JP4252740B2 - 膜形成方法及び膜形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,基板の膜形成方法及び膜形成装置に関する。
【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では,基板である例えば半導体ウェハ(以下「ウェハ」とする)上にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理が行われる。
【0003】
レジスト塗布処理では,通常,回転されたウェハの中心にレジスト液が塗布され,遠心力によって当該レジスト液がウェハ全面に拡散される。そして,ウェハの回転速度が調節され,ウェハ上のレジスト液の膜厚が調節される。その後,ウェハを回転させたまま,例えばウェハの裏面に洗浄液が供給され,ウェハの裏面の洗浄処理が行われる。かかる洗浄処理の終了後,さらにウェハの回転が継続され,ウェハの裏面に付着した洗浄液を振り切るウェハの乾燥処理が行われる。こうしてレジスト塗布処理が終了し,ウェハ上に所定膜厚のレジスト膜が形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,かかるレジスト塗布処理では,ウェハを回転させながらレジスト液を塗布し,膜厚を調節するため,遠心力等によってウェハ上のレジスト液がウェハ外縁部側に流され,さらにウェハ外縁部においては,表面張力が働くため,ウェハの外縁部の膜厚がウェハ中心部に比べて厚くなる。また,ウェハの膜厚が調節された後に,さらにウェハが回転され,ウェハの洗浄処理等が行われるため,ウェハ外縁部の膜厚がさらに厚くなる。
【0005】
このように,ウェハの外縁部の膜が盛り上がり,ウェハの外縁部に所定の膜厚のレジスト膜が形成されないと,半導体デバイスとして使用できる範囲が狭くなる。また,製品として使用されないウェハ外縁部の幅,いわゆるエッジカット幅は,従来は,5mm程度まで許容されていたが,近年のさらなる歩留まり向上の要請から,エッジカット幅をより狭く,例えば1mm〜3mm程度にすることが望まれている。
【0006】
本発明は,かかる点に鑑みてなされたものであり,ウェハ等の基板にレジスト膜等の膜を形成する際に,基板の外縁部における膜の盛り上がりを抑制する膜形成方法を提供することをその目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば,基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって,基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し,前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正することを特徴とする膜形成方法が提供される。なお,前記第2の回転速度は,特に4000rpmが好ましい。
【0008】
請求項1の発明によれば,基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって当該塗布液を基板上に拡散させた後に,当該基板を第1の回転速度で回転させて,その遠心力により塗布液の膜厚を調節する。その後,当該基板を前記第1の回転速度よりも速い前記第2の回転速度で回転させることによって,上述したように基板の外縁部において盛り上がっている塗布液を飛散させることができる。これによって,基板外縁部の膜厚を低下させ,基板外縁部に生じる塗布液の盛り上がりを除去することができる。塗布液の膜厚を調節する工程を行った後に前記第2の回転速度の高速回転を行うことによって,基板上で固まり始めた塗布液の内,遠心力の大きくなる基板外縁部の塗布液を選択的に飛散させることができる。したがって,他の塗布液への影響を最小限に抑えつつ,基板外縁部の膜厚を効果的に低下させることができる。また,発明者の実験によると,前記基板外縁部の塗布液を飛散させる際の第2の回転速度を,3000rpm〜5000rpmにしたときに基板外縁部の塗布液が適切に飛散し,基板外縁部の盛り上がりが抑制されることが確認されている。特に,4000rpmの時には,その効果が顕著に現れている。さらに,基板外縁部の実際の盛り上がり高さに基づいて,第2の回転速度を調節することができるので,基板外縁部の盛り上がりを適正な回転速度で除去し,さらに基板外縁部の膜厚を他の部分と同じ膜厚になるように調節することができる。
【0009】
請求項2の発明によれば,基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって,基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し,更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程は,前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度で行われ,前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正することを特徴とする膜形成方法が提供される。なお,前記第2の回転速度は,特に4000rpmが好ましい。
【0010】
かかる請求項2によれば,上述の請求項1と同様に,基板を第1の回転速度で回転させて,塗布液の膜厚を調節した後に,基板を第1の回転速度よりも速い第2の回転速度で回転させるので,基板外縁部で盛り上がった塗布液を飛散させることができる。また,この基板外縁部の塗布液を飛散させた後に行われる基板の処理工程を,前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度で行うことによって,基板上である程度固まった塗布液が遠心力によって外縁部側に移動し,基板外縁部が再び盛り上がることが抑制できる。これによって,基板の膜厚を調整する工程が行われた後に,基板の回転を伴う処理工程がある場合でも,基板外縁部の塗布液の盛り上がりを抑制し,基板上に最終的に形成される塗布膜の膜厚の均一性を向上させることができる。また,基板上の塗布液を流動させ,塗布液の拡散を促すための第1の回転速度よりも遅く回転させることによって,基板上の塗布液が基板外縁部側に移動することを効果的に抑制できる。また,上述の請求項1と同様に,発明者の実験によると,前記基板外縁部の塗布液を飛散させる際の第2の回転速度を,3000rpm〜5000rpmにしたときに基板外縁部の塗布液が適切に飛散し,基板外縁部の盛り上がりが抑制されることが確認されている。特に,4000rpmの時には,その効果が顕著に現れている。さらに,上述の請求項1と同様に,基板外縁部の実際の盛り上がり高さに基づいて,第2の回転速度を調節することができるので,基板外縁部の盛り上がりを適正な回転速度で除去し,さらに基板外縁部の膜厚を他の部分と同じ膜厚になるように調節することができる。
【0011】
前記第3の回転速度で前記基板を回転させて行われる前記基板の処理工程は,基板の裏面に洗浄液を供給して当該基板の裏面を洗浄する工程と,当該基板を乾燥させる工程であってもよい。基板に塗布膜を形成する一連の処理では,基板上に塗布液の液膜が形成された後に,基板を回転させながら,当該塗布液により汚染された基板の裏面を洗浄,乾燥する処理が必要である。かかる洗浄,乾燥工程における回転速度を,前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度にすることによって,基板上の液膜が遠心力によって基板外縁部側に移動し当該基板の外縁部が再び盛り上がることが抑制される。
【0012】
発明者の実験によると,第3の回転速度が100〜500rpmの時に,基板上に最終的に形成される塗布膜の膜厚の均一性が最も確保されることが確認されている。したがって,前記第3の回転速度は,100〜500rpmであることがより好ましい。
【0015】
また,前記膜厚を調節する工程において,基板の外縁部に塗布液の溶剤ミストを供給するようにしてもよく,かかる場合,基板外縁部の塗布液の粘性が低下するため,その後行われる高速回転において,基板外縁部の塗布液の盛り上がりをより効果的に除去することができる。
【0016】
前記膜厚を調節する工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記溶剤ミストの供給量は,前記測定した盛り上がり高さに基づいて定めるようにしてもよい。このように,前記塗布液の盛り上がり高さに基づいて前記溶剤ミストの供給量を決定することによって,その後行われる高速回転によって最終的に到達する基板外縁部の膜厚を調節することができる。したがって,基板外縁部の膜厚を他の部分の膜厚に合わせ込むことができ,エッジカット幅をより狭くすることができる。
また,請求項7の発明によれば,基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し,前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって,基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと,基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために,基板の外周部を撮像するCCDカメラと,前記CCDカメラで撮像した画像データを画像処理して,塗布液の盛り上がり高さの測定データを算出する画像処理コントローラと,前記吐出ノズル,前記スピンチャック及び前記CCDカメラの動作を制御する制御部と,塗布液の粘性,最終的な塗布液の膜厚,塗布液の盛り上がり高さ,第2の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と,前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り,前記記憶部の相関データに基づいて,最適な第2の回転速度を選択し,回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと,を有することを特徴とする膜形成装置が提供される。
さらに,請求項8の発明によれば,基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し,更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程を,前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度で実行し,前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって,基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと,基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために,基板の外周部を撮像するCCDカメラと,前記CCDカメラで撮像した画像データを画像処理して,塗布液の盛り上がり高さの測定データを算出する画像処理コントローラと,前記吐出ノズル,前記スピンチャック及び前記CCDカメラの動作を制御する制御部と,塗布液の粘性,最終的な塗布液の膜厚,塗布液の盛り上がり高さ,第2の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と,前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り,前記記憶部の相関データに基づいて,最適な第2の回転速度を選択し,回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと,を有することを特徴とする膜形成装置が提供される。
【0017】
【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。本実施の形態では,本発明の膜形成方法をレジスト塗布処理で具体化する。図1は,当該レジスト塗布処理が行われるレジスト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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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可能である。
【0022】
第1の処理装置群G1では,例えば図2に示すように,ウェハW上に膜としてのレジスト膜を形成するレジスト塗布装置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にも同様に,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。
【0023】
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,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段に積み重ねられている。
【0024】
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,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。
【0025】
インターフェイス部4の中央部には,図1に示すように例えばウェハ搬送体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。
【0026】
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る。
【0027】
レジスト塗布装置17は,図4に示すようにケーシング17aを有し,当該ケーシング17a内にウェハWの保持手段としてのスピンチャック60を有する。スピンチャック60の上面は,水平に形成されており,当該上面には,例えばウェハWを吸着するための図示しない吸引口が設けられている。これにより,スピンチャック60は,ウェハWを水平に吸着保持することができる。
【0028】
スピンチャック60は,当該スピンチャック60を所定の回転速度で回転させるための回転機構61を有している。回転機構61は,例えばスピンチャッ60の下方に設けられた例えばモータ等を備えた駆動部62と,当該駆動部62に電力を供給する電源63と,電源63の電圧を調節する制御部64とを有している。制御部64には,例えばレジスト塗布処理のプロセスに従ったウェハWの回転速度に関するプログラムが組み込まれている。制御部64は,当該プログラムに従って電源63を調節し,駆動部62への供給電力を操作することによって,スピンチャック60の回転速度を変更することができる。したがって,レジスト塗布処理におけるウェハWの回転速度は,スピンチャック60の回転速度の変更に伴って変更され,ウェハWは,各処理工程毎に所定の回転速度で回転される。
【0029】
スピンチャック60の外方には,ウェハWから飛散したレジスト液等を受け止め,回収するカップ65が設けられている。カップ65は,上面が開口した略円筒形状を有し,スピンチャック60上のウェハWの外方と下方とを囲むように形成されている。カップ65の下面には,回収したレジスト液等を排液する排液管66とカップ65内の雰囲気を排気する排気管67とが設けられている。
【0030】
ウェハWにレジスト液を吐出するレジスト吐出ノズル68は,カップ65上方において,例えばホルダ69に保持されている。ホルダ69は,カップ65外方からカップ65内のウェハWの中心部上方まで移動する図示しないアームによって保持されている。したがって,レジスト吐出ノズル68は,ウェハWの中心部上方まで移動し,ウェハWの中心にレジスト液を吐出することができる。
【0031】
レジスト吐出ノズル68には,当該レジスト供給ノズル68にレジスト液を供給するレジスト液供給装置70が接続されており,当該レジスト液供給装置70からのレジスト液の供給によって,レジスト吐出ノズル68から所定量のレジスト液が所定のタイミングで吐出される。
【0032】
また,ホルダ69には,レジスト液の溶剤を吐出する溶剤吐出ノズル71が保持されており,ウェハW上にレジスト液の溶剤を供給することができる。溶剤吐出ノズル71は,溶剤供給装置72に接続されており,当該溶剤供給装置72からの溶剤の供給によって,溶剤吐出ノズル71からウェハWに向けてレジスト液の溶剤が吐出される。
【0033】
カップ65内であって,スピンチャック60上のウェハWの下方には,ウェハWの裏面に洗浄液を供給する裏面洗浄ノズル73が設けられている。裏面洗浄ノズル73は,ウェハWの裏面に向けられて設けられており,図示しない洗浄液供給源からの洗浄液がウェハWの裏面に向けて所定のタイミングで噴出されるようになっている。
【0034】
ケーシング17aの上面には,温度及び湿度が調節され,清浄化された気体をカップ65内に供給する気体供給管74が設けられており,ウェハWの処理時に当該気体を供給し,カップ65内を所定の雰囲気に維持すると共に,カップ65内をパージすることができる。
【0035】
次に,以上のように構成されているレジスト塗布装置17で実施されるレジスト塗布処理について,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。
【0036】
先ず,ウェハ搬送体7によりカセットCから未処理のウェハWが1枚取り出され,第3の処理装置群G3に属するエクステンション装置32に搬送される。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。
【0037】
レジスト塗布装置17においてレジスト液が塗布されたウェハWは,主搬送装置13によってプリベーキング装置33,エクステンション・クーリング装置41に順次搬送され,さらにウェハ搬送体50によって周辺露光装置51,露光装置(図示せず)に順次搬送され,各装置で所定の処理が施される。そして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,クーリング装置43,現像処理装置18,ポストベーキング装置46及びクーリング装置30に順次搬送され,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。
【0038】
次に,レジスト塗布処理のプロセスを図5のフローに従って説明する。先ず前処理が終了したウェハWが,主搬送装置13によってレジスト塗布装置17内に搬入され,スピンチャック60上に吸着保持される。
【0039】
次いで,カップ65の外方で待機していたホルダ69がウェハWの中心上方まで移動し,溶剤吐出ノズル71がウェハWの中心部上方に位置される。溶剤吐出ノズル71がウェハWの上方に位置されると,回転機構61によってウェハWが,例えば1000rpm(図5中のNは回転速度(rpm)を示す)で回転され始め,溶剤吐出ノズル71からは,所定量のレジスト液の溶剤がウェハWの中心部に向けて吐出される(図5に示す工程S1)。ウェハWの中心部に吐出された溶剤は,図6に示すように遠心力によってウェハW全面に拡散され,ウェハWの濡れ性が向上される。なお,工程S1において,所定量の溶剤をウェハWに吐出した後に,ウェハWを1000rpmで回転させ,当該溶剤をウェハW全面に拡散させるようにしてもよい。
【0040】
ウェハW上の溶剤が拡散されると,レジスト吐出ノズル68がウェハWの中心部上方に移動される。そして,ウェハWの回転速度が,例えば3000rpmに上昇され,レジスト吐出ノズル68からは,図7に示すようにウェハWの中心部に向かってレジスト液が吐出される(工程S2)。ウェハWの中心に供給されたレジスト液は,遠心力によってウェハWの全面に拡散され,ウェハW上にレジスト液が液盛りされる。
【0041】
ウェハW上に所定量のレジスト液が供給されると,レジスト液の吐出が停止され,次いで,例えば2秒間だけ500rpmに回転速度が下げられる(工程S3)。その後,ウェハWの回転速度が,例えば第1の回転速度としての2500rpmに上昇される。このとき,図8に示すようにウェハW上の余分なレジスト液が遠心力によって振り切られる。この振り切りが所定時間,例えば15秒間行われ,ウェハW上のレジスト液が,目標の膜厚になるように調節される(工程S4)。このとき,ウェハWの外縁部では,図9に示すように表面張力等によってレジスト液の盛り上がりが発生する。また,この膜厚を調節する工程S4では,ウェハWの回転によって,レジスト液中に含まれていた溶剤の蒸発が促進され,レジスト液がウェハW上で固まり始める。
【0042】
その後,15秒間の膜厚調節工程S4が終了すると,ウェハWの回転速度が,例えば第1の回転速度よりより速い第2の回転速度としての4000rpmに上昇され,ウェハWが高速回転される(工程S5)。このときの高速回転は,少なくとも膜厚調節工程S4よりも短い時間,例えば約1秒間行われる。この高速回転によって,図10に示すようにウェハWの外縁部で固まりかけていたレジスト液が,強い遠心力によって飛散し,ウェハW外縁部の盛り上がりが除去されるので,盛り上がり高さが抑制される。
【0043】
約1秒間の高速回転が終了すると,ウェハWの回転速度が,例えば第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度としての例えば500rpmに減速され,裏面洗浄ノズル73からウェハWの裏面に洗浄液,例えばシンナーが供給される(工程S6)。このシンナーの供給によって,ウェハWの裏面に付着したレジスト液が洗浄される。なお,工程S6では,ウェハW周縁部に対して細い線状のシンナーが噴出され,ウェハW外縁部のレジスト膜をカットするエッジカット処理を行われる。このときカットされる幅がエッジカット幅となる。その後,シンナーの供給が停止され,ウェハWの回転が継続される。これにより,ウェハWの裏面に付着したシンナーが振り切られ,シンナーで濡れたウェハWが乾燥される(工程S7)。
【0044】
所定時間,ウェハWを乾燥させる乾燥工程S7が行われた後,ウェハWの回転が停止され,その後,ウェハWは,スピンチャック60から主搬送装置13に受け渡され,レジスト塗布装置17から搬出される。これにより,一連のレジスト塗布処理が終了する。
【0045】
以上の実施の形態では,レジスト液の膜厚を調節する工程S4が行われた後に,ウェハWを高速回転させたので,ウェハWの外縁部に溜まって固まり始めていたレジスト液が飛散され,ウェハW外縁部のレジスト液の盛り上がりを除去することができる。したがって,ウェハWの外縁部においても,目標膜厚のレジスト膜が形成され,その結果エッジカット幅を狭くすることができる。
【0046】
また,ウェハWの裏面を洗浄する裏面洗浄工程S6及び乾燥工程S7におけるウェハWの回転速度を,前記第1の回転速度より遅い速度にしたので,ウェハW上のレジスト液が遠心力によってウェハW外縁部側に移動してウェハW外縁部が再度盛り上がることが抑制される。発明者の実験によると,図11に示すように高速回転工程S5後のウェハWの回転を500rpm以下にすることによって,最終的にウェハWの中心部に形成されるレジスト膜とウェハW外縁部に形成されるレジスト膜との膜厚差が軽減されることが確認されている。また,ウェハWの裏面を洗浄し,乾燥させる時間を短縮するためには,ウェハWの回転速度は,できる限り大きい方が好ましい。以上の実施の形態では,ウェハWの回転速度を500rpmにしたので,レジスト膜の膜厚の均一性を確保しつつ,ウェハWの裏面の洗浄,乾燥工程をより短時間で行うことができる。
【0047】
なお,上述の裏面洗浄工程S6及び乾燥工程S7におけるウェハWの回転速度は,第1の回転速度よりも遅い速度であれば,500rpmでなくてもよい。例えば,図11の実験結果から100rpm〜500rpmの範囲の回転速度であってもレジスト膜の膜厚の均一性が改善される。また,高速回転工程S5のウェハWの回転速度は,4000rpmでなくてもよく,発明者の実験から例えば3000rpm〜5000rpmの範囲の回転速度であっても効果が認められる。
【0048】
また,前記実施の形態のように裏面洗浄工程S6及び乾燥工程S7時の回転速度を500rpm以下にしても,遠心力によるレジスト液の外縁部への移動を完全に防止し,ウェハW外縁部の膜厚が上昇することを防止することはできない。そこで,高速回転工程S5の回転速度及び回転時間と,裏面洗浄工程S6及び乾燥工程S7の回転速度とを関連付けて,高速回転工程S5時に,裏面洗浄工程S6時等の膜厚上昇を見越してウェハW外縁部のレジスト液を飛散させるようにしてもよい。すなわち,高速回転工程S5時に,ウェハWの外縁部の膜厚が目標膜厚よりも裏面洗浄工程S6及び洗浄工程S7時の膜厚上昇分だけ薄くなるようにウェハWを回転させる。例えば,高速回転工程S5を,5000rpmの回転速度で2秒間行う。これによって,図12に示すようにウェハW外縁部の膜厚が目標膜厚よりも低下される。その後,裏面洗浄工程S6及び乾燥工程S7が,例えば500rpmで行われ,図13に示すように遠心力によってウェハW外縁部の膜厚が上昇されて,目標膜厚に近づけられる。これによって,最終的にウェハW外縁部上に形成されるレジスト膜の膜厚が,目標膜厚により近づけられ,その結果エッジカット幅をより狭くすることができる。
【0049】
以上の実施の形態では,高速回転工程S5の回転速度は,予め設定された速度であったが,高速回転工程S5前に,ウェハW外縁部のレジスト液の盛り上がり高さに基づいて補正するようにしてもよい。以下,かかる場合の一例を説明する。
【0050】
図14に示すように,ホルダ69には,ウェハW外縁部のレジスト液の盛り上がり高さを測定するためのCCDカメラ80が取り付けられる。CCDカメラ80で撮影した画像データは,画像処理コントローラ81に送信されるようになっている。画像処理コントローラ81では,受信した画像データからウェハW表面のレジスト膜の凹凸を認識し,当該凹凸を色の階調により区分けして,膜厚の高さを判別できるように画像処理される。さらに画像処理コントローラ81では,前記色の階調に従って,ウェハW外縁部の盛り上がり始めの特異点が検出され,当該特異点における膜厚と最も盛り上がった頂上点における膜厚との差によって盛り上がり高さが求められる。
【0051】
画像処理コントローラ81で求められた盛り上がり高さの測定データは,メインコントローラ82に送信されるようになっている。また,メインコントローラ82のための記憶部83には,予め,レジスト液の粘性,最終的なレジスト膜の膜厚,盛り上がり高さ,高速回転工程S5時の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている。当該相関データは,例えば高速回転工程S5後のウェハW外縁部の盛り上がりが最小になるときの,高速回転工程S5時の回転速度と測定時の盛り上がり高さとの関係を示すデータである。そして,盛り上がり高さの測定データを受け取ったメインコントローラ82は,前記相関データに基づき,最適な高速回転工程S5時の回転速度を選択し,その回転速度データを回転機構61の制御部64に送信することができる。
【0052】
そして,例えばレジスト液供給工程S2が終了すると,ホルダ69が移動し,CCDカメラ80がウェハW外縁部の上方に位置される。そして,膜厚調節工程S4時に,CCDカメラ80によるウェハW外縁部の撮影が行われ,その画像データが画像処理コントローラ81に送信される。画像処理コントローラ81では,上述したように画像処理され,それによって算出された盛り上がり高さの測定データは,メインコントローラ82に送信される。メインコントローラ82では,前記相関データに基づき,最適の高速回転工程S5時の回転速度が選択され,その回転速度データが制御部64に送信される。制御部64では,予め設定されていた高速回転工程S5時の回転速度が前記選択された回転速度に補正される。そして,高速回転工程S5時には,当該補正後の回転速度によってウェハWが回転され,盛り上がり部分が除去される。
【0053】
こうすることによって,高速回転工程S5時に,ウェハWがより適切な速度で回転され,最終的なウェハW外縁部の膜厚が他の部分の膜厚に揃えられ,エッジカット幅をより狭くすることができる。
【0054】
なお,CCD80カメラによる撮影は,レジスト液供給工程S2後であって,高速回転工程S5前であれば,いつでもよい。例えばレジスト液供給工程S2が終了し,ウェハWが一旦500rpmに低下される工程S3時であってもよい。
【0055】
また,以上の実施の形態で記載した膜厚調節工程S4において,ウェハWの外縁部にレジスト液の溶剤ミストを供給するようにしてもよい。例えば図15に示すように,ウェハWの外縁部上方に移動可能なノズルアーム100に,溶剤ミスト供給ノズル101が取付けられる。溶剤ミスト供給ノズル101から供給される溶剤ミストの供給流量,供給時間等は,供給制御部102で制御されている。そして,膜厚調節工程S4時にウェハWの外縁部に向けて,所定量の溶剤ミストが供給される。こうすることにより,ウェハW外縁部におけるレジスト液の粘性が低下するので,その後行われる高速回転工程S5においてウェハW外縁部の盛り上がり部分の飛散が好適に行われる。なお,溶剤ミスト供給ノズル101は,溶剤ミストを所定の圧力で噴霧する溶剤ミスト噴霧ノズルであってもよい。
【0056】
さらに,前記溶剤ミストの供給量を,ウェハW外縁部のレジスト液の盛り上がり高さに基づいて定めるようにしてもよい。かかる場合,例えば上述したCCDカメラ80,画像処理コントローラ81によって盛り上がり高さが測定され,当該測定データがメインコントローラ82に送信される。メインコントローラ82のための記憶部83には,予めレジスト液の粘度,盛り上がり高さ及び溶剤ミストの供給時間の相関データを記憶させておき,メインコントローラ82は,測定データと当該相関データから好ましい溶剤ミストの供給時間を選択する。当該選択された供給時間データは,供給制御部102に送信され,溶剤ミストの供給時間が変更される。こうすることによって,溶剤ミストの供給量が変更され,ウェハW外縁部のレジスト液の粘性が制御できる。したがって,高速回転工程S5時の盛り上がり部分の飛散量が制御できるので,高速回転工程S5終了時にウェハW外縁部の膜厚を他の部分の膜厚により近づけることができる。
【0057】
なお,溶剤ミストの供給量を変更するためのパラメータは,供給時間に限らず,供給流量,供給圧力等であってもよい。また,溶剤ミスト供給ノズル100を取り付けるノズルアームは,図16に示すようにエッジカットノズル115を保持するためのノズルアーム116であってもよい。エッジカットノズル115は,径の小さい噴出口からウェハWの周縁部に対して細い線状のシンナーを噴出し,製品として利用されないウェハW周縁部のレジスト膜をカットするためのものである。
【0058】
以上の実施の形態は,本発明をレジスト膜を形成する膜形成方法に適用したものであったが,本発明は,他の種の膜,例えば絶縁膜であるSOD,SOG膜の形成方法等にも適用できる。また,本発明は,ウェハW以外の基板例えばLCD基板,マスク基板,レクチル基板等の膜形成方法にも適用される。
【0059】
【発明の効果】
本発明によれば,基板の外縁部の盛り上がりを抑制できるので,基板外縁部のエッジカット幅が狭められ,製品化できる面積が増大する。
【図面の簡単な説明】
【符号の説明】
【図1】実施の形態にかかるレジスト膜の膜形成方法が実施される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の概略を示す縦断面の説明図である。
【図5】ウェハのレジスト塗布処理のプロセスを示すフローである。
【図6】溶剤吐出ノズルからウェハに溶剤が供給されている状態を示す斜視図である。
【図7】レジスト吐出ノズルからウェハにレジスト液が供給されている状態を示す斜視図である。
【図8】ウェハ上のレジスト液の膜厚が調節されている状態を示すウェハの斜視図である。
【図9】レジスト液がウェハ外縁部において盛り上がった状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図10】ウェハが高速回転されているときの状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図11】裏面洗浄工程時の回転速度と,ウェハ中心部とウェハ外縁部との膜厚差との関係を示すグラフである。
【図12】高速回転工程の回転速度を上昇させた場合のレジスト液の状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図13】図12の場合において,裏面洗浄工程を行った後の最終的なレジスト液の状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図14】CDDカメラを取り付けた場合のレジスト塗布装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図15】ウェハの外縁部の溶剤ミストを供給する場合のウェハ等の構成を示す説明図である。
【図16】溶剤ミスト供給ノズルをエッジカットノズルのノズルアームで保持する場合のウェハ等の構成を示す説明図である。
【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
60 スピンチャック
61 回転機構
68 レジスト吐出ノズル
W ウェハ
Claims (8)
- 基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって,
基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,
その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,
その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し,
前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正することを特徴とする,膜形成方法。 - 基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって,
基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,
その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,
その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し,
更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程は,前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度で行われ,
前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正することを特徴とする,膜形成方法。 - 前記第3の回転速度で前記基板を回転させて行われる前記基板の処理工程は,基板の裏面に洗浄液を供給して当該基板の裏面を洗浄する工程と,当該基板を乾燥させる工程であることを特徴とする,請求項2に記載の膜形成方法。
- 前記第3の回転速度は,100〜500rpmであることを特徴とする,請求項2又は3のいずれかに記載の膜形成方法。
- 前記膜厚を調節する工程において,基板の外縁部に塗布液の溶剤ミストを供給することを特徴とする,請求項1,2,3又は4のいずれかに記載の膜形成方法。
- 前記膜厚を調節する工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,
前記溶剤ミストの供給量は,前記測定した盛り上がり高さに基づいて定められることを特徴とする,請求項5に記載の膜形成方法。 - 基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し,前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって,
基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと,
基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと,
基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために,基板の外周部を撮像するCCDカメラと,
前記CCDカメラで撮像した画像データを画像処理して,塗布液の盛り上がり高さの測 定データを算出する画像処理コントローラと,
前記吐出ノズル,前記スピンチャック及び前記CCDカメラの動作を制御する制御部と,
塗布液の粘性,最終的な塗布液の膜厚,塗布液の盛り上がり高さ,第2の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と,
前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り,前記記憶部の相関データに基づいて,最適な第2の回転速度を選択し,回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと,を有することを特徴とする,膜形成装置。 - 基板に塗布液を塗布し,基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と,その後,前記基板を第1の回転速度で回転させて,前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と,その後,前記第1の回転速度よりも速い3000〜5000rpmの第2の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し,更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程を,前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度で実行し,前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって,少なくとも前記第2の回転速度で基板を回転させる工程前に,基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し,前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第2の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって,
基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと,
基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと,
基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために,基板の外周部を撮像するCCDカメラと,
前記CCDカメラで撮像した画像データを画像処理して,塗布液の盛り上がり高さの測定データを算出する画像処理コントローラと,
前記吐出ノズル,前記スピンチャック及び前記CCDカメラの動作を制御する制御部と,
塗布液の粘性,最終的な塗布液の膜厚,塗布液の盛り上がり高さ,第2の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と,
前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り,前記記憶部の相関データに基づいて,最適な第2の回転速度を選択し,回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと,を有することを特徴とする,膜形成装置。
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