JP4736938B2 - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイ用のガラス基板（ＬＣＤ基板）といった基板に対してレジスト液を塗布する液処理や加熱処理等の基板処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。

半導体製造装置の中には、装置内の雰囲気を排気しながら半導体ウエハ等の基板に対して処理を行う装置がある。この種の半導体製造装置としては、例えば基板を高速回転させながら液処理を行う塗布装置あるいは洗浄装置や、露光後の基板に対して現像を行う現像装置、あるいは熱板上に基板を置いて加熱処理を行う加熱処理装置等が挙げられる。

例えば塗布装置は、基板の保持部であるスピンチャックの周囲を囲むように複数のカップ体が設けられ、このスピンチャック上の基板に対してレジスト液等の塗布液を滴下し、基板をスピンさせて、塗布膜をその全面に形成する装置である。夫々のカップ体にはスピンにより飛散したミストを排気するための排気路が接続されており、各排気路は合流して工場の排気用力設備に接続されている。

ここで、各カップ体からの処理雰囲気の排気量は、塗布膜の面内均一性を左右し、またスピンにより飛散したミストが基板に再付着する作用に影響を及ぼすことから処理状態を決定する上で重要なファクターの一つとなる。このため、各カップ体と排気路との間にはダンパ等が設けられており、排気量はこれらダンパの開度等によって調整されるようになっている。

しかし、ダンパの開度の変更のように排気される流体に付与する圧力抵抗を変化させることによって排気量を調整する手法は、その下流側における排気路の圧力変化の影響を受けて制御ができなくなってしまう場合がある。例えば、ダンパによる調整は、ダンパの開度を変更してから塗布装置内の圧力が一定になるまでの応答時間が長いため、大気圧の変動や排気路に接続された他の装置の排気量変動等によって、下流側の排気路の圧力が短い周期で経時的に変化した場合には追従できなくなってしまう場合がある。また、装置の新設により排気量が増えた結果、排気路の平均的な圧力が大きく変化した場合等には、ダンパが全開となってしまったりして制御不能となってしまう場合もある。

このような問題に対して、特許文献１にはカップ体と排気路との間に装置内の雰囲気を強制排気するためファンを設け、ファンの回転数を一定にして、その吸込口側に設置した虹彩絞り機構を開閉することによって排気量の調整能力を高めた塗布装置が記載されている。しかし、本手法では虹彩絞り機構によって排気量を調整可能な幅が小さいため、虹彩絞り機構の能力を超える過度の排気路圧力の変化に対しては排気量を制御できなくなってしまうという問題がある。
特開平３−１８６３７９号公報：第４９９頁下段左側第８行目〜１７行目

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、処理雰囲気を排気しながら基板処理ユニット内で基板を処理するにあたって、工場の排気用力設備に接続された排気路の大きな圧力変化に対しても、その排気量を安定化させることが可能な基板処理装置、基板処理方法及びこの方法に用いられるプログラムを格納した記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、排気用力設備により排気される排気路を基板処理ユニットに接続し、この基板処理ユニット内の処理雰囲気を排気しながら基板に対して処理を行う基板処理装置において、
前記排気路に設置された第１の圧力検出手段と、
この第１の圧力検出手段よりも下流側の排気路に介設された排気量調節機構と、
この排気量調節機構よりも下流の排気路に設置された第２の圧力検出手段と、を備え、
前記排気量調節機構は、
前記基板処理ユニット内の排気量を調節するための吸引手段と、
前記第１の圧力検出手段の検出値が圧力設定値となるように、当該吸引手段の吸引量を制御するための第１の制御手段と、
前記吸引手段の上流側または下流側に設けられ、排気路の開口面積を調節するための開口面積調節機構と、
前記第２の圧力検出手段の検出値と予め設定された圧力範囲とを比較して、当該検出値がこの圧力範囲の上限値を超えた場合には、前記開口面積調節機構の開口面積を大きくし、その検出値が圧力範囲の下限値を下回った場合には、前記開口面積調節機構の開口面積を小さくする第２の制御手段と、を含み、前記排気路は、複数の基板処理ユニットに対して共通の排気路として構成され、
前記排気量調節機構は、各基板処理ユニットの運転状態の組み合わせと、前記圧力設定値とを対応付けたデータを記憶する記憶手段を含み、前記データに基づいて各基板処理ユニットの運転状態の組み合わせに対応する圧力設定値が選択されることを特徴とする。
また、各基板処理ユニットと前記共通の排気路との間に夫々ダンパが設けられ、各ダンパは、対応する基板処理ユニットの運転状態に応じて開度がオン状態またはオフ状態とされることが好ましい。
ここで、圧力検出手段は、排気路内の排気量を検出する流量計も含むものとする。この場合には、圧力設定値は、流量計が設けられた配管内の排気量の設定値（排気量設定値）を意味するものとする。

このとき、吸引手段はファンにより構成されていることが好ましく、開口面積調節機構は、虹彩絞り機構により構成されていることが好ましい。

また、前記基板処理ユニットは、基板を水平に保持すると共に回転自在な基板保持部と、この基板保持部に保持された基板を囲むように設けられたカップ体とを備えると共に、基板にノズルから処理液を供給した状態で、前記基板保持部を回転させるものであることが好適である。

本発明によれば、ファン等の吸引手段と虹彩絞り機構との２つの手段を用いてスピン処理装置等の基板処理ユニット出口側の排気路の圧力が一定になるような調整を行っている。この結果、例えば出力一定の吸引手段の吸引量を虹彩絞り機構の開度だけで調整する場合に比べて吸引量の調整幅が大きく、虹彩絞り機構単独の調整能力を超えるような排気路の圧力変動を打ち消して排気路の圧力を一定にすることが可能となり、基板処理ユニットからの排気量を一定に制御することができる。このため、基板に塗布した塗布膜が面内で不均一となったり、飛散したミストが基板に再付着したりすることが少なく、処理基板の歩留りを向上させることができる。

本発明を基板である半導体ウエハ（以下ウエハという）に対して塗布液であるレジスト液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニット（塗布装置）を含む基板処理装置に適用した実施の形態について説明する。本実施の形態に係る基板処理装置は、図１に示したように、複数台の塗布ユニット５と、これら塗布ユニット５に共通な排気路４と、この排気路４に設けられた排気量調節機構１とを備えている。

塗布ユニット５として、この例では便宜上３台の塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃが排気路４に接続されているものとする。これら３台の塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃは、レジスト液をウエハに塗布し、露光後のウエハを現像する後述の塗布、現像装置に例えば互いに積層して設けられており、各々図示しない筐体内に収納されている。

各塗布ユニット５（５ａ、５ｂ、５ｃ）は、ウエハＷを保持するスピンチャック５２と、このスピンチャック５２を駆動する駆動機構（スピンチャックモータ）５３と、スピンチャック５２を取り囲むように設置されたカップ体５１とを備えている。スピンチャック５２は、ウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平に保持する基板保持部としての機能を有している。駆動機構５３は軸部５３ａを介してスピンチャック５２と接続されており、スピンチャック５２をスピン（回転）、昇降させる役割を果たす。

カップ体５１は、その上部側に設けられた開口部がスピンチャック５２に保持されたウエハＷの周縁外側に位置するように設置されている。カップ体５１は、ウエハＷのスピンにより飛散したレジスト液を捕集してドレインとして排出したり、レジスト液のミストを含む処理雰囲気を装置外へ排気したりする役割を果たす。カップ体５１の側周面上端側は内側に傾斜しており、その底部側には凹部状をなす液受け部５１ａが設けられている。液受け部５１ａは、図示しない隔壁によりウエハＷの周縁下方側に全周に亘って外側領域と内側領域とに区画されている。外側領域の底部には貯留した塗布液等のドレインを排出するための図示しない廃液口が設けられている。また、内側領域の底部には処理雰囲気を排気するための二つの排気口５４、５５が設けられている。

このほか、塗布ユニット５（５ａ、５ｂ、５ｃ）には、ウエハＷより滴下したレジスト液を受け止めてカップ体５１の外側領域へ案内するリング部材や、図示しないメインアームとの協働作用によりスピンチャック５２へのウエハＷの受け渡しを行う昇降ピン等が設けられているが、便宜上これらの図示及び詳細な説明は省略する。また、塗布ユニット５には、夫々の塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃに対してレジスト液（薬液）を供給するための薬液ノズル５７が各筐体内に設けられている。この薬液ノズル５７は、スピンチャック５２に保持されたウエハＷ面に向かって昇降自在、塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃに向かって移動自在な構成を有している。そして、この薬液ノズル５７の一端側に設けられた細孔が各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃに保持されたウエハＷの表面の例えば中央部と対向して位置することによりウエハＷ表面へ向けてレジスト液を吐出することができるようになっている。なお便宜上、図１には５ａの塗布ユニットにのみ薬液ノズル５７を図示した。これら以外にも、各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの筐体内には、スピンチャック５２に保持されたウエハＷの周縁部に洗浄液を供給するための図示しない洗浄液ノズル等が設けられている。

また、図示を省略した各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの筐体の天井部には、清浄空気を供給するための図示しないフィルタユニットが設けられており、その底面には処理雰囲気を一定流量で排気するための図示しない排気部が設けられている。このような構成により、各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの周囲には、清浄空気のダウンフローが処理雰囲気として形成されるようになっている。そして、この処理雰囲気の一部がカップ体５１を介して排気口５４、５５からも排気されるようになっている。

ここで、各カップ体５１の底部に設けられた二つの排気口５４、５５には夫々排気路５６が接続されており、これらは合流して一つの排気路５６を構成している。そして各排気路５６には排気量規制手段としての排気ダンパ４３が介設されている。本実施の形態において、各排気ダンパ４３は、夫々の塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの運転状態に応じて、図示しない駆動部によりオン状態（開状態）、オフ状態（閉状態）とされ、カップ体５１を介して排出される処理雰囲気の排気量を調節する役割を有している。但し、排気ダンパ４３自体に塗布ユニット５内の処理雰囲気を強制排気する機能は有しておらず、排気ダンパ４３を通過する流体に付与する圧力抵抗を変化させることによって排気量を調節しているに過ぎない。このため、排気ダンパ４３のオン状態／オフ状態の切り替えと、後述する排気量調節機構１により排気ダンパ４３下流側の排気路の圧力を一定に保つ機能とが相俟って塗布ユニット５内の処理雰囲気の排気量を適切な量に調節することが可能となる。なお、本実施の形態では、排気ダンパ４３をオン状態とオフ状態との２つの状態に変化させる方式のものについて示しているが、塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの運転状態に応じて対応する排気ダンパの開度を調節できるような機構を有していてもよい。

各排気ダンパ４３の図示しない駆動部は、後述する制御装置２０に接続されており、排気ダンパ４３のオン状態／オフ状態は制御装置２０により制御される。また、上述した各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの駆動機構（スピンチャックモータ）５３もこの制御装置２０に接続されており、各スピンチャック５２の回転数はこの制御装置２０により制御されるように構成されている。そして、各排気ダンパ４３のオン状態／オフ状態は、夫々のスピンチャック５２が回転しているか否かの運転状態に応じて切り替えられるように制御されている。

各排気路５６は、排気ダンパ４３の下流で合流して１本の共通の排気路４となり、共通の排気路４の下流は工場全体の排気用力設備に接続されている。この排気路４には、塗布ユニット５からの排気量を調節するための排気量調節機構１が介設されている。排気量調節機構１は、制御部２と作動部３とから構成されており、制御部２は排気量調節機構１の上流側と下流側とに夫々設けられた第１の圧力計４１と第２の圧力計４２とに接続されている。以下、図２を用いて排気量調節機構１の詳細について説明する。

図２は、排気量調節機構１の構成を説明するための説明図である。排気量調節機構１は、塗布ユニット５から処理雰囲気を吸引する吸引手段としてのファン２５と、ファン２５の吸引能力を変更するための開口面積調節機構である可変オリフィス２８とを備えている。ファン２５は、例えば羽根車を有するターボ型の遠心式ファン等から構成され、モータ２４により羽根車を回転させて塗布ユニット５内の処理雰囲気を吸引し、ファン２５の下流へと強制的に排気する機能を有している。モータ２４は、ファン２５の駆動機構として、ファン２５を稼動させたり、停止させたりする機能を有し、インバータ制御等により羽根車の回転数を変化させてファン２５の吸引量を変更することができるようになっている。ここで、ファン２５の作動状態と、ファン２５上流の排気路４内の圧力との応答関係について説明すると、回転数をアップすることにより吸引量が増えるので、排気路４内の圧力を低下させる方向に作用し、反対に回転数をダウンさせると吸引量が減り、排気路４内の圧力を上昇させる方向に作用することになる。

次に、可変オリフィス２８について説明する。可変オリフィス２８は、虹彩絞り機構を備え、その開口面積を変化させることができるように構成されたオリフィスである。虹彩絞り機構は、例えば中央の開口部が略円形となるように重ね合わされた複数の金属片を回動させることによって開口部の面積を例えば「大、中、小」の三段階に変化させることができるように構成された調節機構である。具体例としては、例えば特開平３−１８６３７９に示された構成の虹彩絞り機構を用いることができる。２７は、この金属片を回動させるためのモータである。可変オリフィス２８の開口面積を小さくした場合には、ファン２５によって排気される流体に付与される流体抵抗が大きくなるのでファン２５からの排出量を小さくし、反対に開口面積を大きくするとファン２５からの排出量を大きくすることができる。ファン２５からの排出量はその吸引量に等しいので、可変オリフィス２８の開口面積を変更することによって回転数が一定の条件でのファン２５の能力を変更することができる。言い替えると、可変オリフィス２８の開口面積を大きくすることによってファン２５の吸引能力を向上させて排気路４内の圧力を低下させる方向に作用し、開口面積を小さくするとファン２５の吸引能力を低下させて排気路４内の圧力を上昇させる方向に作用することになる。

次に、制御部２の構成について説明する。制御部２は、ファン２５の吸引量を制御する第１の制御手段に相当する第１のコントローラ２３と、可変オリフィス２８の開度を制御する第２の制御手段に相当する第２のコントローラ２６と、塗布ユニット５が適用される塗布、現像装置等の半導体製造装置全体の動作を統括制御する制御装置２０とから構成されている。第１のコントローラ２３は、モータ２４の出力を変化させてファン２５の吸引量を調整し、各排気ダンパ４３の出口からファン２５までの排気路４の圧力を一定に保つ制御を実行することができる。第１のコントローラ２３は、ファン２５上流の排気路４に設けられた第１の圧力計４１と接続されており、排気路４の圧力「Ｐ_１」と圧力設定値「Ｐ_Ｔ」とを比較し、「Ｐ_１＞Ｐ_Ｔ」の場合にはファン２５の吸引量を増やしてＰ_１を低下させる調整を行い、「Ｐ_１＜Ｐ_Ｔ」となった場合には反対にファン２５の吸引量を減らしてＰ_１を上昇させる調整を行う機能を有している。

一方、第２のコントローラ２６は、モータ２７を作動させて可変オリフィス２８の開度を調整し、排気路４の末端が接続された工場の排気用力側の圧力の変化に応じてファン２５の吸引能力を変更するための制御を行うことができる。第２のコントローラ２６は、可変オリフィス２８下流の排気路４に設けられた第２の圧力計４２と接続されており、第２の圧力計４２の検出値「Ｐ_２」と、予め設定されている圧力範囲「Ｐ_Ｌ〜Ｐ_Ｕ」とを比較し、可変オリフィス２８の開度を「大、中、小」の３段階に変化させる制御を行う機能を有している。

次に、制御装置２０の構成について説明する。制御装置２０は、例えばプログラム格納部２１を有しているコンピュータからなり、プログラム格納部２１には当該塗布ユニット５の作用を含む塗布、現像装置全体の作用、つまり、基板搬送装置によるウエハＷの搬送に関する制御、塗布、現像装置によるウエハＷへのレジスト液等の塗布や加熱処理の動作に関する制御、排気ダンパ４３をオン状態またはオフ状態として排気量を調節する制御等についてのステップ（命令）群を備えたコンピュータプログラムが格納されている。そして、当該コンピュータプログラムが制御装置２０に読み出されることにより、制御装置２０は塗布、現像装置全体の作用を制御する。なお、このコンピュータプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶手段に収納された状態でプログラム格納部２１に格納される。

ここで、制御装置２０は第１のコントローラ２３に対してファン２５の稼働開始や停止を命令する機能や、圧力設定値「Ｐ_Ｔ」を設定する機能を有している。また、制御装置２０は第２のコントローラ２６に対して可変オリフィス２８の初期状態の開度や開度の変更を実行するしきい値となる圧力範囲「Ｐ_Ｌ、Ｐ_Ｕ」を設定する機能を有している。

更に制御装置２０内の記憶手段には、図３に示すようなデータテーブル２２が記憶されている。データテーブル２２は、排気量を適切に保つため、塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの各排気ダンパ４３のオン状態／オフ状態の組み合わせ、言い替えると各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの運転状態の組み合わせに応じて、第１のコントローラ２３に設定される圧力設定値「Ｐ_Ｔ」や第２のコントローラ２６に設定される圧力範囲「Ｐ_Ｌ、Ｐ_Ｕ」等の設定データの組み合わせが記録されたデータテーブルである。制御装置２０は、排気ダンパ４３のオン状態／オフ状態の組み合わせに応じてこれらの管理データの組み合わせを選択し、各コントローラ２３、２６の作動条件を設定することができるようになっている。

次に、本実施の形態の作用を説明する。まず、図１に示した５ａを例に塗布ユニットの動作について述べる。塗布ユニット５ａは、外部のメインアームからウエハＷを受け取ってスピンチャック５２に保持すると、駆動機構５３を作動させて例えば２，８００ｒｐｍの回転数でスピンチャック５２を回転させると共に、薬液ノズル５７から所定量のレジスト液を吐出し、遠心力を利用してレジスト液をウエハＷの表面全体に広げて塗布する。その後、一旦スピンチャック５２の回転数を例えば１００ｒｐｍ程度まで落とし、ウエハＷ周縁部の洗浄を行った後、再びその回転数を例えば２，４００ｒｐｍ程度にまで上げてレジスト液を乾燥させる振り切り乾燥を行う。

次いで、排気量調節機構１の動作を説明する。図４は、排気量調節機構１の動作の流れを説明するためのフローチャートである。制御装置２０は、予め塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの運転状態に基づいて各排気ダンパ４３をオン状態またはオフ状態とし、これらの状態の組み合わせに応じて各コントローラ２３、２６の作動条件の設定を行っている。制御装置２０は、この状態でファン２５の回転数を所定の基準回転数で作動させ、可変オリフィス２８の開度を「中」に設定して、各コントローラ２３、２６に排気量調節を開始させる（スタート）。

ファン２５が稼働を開始すると、第１のコントローラ２３は、第１の圧力計４１の検出値「Ｐ_１」が圧力設定値「Ｐ_Ｔ」と等しいか否かを判断する。「Ｐ_１＝Ｐ_Ｔ」となっている場合には、例えば一定周期毎にこの判断を繰り返す（ステップＳ１；Ｙ）。また、「Ｐ_１＝Ｐ_Ｔ」となっていない場合には次のステップへ進む（ステップＳ１；Ｎ）。ここで、「Ｐ_１＝Ｐ_Ｔ」になっているか否かの判断を行うにあたって、圧力設定値に対して例えばその設定値の３％以内の変動は許容し、この変動幅を超える状態となった場合に次のステップへ進むような構成としてもよい。

第１のコントローラ２３の動作と平行して、第２のコントローラ２６は、第２の圧力計４２の検出値「Ｐ_２」が所定の圧力範囲「Ｐ_Ｌ〜Ｐ_Ｕ」の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２）。「Ｐ_Ｌ≦Ｐ_２≦Ｐ_Ｕ」となっている場合には（ステップＳ２；Ｙ）、ファン２５は、可変オリフィス２８の開度が「中」の状態で適切な排気量を実現するのに十分な吸引能力を発揮できるので、可変オリフィス２８の開度をそのままの状態にして（ステップＳ３）次のステップへ進む。

一方、第２の圧力計４２の指示結果が「Ｐ_Ｌ≦Ｐ_２≦Ｐ_Ｕ」の範囲を外れている場合には（ステップＳ２；Ｎ）、第２のコントローラ２６は更に「Ｐ_２」が圧力上限側のしきい値「Ｐ_Ｕ」を超えているか否かを判断する（ステップＳ４）。「Ｐ_２＞Ｐ_Ｕ」となっている場合には（ステップＳ４；Ｙ）、例えば排気路４が接続されている工場の排気用力側の圧力変動によりファン２５下流の圧力が上昇した（排気用力側の吸引能力が低下した）結果、ファン２５の吸引能力が低下した状態となっている。そこで、第２のコントローラ２６は可変オリフィス２８の開度を「大」としてファン２５の吸引能力を向上させる方向に調整する制御を行い次のステップへ進む（ステップＳ５）。

これらの判断とは反対に、第２の圧力計４２の検出値が「Ｐ_Ｌ≦Ｐ_２≦Ｐ_Ｕ」、「Ｐ_２＞Ｐ_Ｕ」いずれの状態にもなっていない場合には（ステップＳ４；Ｎ）、ファン２５下流側の排気路４内の圧力は「Ｐ_２＜Ｐ_Ｌ」の状態になっていることになる。これは、例えば排気路４が接続されている工場の排気用力側の圧力が低下した（排気用力側の吸引能力が上昇した）結果、ファン２５の吸引能力が過剰に発揮される状態になっているといえる。そこで、第２のコントローラ２６は可変オリフィス２８の開度を「小」としてファン２５の吸引能力を抑制する方向に調整する制御を行い次のステップに進む（ステップＳ６）。

第２のコントローラ２６によるステップＳ２〜ステップＳ６の動作と並行して、第１のコントローラ２３は第１の圧力計４１の検出値「Ｐ_１」が圧力設定値「Ｐ_Ｔ」と一致するようにファン２５の回転数を変更する制御を行う（ステップＳ７）。以上の各ステップを実行した後、各コントローラ２３、２６は、最初の状態に戻ってステップＳ１〜Ｓ７の各動作を繰り返す。これによりファン２５上流側の排気路４内の圧力を一定値にする制御を実行し、各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃからの排気量が所定の適切な値に維持されることになる。

そして、各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃには順番にウエハＷが所定のタイミングで搬入され、既述のように塗布処理が行われるため、各塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの運転状態は変化していく。例えば、塗布ユニット５ａがレジスト液の塗布を行っており、残りの塗布ユニット５ｂ、５ｃにはウエハＷが搬入されていない状態であるという組み合わせや、塗布ユニット５ａがレジスト液の乾燥を行っており、塗布ユニット５ｂがレジスト液の塗布、塗布ユニット５ｃにはウエハＷが搬入されていない状態という組み合わせ等がある。制御装置２０は、このような塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃの運転状態の組み合わせに応じてデータテーブル２２から設定データ（Ｐ_Ｔ、Ｐ_Ｌ、Ｐ_Ｕ）を選択し、夫々のコントローラ２３、２６の作動条件を設定し直してから上記各ステップを実行することによりその条件に適合した排気量で排気を行うことができる。

図５は、各操作変数や制御対象の経時変化の一例を示したトレンド図である。図５（ａ）は、第２の圧力計４２の検出値「Ｐ_２」、即ち排気量調節機構１の下流側における排気路４内の圧力の経時変化を示したトレンド図である。図５（ａ）中の実線は所定の基準値（Ｐ_ＬとＰ_Ｕとの中間の値）に対する圧力「Ｐ_２」のずれ量を示している。また、可変オリフィス２８の開度を変更するしきい値となる「Ｐ_Ｌ、Ｐ_Ｕ」を破線で示し、「Ｐ_２」がこの範囲を超えて変化した場合には圧力制御ができなくなる制御上限値と制御下限値とを一点鎖線で示してある。

また、図５（ｂ）は可変オリフィス２８の開度の経時変化を示したトレンド図である。図５（ｂ）中の実線は、可変オリフィス２８の３段階開度「大、中、小」を示している。図５（ｃ）は、ファン２５の回転数の経時変化を示したトレンド図である。図５（ｃ）中の実線は、所定の基準回転数に対するファン２５の回転数の変化量をプラスマイナス表示で示している。図５（ｄ）は第１の圧力計４１の検出値「Ｐ_１」、即ち排気量調節機構１の上流側における排気路４内の圧力の経時変化を示したトレンド図である。図５（ｄ）中の実線は、圧力設定値「Ｐ_Ｔ」に対する「Ｐ_１」のずれ量を示している。また、図５（ｄ）の下方には、ファン２５の回転数の変更のみで制御が行われる「期間（Ａ）」と、ファン２５の回転数と可変オリフィス２８の開度変更とを組み合わせた制御が行われる「期間（Ｂ）」とを区別して示してある。

図５（ａ）〜図５（ｄ）の各図によれば、「期間（Ａ）」においては、圧力「Ｐ_２」がしきい値の範囲内で変化した結果（図５（ａ））、可変オリフィス２８の開度を変更せずに（図５（ｂ））、圧力「Ｐ_１」の変化をフィードバックしてファン２５の回転数を上下させ（図５（ｃ））、圧力「Ｐ_１」を略一定とする良好な圧力制御ができている（図５（ｄ））。

これに対して「期間（Ｂ）」においては、圧力「Ｐ_２」がしきい値「Ｐ_Ｌ、Ｐ_Ｕ」を上回ったり下回ったりする変動が発生しており（図５（ａ））、この結果、可変オリフィス２８の開度を調節してファン２５の吸引能力を変化させると共に（図５（ｂ））、圧力「Ｐ_１」の変化をフィードバックしてファン２５の回転数を上下させて（図５（ｃ））圧力「Ｐ_１」を調整している。工場の排気用力側の比較的大きな圧力変動に対しても、可変オリフィス２８の開度を変化させてファン２５の吸引能力を変更することによってこの変動を吸収し、更にファン２５の回転数を変化させることにより、制御対象である「Ｐ_１」を比較的良好に制御できていることが分かる。

本実施の形態によれば、ファン２５と可変オリフィス２８との２つの手段を用いて塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃ出口側の排気路４の圧力が一定となるような調整を行っている。この結果、例えば出力一定のファン２５を使って可変オリフィス２８の開度調整だけで圧力の調整を行う場合に比べて吸引量の調整幅が大きく、可変オリフィス２８単独の調整能力を超えるような排気路４の圧力変動を打ち消して排気路４の圧力を一定にすることが可能となり、塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃからの排気量を一定に制御することができる。このため、各スピンチャック５２に保持されたウエハＷに塗布したレジスト膜が面内で不均一となったり、飛散したレジスト液のミストがウエハＷに再付着したりすることが少なく、処理基板の歩留りを向上させることができる。

また、ファン２５と可変オリフィス２８とを組み合わせることによって、回転数を変更可能な範囲が比較的小さなファンであってもその吸引量を幅広く変化させることができる。このため、回転数の変更幅が広く、吸引量を広範囲に変更可能ファンを用いなくても工場の排気用力側の圧力変動に対応することが可能となる。この結果、能力の高い高価なファンを採用する必要がなくなり設備コストを低減する事ができる。

本実施の形態における排気量調節機構１では、ファン２５の下流に可変オリフィス２８を設置してファン２５の吸引能力を変更する構成としたがファン２５と可変オリフィス２８とを設置する順序はこの順序に限定されない。例えば、可変オリフィス２８をファン２５の上流側に設置してファン２５の吸引能力を変更してもよい。

また、本実施の形態においては第１のコントローラ２３によって第１の圧力計４１の検出値が圧力設定値「Ｐ_Ｔ」となるような制御を行うことにより塗布ユニット５ａ、５ｂ、５ｃからの排気量を一定に制御しているが、制御対象となる状態量はこれに限定されない。例えば、排気量調節機構１の上流側の排気路４に第１の圧力計４１の替わりに流量計を設置し、第１のコントローラ２３は、この流量計の検出値が例えば排気量設定値「Ｆ_Ｔ」と一致するようにファン２５の回転数を変更するような構成としてもよい。

また、本発明はレジスト液を塗布する塗布ユニット（塗布装置）に限定されず露光後の基板に対して現像を行う現像ユニット、レジスト膜から溶剤を揮発させるために基板を熱板で加熱するユニット、露光後の基板を熱板で加熱するユニット、あるいはレジスト液を塗布する前の基板表面に疎水化のための蒸気を供給する疎水化ユニット等に排気路を接続した装置に対して適用することができる。

次に上述の塗布ユニット５が適用された塗布、現像装置の全体構成の一例について簡単に説明する。図６は塗布、現像装置に露光装置が接続されたシステムの平面図であり、図７は同システムの斜視図である。図中Ｓ１はキャリアブロックであり、ウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリアＣ１を搬入出するための載置部１２１を備えたキャリアステーション１２０と、このキャリアステーション１２０から見て前方の壁面に設けられる開閉部１２２と、開閉部１２２を介してキャリアＣ１からウエハＷを取り出すためのトランスファーアームＣとが設けられている。

キャリアブロックＳ１の奥側には筐体１２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＳ２が接続されており、処理ブロックＳ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３及び液処理ユニットＰ４、Ｐ５と、搬送手段（メインアーム）１８、１９とが交互に設けられている。搬送手段１８、１９はこれら各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う役割を果たす。搬送手段１８、１９は、キャリアブロックＳ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３の一面側と、右側の液処理ユニットＰ４、Ｐ５側の一面側と、左側の一面側をなす背面部とで構成される区画壁により囲まれる空間内に置かれている。ここで、液処理ユニットＰ４、Ｐ５は、既述の本実施の形態に係る塗布ユニット５と同様に構成されている。

棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、液処理ユニットＰ４、Ｐ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段積層した構成とされている。積層された各種ユニットにはウエハＷを加熱(ベーク)する複数の加熱ユニット(ＰＡＢ)や、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

また液処理ユニットＰ４、Ｐ５は、レジスト液や現像液等の薬液収納部の上に下部反射防止膜塗布ユニット１３３、レジスト塗布ユニット１３４、ウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像ユニット１３１等を複数段、例えば５段に積層して構成されている。これらの液処理ユニットＰ４、Ｐ５夫々には、図１に示した排気路５６が設けられており、それらが共通の排気路４に合流して工場の排気用力設備に接続されている。そして、排気路４には、第１の圧力計４１と第２の圧力計４２とが設けられ、その中間に実施の形態に係る排気量調節機構１が介設されている。インターフェイスブロックＳ３は、処理ブロックＳ２と露光装置Ｓ４との間に前後に設けられる第１の搬送室３Ａ及び第２の搬送室３Ｂにより構成されており、夫々に昇降自在、鉛直軸回りに回転自在かつ進退自在なウエハ搬送機構１３１Ａ、１３１Ｂを備えている。

第１の搬送室３Ａには、棚ユニットＰ６及びバッファカセットＣＯが設けられている。棚ユニットＰ６にはウエハ搬送機構１３１Ａとウエハ搬送機構１３１Ｂとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡しステージ（ＴＲＳ）、露光処理を行ったウエハＷを加熱処理する加熱ユニット（ＰＥＢ）及び冷却プレートを有する高精度温調ユニット等が上下に積層された構成となっている。

続いて、この塗布、現像装置におけるウエハＷの流れについて説明する。先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣ１がキャリアブロックＳ１に搬入されると、ウエハＷは、トランスファーアームＣ→棚ユニットＰ１の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→搬送手段１８→下部反射防止膜形成ユニット（ＢＡＲＣ）１３３→搬送手段１８（１９）→加熱ユニット→搬送手段１８（１９）→冷却ユニット→疎水化処理ユニット→搬送手段１８（１９）→冷却ユニット→搬送手段１８（１９）→レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）１３４→搬送手段１８（１９）→加熱ユニット→搬送手段１８（１９）→冷却ユニット→搬送手段１９→棚ユニットＰ３の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ６の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ｂ→露光装置Ｓ４の順に搬送される。

露光処理を受けたウエハＷは、ウエハ搬送機構１３１Ｂ→棚ユニットＰ６の受け渡しステージ（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ６の加熱ユニット→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ６の温調ユニット→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ３の受け渡しステージ（ＴＲＳ）→搬送手段１９→現像ユニット１３１→搬送手段１８→棚ユニットＰ１の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→トランスファーアームＣの順で搬送され、キャリアＣ１に戻されて塗布、現像処理が完了する。

本発明の実施の形態に係る塗布ユニットの構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態に係る排気量調節機構の構成例を示す構成図である。 装置の運転状態に応じて設定される圧力設定値等を記録したデータテーブルの一例を示す説明図である。 排気量調節機構の動作の流れを説明するためのフローチャートである。 各操作変数や制御対象の経時変化の一例を示したトレンド図である。 本発明に係る塗布ユニットが適用される塗布、現像装置の平面図である。 上記塗布、現像装置の斜視図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ 排気量調節機構
２ 制御部
３ 作動部
４ 排気路
５、５ａ、５ｂ、５ｃ
塗布ユニット
２０ 制御装置
２１ プログラム格納部
２２ データテーブル
２３ 第１のコントローラ
２４ モータ
２５ ファン
２６ 第２のコントローラ
２７ モータ
２８ 可変オリフィス
４１ 第１の圧力計
４２ 第２の圧力計
４３ 排気ダンパ
５１ カップ体
５１ａ 液受け部
５２ スピンチャック
５３ 駆動機構（スピンチャックモータ）
５３ａ 軸部
５４、５５ 排気口
５６ 排気路
５７ ノズル

Claims (10)

1. 排気用力設備により排気される排気路を基板処理ユニットに接続し、この基板処理ユニット内の処理雰囲気を排気しながら基板に対して処理を行う基板処理装置において、
   前記排気路に設置された第１の圧力検出手段と、
   この第１の圧力検出手段よりも下流側の排気路に介設された排気量調節機構と、
   この排気量調節機構よりも下流の排気路に設置された第２の圧力検出手段と、を備え、
   前記排気量調節機構は、
   前記基板処理ユニット内の排気量を調節するための吸引手段と、
   前記第１の圧力検出手段の検出値が圧力設定値となるように、当該吸引手段の吸引量を制御するための第１の制御手段と、
   前記吸引手段の上流側または下流側に設けられ、排気路の開口面積を調節するための開口面積調節機構と、
   前記第２の圧力検出手段の検出値と予め設定された圧力範囲とを比較して、当該検出値がこの圧力範囲の上限値を超えた場合には、前記開口面積調節機構の開口面積を大きくし、その検出値が圧力範囲の下限値を下回った場合には、前記開口面積調節機構の開口面積を小さくする第２の制御手段と、を含み、前記排気路は、複数の基板処理ユニットに対して共通の排気路として構成され、
   前記排気量調節機構は、各基板処理ユニットの運転状態の組み合わせと、前記圧力設定値とを対応付けたデータを記憶する記憶手段を含み、前記データに基づいて各基板処理ユニットの運転状態の組み合わせに対応する圧力設定値が選択されることを特徴とする基板処理装置。
2. 各基板処理ユニットと前記共通の排気路との間に夫々ダンパが設けられ、各ダンパは、対応する基板処理ユニットの運転状態に応じて開度がオン状態またはオフ状態とされることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記吸引手段はファンにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記開口面積調節機構は、虹彩絞り機構により構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
5. 前記基板処理ユニットは、基板を水平に保持すると共に回転自在な基板保持部と、この基板保持部に保持された基板を囲むように設けられたカップ体とを備えると共に、基板にノズルから処理液を供給した状態で、前記基板保持部を回転させるものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 排気用力設備により排気される排気路を基板処理ユニットに接続し、基板処理ユニット内の処理雰囲気を排気しながら基板に対して処理を行う基板処理方法において、
   前記排気路の圧力を検出する第１の圧力検出工程と、
   この第１の圧力検出工程が行われる部位よりも下流側の排気路で排気量調節を行う排気量調節工程と、
   この排気量調節工程が行われる部位よりも下流の排気路の圧力を検出する第２の圧力検出工程と、を含み、
   更に、前記排気量調節工程は、
   前記基板処理ユニット内の排気量を調節するための吸引工程と、
   前記第１の圧力検出工程における圧力検出結果が圧力設定値となるように、当該吸引工程における吸引量を制御する第１の制御工程と、
   前記吸引工程が行われる部位の上流側または下流側において排気路の開口面積を調節するための開口面積調節工程と、
   前記第２の圧力検出工程における圧力検出結果と設定された圧力範囲とを比較して、当該圧力検出結果がこの圧力範囲の上限値を超えた場合には、前記開口面積調節工程にて調節される排気路の開口面積を大きくし、その検出結果が圧力範囲の下限値を下回った場合には、開口面積調節工程にて調節される排気路の開口面積を小さくする第２の制御工程と、を含み、
   前記排気路は、複数の基板処理ユニットに対して共通の排気路として構成され、
   前記排気量調節工程は、各基板処理ユニットの運転状態の組み合わせと、前記圧力設定値とを対応付けたデータを予め記憶しておく記憶工程と、前記データに基づいて各基板処理ユニットの運転状態の組み合わせに対応する圧力設定値を選択するデータ選択工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
7. 各基板処理ユニットと前記共通の排気路との間に夫々ダンパが設けられ、各ダンパに対応する基板処理ユニットの運転状態に応じて夫々のダンパの開度をオン状態またはオフ状態とする切替工程を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
8. 前記吸引工程においてはファンを用いることを特徴とする請求項６または７に記載の基板処理方法。
9. 前記開口面積調節工程においては虹彩絞り機構を用いることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の基板処理方法。
10. 排気用力設備により排気される排気路を基板処理ユニットに接続し、この基板処理ユニット内の処理雰囲気を排気しながら基板に対して処理を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項６ないし９のいずれか一つに記載された基板処理方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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