JP5216713B2

JP5216713B2 - 塗布処理装置、塗布処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体

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Publication number: JP5216713B2
Application number: JP2009180425A
Authority: JP
Inventors: 健一上田; 康治 ▲タカヤナギ▼
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2029-08-03
Also published as: JP2011035186A

Description

本発明は、塗布処理装置、塗布処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー処理では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に反射防止膜を形成するボトムコーティング処理、反射防止膜が形成されたウェハを加熱する加熱処理、加熱処理後のウェハを冷却して所定の温度に調節する温度調節処理、ウェハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェ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は、通常、塗布現像処理システムを用いて行われる。塗布現像処理システムは、例えばカセット単位でウェハを搬入出するための搬入出ステーションと、各種処理を行う複数の処理装置が配置された処理ステーションと、隣接する露光装置と処理ステーションとの間でウェハの受け渡しを行うためのインターフェイスステーション等を有している。

処理ステーションは、複数の処理装置が多段に配置された処理装置群を複数備えている。各処理装置群の間には、各処理装置にウェハを搬送する搬送装置が設けられている。そして、例えば温度調節装置で上述した温度調節処理が行われた後、搬送装置によってウェハがレジスト塗布装置に搬送され、当該レジスト塗布装置でレジスト塗布処理が行われる（特許文献１）。

特開２００８−３０７４８８号公報

しかしながら、従来のウェハ処理では、温度調節装置でウェハを面内均一に温度調節しても、その後搬送装置によってウェハが搬送されるため、この搬送中にウェハ面内で温度分布のばらつきが生じる。例えば塗布現像処理システム内の雰囲気温度や、レジスト塗布装置内の雰囲気と塗布現像処理システム内の雰囲気との陽圧差により発生する気流等によって、例えばウェハの外周部の温度が内側の温度に比べて大きく変化し、ウェハ面内で温度分布のばらつきが発生する。そして、ウェハはこの状態でレジスト塗布装置に搬送される。

このようにウェハが均一に温度調節されていない状態でレジスト塗布処理が行われると、ウェハ上に塗布されたレジスト液の溶剤の揮発がウェハ面内でばらつき、レジスト液をウェハ面内で均一に塗布することができない。その結果、ウェハ上に均一な膜厚のレジスト膜を形成することができなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板面内で均一に基板を温度調節し、当該基板上に塗布液を面内均一に塗布することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板を保持して当該基板を回転させる回転保持部と、前記回転保持部に保持された基板の下方に設けられ、当該基板を冷却し所定の温度に調節する温度調節板と、前記回転保持部に保持された基板上に塗布液を供給する塗布液ノズルと、を有し、前記回転保持部に保持された基板の下方には、当該基板の外周部に洗浄液を供給する洗浄液ノズルが設けられ、前記温度調節板には、当該温度調節板の径方向に延伸し、前記洗浄液ノズルが配置される溝が形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、回転保持部に保持された基板を温度調節板によって面内均一に所定の温度に調節した後、当該回転保持部に保持された基板を回転させながら、塗布液ノズルから基板の中心部に塗布液を供給して、基板上に塗布液を塗布することができる。このように一の塗布処理装置内において、基板の温度調節と塗布液の塗布を共に行うことができるので、基板面内の温度分布が均一になった状態で、当該基板上に塗布液を塗布することができる。このため、基板上の塗布液の溶剤が基板面内で均一に揮発し、基板上に塗布液を面内均一に塗布することができる。

前記温度調節板の中心部には、前記回転保持部を配置可能な開口部が形成されていてもよい。

前記温度調節板は、基板の外周部の温度を調節する外側温度調節部と、前記外周部の内側の基板の温度を調節する内側温度調節部と、を有し、前記外側温度調節部と前記内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節可能であってもよい。

前記内側温度調節部は、さらに複数の内側温度調節部に分割され、前記複数の内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節可能であってもよい。

前記温度調節板の外周部は、前記回転保持部材に保持された基板の外周部に沿って当該基板の外周部よりも外側に張り出していてもよい。

前記回転保持部は上下方向に移動自在である。

参考例として、前記温度調節板には、前記洗浄液ノズルが配置される穴が形成されていてもよい。

前記温度調節板の上面には、前記回転保持部に保持された基板と前記温度調節板との間に所定の隙間を確保するための突起部が形成されていてもよい。

別な観点による本発明は、基板上に塗布液を塗布する方法であって、回転保持部によって基板を所定の高さに保持し、当該基板の下方に設けられた温度調節板によって基板を冷却し所定の温度に調節する温度調節工程と、その後、前記回転保持部に保持された基板を回転させながら、当該基板の中心部に塗布液を供給して、基板上に塗布液を塗布する塗布工程と、その後、前記回転保持部に保持された基板の下方であって、前記温度調節板の径方向に延伸する溝に配置された洗浄液ノズルから、当該基板の外周部に洗浄液を供給し、基板の側面に付着した塗布液を洗浄する洗浄工程と、を有することを特徴としている。

前記温度調節板の中心部には、前記回転保持部を配置可能な開口部が形成され、前記温度調節工程において、前記回転保持部が前記開口部内に配置された状態で基板の温度を調節してもよい。

前記温度調節板は、基板の外周部の温度を調節する外側温度調節部と、前記外周部の内側の基板の温度を調節する内側温度調節部と、を有し、前記温度調節工程において、前記外側温度調節部と前記内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節してもよい。

前記内側温度調節部は、さらに複数の内側温度調節部に分割され、前記温度調節工程において、前記複数の内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節してもよい。

前記温度調節板の外周部は、前記回転保持部材に保持された基板の外周部に沿って当該基板の外周部よりも外側に張り出し、前記温度調節工程において、前記基板の外周部の外側から当該基板の外周部の温度を調節してもよい。

前記温度調節工程において、前記回転保持部によって基板を回転させながら当該基板の温度を調節してもよい。

また、前記温度調節工程において、前記温度調節板の上面に形成された突起部によって前記回転保持部に保持された基板と前記温度調節板との間に所定の隙間を形成して、当該基板の温度を調節し、前記温度調節工程後、前記回転保持部を所定の高さまで上昇させて、前記塗布工程が行われてもよい。

また別な観点による本発明によれば、前記塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、基板面内で均一に基板を温度調節し、当該基板上に塗布液を面内均一に塗布することができる。

本実施の形態にかかるレジスト塗布装置を備えた塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。レジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。レジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面図である。温度調節板の平面図である。レジスト塗布装置におけるウェハ処理の各工程を模式的に示した説明図であり、（ａ）はスピンチャックを下降させる様子を示し、（ｂ）はウェハの温度調節をする様子を示し、（ｃ）はウェハ上にレジスト液を供給する様子を示し、（ｄ）ウェハ上にレジスト液を塗布した様子を示し、（ｅ）はスピンチャックを上昇させる様子を示す。他の実施の形態にかかる温度調節板の縦断面図である。他の実施の形態にかかる温度調節板の平面図である。他の実施の形態にかかる温度調節板の縦断面図である。他の実施の形態にかかる温度調節板の平面図である。他の実施の形態にかかる温度調節板の縦断面図である。他の実施の形態にかかる温度調節板の平面図である。他の実施の形態にかかるレジスト塗布装置におけるウェハ処理の各工程を模式的に示した説明図であり、（ａ）はスピンチャックを下降させる様子を示し、（ｂ）はウェハの温度調節をする様子を示し、（ｃ）はウェハ上にレジスト液を供給する様子を示し、（ｄ）ウェハ上にレジスト液を塗布した様子を示し、（ｅ）はスピンチャックを上昇させる様子を示す。他の実施の形態にかかる温度調節板の平面図である。他の実施の形態にかかる温度調節板の平面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理装置としてのレジスト塗布装置を備えた塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図である。図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。

塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置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露光装置４との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション５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６が設けられ、当該カセット載置台６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っている。カセットステーション２には、搬送路７上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体８が設けられている。ウェハ搬送体８は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウェハ搬送体８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に属する温度調節装置６０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセスできる。

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のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、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。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、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。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム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ェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１１が設けられている。第２の搬送アーム１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５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ェハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウェハＷに塗布液としてのレジスト液を塗布するレジスト塗布装置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装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置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４０、４１がそれぞれ設けられている。

図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２、６３及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６４〜６７が下から順に８段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４には、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７０〜７３及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７４〜７７が下から順に８段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８２、ポストエクスポージャーベーキング装置８３〜８７が下から順に８段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置Ａ１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、図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１、ウェハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。

インターフェイスステーション５には、図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション５に隣接した露光装置４と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

次に、上述のレジスト塗布装置２０〜２２の構成について説明する。図４は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す縦断面図であり、図５は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す横断面図である。

レジスト塗布装置２０は、図４に示すように内部を閉鎖可能な処理容器１２０を有している。処理容器１２０の第１の搬送アーム１０の搬入領域に臨む側面には、図５に示すようにウェハＷの搬入出口１２１が形成されている。搬入出口１２１には、開閉シャッタ１２２が設けられている。

処理容器１２０内の中央部には、図４に示すようにウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてのスピンチャック１３０が設けられている。スピンチャック１３０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１３０上に吸着保持できる。

スピンチャック１３０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１３１を有し、そのチャック駆動機構１３１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１３１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１３０は上下方向に移動可能になっている。

スピンチャック１３０に保持されたウェハＷの下方には、ウェハＷを冷却して所定の温度に調節する温度調節板１４０が設けられている。温度調節板１４０は、図６に示すように円形の平面形状を有している。温度調節板１４０の中心部には、開口部１４１が形成されている。開口部１４１は、スピンチャック１３０の径よりも僅かに大きい径を有し、開口部１４１内にスピンチャック１３０を配置可能になっている。

温度調節板１４０は、ウェハＷの外周部の温度を調節する外側温度調節部としての外側温度調節板１４２と、ウェハＷの外周部の内側（以下、「内周部」という。）の温度を調節する内側温度調節部としての内側温度調節板１４３とに分割されている。これら外側温度調節板１４２と内側温度調節板１４３は、それぞれリング状の平面形状を有している。また、外側温度調節板１４２の外周部は、ウェハＷの外周部に沿って当該ウェハＷの外周部よりも外側に張り出している。

外側温度調節板１４２と内側温度調節板１４３は、図４に示すようにそれぞれ供給管１４４、１４５を介して温調水供給源１４６に接続されている。温調水供給源１４６は、外側温度調節板１４２と内側温度調節板１４３にそれぞれ所定の温度に調節された温調水を供給することができる。この温調水供給源１４６からの温調水によって、外側温度調節板１４２と内側温度調節板１４３は、それぞれ独立してウェハＷの外周部と内周部の温度を調節することができる。なお、外側温度調節板１４２と内側温度調節板１４３に温調水を供給する代わりに、外側温度調節板１４２内と内側温度調節板１４３内にペルチェ素子を配置してウェハＷの温度調節を行ってもよい。

スピンチャック１３０及び温度調節板１４０の下方には断面形状が山形のガイドリング１５０が設けられており、このガイドリング１５０の外周部は下方側に屈曲して延びている。スピンチャック１３０に保持されたウェハＷ、温度調節板１４０及びガイドリング１５０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１５１が設けられている。

このカップ１５１は上面にスピンチャック１３０が昇降できるようにウェハＷよりも大きい開口部が形成されていると共に、側周面とガイドリング１５０の外周縁との間に排出路をなす隙間１５２が形成されている。カップ１５１の下部は、ガイドリング１５０の外周部分と共に屈曲路を形成して気液分離部を構成している。カップ１５１の底部の内側領域には、カップ１５１内の雰囲気を排気する排気口１５３が形成されており、この排気口１５３には排気管１５３ａが接続されている。さらにカップ１５１の底部の外側領域には、回収した液体を排出する排液口１５４が形成されており、この排液口１５４には排液管１５４ａが接続されている。

図５に示すようにカップ１５１のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１６０が形成されている。レール１６０は、例えばカップ１５１のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１６０には、アーム１６１が取り付けられている。

アーム１６１には、図４及び図５に示すようにウェハＷ上にレジスト液を供給する塗布液ノズルとしてのレジスト液ノズル１６２が支持されている。アーム１６１は、図５に示すノズル駆動部１６３により、レール１６０上を移動自在である。これにより、レジスト液ノズル１６２は、カップ１５１のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１６４からカップ１５１内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム１６１は、ノズル駆動部１６３によって昇降自在であり、レジスト液ノズル１６２の高さを調節できる。レジスト液ノズル１６２は、図４に示すように供給管１７０を介して、レジスト液を供給するレジスト液供給源１７１に接続されている。供給管１７０の一部には、供給管１７０内のレジスト液の温度を調節する温調配管１７２が設けられている。温調配管１７２は、供給管１７０の外周を囲むように設けられ、温調水供給源１４６に接続されている。そして、温調水供給源１４６から温調配管１７２に所定の温度に調節された温調水が供給され、供給管１７０内のレジスト液が所定の温度に調節される。

なお、レジスト塗布装置２１、２２の構成については、上述したレジスト塗布装置２０と同様であるので説明を省略する。

以上の塗布現像処理システム１には、図１に示すように制御部１８０が設けられている。制御部１８０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、レジスト塗布装置２０のスピンチャック１３０の回転動作と上下動作、レジスト液ノズル１６２の移動動作、温調水供給源１４６における温調水の温度設定などを制御するプログラムが格納されている。これに加えて、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、後述する塗布現像処理システム１の所定の作用、すなわちウェハＷへのレジスト液の塗布、現像、加熱処理、ウェハＷの受け渡し、各装置の制御などを実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部１８０にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された塗布現像処理システム１を用いて行われるウェハＷの処理方法について説明する。

先ず、ウェハ搬送体８によって、カセット載置台６上のカセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送装置Ａ１によってボトムコーティング装置２３に搬送され、反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によって加熱装置９２、高精度温度調節装置６２に順次搬送され、各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは、レジスト塗布装置２０に搬送される。このとき、例えば塗布現像処理システム１内の雰囲気温度や、レジスト塗布装置２０内の雰囲気と塗布現像処理システム１内の雰囲気との陽圧差により発生する気流によって、例えばウェハＷの外周部の温度は内周部の温度よりも高くなっている。

レジスト塗布装置２０に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック１３０に吸着保持される。続いて、図７（ａ）に示すようにスピンチャック１３０を所定の高さまで下降させる。このとき、図７（ｂ）に示すようにスピンチャック１３０に保持されたウェハＷの下面と温度調節板１４０の上面との間には、所定の距離、例えば０．２ｍｍの隙間が形成される。すなわち、ウェハＷの下面と温度調節板１４０の上面が接触しないようになっている。また、スピンチャック１３０は、温度調節板１４０の開口部１４１内に配置される。

その後、レジスト液ノズル１６２をウェハＷの中心部の上方まで移動させると共に、温度調節板１４０によってウェハＷを冷却して所定の温度、例えば２３℃に温度調節する。このとき、例えば外側温度調節板１４２の設定温度を内側温度調節板１４３の設定温度よりも低くすることによって、ウェハ面内で均一にウェハＷを所定の温度に調節することができる。また、外側温度調節板１４２によって、ウェハＷの外周部の外側から当該ウェハＷの外周部の温度を調節することができる。さらに同時に、温度調節板１４０によってスピンチャック１３０の蓄熱を低減することができる。なお、スピンチャック１３０の蓄熱は、例えば加熱装置９２での加熱処理によるウェハＷの残熱や、チャック駆動機構１３１のモータの発熱等によって生じる。

ウェハＷの温度調節後、図７（ｃ）に示すようにスピンチャック１３０を所定の高さまで上昇させる。このときの所定の高さとは、後述するようにウェハＷを回転させた際に、ウェハＷと温度調節板１４０が接触しない高さである。続いて、スピンチャック１３０に吸着されたウェハＷをチャック駆動機構１３１によって所定の回転数で回転させると共に、レジスト液ノズル１６２からウェハＷの中心部にレジスト液を滴下する。ウェハＷ上に塗布されたレジスト液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面の全体に拡散し、図７（ｄ）に示すようにウェハＷの表面にレジスト膜が形成される。その後、レジスト液ノズル１６２を待機部１６４へ移動させ、ウェハＷの回転を停止させる。続いて、図７（ｅ）に示すようにスピンチャック１３０を上昇させ、第１の搬送アーム１０によってウェハＷがレジスト塗布装置２０から搬出される。

レジスト塗布装置２０から搬出されたウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によってプリベーキング装置７０に搬送され、加熱処理が施される。続いて第２の搬送装置Ａ２によって周辺露光装置９４、高精度温度調節装置８２に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイスステーション５のウェハ搬送体１０１によって露光装置４に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８３に搬送され、所定の処理が施される。

ポストエクスポージャーベーキング装置８３における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送装置Ａ２によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウェハＷは、第２の搬送装置Ａ２によってポストベーキング装置７４に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送装置Ａ１によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体８によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

以上の実施の形態によれば、スピンチャック１３０に保持されたウェハＷを温度調節板１４０によって面内均一に所定の温度に調節した後、ウェハＷ上にレジスト液を塗布することができる。このように一のレジスト塗布装置２０内において、ウェハＷの温度調節とレジスト液の塗布を共に行うことができるので、ウェハ面内の温度分布が均一になった状態で、ウェハＷ上にレジスト液を塗布することができる。このため、ウェハＷ上のレジスト液の溶剤がウェハ面内で均一に揮発し、ウェハＷ上にレジスト液を面内均一に塗布することができる。

ここで、従来、ウェハ上に塗布されるレジスト液の膜厚の面内分布は、レジスト液の溶剤の種類に影響を受けていた。本実施の形態では、ウェハＷ上に塗布されたレジスト液の溶剤の揮発をウェハ面内で均一にすることができるため、レジスト液の種類（溶剤の種類）に関わらず、ウェハＷ上にレジスト液を面内均一に塗布することができる。

また、温度調節板１４０にはスピンチャック１３０を配置可能な開口部１４１が形成されているので、ウェハＷの温度を調節する際に、スピンチャック１３０を開口部１４１内に配置してウェハＷの下面を温度調節板１４０に接近させることができる。これによって、ウェハＷを効率よく温度調節することができる。

また、外側温度調節板１４２と内側温度調節板１４３によって、ウェハＷの外周部と内周部を独立に温度調節可能になっている。このため、レジスト塗布装置２０に搬送されるウェハＷの温度分布がウェハ面内で均一になっていなくても、ウェハＷ上にレジスト液を塗布する直前に当該ウェハＷの温度分布をウェハ面内で均一にすることができる。

さらに、外側温度調節板１４２の外周部はウェハＷの外周部よりも外側に張り出しているので、特に温度制御が困難なウェハＷの最外周部の温度も適切に所定の温度に調節することができる。したがって、ウェハＷの温度分布をウェハ面内で均一にすることができる。

また、従来、複数のウェハに対してウェハ処理を繰り返し行うと、レジスト塗布装置のスピンチャックが蓄熱し、ウェハ上に塗布されるレジスト液（レジスト膜）の膜厚が厚くなる、いわゆる膜厚シフトが生じていた。本実施の形態では、温度調節板１４０によってスピンチャック１３０の蓄熱を低減することができるので、かかる膜厚シフトを抑制し、ウェハＷ上にレジスト液を均一な膜厚で塗布することができる。

また、上述した塗布現像処理システム１内の雰囲気温度や陽圧の状態は、各処理装置のコンフィグレーション、ウェハＷのプロセス、塗布現像処理システム１が設置されるクリーンルームの環境によっても変化するため、レジスト塗布装置２０〜２２間でウェハＷの温度分布のばらつきに差が生じる場合がある。本実施の形態では、各レジスト塗布装置２０〜２２においてウェハＷをそれぞれ独立して温度調節することができるので、かかる温度分布のばらつきの差を無くすことができる。

さらに、一のレジスト塗布装置２０でウェハＷの温度調節とレジスト液の塗布を共に行うことができるので、従来塗布現像処理システムに設けられていた温度調節装置を減らすことができる。これによって、塗布現像処理システム１の省スペース化を実現し、塗布現像処理システム１の製造コストを低廉化することができる。また、温度調節装置内でのウェハの温度調節時間を短縮できたり、従来行っていた、温度調節装置とレジスト塗布装置間のウェハの搬送を省略できるので、塗布現像処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態は、ウェハＷの外周部を洗浄する必要がない場合、すなわちレジスト塗布装置２０内に後述する洗浄液ノズル２１０を設ける必要がない場合に特に有効である。

以上の実施の形態では、図７（ｂ）に示したようにスピンチャック１３０に保持されたウェハＷの回転を停止した状態で当該ウェハＷの温度調節を行っていたが、ウェハＷを回転させながら当該ウェハＷの温度調節を行ってもよい。かかる場合、例えばウェハＷに僅かな反りが存在している場合でも、温度調節板１４０によってウェハＷを均一に冷却することができ、ウェハＷの温度分布をウェハ面内で均一にすることができる。

以上の実施の形態の温度調節板１４０の上面に、図８に示すようにスピンチャック１３０に保持されたウェハＷと温度調節板１４０との間に所定の隙間を確保する突起部としてのギャップピン２００を設けてもよい。ギャップピン２００は、例えば０．２ｍｍの高さで耐熱性のあるセラミックからなる。またギャップピン２００は、図９に示すように例えば内側温度調節板１４３上に３箇所に設けられ、同一円周上に等間隔に配置されている。かかる場合、ギャップピン２００とウェハＷの下面が接することによって、ウェハＷと温度調節板１４０との距離が常に一定になるので、ウェハＷの温度分布の均一性をより確実に確保することができる。なおこの場合、ウェハＷを回転させずに当該ウェハＷの温度調節を行う。また、レジスト塗布装置２０におけるその他のウェハＷの処理は、前記実施の形態と同様であるので説明を省略する。

以上の実施の形態の内側温度調節板１４３は、図１０及び図１１に示すようにさらに複数、例えば２枚の内側温度調節板１４３ａ、１４３ｂに分割されていてもよい。内側温度調節板１４３ａ、１４３ｂは、それぞれリング状の平面形状を有している。また、内側温度調節板１４３ａ、１４３ｂは、それぞれ温調水供給源１４６に接続され、独立してウェハＷの温度を調節することができる。かかる場合、ウェハＷの内周部を分割して温度調節することができるので、ウェハＷの温度分布をウェハ面内でより均一にすることができる。なお、内側温度調節板１４３を分割する数は、本実施の形態に限定されず、例えば３枚以上に分割されてもよい。

以上の実施の形態のレジスト塗布装置２０において、図１２に示すようにスピンチャック１３０に保持されたウェハＷの下方に、ウェハＷの外周部に洗浄液を噴射する洗浄液ノズル２１０を設けてもよい。洗浄液には、例えばレジスト液の溶剤、例えばシンナーが用いられる。洗浄液ノズル２１０は、温度調節板１４０とほぼ同じ高さに例えば２箇所に設けられている。また洗浄液ノズル２１０は、図１３に示すように温度調節板１４０に形成された溝２１１に配置されている。溝２１１は、開口部１４１から温度調節板１４０の外周部に向かって温度調節板１４０の径方向に延伸している。そして、かかる洗浄液ノズル２１０からウェハＷの外周部に向けて洗浄液が噴射され、ウェハＷの外周部側面に付着したレジスト膜（レジスト液）が除去され洗浄される。このとき、洗浄液が温度調節板１４０にかからないように、例えば洗浄液ノズル２１０の位置、洗浄液ノズル２１０の水平方向からの角度、洗浄液ノズル２１０から噴射される洗浄液の供給量、後述するスピンチャック１３０の回転数などが調整される。なお、レジスト塗布装置２０のその他の構成は、上記実施の形態のレジスト塗布装置２０の構成と同様であるので説明を省略する。

かかる場合、レジスト塗布装置２０に搬送されたウェハＷは、先ず、スピンチャック１３０に吸着保持される。続いて、図１４（ａ）に示すようにスピンチャック１３０を所定の高さまで下降させる。このときの所定の高さとは、後述するようにウェハＷを回転させた際に、ウェハＷと温度調節板１４０が接触しない高さである。その後、ウェハＷを所定の回転数で回転させながら、温度調節板１４０によってウェハＷを所定の温度に調節する。このとき、レジスト液ノズル１６２をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。

ウェハＷの温度調節後、図１４（ｃ）に示すようにウェハＷを所定の回転数で回転させながら、レジスト液ノズル１６２からウェハＷの中心部にレジスト液を滴下する。レジスト液はウェハＷ上を拡散し、図１４（ｄ）に示すようにウェハＷの表面にレジスト膜が形成される。その後、ウェハＷを所定の回転数で回転させた状態で、洗浄液ノズル２１０からウェハＷの外周部に洗浄液が噴射され、ウェハＷの外周部側面に付着したレジスト膜を洗浄する。このとき、レジスト液ノズル１６２を待機部１６４へ移動させる。その後、ウェハＷの回転を停止し、図１４（ｅ）に示すようにスピンチャック１３０を上昇させ、第１の搬送アーム１０によってウェハＷがレジスト塗布装置２０から搬出される。

以上の実施の形態によれば、洗浄液ノズル２１０によってウェハＷの外周部側面のレジスト膜を洗浄する場合でも、一のレジスト塗布装置２０内でウェハＷの温度調節とレジスト液の塗布を共に行うことができる。したがって、ウェハ面内の温度分布が均一になった状態で、ウェハＷ上にレジスト液を塗布することができるので、ウェハＷ上にレジスト液を面内均一に塗布することができる。

また、洗浄液ノズル２１０を配置するために温度調節板１４０に溝２１１を形成しているため、当該溝２１１ではウェハＷの温度調節ができない。この点、本実施の形態では、ウェハＷを回転させながら当該ウェハＷを温度調節しているので、温度調節板１４０によるウェハＷの温度調節が均一になり、ウェハ面内の温度分布を均一にすることができる。

以上の実施の形態の洗浄液ノズル２１０は、図１５に示すように内側温度調節板１４３が複数、例えば２枚の内側温度調節板１４３ａ、１４３ｂに分割されている場合にも設けることができる。かかる場合でも、洗浄液ノズル２１０は、温度調節板１４０に形成された溝２１１内に配置される。

以上の実施の形態では、洗浄液ノズル２１０は、温度調節板１４０の溝２１１内に配置されていたが、図１６に示すように温度調節板１４０に形成された穴２２０内に配置してもよい。穴２２０は、洗浄液ノズル２１０に対応する位置に形成されている。かかる場合、温度調節板１４０に形成される開口部分、すなわち穴２２０が小さいので、当該温度調節板１４０によってウェハＷの温度をウェハ面内でより均一に調整することができる。

以上の実施の形態において、スピンチャック１３０を温調水供給源１４６に接続し、当該温調水供給源１４６からの温調水によってスピンチャック１３０を積極的に温度調節してもよい。かかる場合、ウェハＷの中心部も積極的に温度調節することができ、ウェハ面内の温度分布をより均一にすることができる。

以上の実施の形態では、温度調節板１４０は外側温度調節板１４２と内側温度調節板１４３に分割されていたが、一枚の温度調節板１４０を複数の領域に区画し、当該領域毎に温度設定可能にしてもよい。かかる場合でも、レジスト塗布装置２０に搬送されるウェハＷの温度分布がウェハ面内で均一になっていなくても、ウェハＷ上にレジスト液を塗布する直前に当該ウェハＷの温度分布をウェハ面内で均一にすることができる。

以上の実施の形態では塗布液がレジスト液の場合について述べたが、本発明は他の塗布液をウェハＷ上に塗布する場合にも適用できる。例えばボトムコーティング装置２３に上述した温度調節板１４０を設け、当該ボトムコーティング装置２３内でウェハＷの温度を調節した後、当該ウェハＷ上に塗布液を塗布して反射防止膜を形成してもよい。また、例えば現像処理装置３０に上述した温度調節板１４０を設け、当該現像処理装置３０内でウェハＷの温度を調節した後、当該ウェハＷ上に現像液を塗布して現像処理を行ってもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板上に塗布液を塗布する際に有用である。

１塗布現像処理システム
２０〜２２レジスト塗布装置
１３０スピンチャック
１４０温度調節板
１４１開口部
１４２外側温度調節板
１４３、１４３ａ、１４３ｂ内側温度調節板
１６２レジスト液ノズル
１８０制御部
２００ギャップピン
２１０洗浄液ノズル
２１１溝
２２０穴
Ｗウェハ

Claims

基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板を保持して当該基板を回転させる回転保持部と、
前記回転保持部に保持された基板の下方に設けられ、当該基板を冷却し所定の温度に調節する温度調節板と、
前記回転保持部に保持された基板上に塗布液を供給する塗布液ノズルと、を有し、
前記回転保持部に保持された基板の下方には、当該基板の外周部に洗浄液を供給する洗浄液ノズルが設けられ、
前記温度調節板には、当該温度調節板の径方向に延伸し、前記洗浄液ノズルが配置される溝が形成されていることを特徴とする、塗布処理装置。
前記温度調節板の中心部には、前記回転保持部を配置可能な開口部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理装置。
前記温度調節板は、基板の外周部の温度を調節する外側温度調節部と、前記外周部の内側の基板の温度を調節する内側温度調節部と、を有し、
前記外側温度調節部と前記内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の塗布処理装置。
前記内側温度調節部は、さらに複数の内側温度調節部に分割され、
前記複数の内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節可能であることを特徴とする、請求項３に記載の塗布処理装置。
前記温度調節板の外周部は、前記回転保持部材に保持された基板の外周部に沿って当該基板の外周部よりも外側に張り出していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の塗布処理装置。
前記回転保持部は上下方向に移動自在であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の塗布処理装置。
前記温度調節板の上面には、前記回転保持部に保持された基板と前記温度調節板との間に所定の隙間を確保するための突起部が形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の塗布処理装置。
基板上に塗布液を塗布する方法であって、
回転保持部によって基板を所定の高さに保持し、当該基板の下方に設けられた温度調節板によって基板を冷却し所定の温度に調節する温度調節工程と、
その後、前記回転保持部に保持された基板を回転させながら、当該基板の中心部に塗布液を供給して、基板上に塗布液を塗布する塗布工程と、
その後、前記回転保持部に保持された基板の下方であって、前記温度調節板の径方向に延伸する溝に配置された洗浄液ノズルから、当該基板の外周部に洗浄液を供給し、基板の側面に付着した塗布液を洗浄する洗浄工程と、を有することを特徴とする、塗布処理方法。
前記温度調節板の中心部には、前記回転保持部を配置可能な開口部が形成され、
前記温度調節工程において、前記回転保持部が前記開口部内に配置された状態で基板の温度を調節することを特徴とする、請求項８に記載の塗布処理方法。
前記温度調節板は、基板の外周部の温度を調節する外側温度調節部と、前記外周部の内側の基板の温度を調節する内側温度調節部と、を有し、
前記温度調節工程において、前記外側温度調節部と前記内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節することを特徴とする、請求項８又は９に記載の塗布処理方法。
前記内側温度調節部は、さらに複数の内側温度調節部に分割され、
前記温度調節工程において、前記複数の内側温度調節部は、それぞれ独立して基板の温度を調節することを特徴とする、請求項１０に記載の塗布処理方法。
前記温度調節板の外周部は、前記回転保持部材に保持された基板の外周部に沿って当該基板の外周部よりも外側に張り出し、
前記温度調節工程において、前記基板の外周部の外側から当該基板の外周部の温度を調節することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の塗布処理方法。
前記温度調節工程において、前記回転保持部によって基板を回転させながら当該基板の温度を調節することを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の塗布処理方法。
前記温度調節工程において、前記温度調節板の上面に形成された突起部によって前記回転保持部に保持された基板と前記温度調節板との間に所定の隙間を形成して、当該基板の温度を調節し、
前記温度調節工程後、前記回転保持部を所定の高さまで上昇させて、前記塗布工程が行われることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の塗布処理方法。
請求項８〜１４の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
請求項１５に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。