JP4519035B2 - 塗布膜形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、基板上に塗布液の膜を形成する塗布膜形成装置に関し、特に、略水平に保持され且つ回転制御がなされる基板の上面に塗布液を滴下し、塗布液を膜状に拡散して塗布膜を形成する塗布膜形成装置に関する。
半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィ工程においては、例えば被処理基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと称呼する）上に塗布液であるレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる加熱処理（ポストエクスポージャベーキング）、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われ、ウエハ上に所定のレジストパターンが形成される。
これらの一連の処理工程のうち、レジスト塗布工程においては、例えば特許文献１に示されるようなスピンコーティング法を用いた塗布膜形成装置が知られている。図７は、特許文献１に示される塗布膜形成装置の構成を一部簡略化して示した図である。図７に示される塗布膜形成装置２００においては、ウエハＷを載置固定したスピンチャック２０１を回転させ、ウエハＷ上面の中心部に、溶剤供給機構２０２によりノズル２０３からレジスト液の溶媒としての溶剤（シンナー等）が先ず滴下されて拡散され、次いで、レジスト供給機構２０４によりノズル２０５からレジスト液が滴下される。そして、滴下されたレジスト液は、ウエハＷの回転力と遠心力とによりウエハ中心部から周縁部に向けて渦巻状に拡散されて塗布される。
特開平７−３２０９９９号公報
ところで、特許文献１に示すようなスピンコーティング法を用いた塗布処理においては、ウエハＷ上で拡散されるレジスト液のうち、余分なレジスト液はウエハＷの回転力によりウエハＷ外に振り切られる。振り切られ、飛散したレジスト液のうち、一部は塗布カップ２０６内に収容され、一部はウエハＷの周辺においてミスト状の雰囲気となる。このため、特許文献１に示される構成にあっては、塗布カップ２０６の下方に排気口２０７が設けられ、ウエハＷの周辺に発生したミストを排気口２０７から吸引するようになされている。
しかしながら、図７に示すように塗布カップ２０６の上方が開放され、排気口２０７がウエハＷの下方に配置される構成の場合、形成される排気流路の影響により、膜厚が不均一になるという技術的課題があった。
即ち、図示するように排気口２０７からウエハＷ周辺のミストを吸引する場合、ミストはウエハＷ上方の外気と共に吸引され、上方から下方に向けて排気流路が形成される。その結果、ウエハＷの中央部よりも周縁部に強い風圧が加わり、周縁部が早く乾燥し、乾燥したレジスト上にさらにレジスト液が塗布されるため、ウエハＷの中央部よりも周縁部の膜厚が厚くなっていた。
即ち、図示するように排気口２０７からウエハＷ周辺のミストを吸引する場合、ミストはウエハＷ上方の外気と共に吸引され、上方から下方に向けて排気流路が形成される。その結果、ウエハＷの中央部よりも周縁部に強い風圧が加わり、周縁部が早く乾燥し、乾燥したレジスト上にさらにレジスト液が塗布されるため、ウエハＷの中央部よりも周縁部の膜厚が厚くなっていた。
また、図７に示すように塗布カップ２０６とウエハＷとの間には、大きな隙間Ｇが形成されるため、ウエハＷの上方にもミストが漏れて移動する。このため、ウエハＷの上方にまで移動したミストを全て排気口２０７から吸引するには、強力な吸引力を必要とするという課題もあった。
さらに、図７の構成において排気量を測定するには、排気流路の下流、即ち排気口２０７等に風速計や流量計を設置する必要があるが、その場合、ミストにより計測器が汚染され、精度よく排気量の測定ができないという問題があった。
さらに、図７の構成において排気量を測定するには、排気流路の下流、即ち排気口２０７等に風速計や流量計を設置する必要があるが、その場合、ミストにより計測器が汚染され、精度よく排気量の測定ができないという問題があった。
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、略水平に保持され且つ回転制御がなされる基板の上面に塗布液を滴下し、基板の回転力により塗布液を膜状に拡散して塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、塗布膜の膜厚を均一に形成できると共に、塗布膜形成中に基板周囲に飛散したミスト状の塗布液の基板上方への漏れを低減でき、且つ、前記ミスト状の塗布液の排気に要する吸引力を削減でき、且つ、排気量を精度よく測定することのできる塗布膜形成装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明にかかる塗布膜形成装置は、基板を略水平に保持し基板を回転制御する基板保持回転手段と、前記基板保持回転手段を収容する処理カップと、前記処理カップの排気口に設けられた吸引手段と、前記基板の上面に塗布液を滴下する塗布液供給手段とを具備し、前記基板上に滴下された塗布液を基板の回転力により膜状に拡散し、基板上面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、前記処理カップは、前記基板の出し入れを行うために上方に開放した開口部と、前記基板保持回転手段に保持された前記基板の下方において外気を吸引するための吸引口と、前記吸引口から吸引された外気と、前記基板への塗布膜形成時に生じる不要な雰囲気を排気するための排気口とを具備し、前記基板保持回転手段に保持された前記基板の周縁部と前記開口部とは、所定の間隙をもって配置されており、前記吸引手段の吸引により、前記基板保持回転手段に保持された前記基板の下方において、前記吸引口から前記排気口に至る排気流路が形成され、かつ前記間隙と前記排気流路とが連通していることを特徴としている。
このように処理カップの開口部と基板周縁部とが所定の間隙をもって配置されることにより、基板への塗布液の塗布が施される基板上方の処理空間と、排気・排液のための基板下方の空間とが分離される。これにより、処理カップ内で発生したミスト状の塗布液を含む不要な雰囲気の基板上方への漏れが抑制される。
また、処理カップ内において、外気を吸引するための吸引口と、処理カップ外に排気するための排気口とが設けられるため、処理カップ内に排気流路が形成され、小さな吸引力であっても、塗布膜形成処理によって発生したミストを排気することができる。
さらに、前記構成によれば、処理カップの開口部からは排気に伴う強い外気の流れ込みは起きず、基板周縁部における塗布液の乾燥が抑制される。これにより、膜厚分布の均一性に優れた塗布膜を得ることができる。
また、処理カップ内において、外気を吸引するための吸引口と、処理カップ外に排気するための排気口とが設けられるため、処理カップ内に排気流路が形成され、小さな吸引力であっても、塗布膜形成処理によって発生したミストを排気することができる。
さらに、前記構成によれば、処理カップの開口部からは排気に伴う強い外気の流れ込みは起きず、基板周縁部における塗布液の乾燥が抑制される。これにより、膜厚分布の均一性に優れた塗布膜を得ることができる。
また、前記吸引口には、吸気流量を測定する吸気量センサが設けられることが望ましい。
このように、排気流路の上流に位置する吸引口に吸気量センサが設けられることにより、吸気量センサがミストにより汚染されず、精度よく吸気流量を測定することができる。尚、前記処理カップの開口部と基板周縁部との間隙から流入する雰囲気流量は少ないため、この吸気流量は排気流量とほぼ同一の値である。
また、汚染がないことからメンテナンスに係るコストを低減することができる。
このように、排気流路の上流に位置する吸引口に吸気量センサが設けられることにより、吸気量センサがミストにより汚染されず、精度よく吸気流量を測定することができる。尚、前記処理カップの開口部と基板周縁部との間隙から流入する雰囲気流量は少ないため、この吸気流量は排気流量とほぼ同一の値である。
また、汚染がないことからメンテナンスに係るコストを低減することができる。
また、前記排気流路において、前記吸気量センサよりも下流には、前記不要な雰囲気の前記吸引口への逆流を抑制する逆流防止手段が形成されることが望ましい。
このように構成することによって、不要な雰囲気であるミストを吸引する吸引手段の駆動が停止した場合であっても、前記吸引口へのミストの逆流を抑制し、ミストによる吸気量センサの汚染を防止することができる。
このように構成することによって、不要な雰囲気であるミストを吸引する吸引手段の駆動が停止した場合であっても、前記吸引口へのミストの逆流を抑制し、ミストによる吸気量センサの汚染を防止することができる。
前記課題を解決するために、本発明にかかる塗布膜形成装置は、基板を略水平に保持し基板を回転制御する基板保持回転手段と、前記基板の上面に塗布液を滴下する塗布液供給手段とを具備し、前記基板上に滴下された塗布液を基板の回転力により膜状に拡散し、基板上面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、前記基板の出し入れを行うために上方に開放した開口部と、前記基板への塗布膜形成時に生じる不要な雰囲気を排気するための排気口と、外気を吸引するための吸引口とを有する処理カップと、前記不要な雰囲気を前記排気口から吸引する吸引手段とを備え、前記処理カップの開口部に収容された前記基板の周縁部と前記開口部とは、所定の間隙をもって配置され、かつ前記処理カップに収容された前記基板よりも下方には、前記吸引口から前記排気口に至る排気流路が形成されると共に、前記間隙と排気流路とが連通しており、前記吸引口には、吸気流量を測定する吸気量センサが設けられることを特徴としている。
また、前記課題を解決するために、本発明にかかる塗布膜形成装置は、基板を略水平に保持し基板を回転制御する基板保持回転手段と、前記基板の上面に塗布液を滴下する塗布液供給手段とを具備し、前記基板上に滴下された塗布液を基板の回転力により膜状に拡散し、基板上面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、前記基板の出し入れを行うために上方に開放した開口部と、前記基板への塗布膜形成時に生じる不要な雰囲気を排気するための排気口と、外気を吸引するための吸引口とを有する処理カップと、前記不要な雰囲気を前記排気口から吸引する吸引手段とを備え、前記処理カップの開口部に収容された前記基板の周縁部と前記開口部とは、所定の間隙をもって配置され、かつ前記処理カップに収容された前記基板よりも下方には、前記吸引口から前記排気口に至る排気流路が形成されると共に、前記間隙と排気流路とが連通しており、前記吸引口には、吸気流量を測定する吸気量センサが設けられ、前記排気流路において、前記吸気量センサよりも下流には、前記不要な雰囲気の前記吸引口への逆流を抑制する逆流防止手段が形成されることを特徴としている。
本発明にかかる塗布膜形成装置において、前記基板の周縁部と前記開口部とは、前記基板の径方向の距離が３ｍｍ以内、高さ方向の距離寸法が０．５〜２ｍｍの範囲であって、かつ処理カップ開口部よりも基板の周縁部の方が低くなる間隙をもって、配置されていることが望ましい。
また、前記処理カップの上部に係合し、前記基板の略密閉された処理空間を形成するための蓋体と、前記処理空間に塗布液の溶剤をミスト状に供給する雰囲気制御手段とを備え、前記雰囲気制御手段により前記処理空間にミスト状の溶剤が供給された状態で、前記塗布液供給手段により滴下された塗布液が前記基板保持回転手段による基板の回転制御により拡散されることが望ましい。
このように構成することにより、塗布膜形成中に拡散される溶剤の蒸発が抑制され、拡散される塗布液の先端側の乾燥固化を防止することができる。
したがって、より塗布液の膜厚の均一化が図れると共に、塗布液及び排気・排液の少量化を図ることができる。
また、前記課題を解決するために、本発明にかかる塗布膜形成装置は、基板を略水平に保持し基板を回転制御する基板保持回転手段と、前記基板の上面に塗布液を滴下する塗布液供給手段とを具備し、前記基板上に滴下された塗布液を基板の回転力により膜状に拡散し、基板上面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、前記基板の出し入れを行うために上方に開放した開口部と、前記基板への塗布膜形成時に生じる不要な雰囲気を排気するための排気口と、外気を吸引するための吸引口とを有する処理カップと、前記不要な雰囲気を前記排気口から吸引する吸引手段とを備え、前記処理カップの開口部に収容された前記基板の周縁部と前記開口部とは、所定の間隙をもって配置され、かつ前記処理カップに収容された前記基板よりも下方には、前記吸引口から前記排気口に至る排気流路が形成されると共に、前記間隙と排気流路とが連通しており、前記吸引口には、吸気流量を測定する吸気量センサが設けられ、前記排気流路において、前記吸気量センサよりも下流には、前記不要な雰囲気の前記吸引口への逆流を抑制する逆流防止手段が形成されることを特徴としている。
本発明にかかる塗布膜形成装置において、前記基板の周縁部と前記開口部とは、前記基板の径方向の距離が３ｍｍ以内、高さ方向の距離寸法が０．５〜２ｍｍの範囲であって、かつ処理カップ開口部よりも基板の周縁部の方が低くなる間隙をもって、配置されていることが望ましい。
また、前記処理カップの上部に係合し、前記基板の略密閉された処理空間を形成するための蓋体と、前記処理空間に塗布液の溶剤をミスト状に供給する雰囲気制御手段とを備え、前記雰囲気制御手段により前記処理空間にミスト状の溶剤が供給された状態で、前記塗布液供給手段により滴下された塗布液が前記基板保持回転手段による基板の回転制御により拡散されることが望ましい。
このように構成することにより、塗布膜形成中に拡散される溶剤の蒸発が抑制され、拡散される塗布液の先端側の乾燥固化を防止することができる。
したがって、より塗布液の膜厚の均一化が図れると共に、塗布液及び排気・排液の少量化を図ることができる。
本発明によれば、略水平に保持され且つ回転制御がなされる基板の上面に塗布液を滴下し、基板の回転力により塗布液を膜状に拡散して塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、塗布膜の膜厚を均一に形成できると共に、塗布膜形成中に基板周囲に飛散したミスト状の塗布液の基板上方への漏れを低減でき、且つ、前記ミスト状の塗布液の排気に要する吸引力を削減でき、且つ、排気量を精度よく測定することのできる塗布膜形成装置を得ることができる。
以下、本発明にかかる塗布膜形成装置につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る塗布膜形成装置としてのレジスト塗布処理ユニットを具備するレジスト塗布現像システムの概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のレジスト塗布現像システムの正面図であり、図３は、図１のレジスト塗布現像システムの背面図である。
図１に示すように、レジスト塗布現像システム１は、例えば２５枚のウエハＷをカセット単位で外部からレジスト塗布現像システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウエハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィ工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各処理ユニットを多段に配置してい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エハ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。
カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になされている。また、カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に沿って移動可能なウエハ搬送体７が設けられている。このウエハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ軸方向に配列された各カセットのウエハＷに対して選択的にアクセスできるよう構成されている。
さらにウエハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調ユニット６０やトランジションユニット６１に対してもアクセスできるようになされている。
カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。
処理ステーション３において、図１中の下側に、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。また、図１中の上側に、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。
処理ステーション３において、図１中の下側に、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。また、図１中の上側に、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。
また、第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４との間には、第１の搬送装置１０が設けられ、この第１の搬送装置１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
また、第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５との間には、第２の搬送装置１１が設けられ、この第２の搬送装置１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
また、第１の処理装置群Ｇ１には、ウエハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば図２に示すようにウエハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）２３、２４が下から順に５段に重ねられている。
また、第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。
また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室（ＣＨＭ）３５、３６がそれぞれ設けられている。
また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室（ＣＨＭ）３５、３６がそれぞれ設けられている。
また、図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温調ユニット（ＴＣＰ）６０、ウエハＷの受け渡しを行うためのトランジションユニット（ＴＲＳ）６１、精度の高い温度管理下でウエハＷを温度調節する高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４及びウエハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）６５〜６８が順に９段に重ねられている。
第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）７０、レジスト塗布処理後のウエハＷを加熱処理するプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４及び現像処理後のウエハＷを加熱処理するポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
また、第５の処理装置群Ｇ５では、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３、露光後のウエハＷを加熱処理する複数のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
また、第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１、ウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）９２、９３が下から順に４段に重ねられている。
また、第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４が配置されている。
また、第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４が配置されている。
また、インターフェイス部４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路４０上を移動するウエハ搬送体４１と、バッファカセット４２が設けられている。ウエハ搬送体４１は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向にも回転可能であり、インターフェイス部４に隣接した図示しない露光装置と、バッファカセット４２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
続いて、このように構成されたレジスト塗布現像システム１における一連のフォトリソグラフィ工程について説明する。
先ず、カセットステーション２において、未処理のウエハＷを収容したカセットＣから１枚のウエハＷが、ウエハ搬送体７により第３の処理装置群Ｇ３のトランジションユニット（ＴＲＳ）６１に搬送される。そこでウエハＷは、位置合わせが行われた後、アドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１へ搬送され疎水化処理が行われる。次いで高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４にて所定の冷却処理が行われ、第１の処理装置群Ｇ１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２２に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。尚、トラジション装置６１からレジスト塗布装置２０〜２２までのウエハＷの搬送は第１の搬送装置１０により行われる。
先ず、カセットステーション２において、未処理のウエハＷを収容したカセットＣから１枚のウエハＷが、ウエハ搬送体７により第３の処理装置群Ｇ３のトランジションユニット（ＴＲＳ）６１に搬送される。そこでウエハＷは、位置合わせが行われた後、アドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１へ搬送され疎水化処理が行われる。次いで高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４にて所定の冷却処理が行われ、第１の処理装置群Ｇ１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２２に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。尚、トラジション装置６１からレジスト塗布装置２０〜２２までのウエハＷの搬送は第１の搬送装置１０により行われる。
そして、ウエハＷは、第１の搬送装置１０により、第４の処理装置群Ｇ４のプリベーキング装置７１〜７４に搬送されて所定の加熱処理、即ちプリベーク処理が行われる。プリベークされたウエハＷは、周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４に搬送され、そこでウエハＷのエッジ部のみが露光処理される。
その後、ウエハＷは、高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３において冷却処理がなされ、インターフェイス部４のウエハ搬送体４１によりバッファカセット４２に一時保管される。
そしてバッファカセット４２に一時的に保持されたウエハＷは、ウエハ搬送体４１により取り出され、図示しない露光装置に引き渡され、そこで露光処理が行われる。
そしてバッファカセット４２に一時的に保持されたウエハＷは、ウエハ搬送体４１により取り出され、図示しない露光装置に引き渡され、そこで露光処理が行われる。
露光処理を終えたウエハＷは、再びインターフェイス部４を介して第５の処理装置群Ｇ５のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９に搬送され、そこで露光後の加熱処理が行われる。
次いでウエハＷは、第２の搬送装置１１により第２の処理装置群Ｇ２の現像処理装置３０〜３４に搬送されて現像処理が行われ、次いで第４の処理装置群Ｇ４のポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９に搬送されて、そこで、現像処理後の加熱処理が行われる。そしてウエハＷは、第３の処理装置群Ｇ３の高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４で冷却処理が行われ、ウエハ搬送体７によりカセットＣに戻される。
次いでウエハＷは、第２の搬送装置１１により第２の処理装置群Ｇ２の現像処理装置３０〜３４に搬送されて現像処理が行われ、次いで第４の処理装置群Ｇ４のポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９に搬送されて、そこで、現像処理後の加熱処理が行われる。そしてウエハＷは、第３の処理装置群Ｇ３の高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４で冷却処理が行われ、ウエハ搬送体７によりカセットＣに戻される。
続いて、本発明に係る塗布膜形成装置としてのレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２２について詳細に説明する。尚、複数配置されるレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２２は、夫々同様の構成を有しているものとし、以下ではレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０を例に、その構成について説明する。
図４は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０の第一の実施の形態の概略構成を示す断面図である。図示するように、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０は、ウエハＷを略水平姿勢で保持するスピンチャック５１と、スピンチャック５１を回転させる回転機構５２と、スピンチャック５１を昇降させる昇降機構５３と、スピンチャック４１を収容する処理カップ５５とを具備している。
尚、スピンチャック５１と回転機構５２とにより基板保持回転手段が構成される。
尚、スピンチャック５１と回転機構５２とにより基板保持回転手段が構成される。
また、スピンチャック５１は、図示しない吸引機構によってウエハＷを減圧吸着して保持することができるようになされている。また、処理カップ５５の上方からは、図示しないフィルターファンユニット（ＦＦＵ）から、清浄な空気がダウンフローとしてウエハＷに向けて供給されるようになっている。
また、ウエハＷの上方には、レジスト液の溶媒として、シンナー液等の溶剤を滴下するためのノズル５６が図示しない移動機構により水平方向及び鉛直方向に移動可能に設けられ、ノズル５６には溶剤供給手段５７により前記溶剤が供給されるようになされている。また、ノズル５６と同様に、ウエハＷの上方に、ノズル５８が図示しない移動機構により水平及び鉛直方向に移動可能に設けられ、レジスト供給機構５９によりノズル５８にレジスト液が供給されるようになっている。尚、レジスト供給機構５９及びノズル５８により塗布液供給手段が構成される。
また、処理カップ５５は、ウエハＷの外側を囲うように配置された外周部材４３と、外周部材４３の内側においてウエハＷの下方に近接してスピンチャック５１を囲うように配置された気流制御部材４４と、外周部材４３の内側で、気流制御部材４４よりも下方に配置された内カップ４５とからなる。
外周部材４３は、筒状の第１の鉛直壁４３ａと、この第１の鉛直壁４３ａの上部に内側に向けて延設された天井部４３ｂと、天井部４３ｂの内周縁に一体形成され、内壁面が外側下方に向けて傾斜した内周縁部４３ｃとからなる。尚、この内周縁部４３ｃにより、ウエハＷを処理カップ５５に対し出し入れするための開口部５５ｂが形成される。
また、気流制御部材４４はスピンチャック５１を囲うように円環状に形成され、夫々が排気流路を形成するために設けられた第１壁４４ａ、第２壁４４ｂ、第３壁４４ｃからなる。尚、第１壁４４ａは、外側下方に向けて傾斜して設けられ、処理カップ５５内に回収されるレジスト液を内カップ４５内に導くようになされている。また、第３壁４４ｃは、排気流路を形成するように設けられている。
また、内カップ４５は、外周部材４３の第１の鉛直壁４３ａより内側において筒状に形成され、第１の鉛直壁４３ａと共に外気の吸引口５５ａを形成する第２の鉛直壁４５ａと、第２の鉛直壁４５ａの下端から内側に形成された底部４５ｂとからなる。さらに、この底部４５ｂには、処理カップ５５内に発生するミストを排気するための排気口５５ｃと、内カップ４５内に回収されたレジスト液を排出するための排液口５５ｄとが形成されている。
また、このように形成された処理カップ５５内にウエハＷが収容されると、開口部５５ｂとウエハＷの周縁部とは、所定の間隙をもって配置される。即ち、図４に示されるように、前記基板の径方向の距離が３ｍｍ以内、高さ方向の距離寸法が０．５〜２ｍｍの範囲であって、かつ処理カップ開口部よりも基板の周縁部の方が低くなる間隙をもって、配置されている。
これにより、処理カップ５５内で振り切られて飛散した塗布液は、処理カップ５５の内周縁部４３ｃに衝突し、処理カップ５５内に回収される。
また、開口部５５ｂとウエハＷの周縁部との間隙から僅かに吸引されるため、処理カップ５５内でミスト状となったレジスト液を含む不要な雰囲気は、ウエハＷの上方へ漏れることない。なお、前記間隙から基板上方の雰囲気も吸引されるがその吸気量は極僅かであるため、基板周縁に位置する塗布液を他の部分の塗布液に比べて急速に乾燥させることはない。
これにより、処理カップ５５内で振り切られて飛散した塗布液は、処理カップ５５の内周縁部４３ｃに衝突し、処理カップ５５内に回収される。
また、開口部５５ｂとウエハＷの周縁部との間隙から僅かに吸引されるため、処理カップ５５内でミスト状となったレジスト液を含む不要な雰囲気は、ウエハＷの上方へ漏れることない。なお、前記間隙から基板上方の雰囲気も吸引されるがその吸気量は極僅かであるため、基板周縁に位置する塗布液を他の部分の塗布液に比べて急速に乾燥させることはない。
また、排気口５５ｃの下流には図示しない吸引装置（吸引手段）が設けられており、この吸引装置が駆動すると、ウエハＷの下方において、吸引口５５ａから排気口５５ｃに至るまでの排気流路が形成されるようになっている。
また、前記間隙と前記排気流路とは連通しているため、処理カップ５５内で発生したミストは、吸引口５５ａから吸引された外気と共に前記排気流路を通り、排気口５５ｃから排気される。
また、前記間隙と前記排気流路とは連通しているため、処理カップ５５内で発生したミストは、吸引口５５ａから吸引された外気と共に前記排気流路を通り、排気口５５ｃから排気される。
また、吸気量センサとして、流量を測定する流量計４６が吸引口５５ａ内に設けられる。即ち、流量計４６は、排気流路の上流に設けられ、ミストにより汚染されないようになされている。なお、前記したように前記間隙からの吸気量は僅かであるために、この吸気流量は排気流量とほぼ同一である。
このように、流量計４６により排気流量を実質的に測定できるため、ミスト発生部よりも上流側に排気流量センサの設置が可能であり、センサ部へのミストの付着等による測定誤差が生じず、より正確な排気量のモニタリングが可能という効果がある。
このように、流量計４６により排気流量を実質的に測定できるため、ミスト発生部よりも上流側に排気流量センサの設置が可能であり、センサ部へのミストの付着等による測定誤差が生じず、より正確な排気量のモニタリングが可能という効果がある。
このような構成において、図１に示した第１の搬送装置１０によりレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０にウエハＷが搬送されると、ウエハＷは昇降機構５３により上方に移動されたスピンチャック５１によって略水平に吸着保持される。
スピンチャック５１に吸着保持されたウエハＷは、昇降機構５３により処理カップ５５内に移動し収容され、ウエハＷの上面中央部にノズル５６から所定量の溶剤が滴下される。次いでスピンチャック５１は回転機構５２により回転され、ウエハＷ上に滴下された溶剤はウエハＷ上で拡散される。
そして、溶剤の拡散中にノズル５８からレジスト液が滴下され、溶剤の膜を介してレジスト液が拡散し、ウエハＷにレジスト膜が形成される。
尚、このとき、ウエハＷから周囲に飛散する余分なレジスト液は処理カップ５５によって回収され、一部はミストとなって、処理カップ５５内に発生する。
尚、このとき、ウエハＷから周囲に飛散する余分なレジスト液は処理カップ５５によって回収され、一部はミストとなって、処理カップ５５内に発生する。
一方、処理カップ５５においては、図示しない吸引装置が駆動することにより、吸引口５５ａから排気口５５ｃに至るまでの排気流路が形成され、処理カップ５５内のミストは不要な雰囲気として、吸引口５５ａから吸引された外気と共に前記排気流路を通り、排気口５５ｃから排気される。
以上のように本発明にかかる第一の実施の形態によれば、開口部５５ｂとウエハＷの周縁部とが微小な距離寸法になされ、ウエハＷへのレジスト塗布が施されるウエハＷの上方の処理空間と、排気・排液のためのウエハＷの下方空間とが分離される。これにより、基板周縁から振り切られた塗布液を処理カップ内に回収できると共に、処理カップ５５内で発生したミストのウエハＷ上方への漏れを抑制することができる。
また、処理カップ５５内に外気を吸引するための吸引口５５ａと、処理カップ５５外に排気するための排気口５５ｃとが形成される。これにより処理カップ５５内に排気流路が形成され、小さな吸引力であっても、塗布形成処理によって発生したミストを排気することができる。
また、前記のように排気流路が形成されるため、開口部５５ｂからは排気に伴う外気の強い流れ込みは起きず、ウエハＷの周縁部におけるレジストの乾燥が抑制される。これにより、膜厚分布の均一性に優れたレジスト膜を得ることができる。
さらに、排気流路の上流に位置する吸引口５５ａに流量計４６が設けられることにより、流量計４６がミストにより汚染されず、精度よく排気量を測定することができる。また、汚染がないことからメンテナンスに係るコストを低減することができる。
さらに、排気流路の上流に位置する吸引口５５ａに流量計４６が設けられることにより、流量計４６がミストにより汚染されず、精度よく排気量を測定することができる。また、汚染がないことからメンテナンスに係るコストを低減することができる。
続いて、本発明に係る塗布形成装置としてのレジスト塗布処理ユニットの第二の実施の形態について説明する。図５は、第二の実施の形態におけるレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の概略構成を示す断面図である。尚、図５において、図４に基づき説明したレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の第一の実施形態と同じ構成の部分については同じ符号で示し、その詳細な説明は省略する。
図５に示すレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０は、図４に示した第一の実施の形態の構成に対し、塗布処理が施される処理空間を密閉構造とする点において異なる。即ち、図５の構成においては、図４に示したスピンチャック５１及び処理カップ５５の構成に加え、処理カップ５５の上部開口を防ぐ蓋体５０を具備し、それらによって主要部が構成されている。
前記蓋体５０は、ドーム状に形成され、その上部中央には、複数の管路を有する軸部５０ａが形成されている。この軸部５０ａは吊持アーム５０ｂにより吊持され、吊持アーム５０ｂは、図示しない昇降機構により昇降移動制御がなされる。即ち、吊持アーム５０ｂの昇降移動により、処理カップ５５の上部に対し蓋体５０が垂直移動し、蓋体として開閉動作がなされるよう構成されている。尚、蓋体５０の下部周縁には、Ｏリング等のシール部材５０ｃが設けられており、蓋体５０と処理カップ５５とが接触（係合）した状態で、内部の処理空間が密閉するようになされている。
また、軸部５０ａには、溶剤を供給する溶剤供給機構５７に接続された第１の溶剤供給通路５０ｄと、レジスト液を供給するレジスト供給機構５９に接続されたレジスト液供給通路５０ｅが形成されている。第１の溶剤供給通路５０ｄの先端には溶剤をウエハＷ上に滴下するためのノズル１２が設けられ、レジスト液供給通路５０ｅの先端にはレジスト液をウエハＷ上に滴下するためのノズル１３が設けられている。尚、レジスト供給機構５９と、レジスト液供給通路５０ｅと、ノズル１３とにより塗布液供給手段が構成される。
また、軸部５０ａには、第２の溶剤供給通路５０ｆ及び乾燥空気供給通路５０ｇが形成され、第２の溶剤供給通路５０ｆは、循環通路１４に接続され、乾燥空気供給通路５０ｇは、乾燥空気供給管路２５に接続されている。
この場合、循環管路１４は、第２の溶剤供給通路５０ｆと排気口５５ｃに接続されており、この循環管路１４には、排気口５５ｃから順に、排気中の液体を分離する気液分離器１４ａ、送風ファン１４ｂ、フィルタ１４ｃ及び開閉弁１４ｄが介設されている。
さらに、循環管路１４の送風ファン１４ｂとフィルタ１４ｃとの間には、レジスト液の溶剤、例えばシンナー液Ｂを収容するタンク１４ｅに接続する吐出管１４ｆが接続されている。また、タンク１４ｅは図示しないキャリアガス供給源にキャリアガス供給管１４ｇを介して接続されている。
さらに、循環管路１４の送風ファン１４ｂとフィルタ１４ｃとの間には、レジスト液の溶剤、例えばシンナー液Ｂを収容するタンク１４ｅに接続する吐出管１４ｆが接続されている。また、タンク１４ｅは図示しないキャリアガス供給源にキャリアガス供給管１４ｇを介して接続されている。
これにより雰囲気制御手段が構成され、キャリアガス供給源からタンク１４ｅ中のシンナーＢ内に供給されるキャリアガス例えばＨｅガスによってシンナーＢが循環管路１４に流れ、循環管路１４内に流れる空気によってミスト状となって処理空間１５に供給されるようになされている。
一方、乾燥空気供給管路２５は、乾燥空気供給通路５０ｇと除湿器２５ｅとに接続され、この乾燥空気供給管路２５には、開閉弁２５ａ、フィルタ２５ｂ、送風ファン２５ｃ及び温度コントローラ２５ｄが介設されている。
この構成において、除湿器２５ｅにより所定の湿度例えば４０％以下に除湿された空気が、温度コントローラ２５ｄによって所定温度例えば室温（約２３℃）に設定されて処理空間１５内に供給されるように構成されている。
この構成において、除湿器２５ｅにより所定の湿度例えば４０％以下に除湿された空気が、温度コントローラ２５ｄによって所定温度例えば室温（約２３℃）に設定されて処理空間１５内に供給されるように構成されている。
以上、説明したレジスト塗布処理ユニット２０の構成によるレジスト塗布処理工程においては、次のように処理が行われる。
先ず、蓋体５０が上部に移動した状態でウエハＷが搬送され、ウエハＷは昇降機構５３により上方に移動されたスピンチャック５１によって略水平に吸着保持される。
先ず、蓋体５０が上部に移動した状態でウエハＷが搬送され、ウエハＷは昇降機構５３により上方に移動されたスピンチャック５１によって略水平に吸着保持される。
スピンチャック５１に吸着保持されたウエハＷは、昇降機構５３により処理カップ５５内に移動し、ウエハＷの上面中央部にノズル１２から所定量の溶剤が滴下される。次いでスピンチャック５１は回転機構５２により回転され、ウエハＷ上に滴下された溶剤はウエハＷ上で拡散される。そして、溶剤の拡散中にノズル１３からレジスト液が滴下される。
また、同時に、蓋体５０が降下して処理カップ５５に対して密閉し、処理空間１５を形成すると共に、循環管路１４中に供給されるミスト状シンナーが第２の溶剤供給通路５０ｆから処理空間１５内に供給され、この状態でレジスト液がウエハＷの表面全体に拡散される。
レジスト液がウエハＷの表面全体に拡散された後、開閉弁１４ｄを閉じると同時に開閉弁２５ａを開放して乾燥空気を処理空間１５内に供給して処理空間１５内のシンナー雰囲気を解除する。この際、処理空間１５内に乾燥空気を供給せずに、蓋体５０を上方に移動することにより処理空間１５内のシンナー雰囲気を解除するようにしてもよい。この雰囲気解除と同時に、振り切り乾燥によってレジスト膜を形成する。
尚、レジスト液の拡散処理において、ウエハＷから周囲に飛散する余分なレジスト液は処理カップ５５によって回収され、一部はミストとなって、処理カップ５５内に発生する。
処理カップ５５においては、図示しない吸引装置が駆動することにより、吸引口５５ａから排気口５５ｃに至るまでの排気流路が形成され、処理カップ５５内のミストは不要な雰囲気として、吸引口５５ａから吸引された外気と共に前記排気流路を通り、排気口５５ｃから排気される。
処理カップ５５においては、図示しない吸引装置が駆動することにより、吸引口５５ａから排気口５５ｃに至るまでの排気流路が形成され、処理カップ５５内のミストは不要な雰囲気として、吸引口５５ａから吸引された外気と共に前記排気流路を通り、排気口５５ｃから排気される。
以上のように本発明にかかる第二の実施の形態によれば、ウエハＷの表面にレジスト液を拡散させる際に、処理空間を密閉し、処理雰囲気中にレジスト液の溶剤（シンナー液）をミスト状にして供給することにより、拡散される溶剤の蒸発が抑制され、基板周縁部に拡散したレジスト液の乾燥固化を防止することができる。
したがって、前記の第一の実施の形態において得られる効果に加え、よりレジスト液の膜厚の均一化が図れると共に、レジスト液及び排気・排液の少量化を図ることができる。
したがって、前記の第一の実施の形態において得られる効果に加え、よりレジスト液の膜厚の均一化が図れると共に、レジスト液及び排気・排液の少量化を図ることができる。
尚、前記第一及び第二の実施の形態において説明したように、吸引口５５ａには、流量計４６が設けられる。しかしながら、排気口５５ｃから吸引を行う吸引装置が駆動停止した場合に、処理カップ５５内に残るミストが吸気口５５ａ内に逆流して流量計４６を汚染する虞がある。
そこで、図６の吸引口５５ａの周辺拡大図に示すように、排気流路における流量計４６よりも下流に、外気の吸引には影響しないがミストの逆流を抑制するよう傾斜した複数の気流制御板３３ａからなる逆流防止手段３３を設けるのが望ましい。この逆流防止手段３３を設けることで、より確実に流量計４６の汚染を防止することができる。
そこで、図６の吸引口５５ａの周辺拡大図に示すように、排気流路における流量計４６よりも下流に、外気の吸引には影響しないがミストの逆流を抑制するよう傾斜した複数の気流制御板３３ａからなる逆流防止手段３３を設けるのが望ましい。この逆流防止手段３３を設けることで、より確実に流量計４６の汚染を防止することができる。
また、前記実施の形態においては、被処理基板として半導体ウエハを例としたが、本発明における基板は、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板、ＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。
本発明は、例えば、半導体ウエハ等の基板を処理するレジスト塗布処理ユニットに適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。
１３ ノズル（塗布液供給手段）
１４ 循環管路（雰囲気制御手段）
１４ａ 気液分離器（雰囲気制御手段）
１４ｂ 送風ファン（雰囲気制御手段）
１４ｃ フィルタ（雰囲気制御手段）
１４ｄ 開閉弁（雰囲気制御手段）
１４ｅ タンク（雰囲気制御手段）
１４ｆ 吐出管（雰囲気制御手段）
１４ｇ キャリアガス供給管（雰囲気制御手段）
２０ レジスト塗布処理ユニット（塗布膜形成装置）
３３ 逆流防止手段
３３ａ 気流制御板
４６ 流量計（吸気量センサ）
５０ 蓋体
５１ スピンチャック（基板保持回転手段）
５２ 回転機構（基板保持回転手段）
５５ 処理カップ
５５ａ 吸気口
５５ｂ 開口部
５５ｃ 排気口
５０ｅ レジスト液供給通路（塗布液供給手段）
５０ｆ 第２の溶剤供給通路（雰囲気制御手段）
５８ ノズル（塗布液供給手段）
５９ レジスト供給機構（塗布液供給手段）
Ｂ シンナー（溶剤）
Ｗ ウエハ（基板）
１４ 循環管路（雰囲気制御手段）
１４ａ 気液分離器（雰囲気制御手段）
１４ｂ 送風ファン（雰囲気制御手段）
１４ｃ フィルタ（雰囲気制御手段）
１４ｄ 開閉弁（雰囲気制御手段）
１４ｅ タンク（雰囲気制御手段）
１４ｆ 吐出管（雰囲気制御手段）
１４ｇ キャリアガス供給管（雰囲気制御手段）
２０ レジスト塗布処理ユニット（塗布膜形成装置）
３３ 逆流防止手段
３３ａ 気流制御板
４６ 流量計（吸気量センサ）
５０ 蓋体
５１ スピンチャック（基板保持回転手段）
５２ 回転機構（基板保持回転手段）
５５ 処理カップ
５５ａ 吸気口
５５ｂ 開口部
５５ｃ 排気口
５０ｅ レジスト液供給通路（塗布液供給手段）
５０ｆ 第２の溶剤供給通路（雰囲気制御手段）
５８ ノズル（塗布液供給手段）
５９ レジスト供給機構（塗布液供給手段）
Ｂ シンナー（溶剤）
Ｗ ウエハ（基板）
Claims (7)
- 基板を略水平に保持し基板を回転制御する基板保持回転手段と、前記基板保持回転手段を収容する処理カップと、前記処理カップの排気口に設けられた吸引手段と、前記基板の上面に塗布液を滴下する塗布液供給手段とを具備し、前記基板上に滴下された塗布液を基板の回転力により膜状に拡散し、基板上面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
前記処理カップは、前記基板の出し入れを行うために上方に開放した開口部と、
前記基板保持回転手段に保持された前記基板の下方において外気を吸引するための吸引口と、
前記吸引口から吸引された外気と、前記基板への塗布膜形成時に生じる不要な雰囲気を排気するための排気口とを具備し、
前記基板保持回転手段に保持された前記基板の周縁部と前記開口部とは、所定の間隙をもって配置されており、前記吸引手段の吸引により、前記基板保持回転手段に保持された前記基板の下方において、前記吸引口から前記排気口に至る排気流路が形成され、かつ前記間隙と前記排気流路とが連通していることを特徴とする塗布膜形成装置。 - 前記吸引口には、吸気流量を測定する吸気量センサが設けられることを特徴とする請求項１に記載された塗布膜形成装置。
- 前記排気流路において、前記吸気量センサよりも下流には、前記不要な雰囲気の前記吸引口への逆流を抑制する逆流防止手段が形成されることを特徴とする請求項２に記載された塗布膜形成装置。
- 基板を略水平に保持し基板を回転制御する基板保持回転手段と、前記基板の上面に塗布液を滴下する塗布液供給手段とを具備し、前記基板上に滴下された塗布液を基板の回転力により膜状に拡散し、基板上面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
前記基板の出し入れを行うために上方に開放した開口部と、前記基板への塗布膜形成時に生じる不要な雰囲気を排気するための排気口と、外気を吸引するための吸引口とを有する処理カップと、
前記不要な雰囲気を前記排気口から吸引する吸引手段とを備え、
前記処理カップの開口部に収容された前記基板の周縁部と前記開口部とは、所定の間隙をもって配置され、かつ前記処理カップに収容された前記基板よりも下方には、前記吸引口から前記排気口に至る排気流路が形成されると共に、前記間隙と排気流路とが連通しており、
前記吸引口には、吸気流量を測定する吸気量センサが設けられることを特徴とする塗布膜形成装置。 - 基板を略水平に保持し基板を回転制御する基板保持回転手段と、前記基板の上面に塗布液を滴下する塗布液供給手段とを具備し、前記基板上に滴下された塗布液を基板の回転力により膜状に拡散し、基板上面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
前記基板の出し入れを行うために上方に開放した開口部と、前記基板への塗布膜形成時に生じる不要な雰囲気を排気するための排気口と、外気を吸引するための吸引口とを有する処理カップと、
前記不要な雰囲気を前記排気口から吸引する吸引手段とを備え、
前記処理カップの開口部に収容された前記基板の周縁部と前記開口部とは、所定の間隙をもって配置され、かつ前記処理カップに収容された前記基板よりも下方には、前記吸引口から前記排気口に至る排気流路が形成されると共に、前記間隙と排気流路とが連通しており、
前記吸引口には、吸気流量を測定する吸気量センサが設けられ、
前記排気流路において、前記吸気量センサよりも下流には、前記不要な雰囲気の前記吸引口への逆流を抑制する逆流防止手段が形成されることを特徴とする塗布膜形成装置。 - 前記基板の周縁部と前記開口部とは、前記基板の径方向の距離が３ｍｍ以内、高さ方向の距離寸法が０．５〜２ｍｍの範囲であって、かつ処理カップ開口部よりも基板の周縁部の方が低くなる間隙をもって、配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された塗布膜形成装置。
- 前記処理カップの上部に係合し、前記基板の略密閉された処理空間を形成するための蓋体と、
前記処理空間に塗布液の溶剤をミスト状に供給する雰囲気制御手段とを備え、
前記雰囲気制御手段により前記処理空間にミスト状の溶剤が供給された状態で、前記塗布液供給手段により滴下された塗布液が前記基板保持回転手段による基板の回転制御により拡散されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された塗布膜形成装置。
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