降機構は，前記蓋における前記一方向側の両端部付近を昇降させるように構成されていてもよい。このように，蓋の両端部を昇降させることによって，当該両端部の昇降距離を調節し，蓋の傾斜角度を調節することができる。また，前記蓋体の両端部の両方を昇降させることによって，前記蓋全体を上下動させることができるので，基板と蓋との隙間の距離を変えることができ，当該隙間の距離を変えることによって基板と蓋間に形成される気流を制御することができる。したがって，塗布液の種類や基板の移動速度に応じて当該隙間の距離を調節し，基板上の塗布液の溶剤の蒸発を抑制しつつ，塗布液の平坦性を確保することができる。
この場合，前記基板上の塗布液の膜厚に基づいて前記蓋昇降機構の昇降度合いを制御する制御装置をさらに有するように構成してもよい。
【００１６】
請求項６の発明によれば，塗布液吐出部が基板上を所定方向に移動しながら，基板上に塗布液を塗布する工程と，塗布液吐出部が基板の外方に到達した際に，当該基板を前記所定方向と直角方向をなす一方向に所定距離移動させる工程と，その後塗布液吐出部が基板上を前記所定方向の逆方向に移動しながら，基板上に塗布液を塗布する工程とが繰り返し行われ，基板表面に塗布液が塗布される基板の塗布方法であって，前記基板を前記一方向に移動させる際に，基板上面を覆う蓋を当該基板と同じ前記一方向に移動させる工程と，前記塗布液吐出部が前記所定方向の逆方向に移動して前記基板に塗布液を塗布する際に，前記蓋の移動する前の元の位置に前記蓋を移動させる工程とを有することを特徴とする基板の塗布方法が提供される。
【００１７】
請求項６によれば，上述したいわゆる一筆書きの要領の塗布方法が実施される。また，基板を前記一方向にずらす際に，蓋も同じ方向に移動させるので，基板の移動によって基板と蓋との間に形成された気流の速度勾配が小さくなる。これによって，当該気流が基板上の塗布液に与える影響が軽減され，当該塗布液の挙動が安定し，塗布液の平坦性が確保される。また，塗布液吐出部が基板上に塗布液を吐出している際に，前記蓋を元の位置に移動させるので，蓋が基板上からずれて基板上の溶剤が多量に揮発することが無く，蓋を移動させるためのスペースも最小限に抑えられる。
【００１８】
前記蓋が元の位置に移動する際の速度を，前記蓋が前記一方向に所定距離移動する際の速度よりも遅くしてもよい。このように蓋を低速で戻すことによって，この際に基板と蓋間に速度勾配を有する気流が形成されることを抑制できる。したがって，基板上の塗布液に悪影響を与えることなく，蓋を元の位置に戻すことができる。
【００１９】
請求項８の発明によれば，基板に塗布液を塗布する塗布装置であって，前記基板上を所定方向に往復移動して，当該基板に塗布液を吐出する塗布液吐出部と，前記基板を保持して，前記所定方向と直角方向をなす一方向に水平移動可能な保持部と，前記所定方向に沿った隙間をあけ、かつ前記一方向に沿って並べて設けられた前記基板の上面を覆う第１の蓋および第２の蓋と、前記第１の蓋を前記所定方向の直角方向に移動させる蓋移動装置とを有し、前記塗布液吐出部は、前記隙間内を往復移動することを特徴とする，基板の塗布装置が提供される。
【００２０】
このように，蓋を前記所定方向の直角方向に移動させる蓋移動装置を備えることによって，上述の請求項６又は７に記載の基板の塗布方法が好適に実施できる。したがって，基板と蓋間に形成される気流が基板上の塗布液に与える影響が軽減され，当該塗布液の挙動が安定し，塗布液の平坦性が確保できる。
【００２１】
なお前記蓋の温度が調整可能であれば，基板上の塗布液からの蒸発を制御することが可能である。この場合，前記蓋の温度は１０℃〜２３℃の範囲で調整されるのがよい。１０℃より下がると，蓋の表面が結露する恐れがあり，また２３℃を超えると，塗布された液からの蒸発が却って促進される恐れがあるからである。このような温度調整の手段としては，例えば蓋の中に冷却水の流路を形成したり，蓋の中にペルチェ素子やヒートパイプ装置を収納することが提案できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明にかかる基板の塗布装置が搭載された塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。
【００２３】
塗布現像処理システム１は，図１に示すように，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。
【００２４】
カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００２５】
ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群G３に属するエクステンション装置３２に対してもアクセスできるように構成されている。
【００２６】
処理ステーション３では，その中心部に主搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成している。該塗布現像処理システム１においては，４つの処理装置群G1，G2，G3，G4が配置されており，第１及び第２の処理装置群G1，G2は塗布現像処理システム１の正面側に配置され，第３の処理装置群G3は，カセットステーション２に隣接して配置され，第４の処理装置群G4は，インターフェイス部４に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置１３は，これらの処理装置群G1，G2，G3，G4，G5に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェハＷを搬入出可能である。なお，処理装置群の数や配置は，ウェハＷに施される処理の種類によって異なり，処理装置群の数は，１つ以上であれば任意に選択できる。
【００２７】
第１の処理装置群G1では，例えば図２に示すように，本実施の形態にかかる塗布装置としてのレジスト塗布装置１７と，露光後にウェハＷを現像処理する現像処理装置１８とが下から順に２段に配置されている。処理装置群G2の場合も同様に，レジスト塗布装置１９と，現像処理装置２０とが下から順に２段に積み重ねられている。
【００２８】
第３の処理装置群G3では，例えば図３に示すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置３１，ウェハＷの受け渡しを行うためのエクステンション装置３２，レジスト液中の溶剤を蒸発させるためのプリベーキング装置３３，３４及び現像処理後の加熱処理を行うポストベーキング装置３５が下から順に例えば６段に重ねられている。
【００２９】
第４の処理装置群G4では，例えばクーリング装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，クーリング装置４３，露光後の加熱処理を行うポストエクスポージャーベーキング装置４４，４５，現像処理後の加熱処理を行うポストベーキング装置４６が下から順に例えば７段に積み重ねられている。
【００３０】
インターフェイス部４の中央部にはウェハ搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０はＸ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第４の処理装置群G4に属するエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない露光装置に対してアクセスして，各々に対してウェハＷを搬送できるように構成されている。
【００３１】
次に上述したレジスト塗布装置１７の構成について説明する。図４は，レジスト塗布装置１７の構成の概略を示す縦断面の説明図であり，図５は，レジスト塗布装置１７の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【００３２】
レジスト塗布装置１７のケーシング６０内には，図４，図５に示すように，Ｘ方向（図５中の上下方向）に長く上面が開口した略箱形状の外容器６１が設けられている。外容器６１は，ウェハＷの搬入出が行われる搬送部ＬとウェハＷの塗布が行われる処理部Ｒとを有しており，処理部Ｒは，Ｘ方向正方向側に位置し，搬送部Ｌは，Ｘ方向負方向側に位置している。
【００３３】
外容器６１内には，上面が開口した略箱形状で，ウェハＷを収容する内容器６２が設けられている。内容器６２の中央部には，ウェハＷを吸着して保持する保持部６３が設けられている。保持部６３の下部には，モータやシリンダ等を備えた駆動部６４が設けられており，保持部６３が昇降可能になっている。これによって，ウェハＷの搬入時に昇降して，主搬送装置１３からのウェハＷの受け渡しを好適に行うことができる。また，保持部６３は，駆動部６４によって回転可能になっており，保持部６３に保持されたウェハＷを回転させ，アライメントを行うことができる。保持部６３には，例えば超音波振動子６５が取り付けられており，保持部６３を高周波数で振動させて，ウェハＷ上に塗布されたレジスト液を振動で均すことができる。内容器６２の内側底部には，レジスト液の溶剤を貯留する溶剤槽６６が設けられている。これによって，内容器６２内を溶剤雰囲気に維持することができる。
【００３４】
外容器６１の内側底部には，長手方向（Ｘ方向）に伸びるレール６８が設けられており，内容器６２は，当該レール６８上に移動自在に設けられている。レール６８には，内容器６２を移動可能とする内容器移動機構６９が設けられている。内容器移動機構６９は，電力によって内容器６２を移動させるモータ等を備えた内容器駆動部７０，内容器駆動部７０に電力を供給する電源７１及び電源を調節して内容器駆動部７０を制御する内容器制御部７２とによって構成されている。これによって，内容器６２がレール６８に沿って搬送部Ｌと処理部Ｒ間を移動可能になる。また，内容器６２が塗布時に所定のタイミングで所定距離を移動できるので，これに伴って，内容器６２内の保持部６３が一方向としてのＸ方向正方向側に間欠的に水平移動可能になる。
【００３５】
図５に示すように，例えば外容器６１のＸ方向負方向側の外方に位置する図示しない洗浄部には，塗布時にウェハＷ上を覆いウェハＷの塗布範囲を限定するマスク部材７３が待機されている。マスク部材７３は，平板形状を有し，その中央部に塗布範囲に対応した開口部７３ａを有している。
【００３６】
マスク部材７３は，図示しない搬送装置によって内容器６２内のウェハＷ上方に移動可能に構成されている。内容器６２の内側壁には，マスク部材７３をウェハＷ上方で支持するマスク支持部材７４が設けられている。かかる構成によって，図示しない洗浄部に待機されていたマスク部材７３を，ウェハＷが保持部６３に保持された後に内容器６２内に搬送し，マスク部材７３をウェハＷ上部のマスク支持部材７４上に載置することができる。これによって，後述する塗布液吐出部としての吐出ノズル８５によって上方から吐出されたレジスト液がウェハＷの所定の範囲にのみ塗布され，当該範囲以外に吐出されたレジスト液をマスク部材７３によって遮断し，回収することができる。
【００３７】
外容器６１の処理部Ｒ側には，図５に示すように塗布時にウェハＷの上面を覆う平板状の蓋７５，７６が設けられている。蓋７５，７６は，外容器６１の開口形状に適合するように平面から見て四角形状に形成されている。蓋７５は，Ｘ方向正方向側に，蓋７６は，Ｘ方向負方向側に並べて設けられている。蓋７５と蓋７６との間には，隙間ｄが設けられており，後述する吐出ノズル８５が当該隙間ｄ内をＹ方向に往復移動し，下方のウェハＷにレジスト液を吐出できるようになっている。また，蓋７５，７６は，内容器６２の上端との間にほぼ隙間が無いように設けられており，内容器６２が蓋７５及び７６の下方に位置した際に内容器６２内を所定の雰囲気に維持できるようになっている。なお，本実施の形態においては，請求項１の蓋は蓋７５に対応する。
【００３８】
蓋７５は，外容器６１の内側壁に設けられた支持部材７７，７８によって支持されている。支持部材７７は，蓋７５のＸ方向負方向側に配置され，支持部材７８は，蓋７５のＸ方向正方向側に配置されている。
【００３９】
蓋７５は，図４に示すように蓋昇降機構８０によって昇降自在に構成されている。蓋昇降機構８０は，支持部材７７を昇降するシリンダ等を備えた昇降駆動部８１と，当該昇降駆動部８１の動作を制御する制御部８２とを有する。昇降駆動部８１は，支持部材７７の下方を支持し，支持部材７７を上下方向に移動させることができる。これによって，支持部材７７を所定距離上昇させ，蓋７５をＸ方向負方向側が高くなるように傾斜させることができる。
【００４０】
上述の吐出ノズル８５は，隙間ｄ内に位置するように設けられる。吐出ノズル８５は，外容器６１の蓋７６上に設けられたノズル移動機構８６によってＹ方向に移動可能に構成されている。
【００４１】
ノズル移動機構８６は，図６に示すようにケース８６ａによって覆われており，当該ケース８６ａ内には，吐出ノズル８５を保持し，スライドさせるためのスライダ８７が設けられている。スライダ８７は，Ｙ方向に伸びる駆動ベルト８８の一部に固定されて設けられている。また，駆動ベルト８８は，外容器６１のＹ方向側の両側にそれぞれ設けられた駆動プーリ８９と従動プーリ９０間に掛けられている。駆動プーリ８９は，回転駆動モータ９１によって正転・反転される。かかる構成から，回転駆動モータ９１によって駆動プーリ８９が回転され，駆動ベルト８８が移動し，スライダ８７がＹ方向にスライドして，吐出ノズル８５が隙間ｄ内を往復移動することができる。
【００４２】
また，吐出ノズル８５を保持しない側の駆動ベルト８８には，スライダ８７と重量的にバランスの取れたバランスウェイト９２が設けられており，スライダ８７の移動時に発生する揺れを最小限に抑制できるようになっている。
【００４３】
以上の構成から，ウェハＷ上方の吐出ノズル８５をＹ方向に往復移動させながら，ウェハＷ上にレジスト液を吐出し，内容器６２をＸ方向正方向に間欠的に移動させることにより，いわゆる一筆書きの要領でウェハＷ表面にレジスト液を塗布することができる。
【００４４】
次に，以上のように構成されているレジスト塗布装置１７の作用について，塗布現像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。
【００４５】
先ず，ウェハ搬送体７がカセットＣから未処理のウェハＷを１枚取りだし，第３の処理装置群G3に属するエクステンション装置３２に搬送する。次いでウェハＷは，主搬送装置１３によってアドヒージョン装置３１に搬入され，ウェハＷ上にレジスト液の密着性を向上させる，例えばHMDSが塗布される。次にウェハＷは，クーリング装置３０に搬送され，所定の温度に冷却される。そして，所定温度に冷却されたウェハＷは，主搬送装置１３によって，例えばレジスト塗布装置１７に搬送される。
【００４６】
レジスト塗布装置１７でレジスト液が塗布されたウェハＷは，プリベーキング装置３３に搬送されて，加熱処理され，次にエクステンション・クーリング装置４１に搬送されて，冷却される。次いでウェハＷはエクステンション・クーリング装置４１からウェハ搬送体５０によって取り出され，その後，周辺露光装置５１を経て露光装置（図示せず）に搬送され，ウェハＷ上に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体５０によりエクステンション装置４２に搬送され，その後，主搬送装置１３によってポストエクスポージャーベーキング装置４４に搬送され，加熱処理が行われた後，クーリング装置４３に搬送され，冷却処理される。
【００４７】
そして冷却処理が終了したウェハＷは，主搬送装置１３によって現像処理装置１８に搬送され，現像処理が行われ，その後ポストベーキング装置４６，クーリング装置３０と順次搬送され，各装置において所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，エクステンション装置３２を介してカセットＣに戻され，一連の塗布現像処理が終了する。
【００４８】
次に，上述したレジスト塗布装置１７の作用について詳しく説明する。先ず，ウェハＷがレジスト塗布装置１７に搬送される際には，内容器６２がＸ方向負方向側の搬送部Ｌに待機している。そして，前工程の終了したウェハＷは，主搬送装置１３によって内容器６２内に搬送され，予め上昇して待機していた保持部６３に受け渡される。保持部６３に受け渡されたウェハＷは，保持部６３に吸着保持され，駆動部６４によって所定の高さに下降される。このときのウェハＷは，例えば，ウェハＷが処理部Ｒ側に移動された際に，蓋７５，７６との間隙が４ｍｍ程度になるように位置される。
【００４９】
その後，図示しないアライメント機構によりウェハＷのノッチ又はオリフラが検出され，当該検出に基づいて，保持部６３が回転され，ウェハＷが所定の位置に位置決めされる。次に，図示しない洗浄部に待機されていたマスク部材７３が外容器６１外から内容器６２内に搬送され，マスク支持部材７４上に載置される。このとき，内容器６２がマスク部材７３で覆われた形となり，マスク部材７３によっても，内容器６２内の溶剤雰囲気が維持される。次いで，図７に示すように内容器移動機構６９によって内容器６２がＸ方向正方向に移動され，ウェハＷのＸ方向正方向側の端部が吐出ノズル８５の下方に位置したところで停止される。
【００５０】
次に，吐出ノズル８５がノズル駆動機構８６によって，図８に示すように塗布が開始されるスタート位置Ｓ，すなわち，Ｙ方向負方向側のウェハＷ外方の位置まで移動される。このとき，図９に示すように昇降駆動部８１によって蓋７５の吐出ノズル８５側に位置する支持部材７７が上昇され，これに伴って蓋７５が傾斜されて，吐出ノズル８５側の蓋７５とウェハＷとの間隙が広くなる。
【００５１】
次いで，いわゆる一筆書きの要領のレジスト液の塗布が開始される。このときのレジスト塗布工程を，図８を参照して説明すると，先ず吐出ノズル８５が，スタート位置ＳからＹ方向正方向に所定の速度で移動しながら，線状のレジスト液をウェハＷ表面に吐出する。そして，吐出ノズル８５は，ウェハＷのＹ方向正方向側の外方まで進み，マスク部材７３上で一旦停止する。このときもレジスト液は吐出され続け，ウェハＷ以外の場所に吐出されたレジスト液はマスク部材７３により受け止められ，回収される。
【００５２】
次いで内容器移動機構６９によって内容器６２がＸ方向正方向に所定距離ずらされ，ウェハＷもＸ方向正方向にずらされる。このとき，ウェハＷの移動に伴い，ウェハＷと蓋７５との間隙にＸ方向正方向に向かう気流が形成されるが，ウェハＷと蓋７５との間隙が例えば４ｍｍ以上設けられており，さらに吐出ノズル８５側の間隙が広く設けられているため，当該気流の影響は最小限に抑えられる。
【００５３】
その後，吐出ノズル８５は，折り返して，引き続きレジスト液を塗布しながら，Ｙ方向負方向に移動し，ウェハＷ外方まで進んで停止する。そして，ウェハＷがＸ方向正方向に所定距離ずらされ，再び吐出ノズル８５は，折り返しＹ方向正方向に進んでウェハＷ上にレジスト液を吐出する。
【００５４】
かかる工程を繰り返して，吐出ノズル８５が，図８に示すＥＮＤ位置Ｅまで来たところで，レジスト液の吐出が停止され，レジスト塗布が終了する。これによって，レジスト液がウェハＷ上に略矩形波状に塗布され，ウェハＷの全面にレジスト液が塗布される。
【００５５】
次いで，保持部６３に取り付けられている超音波振動子６５によってウェハＷが振動され，ウェハＷ上のレジスト液が均され平坦化される。
【００５６】
その後，内容器６２が搬送部Ｌ側に移動され，マスク部材７３が外容器６１内から搬出される。そして，内容器６２の保持部６３から主搬送装置１３にウェハＷが受け渡され，レジスト塗布装置１７からウェハＷが搬出されて，レジスト塗布装置１７における一連の処理が終了する。
【００５７】
発明者の実験によれば，図１０示すようにウェハＷと蓋７５との間隙を１ｍｍにする（折れ線ｂ）よりも，当該間隙を広げて４ｍｍにする（折れ線ａ）方が，ウェハＷに塗布されたレジスト液の膜厚が均一になることが確認されている。すなわち，ウェハＷと蓋７５との間隙を４ｍｍ以上にすると，ウェハＷに塗布されたレジスト液が当該隙間に生じる気流の影響を受けなくなり，レジスト液の平坦性が確保される。以上の実施の形態では，ウェハＷと蓋７５との間隙を４ｍｍ以上にしたので，ウェハＷがＸ方向正方向に移動した際に発生した当該間隙内の気流の影響が抑制され，レジスト液の平坦性が確保される。
【００５８】
塗布直後のレジスト液は，溶剤が揮発していないため最も粘性が低く気流等の影響を受けやすい。前記実施の形態では，蓋昇降機構８０によって蓋７５の吐出ノズル８５側を高くし，傾斜させたので，塗布直後のウェハＷがＸ方向に移動し，蓋７５と初めて対向した際に，蓋７５との間隙が最も大きくなり，気流の影響が最小限に抑えられる。また，ウェハＷ上のレジスト液にあまり影響を与えないＸ方向正方向側の蓋７５を低くしたので，ウェハＷとの間隙を狭められ，レジスト液からの溶剤の蒸発が抑制される。
【００５９】
また，蓋昇降機構８０によって，蓋７５の傾きを調節することができるので，吐出ノズル８５側の蓋７５とウェハＷとの間隙の広狭を調節することができる。これによって，溶剤の蒸発を抑制しながら気流の影響を抑えられるように当該間隙を調節することができる。また，レジスト液の種類，ウェハＷの大きさ等に応じて，適宜間隙を変更することも可能である。
【００６０】
以上の実施の形態では，蓋７５のＸ方向正方向側は支持部材７８によって支持されていたが，図１１に示すように蓋７５のＸ方向正方向側の端部にヒンジ部材１００を取り付けるようにしてもよい。これによって，蓋７５の端部を中心に，蓋７５が回動できるようになり，蓋７５の傾斜動作が好適に行われる。
【００６１】
なお，蓋７５を傾斜させるにあたっては，蓋７５を予め斜めに設けるようにしてもよいし，図１２に示すように下面が傾斜した形状を有する蓋１０５を用いてもよい。
【００６２】
以上の実施の形態では，蓋７５の吐出ノズル８５側が高くなるように蓋７５を傾斜させたが，蓋７５の吐出ノズル８５側が低くなるように傾斜させてもよい。かかる場合を第２の実施の形態として説明すると，例えば，図１３に示すように，第１の実施の形態と同様に吐出ノズル１１０よりＸ方向正方向側に平板状の蓋１１１を設ける。蓋１１１は，ウェハＷが蓋１１１の下方に移動した際にウェハＷとの間隙が４ｍｍになるように設けられる。蓋１１１は，支持部材１１２及び１１３によって支持され，蓋１１１のＸ方向負方向側を支持する支持部材１１２には，当該支持部材１１２を下降させる蓋昇降機構１１４を設ける。蓋昇降機構１１４は，支持部材１１２を支持し，支持部材１１２を上下動自在な昇降駆動部１１５と，当該昇降駆動部１１５を制御する制御部１１６とで構成される。なお，他の部分の構成は，第１の実施の形態と同様であり，説明を省略する。
【００６３】
そして，レジスト液の塗布処理においては，塗布開始前に，支持部材１１２を蓋昇降機構１１４によって所定距離下降させ，蓋１１１の吐出ノズル１１０側が低くなるように蓋１１１を傾斜させる。このとき，ウェハＷが蓋１１１の下方に移動した際の蓋１１１とウェハＷとの間隙が吐出ノズル１１０側で１ｍｍ程度になるようにする。その後，ウェハＷにレジスト液が塗布され，ウェハＷがＸ方向正方向に進むと，ウェハＷが蓋１１１の下方に位置し，ウェハＷと蓋１１１との間に４ｍｍの隙間が形成される。そして，ウェハＷがＸ方向正方向に間欠的に移動した際に当該間隙内に速度勾配を有する気流が形成され，当該気流の速度勾配によって，レジスト液表面に剪断応力が働く。そして，当該剪断応力によって塗布直後のレジスト液が平坦化される。
【００６４】
このように，第２の実施の形態によれば，ウェハＷと蓋１１１との間隙を積極的に狭め，当該間隙の気流に基づく剪断応力によって，ウェハＷ上のレジスト液が均され，レジスト液の平坦性を確保することができる。
【００６５】
以上の実施の形態では，蓋を昇降させるための昇降駆動部を吐出ノズル側の支持部材にのみ設けたが，Ｘ方向正方向側の支持部材にも設けてもよい。例えば，図１４に示すように蓋昇降機構８０が，当該支持部材７８を支持し上下動させる昇降駆動部１２０と，昇降駆動部１２０を制御する制御部１２１とを有するようにする。そして，例えば塗布前に各支持部材７７及び支持部材７８が所定距離ずつ上昇され，蓋７５が吐出ノズル８５側が高くなるように傾斜される。これによって，第１の実施の形態と同様に，ウェハＷと蓋７５間に形成される気流が制御され，レジスト液の平坦性が確保される。
【００６６】
また，かかる場合には，支持部材７７と支持部材７８を所定距離ずつ昇降することで，蓋７５全体の高さも調節することができる。例えば第１の実施の形態では，支持部材７８をウェハＷとの間隙が４ｍｍになるようにしていたが，レジスト液の平坦性と溶剤の揮発量とを比較考量し，４ｍｍ以上にしてもよいし，４ｍｍ以下にしてもよい。これによって，ウェハＷと蓋７５との間により適切な間隙を設けることが可能となる。また，蓋７５全体の高さを変更するタイミングは，レジスト液の塗布中であってもよい。塗布中は，蓋７５は傾斜されており，ウェハＷは移動されているため，常に最適な間隙は変動しており，塗布中に当該間隙を変動させることによって，より厳密に当該間隙内の気流を制御し，レジスト液の乱れを最小限に抑制することができる。なお，以上の蓋を２箇所で昇降する場合は，前記第２の実施の形態にも適用される。
【００６７】
以上の実施の形態で記載した蓋は，平板状であったが，図１５に示すように蓋１２５が下に凸に湾曲していてもよい。かかる場合，ウェハＷと蓋１２５との間に発生する気流がスムーズに流れ，安定した気流が形成される。これによって，当該気流によってウェハＷ上のレジスト液が乱されることが抑制され，レジスト液の平坦性が確保される。なお，蓋１２５は，上に凸の湾曲形状であってもよい。
【００６８】
次に，蓋７５をＸ方向に移動させ，蓋７５の移動を制御できる蓋移動装置を設けるようにしてもよい。以下，かかる場合について，第３の実施の形態として説明する。
【００６９】
第３の実施の形態におけるレジスト塗布装置１３０には，例えば図１６，図１７に示すように外容器１３１の処理部Ｒ側の内側壁にＸ方向に延びるレール１３２を設ける。平板状の蓋１３３をレール１３２に沿って移動自在になるように設ける。レール１３２には，蓋１３３をレール１３２に沿って移動させるためのモータ等を備えた蓋駆動部１３４を設け，当該蓋駆動部１３４の移動は，内容器６２の移動を制御する内容器制御部７２によって制御される。内容器制御部７２は，内容器６２と蓋１３３を同期させて移動させたり，それぞれを独立に移動させたりすることが可能である。このように，蓋移動装置は，例えばレール１３２，蓋駆動部１３４及び内容器制御部７２によって構成される。なお，他の部分の構成は，上述した実施の形態と同様であり，説明を省略する。
【００７０】
次いで，第３の実施の形態のレジスト塗布装置１３０の作用について説明すると，レジスト塗布装置１３０内に搬入されたウェハＷは，内容器６２内の保持部６３に保持され，内容器６２の移動によって塗布が開始される位置まで移動される。そして，レジスト液の塗布が開始されると，先ず，吐出ノズル８５がスタート位置ＳからＹ方向正方向に移動して，ウェハＷ上にレジスト液を吐出する。吐出ノズル８５がウェハＷのＹ方向負方向側の外方まで到達すると，そこで一旦停止される。
【００７１】
そして，内容器６２がＸ方向正方向側に所定距離移動し，ウェハＷの塗布位置がずらされる。このとき，内容器制御部７２によって，図１８に示すように蓋１３３がＸ方向正方向に内容器６２と同期されて同じ距離だけ移動される。続いて吐出ノズル８５がＹ方向負方向側に移動し，ウェハＷ上にレジスト液を吐出する。このとき，図１９に示すように蓋１３３が元の位置にゆっくり，例えばＸ方向正方向側に移動したときよりも低速で戻される。
【００７２】
吐出ノズル８５がウェハＷの外方まで達すると，停止され，内容器６２がＸ方向正方向側に所定距離だけ移動され，ずらされる。このとき，蓋１３３も先程と同じようにウェハＷに同期してＸ方向正方向に移動する。そして，吐出ノズル８５が再びＹ方向正方向に移動した際に，蓋１３３は，元の位置に戻される。
【００７３】
このように，内容器６２がＸ方向正方向にずれる際に，蓋１３３を同じようにＸ方向正方向に移動させ，その後吐出ノズル８５がＹ方向に移動してレジスト液を吐出している時に，蓋１３３を元の位置に戻すようにする。こうすることによって，ウェハＷがＸ方向正方向に移動した際にウェハＷと蓋１３３との間に形成される気流の速度勾配が小さくなり，レジスト液表面に働く剪断応力を小さくすることができる。また，吐出ノズル８５がＹ方向に移動している間に，蓋１３３をゆっくり元の位置に戻すので，隙間ｄが広くなってウェハＷからレジスト液の溶剤が揮発することが抑制できる。また，低速で戻すので，このときの移動によって速度勾配の大きい気流が形成されレジスト液に悪影響を及ぼすことが防止される。
【００７４】
ところで，ウエハＷ上に塗布されたレジスト液などの塗布液は，膜厚が大きいほど液が移動しやすい。また蓋７５は，ウエハＷ表面に接近させるほど，ウエハＷ上の液の蒸発を抑えて乱流の発生を抑えることができる。したがって，膜厚が大きいほど蓋７５とウエハＷ表面との距離を離し，膜厚が小さいほど蓋７５をウエハＷ表面に近づけることが好ましい。
【００７５】
したがって，昇降駆動部８１の動作を制御する制御部８２に対して，予めウエハＷ表面に塗布されるレジスト膜の膜厚に基づいて，支持部材７７を上下動させる度合いを入力しておくことによって，かかる膜厚の厚さに基づいた蓋７５のウエハＷ表面に対する接近離隔度を好適に制御することが可能である。
【００７６】
この場合，例えば図２０に示したように，制御部８２に対して膜厚を入力する入力装置１４０を制御部８２と接続し，一方，制御部８２には，予め膜厚と当該膜厚に対応した，蓋のウエハＷに対する好ましい接近離隔度の関係を記憶した記憶部を設ける。かかる構成を採用することで，入力装置１４０から入力された膜厚情報に基づいて，制御部８２は，前記記憶部に登録されている当該膜厚に応じた最適な蓋７５の接近離隔度を選択し，これを昇降駆動部８１に出力する。これに基づいて，昇降駆動部８１は蓋７５を接近離隔させる。このことは図１１，１３，１４に示した例に対しても有効である。
【００７７】
またウエハＷ上に塗布されたレジスト膜等の塗布膜からの蒸発は，温度に大きく左右される。この点に関し，例えば図２１に示したように，蓋７５の内部に温度調整部１４１を収納して，蓋７５の温度，特に蓋７５の下面の温度を制御するようにしてもよい。温度調整部１４１自体は，例えば冷却水が流通する流路，ペルチェ素子，ヒートパイプ等のよく知られた技術を採用することができる。
【００７８】
また温度制御の範囲は，例えば１０℃〜２３℃の範囲が好ましい。１０℃より下がると，蓋７５の表面が結露する恐れがあり，また２３℃を超えると，塗布された液からの蒸発が却って促進される恐れがあるからである。そしてこのような範囲で蓋７５の温度を制御することで，ウエハＷ表面上の塗布膜からの蒸発が抑えられ，結果的に気流の発生を抑えることが可能である。蓋７５の材質については，ステンレス鋼やアルミニウムなど，熱伝導性の良好なものが適しており，樹脂や石英ガラスはあまり適当ではない。なおウエハＷの上方を覆っている蓋７６についても，同様にして，その内部に温度調整部１４２を収納しても良い。
【００７９】
以上の実施の形態は，ウェハ上にレジスト液を塗布する塗布装置について適用したものであったが，本発明は，絶縁膜等を形成するための他の塗布液を塗布する塗布装置，例えばＳＯＤ，ＳＯＧ膜等を形成するための塗布装置においても適用できる。また，以上で説明した実施の形態は，半導体ウェハデバイスの製造プロセスのフォトリソグラフィー工程における塗布装置について適用したものであったが，本発明は半導体ウェハ以外の基板例えばＬＣＤ基板の塗布装置においても適用できる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば，基板と蓋との間に発生する気流を制御することによって，塗布液の平坦性を確保できるので，基板上に所定膜厚の均一な塗布膜が形成され，歩留まりの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかるレジスト塗布装置を搭載した塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】レジスト塗布装置の構成を示す縦断面の説明図である。
【図５】レジスト塗布装置の構成を示す横断面に説明図である。
【図６】ノズル移動機構の構成を示す斜視図である。
【図７】内容器が処理部Ｒ側に移動した場合のレジスト塗布装置の構成を示す横断面の説明図である。
【図８】レジスト液の塗布経路を示す説明図である。
【図９】蓋を上昇させた状態を側面から模式的に示した外容器の説明図である。
【図１０】ウェハと蓋との間隙を変えてウェハ上のレジスト液の膜厚を計測した実験結果を示すグラフである。
【図１１】蓋にヒンジ部材を取り付けた場合の外容器内を模式的に示す側面図である。
【図１２】他の形状を有する蓋を用いた場合の外容器内を模式的に示す側面図である。
【図１３】第２の実施の形態における外容器内の構成を模式的に示す説明図である。
【図１４】蓋の２箇所に昇降駆動部を取り付けた場合の外容器内を側面から模式的に示す説明図である。
【図１５】蓋を湾曲形状にした場合の外容器内の構成例を示す説明図である。
【図１６】第３の実施の形態におけるレジスト塗布装置の構成を示す縦断面の説明図である。
【図１７】図１６のレジスト塗布装置の横断面の説明図である。
【図１８】第３の実施の形態におけるレジスト塗布装置の作用を説明する外容器の模式的な平面図である。
【図１９】第３の実施の形態におけるレジスト塗布装置の作用を説明する外容器の模式的な平面図である。
【図２０】制御部に対する膜厚の入力装置を備えた例の説明図である。
【図２１】内部に温度調節部を有するカバーの説明図である。
【符号の説明】
１ 塗布現像処理システム
１７ レジスト塗布装置
６１ 外容器
６２ 内容器
６３ 保持部
７２ 内容器移動機構
７５ 蓋
７６ 蓋
７７ 支持部材
７８ 支持部材
８１ 昇降駆動部
８５ 吐出ノズル
Ｗ ウェハ

Claims (13)

1. 基板に塗布液を塗布する塗布装置であって，
   前記基板上を所定方向に往復移動して，当該基板に塗布液を吐出する塗布液吐出部と，
   前記基板を保持して，前記所定方向と直角方向をなす一方向に水平移動可能な保持部と，
   平面から見て基板が前記塗布液吐出部よりも前記一方向側に移動した際に，前記基板の上面を覆う蓋とを有し，
   前記蓋の下面は，前記塗布液吐出部側が低くなるように傾斜していることを特徴とする，基板の塗布装置。
2. 前記蓋の下面は，湾曲していることを特徴とする，請求項１に記載の基板の塗布装置。
3. 前記蓋は平板形状を有し，
   前記蓋の一部を昇降させる蓋昇降機構を有することを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の基板の塗布装置。
4. 前記蓋昇降機構は，前記蓋における前記一方向側の両端部付近を昇降させるように構成されていることを特徴とする，請求項３に記載の基板の塗布装置。
5. 前記基板上の塗布液の膜厚に基づいて前記蓋昇降機構の昇降度合いを制御する制御装置をさらに有することを特徴とする，請求項３又は４に記載の基板の塗布装置。
6. 塗布液吐出部が基板上を所定方向に移動しながら，基板上に塗布液を塗布する工程と，塗布液吐出部が基板の外方に到達した際に，当該基板を前記所定方向と直角方向をなす一方向に所定距離移動させる工程と，その後塗布液吐出部が基板上を前記所定方向の逆方向に移動しながら，基板上に塗布液を塗布する工程とが繰り返し行われ，基板全面に塗布液が塗布される基板の塗布方法であって，
   前記基板を前記一方向に移動させる際に，基板上面を覆う蓋を当該基板と同じ前記一方向に移動させる工程と，
   前記塗布液吐出部が前記所定方向の逆方向に移動して前記基板に塗布液を塗布する際に，前記蓋の移動させる前の元の位置に前記蓋を移動させる工程とを有することを特徴とする，基板の塗布方法。
7. 前記蓋が元の位置に移動する際の速度は，前記蓋が前記一方向に所定距離移動する際の速度よりも遅いことを特徴とする，請求項６に記載の基板の塗布方法。
8. 基板に塗布液を塗布する塗布装置であって，
   前記基板上を所定方向に往復移動して，当該基板に塗布液を吐出する塗布液吐出部と，
   前記基板を保持して，前記所定方向と直角方向をなす一方向に水平移動可能な保持部と，
   前記所定方向に沿った隙間をあけ、かつ前記一方向に沿って並べて設けられた前記基板の上面を覆う第１の蓋および第２の蓋と、
   前記第１の蓋を前記所定方向の直角方向に移動させる蓋移動装置とを有し、
   前記塗布液吐出部は、前記隙間内を往復移動することを特徴とする，基板の塗布装置。
9. 前記蓋の温度が調整可能であることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５又は８に記載の基板の塗布装置。
10. 前記蓋の温度は１０℃〜２３℃の範囲で調整されることを特徴とする，請求項９に記載の基板の塗布装置。
11. 前記蓋の中に冷却水の流路が形成されていることを特徴とする，請求項９又は１０に記載の基板の塗布装置。
12. 前記蓋の中にペルチェ素子が収納されていることを特徴とする，請求項９又は１０に記載の基板の塗布装置。
13. 前記蓋の中にヒートパイプ装置が収納されていることを特徴とする，請求項９又は１０に記載の基板の塗布装置。

Images