JP4256584B2

JP4256584B2 - Coating film forming apparatus and coating film forming method

Info

Publication number: JP4256584B2
Application number: JP2000386967A
Authority: JP
Inventors: 高広北野; 祐晃森川; 幸彦江崎; 信和石坂; 法久古閑; 和宏竹下; 博文大隈; 正己飽本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: JP2001239199A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハ、ＬＣＤ基板や露光マスク等の被処理基板上に樹脂等を溶解させたものからなる液体、特にレジスト液を塗布し、この液体の膜を形成する塗布膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板の表面に回路パタ−ンを形成するためのマスクは、基板表面にレジスト液を塗布した後、光、電子線あるいはイオン線などをレジスト面に照射し、現像することによって得られる。このうちレジスト液を塗布する手法としてはスピンコーティング法が主流をなしている。この手法は、例えば図２１に示すように、真空吸着機能を備えたスピンチャック１１の上に基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という））Ｗを吸着保持し、ウエハＷの中心部にノズル１２からレジスト液１３を滴下した後、ウエハＷを高速で回転させることにより、レジスト液１３を回転遠心力によってウエハＷ全体に拡散させ、ウエハＷの全面に亘って略均一なレジスト液膜を形成するというものである。
【０００３】
ところで、近年回路パターンの線幅がますます微細化する傾向にあり、回路の線幅はレジスト膜の膜厚と露光波長とに比例することから、レジスト膜の薄膜化が要求されている。前記スピンコーティング法では、ウエハＷの回転速度の高速化を図ることによりレジスト膜厚を薄くすることができ、このため例えば８インチウエハＷの場合、２００〜４０００ｒｐｍという回転数で高速回転させるようにしている。
【０００４】
しかしながらこのスピンコーティング法では、次の様な解決すべき課題がある。先ずこの手法ではウエハＷが大型化すると外周部での周速度が速くなるので、空気の乱流が引き起こされ、この乱流によりレジスト膜の膜厚が変動しやすくなり、膜厚の均一性が低下し、これが原因となって露光解像度が低下してしまう。このためこの手法では０．４μｍ以下の膜厚では一定の塗膜を得ることが困難であり、数ギガ程度以上の半導体の製造には自ずと限界がある。
【０００５】
次にこの手法によれば、レジスト液がウエハＷの中心部から周縁部に向けて拡散していく過程において、レジスト液に含まれる溶剤が順次蒸発していく。このため拡散方向に沿ってレジスト液の粘度が異なってしまい、中心部と周縁部との間で形成されたレジスト膜の厚さが異なるおそれがある。
【０００６】
またこの手法では、ウエハＷを高速で回転させるために、ウエハＷの周縁部から飛散し無駄になるレジスト液の量が多い。一例によれば、ウエハＷ上に供給されたレジスト液のうち１０％以下の量しかレジスト液膜の形成に寄与していないことが分かっている。
【０００７】
さらにこの手法では、飛散するレジスト液を受け止めるため、ウエハＷをカップ内で回転させる必要があるが、このカップに付着したレジスト液がパーティクルとなってウエハＷを汚染するおそれがあり、このためカップを頻繁に洗浄する必要がある。
【０００８】
さらにまたこの手法では、ウエハＷの回路形成領域の外側の領域にもレジスト液が塗布されてしまうが、この領域にレジスト液を残しておくと、後の工程においてパーティクル発生の原因となるので、この領域のレジスト液は、レジスト液塗布工程の直後にエッジリムーバと呼ばれる専用の装置によって除去しなくてはならない。
【０００９】
このため本発明者らは、スピンコーティング法に代わる手法として、例えば図２２に実線で示すように、例えばレジスト液１３をウエハＷ表面に吐出するためのノズル１２とウエハＷとを相対的に、Ｙ方向に所定ピッチづつ間欠送りしながらＸ方向に往復させ、いわゆる一筆書きの要領で、ウエハＷに対してレジスト液１３の塗布を行う手法（以下「一筆書き方式」という）を検討している。なおこの場合、ウエハＷの周縁や裏面にレジスト液が付着するのを防止するために、ウエハＷの回路形成領域１４の外側の領域を覆うマスク部材を被せることにより、前記回路形成領域１４のみにレジスト液１３を塗布するようにしている。この手法では、ウエハＷを回転させないので上述したような不都合は解消され、無駄のない塗布が行える。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前記一筆書き方式のコーティング法では、レジスト膜の膜厚を薄くするために、ノズル１２の吐出孔は孔径が１０μｍ〜２００μｍ程度とかなり細径に形成されているが、レジスト液１３はノズル１２から吐出されてウエハＷに衝突したときに、例えば図２３に示すように吐出径より広がるので、これにより吐出されたレジスト液１３同士がつながり、ウエハＷの表面全体にレジスト液１３の液膜が形成される。
【００１１】
しかしながらこの手法により、図２４中Ｙａで示す塗布開始点からＹｂで示す塗布終了点まで、図に矢印で示す方向にレジスト液１３を塗り始めると、Ｙａ点の方がＹｂ点よりも膜厚が大きくなってしまうという現象の発生が確認され、レジスト液１３の種類によっては塗布開始点Ｙａの膜厚が目立って高い場合がある。
【００１２】
この理由は、既述のウエハＷへの衝突によるレジスト液１３の広がりにより、図２４に斜線で示す先に塗った領域にレジスト液１３が引き寄せられ、こうしてＹａ点の膜厚が大きくなるものと考えられる。
【００１３】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板の塗布領域を分割することにより、基板の面内に亘って安定した膜厚を得ることができる技術を提供することにあり、また別の目的は、塗布液の歩留まりが高く、かつ均一な塗布膜を形成することができる技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、基板を略水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に、処理液を細径の線状に供給するための供給ノズルと、
前記基板保持部と供給ノズルとを、基板の面方向に沿って相対的に駆動させるための駆動機構と、
前記駆動機構の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記基板の表面において互いに隣接する分割された領域の塗布開始位置同士が隣接しないように、前記基板の分割された塗布領域の各領域に対して所定の塗布順序及び／又は所定の塗布方向で処理液を供給して基板の回路形成領域の全面に液膜を形成するように、前記駆動機構を介して前記基板保持部及び／又は供給ノズルの動作を制御し、かつ供給ノズルからの基板への処理液の供給のタイミングを制御するように構成され、前記基板表面の分割された領域毎に処理液の液膜を形成することを特徴とする。
【００１５】
このような塗布膜形成装置では、基板の回路形成領域の全面に塗布液の液膜を形成する方法において、
基板と、当該基板上に処理液を供給する供給ノズルとを基板の面方向に沿って相対的に移動させながら、少なくとも第１及び第２の領域に分割された基板上の第１の領域に対して処理液を細径の線状に供給して当該第１の領域の全面に液膜を形成するする工程と、
前記基板と、前記供給ノズルとを基板の面方向に沿って相対的に移動させながら、前記第１の領域の供給工程における塗布開始位置に対してその塗布開始位置が隣接しないように、前記第２の領域に対して処理液を細径の線状に供給して当該第２の領域の全面に液膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法が実施される。
【００１６】
このような発明では、処理液が塗布開始位置側に引き寄せられてこの部分の膜厚が大きくなるという現象は当該領域のみで発生し、当該領域では塗布開始位置側に引き寄せられる処理液の量が少ないので、塗布開始位置側の膜厚が大きいといっても、その程度は基板の塗布領域を分割しない場合に比べてかなり緩和され、結果として膜厚の面内均一性を高めることができる。
【００１７】
ここで前記制御部は、隣接する塗布領域の塗布開始位置同士が隣接していれば、この境界部分に引き寄せられる処理液の量が多くなって当該部分の膜厚が際だって厚くなってしまうので、隣接する分割された領域の塗布開始位置同士が隣接しないことが望ましい。また隣接する分割された領域の一方の領域の塗布終了位置と他方の領域の塗布開始位置とが隣接する場合に、前記塗布終了位置と前記塗布開始位置とをこの順序で連続して塗布すると、これら２つの領域をまとめて塗布することになるので、結局最初の塗布領域の塗布開始位置側に処理液が引き寄せられ、この部分の膜厚がかなり厚くなってしまうので、この場合には前記塗布終了位置と前記塗布開始位置とをこの順序で連続して塗布しないことが望ましい。
【００１８】
ここで前記駆動機構は、前記供給ノズルと前記基板保持部とを相対的に、基板の回路形成領域の一辺と略平行な方向に所定のピッチで間欠送りしながら、前記回路形成領域の一辺と略直交する方向に移動させることを特徴とする構成である。この場合前記駆動機構を、前記供給ノズルと前記基板保持部とを相対的に、鉛直軸回りに回転させるように構成し、前記制御部を、分割された領域の塗布終了位置に位置している前記基板保持部及び供給ノズルを、次に塗布しようとする分割された領域の塗布開始位置に移動させる前に、前記供給ノズルと前記基板保持部とを相対的に鉛直軸回りに回転させる制御を駆動機構を介して行うように構成してもよく、この場合には塗布方向と供給ノズルの移動方向とを揃えることができ、これにより設定された塗布順序及び塗布方向で塗布を行うことができる。
【００１９】
また前記駆動機構は、前記供給ノズルと前記基板保持部とを相対的に、前記基板保持部に保持されている基板の表面に螺旋を描くように移動させることを特徴とする構成としてもよい。前記処理液の例としてはレジスト液が挙げられる。
さらに本発明の塗布膜形成装置では、前記処理液の粘度を調整する粘度調整手段を備え、前記基板の分割された領域毎に異なる粘度の処理液を供給するようにしてもよく、この場合例えば前記粘度調整手段は、前記処理液を溶剤により薄めることにより、当該処理液の粘度を調整するものである。また本発明の塗布膜形成装置では、例えば基板上に供給ノズルから処理液を細径の線状に吐出しながら処理液が塗布される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る塗布膜形成装置を、基板をなす半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に処理液であるレジスト液の塗布を行うレジスト液塗布装置に適用した実施の形態の構成を示す縦断面図であり、図２はその平面図を示すものである。
【００２１】
図１及び図２中２は、基板保持部をなすウエハ保持体であり、このウエハ保持体２は、フレーム３内にＹ方向に移動可能に保持されている。フレーム３は、例えば上方に開放するチャンネル状に形成された部材であって、Ｙ方向に長尺に形成されており、Ｙ方向一端側はレジスト液の塗布が行われるレジスト液塗布部Ｒ、他端側はウエハＷの受け渡しを行うウエハロード・アンロード部Ｌとして構成されている。またフレーム３は、前記レジスト液塗布部Ｒとウエハロード・アンロード部Ｌとに亘って延設された一対のＹレール３１を備えており、前記ウエハ保持体２は、このＹレール３１上にＹスライダ３２を介してＹ方向に移動自在に保持され、Ｙ駆動モータ３３によりボールねじ３４を回転させることでナット３５を介してＹ方向に位置決め自在に駆動されるようになっている。
【００２２】
前記ウエハ保持体２は、カップ状に形成された本体２１と、前記ウエハＷを保持するウエハ吸着テーブル２２とを有し、前記本体２１は、前記ウエハＷの下面に対向する位置に溶剤（シンナー溶液）を貯留するための液溜めチャンネル２３を備えており、この液溜めチャンネル２３内に、液温及び液面高さコントロールされた溶剤を満たし、この溶剤を蒸発させることによってウエハＷの周囲を所定濃度の溶剤雰囲気に保つようになっている。
【００２３】
またウエハ吸着テーブル２２は、上面にウエハＷを保持する保持部２４を備えており、この保持部２４には図示しない真空装置が接続されていて、ウエハＷを真空チャッキングできるようになっている。また保持部２４はＺθ駆動機構２５に接続されており、前記ウエハＷ保持体２が、ウエハロード・アンロード部Ｌに移動した際に、Ｚ駆動・θ回転駆動部２６がＺθ駆動機構２５を作動させ、ウエハＷの受け渡しを行うためのＺ方向動作と、ノッチ合わせを行うためのθ動作を行わせるようになっている。さらにウエハ吸着テーブル２２には、図示しないアジテーション発生部に接続され、吸着保持したウエハＷを振動させるための超音波振動子２７が固定されている。
【００２４】
前記ウエハ体２１の底面の、前記ウエハ吸着テーブル２２（ウエハＷ）を囲む四隅には、この本体２１内の気流を制御するための、図示しない排気装置に接続された４つの強制排気口２８ａ〜２８ｄが形成されている。これら強制排気口２８ａ〜２８ｄからの排気流量は、夫々個別に制御されるようになっており、例えば２つの排気口２８ａ、２８ｂのみから排気を行わせることにより、本体２１中に一方向に偏った微弱な気流を生じさせ、このことにより塗布したレジスト液から揮発した溶剤の流れを制御し、これにより溶剤の過度の揮発を防止するようになっている。
【００２５】
またこのウエハ保持体２内には、マスク部材４をウエハＷの直上で保持すると共に、このマスク部材４を図２に矢印Ａで示す方向（Ｘ方向）に駆動し、このウエハ保持体２内から挿脱するためのマスク部材駆動機構４１が設けられている。マスク部材４は、図３に示すように、ウエハＷの回路形成領域４０以外の領域を覆い、レジスト液がウエハＷの周縁部に塗布されてしまうのを防止するためのものであり、前記マスク部材駆動機構４１は、レジスト液で汚れたマスク部材４を図２に矢印Ａで示すように前記ウエハ保持体２及びフレーム３に設けられた挿脱通路２０，３０を通してこのレジスト塗布装置から取り出し、この図に４２で示すマスク部材洗浄装置に搬送するものである。なお図３中４３は、ウエハＷに形成されたノッチである。
【００２６】
図中５は、前記ウエハ保持体２の上方を覆うようにフレーム３に設けられた温度調節機能付き天板であって、例えば線状のヒータ５１が埋設され、所定の温度で発熱するように構成されている。これにより天板５は、前記ウエハＷの周囲に満たされた溶剤雰囲気を維持・コントロールする機能と、後述する供給ノズル６を加熱し、このノズル６の目詰まりや吐出されたレジスト液流の「切れ」を防止する機能を有する。
【００２７】
前記天板５は、前記レジスト液塗布部Ｒの部分のみに、前記ウエハ保持体２をＹ方向に最大限移動させた場合であってもこのウエハ保持体２を覆い続けられる程度にウエハ保持体２を覆うようになっている。また天板５のＹ方向中途部には、供給ノズル６のＸ方向移動を許容するためのスリット５２が形成されており、このスリット５２はウエハＷの幅に対応する長さでかつ前記供給ノズル６の挿通を許容する幅で設けられている。
【００２８】
前記供給ノズル６は、前記フレーム３の上端部にＸ方向に沿って架設されたリニアスライド機構５３によって保持されている。このリニアスライド機構５３は、Ｘレール５４と、このＸレール５４にスライド自在に設けられたスライダ５５と、このスライダ５５を駆動させるためのボールねじ５６と、このボールねじ５６を回転駆動するＸ駆動モータ５７とを備えており、前記供給ノズル６は、前記スライダ５５によって、前記天板５のスリット５２に対応する位置に保持され、その下端部をこのスリット５２を通してウエハ保持体２内に延出させている。
【００２９】
前記Ｘ駆動モータ５７及び前記Ｙ駆動モータ３３は、ノズル・ウエハ駆動部３６により同期をとって作動されるように構成されており、前記供給ノズル６をウエハＷの所定の経路に対向させつつ移動させるようになっている。また前記Ｚ駆動・θ回転駆動部２６及び前記ノズル・ウエハ駆動部３６は制御部Ｃにより動作が制御されるようになっている。ここで前記ノズル・ウエハ駆動部３６及び前記Ｚ駆動・θ回転駆動部２６により駆動が制御されるリニアスライド機構５３（Ｘレール５４、スライダ５５、ボールねじ５６、Ｘ駆動モータ５７）と、Ｙレール３１、Ｙスライダ３２、Ｙ駆動モータ３３、ボールねじ３４、ナット３５、Ｚθ駆動機構２５、Ｚ駆動・θ回転駆動部２６が本発明の駆動機構に相当する。
【００３０】
次に前記供給ノズル６について図４により説明する。例えば供給ノズル６は２重管構造をなしており、内管部がレジスト液６０を細径線状に供給するためのレジスト液ノズル６１、外管部がこのレジスト液ノズル６１の周囲を通してミスト状の溶剤６４を供給する溶剤ノズル６２となっている。前記レジスト液ノズル６１は、例えばステンレス材で形成され、吐出孔６３は孔径が１０μｍ〜２００μｍ程度と極めて細径に形成されている。このような供給ノズル６では、吐出直後のレジスト液６０の液流の周囲にミスト状の溶剤６４を吐出させ、これによりレジスト液流の周囲を溶剤雰囲気でシールし、レジスト液流からの溶剤の揮発を抑制して粘度を一定に保つようになっている。
【００３１】
またレジスト液６０の供給系では、図１に示すように、レジスト液タンク内６５のレジスト液６０が例えばベローズポンプ等のポンプ６６により、フィルタ装置６７、開閉バルブ６８を介して供給ノズル６に送られ、このノズル６の吐出孔６３から吐出されるように構成されている。これらレジスト液タンク６５，ポンプ６６，フィルタ装置６７，開閉バルブ６８，供給ノズル６は供給流路６９により接続されており、ポンプ６６や開閉バルブ６８の動作は前記制御部Ｃにより制御されるようになっている。
【００３２】
次に上述装置にて実施されるレジスト液の塗布例について説明する。本発明は、ウエハＷの塗布領域を分割し、この分割された領域を所定の条件で塗布するように、供給ノズル及びウエハＷの移動及び供給ノズルからウエハＷへのレジスト液供給のタイミングを制御することを特徴とするものである。
【００３３】
ここではウエハＷの塗布領域を例えば図５に示すように３分割した場合を例をして具体的に説明する。この例ではウエハＷはノッチ４３を左に向けて位置合わせされ、塗布領域がＹ方向にほぼ３等分されたＡ，Ｂ，Ｃの３つの領域に分割されている。
【００３４】
先ずウエハ保持体２をウエハロード・アンロード部Ｌに位置させ、保持部２４を昇降させることにより図示しないウエハ搬送用のメインアームからウエハ吸着テーブル２２にウエハＷを受け渡し、ウエハＷを吸着保持する。続いてＺ駆動・θ回転駆動部２６によりウエハＷのノッチ合わせを行った後、保持部２４を下降させてウエハＷをウエハ保持体２内に収容する。次いでウエハ保持体２をレジスト液塗布部Ｒに位置させ、マスク部材駆動機構４１によりマスク部材４をウエハ上で保持する。
【００３５】
そして初めに図６(a)に示すように、ウエハＷのＢ領域に対して、塗布開始位置ｙ３から塗布終了位置ｙ２に向かう塗布方向でレジスト液の塗布を行う。このため先ずウエハ保持体２を回路形成領域４０の一辺と略平行な方向例えばＹ方向に移動させて、供給ノズル６を塗布開始位置ｙ３に対応する位置に位置させる。続いて開閉バルブ６８を開き、供給ノズル６からレジスト液６０を吐出させながら、回路形成領域４０の一辺と略直交する方向例えばＸ方向に移動させ、例えば図に示すように、回路形成領域４０を過ぎたところで、供給ノズル６をＹ方向に所定ピッチずつ間欠送りしながら、再びＸ方向に往復させる。
【００３６】
こうして供給ノズル６からウエハＷにレジスト液６０を吐出した状態で、ノズル６を塗布終了位置ｙ２に対応する位置までジグザグ経路に移動させ、これによりウエハＷの前記Ｂ領域に均一な液膜を形成する。ここでウエハ保持体２及び供給ノズル６の移動は、制御部Ｃによりノズル・ウエハ駆動部３６を介して制御され、開閉バルブ６８の開閉のタイミングも制御部Ｃにより制御される。
【００３７】
続いて図６(b)に示すように、ウエハＷのＡ領域に対して、塗布開始位置ｙ４から塗布終了位置ｙ３に向かう塗布方向でレジスト液６０の塗布を行う。このため先ずＢ領域の塗布が終了した時点で開閉バルブ６８を閉じ、次いでウエハ保持体２をｙ方向に移動させて、供給ノズル６を塗布開始位置ｙ４に対応する位置に位置させる。続いて開閉バルブ６８を開いて供給ノズル６からウエハＷにレジスト液６０を吐出しながら、ノズル６をウエハＷに対して塗布終了位置ｙ３に対応する位置までジグザグ経路に移動させ、これによりウエハＷの前記Ａ領域に均一な液膜を形成する。
【００３８】
この後図６(c)に示すように、ウエハＷのＣ領域に対して、塗布開始位置ｙ１から塗布終了位置ｙ２に向かう塗布方向でレジスト液６０の塗布を行う。このため先ずＡ領域の塗布が終了した時点で開閉バルブ６８を閉じ、次いでウエハ保持体２をｙ方向に移動させて、供給ノズル６を塗布開始位置ｙ１に対応する位置に位置させ、この後開閉バルブ６８を開いて供給ノズル６からウエハＷにレジスト液６０を吐出しながら、ノズル６を塗布終了位置ｙ２までジグザグ経路に移動させ、これによりウエハＷの前記Ｃ領域に均一な液膜を形成し、開閉バルブ６８を閉じる。
【００３９】
ここで供給ノズル６からウエハＷ上に吐出され、ここに着地したレジスト液６０は、その粘度に応じて一定の広がりを生じるので、この広がり量に対応して適正なＹ方向の送りピッチ及び夫々の領域の塗布開始位置及び塗布終了位置を設定することにより、前記分割された夫々の領域に満遍なく均一なレジスト膜を形成することができる。
【００４０】
このようにしてレジスト液の塗布を行った後、前記ウエハ吸着テーブル２２に取着された超音波振動子２７を作動させ、ウエハＷに対して超音波帯域での振動を印加する。このことで塗布されたレジスト液膜にアジテーションが加えられ、液膜の表面の平坦化が図られる。
【００４１】
この後レジスト液が付着したマスク部材４をマスク部材洗浄装置４２側へ排出し、次いで前記ウエハ保持体２をレジスト液塗布部Ｒから前記ウエハロード・アンンロード部Ｌにさせる。そして保持部２４を昇降させて図示しない主アームにウエハＷを受け渡し、当該レジスト液塗布装置からウエハＷをアンロードする。このように本発明の塗布膜形成装置では、ウエハＷの塗布領域を３分割し、分割された夫々の領域を所定の条件で塗布するように、供給ノズル６及びウエハＷの移動及びウエハＷへのレジスト液の供給のタイミングを制御しているので、以下に説明するように、レジスト膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。
【００４２】
つまり既述のように供給ノズル６から吐出されたレジスト液６０はウエハＷに衝突して広がり、夫々の塗布開始位置側に引き寄せられるという現象が発生する。しかしウエハＷの塗布領域は、Ａ，Ｂ，Ｃ領域の各領域に分割されており、しかも後述するように各領域の塗布順序及び塗布方向（ノズルの進行方向）が所定の条件に設定されているので、レジスト液６０が引き寄せられてこの部分の膜厚が大きくなるという現象は、当該領域のみで発生する。従ってＡ，Ｂ，Ｃ領域の各領域は、ウエハＷの全体の塗布領域に比べると面積が小さく、塗布開始位置側に引き寄せられるレジスト液の量が少ないので、塗布開始位置側の膜厚が大きいといっても、その程度はウエハＷを分割しない場合に比べてかなり緩和されている。
【００４３】
例えばこの例では、Ｂ領域では、図７(a)に示すように塗布開始位置ｙ３側の膜厚の方が塗布終了位置ｙ２側よりも厚くなり、Ａ領域では、図７(b)に示すように塗布開始位置ｙ４側の方が厚くなり、Ｃ領域では、図７(c)に示すように塗布開始位置ｙ１側の方が厚くなるが、その膜厚分布の幅はウエハＷを分割しない場合に比べてかなり小さく、膜厚の面内均一性が高められている。
【００４４】
ここで各領域の塗布順序及び塗布方向（ノズルの進行方向）の条件について、ウエハＷを第１の領域７１と第２の領域７２とに２分割した場合を例にして、図8を用いて説明する。ウエハＷの塗布領域が分割されていても、既述のように塗布開始位置側にレジスト液が引き寄せられるので、隣接する塗布領域の開始点同士が隣接していれば、この境界部分に引き寄せられるレジスト液の量が多くなって当該部分の膜厚が際だって厚くなってしまう（図８(a)参照）。ここで図中矢印は塗布方向を示すものである。
【００４５】
従って膜厚の面内均一性を高めるためには、図８(b)に示すように、隣接する塗布領域の塗布開始位置同士が隣接しないように塗布方向を決定するか、又は図８(c)に示すように塗布順序及び塗布方向を決定することが要求される。
【００４６】
上述の例では、Ａ領域の塗布開始位置ｙ４は、Ｂ領域の塗布開始位置ｙ３と離れるように塗布順序が決定され（Ａ領域における塗布方向が決定され）、Ｃ領域の塗布開始位置ｙ１がＢ領域の塗布開始点ｙ３と離れるようにＣ領域の塗布方向が決定されているので、膜厚の面内均一性が高くなる。
【００４７】
さらに、図８(c)に示すように、隣接する領域同士の塗布方向が同じである場合のように、第１の領域７１の塗布終了位置と第２の領域７２の塗布開始位置とが隣接している場合において、第１の領域７１から第２の領域７２に続けて塗布を行うように塗布順序を設定すると、これら２つの領域をまとめて塗布することになるので、結局最初の塗布領域の塗布開始位置側にレジスト液が引き寄せられ、この部分の膜厚がかなり厚くなってしまう。
【００４８】
従ってこの場合には、第１の領域７１の塗布終了位置と第２の領域の塗布開始位置とを連続して塗布しないように塗布順序を設定し、先ず第２の領域を塗布した後、第１の領域を塗布するように、供給ノズル６及びウエハＷの移動、開閉バルブ６８の開閉による供給ノズル６へのレジスト液の供給のタイミングを制御する。
【００４９】
このように、隣接する塗布領域の塗布開始位置同士が隣接しないように、また隣接する領域について塗布方向が同じである場合に、塗布方向の手前側（図８(c)の例では第１の領域）の塗布終了位置と、塗布方向の先行側（図８(c)の例では第２の領域）の塗布開始位置とを連続して塗布しないようにすれば、既述のようにレジスト膜の膜厚の面内均一性を高めることができ、この範囲では自由に塗布順序や塗布方向を設定することができる。
【００５０】
このため上述のウエハＷを３分割にする例では、既述の塗布条件に限らず、例えば図９(a)に示すように、先ずＢ領域について塗布開始位置ｙ３から塗布終了位置ｙ２に向かう塗布方向で塗布した後、Ａ領域について塗布開始位置ｙ４から塗布終了位置ｙ３に向かう塗布方向で塗布し、続いてＣ領域について塗布開始位置ｙ２から塗布終了位置ｙ１に向かう塗布方向で塗布するようにしてもよいし、例えば図９(b)に示すように、先ずＡ領域について塗布開始位置ｙ４から塗布終了位置ｙ３に向かう塗布方向で塗布した後、Ｂ領域について塗布開始位置ｙ２から塗布終了位置ｙ３に向かう塗布方向で塗布し、続いてＣ領域について塗布開始位置ｙ１から塗布終了位置ｙ２に向かう塗布方向で塗布するようにしても、高い膜厚の面内均一性を確保することができる。
【００５１】
このように本発明では、レジスト膜の塗布において膜厚の均一性を高めることができるので、レジスト膜の生産性を高めることができる。また塗布方向や塗布順序を制御することで膜厚の均一性を向上させることができるので、従来膜厚の均一性を高めるために行われていた基板温度等のプロファイル等の制御が不要となって、装置自体のコストダウンを図ることができる。
【００５２】
続いて本発明の他の塗布例について、ウエハＷの塗布領域を例えば図１０に示すように５つに分割した場合を例をして具体的に説明する。この例ではウエハＷはノッチ４３を左に向けて位置合わせされ、塗布領域がＹ方向に３つに分割されると共に、その内の中央領域がさらにＸ方向に３つに分割され、こうしてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの５つの領域に分割されている。
【００５３】
先ず図１０(a)に示すように、ウエハＷのＣ領域に対して、Ａ領域近傍に塗布開始位置を設定し、ここからＥ領域側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行ない、次に図１０(b)に示すように、ウエハＷのＡ領域に対して、Ｃ領域から遠い側に塗布開始位置を設定し、ここからＣ領域側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行ない、次いで図１０(c)に示すように、ウエハＷのＥ領域に対して、Ｃ領域から遠い側に塗布開始位置を設定し、ここからＣ領域側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行なう。
【００５４】
この後図１１(a)に示すように、ウエハＷを、例えばノッチ４３が下を向くように左方向に９０度回転させ、ウエハＷのＢ領域に対して、Ｃ領域から遠い側に塗布開始位置を設定し、ここからＣ領域側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行ない、最後に図１１(b)に示すように、ウエハＷのＤ領域に対して、Ｃ領域から遠い側に塗布開始位置を設定し、ここからＣ領域側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行なう。この際、供給ノズル６やウエハ保持体２の移動、ウエハＷの回転は、夫々ノズル・ウエハ駆動部３６、Ｚ駆動・θ回転駆動部２６を介して制御部Ｃにより制御され、供給ノズル６からのレジスト液６０供給のタイミングも制御部Ｃにより制御される。
【００５５】
またこの例では、Ｂ，Ｃ，Ｄ領域の供給ノズルのＸ方向の移動幅は、Ａ，Ｅ領域よりも小さいので、マスク部材として供給ノズル６のＸ方向の往復ストロークに応じて、開口部の大きさが変化するような構成のものを用いることが望ましい。このようなマスク部材としては、例えば図１２に示すような構造を採用することができ、この例では、マスク部材８はＸ方向に沿って離間して設けられた一対の受け部材８１，８１を有し、この受け部材８１，８１は供給ノズル６のＸ方向のストロークに応じてその間隔が変化するように駆動され、常に供給ノズル６の折り返し地点に位置するように構成される。
【００５６】
前記受け部材８１，８１は、例えば図に示すように、上面側がチャンネル形状に形成され、先端面を除いてレジスト液の液垂れ防止するための側壁８２を備えている。そして先端面から伝わるレジスト液は図示しない吸引孔により吸引除去されるように構成されている。
【００５７】
そしてこの受け部材８１，８１は、例えばＸ方向に沿って延出されたＬ字状のアーム８３を介して受け部材駆動機構８４に接続されており、この駆動機構８４は、図１，２に５３で示すリニアスライド機構に固定されていて、このリニアスライド機構５３と一体的にＹ方向に移動するようになっている。受け部材駆動機構８４としては、例えばステッピングモータ及び直線ギアを用いることができる。また受け部材駆動機構８４は前記制御部Ｃに接続されており、前記供給ノズル６のＸ方向のストロークに、すなわちＢ，Ｃ，Ｄ領域のＸ方向の幅に略一致するように前記受け部材８１，８１の対向間隔が制御されるようになっている。
【００５８】
この例においても、ウエハＷ上のレジスト液の広がり量に対応して適正なＹ方向の送りピッチ及び夫々の領域の塗布開始位置及び塗布終了位置を設定することにより、前記分割された夫々の領域に満遍なく均一なレジスト膜を形成することができる。
【００５９】
この例では、ウエハＷの塗布領域を５分割しているが、隣接する塗布領域の塗布開始位置同士が隣接しないように、また塗布方向の手前側の領域の塗布終了位置と先側の領域の塗布開始位置とを連続して塗布しないように、塗布順序や塗布方向を設定しているので、膜厚の面内均一性が高くなる。この際この例では供給ノズル６はＸ方向のみに移動するように構成されているが、ウエハＷを回転させることにより、塗布方向と供給ノズル６の移動方向とを揃えることができ、これにより設定された塗布順序及び塗布方向で塗布を行うことができる。またウエハＷの塗布領域を５分割しているため、分割された領域の面積がより小さくなり、この分割された領域内でのレジスト液の膜厚分布の幅が小さくなるので、より膜厚の面内均一性の高いレジスト液の塗布処理を行うことができる。
【００６０】
図１３はウエハＷの塗布領域を５分割した場合の他の例を示す。先ず図１３(a)において、Ａ領域に対してウエハ周縁側からＣ領域に向かう塗布方向で塗布し、次にＥ領域に対してＣ領域からウエハ周縁側に向かう塗布方向で塗布する。続いて図１３(b)に示すように時計回りにウエハＷを９０度回転させ、Ｂ領域に対してＣ領域側からウエハ周縁側に向かう塗布方向で塗布し、次にＤ領域に対してＣ領域からウエハ周縁側に向かう塗布方向で塗布する。そして最後に図１３(c)に示すように反時計回りにウエハＷを４５度回転させ、残ったＣ領域に対してＡ，Ｂ領域側からＤ，Ｅ領域側に向かう塗布方向で、すなわり回路形成領域の１辺に対して斜め４５度の方向で塗布する。
この例においても、ウエハＷ上のレジスト液の広がり量に対応して適正なＹ方向の送りピッチ及び夫々の領域の塗布開始位置及び塗布終了位置を設定することにより、前記分割された夫々の領域に満遍なく均一なレジスト膜を形成することができる。
【００６１】
また隣接する塗布領域の塗布開始位置同士が隣接しないように、また塗布方向の手前側の領域の塗布終了位置と先側の領域の塗布開始位置とを連続して塗布しないように、塗布順序や塗布方向を設定しているので、膜厚の面内均一性が高くなる。さらに最後のＣ領域においては、ノズルの動作についてその各折り返し位置がそのまわりの領域Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅに均等に振り分けられるので、その折り返し位置のレジストと各領域Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅに塗布されたレジストとが混ざる場合に、その混ざった部分の盛り上がりは少なくて済み、均一な膜を形成できる。
【００６２】
続いて本発明のさらに他の塗布例について、レジスト液６０の塗布経路が、例えば図１５に示すように螺旋状に形成される場合を例にして説明する。このような塗布経路は、ウエハＷを例えば２０〜３０ｒｐｍの低速で回転させつつ、供給ノズル６をウエハＷの直径方向（例えばＸ方向）に移動させることにより達成される。
【００６３】
このような塗布例について、例えば図１５(a)に点線で区画するように、塗布領域が径方向に２分され、中央部を含むＡ領域と、その周縁側のＢ領域との２つの領域に分割されている例を用いて説明する。先ずウエハＷのＢ領域に対して、塗布開始位置を周縁側とし、ここから中央側へ向かう螺旋を描くように、図中内側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行ない、次にウエハＷのＡ領域に対して、塗布開始位置を中央側とし、図中周縁側へ向かう螺旋を描くように、図中外側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行なう。この際ウエハＷ上のレジスト液の広がり量に対応して適正なピッチ及び夫々の領域の塗布開始位置及び塗布終了位置を設定することにより、前記分割された夫々の領域に満遍なく均一なレジスト膜を形成される。
【００６４】
この例においても、隣接する塗布領域の塗布開始位置同士が隣接せず、また塗布方向の手前側の領域の塗布終了位置と先側の領域の塗布開始位置とが連続して塗布されないので、形成されるレジスト膜の膜厚の面内均一性が高くなる。このように、隣接する塗布領域の塗布開始位置同士が隣接せず、また塗布方向の手前側の領塗布終了位置と先側の領域の塗布開始位置とを連続して塗布しないように塗布方向と塗布順序を決定すればどのように塗布してもよく、例えば図１５(b)に示すように、先ずウエハＷのＢ領域に対して、塗布開始位置を中央側とし、ここから周縁側へ向かう螺旋を描くように、図中外側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行ない、次にウエハＷのＡ領域に対して、塗布開始位置を中央側とし、図中周縁側へ向かう螺旋を描くように、図中外側に進む塗布方向でレジスト液６０の塗布を行なうようにしてもよい。
【００６５】
図１６は、上述のようにウエハＷを５分割して、夫々の領域毎に異なるレジスト、例えば粘度が異なるレジスト液を塗布する場合に、その粘度が異なるレジストを生成する混合装置５０を示す。この混合装置５０は、図１に示したレジストタンク６５と、シンナを貯溜したシンナタンク４５と、レジスト液とシンナとの混合液を供給ノズル６へ供給する混合液供給管４９と、混合液供給管４９へレジスト液を供給するレジスト液供給管４８と、混合液供給管４９へシンナを供給するシンナ供給管３７と、レジストタンク６５内のレジスト液を吸い上げ、レジスト液供給管４８に導入するレジスト用ベローズポンプ８５と、シンナタンク４５内のシンナを吸い上げ、シンナ供給管３７に導入するシンナ用ベローズポンプ４６と、レジスト液とシンナとの混合液を更に撹拌混合するミキサ４７と、このミキサ４７で撹拌混合された混合液の粘度を測定する粘度センサ７０と、レジスト用ベローズポンプ８５及びシンナ用ベローズポンプ４６の動作量を例えばリニアアクチュエータ等により制御する制御部８６とを備えている。
【００６６】
粘度センサ７０による計測結果は制御部８６に入力され、この計測結果に基づいて両ベローズポンプ８５及び４６が制御されるようになっている。このような混合装置５０は本発明の粘度調整手段に相当するものであり、この装置５０により、レジストとシンナを混合することで適宜レジストの粘度を調整し、各領域毎に粘度の異なるレジストを供給するようにする。なお粘度センサ７０としては例えば圧電セラミックを駆動源としたねじれ振動子を利用したもの等がある。
【００６７】
このような方法によれば、１枚のウエハ上に異なるＩＣを形成する場合、例えば５種類の特定用途ＩＣ（ＡＳＩＣ）を１枚のウエハ上の上記各領域に形成する場合には、その各領域（５分割）のＩＣに適合した粘度のレジストを塗布することができる。すなわち粘度の異なるレジストは、その濃度が異なるため、ウエハの露光処理時において光の感度等が異なるが、各領域のＩＣに適した粘度のレジストを塗布することができる。
【００６８】
また、このような混合装置５０を用いて、例えば図１７(a)に示すように、供給ノズル６をウエハＷの周縁領域上に停止・固定させた状態で、ウエハＷを２０〜３０ｒｐｍの低速で回転させつつ、そのウエハ周縁に符号８７で示すようにレジストを塗布する。そして図１７(b)に示すように、ウエハＷの周縁領域以外の領域に、符号８８で示すように供給ノズル６を移動させながらレジストを塗布していく。このとき周縁領域以外に塗布するレジスト８８の粘度よりも周縁領域に塗布するレジストの粘度を高く設定する。このようにウエハ周縁領域のレジストの粘度を高くすると、周縁領域にレジストの‘土手’を形成することができ、ウエハＷの周縁からレジストが流れてしまうというような不都合の発生を抑えることができる。
【００６９】
更に、レジストの粘度を可変とするだけでなく、図１６に示すレジスト用ベローズポンプ８５のみを用いて、その動作量のみの制御により供給ノズル６から吐出されるレジストの単位時間当たりの吐出量（以下、単に吐出量という）を可変とすることもできる。例えば図１８（ａ）に示すように、ウエハＷ上の塗布領域をセンター位置（ノッチ部分４３）よりずらして、破線で示す分割線４４の位置で分割し、先ず面積が小さい方のＡ領域において、分割線４４側からウエハＷの周縁側に向かう塗布方向で塗布し、次に図１８（ｂ）に示すように、面積が大きい方のＢ領域において、ウエハＷの周縁側から分割線４４に向かう塗布方向で塗布していく。
【００７０】
この場合、Ａ領域における塗布時間は例えば５秒である。一方、Ｂ領域における塗布時間は例えば５５秒であって、Ｂ領域に塗布するレジストの吐出量をＡ領域に塗布するレジストの吐出量よりも少なく、例えば２分の１の量にする。これにより、先ずＡ領域でレジストによる‘土手’を形成することができる。次にＢ領域に対する少ない吐出量で塗布していくことにより、塗布開始部分を示す符号８９に引き寄せられるレジスト量を少なくでき、また、図１８（ｃ）に示す符号９６で示す塗布終了時点では、その終了部分９６と、Ａ領域におけるＢ領域より多い吐出量での吐出開始部分９７とが混ざり合って、図１８（ｃ）に示すように全体として均一に塗布できる。
【００７１】
以上説明した各例は供給ノズル６の移動速度（スキャン速度）を一定にしていたが、これを可変とすることもできる。これによりウエハＷ上の各領域毎に、スキャン速度を変更して、そのウエハＷの各領域上に供給されるレジストの量を変えて膜厚を調整し、こうして均一な膜厚を得ることができる。
【００７２】
次に上述の現像装置をユニットに組み込んだ塗布・現像装置の一例の概略について図１９及び図２０を参照しながら説明する。図１９及び図２０中、９はウエハカセットを搬入出するための搬入出ステ−ジであり、例えば２５枚収納されたカセットＣが例えば自動搬送ロボットにより載置される。搬入出ステ−ジ９に臨む領域にはウエハＷの受け渡しア−ム９０がＸ，Ｙ方向およびθ回転（鉛直軸回りの回転）自在に設けられている。更にこの受け渡しア−ム９０の奥側には、例えば搬入出ステ−ジ９から奥を見て例えば右側には塗布・現像系のユニットＵ１が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニットＵ２，Ｕ３，Ｕ４が夫々配置されていると共に、塗布・現像系ユニットと加熱・冷却系ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うための、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されたウエハ搬送ア−ムＭＡが設けられている。但し図２０では便宜上ユニットＵ２及びウエハ搬送ア−ムＭＡは描いていない。
【００７３】
塗布・現像系のユニットにおいては、例えば上段に２個の現像ユニット９１が、下段に２個の上述の塗布膜形成装置を備えた塗布ユニット９２が設けられている。加熱・冷却系のユニットにおいては、加熱ユニットや冷却ユニット、疎水化処理ユニット等が上下にある。
【００７４】
塗布・現像系ユニットや加熱・冷却系ユニットを含む上述の部分をクリ−ントラックと呼ぶことにすると、このクリ−ントラックの奥側にはインタ−フェイスユニット９３を介して露光装置９４が接続されている。インタ−フェイスユニット９３は例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されたウエハ搬送ア−ム９５によりクリ−ントラックと露光装置９４との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００７５】
この装置のウエハの流れについて説明すると、先ず外部からウエハＷが収納されたウエハカセットＣが前記搬入出ステ−ジ９に搬入され、ウエハ搬送ア−ム３９０によりカセットＣ内からウエハＷが取り出され、既述の加熱・冷却ユニットＵ３の棚の一つである受け渡し台を介してウエハ搬送ア−ムＭＡに受け渡される。次いでユニットＵ３の一の棚の処理部内にて疎水化処理が行われた後、塗布ユニット９２にてレジスト液が塗布され、レジスト膜が形成される。レジスト膜が塗布されたウエハＷは加熱ユニットで加熱された後インタ−フェイスユニット９３を介して露光装置９４に送られ、ここでパタ−ンに対応するマスクを介して露光が行われる。
【００７６】
その後ウエハＷは加熱ユニットで加熱された後、冷却ユニットで冷却され、続いて現像ユニット９１に送られて現像処理され、レジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは搬入出ステ−ジ９上のカセットＣ内に戻される。
【００７７】
以上において本発明では、ウエハＷの分割された塗布領域の各領域に対して所定の塗布順序及び／又は所定の塗布方向でレジスト液を供給し、前記ウエハＷ表面の分割された領域毎にレジスト液の液膜を形成すればよく、この場合にはレジスト液が塗布開始位置側に引き寄せられてこの部分の膜厚が大きくなるという現象は当該領域のみで発生するので、結果として膜厚の面内均一性を高めることができる。
【００７８】
また本発明では上述の塗布例には限定されず、隣接する分割された領域の塗布開始位置同士が隣接しないように、及び／又は隣接する分割された領域の一方の領域の塗布終了位置と他方の領域の塗布開始位置とが隣接する場合に、前記塗布終了位置と前記塗布開始位置とをこの順序で連続して塗布しないようにすれば、前記分割された各領域に対して自由に塗布順序及び／又は塗布方向を決定することができ、この場合にはより高い膜厚の面内均一性を得ることができる。
【００７９】
さらに供給ノズル６とウエハＷとは相対的に移動されるものであって、例えば供給ノズル６を固定してウエハＷをＸＹ方向に駆動するようにしてもよい。また供給ノズル６やウエハ保持体２の駆動機構についても上述の例に限定されるものではなく、例えばベルト駆動機構等を用いてもよい。
【００８０】
さらにまた上述の例では、開閉バルブ６８の開閉によって供給ノズル６へのレジスト液の供給のタイミングを制御するようにしたが、このような構成に限らず、例えば開閉バルブ６８を設けずに、ポンプ６７の動作を制御部Ｃにより制御することによって、供給ノズル６へのレジスト液の供給のタイミングを制御するようにしてもよい。
【００８１】
さらにまた処理液としてレジスト液を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば層間絶縁膜材料や高導電性材料、低誘電体材料、強誘電体材料、配線材料、有機金属材料、銀ペースト等の金属ペースト等に適用することができる。また基板としては、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板や露光マスクなどであってもよい。ここで本発明の中で略水平とは、ほぼ水平な状態を含むということであり、略平行とはほぼ平行な状態を含むということである。
【００８２】
また上記実施の形態では、図１６に示すようにレジスト粘度を調整するために混合装置５０を使用したが、これに限らず、他種類の粘度のレジストを予め用意しておき、これによりレジスト塗布又は粘度調整を行うようにしてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の塗布領域を分割し、この分割された各領域に対して所定の塗布順序及び／又は所定の塗布方向で処理液を供給して、分割された領域毎に処理液の液膜を形成しているので、形成される液膜の膜厚の面内均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布膜形成装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】前記塗布膜形成装置を示す平面図である。
【図３】レジスト液の塗布経路を説明するための斜視図である。
【図４】レジスト液の供給ノズルを示す断面図である。
【図５】ウエハＷの塗布領域の分割領域を説明するための平面図である。
【図６】ウエハＷの塗布例を説明するための平面図である。
【図７】ウエハＷの塗布例を説明するための平面図である。
【図８】ウエハＷの塗布例を説明するための平面図である。
【図９】ウエハＷの塗布例を説明するための平面図である。
【図１０】ウエハＷの他の塗布例を説明するための平面図である。
【図１１】ウエハＷの他の塗布例を説明するための平面図である。
【図１２】マスク部材の他の例を示す斜視図である。
【図１３】ウエハＷの他の塗布例を説明するための平面図である。
【図１４】ウエハＷのさらに他の塗布例を説明するための斜視図である。
【図１５】ウエハＷのさらに他の塗布例を説明するための斜視図である。
【図１６】レジストの粘度を可変とする混合装置を示す制御構成図である。
【図１７】前記混合装置を用いて塗布する場合の塗布例を示す平面図である。
【図１８】前記混合装置を用いて塗布する場合の他の塗布例を示す平面図である。
【図１９】本発明の塗布膜形成装置を備えた塗布現像装置を示す平面図である。
【図２０】前記塗布現像装置を示す概観斜視図である。
【図２１】従来のレジスト液の塗布装置を示す側面図である。
【図２２】一筆書き方式のレジスト液の塗布方法を示す平面図である。
【図２３】ウエハＷ上へのレジスト液の供給の様子を示す側面図である。
【図２４】ウエハＷ上のレジスト膜の膜厚分布を示す側面図である。
【符号の説明】
Ｗ半導体ウエハ
２ウエハ保持体
２６Ｚ駆動・θ回転駆動部
３フレーム
３６ノズル・ウエハ駆動部
４，８マスク部材
５天板
５ａスリット
５０混合装置
６供給ノズル
６０レジスト液
６３吐出孔
６５レジスト液タンク
６８開閉バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating film forming apparatus for applying a liquid, particularly a resist solution, which is formed by dissolving a resin or the like on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer, an LCD substrate or an exposure mask, and forming a film of the liquid. .
[0002]
[Prior art]
A mask for forming a circuit pattern on the surface of a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or an LCD substrate is obtained by irradiating the resist surface with light, an electron beam or an ion beam after applying a resist solution on the surface of the substrate, It is obtained by developing. Of these, the spin coating method is mainly used as a method for applying a resist solution. In this method, for example, as shown in FIG. 21, a substrate, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) W is adsorbed and held on a spin chuck 11 having a vacuum adsorbing function, and a nozzle 12 is formed at the center of the wafer W. After the resist solution 13 is dropped from the wafer W, the wafer W is rotated at a high speed so that the resist solution 13 is diffused over the entire wafer W by a rotational centrifugal force to form a substantially uniform resist solution film over the entire surface of the wafer W. That's it.
[0003]
By the way, in recent years, the line width of a circuit pattern tends to become finer and the line width of a circuit is proportional to the film thickness of the resist film and the exposure wavelength, so that the resist film is required to be thinned. In the spin coating method, the resist film thickness can be reduced by increasing the rotation speed of the wafer W. For this reason, for example, in the case of an 8-inch wafer W, the wafer W is rotated at a high speed of 200 to 4000 rpm. ing.
[0004]
However, this spin coating method has the following problems to be solved. First, in this method, when the wafer W is increased in size, the peripheral speed at the outer peripheral portion is increased, which causes turbulent air flow. This turbulent flow makes the film thickness of the resist film easily fluctuate, and the film thickness uniformity is increased. This lowers the exposure resolution. For this reason, it is difficult to obtain a certain coating film with a film thickness of 0.4 μm or less by this method, and there is a limit to the manufacture of semiconductors of several gigabytes or more.
[0005]
Next, according to this method, in the process in which the resist solution diffuses from the center portion of the wafer W toward the peripheral portion, the solvent contained in the resist solution is sequentially evaporated. For this reason, the viscosity of the resist solution varies along the diffusion direction, and the thickness of the resist film formed between the central portion and the peripheral portion may be different.
[0006]
Further, in this method, since the wafer W is rotated at a high speed, the amount of the resist solution that is scattered and wasted from the peripheral portion of the wafer W is large. According to an example, it has been found that only 10% or less of the resist solution supplied onto the wafer W contributes to the formation of the resist solution film.
[0007]
Furthermore, in this method, it is necessary to rotate the wafer W in the cup in order to receive the scattered resist solution. However, the resist solution adhering to the cup may become particles and contaminate the wafer W. Need to be washed frequently.
[0008]
Furthermore, in this technique, the resist solution is also applied to the region outside the circuit formation region of the wafer W, but if the resist solution is left in this region, it will cause generation of particles in a later process. The resist solution in this region must be removed by a dedicated device called an edge remover immediately after the resist solution coating process.
[0009]
For this reason, the present inventors have replaced the nozzle 12 and the wafer W for discharging the resist solution 13 onto the surface of the wafer W, for example, as shown by a solid line in FIG. A method of applying the resist solution 13 to the wafer W in the manner of so-called one-stroke writing (hereinafter referred to as “one-stroke writing method”) is being studied. . In this case, in order to prevent the resist solution from adhering to the peripheral edge or the back surface of the wafer W, a mask member that covers an area outside the circuit formation area 14 of the wafer W is covered so that only the circuit formation area 14 is covered. A resist solution 13 is applied. In this method, since the wafer W is not rotated, the inconveniences as described above are eliminated, and the application can be performed without waste.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the one-brush-type coating method, the discharge hole of the nozzle 12 is formed with a very small diameter of about 10 μm to 200 μm in order to reduce the film thickness of the resist film. 23, for example, as shown in FIG. 23, the diameter of the resist liquid 13 is larger than the diameter of the discharge liquid. As a result, the discharged resist liquids 13 are connected to each other. It is formed.
[0011]
However, with this technique, when the resist solution 13 is applied in the direction indicated by the arrow from the application start point indicated by Ya in FIG. 24 to the application end point indicated by Yb, the thickness of the Ya point is greater than that of the Yb point. Occurrence of the phenomenon of increasing is confirmed, and depending on the type of the resist solution 13, the film thickness at the coating start point Ya may be noticeably high.
[0012]
This is because the resist solution 13 is attracted to the previously applied region indicated by the oblique lines in FIG. 24 due to the spread of the resist solution 13 due to the collision with the wafer W described above, and thus the thickness of the Ya point is increased. Conceivable.
[0013]
The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a technique capable of obtaining a stable film thickness over the surface of the substrate by dividing the coating region of the substrate. In particular, another object is to provide a technique capable of forming a uniform coating film with a high yield of coating solution.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  For this reason, in the present invention, a substrate holding part for holding the substrate substantially horizontally,
  The treatment liquid is applied to the surface of the substrate held by the substrate holder.In the shape of a thin lineA supply nozzle for supplying;
  A driving mechanism for relatively driving the substrate holding part and the supply nozzle along the surface direction of the substrate;
  A control unit for controlling the operation of the drive mechanism,
  The controller isThe application start positions of the divided areas adjacent to each other on the surface of the substrate are not adjacent to each other.A processing liquid is supplied to each of the divided application areas of the substrate in a predetermined application sequence and / or a predetermined application direction.To form a liquid film on the entire circuit formation area of the substrate.The substrate surface is configured to control the operation of the substrate holding unit and / or the supply nozzle via the drive mechanism, and to control the timing of supplying the processing liquid from the supply nozzle to the substrate. A liquid film of the processing liquid is formed for each of the divided areas.
[0015]
  In such a coating film forming apparatus,In a method for forming a liquid film of a coating solution on the entire surface of a circuit formation region of a substrate,
  While relatively moving the substrate and the supply nozzle for supplying the processing liquid onto the substrate along the surface direction of the substrate, at least the first region on the substrate divided into the first and second regions Against the treatment liquidIn the shape of a thin lineSupplyTo form a liquid film on the entire surface of the first region.And a process of
  Application in the supplying process of the first region while relatively moving the substrate and the supply nozzle along the surface direction of the substrate.startThe treatment liquid is applied to the second area so that the application start position is not adjacent to the position.In the shape of a thin lineSupplyTo form a liquid film on the entire surface of the second region.And a coating film forming method characterized by comprising the steps of:
[0016]
In such an invention, the phenomenon that the treatment liquid is attracted to the application start position side and the film thickness of this portion increases occurs only in the area, and the amount of the treatment liquid that is attracted to the application start position side in the area. Therefore, even if the film thickness on the application start position side is large, the degree is considerably relaxed as compared with the case where the application region of the substrate is not divided, and as a result, the in-plane uniformity of the film thickness can be improved.
[0017]
Here, if the application start positions of the adjacent application regions are adjacent to each other, the amount of the processing liquid attracted to the boundary portion increases and the film thickness of the control portion becomes extremely thick. It is desirable that the application start positions of adjacent divided areas are not adjacent to each other. In addition, when the application end position of one area of the adjacent divided areas and the application start position of the other area are adjacent, applying the application end position and the application start position successively in this order, Since these two regions are applied together, the treatment liquid is eventually drawn toward the application start position side of the first application region, and the film thickness of this portion becomes considerably thick. It is desirable that the end position and the application start position are not continuously applied in this order.
[0018]
Here, the drive mechanism relatively intermittently feeds the supply nozzle and the substrate holding part at a predetermined pitch in a direction substantially parallel to one side of the circuit formation region of the substrate, It is a structure characterized by moving in a substantially orthogonal direction. In this case, the drive mechanism is configured to relatively rotate the supply nozzle and the substrate holding unit around a vertical axis, and the control unit is positioned at the application end position of the divided area. Before moving the substrate holding part and the supply nozzle to the application start position of the divided area to be applied next, control is performed to relatively rotate the supply nozzle and the substrate holding part about the vertical axis. You may comprise so that it may carry out via a drive mechanism, In this case, a coating direction and the movement direction of a supply nozzle can be arrange | equalized, and it can apply | coat by the coating order and coating direction which were set by this. .
[0019]
Further, the drive mechanism may be configured to move the supply nozzle and the substrate holding part relatively so as to draw a spiral on the surface of the substrate held by the substrate holding part. An example of the processing solution is a resist solution.
Furthermore, the coating film forming apparatus of the present invention may include a viscosity adjusting unit that adjusts the viscosity of the processing liquid, and may supply a processing liquid having a different viscosity for each divided region of the substrate. The viscosity adjusting means adjusts the viscosity of the processing liquid by diluting the processing liquid with a solvent. In the coating film forming apparatus of the present invention, for example, the processing liquid is applied onto the substrate while discharging the processing liquid from a supply nozzle into a thin line shape.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment in which a coating film forming apparatus according to the present invention is applied to a resist solution coating apparatus for applying a resist solution as a processing solution to a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) forming a substrate. FIG. 2 is a longitudinal sectional view, and FIG. 2 is a plan view thereof.
[0021]
In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 2 denotes a wafer holder that forms a substrate holder, and this wafer holder 2 is held in a frame 3 so as to be movable in the Y direction. The frame 3 is a member formed in a channel shape that opens upward, for example, and is formed long in the Y direction, and one end side in the Y direction is a resist solution coating portion R on which a resist solution is applied, and the like. The end side is configured as a wafer loading / unloading portion L that transfers the wafer W. The frame 3 includes a pair of Y rails 31 extending between the resist solution coating portion R and the wafer loading / unloading portion L. The wafer holder 2 is placed on the Y rail 31. The Y-slider 32 is held so as to be movable in the Y-direction, and the Y-drive motor 33 rotates the ball screw 34 so as to be driven to be positioned in the Y-direction through the nut 35.
[0022]
The wafer holder 2 has a main body 21 formed in a cup shape and a wafer suction table 22 for holding the wafer W. The main body 21 has a solvent (thinner) at a position facing the lower surface of the wafer W. The liquid reservoir channel 23 for storing the solution) is provided. The liquid reservoir channel 23 is filled with a solvent whose liquid temperature and liquid surface height are controlled, and the solvent is evaporated to surround the periphery of the wafer W. A solvent atmosphere of a predetermined concentration is maintained.
[0023]
The wafer suction table 22 includes a holding unit 24 for holding the wafer W on the upper surface, and a vacuum device (not shown) is connected to the holding unit 24 so that the wafer W can be vacuum chucked. . The holding unit 24 is connected to a Zθ driving mechanism 25, and when the wafer W holding body 2 moves to the wafer loading / unloading unit L, the Z driving / θ rotation driving unit 26 moves the Zθ driving mechanism 25. The Z direction operation for delivering the wafer W and the θ operation for performing notch alignment are performed. Further, an ultrasonic vibrator 27 is fixed to the wafer suction table 22 and is connected to an agitation generator (not shown) and vibrates the wafer W held by suction.
[0024]
At the four corners surrounding the wafer suction table 22 (wafer W) on the bottom surface of the wafer body 21, four forced exhaust ports 28a to 28a connected to an exhaust device (not shown) for controlling the airflow in the main body 21 are provided. 28d is formed. The exhaust flow rates from these forced exhaust ports 28a to 28d are individually controlled. For example, by exhausting only from the two exhaust ports 28a and 28b, the exhaust flow rate is biased in one direction in the main body 21. A weak air flow is generated, and this controls the flow of the solvent volatilized from the applied resist solution, thereby preventing excessive volatilization of the solvent.
[0025]
In the wafer holder 2, the mask member 4 is held immediately above the wafer W, and the mask member 4 is driven in the direction indicated by the arrow A (X direction) in FIG. A mask member drive mechanism 41 is provided for insertion and removal. As shown in FIG. 3, the mask member 4 covers an area other than the circuit formation area 40 of the wafer W, and prevents the resist solution from being applied to the peripheral edge of the wafer W. The member drive mechanism 41 takes out the mask member 4 soiled with the resist solution from the resist coating apparatus through the insertion / removal passages 20 and 30 provided in the wafer holder 2 and the frame 3 as shown by an arrow A in FIG. It is conveyed to a mask member cleaning apparatus indicated by 42 in this figure. 3 denotes a notch formed in the wafer W.
[0026]
In the figure, reference numeral 5 denotes a top plate with a temperature adjusting function provided on the frame 3 so as to cover the upper part of the wafer holder 2, and for example, a linear heater 51 is embedded so as to generate heat at a predetermined temperature. It is configured. As a result, the top plate 5 maintains and controls the solvent atmosphere filled around the wafer W and heats the supply nozzle 6 to be described later. This clogging of the nozzle 6 and the discharged resist solution flow “ It has a function to prevent “cut”.
[0027]
Even when the top 5 is moved to the maximum in the Y direction only at the resist solution application portion R, the wafer holder can be covered to the extent that the wafer holder 2 can continue to be covered. 2 is covered. Further, a slit 52 for allowing the supply nozzle 6 to move in the X direction is formed in the middle of the top plate 5 in the Y direction. The slit 52 has a length corresponding to the width of the wafer W and the supply nozzle 6. 6 is provided with a width that allows insertion of 6.
[0028]
The supply nozzle 6 is held by a linear slide mechanism 53 erected along the X direction at the upper end of the frame 3. The linear slide mechanism 53 includes an X rail 54, a slider 55 slidably provided on the X rail 54, a ball screw 56 for driving the slider 55, and an X drive for rotationally driving the ball screw 56. The supply nozzle 6 is held at a position corresponding to the slit 52 of the top plate 5 by the slider 55, and its lower end extends into the wafer holder 2 through the slit 52. I am letting.
[0029]
The X drive motor 57 and the Y drive motor 33 are configured to be operated in synchronization by the nozzle / wafer drive unit 36, and move while the supply nozzle 6 faces a predetermined path of the wafer W. It is supposed to let you. The operation of the Z drive / θ rotation drive unit 26 and the nozzle / wafer drive unit 36 is controlled by a control unit C. Here, a linear slide mechanism 53 (X rail 54, slider 55, ball screw 56, X drive motor 57) whose drive is controlled by the nozzle / wafer drive unit 36 and the Z drive / θ rotation drive unit 26, and a Y rail. 31, Y slider 32, Y drive motor 33, ball screw 34, nut 35, Zθ drive mechanism 25, Z drive / θ rotation drive unit 26 correspond to the drive mechanism of the present invention.
[0030]
Next, the supply nozzle 6 will be described with reference to FIG. For example, the supply nozzle 6 has a double-pipe structure, and the inner tube portion has a resist solution nozzle 61 for supplying the resist solution 60 in a thin line shape, and the outer tube portion has a mist shape through the periphery of the resist solution nozzle 61. The solvent nozzle 62 supplies the solvent 64. The resist solution nozzle 61 is made of, for example, a stainless material, and the discharge hole 63 has a very small diameter of about 10 μm to 200 μm. In such a supply nozzle 6, a mist-like solvent 64 is discharged around the liquid flow of the resist solution 60 immediately after discharge, whereby the periphery of the resist liquid flow is sealed with a solvent atmosphere, and the solvent from the resist liquid flow is discharged. It suppresses volatilization and keeps the viscosity constant.
[0031]
In the supply system of the resist solution 60, as shown in FIG. 1, the resist solution 60 in the resist solution tank 65 is sent to the supply nozzle 6 through a filter device 67 and an opening / closing valve 68 by a pump 66 such as a bellows pump. And is configured to be discharged from the discharge hole 63 of the nozzle 6. The resist solution tank 65, the pump 66, the filter device 67, the open / close valve 68, and the supply nozzle 6 are connected by a supply flow path 69, and the operation of the pump 66 and the open / close valve 68 is controlled by the control unit C. It has become.
[0032]
Next, application examples of the resist solution performed by the above-described apparatus will be described. The present invention divides the application region of the wafer W, and controls the movement of the supply nozzle and the wafer W and the timing of supplying the resist solution from the supply nozzle to the wafer W so that the divided region is applied under a predetermined condition. It is characterized by doing.
[0033]
Here, the case where the coating area of the wafer W is divided into three as shown in FIG. 5, for example, will be specifically described. In this example, the wafer W is aligned with the notch 43 facing left, and the coating area is divided into three areas A, B, and C that are substantially divided into three in the Y direction.
[0034]
First, the wafer holder 2 is positioned at the wafer loading / unloading section L, and the holding section 24 is moved up and down to deliver the wafer W from the main arm for wafer transfer (not shown) to the wafer suction table 22 to suck and hold the wafer W. . Subsequently, after the notch alignment of the wafer W is performed by the Z driving / θ rotation driving unit 26, the holding unit 24 is lowered to accommodate the wafer W in the wafer holder 2. Next, the wafer holder 2 is positioned at the resist solution application portion R, and the mask member 4 is held on the wafer by the mask member drive mechanism 41.
[0035]
First, as shown in FIG. 6A, the resist solution is applied to the B region of the wafer W in the application direction from the application start position y3 to the application end position y2. For this purpose, first, the wafer holder 2 is moved in a direction substantially parallel to one side of the circuit formation region 40, for example, the Y direction, and the supply nozzle 6 is positioned at a position corresponding to the coating start position y3. Subsequently, the on-off valve 68 is opened, and the resist solution 60 is discharged from the supply nozzle 6 and moved in a direction substantially orthogonal to one side of the circuit formation region 40, for example, the X direction. For example, as shown in FIG. After that, the supply nozzle 6 is reciprocated in the X direction again while being intermittently fed by a predetermined pitch in the Y direction.
[0036]
With the resist solution 60 being discharged from the supply nozzle 6 to the wafer W in this way, the nozzle 6 is moved to the zigzag path to a position corresponding to the coating end position y2, thereby forming a uniform liquid film in the B region of the wafer W. To do. Here, the movement of the wafer holder 2 and the supply nozzle 6 is controlled by the control unit C via the nozzle / wafer driving unit 36, and the timing of opening / closing of the opening / closing valve 68 is also controlled by the control unit C.
[0037]
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the resist solution 60 is applied to the area A of the wafer W in the application direction from the application start position y4 to the application end position y3. For this reason, first, when the application of the region B is completed, the opening / closing valve 68 is closed, and then the wafer holder 2 is moved in the y direction so that the supply nozzle 6 is positioned at a position corresponding to the application start position y4. Subsequently, while opening the opening / closing valve 68 and discharging the resist solution 60 from the supply nozzle 6 to the wafer W, the nozzle 6 is moved to the position corresponding to the coating end position y3 with respect to the wafer W to the zigzag path. A uniform liquid film is formed in the A region.
[0038]
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the resist solution 60 is applied to the C region of the wafer W in the application direction from the application start position y1 to the application end position y2. For this reason, first, when the application of the area A is completed, the opening / closing valve 68 is closed, and then the wafer holder 2 is moved in the y direction so that the supply nozzle 6 is positioned at a position corresponding to the application start position y1. While opening the valve 68 and discharging the resist solution 60 from the supply nozzle 6 to the wafer W, the nozzle 6 is moved to the application end position y2 in a zigzag path, thereby forming a uniform liquid film in the C region of the wafer W. Then, the open / close valve 68 is closed.
[0039]
Here, since the resist solution 60 discharged onto the wafer W from the supply nozzle 6 and landing on the wafer W has a certain spread according to the viscosity thereof, an appropriate Y-direction feed pitch and each corresponding to the spread amount. By setting the application start position and the application end position in this area, a uniform and uniform resist film can be formed in each of the divided areas.
[0040]
After applying the resist solution in this manner, the ultrasonic vibrator 27 attached to the wafer suction table 22 is operated to apply vibration in the ultrasonic band to the wafer W. As a result, agitation is applied to the applied resist liquid film, and the surface of the liquid film is flattened.
[0041]
Thereafter, the mask member 4 to which the resist solution adheres is discharged to the mask member cleaning device 42 side, and then the wafer holder 2 is moved from the resist solution application portion R to the wafer load / unload portion L. Then, the holder 24 is moved up and down to deliver the wafer W to a main arm (not shown), and the wafer W is unloaded from the resist solution coating apparatus. As described above, in the coating film forming apparatus of the present invention, the application region of the wafer W is divided into three parts, and the supply nozzle 6 and the wafer W are moved and applied to the wafer W so as to apply each of the divided regions under predetermined conditions. Since the timing of supplying the resist solution is controlled, the in-plane uniformity of the film thickness of the resist film can be improved as described below.
[0042]
That is, as described above, the resist solution 60 discharged from the supply nozzle 6 collides with the wafer W and spreads, and a phenomenon occurs in which the resist solution 60 is attracted to the respective coating start positions. However, the application area of the wafer W is divided into areas A, B, and C, and as will be described later, the application sequence and application direction (nozzle direction) of each area are set to predetermined conditions. Therefore, the phenomenon that the resist solution 60 is attracted to increase the thickness of this portion occurs only in the region. Accordingly, each of the A, B, and C regions has a smaller area than the entire coating region of the wafer W, and the amount of resist solution attracted to the coating start position side is small, so that the film thickness on the coating start position side is large. However, the degree is considerably relaxed compared with the case where the wafer W is not divided.
[0043]
For example, in this example, in the region B, as shown in FIG. 7A, the film thickness on the application start position y3 side is thicker than the application end position y2 side, and in the region A, the film thickness is shown in FIG. As shown in FIG. 7C, the coating start position y1 side is thicker, but the width of the film thickness distribution does not divide the wafer W. Compared to the case, the in-plane uniformity of the film thickness is enhanced.
[0044]
Here, with respect to the application sequence and application direction (nozzle travel direction) conditions of each region, an example in which the wafer W is divided into two regions, a first region 71 and a second region 72, will be described with reference to FIG. explain. Even if the coating area of the wafer W is divided, the resist solution is drawn toward the coating start position as described above. Therefore, if the start points of adjacent coating areas are adjacent to each other, the resist solution is drawn to this boundary portion. As the amount of the resist solution increases, the thickness of the portion becomes extremely thick (see FIG. 8A). Here, the arrows in the figure indicate the application direction.
[0045]
Therefore, in order to improve the in-plane uniformity of the film thickness, as shown in FIG. 8B, the application direction is determined so that the application start positions of the adjacent application regions are not adjacent to each other, or FIG. ), It is required to determine the application sequence and the application direction.
[0046]
In the above-described example, the application order is determined so that the application start position y4 of the A area is separated from the application start position y3 of the B area (the application direction in the A area is determined), and the application start position y1 of the C area is B. Since the application direction of the C region is determined so as to be away from the application start point y3 of the region, the in-plane uniformity of the film thickness is increased.
[0047]
Further, as shown in FIG. 8C, the application end position of the first region 71 and the application start position of the second region 72 are adjacent, as in the case where the application directions of adjacent regions are the same. In this case, if the application sequence is set so that the application is performed continuously from the first area 71 to the second area 72, these two areas are applied together, so that the first application area is eventually obtained. The resist solution is drawn toward the coating start position side, and the film thickness of this portion becomes considerably thick.
[0048]
Therefore, in this case, the application sequence is set so that the application end position of the first area 71 and the application start position of the second area are not continuously applied, and after the second area is applied first, The timing of supplying the resist solution to the supply nozzle 6 by controlling the movement of the supply nozzle 6 and the wafer W and the opening / closing of the opening / closing valve 68 is controlled so as to apply one region.
[0049]
As described above, when the application start positions of the adjacent application areas are not adjacent to each other, and when the application directions are the same for the adjacent areas, the front side of the application direction (the first example in FIG. 8C). If the coating end position in the region) and the coating start position on the leading side in the coating direction (the second region in the example of FIG. 8C) are not continuously coated, the resist film as described above The in-plane uniformity of the film thickness can be improved, and the application order and the application direction can be freely set within this range.
[0050]
For this reason, in the above-described example in which the wafer W is divided into three parts, the application is not limited to the application conditions described above. For example, as shown in FIG. 9A, first, application is performed from the application start position y3 to the application end position y2 in the B region. After coating in the direction, the A area is coated in the coating direction from the coating start position y4 to the coating end position y3, and then the C area is coated in the coating direction from the coating start position y2 to the coating end position y1. Alternatively, for example, as shown in FIG. 9B, first, the A area is applied in the application direction from the application start position y4 to the application end position y3, and then the B area is changed from the application start position y2 to the application end position y3. Even if coating is performed in a coating direction toward the coating end position y2 from the coating start position y1 to the coating end position y2 for the C region, high in-plane uniformity is ensured. It is possible.
[0051]
As described above, in the present invention, since the uniformity of the film thickness can be increased in the application of the resist film, the productivity of the resist film can be increased. In addition, since the uniformity of the film thickness can be improved by controlling the coating direction and the coating sequence, it is not necessary to control the profile of the substrate temperature or the like, which has been conventionally performed in order to increase the uniformity of the film thickness. Thus, the cost of the device itself can be reduced.
[0052]
Next, another application example of the present invention will be specifically described with reference to an example in which the application region of the wafer W is divided into five as shown in FIG. In this example, the wafer W is aligned with the notch 43 facing left, the coating area is divided into three in the Y direction, and the central area is further divided into three in the X direction, thus A, It is divided into five areas B, C, D and E.
[0053]
First, as shown in FIG. 10A, with respect to the C region of the wafer W, a coating start position is set in the vicinity of the A region, and the resist solution 60 is applied in the coating direction proceeding from here to the E region side. As shown in FIG. 10B, a coating start position is set on the side farther from the C region with respect to the A region of the wafer W, and the resist solution 60 is applied in the coating direction proceeding from here to the C region side. Then, as shown in FIG. 10 (c), a coating start position is set on the side far from the C region with respect to the E region of the wafer W, and the resist solution 60 is coated in the coating direction proceeding from here to the C region side. Do.
[0054]
Thereafter, as shown in FIG. 11A, the wafer W is rotated 90 degrees to the left so that the notch 43 faces downward, for example, and coating starts on the side farther from the C region than the B region of the wafer W. The position is set, and the resist solution 60 is applied in the application direction proceeding from here to the C region side. Finally, as shown in FIG. 11B, the D region of the wafer W is farther from the C region. The application start position is set, and the resist solution 60 is applied in the application direction that proceeds from this position toward the C region. At this time, the movement of the supply nozzle 6 and the wafer holder 2 and the rotation of the wafer W are controlled by the control unit C via the nozzle / wafer drive unit 36 and the Z drive / θ rotation drive unit 26, respectively. The timing of supplying the resist solution 60 is also controlled by the control unit C.
[0055]
Also, in this example, the movement width in the X direction of the supply nozzles in the B, C, and D regions is smaller than that in the A and E regions. It is desirable to use a structure whose size changes. As such a mask member, for example, a structure as shown in FIG. 12 can be adopted. In this example, the mask member 8 includes a pair of receiving members 81, 81 provided apart from each other in the X direction. The receiving members 81 and 81 are driven so that the interval thereof changes according to the stroke of the supply nozzle 6 in the X direction, and is configured to be always located at the turning point of the supply nozzle 6.
[0056]
For example, as shown in the drawing, the receiving members 81, 81 are formed in a channel shape on the upper surface side, and include side walls 82 for preventing dripping of the resist solution except for the front end surface. The resist solution transmitted from the tip surface is sucked and removed by a suction hole (not shown).
[0057]
The receiving members 81 and 81 are connected to the receiving member drive mechanism 84 via, for example, an L-shaped arm 83 extending along the X direction. The drive mechanism 84 is shown in FIGS. It is fixed to a linear slide mechanism indicated by 53, and moves in the Y direction integrally with the linear slide mechanism 53. As the receiving member driving mechanism 84, for example, a stepping motor and a linear gear can be used. The receiving member driving mechanism 84 is connected to the control unit C, and the receiving member 81 is substantially matched with the X-direction stroke of the supply nozzle 6, that is, the X-direction width of the B, C, and D regions. , 81 are controlled.
[0058]
Also in this example, by setting an appropriate Y-direction feed pitch and a coating start position and a coating end position of each area corresponding to the spread amount of the resist solution on the wafer W, the divided areas are set. A uniform resist film can be formed evenly.
[0059]
In this example, the application area of the wafer W is divided into five parts, but the application start positions of the adjacent application areas are not adjacent to each other, and the application end position and the front area of the front area in the application direction are not adjacent to each other. Since the application order and the application direction are set so that the application start position is not continuously applied, the in-plane uniformity of the film thickness is increased. At this time, in this example, the supply nozzle 6 is configured to move only in the X direction. However, by rotating the wafer W, the application direction and the movement direction of the supply nozzle 6 can be aligned, and the setting is thereby performed. Application can be performed in the applied application sequence and application direction. Further, since the coating area of the wafer W is divided into five, the area of the divided area becomes smaller, and the width of the film thickness distribution of the resist solution in the divided area becomes smaller. Application processing of a resist solution with high in-plane uniformity can be performed.
[0060]
FIG. 13 shows another example in which the coating area of the wafer W is divided into five. First, in FIG. 13A, coating is performed on the A area in the coating direction from the wafer peripheral side toward the C area, and then on the E area in the coating direction from the C area toward the wafer peripheral side. Subsequently, as shown in FIG. 13B, the wafer W is rotated 90 degrees clockwise, and is applied in the application direction from the C region side to the wafer peripheral side with respect to the B region, and then to the D region. Coating is performed in a coating direction from the region toward the peripheral edge of the wafer. Finally, as shown in FIG. 13C, the wafer W is rotated 45 degrees counterclockwise, and the remaining C area is coated in the coating direction from the A and B areas to the D and E areas. Application is performed at an angle of 45 degrees with respect to one side of the circuit formation region.
Also in this example, each of the divided areas is set by setting an appropriate Y-direction feed pitch and a coating start position and a coating end position of each area corresponding to the spread amount of the resist solution on the wafer W. A uniform resist film can be formed evenly.
[0061]
Also, in order to prevent the application start positions of adjacent application areas from being adjacent to each other, and so as not to continuously apply the application end position of the area on the near side in the application direction and the application start position of the preceding area, Since the coating direction is set, the in-plane uniformity of the film thickness is increased. Further, in the last C area, the respective folding positions of the nozzle operation are equally distributed to the surrounding areas A, B, D, E, so that the resist at the folding position and each area A, B, D, E When the resist applied to the substrate is mixed, there is little rise in the mixed portion, and a uniform film can be formed.
[0062]
Next, still another application example of the present invention will be described by taking as an example the case where the application path of the resist solution 60 is formed in a spiral shape as shown in FIG. Such a coating path is achieved by moving the supply nozzle 6 in the diameter direction (for example, the X direction) of the wafer W while rotating the wafer W at a low speed of, for example, 20 to 30 rpm.
[0063]
In such an application example, for example, the application region is divided into two in the radial direction so as to be partitioned by a dotted line in FIG. 15A, and two regions, an A region including the central portion and a B region on the peripheral side thereof. A description will be given using an example divided into two. First, with respect to the B region of the wafer W, the application start position is set to the peripheral side, and the resist solution 60 is applied in the application direction proceeding inward in the drawing so as to draw a spiral toward the center side. The resist solution 60 is applied in a coating direction that proceeds outward in the drawing so that a coating start position is the center side and a spiral toward the peripheral side in the drawing is drawn. At this time, by setting an appropriate pitch and a coating start position and a coating end position of each region corresponding to the spread amount of the resist solution on the wafer W, a uniform resist film can be uniformly applied to each of the divided regions. It is formed.
[0064]
Also in this example, the application start positions of the adjacent application areas are not adjacent to each other, and the application end position of the front area in the application direction and the application start position of the front area are not continuously applied. In-plane uniformity of the resist film thickness is increased. In this way, the application start positions of the adjacent application areas are not adjacent to each other, and the application direction so as not to continuously apply the area application end position on the front side of the application direction and the application start position of the front area. For example, as shown in FIG. 15 (b), the application start position is set to the center side with respect to the B region of the wafer W, and from this point toward the peripheral side. The resist solution 60 is applied in a coating direction that proceeds outward in the drawing so as to draw a spiral, and then, with respect to the area A of the wafer W, the coating start position is set to the center side, and the spiral toward the peripheral side in the drawing is drawn. As described above, the resist solution 60 may be applied in the application direction proceeding outward in the drawing.
[0065]
FIG. 16 shows a mixing apparatus 50 that generates a resist having different viscosities when the wafer W is divided into five as described above and different resists, for example, resist solutions having different viscosities are applied to the respective regions. This mixing apparatus 50 includes a resist tank 65 shown in FIG. 1, a thinner tank 45 that stores thinner, a mixed liquid supply pipe 49 that supplies a mixed liquid of resist liquid and thinner to the supply nozzle 6, and a mixed liquid supply pipe. A resist solution supply pipe 48 for supplying a resist solution to 49; a thinner supply tube 37 for supplying thinner to the mixed solution supply pipe 49; and a resist solution that sucks up the resist solution in the resist tank 65 and introduces it into the resist solution supply pipe 48. Bellows pump 85, thinner bellows pump 46 that sucks up the thinner in thinner tank 45 and introduces it into thinner supply pipe 37, mixer 47 that further stirs and mixes the mixed solution of resist solution and thinner, and stirs and mixes in this mixer 47 Viscosity sensor 70 for measuring the viscosity of the mixed liquid, resist bellows pump 85 and thinner bellows pump 46 And a control unit 86 for controlling the operation amount for example a linear actuator or the like.
[0066]
The measurement result by the viscosity sensor 70 is input to the control unit 86, and both the bellows pumps 85 and 46 are controlled based on the measurement result. Such a mixing device 50 corresponds to the viscosity adjusting means of the present invention. The device 50 adjusts the viscosity of the resist as appropriate by mixing the resist and the thinner. To supply. As the viscosity sensor 70, for example, there is a sensor using a torsional vibrator using a piezoelectric ceramic as a drive source.
[0067]
According to such a method, when different ICs are formed on one wafer, for example, when five types of special purpose ICs (ASICs) are formed in the respective regions on one wafer, Resist having a viscosity suitable for the IC in the region (5 divisions) can be applied. That is, resists having different viscosities have different concentrations, and thus the sensitivity of light and the like differ during the wafer exposure process, but resists having viscosities suitable for ICs in each region can be applied.
[0068]
Further, by using such a mixing apparatus 50, for example, as shown in FIG. 17A, the wafer W is moved at a low speed of 20 to 30 rpm with the supply nozzle 6 stopped and fixed on the peripheral region of the wafer W. As shown in the reference numeral 87, a resist is applied to the periphery of the wafer. Then, as shown in FIG. 17B, a resist is applied to the region other than the peripheral region of the wafer W while moving the supply nozzle 6 as indicated by reference numeral 88. At this time, the viscosity of the resist applied to the peripheral region is set higher than the viscosity of the resist 88 applied to the region other than the peripheral region. When the viscosity of the resist in the peripheral area of the wafer is increased in this way, a resist 'bank' can be formed in the peripheral area, and the occurrence of inconvenience that the resist flows from the peripheral edge of the wafer W can be suppressed. .
[0069]
In addition to making the resist viscosity variable, only the resist bellows pump 85 shown in FIG. 16 is used to control the amount of resist discharged from the supply nozzle 6 per unit time by controlling only the operation amount ( Hereinafter, the discharge amount may be simply variable. For example, as shown in FIG. 18A, the coating area on the wafer W is shifted from the center position (notch portion 43) and divided at the position of the dividing line 44 indicated by a broken line. First, in the area A having the smaller area. Then, coating is performed in a coating direction from the dividing line 44 side toward the peripheral edge side of the wafer W, and then, as shown in FIG. Apply in the direction of application.
[0070]
In this case, the application time in the area A is, for example, 5 seconds. On the other hand, the application time in the B region is 55 seconds, for example, and the discharge amount of the resist applied to the B region is smaller than the discharge amount of the resist applied to the A region, for example, a half amount. Thereby, first, a “bank” made of resist can be formed in the A region. Next, by applying with a small discharge amount with respect to the area B, the amount of resist drawn to the reference numeral 89 indicating the application start portion can be reduced, and at the end of application indicated by the reference numeral 96 shown in FIG. The end portion 96 and the discharge start portion 97 with a larger discharge amount in the A region than in the B region are mixed with each other and can be applied uniformly as shown in FIG.
[0071]
In each of the examples described above, the moving speed (scanning speed) of the supply nozzle 6 is constant, but this can be made variable. Thus, the scanning speed is changed for each region on the wafer W, and the film thickness is adjusted by changing the amount of resist supplied to each region of the wafer W, thereby obtaining a uniform film thickness. it can.
[0072]
Next, an outline of an example of a coating / developing apparatus in which the above developing apparatus is incorporated in a unit will be described with reference to FIGS. 19 and 20, reference numeral 9 denotes a loading / unloading stage for loading / unloading wafer cassettes. For example, 25 cassettes C are loaded by, for example, an automatic transfer robot. In a region facing the loading / unloading stage 9, a transfer arm 90 for the wafer W is provided so as to be freely rotatable in the X and Y directions and θ (rotation about the vertical axis). Further, on the back side of the delivery arm 90, for example, when viewed from the loading / unloading stage 9, the coating / developing unit U1 is on the right side, and the heating / cooling is on the left side, near side, and back side. System units U2, U3, U4 are arranged respectively, and for transferring wafer W between the coating / developing system unit and the heating / cooling system unit, for example, it can be moved up and down, moved left and right, and back and forth. A wafer transfer arm MA configured to be rotatable about a vertical axis is provided. However, in FIG. 20, the unit U2 and the wafer transfer arm MA are not drawn for convenience.
[0073]
In the coating / developing system unit, for example, two developing units 91 are provided in the upper stage, and a coating unit 92 including the two coating film forming apparatuses described above is provided in the lower stage. In the heating / cooling system unit, there are a heating unit, a cooling unit, a hydrophobic treatment unit, and the like.
[0074]
The above-mentioned portion including the coating / developing system unit and the heating / cooling system unit is referred to as a clean track. An exposure device 94 is connected to the back side of the clean track via an interface unit 93. Has been. The interface unit 93 transfers the wafer W between the clean track and the exposure device 94 by a wafer transfer arm 95 configured to be movable up and down, to the left and right, to the front and back, and to be rotatable about the vertical axis. Is to do.
[0075]
The flow of wafers in this apparatus will be described. First, the wafer cassette C in which the wafers W are stored from the outside is loaded into the loading / unloading stage 9, and the wafers W are taken out from the cassette C by the wafer transfer arm 390. Then, the wafer is transferred to the wafer transfer arm MA via a transfer table which is one of the shelves of the heating / cooling unit U3. Next, after the hydrophobic treatment is performed in the processing section of one shelf of the unit U3, a resist solution is applied by the coating unit 92 to form a resist film. The wafer W coated with the resist film is heated by the heating unit and then sent to the exposure device 94 through the interface unit 93, where exposure is performed through a mask corresponding to the pattern.
[0076]
Thereafter, the wafer W is heated by the heating unit, then cooled by the cooling unit, and then sent to the developing unit 91 for development processing to form a resist mask. Thereafter, the wafer W is returned to the cassette C on the carry-in / out stage 9.
[0077]
As described above, in the present invention, a resist solution is supplied to each of the divided application regions of the wafer W in a predetermined application order and / or a predetermined application direction, and the resist is applied to each of the divided regions on the surface of the wafer W. In this case, the phenomenon that the resist solution is attracted to the coating start position side and the film thickness of this portion increases occurs only in the region. The uniformity inside can be improved.
[0078]
In the present invention, the application examples are not limited to the above-described application examples. The application start positions of the adjacent divided areas are not adjacent to each other, and / or the application end positions and the other of the adjacent divided areas are not adjacent to each other. If the application end position and the application start position are not successively applied in this order when the application start position of the area is adjacent, the application order can be freely applied to the divided areas. And / or the application direction can be determined, and in this case, in-plane uniformity with a higher film thickness can be obtained.
[0079]
Further, the supply nozzle 6 and the wafer W are relatively moved. For example, the supply nozzle 6 may be fixed and the wafer W may be driven in the XY directions. Further, the driving mechanism of the supply nozzle 6 and the wafer holder 2 is not limited to the above example, and for example, a belt driving mechanism or the like may be used.
[0080]
Furthermore, in the above-described example, the supply timing of the resist solution to the supply nozzle 6 is controlled by opening / closing the opening / closing valve 68. However, the present invention is not limited to such a configuration. The timing of supplying the resist solution to the supply nozzle 6 may be controlled by controlling the operation 67 by the control unit C.
[0081]
Furthermore, although the resist solution has been described as an example of the processing solution, the present invention is not limited to this. For example, an interlayer insulating film material, a highly conductive material, a low dielectric material, a ferroelectric material, a wiring material, an organic metal, etc. It can be applied to materials, metal pastes such as silver paste, and the like. Further, the substrate is not limited to a semiconductor wafer, but may be an LCD substrate, an exposure mask, or the like. Here, in the present invention, “substantially horizontal” means to include a substantially horizontal state, and “substantially parallel” means to include a substantially parallel state.
[0082]
In the above embodiment, as shown in FIG. 16, the mixing apparatus 50 is used to adjust the resist viscosity. However, the present invention is not limited to this, and resists of other types are prepared in advance. Alternatively, the viscosity may be adjusted.
[0083]
【The invention's effect】
According to the present invention, the coating area of the substrate is divided, and a processing liquid is supplied to each of the divided areas in a predetermined coating order and / or a predetermined coating direction, and the processing liquid is divided into the divided areas. Since the liquid film is formed, the in-plane uniformity of the film thickness of the formed liquid film can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a coating film forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the coating film forming apparatus.
FIG. 3 is a perspective view for explaining a resist solution coating path;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a resist solution supply nozzle.
FIG. 5 is a plan view for explaining a divided area of a coating area of a wafer W;
FIG. 6 is a plan view for explaining an application example of a wafer W;
FIG. 7 is a plan view for explaining an application example of a wafer W;
8 is a plan view for explaining an application example of a wafer W. FIG.
9 is a plan view for explaining an application example of a wafer W. FIG.
10 is a plan view for explaining another application example of the wafer W. FIG.
11 is a plan view for explaining another application example of the wafer W. FIG.
FIG. 12 is a perspective view showing another example of a mask member.
FIG. 13 is a plan view for explaining another application example of the wafer W. FIG.
FIG. 14 is a perspective view for explaining still another application example of the wafer W. FIG.
FIG. 15 is a perspective view for explaining still another application example of the wafer W. FIG.
FIG. 16 is a control configuration diagram showing a mixing device that makes the viscosity of the resist variable.
FIG. 17 is a plan view showing a coating example when coating is performed using the mixing apparatus.
FIG. 18 is a plan view showing another application example when applying using the mixing apparatus.
FIG. 19 is a plan view showing a coating and developing apparatus provided with the coating film forming apparatus of the present invention.
FIG. 20 is a schematic perspective view showing the coating and developing apparatus.
FIG. 21 is a side view showing a conventional resist solution coating apparatus.
FIG. 22 is a plan view showing a method of applying a one-stroke writing resist solution.
FIG. 23 is a side view showing how the resist solution is supplied onto the wafer W;
24 is a side view showing a film thickness distribution of a resist film on the wafer W. FIG.
[Explanation of symbols]
W Semiconductor wafer
2 Wafer holder
26 Z drive / θ rotation drive unit
3 frames
36 Nozzle / Wafer Drive Unit
4,8 Mask member
5 Top plate
5a slit
50 mixing equipment
6 Supply nozzle
60 resist solution
63 Discharge hole
65 resist solution tank
68 Open / close valve

Claims

A substrate holder for holding the substrate substantially horizontally;
A supply nozzle for supplying a treatment liquid in a thin line shape to the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A driving mechanism for relatively driving the substrate holding part and the supply nozzle along the surface direction of the substrate;
A control unit for controlling the operation of the drive mechanism,
The control unit may apply a predetermined application sequence and / or a predetermined application to each of the divided application regions of the substrate so that application start positions of the divided regions adjacent to each other on the surface of the substrate are not adjacent to each other. The operation of the substrate holding part and / or the supply nozzle is controlled via the drive mechanism so that the processing liquid is supplied in the coating direction to form a liquid film on the entire surface of the circuit formation region of the substrate, and the supply nozzle A coating film forming apparatus configured to control the timing of supply of a processing liquid to a substrate from the substrate, and forming a liquid film of the processing liquid for each divided region of the substrate surface.

When the application end position of one of the adjacent divided areas and the application start position of the other area are adjacent to each other, the control unit continues the application end position and the application start position in this order. So that the processing liquid is supplied to each of the divided areas in a predetermined application sequence and / or a predetermined application direction so that the substrate holding part and / or the supply nozzle are not supplied. The coating film forming apparatus according to claim 1 , wherein the coating film forming apparatus is configured to control the operation of the coating film.

The drive mechanism is approximately orthogonal to one side of the circuit forming region while intermittently feeding the supply nozzle and the substrate holding portion relatively at a predetermined pitch in a direction substantially parallel to one side of the circuit forming region of the substrate. The coating film forming apparatus according to claim 1 , wherein the coating film forming apparatus is moved in a moving direction.

The drive mechanism is configured to relatively rotate the supply nozzle and the substrate holding unit around a vertical axis, and the control unit is positioned at the application end position of the divided area. A drive mechanism for controlling the rotation of the supply nozzle and the substrate holding portion relative to each other around the vertical axis before moving the supply nozzle and the supply nozzle to the application start position of the divided area to be applied next. The coating film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the coating film forming apparatus is configured to be performed via a gap.

The drive mechanism, and said supply nozzle and the substrate holding portion relatively to claim 1 or 2, characterized in that moving to draw a spiral on the surface of the substrate held by the substrate holder The coating film forming apparatus as described.

Comprising a viscosity adjusting means for adjusting the viscosity of the treatment liquid, coating according to any one of claims 1 to 5, characterized in that to supply the processing liquid of the divided regions different viscosities for each of the substrate Film forming device.

The coating film forming apparatus according to claim 6 , wherein the viscosity adjusting unit adjusts the viscosity of the processing liquid by diluting the processing liquid with a solvent.

Coating film forming apparatus according to any one of claims 1, characterized in that applying the treatment liquid while discharging the substrate from the supply nozzle to the processing liquid to the small diameter of the linear substrate 7.

The treatment liquid coating film forming apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a resist solution.

In a method for forming a liquid film of a coating solution on the entire surface of a circuit formation region of a substrate,
While relatively moving the substrate and the supply nozzle for supplying the processing liquid onto the substrate along the surface direction of the substrate, at least the first region on the substrate divided into the first and second regions On the other hand , supplying a treatment liquid in a thin line shape to form a liquid film on the entire surface of the first region ;
Said substrate, while relatively moving said supply nozzle along the surface direction of the substrate, so that its coating start position is not adjacent with respect to the coating start position in the supplying step of the first region, the second And a step of supplying a treatment liquid to the two regions in a thin line shape to form a liquid film on the entire surface of the second region .

The step of supplying the treatment liquid to the first and second regions includes moving the substrate on the substrate while moving the substrate intermittently in the Y direction substantially orthogonal to the X direction while moving the supply nozzle in the X direction. The coating film forming method according to claim 10, wherein the processing liquid is supplied from a supply nozzle.

The step of supplying the processing liquid to the first and second regions includes the step of supplying the processing liquid from the supply nozzle onto the substrate while changing the viscosity of the processing liquid for each of the divided regions. The coating film forming method according to claim 11 .

13. The method for forming a coating film according to claim 10, wherein the treatment liquid is a resist liquid.