KR100199463B1 - 도포액 도포방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

기판을 회전시키면서 도포액을 도포하는 도포액 도포방법으로서, 상기 방법은 이하의 스텝을 포함한다.

(a) 회전지지수단에 지지되어 있는 기판을 제어수단에 의해 소정의 공급회전수로 회전시키는 과정, (b) 상기 공급회전수로 회전되고 있는 상기 기판의 회전중심부근에 도포액 공급수단을 통하여 도포액을 공급하는 과정, (c) 상기 기판 표면에 공급된 도포액이 확산되어 기판의 표면 전체를 덮기 전에 상기 회전지지수단에 지지되어 있는 기판의 회전수를 상기 제어수단에 의해 상기 공급회전수보다 높은 목표회전수로 올려 가는 것에 의해 도포액의 주위에서 방사상으로 생기고 있는 도포액의 흐름에 관성력을 부여하는 과정, (d) 상기 회전지지수단에 지지되어 있는 기판의 회전수를 상기 제어수단에 의해 소정의 피막형성 회전수로 회전시킴으로써 상기 기판표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 과정.

Description

도포액 도포방법 및 그 장치

제1도는 종래예에 관한 회전식 기판도포장치의 주요부를 나타내는 도면.

제2도는 종래예에 관한 도포액 도포방법을 나타내는 타임차트.

제3a도~제3f도는 종래예에 관한 도포액 도포방법의 설명도.

제4도는 본 발명방법을 적용한 기판도포장치의 개략구성을 나타내는 블록도 및 종단면도.

제5도는 포토레지스트액 도포방법을 나타내는 타임차트.

제6a~제6f도는 포토레지스트액의 거동을 나타내는 모식도.

제7도는 포토레지스트액 도포방법의 설명도.

제8도는 도포방법의 제1변형예를 나타내는 타임차트.

제9도는 도포방법의 제2변형예를 나타내는 타임차트.

제10도는 제1실시예에 관한 회전식 기판도포장치의 개략구성을 나타내는 블록도 및 종단면도.

제11도는 토출검출센서의 구성을 나타내는 도면.

제12도는 확인부의 구성을 나타내는 블록도.

제13도는 개시 지연시간 및 정지 지연시간의 계측처리를 나타내는 플로우차트.

제14도는 계측처리를 나타내는 타임차트.

제15도는 제품 기판처리를 나타내는 타임차트.

제16도는 트리거신호에 기초한 확인부의 동작을 나타내는 플로우차트.

제17a도, 제17b도는 새로운 지연시간이 생긴 경우의 타임차트.

제18a도, 제18b도는 새로운 지연시간이 생긴 경우의 타임차트.

제19도는 제2실시예에 관한 회전식 기판도포장치의 개략 구성을 나타내는 블록도 및 종단면도.

제20도는 도달검출센서의 구성을 나타내는 도면.

제21도는 개시 지연시간 및 정지 지연시간의 계측처리를 나타내는 플로우차트.

제22도는 계측처리를 나타내는 타임차트.

제23도는 제품 기판처리를 나타내는 타임차트.

제24a도, 제24b도는 새로운 지연시간이 생긴 경우의 타임차트.

제25a도, 제25b도는 새로운 지연시간이 생긴 경우의 타임차트.

제26도는 본 발명에 관한 도포액 도포방법을 적용한 경우의 타임차트.

제27도는 제3실시예에 관한 회전식 기판도포장치의 개략구성을 나타내는 블록도 및 종단면도.

제28도는 도포처리를 나타내는 타임차트.

제29도는 제어부의 동작을 나타내는 플로우차트.

제30도는 본 발명에 관한 도포액 도포방법을 적용한 경우의 타임차트.

제31도는 제3실시예에 관한 회전식 기판도포장치의 개략구성을 나타내는 블록도 및 종단면도.

제32도는 도달검출 확인부를 나타내는 블록도.

제33도는 도포처리를 나타내는 차임차트.

제34도는 기준 트리거신호가 출력된 경우 도달검출 확인부의 동작을 나타내는 플로우차트.

제35도는 통상 트리거신호가 출력된 경우 도달검출 확인부의 동작을 나타내는 플로우차트.

제36도는 도달검출센서를 채용한 경우 처리의 실행을 나타내는 개략 플로우차트.

제37도는 본 발명에 관한 도포액 도포방법을 적용한 경우의 타임차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 흡인식 스핀척 2 : 회전축

3 : 전동모터 4a : 비산방지컵

4a₁: 상컵 4a₂: 원형정류판

4a₃: 하컵 4a₁₁: 개구부

4a₁₂: 경사면 4a₂₁: 관이음매

4a₂₂: 공급배관 4a₃₁: 배액구

4a₃₂: 배액탱크 5 : 도포액 공급노즐

5a : 토출구멍 6 : 토출검출센서

6a : 설치부재 6b : 투광기

6c : 수광기 7 : 도달검출센서

7a : 설치부재 7b : 투광기

7c : 수광기 10 : 노즐이동기구

11 : 백린스노즐 12 : 공급관

13 : 흡인밸브 14 : 벨로우즈펌프

15 : 역류방지밸브 16 : 도포액탱크

17 : 복동식(複動式)에어실린더 17a : 피스톤

18 : 속도제어밸브 18a : 속도제어밸브

18b : 속도제어밸브 20 : 제어부

20a : 제어부 20b : 제어부

21 : 지연시간기억부 25 : 메모리

30 : CCD카메라 40 : 스트로보

50 : 확인부 51 : 스트로보전원

52 : 카메라제어부 53 : I/O제어부

54 : 화상처리부 55 : 화상메모리

59 : 모니터 P : 회전중심

W : 기판

본 발명은, 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 글라스기판, 액정표시장치용 글라스기판, 광디스크용 글라스기판등의 기판에 포토렉지스트액, 패시베이션(passivation)막 형성용 폴리이미드수지, SOG(Spin On Glass, 실리카계 피막형성재로도 불린다)액 등의 도포액을 도포하는 방법에 관한 것으로서, 특히 기판을 소정의 공급회전수로 저속회전시키면서, 그 회전중심 부근에 도포액을 공급하는 것에 의해 도포액을 기판의 표면으로 확산하고, 그 후에 기판을 소정의 피막형성회전수로 고속회전시키는 것에 의해 기판표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 도포액 도포방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 도포액 도포방법에 대해서, 제1도에 나타낸 장치를 예로 채용해서 설명한다. 또, 처리기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 채용해서 설명하지만, 이하의 설명에서는 이들을 단지 기판이라 부르는 것으로 한다.

이 도면은 회전식 기판도포장치의 주요부를 나타내고, 이 장치는 기판(W)을 수평자세로 흡인 지지하여 회전시키는 흡인식 스핀척(1)과, 그 거의 회전중심의 상방에 도포액인 포토레지스트액(R)을 기판(W)의 표면으로 공급하기 위한 도포액 공급노즐(5)을 구비하고 있다.

이와 같이 구성된 장치에서는 제2도의 타임차트에 나타낸 바와 같이, 회전수제어를 행해 기판(W)의 표면에 원하는 막두께의 포토레지스트 피막을 형성하도록 되어 있다.

즉, 우선 흡인식 스핀척(1)을 도시하지 않은 모터로 회전구동하여 기판(W)을 소정의 회전수(R1)(예를 들면 900rpm)로 회전시킨다. 그 회전이 안정한 시점에서 도포액 공급노즐(5)에서 거의 일정한 유량으로 포토레지스트액(R)을 토출하기 시작하고(제2도중 부호 ts), 기판(W)의 회전중심 부근에 포토레지스트액(R)을 계속 공급한다. 그리고, 포토레지스트액(R)의 공급개시시점(ts)에서 소정시간이 경과한 시점(제2도중 부호 t_E)에서 포토레지스트액(R)의 공급을 정지한다. 그후, 흡인식 스핀척(1)의 회전수를 현재의 회전수(R1) 보다도 높은 회전수(R2)(예를 들면, 3,000rpm)로 올려 소정시간 이것을 유지함으로써, 기판(W)의 표면에 공급된 잉여의 포토레지스트액(R)을 흩뿌려서, 기판(W)의 표면에 소망하는 막두께의 포도레지스트피막을 형성하도록 되어 있다. 또, 이하의 설명에 있어서, 포토레지스트액을 공급할 때, 기판(W)의 회전수(R1)를 공급회전수(R1)라 부르고, 기판(W)의 전면을 덮은 포토레지스트액을 원하는 막두께로 하기 위한 회전수(R2)를 피막형성회전수(R2)라 부른다.

상술한 종래의 방법에 있어서는, 제3a도~제3f도의 모식도에 나타낸 바와 같은 포토레지스트액(R)의 거동에 의해 포토레지스트피막이 형성된다. 또, 이들 도면에서는 간략하게 기판(W)을 원형으로 나타내고, 포토레지스트액(R)을 해칭한 영역으로 나타내며, 각 도면에서 기판(W)의 회전수를 상대적으로 화살표의 크기로 모식적으로 나타내고 있다.

우선, 기판(W)을 공급회전수(R1)로 저속회전시키면서 기판(W)의 표면에 포토레지스트액(R)을 공급하기 시작한 직후의 상태에서는 포토레지스트액(R)은 평면시야에서 원형상의 덩어리(Ra)(이하, 이것을 코아 Ra라 한다)로 되어 기판(W)의 회전중심 부근에 있다. 더우기, 포토레지스트액(R)을 계속 공급하면, 이 코아(Ra)의 직경은 회전에 따라 원심력이 작용해서 거의 원형상을 유지한 그대로 기판(W)의 바깥 테두리를 향해 동심원 형상으로 확산되어간다.

코아(Ra)는 잠시 동안(회전수 등에 의해 다르게 되지만, 예를들면 수초간)은 원형상을 유지하고 있지만, 그 후에 큰 모양으로 변해간다. 구체적으로는 이 원형상 코아(Ra)의 원주부에서 기판(W)의 바깥 테두리부를 향해 다수의 가늘고 긴 포토레지스트액(Rb)의 줄기형상의 흐름(이하, 이것을 핑거(finger) Rb라 한다)이 방사상으로 신장하기 시작한다(제3a도). 이 다수의 핑거(Rb)는 원심력에 의해 코아(Ra) 지름의 확대와 함께 기판(W)의 바깥테두리를 향해 계속 신장하지만, 핑거(Rb)는 코아(Ra)에 비해 그 회전반경이 크고, 그 때문에 원심력이 크게 가해지므로 코아(Ra)의 지름 확대보다도 빠르게 기판(W)의 바깥테두리를 향해 신장하는 것이 된다(제3b도).

더우기, 포토레지스트액(R)의 공급을 계속하면서 기판(W)의 회전을 공급회전수(R1)로 계속하면 다수의 핑거(Rb)의 선단부는 기판(W)의 바깥테두리부에 도달한다(제3c도). 이와 같이 다수의 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하면 포토레지스트액(R)은 코아(Ra)에서 핑거(Rb)를 통해 기판(W)의 바깥 테두리부에 도달하여 비산(비산 포토레지스트액 Rc)한다.

더우기, 코아(Ra)의 지름이 커지게 됨과 동시에 핑거(Rb)의 폭이 확대되는(제3c도중 2점쇄선과 제3d도)것에 의해 포토레지스트액(R)으로 덮여있지 않은 핑거(Rb) 상이의 영역이 차츰 적게 되어 기판(W)의 전면이 포토레지스트액(R)(코아 Ra, 핑거 Rb)에 의해 덮여진다(제3_E도). 또, 이 시점에서 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액(R)의 토출을 정지(제2도중 부호 t_E)하도록 미리 시간이 설정되어 있다.

이상과 같이, 포토레지스트액(R)으로 기판(W)의 표면전체를 덮은 후에 기판(W)의 회전수를 현재의 공급회전수(R1)보다도 높은 피막형성회전수(R2)로 해서 기판(W)의 표면을 덮고 있는 포토레지스트액(R)의 잉여분(잉여포토레지스트액 Rd)을 털어내는 것에 의해 기판(W)의 표면에 원하는 막두께의 포토레지스트액(R)을 형성한다(제3f도).

그러나, 상술한 종래의 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 제3c도에 나타낸 바와 같이, 다수의 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하면, 이것 이후 공급되는 포토레지스트액(R)의 대부분은 코아(Ra)에서 핑거(Rb)를 통해 기판(W)의 주위로 방출되어 비산하는 비산 포토레지스트액(Rc)이 된다. 따라서, 기판(W)의 표면전체가 포토레지스트액(R)으로 덮여지기까지 대량의 포토레지스트액(R)을 공급할 필요가 있고, 포토레지스트액의 사용량이 매우 많게 된다는 문제점이 있다. 결국, 원하는 막두께의 포토레지스트액(R)을 얻을때, 포토레지스트액(R)의 이용효율이 매우 낮다는 문제점이 있다.

이와 관련해서, 이 포토레지스트액 등의 도포액은 현상액이나 린스액등의 처리액에 비교해서 대단히 고가이므로 비산하는 불필요한 도포액의 양을 적게 하는 것은 반도체 소자나 반도체 장치등의 제조코스트를 저감하는데 중요한 과제이다.

본 발명은 이와같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 회전수 제어를 연구함으로써, 원하는 막두께의 도포피막을 얻기 위해 공급하는 도포액의 양을 매우 적게 할 수 있는 도포액 도포방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 구성을 채용한다.

본 발명방법은 기판을 회전시키면서 도포액을 도포하는 도포액 도포방법에 있어서, 상기 방법은 이하의 스텝을 포함한다.

(a) 회전지지수단으로 지지되어 있는 기판을 제어수단에 의해 소정의 공급회전수로 회전시키는 과정.

(b) 상기 공급회전수로 회전되고 있는 상기 기판의 회전중심 부근에 도포액 공급수단을 통해서 도포액을 공급하는 과정,

(c) 상기 기판 표면에 공급된 도포액이 확산되어 기판의 표면 전체를 덮기 전에, 상기 회전지지수단에 지지되어 있는 기판의 회전수를 상기 제어수단에 의해 상기 공급회전수보다 높은 목표회전수로 올려 가는 것에 의해 도포액의 주위에서 방사상으로 생기는 도포액의 흐름에 관성력을 부여하는 과정.

(d) 상기 회전지지수단으로 지지되어 있는 기판의 회전수를 상기 제어수단에 의해 소정의 피막형성 회전수로 회전시키는 것에 의해 상기 기판표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 과정.

회전지지수단으로 지지되어 있는 기판을 제어수단에 의해 소정의 공급회전수로 저속회전시키면서, 그 회전중심 부근에 도포액 공급수단을 통해서 도포액을 공급하고, 저속회전시의 공급회전수 보다도 높은 소정의 피막형성 회전수로 기판을 고속회전시키는 것에 의해 기판의 표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성한다. 그러나, 상술한 바와 같이 이들 과정에 있어서, 우선 원형상의 도포액(R)의 코아(Ra)에서 다수의 가늘고 긴 줄기형상의 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리를 향해 방사상으로 신장하기 시작하고(제3a도 (b)참조), 이들 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리에 도달(제3c도 참조)하면, 이들을 통해서 기판(W)의 주위에 도포액이 비산도포액(Rc)으로 되어 비산(제3c도, 제3d도 참조)하므로 불필요한 도포액의 양이 매우 많게 된다.

그래서, 기판(W)의 표면에 공급된 도포액(R)이 공급회전수에 의한 저속회전에 의해 확산되어 기판(W)의 표면 전체를 덮기 전에, 즉 제3a도에 나타낸 바와 같이, 코아(Ra)가 원형상을 유지한 상태에서 제3e도에 나타낸 바와 같이 코아(Ra)와 핑거(Rb)가 상쇄되어 도포액(R)이 기판(W)의 표면전체를 덮기 전에, 제어수단에 의해 기판(W)이 회전수를 목표회전수로 올려 간다.

예를 들면, 상기 조건을 만족하는 제3b도에 나타낸 바와 같이 코아(Ra)에서 핑거(Rb)가 신장한 상태에 있어서, 기판의 회전수를 공급회전수(저속회전)보다 높은 목표회전수(고속회전)로 올린 경우에 대해서 설명한다. 이와 같이, 회전수 제어를 행하면 도포액에는 제7도의 모식도에 나타낸 거동이 생긴다.

우선, 종래예와 같이 회전수가 저속의 공급회전수(R1) 그대로인 경우는, 제7도중에 해칭으로 나타낸 영역 코아(Ra)/핑거(Rb)의 상태에서 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 코아(Ra)/핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리를 향해 원심력에 의해 확대/신장하지만, 여기서 회전수를 목표회전수로 올려 가면(가속해간다), 핑거(Rb)에 관성력, 즉 회전방향(도면중 실선화살표 R1)과는 역방향의 힘이 작용한다. 따라서, 도면 중 점선으로 나타낸 바와 같이, 원심력과 관성력의 합력에 의해 핑거(Rb)는 둘레방향으로 구부러지도록 그 폭을 확대함과 동시에, 원심력에 의해 그 선단부가 바깥테두리를 향해 신장하고, 코아(Ra)의 지름도 확대되게 된다.

그 결과, 핑거(Rb)는 기판(W)의 바깥테두리를 향해 신장할 뿐만 아니라 둘레방향으로 그 폭을 확대하므로 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하기까지 핑거(Rb) 사이의 간격이 급속히 좁아지고, 도포액이 기판(W)의 표면 전체를 덮기까지의 시간(이하, 이것을 피복소요시간이라 한다)을 단축할 수 있다. 피복소요시간이 짧다는 것은 도포액의 공급을 개시하고 나서 도포액이 기판(W)의 전면을 덮어 도포액의 공급이 정지되기까지의 시간이 짧은 것을 의미한다. 환언하면, 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하고 나서 도포액의 공급이 정지되기까지의 시간이 짧게 되어, 그 만큼 핑거(Rb)를 통해 기판(W)의 바깥테두리부에서 비산하는 도포액의 양이 적게 되므로 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게할 수 있다.

이와같이, 기판표면에 공급된 도포액이 공급회전수의 저속회전에 의해 확산되어 기판의 표면전체를 덮기 전에, 기판의 회전수를 목표회전수로 올려 가는 것에 의해 동심원상의 도포액에서 방사상으로 신장한 도포액의 줄기형상의 흐름에 관성력을 부여할 수 있고, 각 방사상의 도포액 흐름 사이의 간격을 급속히 좁힐 수 있다. 따라서, 도포액이 기판의 표면 전체를 덮기까지의 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 방사상의 도포액 흐름을 통해서 기판의 주위로 비산하는 도포액의 양을 적게할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게할 수 있다. 이것에 의해 현상액이나 린스액등의 처리액에 비교해서 고가인 도포액의 양을 적게할 수 있으므로 반도체 소자나 반도체장치 등의 제조코스트를 저감할 수 있음과 동시에 스루풋(througput)을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명방법에 있어서, 상기 목표회전수로 올리기 시작하는 타이밍을 상기 기판의 표면에 공급되어 평면시야에서 거의 원형으로 확산되어 있는 도포액의 주위에서 방사상으로 도포액의 흐름이 생기기 시작하는 시점보다도 후이고, 또 방사상으로 신장한 도포액의 흐름이 상기 기판의 바깥테두리에 도달하는 시점보다 앞으로 하는 것이 바람직하다.

기판의 표면에 공급되어 평면시야에서 거의 원형의 상태(코아 Ra)로 확산되어 있는 도포액의 주위에서 방사상으로 도포액의 흐름이 신장하기 시작하는 시점, 즉 제3a도에 나타낸 상태로부터 후이고, 그 방사상으로 신장한 줄기형상의 도포액(핑거 Rb)이 기판의 바깥테두리에 도달하기 전, 즉 제3c 도에 나타낸 상태로 되기 전에, 기판의 회전수를 목표회전수로 올리기 시작하므로, 핑거(Rb)에 대해서 효과적으로 관성력을 부여하여 그 폭을 확대할 수 있고, 기판이 바깥테두리에 도달한 핑거(Rb)를 통해서 비산하는 도포액의 양을 한층 적게 할 수 있고, 기판이 바깥테두리에 도달한 핑거(Rb)를 통해서 비산하는 도포액의 양을 한층 적게 할 수 있다. 그 결과, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게할 수 있다.

또한, 본 발명방법에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수로 하는 것이 바람직하다.

기판은 도포액의 공급을 받는 소정 공급회전수의 저속회전에서 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 소정의 피막형성회전수의 고속회전을 목표회전수로 해서 그 회전수를 올려 간다.

기판의 회전수는 공급된 도포액의 방사상 흐름이 기판의 바깥테두리에 도달하기 전에 올리므로, 그 회전수의 상승과정에서 방사상으로 신장한 도포액의 흐름에 관성력이 작용해서 그 폭이 확대되는 것에 의해 기판의 표면전체가 급속히 도포액으로 덮여진다. 따라서, 기판 바깥테두리에 도달한 도포액의 방사상 흐름을 통해서 비산하는 도포액의 양을 적게 할 수 있다. 그 결과, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게할 수 있다.

또한, 본 발명방법에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수보다도 높은 회전수로 하는 것이 바람직하다.

방사상으로 신장한 도포액 줄기형상의 흐름에 관성력을 부여하기 위해 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 피막형성 회전수보다도 높은 회전수를 목표회전수로 해서 기판의 회전수를 올려간다. 이 목표회전수의 상승과정에서 방사상으로 신장한 도포액 줄기형상의 흐름에 큰 관성력을 부여할 수 있고, 그들 흐름의 둘레 방향의 폭을 빨리 확대할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 전체를 도포액으로 덮은 시간을 보다 짧게 할 수 있으므로, 기판의 바깥테두리에 도달한 도포액의 방사상의 줄기형상의 흐름을 통해서 주위로 비산하는 불필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있다. 그 결과, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있다.

또한, 본 발명방법에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수 보다도 낮은 회전수로 하는 것이 바람직하다.

방사상으로 신장한 도포액(핑거 Rb)에 관성력을 부여하기 위해 원하는 막두께의 도포막을 형성하는 피막형성회전수보다도 낮은 회전수를 목표회전수로 해서 기판의 회전수를 올려간다. 이 회전수의 상승과정에서 핑거(Rb)에 관성력이 작용해서 그 폭이 확대되는 것에 의해 기판의 표면 전체가 도포액으로 급속히 덮여진다. 또한, 핑거(Rb)에 작용하는 원심력은 비교적 작게 되므로 핑거(Rb)가 기판 주변에 도달하기까지의 시간이 길게 된다. 환언하면, 핑거(Rb)가 기판의 바깥테두리에 도달하고 나서 기판표면이 도포액으로 덮여 도포액의 공급이 정지되기까지의 시간이 짧아지므로 핑거(Rb)를 통해 비산하는 도포액의 양을 억제할 수 있다.

그 결과, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게할 수 있다. 기판 표면 전체가 도포액으로 덮여진 후 기판의 회전수는 목표회전수에서 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 소정의 피막형성 회전수로 전환되는 것에 의해 잉여의 도포액을 털어내어 원하는 막두께의 도포피막이 형성된다.

또한, 본 발명방법에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것이 바람직하다.

기판의 회전수를 공급회전수에서 목표회전수로 올려갈때 가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec의 범위로 설정한다. 결국, 목표회전수로의 회전수 상승과정의 가속도가 낮아지면 관성력이 너무 작게되어 핑거의 폭을 확대하는 작용을 충분히 얻을 수 없지만, 그 한편으로 가속도가 높으면 관성력이 너무 강해져 도포액이 기판표면에서 비산하거나, 핑거의 폭을 확대해가는 비율보다도 핑거가 원심력에 의해 기판의 바깥테두리를 향해 신장하는 비율이 많게 되어 핑거를 통해 비산하는 도포액의 양이 증가한다. 따라서, 상기와 같은 범위의 가속도를 가지고 회전수를 올려가는 것에 의해 도포액이 비산하지 않고, 또 핑거가 기판의 바깥테두리를 향해 신장하는 것을 억제해서 효과적으로 핑거에 관성력을 부여할 수 있다. 그 결과, 도포액의 비산량을 억제할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 보다 적게할 수 있다.

본 발명장치는 기판을 회전시키면서 도포액을 도포하는 도포액 도포장치로서, 상기 장치는 이하의 요소를 포함한다.

기판을 수평자세로 지지해서 회전구동하는 회전지지수단,

기판의 회전중심 부근에 도포액을 공급하는 도포액 공급수단,

공급개시명령을 포함하는 복수개의 명령으로 이루어지고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리프로그램에 기초해서 상기 회전지지수단에 지지되어 있는 기판을 소정의 공급회전수로 회전시키고 공급개시명령을 실행하는 것에 의해 상기 도포액 공급수단을 통해서 도포액을 공급하며, 상기 기판표면에 공급된 도포액이 기판의 표면전체를 덮기 전에 상기 기판의 회전수를 상기 공급회전수보다 높은 목표회전수로 올려 가는 것에 의해 도포액의 주위에서 방사상으로 생기는 도포액의 흐름에 관성력을 부여하고 상기 기판의 회전수를 소정의 피막형성 회전수로 회전시켜 상기 기판표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 제어수단.

제어수단은, 공급개시명령을 포함하는 복수개의 명령으로 이루어지고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 프로그램(스핀코터 프로그램으로도 불리고, 도포액의 종류, 도포시의 회전수나 그 시간등을 규정하고 있다)에 기초해서 회전지지수단에 수평자세로 지지되어 있는 기판을 소정의 공급회전수로 저속 회전시키면서, 그 회전중심부근에 도포액 공급수단을 통해서 도포액을 공급하고, 기판을 피막형성회전수로 고속회전시키는 것에 의해 기판표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성한다. 이때, 기판표면에 공급된 도포액이 기판의 표면전체를 덮기 전에, 제어수단이 기판의 회전수를 목표회전수로 올려가는 것에 의해 동심원상의 도포액에서 방사상으로 신장한 도포액의 줄기형상의 흐름에 관성력을 부여할 수 있고, 각 방사상의 도포액 흐름 사이의 간격을 급속히 좁힐 수 있다. 따라서, 도포액이 기판의 표면전체를 덮기까지의 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 방사상의 도포액 흐름을 통해서 기판의 주위로 비산하는 도포액의 양을 적게할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있다. 이것에 의해 현상액이나 린스액등의 처리액에 비교해서 고가인 도포액의 양을 적게 할 있으므로 반조체소자나 반도체장치등의 제조코스트를 저감할 수 있음과 동시에 스루풋을 향상시킬 수 있다. 결국, 상술한 도포액 도포방법을 바람직하게 실시할 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 각 구성에 부가해서,

상기 도포액 공급수단에서 토출되는 도포액이 상기 도포액 공급수단에서 토출된 상태 또는 비토출상태인 것을 검출하는 토출검출수단과,

상기 제어수단에 의해 공급개시명령이 실행되고 나서 상기 토출검출수단에 의해 도포액이 토출상태인 것이 검출되기까지의 시간(개시지연시간)과, 상기 제어수단에 의해 공급정지명령이 실행되고 나서 상기 토출검출수단에 의해 도포액이 비토출상태인 것이 검출되기까지의 시간(정지지연시간)을 측정하는 지연시간 계측수단과,

상기 지연시간 계측수단에 의해 개시지연시간 및 정지지연시간을 기억하는 지연시간 기억수단, 으로 구성되는 상기 개시지연시간 및 정지지연시간을 미리 계측해서 기억하는 측정 제어수단을 구비함과 동시에,

상기 제어수단은, 상기 처리프로그램에 기초해서 기판에 대해 도포액을 공급할 때, 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령의 실행을 상기 개시지연시간만큼 빠르게 행함과 동시에, 공급정지명령의 실행을 상기 정지지연시간 만큼 빠르게 행하는 것이 바람직하다.

우선, 본 발명장치의 작용을 설명하기 전에 종래장치에 대해서 설명한다.

종래의 도포액 도포장치는 미리 기억된 일련의 처리를 규정하는 처리프로그램에 기초해서, 예를들면 제어부가 회전개시명령을 실행하는 것에 기판을 소정의 공급회전수로 저속으로 회전구동하고, 제어부가 공급개시명령을 실행하는 것에 의해 도포액 공급노즐을 통해서 도포액의 토출을 개시하며, 공급정지명령을 실행하는 것에 의해 도포액의 토출을 정지하도록 구성되어 있고, 그후에 기판을 피막형성회전수로 고속으로 회전구동하는 것에 의해 기판표면의 전체에 원하는 막두께의 도포피막을 형성하도록 되어 있다.

또, 도포액은 제어부가 공급개시명령을 실행할 때 클린룸(cleanroom)내에 설치되어 있는 유틸리티의 하나인 가압공기원에서 가압공기를 송출하는 것에 의해 신장동작되는 에어실린더와, 이 에어실린더의 동작에 연동하는 벨로우즈펌프(bellows pump)에 의해 노즐선단부에서 기판표면에 대해 토출되도록 되어 있다. 또한, 제어부가 공급정지명령을 실행할 때, 에어실린더로 송출된 가압공기가 배출되는 것에 의해 에어실린더를 수축동작시켜 노즐 선단부에서의 토출이 정지되도록 되어 있다. 이 에어실린더에는 그 가압공기를 도입/배출할 때의 속도를 조정하기 위한 속도제어밸브가 설치되어 있다.

또한, 도포액 공급노즐에서는 상기 구성 이외에 도포액의 토출을 정지할 때, 주로 노즐선단부 부근의 내부에 남아 있는 도포액이 기판에 대해 떨어지는 문제점(소위 물방울 떨어짐)을 방지하기 위해, 노즐 내부에 남아있는 도포액을 흡인해서 조금 되돌리도록 작용하는 흡인밸브(suction back valve)가 설치되어 있고, 도포액 공급노즐을 통해서 도포액을 토출시킬때에는 에어실린더를 동작시키는 것과 거의 동시에 흡인밸브의 동작을 해제하고, 또 그 토출을 정지할 때에는 에어실린더의 가압공기 배출과 함께 역으로 흡인 밸브를 동작시키도록 하고 있다. 이와 같이 동작하는 흡인밸브도 상기 도포액 공급노즐과 같이 유틸리티의 하나인 가압공기원에서 가압공기의 도입/배출에 의해 동작되도록 되어 있다.

상술한 장치에서는 제어부에 의해 공급개시명령이 실행되어도 즉시 도포액이 토출되지 않고, 도포액 공급노즐의 선단부에서 도포액이 토출되는데에는 지연시간이 존재한다. 따라서, 실제로는 공급개시명령이 제어부에 의해 실행된 시점에서 적어도 그 지연시간만큼 지연되어 도포액이 도포액공급노즐에서 토출되게 된다. 따라서, 작성한 처리프로그램에서는 소원하는 처리를 정확히 행할 수 없는 경우가 있다.

그래서 이와같은 문제점을 해소하기 위해, 종래장치에서는 처리프로그램을 작성할때 미리 상기 지연시간을 감안해서 소원하는 시점에서 도포액이 노즐에서 토출되도록 상기 지연시간만큼 공급개시명령이 실행되는 시점을 빠르게 하도록 하고 있다. 이하, 이것을 수동에 의한 지연시간보정이라 한다. 구체적으로는, 예를들면 회전개시명령을 실행한 후, 충분히 기판의 회전수가 공급회전수에 도달해서 그 회전이 안정한 시점(이것을 Ts라 한다)에 도포액을 노즐에서 토출시킨 경우에는, 상기 지연시간을 T_DS라 하면, 처리프로그램을 작성할때 공급개시명령이 시간(T_S-T_SD)의 시점에서 실행되도록 미리 프로그램을 작성하도록 한다.

그러나, 이와 같은 수동에 의한 지연시간보정에 의하면 다음과 같은 문제점이 생긴다.

상술한 바와 같이, 도포액의 공급에 관한 에어실린더 및 흡인밸브를 동작시키는 것은 클린룸내에 설치되어 있는 유틸리티의 하나인 가압공기원이다. 이 가압공기원은, 통상 클린룸 내의 다른장치에도 이용되고 있고, 그들의 이용상태에 의해 그 압력은 시간적(시간변동)으로 혹은 하루마다(일간변동) 미소하게 변동하는 것이다. 따라서, 이와 같이 변동하는 유틸리티를 이용해서 도포액의 공급개시/정지를 제어하고 있으므로 그 변동에 따라서 상기 지연시간이 커지거나 작아지게 되고, 그 결과 상술한 수동에 의한 지연시간보정에서는 상기 문제점을 충분히 해소할 수 없다. 결국, 어떤 시간(어느 날)에는 상기 처리프로그램으로 정확히 처리를 행할 수 있어도, 다른 시간대(다른 날)에는 상기 처리프로그램으로는 정확히 처리를 행할 수 없다하는 일이 발생하여, 그 결과 같은 처리프로그램을 사용해서 처리를 시행한 다른 로트(lot) 사이에서 혹은 같은 로트사이에서 처리결과에 차이가 생기는 것이다.

또, 도포액의 공급에 관한 에어실린더 및 흡인밸브는 각각의 동작속도를 조정할 수 있도록 되어 있고, 그 속도를 조정하여 고친 경우등에는 상기 지연시간도 변동하므로, 상술한 수동에 의한 지연시간정보에서는 그때마다 처리프로그램을 다시 작성할 필요가 생겨, 역시 상기 문제점을 충분히 해소할 수 없다.

또한, 상기 설명에서는 도포액의 토출에 따른 지연기간만을 설명하였지만, 상술한 바와 같이 에어실린더는 그 가압공기의 도입/배출을 조정하는 속도제어밸브를 구비하고 있으므로, 그 조정방식에 따라서는 도포액을 토출할때의 지연시간(개시지연시간)에 더해서, 또 공급정지명령을 제어부가 실행하고 나서 실제로 도포액의 토출이 정지되기까지의 지연시간(정지지연시간)도 생긴다. 따라서, 도포액의 토출을 정지시킨 시점에 정지시킬 수 없고, 원하는 처리프로그램에 따른 도포처리를 행할 수 없을 뿐만 아니라, 그 정지지연시간에 의해 도포액을 여분으로 기판에 대해서 공급하는 것이 되어, 현상액이나 린스액 등에 비교해서 고가인 도포액을 쓸데없이 소비한다는 문제점도 생긴다.

특히, 최근의 반도체 제조업계에서는 프로세스의 미세화기술이 진보됨과 동시에 기판의 대구경화에 따라 처리에 정밀도가 요구되고 있고, 처리프로그램은 대단히 미묘하고 또 정밀한 것으로 되어가고 있다. 따라서, 종래장치에서 행해지고 있는 수동에 의한 도포액의 공급에 관한 지연시간보정에서는 그 프로그래밍 작업이 번잡하게 되거나, 혹은 전혀 프로그래밍할 수 없다는 사태가 되고 있다.

다음에, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있음과 동시에, 상기 문제점을 해결할 수 있는 본 발명장치의 작용에 대해서 설명한다.

우선, 측정제어수단에 의해 미리 이하와 같이해서 도포액의 공급에 관한 지연시간이 계측된다. 지연시간 계측수단은 제어수단에 의해 처리프로그램에 포함되는 공급개시명령이 실행된 시점에서 계측을 개시하고, 도포액 공급수단을 통해서 도포액이 토출된 상태인 것이 토출검출수단에 의해 검출되기까지의 시간(개시지연시간)을 계측한다. 이 계측된 개시지연시간은 지연시간 기억수단에 기억된다. 이 개시지연시간은 도포액공급수단에서 도포액을 토출시키고 싶다고 의도하는 시점에서의 엇갈림(지연)이고, 상술한 바와 같이 도포액 공급수단의 토출기구의 동작속도 등에 기인해서 변동이 생기는 것이다. 더우기, 지연시간 계측수단은 제어수단에 의해 처리프로그램에 포함되는 공급정지명령이 실행된 시점에서 계측을 개시하고, 도포액 공급수단에서 토출되고 있는 도포액이 비토출, 결국 도포액 공급수단에서 도포액의 토출이 정지되며, 도포액 공급수단에서 토출되고 있는 도포액의 토출이 완전히 차단되기까지의 시간(정지지연시간)을 계측한다. 이 정지지연시간은, 상기 개시지연시간과 마찬가지로 지연시간 기억수단에 기억된다. 이 정지지연시간은, 도포액 공급수단에서의 도포액의 토출을 차단하고 싶은 지점에서의 엇갈림(지연)이고, 개시지연시간과 같은 원인에 의해 변동이 생기는 것이다.

제어수단이 처리프로그램을 실행해서 기판에 대해 도포액을 공급하는 경우에는 다음과 같이 처리가 행해진다.

즉, 제어수단은 처리프로그램에 기초해서 기판에 대해 도포액을 토출할때, 미리 계측되어 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 양 지연시간, 결국, 도포액의 공급개시명령을 실행하고나서 실제로 도포액 공급수단을 통해서 도포액이 토출되기까지의 엇갈림에 상당하는 개시지연시간과, 도포액의 공급정지명령을 실행하고나서 실제로 비토출 상태로 되기까지의 엇갈림에 상당하는 정지지연시간에 기초해서 실제로 실행하는 공급개시명령(실공급개시명령)과 공급정지명령(실공급정지명령)의 실행타이밍을 보정해서 빠르게 실행한다. 결국, 제어수단이 처리프로그램에 포함되는 각 명령을 축차 실행해가기 전에, 처리프로그램의 공급개시명령을 실행하는 시점은 미리 판단되어 있으므로, 이 공급개시명령을 실행할 때, 개시지연시간만큼 공급개시명령의 실행타이밍을 보정하여 실공급개시명령으로 빠르게 실행한다. 마찬가지로, 공급정지명령을 실행할 때에도 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 정지지연시간만큼 공급정지명령의 실행타이밍을 보정하여 실 공급정지명령으로 빠르게 실행하는 것으로 한다.

이렇게 해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍을 미리 계측한 각각의 지연시간만큼 각각 보정해서(빠르게) 실공급개시명령 및 실공급개시명령으로 실행하는 것에 의해, 처리프로그램의 공급개시명령 및 공급정지명령이 보정되기전에 실행될 시점을 도포액 공급수단을 통해서 도포액이 실제로 토출되는 시점 및 도포액 공급수단에서 토출되고 있는 도포액이 실제로 비토출 상태가 되는 시점으로 할 수 있다. 따라서, 처리프로그램에서 포함되는 공급개시명령 및 공급정지명령이 실행되는 시점을 종래예에서 설명한 수동에 의한 지연시간보정과 같이 번잡한 작업을 행해 조절하지 않고, 원하는 그대로 각 명령의 타이밍에서 처리프로그램을 작성할 수 있고, 그 타이밍에서 정확히 도포액의 공급/정지를 행할 수 있다.

또한, 공급정지명령에서 도포액의 공급이 차단되기까지의 시간에 지연이 거의 생기지 않으므로 도포액의 쓸데없는 소비를 억제할 수 있다. 특히, 현상액이나 린스액등에 비교해서 포토레지스트액은 고가이므로, 이 경우에는 제조코스트도 대폭 저감할 수 있다.

이와같이 소망하는 처리프로그램에서 처리를 정확히 행할 수 있으므로, 기판표면에 공급된 도포액이 기판의 표면전체를 덮기전에, 기판의 회전수를 공급회전수에서 목표회전수로 올려갈때의 타이밍도 정확히 할 수 있다. 결국, 본 발명장치에서는 상술한 개시지연시간이 존재하지 않는 것으로 볼 수 있고, 실제로 도포액이 도포액 공급수단에서 토출되는 시점이 변동하지 않으므로, 목표회전수로 회전수를 올리기 시작하는 시점도 정확히 할 수 있다. 그 결과, 각 기판의 처리시에 있어서, 방사상으로 신장한 도포액 줄기형상의 흐름이 동일형상인 경우에 관성력을 부여할 수 있다. 따라서, 기판의 바깥테두리에 도달한 방사상의 도포액 줄기형상의 흐름을 통해서 주위로 비산하는 불필요한 도포액의 양을 적게할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게할 수 있음과 동시에, 각 기판의 도포상태를 균일하게 할 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 측정제어수단은 상기 제어수단이 상기 처리프로그램을 반복실행해서 기판을 순차처리할때, 각 기판의 처리시에서의 개시지연시간과 정지지연시간을 계측해서 상기 지연시간 기억수단에 새로운 개시지연시간 및 새로운 정지지연시간으로서 기억하고, 상기 제어수단은 다음 기판의 처리시에는 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 상기 양 지연시간 및 상기 새로운 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행을 빠르게 행하는 것이 바람직하다.

측정제어수단은, 제어수단이 처리프로그램을 반복실행해서 복수매의 기판을 순차로 처리(이하, 제품기판처리라 한다)하는 경우에는, 각 기판의 처리시에 개시지연시간과 정지지연시간을 계측해서 지연시간 기억수단에 새로운 개시지연시간 및 새로운 정지지연시간으로서 기억한다. 즉, 미리 기억되어 있는 양 지연시간에 기초해서 보정한 (실)공급개시명령 및 (실)공급정지명령의 실행 타이밍에서 실제로 도포액이 토출되는 시점 및 도포액이 차단되는 시점의 양 지연시간을 재차 계측해서 새로운 양 지연시간으로서 기억해둔다. 예를들면, 제어수단이 제1매째의 기판을 처리할때에는 측정제어수단에 의해 미리 계측되어 지연시간 기억수단에 기억되어있는 양 지연시간에 기초해서 그 공급개시명령의 실행타이밍을 보정하여 실공급개시명령으로 실행하고, 그 공급정지명령의 실행타이밍을 보정하여 실공급정지명령으로 실행한다. 그리고, 이 제1매째의 기판처리시에 측정제어수단에 의해 실공급개시명령에서의 개시지연시간과 실공급정지명령에서의 정지지연시간을 계측해서 새로운 양 지연시간으로 해서 기억해둔다.

제어수단이 다음 기판을 처리할때에는 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 양 지연시간과 새로운 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍을 보정한다. 예를들면, 제어수단이 제1매째의 기판에 연속해서 제2매째의 기판을 처리할 때에는, 미리 계측되어 기억되어 있는 양 지연시간과 제1매째의 처리시에 계측되어 기억되어 있는 새로운 양 지연시간에 기초해서 그 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍을 보정하여 실공급개시명령 및 실공급정지명령으로 실행한다. 미리 기억되어 있는 양 지연시간은 도포액 공급수단의 토출기구에 기인하는 것으로서 시간변동이나 일간변동을 따르므로 그 계측에서 제품 기판처리까지 시간이 비면 변동해버릴 염려가 있다. 그 변동에 기인하는 지연시간은 직전의 기판처리중에 계측한 새로운 양 지연시간에 상당하는 것이므로, 새로운 양 지연시간과 미리 기억되어 있는 지연시간에 의해 양 명령의 실행타이밍을 보정하는 것에 의해 그 변동을 흡수 할 수 있다. 따라서, 시간변동이나 일간변동에 기인하는 처리액의 공급/정지 타이밍의 엇갈림도 정확히 보정할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있음과 동시에, 소망하는 처리프로그램에 의한 처리를 장기간에 걸쳐 정확히 실시할 수 있다. 그 결과, 기판의 로트마다의 처리 차이나 로트내의 처리차이를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 각 구성에 부가해서 상기제어수단의 지시에 기초해서 상기 기판표면을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 화상을 정지화상으로 하여 인출 화상인출수단과, 상기 인출된 정지화상을 표시하는 표시수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

그런데, 상술한 수동에 의한 지연시간보정을 행해 작성된 처리프로그램이 적절한가 아닌가를 확인하기 위해서는, 예를 들면 그 프로그램에 의해 기판을 처리할 때, 고속도 비디오카메라등에 의해 도포액이 확산될 때의 거동을 촬영하고, 그 움직이는 화상을 슬로우(slow) 재생하여 관찰할 필요가 있으므로, 작성한 처리프로그램이 적절한가 아닌가를 판단할 때 까지 시간이 걸린다. 즉, 슬로우 재생화상과 처리프로그램시간을 대응시켜 슬로우 재생화상이 처리프로그램의 어느시점의 것인가 대응시킴을 정확히 행할 필요가 있으므로, 그 작업이 대단히 번잡 혹은 곤란하다. 더우기, 그 확인결과, 작성한 처리프로그램이 부적절하다고 판단된 경우에는 재차 프로그램 작성으로 되돌리고, 도포액이 확산될 때의 거동을 촬영해서 확인한다고 하는 일련의 작업을 반복하여 행할 필요가 있고, 대단히 시간이 걸려 번잡하다.

또한, 소망하는 처리프로그램의 작성이 완료한 후, 제품인 복수매의 기판을 순차로 처리하는 경우에는 그들 처리마다 작성한 처리프로그램으로 각각의 기판에 적절한 처리가 시행되고 있는가 아닌가를 확인하기 위해서는 상기와 같이해서 고속도 비디오카메라에 의해 도포액이 확산될 때의 거동을 순차로 촬영할 필요가 있지만, 상술한 이유에 의해 작업이 대단히 번잡하게 되거나 또는 실질적으로 이와 같은 확인작업은 불가능하다.

그래서, 본 발명장치에서는 기판표면에 토출된 도포액이 확산될 때의 거동을 촬영수단으로 촬영하고, 이 촬영된 화상을 정지화상으로 해서 화상인출수단에 의해 인출한다. 인출된 정지화상은 표시수단에 표시되므로, 이 정지화상을 관찰하는 것에 의해 기판의 회전에 따라 중심부에서 바깥테두리부를 향해 확산되가는 도포액의 어느 시점에서의 상태, 즉 거동을 알 수 있다. 따라서, 처리프로그램 시간과의 대응시킴이 용이하게 되고, 보정된 처리프로그램에 의해 적절하게 기판이 처리되어 있는가 아닌가를 용이하게 확인할 수 있다.

또한, 이 정지화상을 관찰한 결과, 처리가 부적절하다고 판단된 경우, 장치의 동작을 수동으로 정지시키도록 하는 것에 의해 순차로 처리되는 기판에 대해서 부적절한 처리가 계속해서 시행되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 처리프로그램에 기초해서 소정의 타이밍으로 트리거신호를 출력하는 것이고, 상기 촬영수단은 상기 트리거 신호가 출력된 때에만 촬영을 행하는 것이 바람직하다.

제어수단은 도포액의 공급개시명령이나 그 공급정지명령을 포함하는 처리프로그램을 실행함과 동시에, 소정의 타이밍에서 트리거신호를 출력한다. 촬영수단은 그 트리거 신호가 출력된 때에만 기판표면을 촬영하므로 그 시점에서 기판표면의 정지화상이 표시수단에 표시되는 것이 된다. 이 정지화상을 관찰하는 것에 의해 그 시점에서 기판표면의 도포액 상태를 알 수 있다. 따라서, 트리거 신호의 출력타이밍을 처리프로그램에서 중요한 시점으로 설정해두는 것에 의해 처리프로그램 시간과의 대응시킴과 용이하게 되고, 그 정지화상을 보는 것만으로 용이하게 처리프로그램에 의한 처리의 적부를 판단할 수 있다. 그 결과, 기판의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 트리거신호의 소정 타이밍을 공급회전수에서 목표회전수로 상승시키는 시점으로 하는 것이 바람직하다.

기판의 회전수가 낮은 공급회전수에서 높은 목표회전수로 상승시키는 시점은 기판표면에 토출되어 줄기형상의 흐름으로 된 도포액이 기판의 둘레방향으로 그 폭이 확산되는 중요한 타이밍이므로, 이 시점의 기판표면을 촬영하는 것에 의해 둘레방향으로 그 폭을 확장함과 동시에, 바깥테두리부를 향해 신장되는 도포액의 거동을 알 수 있고, 처리프로그램에 의한 처리가 적절히 행해지고 있는가 아닌가를 용이하게 판단할 수 있다. 따라서, 기판의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 각 구성에 부가해서,

상기 도포액 공급수단에서 토출되는 도포액이 기판에 도달한 상태 또는 비도달상태인 것을 검출하는 도달검출수단과,

상기 제어수단에 의해 공급개시명령이 실행되고 나서 상기 도달검출수단에 의해 도포액이 도달상태인 것이 검출되기까지의 시간(개시지연시간)과 상기 제어수단에 의해 공급정지명령이 실행되고 나서 상기 도달검출수단에 의해 도포액이 비도달 상태인 것이 검출되기까지의 시간(정지지연시간)을 측정하는 지연시간 계측수단과,

상기 지연시간 계측수단에 의해 계측된 개시지연시간 및 정지지연시간을 기억하는 지연시간 기억수단,

으로 구성되는 상기 개시지연시간 및 상기 정지지연시간을 미리 계측해서 기억하는 측정제어수단을 구비함과 동시에,

상기 제어수단은, 상기 처리프로그램에 기초해서 기판에 대해 도포액을 공급할때, 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 양 지연시간에 기초해서, 공급개시명령의 실행을 상기 개시지연시간만큼 빠르게 행함과 동시에, 공급정지명령의 실행을 상기 정지지연시간만큼 빠르게 행하는 것이 바람직하다.

우선, 측정제어수단에 의해 미리 이하와 같이 해서 처리액의 공급에 지연시간이 계측된다. 지연시간 계측수단은 제어수단에 의해 처리프로그램에 포함되는 공급개시명령이 실행된 시점에서 계측을 개시하고, 도포액 공급수단에서 공급되는 도포액이 기판에 도달한 상태인 것이 도달검출수단에 의해 검출되기까지의 시간(개시지연시간)을 계측한다. 이 계측된 개시지연시간은 지연시간 기억수단에 기억된다. 이 개시지연시간은 도포액을 기판에 공급하고 싶다고 의도하는 시점에서의 엇갈림(지연)이고, 도포액 공급수단의 토출기구의 동작속도 등에 기인해서 변동이 생기는 것이다. 더우기, 지연시간 계측수단은 제어수단에 의해 처리프로그램에 포함되는 공급정지명령이 실행된 시점에서 계측을 개시하고, 도포액 공급수단에서 토출되고 있는 도포액이 비도달, 결국 도포액 공급수단에서 공급되고 있는 도포액이 정지되고, 도포액 공급수단의 선단부에서 기판면으로의 공급이 완전히 차단되기까지의 시간(정지지연시간)을 계측한다. 이 정지지연시간은, 상기 개시지연시간과 같이 지연시간 기억수단에 기억된다. 이 지연정지시간은, 도포액의 기판으로의 공급을 차단하고 싶은 시점에서의 엇갈림(지연)이고, 개시지연시간과 같은 원인에 의해 변동이 생기는 것이다.

다음에, 제어수단이 처리프로그램을 실행하여 기판에 대해 도포액을 공급하는 경우에는 다음과 같이 처리가 행해진다.

즉, 제어수단은 처리프로그램에 기초해서 기판에 대해 도포액을 공급할 때, 미리 계측되어 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 양 지연시간, 결국, 도포액의 공급개시명령을 실행하고 나서 실제로 기판에 도포액이 도달하기까지의 엇갈림에 상당하는 개시지연시간과, 도포액의 공급정지명령을 실행하고 나서 실제로 기판으로의 도포액의 공급이 차단되기까지의 엇갈림에 상당하는 정지지연시간에 기초해서 실제로 실행하는 공급개시명령(실공급개시명령)과 공급정지명령(실공급정지명령)의 실행타이밍을 보정해서 빠르게 실행한다. 결국, 제어수단이 처리프로그램에 포함되는 각 명령을 축차 실행해가기 전에 처리프로그램의 공급개시명령을 실행하는 시점은 미리 판단되어 있으므로, 이 공급개시명령을 실행할 때, 개시지연시간만큼 공급개시명령의 실행타이밍을 보정하여 실공급개시명령으로 빠르게 실행한다. 마찬가지로, 공급정지명령을 실행할 때에도, 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 정지지연시간만큼 공급정지명령의 실행타이밍을 보정하여 실공급정지명령으로 빠르게 실행하는 것으로 한다.

이렇게 해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍을 미리 계측한 각각의 지연시간만큼 각각 보정해서(빠르게) 실공급개시명령 및 실공급정지명령으로 실행하는 것에 의해 처리프로그램의 공급개시명령 및 공급정지명령이 보정되기 전에 실행될 시점을 도포액 공급수단을 통해서 공급된 도포액이 실제로 기판표면에 도달하는 시점 및 도포액 공급수단에서의 도포액이 기판표면에서 실제로 완전히 차단되는 시점으로 할 수 있다. 따라서, 처리프로그램에 포함되는 공급개시명령 및 공급정지명령이 실행되는 시점을 상술한 수동에 의한 지연시간 보정과 같이 번잡한 작업을 행하여 조절하지 않고, 소망하는 그대로 각 명령의 타이밍에서 처리프로그램을 작성할 수 있고, 그 타이밍에서 정확히 도포액의 공급/정지를 행할 수 있다. 또한, 일반적으로 도포액 공급수단과 기판표면 사이에는 어느 정도의 간격이 비어 있으므로, 엄밀하게는 명령의 실행지점에서 도포액이 기판표면에 도달/비도달로 되는 데에는 이 간격에 기인하는 지연도 존재하는 것이 되지만, 도달검출수단에 의해 기판표면으로의 도포액의 도달/비도달을 검출함으로써, 그 간격에 기인하는 지연도 자연히 포함하여 상기 양지연시간을 계측할 수 있으므로 보다 정확히 타이밍을 보정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍을 미리 계측한 각각의 지연시간만큼 각각 보정되어 실공급개시명령 및 실공급정지명령으로서 실행하는 것에 의해 처리프로그램의 공급개시명령 및 공급정지명령이 보정되기 전에 실행될 시점을 도포액이 기판면에 실제로 도달하는 시점 및 공급되고 있는 도포액이 기판면에서 실제로 차단되는 시점으로 할 수 있다.

따라서, 처리프로그램에 포함되는 공급개시명령 및 공급정지명령이 실행되는 시점을 수동에 의한 지연시간 보정을 행해 보정하지 않고, 소망하는 그대로 각 명령의 타이밍에서 처리프로그램을 작성할 수 있음과 동시에, 그 타이밍에서 정확히 도포액의 공급/정지를 실행할 수 있다. 그 결과, 소망하는 처리프로그램에 의한 처리를 정확히 실시할 수 있다.

또한, 공급정지명령에서 처리액의 공급이 차단되기까지의 시간에 지연이 거의 생기지 않으므로 도포액의 쓸데없는 소비를 억제할 수 있다. 특히, 현상액이나 린스액등에 비교해서 포토레지스트액은 고가이므로, 이 경우에는 제조코스트도 대폭 저감할 수 있다.

이와같이 소망하는 처리프로그램으로 처리를 정확히 행할 수 있으므로, 기판표면에 공급된 도포액이 기판의 표면전체를 덮기 전에, 기판의 회전수를 공급회전수에서 목표회전수로 올려 갈 때의 타이밍도 정확히 할 수 있다. 결국, 본 발명장치에서는 상술한 개시지연시간이 존재하지 않는 것으로 볼 수 있고, 실제로 도포액이 도포액 공급수단에서 토출되어 기판에 도달하는 시점이 변동되지 않으므로, 목표회전수로 회전수를 올리기 시작하는 시점도 정확히 할 수 있다. 그 결과, 각 기판의 처리시에 있어서, 방사상으로 신장한 도포액 줄기형상의 흐름이 동일형상인 경우에 관성력을 부여할 수 있다. 따라서, 기판의 바깥테두리에 도달한 도포액의 방사상 줄기형상의 흐름을 통해서 주위로 비산하는 불필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있음과 동시에, 각 기판의 도포상태를 균일하게 할 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 측정제어수단은 상기 제어수단이 상기 처리프로그램을 반복실행해서 기판을 순차 처리할때, 각 기판의 처리시에서의 개시지연시간과 정지지연시간을 계측해서 상기 지연시간 기억수단에 새로운 개시지연시간 및 새로운 정지지연시간으로서 기억하고, 상기 제어수단은 다음 기판의 처리시에는 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 상기 양 지연시간 및 상기 새로운 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행을 빠르게 행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 각 구성에 부가해서, 상기 제어수단의 지시에 기초해서 상기 기판표면을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 화상을 정지화상으로 하여 인출하는 화상인출수단과, 상기 인출된 정지화상을 표시하는 표시수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 처리프로그램에 기초해서 소정의 타이밍에서 트리거신호를 출력하는 것이고, 상기 촬영수단은 상기 트리거 신호가 출력된 때에만 촬영을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 트리거신호의 소정 타이밍을 공급회전수에서 목표회전수로 상승시키는 시점으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 각 구성에 부가해서,

상기 도포액 공급수단에서 도포액이 토출되는 것을 검출하는 토출검출수단을 구비함과 동시에,

상기 제어수단은, 상기 처리프로그램에 포함되어 있는 각 명령을 순차로 실행해 갈때, 공급개시명령의 실행에 의해 상기 도포액 공급수단을 통해서 기판에 도포액의 공급을 개시하고, 상기 토출검출수단이 도포액의 토출을 검출한 것에 기초해서 그 이후의 명령실행을 개시하는 것이 바람직하다.

제어수단이 회전지지수단에 지지되어 있는 기판을 회전시키면서 공급개시명령을 실행하면, 이상적으로는 도포액 공급수단을 통해서 즉시 도포액이 토출된다. 그러나, 실제로는 공급개시명령의 실행시점에서 어느 정도의 지연시간(개시지연시간이고, 시간변동 및 일간변동이 생긴다)의 경과후에 도포액이 토출된다. 제어수단은 공급개시명령의 실행후, 토출검출수단에 의해 도포액이 토출된 것에 기초해서 그 이후의 명령실행을 행하므로 공급개시명령보다 뒤의 명령으로의 이행을 도포액이 토출된 시점에 의존시킬 수 있다. 따라서, 상기 개시지연시간 및 그 변동분을 흡수할 수 있다.

따라서, 도포액의 토출에 관한 지연시간 및 그 변동분을 흡수할 수 있어, 도포액의 공급시간을 일정화할 수 있다. 그 결과, 기판의 회전수를 공급회전수에서 목표회전수로 올려갈때의 타이밍도 정확히 할 수 있고, 각 기판의 처리시에 방사상으로 신장한 도포액 줄기형상의 흐름이 동일형상일때 관성력을 부여할 수 있다. 따라서, 기판의 주위로 비산하는 불필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게할 수 있음과 동시에, 각 로트사이나 각 로트내에서의 처리를 아주 균일하게 시행할 수 있으며, 장기간에 걸쳐 안정하게 처리를 시행할 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 각 구성에 부가해서,

상기 도포액 공급수단에서 토출되는 도포액이 기판에 도달한 것을 검출하는 도달검출수단을 구비함과 동시에,

상기 제어수단은, 상기 처리프로그램에 포함되어 있는 각 명령을 순차로 실행해 갈때, 공급개시명령의 실행에 의해 상기 처리액 공급수단을 통해서 기판에 도포액의 공급을 개시하고, 상기 도달검출수단이 도포액의 도달을 검출한 것에 기초해서 그 이후의 명령실행을 개시하는 것이 바람직하다.

제어수단이 회전지지수단에 지지되어 있는 기판을 회전시키면서 공급개시명령을 실행하면, 이상적으로는 도포액 공급수단을 통해서 즉시 도포액이 기판에 도달한다. 그러나, 실제로는 공급개시명령의 실행시점에서 어느 정도의 개시지연시간(시간변동 및 일간변동이 생긴다)의 경과후에 도포액이 기판에 도달한다. 제어수단은 공급개시명령의 실행후, 도달 검출수단에 의해 도포액이 기판에 도달한 것에 기초해서 그 이후의 명령실행을 행하므로 공급개시명령보다 뒤의 명령으로의 이행을 도포액의 기판으로의 도달에 의존시킬 수 있다. 따라서, 상기 개시지연시간 및 그 변동분을 흡수할 수 있다.

이와 같이, 공급개시명령이 실행된 중에 도포액이 기판에 도달한 것에 기초해서 그 이후의 명령을 실행하는 것에 의해 다음 명령으로의 이행을 도포액이 기판에 도달한 시점에 의존시킬 수 있다. 따라서, 도포액의 도달에 관한 지연시간 및 그 변동분을 흡수할 수 있어, 도포액의 공급시간을 일정화할 수 있다. 그 결과, 기판의 회전수를 공급회전수에서 목표회점수로 올려갈 때의 타이밍도 정확히 할 수 있고, 각 기판의 처리시에 방사상으로 신장한 도포액의 줄기형상의 흐름이 동일형상일 때 관성력을 부여할 수 있다. 따라서 기판의 주위로 비산하는 불필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있고, 원하는 막두께의 도포피막을 얻는데 필요한 도포액의 양을 적게 할 수 있음과 동시에 각 로트사이나 각 로트내에서의 처리를 아주 균일하게 시행할 수 있고, 장기간에 걸쳐 안정하게 처리를 시행할 수 있다.

또한, 본 발명장치에 있어서, 상기 도달검출수단을 기판표면을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영된 화상을 정지화상으로 하여 인출하는 화상인출수단과, 상기 정지화상의 농담변화에 기초해서 도포액이 기판표면에 도달한 것을 판별하는 농담 판별수단으로 구성하는 것이 바람직하다.

기판표면을 촬영수단으로 촬영하고, 그 기판표면의 화상을 화상인출수단에 의해 정지화상으로 하여 인출된다. 도포액이 기판에 도달한 경우에는 기판 표면과 도포액의 반사율등의 차이에 의해 정지화상에 농담이 생긴다. 이 농담이 생긴 시점, 즉 농담변화를 농담판별수단에 의해 판별해서, 기판에 도포액이 도달한 시점을 검출할 수 있다. 이 도달검출시점에 기초해서 제어수단이 공급개시명령 이후의 명령실행을 개시한다.

따라서, 기관표면의 반사광의 유무에 기초해서 도달검지를 행하는 반사형 센서 등에 의해 구성되는 도달검출수단에 비교해서 기판표면에서의 난반사등에 의한 악영향을 받기 어려운 것으로 할 수 있다.

본 발명을 설명하기 위해 현재 바람직하다고 생각되는 몇 개의 형태를 도시하고 있지만, 본 발명이 도시되어 있는 구성 및 방법에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 기초해서 상세히 설명한다.

도포액 도포방법

제4도는 본 발명방법에 기초해서 도포액 도포방법을 실시하는 회전식 기판도포장치의 구성을 나타내는 블록도 및 종단면도이다.

도면중 1은 흡인식 스핀척으로서 기판(W)을 거의 수평자세로 흡착지지하는 것이다. 이 흡인식 스핀척(1)은 중공의 회전축(2)을 통해서 전동모터(3)에 의해 회전구동된다. 흡인식 스핀척(1)의 주위에는 도포액인 포토레지스트액등의 비산을 방지하기 위한 비산방지컵(4a)이 배치되어 있다. 또한, 도시하지 않은 반송수단이 미처리 기판(W)을 흡인식 스핀척(1)에 얹거나, 흡인식 스핀척(1)에서 처리가 끝난 기판(W)을 받을때에는 도시하지 않은 승강수단이 회전축(2)과 비산방지컵(4a)을 상대 승강시키는 것에 의해 흡인식 스핀척(1)을 비산방지컵(4a)의 상방으로 이동시킨다(도면중 2점 쇄선). 또 흡인식 스핀척(1)과, 회전축(2)과, 전동모터(3)가 본 발명의 회전지지수단에 상당한다.

비산방지컵(4a)은 상컵(4a₁)과, 원형정류판(4a₂)과, 하컵(4a₃)등으로 구성되어 있다. 상컵(4a₁)은 상부에 개구부(4a₁₁)와, 기판(W)의 회전에 의한 포토레지스트액등의 비말(물방울)을 하방으로 안내하는 경사면(4a₁₂)을 가진다.

원형정류판(4a₂)은 개구부(4a₁₁)에서 유입하여 기판(W)의 바깥테두리를 따라 흘러내리는 기류를 하컵(4a₃)에 정류해서 안내함과 동시에, 상컵(4a₁)의 경사면(4a₁₂)에 의해 하방으로 안내된 포토레지스트액등의 비말을 이 기류에 실어 하컵(4a₃)으로 안내한다.

하컵(4a₃)의 저부에는 배액구(4a₃₁)가 배열설치되어 있다. 이 배액구(4a₃₁)는 배액탱크(4a₃₂)에 연이어 통해 접속되어 있고, 회전털어냄후 포토레지스트액등을 회수하도록 되어 있다. 하컵(4a₃)의 저부에는 또 컵배기구(4a₃₃)가 배열설치되어 있다. 이 컵배기구(4a₃₃)는 배기펌프(4a₃₄)에 연이어 통해 접속되어 있고, 비산방지컵(4a)내에 체류하는 안개형상의 포토레지스트액등을 공기와 함께 흡인해서 배기하도록 되어 있다.

원형정류판(4a₂)의 내측에는 기판(W)의 이면으로 돌아들어간 포토레지스트액이나 부착한 먼지를 제거하기 위해 세정액을 기판(W)의 이면으로 향해 토출하기 위한 백린스 노즐(11)이 배열설치되어 있다. 이 백린스노즐(11)에는 관이음매(4a₂₁)와 공급배관(4a₂₂)을 통해서 세정액 공급부(4a₂₃)에서 세정액이 공급되도록 되어 있다.

더우기, 비산방지컵(4a)의 개구부(4a₁₁) 상방에서 기판(W)의 거의 회전중심의 상방에는 포토레지스트액을 기판(W)에 대해서 공급하기 위해 본 발명에서의 도포액 공급수단에 상당하는 도포액 공급노즐(5)이 배열설치되어 있다. 또한, 도포액 공급노즐(5)로 포토레지스트액을 소정량만큼 공급하는 도시하지 않은 공급기구와, 기판(W)의 반송시에 흡인식 스핀척(1)과 비산방지컵(4a)을 상대승강하는 도시하지 않은 승강기구와, 전동모터(3)는 본 발명에서의 제어수단에 상당하는 제어부(20)에 의해 제어되도록 되어 있다. 또, 제어부(20)는 메모리(25)에 저장된 후술하는 타임차트에 대응한 처리프로그램(스핀코트 프로그램으로도 불리고, 회전수나 공급하는 포토레지스트액의 종류나 공급타이밍등을 규정한다)에 의해 상기 각 부의 제어를 행하도록 되어 있다.

다음에, 제5도의 타임차트 및 제6도의 모식도를 참조해서 포토레지스트액의 도포처리에 대해서 설명한다. 또, 이 타임차트에 상당하는 처리프로그램은 공급개시명령을 포함하는 복수개의 명령으로 이루어지고, 제4도에 나타낸 메모리(25)에 저장되어 있다. 그리고, 처리프로그램은 그 각 명령이 축차로 제어부(20)에 의해 실행된다. 또한, 처리대상의 기판(W)은 이미 흡인식 스핀척(1)에 얹혀져 흡인 유지되고, 더우기 기판(W)의 회전중심 부근의 상방에는 도포액 공급노즐(5)이 대기하고 있는 것으로 한다. 또한, 제6도의 각 모식도에서는 설명의 편의상 간략히 기판(W)을 원형으로 표시하고, 포토레지스트액을 해칭한 영역으로 표시하고 있다.

우선, 전동모터(3)의 회전구동을 개시한다. 구체적으로는 제어부(20)가 전동모터(3)를 정전구동함으로써 기판(W)을 평면시야에서반시계방향으로 회전한다. 이때의 회전수(R3)는 이예에서는, 1,500rpm으로 하고 있다. 또, 이하의 설명에서는 이 회전수(R3)를 공급회전수(R3)라 한다. 또한, 이 과정은 본 발명방법에서 과정(a)에 상당한다.

이어서, 기판(W)의 회전이 공급회전수(R3)로 안정한 후(수초후), 시간(ts)의 시점에서 공급개시명령을 실행함으로써 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액을 기판(W)의 표면에 공급개시한다. 이 시점에서는 포토레지스트액이 기판(W)의 회전중심 부근의 평면시야에서 원형상의 덩어리(Ra)(이하, 이것을 코아 Ra라 한다)로 되어 있다(제6a도 참조). 또, 이 과정은 본 발명방법에서 과정(b)에 상당한다.

더우기, 기판(W)의 회전중심 부근에 포토레지스트액을 계속해서 공급하면, 코아(Ra)의 지름은 회전에 따라 원심력이 작용해서 거의 원형상을 유지한 그대로 기판(W)의 바깥테두리를 향해 동심원상으로 확대해 간다.

코아(Ra)는 잠깐동안(수초간)은 원형상을 유지하고 있지만, 그후 다음과 같이 커져 그 형상을 변화시켜 간다.

이 원형상 코아(Ra)의 원주부에서 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 다수의 가늘고 긴 포토레지스트액(Rb)의 줄기형상의 흐름(이하, 이것을 핑거Rb(capillary ridge)라 한다)이 방사상으로 신장하기 시작한다(제6a도, 제6b또). 이 다수의 핑거(Rb)는 원심력에 의해 코아(Ra) 지름의 확대와 함께 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 계속 신장하지만, 핑거(Rb)는 코아(Ra)에 비해 원심력이 크게 가해지므로 코아(Ra) 지름의 확대보다도 빨리 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 신장하는 것으로된다(제6b도).

그래서, 기판(W)의 표면에 공급된 포토레지스트액(R)에 의해 기판(W)의 전면이 덮여지기 전에 (제5도중 시간 ts에서 Ta 시간 경과후에), 기판(W)의 회전수를 공급회전수(R3)(1,500rpm)보다도 높은 회전수(R4)로 올린다. 또, 이하 이 회전수(R4)를 목표회전수(R4)라 한다. 이 예에서는 목표회전수(R4)를 3,000rpm으로 하고 있다. 공급회전수(R3)(1,500rpm)에서 목표회전수(R4)(3,000rpm)로 회전수를 전환할때에는 약 0.07sec에서 완료되도록 제어하고 있다(제5도중 부호 Tb로 나타내는 시간). 또한, 이 과정은 본 발명 방법에서의 과정(c)에 상당하는 것이다.

이와같이 회전수를 공급회전수(R3)에서 목표회전수(R4)로 올리는 것에 의해 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 직선적으로 신장해가는 핑거(Rb)에 회전수 상승과정에서의 가속도에 의해 관성력이 작용함과 동시에 회전에 의한 원심력이 작용하고, 핑거(Rb)의 신장하는 방향이 그 합력에 의해 둘레방향으로 구부러지도록 하여 그 폭을 확대한다. 더우기, 코아(Ra)의 지름도 확대한다(제6c도, 제7도).

그리고, 제6c도에 나타낸 바와 같이, 다수의 핑거(Rb)의 선단부가 기판(W)의 바깥테두리에 도달하면, 그곳에서 기판(W)의 주위로 포토레지스트액(R)이 비산한다(비산포토레지스트액 Rc). 그러나, 가속도에 의해 핑거(Rb)가 둘레 방향으로 구부러지므로, 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 확대/신장해가는 코아(Ra)/핑거(Rb)가 일체로 되어 포토레지스트액에 의해 기판(W)의 표면 전체가 덮여지기까지의 시간이 종래에 비교해서 대폭으로 단축된다(제6c도, 제6d도, 제6e도).

이렇게 해서 기판(W)의 표면 전체가 포토레지스트액(R)에 의해 덮여진 시점(제5도의 시간 t_E)에 있어서, 제어부(20)가 처리프로그램중 공급정지명령을 실행하는 것에 의해 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액(R)의 토출을 정지한다. 그리고, 목표회전수(R4)로 회전을 소정시간 계속해서 기판(W)의 표면전체를 덮고 있는 포토레지스트액(R)중 잉여분(잉여포토레지스트액 Rd)을 털어내는 것에 의해 기판(W)의 표면에 원하는 막두께의 포토레지스트피막(R)을 형성할 수 있다(제6f도). 또, 상기 목표회전수(R4)는 피막형성회전수와 동일한 것이다. 또, 이 과정은 본 발명방법에서의 과정(d)에 상당하는 것이다.

또, 포토레지스트액(R)의 토출을 정지하는 시간(t_E)은 기판(W)에 포토레지스트액(R)을 토출해서 기판(W)의 표면 전체가 포토레지스트액(R)으로 덮여지는 시간을 실제로 계측하고, 이 결과에 기초해서 처리프로그램중에 공급정지명령으로 기재되어 설정되는 것이다. 그리고, 포토레지스트액(R)의 공급개시시간(ts)에서 상기 시간을 메모리(25)에 기억시켜 두던가 타이머등에 설정해두고, 공급개시에서 그 시간후에 공급이 정지되도록 하면 된다.

이와 같이, 기판(W)을 공급회전수(R3)로 저속회전시키면서 포토레지스트액(R)을 공급하고, 기판(W)의 표면전체가 포토레지스트액(R)으로 덮여지기까지 회전수를 목표회전수(R4)로 올려 핑거(Rb)에 관성력을 부여하는 것에 의해, 기판(W)의 표면 전체가 포토레지스트액(R)으로 덮여지기 까지의 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리에 도달하고 나서 포토레지스트액(R)의 공급이 정지되기까지의 시간이 단축되므로, 핑거(Rb)를 통해서 기판(W)의 주위로 방출, 비산하는 포토레지스트액(R)의 양을 적게할 수 있다. 그 결과, 원하는 막두께의 포토레지스트피막을 얻기 위해 공급하는 포토레지스트액을 양을 매우 적게할 수 있다.

또, 상기 도포액 도포방법에 의해 실제로 기판(W)에 대한 포토레지스트액의 도포처리를 행했지만, 이때 기판(W)으로서 8인치 지름의 것을 사용하고, 포토레지스트액으로 스미토모가 가쿠(住友化學)제의 i선 레지스트 PFI를 채용하였다. 더우기, 포토레지스트액의 공급시간을 3초간(제5도의 ts)에서 t_E까지의 시간)으로 설정하고, 그 유량을 일정하게 설정하며, 회전수를 1,500rpm(공급회전수 R3)에서 3,000rpm(목표회전수 R4(=피막형성회전수))으로 전환하도록 설정한 처리프로그램을 사용하였다.

상기 조건에 있어서, 포토레지스트액을 기판(W)에 공급하는 공급개시명령의 실행시점(ts)에서 목표회전수(R4)로 회전수를 올리기 시작하는 시간(Ta)을 여러가지로 가변시키는 실험을 시행한 결과, 회전수 전환 개시시간(Ta)이 거의 0/1~0.6sec의 범위에서, 피복소요시간이 극소에 가까운 값을 가지는 것을 판명하였다.

이와 관련해서, 최초에서 목표회전수(R4)(3,000rpm)(=피막형성회전수)로 처리한 경우나 공급회전수(R3)(1,500rpm)를 유지한 그대로 처리한 경우에는 상기 범위내에서 회전수를 올렸던 경우에 비교해서 피복소요시간이 길게 되었다. 또, 상기 실험에 있어서, 기판(W) 표면에 공급된 포토레지스트액(R)의 거동을 관찰한 결과, 상기 시간범위(0.1~0.6sec)는 제6a도에 나타낸 바와 같이 코아(Ra)의 주위로 핑거(Rb)가 발생한 시점에서, 제6c도에 나타낸 바와 같이 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하기까지의 사이에 대응하는 것을 알았다.즉, 핑거(Rb)가 발생한 시점에서 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하기까지의 사이에 기판(W)의 회전수를 목표회전수(R4)로 향해 높이면 핑거(Rb)에 관성력을 부여할 수 있으므로, 기판(W) 표면 전체를 포토레지스트액(R)으로 덮을 수 있는 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 불필요한 포토레지스트액(R)의 양을 매우 적게할 수 있다.

또한, 실험에 의해 공급회전수(R3)에서 목표회전수(R4)로 회전수를 올릴때의 시간(가속시간 Tb이 회전가속도, 제5도 참조)을 가변시킨 결과, 피복소요시간을 짧게 할 수 있는 가속시간(Tb)은 0.03~0.2sec의 범위내에 있는 것을 판명하였다. 결국, 피복소요시간을 짧게 하기 위해서는 기판(W)의 회전수를 급격히 올리는(가속시간 Tb이 짧은) 쪽이 바람직하지만, 그 한편에서 급격히 하면 반대로 피복소요시간이 길게 되어 불필요한 포토레지스트액의 양이 증가하는 것을 알았다. 이와 같이, 가속시간(Tb)이 짧으면, 결국 회전가속도가 너무 크면 반대로 피복소요시간이 길게 되는 것은, 이하에 설명하는 포토레지스트액의 거동에 의한 것으로 생각된다.

즉, 코아(Ra)에서 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 신장하고 있는 핑거(Rb)는 급격한 가속도에 의해 기판(W)표면에서 비산해버리거나 혹은 둘레방향으로 일단 구부러지지만, 그후는 원심력에 의해 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 직선적으로 신장하기 때문에 핑거(Rb)의 둘레방향으로의 폭 확대가 작게 되기 때문으로 생각된다.

상기의 것으로부터, 공급회전수(R3) 목표회전(R4)로 회수를 울려갈때 바람직한 회전가속도의 범위를 구하면,

최소가속도=(3,000rpm - 1,500rpm)/0.2sec

= 7,500rpm/sec

최대가속도=(3,000rpm - 1,500rpm)/0.03sec

= 50,000rpm/sec

로 된다. 즉, 이 경우 기판의 사이즈나 포토레지스트액 종류등의 조건에서는 목표회전수(R4)로 회전수를 올릴때 7,500rpm/sec~50,000rpm/sec범위의 회전가속도로 행하는 것이 바람직하게 된다.

다음에, 제8도의 제1변형예를 나타내는 타임차트를 참조해서 상기 회전수 제어와는 다른 회전수제어에 대해서 설명한다.

이 제1변형예에서는, 제8도에 나타낸 바와 같이 포토레지스트액의 공급시에 공급회전수(R5)(예를들면, 1,500rpm)로 하고, 핑거(Rb)에 관성력을 부여할때 목표회전수(R47)(예를들면, 4,000rpm)로 하며, 원하는 막두께로 할 때 피막형성회전수(R6)(예를들면, 3,000rpm)로 한다. 즉, 핑거(Rb)에 관성력을 부여할 때 목표회전수(R7)를 포토레지스트액의 공급시 공급회전수(R5)보다도 높게 또 원하는 막두께로 할 때의 피막형성회전수(R6) 보다도 높게 설정하는 것이다.

이와 같은 회전수 제어에 의하면, 방사상으로 신장한 핑거(Rb)에 보다 큰 관성력을 부여할 수 있고, 핑거(Rb) 둘레방향의 폭을 보다 빠르게 확대할 수 있다. 따라서, 기판의 전면을 도포액으로 덮는 시간을 보다 짧게 할 수 있고, 불필요한 포토레지스트액의 양을 더 적게 할 수 있다. 그 결과, 원하는 막두께의 포토레지스트피막을 얻기 위해 공급하는 포토레지스트액의 양을 매우 적게 할 수 있다.

다음에, 제9도의 제2변형예를 나타내는 타임차트를 참조해서 회전수 제어의 또 하나의 변형예에 대해서 설명한다.

이 예에서는, 제9도에 나타낸 바와 같이 포토레지스트액의 공급시에 공급회전수(R8)(예를들면, 1,500rpm)로 하고, 핑거(Rb)에 관성력을 부여할때 목표회전수(R9)(예를들면, 2,000rpm)로 하며, 원하는 막두께로 할 때 피막형성 회전수(R10)(예를들면, 3,000rpm)로 한다. 즉, 핑거(Rb)에 관성력을 부열할 때 목표회전수(R9)를 포토레지스트액의 공급시 공급회전수(R8)보다도 높게, 또 원하는 막두께로 할 때 피막형성회전수(R10)보다도 낮게 설정하는 것이다.

이와 같은 회전수 제어에 의하면, 방사상으로 신장한 핑거(Rb)가 원심력에 의해 기판의 바깥테두리에 도달하는 시간을 억제할 수 있고, 포토레지스트액이 비산하는 양을 억제할 수 있다. 따라서, 불필요한 포토레지스트액의 양을 더 적게 할 수 있다.

또, 상술한 제5도, 제8도, 제9도의 어느 회전수 제어를 채용하는가는 기판의 크기나 기판의 표면상태, 포토레지스트액의 특성에 따라 실험에 의해 결정하면 된다.

다음에 상술한 본 발명방법에 관한 포토레지스트 도포방법과 종래예에 관한 도포방법의 비교를 행한다.

종래예에서는, 포토레지스트액 공급시 저속회전수(공급회전수)를 900rpm으로 하고, 원하는 막두께를 얻기 위한 고속회전수(피막형성회전수)를 1,500rpm으로 하여 설정한 처리프로그램을 사용해서 도포처리를 행했다. 이 경우에는 기판표면 전체를 포토레지스트액으로 덮기 위해 필요한 액량은 3cc~6cc이었다.

한편, 본 발명에 관한 포토레지스트액 도포방법에서는 이하와 같이되었다. 또, 목표회전수는 핑거(Rb)에 관성력을 부여하기 위해 공급회전수에서 회전수를 올려갈때의 목표가 되는 회전수이고, 이하 ①~③의 실험에서는 목표회전수가 피막형성회전수와 동일하게 되어 있다.

공급회전수 목표회전수 피막형성회전수 소요액량

① 1,500rpm 3,000rpm 3,000rpm 1.1cc

② 1,500rpm 4,000rpm 4,000rpm 1.0cc

③ 2,500rpm 4,000rpm 4,000rpm 0.99cc

④ 1,500rpm 3,000rpm 6,000rpm 0.81cc

이들 도포에서는 포토레지스트피막의 막두께 균일성이 대체로 거의 양호한 것을 얻을 수 있었다.

이와같이 본 발명방법에 의하면, 종래방법의 1/3정도의 포토레지스트액의 양으로 원하는 막두께 포토레지스트피막을 얻을 수 있고, 도포시에 기판의 주위로 비산하는 포토레지스트액의 양을 매우 적게 할 수 있는 것을 이해한다. 따라서, 현상액이나 세정액등에 비교해서 고가인 포토레지스트액의 양을 매우 적게 할 수 있고, 반도체 소자나 반도체장치등의 제조코스트를 저감함과 동시에 스루풋을 향상할 수 있다.

또, 상술한 각 회전수는 일예이고, 기판사이즈 혹은 기판의 표면상태(산화막만 경우나 여러종류의 포토리소그래피 공정을 거친 후 미소한 凹凸을가지는 경우등) 또는 도포액의 점도 혹은 도포피막의 원하는 막두께에 따라 결정되는 것이다.

또한, 기판에 도포액이 공급된 뒤에 기판표면에 공급된 도포액이 기판표면전체를 덮기 전에 도포액 공급시의 공급회전수(저속회전수)보다도 높은 목표회전수로 기판의 회전수를 올려 가면 목표회전수는 1종류에 한정되는 것이 아니고, 예를들면 도포액 공급시의 공급회전수가 1,500rpm이고, 원하는 두께를 얻기 위한 피막형성회전수가 3,000rpm인 겨우 회전수를 올려갈때의 목표회전수를 제1목표회전수 2,000rpm, 제2목표회전수 2,500rpm과 같이 2종류로 설정하도록 하여도 된다. 그리고, 소정의 공급회전수로 기판을 회전시키면서 도포액을 공급하고, 제1목표회전수로 향해 회전수를 상승해가고, 이어서 제2목표회전수로 향해 회전수를 올리도록 2단계로 기판의 회전수를 올려가고, 최종단계에서는 소정의 피막형성회전수의 고속회전에 의해 원하는 막두께의 도포액 피막을 얻도록 하여도 된다.

또한, 상기 제5도, 제8도, 제9도의 각 타임차트에 나타낸 처리프로그램에서는 공급회전수에서 목표회전수 또는 피막형성회전수로 상승완료한 후에 포토레지스트액의 공급을 정지(시점 t_E)하던가, 포토레지스트액의 공급을정지한 후에 목표회전수가 되도록 가속해도 되고, 또한 목표회전수로의 가속도중에 포토레지스트액의 공급을 정지하도록 하여도 된다. 결국, 핑거(Rb)에 대해서 둘레방향으로 구부러지는 가속도를 가할 수 있으면 된다.

또한, 상기 실시예 및 제1, 제2변형예에서는 도포액으로서 포토레지스트액을 예로 채용하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를들면 패시베이션막 형성용 도포액(예를들면, 폴리이미드수지)나 SOG(Spin On Glass)액 등을 도포하는 경우에도 적용 가능하다.

도포액 도포장치

다음에, 상술한 도포액 도포방법을 바람직하게 실시할 수 있는 도포액 도포장치의 실시예에 대해서 제1 내지 제4실시예 장치를 예로 들어 설명한다. 또, 실시예 장치는 상술한 도포액 도포방법을 바람직하게 실시 가능하다는 점에서는 공통이지만, 각각 다른 연구가 되어 있는 것이다. 그래서, 우선 각 실시예 장치의 개용에 대해서 간단히 설명해둔다.

각 실시예 장치의 개요

제1실시예 장치 및 제2실시예 장치는, 포토레지스트액의 공급 및 정지에 관한 지연시간에 착안한 것으로서, 이 지연시간(이하에 설명하는 공급지연시간과 정지지연시간 2종류가 있다)을 미리 계측하는데 있어서, 이 지연시간에 기초하여 포토레지스트액의 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행시점을 빠르게 하는 것이다. 또, 제1실시예장치와 제2실시예장치에서는 상기 지연시간을 계측할 때, 포토레지스트액의 토출 혹은 포토레지스트액의 도달에 착안하는가에 따라 상이한 것이다.

제3실시예장치 및 제4실시예장치는 공급개시명령의 실행후에 포토레지스트액이 실제로 공급된 시점에 착안하고, 포토레지스트액의 공급만에 관한 지연에 착안한 것으로서, 공급개시명령 실행 이후는 명령의 실행을 금지해두고, 포토레지스트액이 실제로 공급된 것에 기초해서 그 이후의 명령을 실행하는 것이다. 결국, 포토레지스트액의 공급정지에 관한 지연을 고려하지 않은 점에서 상기 양 실시예 장치는 상이하다. 또한, 제3실시예 장치와 제4실시예 장치에서는 상기 포토레지스트액이 실제로 공급된 시점을 검출할 때, 포토레지스트액의 토출 혹은 포토레지스트액의 도달에 착안하는가에 따라 상이한 것이다.

[제1실시예]

제10도는 본 발명에 관한 도포액 도포장치의 일예인 회전식 기판도포장치의 개략 구성을 나타내는 블록도 및 종단면도이다.

도면중, 1은 흡인식 스핀척이고, 기판(W)을 거의 수평자세로 흡착유지하는 것이다.이 흡인식 스핀척(1)은 회전축(2)을 통해서 전동모터(3)에 의해 회전구동되고, 이 회전에 의해 흡인식 스핀척(1)에 흡착유지된 기판(W)은 거의 수평자세로 회전중심(P) 주위로 회전된다. 또, 전동모터(3)의 회전제어는 후술하는 제어부(20a)에 의해 행해진다.

흡인식 스핀척(1)의 주위에는 도포액의 일예인 포토레지스트액이나 기판(W)의 이면을 세정하는 세정액등의 비산을 방지하기 위한 비산방지컵(4a)이 배열 설치되어 있다. 또한, 이 비산방지컵(4a)의 상부개구에는 다운플로우를 도입하기 위해 복수개의 개구가 상부에 형성된 상부 뚜껑부재(4b)가 이 장치의 프레임에 고정되어 위치고정상태로 배열 설치되어 있다. 또한, 도시하지 않은 반송기구가 미처리기판(W)을 흡인식 스핀척(1)에 얹어 또는 흡인식 스핀척(1)에서 처리가 끝난 기판(W)을 받을 때에는 도시하지 않은 승강기구가 비산방지컵(4a)만을 하강시키는 것에 의해 비산방지컵(4a)과 상부뚜껑부재(4b)를 분리하여 비산방지컵(4a)의 상부개구에서 상방으로 돌출시킨다. 또, 비산방지컵(4a)을 위치 고정하고, 도시하지 않은 승강기구에 의해 상부뚜껑부재(4b)와 회전축(2)을 비산방지컵(4a)에 대해서 상승시키도록 한 구성으로 해도 된다.

비산방지컵(4a)의 외측에는 반입된 기판(W)상의 회전중심(P)상방에 상당하는 공급위치와 기판(W)상에서 주위로 떨어진 대기위치 사이에서 이동가능하게 구성된 도포액 공급노즐(5)이 설치되어 있다.

이 도포액 공급노즐(5)의 하방으로 향해진 선단부분에는 토출검출센서(6)가 설치되어 있다. 토출검출센서(6)는 제11도에 나타낸 바와 같이 도포액 공급노즐(5)의 선단부분에 설치부재(6a)를 통해서 설치된 투광기(6b)와 수광기(6c)로 구성되어 있다. 각각의 투광부 및 수광부는 도포액 공급노즐(5)을 중심으로 대향해서 설치되어 있고, 투광기(6b)에서 조사된 적외선 파장영역의 조사광은 적외선 파장영역 부근에 감도를 가지는 수광소자를 내장한 수광기(6c)로 입사된다. 이 장치에서는 일예로서 토출검출센서(6)의 검출신호는 입광시 온되도록 설정되어 있으므로, 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출된 시점에서 그 검출신호가 오프되고, 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액의 토출이 정지된 상태에서 그 검출신호가 온된다. 또, 토출검출센서(6)는 본 발명에서의 토출검출수단에 상당하는 것이다.

도포액 공급노즐(5)은, 노즐이동기구(10)에 의해 상기 공급위치와 대기위치에 걸쳐서 이동되지만, 그 공급위치는 제11도에 나타낸 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)이 기판(W)의 표면에서 거리(L)만큼 상방으로 떨어진 위치이다. 이 거리(L)는, 예를들면 4mm 정도이고, 포토레지스트액의 점도나 기판(W)의 사이즈, 그 표면상태에 의해 기판(W) 표면으로 떨어진 포토레지스트액이 그 표면 전체에 걸쳐 확대될 때 얼룩이 발생하지 않는 거리로 조정되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 비산방지컵(4a)내에서 기판(W) 하방의 회전중심(P)측에는 포토레지스트액이 비산해서 안개형상의 먼지로 되어 기판(W)이면에 부착하거나, 기판(W) 표면의 바깥테두리부에서 이면으로 돌아 들어간 불필요한 포토레지스트액을 제거하기 위해 세정액을 이면으로 향해 분출시키는 백린스 노즐(11)이 설치되어 있다. 이 백린스 노즐(11)에서의 세정액 분출은 후술하는 제어부(20a)에 의해 제어되도록 되어 있다.

도포액 공급노즐(5)에는 공급관(12)이 접속있고, 이 공급관(12)과, 흡인밸브(13)와, 벨로우즈 펌프(14)와, 역류방지밸브(15)를 통해서 포토레지스트액을 저류하고 있는 도포액 탱크(16)에 연이어 통해 접속되어 있다. 흡인 밸브(13)는 클린룸내에 도입되어 있는 유틸리티의 하나인 기압공기원에 의해 가압공기를 송출하는 것에 의해 동작되고, 이 동작에 의해 도포액 공급노즐(5)의 선단내부에 저류하고 있는 포토레지스트액을 조금 되돌려, 소위 물방울 떨어짐을 방지하거나, 토출구멍(5a)에서 노출하고 있는 포토레지스트액의 고화를 방지하는 것이다. 흡인밸브(13)는 송출된 가압공기를 배출시키는 것에 의해 비동작, 결국 도포액 공급노즐(5)내의 포토레지스트액의 되돌림을 해제한다. 이 흡인밸브(13)의 동작/비동작은 제어부(20a)에서 전기신호에 따라 행해지도록 되어 있다. 또, 흡인밸브(13)의 동작/비동작은 그 되돌림 압력등이 조정 가능하게 되어 있다. 따라서, 그 조정정도나 가압공기원의 압력에 의해 전기신호를 입력하고 나서 포토레지스트액의 되돌림 동작이나 해제동작으로 되기까지 동작속도가 변동하는 것이다.

벨로우즈펌프(14)는 복동식 에어실린더(17)에 연동해서 동작하고, 도포액 탱크(16) 내의 포토레지스트액을 공급관(12)으로 송출한다. 이 송출동작에 의해 생기는 포토레지스트액의 도포액탱크(16)내로의 역류를 방지하는 것이 역류방지밸브(15)이다. 복동식 에어실린더(17)는 속도제어밸브(18)를 통해서 가압공기원에 의해 동작하는 것이고, 피스톤(17a)에 의해 구분된 2개의 공간에 속도제어밸브(18a, 18b)를 통해서 각각 가압공기가 송출되거나 배출되는 것에 의해 동작한다. 속도제어밸브(18)는 수동에 의한 조정에 의해 가압공기원에서의 가압공기 도입속도나 복동식 에어실린더(17)에서의 가압공기 배출속도가 조정되도록 되어 있고, 이 조정정도나 가압공기원의 압력에 의해 복동식 에어실린더(17)의 동작속도가 조정되고, 그 결과 벨로우즈펌프(14)의 동작, 즉 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액이 공급/정지되기까지의 속도가 조정된다. 또, 도포액 공급노즐(5)과, 공급관(12)과, 벨로우즈펌프(14)와, 역류방지밸브(15)와, 도포액탱크(16)와, 복동식 에어실린더(17)와, 속도제어밸브(18)가 본 발명에서의 도포액 공급수단에 상당하는 것이다.

속도제어밸브(18)는 제어부(20a)에서의 전기신호에 의해 가압공기원에서 가압공기를 복동식 에어실린더(17)로 송출하는 동작상태로 되고, 마찬가지로 복동식 에어실린더(17)에서 가압공기를 배출하는 비동작상태로 된다. 제어부(20a)는 도시하지 않은 클록이나 타이머, RAM을 내장하고 있고 RAM에는 미리 작성된 처리프로그램 등이 기억되어 있으며, 이 처리프로그램은 클록이나 타이머를 기준으로 해서 실행되도록 되어 있다.

지연시간 기억부(21)는 처리프로그램의 공급개시명령(포토레지스트액을 도포액 공급노즐 5에서 기판(W)으로 공급개시하는 명령)이 제어부(20a)에 의해 실행되고 나서, 실제로 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출된 시점까지의 엇갈림(지연)을 개시지연시간으로 기억하고, 공급정지명령(도포액 공급노즐 5에서 기판(W)으로 공급되고 있는 포토레지스트액을 정지하는 명령)이 제어부(20a)에 의해 실행되고 나서 도포액 공급노즐(5)에서 기판(W)표면으로 공급되고 있는 포토레지스트액이 노즐에서 차단된 시점까지의 엇갈림(지연)을 정지지연시간으로 기억하는 것이다. 이들 양 지연시간은 후술하는 바와 같이, 제어부(20a)가 공급개시명령 또는 공급정지명령을 실행하고 나서 토출검출센서(6)의 검출신호가 변화하기까지의 시간으로서 내장타이머에 의해 계측된다. 또, 제어부(20a)는 본 발명에서이 지연시간 계측수단, 측정제어수단, 제어수단에 상당하는 것이고, 지연시간 기억부(21)는 지연시간 기억수단에 상당하는 것이다.

상부뚜껑부재(4b)의 상부 내주면에는 그 좌측에 CCD 카메라(30)가, 그 우측에 스트로보(40)가 배열설치되어 있다. CCD카메라(30)는 고체촬상소자인 CCD와, 전자셔터와, 렌즈등으로 구성되어 있고, 그 촬영시야가 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)과 기판(W)표면의 간격을 포함하는 기판(W)의 회전중심 부근, 즉 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)에서 토출되어 기판(W)에 도달하는 위치를 포함하는 영역이 되도록 설정되어 있다. 또, 제10도에서는 도포액 공급노즐(5)의 수평방향으로 신장한 부분에 의해 기판(W)의 회전중심 부근이 차단되도록 보이지만, CCD 카메라(30)와 도포액 공급노즐(5)은 평면시야에서 횡방향으로 비켜놓은 상태로 배열설치되어 있으므로, 상기 간격을 포함하는 회전중심 부근을 촬영할 수 있도록 되어 있다.

또한, 스트로보(40)는 포토레지스트액이 감광하지 않도록 장치 자체가 암실내에 설치되어 있으므로, 기판(W)을 촬영할 때의 조명으로 사용하기 위한 것이다. 스트로보(40)는, 예를들면 크세논램프와, 500nm 이상의 파장을 투과하는 밴드패스필터(BPF)를 조합해서 구성되어 있다. 이들 CCD 카메라(30) 및 스트로보(40)는 확인부(50)에 접속되어 있다. 또한, 스트로보(40)로서는 크세논램프 대신에 적외선광 부근에 분광감도를 가지는 고휘도 적외선 발광다이오드 또는 적외선광 발광다이오드 어레이를 채용해도 된다. 이 경우에는, 상기 밴드패스필터(BPF)는 없어도 된다. 또한, 스트로보(40)로서는 공급하는 포토레지스트액의 분광감도에 따라 적절히 선택하면 된다.

제12도를 참조해서 확인부(50)에 대해서 설명한다.

스트로보(40)는 스트로보 전원(51)에서 소요의 전력이 공급되어 연속적으로 점등되어 있다. CCD 카메라(30)는 그 동작제어, 예를 들면 촬영타이밍을 결정하는 전자셔터의 동작제어가 카메라 제어부(52)에 의해 제어된다. 카메라제어부(52)로의 촬영개시지시는 제어부(20a)가 처리프로그램에 포함되는 트리거신호 출력명령을 실행한 시점에서, 제어부(20a)로부터 I/O제어부(53)로 트리거신호가 출력되는 것에 의해 행해진다. 트리거신호가 출력된 경우에는 그 시점에서 CCD 카메라(30)를 통해서 기판표면의 촬영을 행한다. CCD 카메라(30)를 통해서 촬영된 트리거신호에 기초한 기판표면의 화상신호는 카메라제어부(52) 및 I/O제어부(53)를 통해서 화상처리부(54)로 전송되고, 정지화상으로서 화상메모리(55)에 저장된다. 또, 상기 스트로보 전원(51)은 연속 점등되고, CCD 카메라(30)에 의한 기판표면의 촬영시를 포함하는 적정범위에서만 스트로보(40)에 전원을 공급하는 간헐 점등이어도 된다. 또한, 상술한 CCD 카메라(30)의 촬영시야를 상기 화상처리에 관한 처리속도를 감안해서 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 화상처리부(54)는 화상메모리(55)내의 정지화상을 I/O제어부(53)를 통해서 모니터(59)로 출력한다. 이 모니터(59)에 표시된 정지화상, 즉 트리거신호가 출력된 시점의 포토레지스트액의 거동을 보아 오퍼레이터는 처리가 정상으로 되어 있는가 아닌가를 판단한다. 만약 그 정지화상이 적절하지 않은 경우에는 각부의 동작타이밍이 엇갈려 있는 것을 나타내고 있으므로 장치의 동작을 오퍼레이터가 수동으로 정지시키면 된다. 이것에 의해 적절하지 않은 처리가 이후 전체 기판에 대해서 계속 시행되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

계측처리

다음에 제13도에 나타낸 플로우차트 및 제14도에 나타낸 플로우차트를 참조해서 개시지연 시간과 정지지연시간 양지연시간의 계측거리에 대해서 설명한다.

또, 이 계측처리는 예를 들면 제품기판과는 다른 더미(dummy)기판을 사용해서 행해지는 것이고, 제품기판처리에 앞서 미리 행해지는 것이다. 또한, 이 계측처리는 흡인밸브(13)나 속도제어밸브(18)의 조정정도 등에 의해 변동하는 양 지연시간을 계측하는 것이므로, 장치를 기동할 때마다 실시하거나 장치의 사용기간을 관리하여 정기적으로 실시 혹은 그들을 조정하여 고칠 때마다 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 기판(W)(더미기판)은 이미 도시하지 않은 기판반송기구에 의해 흡인식 스핀척(1)에 얹혀져 흡착 유지되어 있는 것으로 한다. 더우기, 도포액 공급노즐(5)은 이미 노즐이동기구(10)에 의해 공급위치로 이동되어, 그 토출구멍(5a)이 기판(W)의 거리 회전중심(P)의 상방으로 거리(L)(제11도 참조)를 두고 위치하는 것으로 한다. 또, 상기 더미기판은 포토레지스트액이 확대될 때의 거동이 나중에 처리하는 제품기판과 동일하게 되도록 제품기판과 동일 표면상태의 것으로 하는 것이 바람직하다.

스텝(S1)에서는 기판을 소정의 회전수로 회전 구동한다. 구체적으로는 제14도(계측처리프로그램에 포함되는 회전개시명령을 제어부20a가 실행한 시점을 시간원점으로 하고 있다)에 나타낸 바와 같이, 제어부(20a)에 의해 회전개시명령이 실행되면, 그 명령에 따라 시간(t₁)에서 소정의 공급회전수(R1)(예를 들면, 1,000rpm)에 도달하는 가속도로 전동모터(3)의 회전이 개시된다. 또, 이 계측처리는 공급에 관한 지연시간을 측정하는 것이므로, 그 회전수(R1)를 후술하는 제품기판처리에서의 공급회전수(R1)와 동일하게 해둘 필요는 없지만, 여기서는 편의상 그 공급회전수(R1)와 동일한 것으로 설명한다.

기판(W)의 회전수가 소정의 공급회전수(R1)에 도달하여 정상상태가 되는 시점(t₁)에서 소정의 시간간격을 두고서 제어부(20a)는 포토레지스트액의 공급개시명령을 실행함과 동시에 내장타이머를 리세트한다(스텝 S2). 이것에 의해 공급개시명령의 실행으로부터 실제로 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되기까지의 시간(개시지연시간 T_DS)을 계측하기 위한 준비를 한다.

상기 공급개시명령을 제어부(20a)가 실행하면 다음과 같이 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 토출된다.

우선, 흡인밸브(13)가 비동작상태로 되어 도포액공급노즐(5)내의 흡인이 해제됨과 동시에 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a)이 비동작상태로 되고, 다른 쪽(18b)이 동작상태로 된다. 이것에 의해 복동식 에어실린더(17)가 동작상태로 되고, 이것에 연동해서 벨로우즈펌프(14)가 동작하여 도포액 탱크(16)내에서 어느 일정량의 포토레지스트액이 공급관(12)으로 송출된다. 이 일련의 동작에 의해 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되기 시작하고, 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a) 및 다른 쪽(18b)의 상태(비동작/동작)을 1회마다 교대로 전환해서 행하는 것에 의해, 에어실린더(17)의 피스톤(17a)이 상승/하강하여 벨로우즈펌프(14)를 1회마다 구동하고, 소정량의 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)에서 토출된다. 토출구멍(5a)에서 토출되기 시작한 포토레지스트액의 선단부분이 투광기(6b)에서의 조사광을 차단하여, 그 조사광이 수광기(6c)로 입사되지 않으므로 토출검출센서(6)의 검출신호는 오프된다. 이때, 제어부(20a)는 내장타이머를 정지하고, 그 시간을 개시지연시간(T_DS)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다(스텝 S3). 이 개시지연시간(T_DS)은 상술한 일련의 동작에 의해 생기는 공급개시명령에서의 엇갈림을 나타낸다.

그리고, 계측처리 프로그램에 기초해서 상기 공급개시명령의 실행에서 소정시간이 경과한 후, 제어부(20a)는 포토레지스트액의 공급정지명령을 실행함과 동시에 내장타이머를 리세트한다(스텝 S4). 이것에 의해 공급정지명령의 실행지점(T_E)에서 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 토출되고 있는 포토레지스트액이 완전히 차단되기까지의 시간(정지지연시간 T_DE)을 계측하기 위한 준비를 한다.

이 공급정지명령이 실행되면 다음과 같이 포토레지스트액의 토출이 정지된다.

우선, 상술한 2개의 속도제어밸브(18a, 18b)의 동작/비동작 상태를 전환해서 교대로 행하는 동작을 정지하는 것에 의해 복동식 에어실린더(17)가 비동작상태로 되어 벨로우즈펌프(14)에 의한 포토레지스트액의 공급이 정지됨과 동시에 흡인밸브(13)를 동작상태로 해서 도포액 공급노즐(5) 내부의 포토레지스트액을 조금 선단부분에서 되돌린다. 이 동작에 의해 도포액탱크(16)에서 공급관(12) 및 도포액 공급노즐(5)을 통과하는 포토레지스트액의 공급은 정지되지만, 토출구멍(5a)에서 기판(W) 표면까지의 거리(L)내에 있는 포토레지스트액은 기판(W) 표면을 향해 떨어진다. 이 낙하가 종료(기판 W 표면으로의 포토레지스트액의 공급이 차단)하면, 투광기(6b)에서의 조사광은 수광기(6c)로 재차 입사되게 되어, 토출검출센서(6)의 검출신호는 온된다. 이때, 제어부(20a)는 내장타이머를 정지하고, 그 시간을 정지지연시간(T_DE)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다(스텝 S5).

이 정지지연시간(T_DE)은 상술한 일련의 동작에 의해 생기는 공급정지명령의 실행지점(T_E)에서의 엇갈림을 나타내는 것이다. 공급정지명령의 실행시점(T_E)에서 소정시간 후의 시점(t₂)에서 회전정지명령이 제어부(20a)에 의해 실행됨으로써 전동모터(3)의 회전이 정지된다(스텝 S6).

이와 같은 계측처리 프로그램의 실행에 의해 지연시간 기억부(21)에는 상술한 바와 같이 계측된 개시지연시간(T_DS)과 정지지연시간(T_DE)이 기억된다.

제품기판처리

다음에, 상술한 계측처리가 실행된 후에 복수매의 제품기판을 순차로 처리하는 제품기판처리를 행하는 경우에 대해서 제15도에 나타낸 타임차트를 참조해서 설명한다.

이 처리프로그램은, 회전개시명령에 의해 시간(t₁)에서 기판(W)이 소정의 공급회전수(R1)(예를들면 1,000rpm)에 도달하는 가속도에 의해 회전 구동되고, 이 공급회전수(R1)에서 안정한 후 시간(T_S)에서 공급개시명령이 실행되어 포토레지스트액이 소정유량으로 토출개시되며, 시간(T_E)에서 공급정지명령이 실행되어 포토레지스트액의 토출이 정지되고, 시간(t₂)에서 회전상승명령이 실행되어 시간(t₃)의 시점에서 기판(W)이 피막형성회전수(R2)(예를들면, 3,000rpm)가 되도록 가속되며, 시간(t₄)에서 회전정지명령이 실행되어 시간(t₅)에는 도포처리가 종료되도록 작성되어 있는 것이다. 또, 상기의 처리중에 있어서, 기판(W)의 바깥테두리부에서 포토레지스트액이 비산하여 안개형태의 먼지로 되어 기판(W) 이면에 부착하거나 기판(W)의 바깥테두리부에서 그 이면으로 돌아 들어가 부착한 포토레지스트액을 제거하기 위해 제10도에 나타낸 백린스노즐(11)에서 세정액을 분출시키도록 명령을 부가하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 처리프로그램에는 상기 t₂의 시점에서 회전상승명령을 실행함과 동시에 확인부(50)에 대해서 기판(W)의 표면을 촬영하도록 지시하는 트리거신호출력명령을 실행하도록 명령이 부가되어 있다.

이 처리프로그램을 실행하는데 즈음해서 제어부(20a)는 상기 각 명령중 공급개시명령과 공급정지명령의 실행타이밍을 지연시간 기억부(21)에 기억되어 있는 양 지연시간(T_DS, T_DE)만큼 보정해서 실행한다. 구체적으로는 제어부(20a)가 처리프로그램을 실행하기 전에 미리 공급개시명령과 공급정지명령의 실행시점(t_S, t_E)은 판단되어 있으므로, 이들 실행타이밍을 대응하는 각각의 지연시간만큼 빠르게 실행하도록 한다. 또, 도면중 이렇게 해서 실행타이밍이 보정되어 실제로 실행되는 명령에는 그 명령 앞에 실을 부가하고 있다. 명령의 앞에 실이 부가되지 않은 공급개시명령 및 공급정지명령은 작성된 처리프로그램에 기재되어 있는 명령이고, 실제로는 제어부(20a)에 의해 실행되는 것은 아닌 것이다.

이렇게 해서 제어부(20a)에 의해 실제로 실행되는 (실) 공급개시명령 및 (실) 공급정지명령의 타이밍이 양지연시간(T_DS, T_DE)만큼 빠르게 실행되는 것에 의해 실행타이밍에서 양지연시간(T_DS, T_DE)만큼 지연된 시점(t_S, t_E)에서 토출검출센서(6)의 검출신호가 온, 오프된다. 처리프로그램에서 기재한 소망하는 포토레지스트액의 공급개시시점(공급개시명령을 실행할 시점 t_S) 및 공급정지시점(공급정지명령을 실행할 시점 t_E)에 있어서, 각각 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되고, 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액의 토출이 찬단된다. 따라서, 흡인밸브(13) 및 속도제어밸브(18)의 조정정도 등에 기인하는 공급개시/정지지연(엇갈림)을 미리 가미해서 처리프로그램을 작성하도록 한 번잡한 수고(종래예에 관한 수동에 의한 지연시간 보정)가 없고, 또 처리프로그램의 공급개시명령 및 공급정지명령을 소망하는 타이밍에서 기재 작성하면 좋으므로 처리프로그램의 작성이 용이하게 된다. 또한, 그 처리프로그램에 의한 처리는 측정한 양 지연시간에 기초해서 포토레지스트액의 공급/정지 타이밍이 자동적으로 보정되므로, 포토레지스트액의 공급개시/정지가 정확히 행해진다. 또한, 공급정지 타이밍을 정확히 행할 수 있으므로, 기판(W)에 대해서 쓸데없이 공급되는 포토레지스트액을 거의 없앨 수 있고, 생자원화(省資源化)를 도모할 수 있음과 동시에, 제품기판처리와 같이 복수매의 기판을 순차로 처리해가도록 한 경우에는 처리코스트를 대폭 삭감할 수 있다.

또한, 제어부(20a)는 t₂시점에서 회전상승명령을 실행함과 동시에, 트리거신호 출력명령을 실행한다. 이 명령을 실행하는 것에 의해 제어부(20a)는 확인부(50)에 대해서 트리거신호를 출력한다. 트리거신호가 입력된 확인부(50)는 제16도의 플로우차트에 나타낸 바와 같이 동작한다.

스텝(T1)에서는 I/O제어부(53)가 카메라제어부(52)를 통해서 CCD 카메라(30)로 기판(W)표면을 촬영한다. CCD 카메라(30)에서의 화상신호는 카메라제어부(52) 및 I/O제어부(53)를 통해서 화상처리부(54)로 전송된다. 전송된 화상은 정지화상으로서 화상메모리(55)에 저장된다(스텝 T2). 이 화상메모리(55)에 저장된 정지화상은 상기와 같이 트리거신호에 기초한 화상뿐이므로, 화상메모리(55)의 기억용량으로서는 적어도 상기 화상을 기억할 수 있을 정도면 된다. 화상처리부(54)는 정지화상을 저장함과 동시에, 그 정지화상을 꺼내 I/O제어부(53)를 통해 모니터(59)로 출력한다(스텝 T3).

이 정지화상은 상기 타이밍에서 촬영된 기판(W)표면의 화상으로 되어 있으므로, 장치의 오퍼레이터가 포토레지스트액의 확산상태 등을 확인하는 것에 의해 그 시점에서 포토레지스트액의 거동을 알 수 있다. 따라서, 상기와 같이 보정된 타이밍에서 기판(W)에 대해 처리가 적절히 시행되어 있느가 아닌가를 용이하게 판단할 수 있다. 만약, 임시로 모니터(59)에 표시되어 있는 정지화상을 관찰한 결과, 포토레지스트액의 거동에 이상이 보인 경우에는 장치의 오퍼레이터가 수동으로 즉시 장치를 정지시키는 것에 의해 순차로 처리되는 기판에 부적절한 처리가 계속 시행되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 그리고, 상술한 계측처리를 재차 행해서, 상기 양지연시간(T_DS, T_DE)을 측정하여 고치고, 상기 제품기판처리로 되돌아가도록 하면 된다.

이와 같이, 상기 정지화상은 트리거신호에 기초한 화상이므로, 종래예와 같이 고속도 비디오 카메라로 촬영한 화상을 슬로우 재생하여 동화상을 확인하는 것에 비교하여, 화상과 처리프로그램의 시간 대응시킴이 용이하게 된다. 따라서, 그 정지화상을 관찰하는 것에 의해 처리프로그램에 의해 처리가 적절히 시행되어 있는가 아닌가를 용이하게 판단할 수 있다. 또한, 복수매의 제품기판을 순차로 처리해 갈때 각각의 제품기판에 대해서 처리가 적절히 시행되어 있는가 아닌가를 확인하는 것은 종래예의 수단에서는 실질적으로 곤란하지만, 상기 실시예와 같이 트리거신호에 기초해서 기판(W) 표면을 촬영하는 것에 의해, 이와 같은 복수매의 제품기판 각각에 대응하는 처리의 적부도 확인할 수 있다.

또, 상술한 계측처리는 장치를 가동할 때마다 정기적으로 또는 양지연시간(T_DS, T_DE)의 변동에 기인하는 흡인밸브(13)나 속도제어밸브(18)를 조정하여 고친 경우 등에 실시하고, 그후에 제품기판처리를 행하는 이치이지만, 그 계측처리를 행한 시점에서 시간이 경과하는데 따라서 계측한 양지연시간(T_DS, T_DE)에서 더 엇갈림이 생기는 경우가 있다. 이 엇갈림은 흡인밸브(13)나 속도제어밸브(18)에 공급되는 [유틸리티의 하나인] 가압공기원이 클린룸내에 도입되어 있는 것으로서, 열처리장치나 노광장치 등 다른 장치에 의해서도 이용되고 있는 것이므로, 그 이용상황에 따라 압력에 시간변동이나 일간변동이 생기기 때문이다. 그래서, 이러한 유틸리티의 시간변동이나 일간변동에 기인해서 지연시간에 변동이 생길 염려가 있는 경우에는 이하와 같이 하면 된다.

즉, 상기 계측처리를 행한 후, 제품기판처리를 실행하면서 같은 계측처리를 기판마다 행해 제1매째의 기판을 처리할 때에는 계측처리시 계측된 양지연시간(T_DS, T_DE)에 의해 실행타이밍을 보정해서 처리를 행함과 동시에, 이때 양지연시간을 재차 계측해 두고 제2매째의 기판을 처리할 때에는 양지연시간(T_DS, T_DE)과 제1매째의 기판처리중에 계측된 새로운 양지연시간에 기초해서 실행타이밍을 보정하도록 하여 순차로 기판을 처리한다. 이 경우, 구체적인 처리에 대해서 제17도 및 제18도의 타임차트를 참조해서 설명한다.

또, 계측처리는 상술한 바와 같이 실행되어 개시지연시간(T_DS)과 정지지연시간(T_DE)이 지연시간 기억부(21)에 이미 기억되어 있는 것으로 설명한다. 또한, 제17도 및 제18도에 있어서는 설명의 편의상 제15도에 나타낸 처리프로그램의 타임차트 중 회전개시명령에서 회전상승명령보다도 앞의 구간만을 나타내고 있지만, 그 후에 회전상승명령 및 트리거신호 출력명령 등이 실행되어 제15도에 나타낸 바와 같이 처리가 시행되도록 되어 있다.

우선, 제1매째의 기판을 처리할 때에는 상술한 바와 같이 실공급개시명령이 처리프로그램에 기재되어 있는 실행타이밍보다도 개시지연시간(T_DS)만큼 빠르게 실행된다. 마찬가지로, 실공급정지명령이 처리프로그램에 기재되어 있는 실행타이밍보다도 정지지연시간(T_DE)만큼 빠르게 실행된다. 이때, 양지연시간(T_DS, T_DE)에 변동이 없으면, 제17도중 처리프로그램에서의 공급개시명령 실행타이밍(t_S)에서 토출검출센서(6)가 오프상태로 될 것이다. 그러나, 그들 값에 변동이 생기면 그 개시지연시간(T_DS)에 의해서는 정확히 보정할 수 없고, 그 결과, 예를 들면 시점(t_S)보다도 조금 지연된 시점에서 오프상태로 된다. 그래서, 제어부(20a)는 실공급개시명령을 실행한 시점(T_S)에서 타이머를 리세트하고, 토출검출센서(6)가 오프상태로 되는 시점에서 타이머를 정지하며, 이때 타이머 값을 새로운 개시지연시간(T_DSN)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다. 마찬가지로, 실공급정지명령을 실행한 시점(T_E)에서 토출검출센서(6)가 온상태로 된 시점까지의 시간을 새로운 정지지연시간(T_DSN)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다.

그리고, 제2매째의 기판(W) 처리시에는 지연시간기억부(21)에 기억되어 있는 양지연시간(T_DS, T_DE)과 상기 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)에 기초해서 각 명령의 실행타이밍을 보정한다. 이 보정의 구체예에 대해서 제17b도를 참조해서 설명한다.

제1매째의 기판(W)처리 중에 상기 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)은 제17a도에서 명백해진 바와 같이, 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍(T_S, T_E)에서의 엇갈림이고, 계측처리에서 측정된 양지연시간(T_DS, T_DE)을 포함하는 지연시간이므로 실행타이밍을 조정해야할 시간은 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)과 양지연시간(T_DS, T_DE)의 차분이다. 그래서, 제어부(20a)에 의해 그들 차분(T_DSN-T_DS, T_DEN-T_DE)을 구해 제17b도에 나타낸 바와 같이, 이들 차분에 따라 제2매째의 기판(W)처리 시에 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍을 빠르게, 앞 기판에서의 실행타이밍(T_S)보다도 상기 차분만큼 빠르게 실행타이밍(Ts) 및 앞기판에서의 실행타이밍(T_E)보다도 상기 차분만큼 빠르게 실행타이밍(T_E)으로 실행하도록 하다. 따라서, 새로운 지연시간(T_DSN, T_DEN)이 계측처리에서 계측된 양지연시간(T_DS, T_DE)과 같은 경우, 즉 변동이 생기지 않은 경우에는 제어부(20a)에 의한 실행타이밍의 보정은 차분이0으로 되므로 실질적으로 행해지지 않는다.

상기 설명에서는 양지연시간(T_DS, T_DE)보다도 긴 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)이 생긴 경우를 예를 들어 설명하였지만, 다음에 양지연시간(T_DS, T_DE) 보다 짧은 양지연시간(T_DSN, T_DEN)이 생긴 경우에 대해서 제18도의 타임차트를 참조해서 설명한다.

제1매째의 기판(W)을 처리할때에는 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행이 [처리프로그램의 실행타이밍보다 빠른] T_S, T_E의 시점에서 행해짐과 동시에, 이때 제18a에 나타낸 바와 같이, 그들 시점에서 토출검출센서(6)에 의해 검출된 시점까지 각각 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)이 계측된다. 제1매째의 기판(W)처리중에 생긴 실행타이밍을 조정해야할 시간은 제18a도에서 명백해진 바와 같이, 새롭게 생긴 양지연시간(T_DSN, T_DEN)과 양 지연시간(T_DS, T_DE)의 차분(T_DSN-T_DS, T_DEN-T_DE)으로서 양지연시간(T_DS, T_DE)의 쪽이 크므로음(負)의 지연시간이 된다. 결국, 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍(Ts, T_E)에서 양지연시간(T_DS, T_DE)이 경과하는 것보다 앞에(빠르게) 포토레지스트액이 토출/차단되는 것으로 되어 그만큼 실행타이밍을음의 방향으로 빠르게 한다즉, 실행타이밍을 지연시킬 필요가 있는 것을 나타낸다.

그래서, 상술한 바와 같이, 제어부(20a)에 의해 그들 차분(T_DSN-T_DS, T_DEN-T_DE)을 구해 이들 차분에 따라 제2매째의 기판(W)처리시에 있어서 실공급 개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍을음의 방향으로빠르게(결국, 지연시켜), 제18b도에 나타낸 바와 같이, 앞 기판에서의 실행타이밍(T_S)보다도 상기 차분만큼 지연시킨 실행타이밍(T_S) 및 앞 기판에서의 실행타이밍(T_E)보다도 상기 차분만큼 지연시킨 실행타이밍(T_E)으로 실행하도록 한다.

이렇게 하는 것에 유틸리티의 변동에 기인해서 양지연시간에 변동이 생겨도 그 변동분이 피드백되어 흡수되는 것으로 되므로 상술한 효과에 부가해서 변동에 기인하는 처리로의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 각 로트사이나 각로트 내에서 처리의 차이도 억제할 수 있고, 장기간에 걸쳐 안정하게 처리를 시행할 수 있다.

또, 상기 설명에서는 양 지연시간이 모두 길게된 경우(제7도), 지연시간이 모두 짧게된 경우(제18도)를 예로 채용해서 설명하였지만, 지연시간의 한쪽이 길고 다른 한쪽이 짧게된 경우도 같은 형태로 해서 변동분을 보정할 수 있다.

또한, 새롭게 보정하는 타이밍은 실공급개시명령 및 실공급정지명령에서의 엇갈림이 아니라도, 예를 들면 처리프로그램에 기재되어 있는 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍(t_S, t_E)에서 새로운 양지연시간을 계측하여 양지연시간(T_DS, T_DE)에 기초해서 실행타이밍을 보정하도록 하여도 된다.

또한, 상술한 처리프로그램에서는 회전상승명령의 실행과 함께 트리거신호 출력명령을 실행해서 이 시점(t₂시점)에서 기판표면을 촬영하도록 하였지만, 이 트리거신호 출력명령의 실행시점은 처리프로그램마다 중요한 타이밍으로 설정하면 된다. 예들 들면, 제15도중에 있어서, 실공급개시명령의 실행시점(T_S)에서 실공급개시명령의 실행시점(T_E)까지 범위의 적절한 시점이나 공급회전수(R1)에서 피막형성회전수(R2)로 회전수가 상승되는 가속중의 범위의 적절한 시점이다.

또한, 상기 설명에서는 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)과 기판(W)표면의 거리(L)에 기인하는 지연에 관해서는 어떤 고려도 없지만, 이것은 상기 공급에 관한 기구에 기인하는 양 지연시간에 비교해서 그 지연의 영향이 작기 때문이다. 그러나, 상기 거리(L)에 기인하는 지연시간을 무시할 수 없는 경우에는 기판표면에 포토레지스트액이 도달 혹은 기판표면에서 포토레지스트액이 차단된 것을 검출하고, 계측된 양지연시간을 고려해서 각 명령의 실행을 빠르게 해도 된다. 이와 같이 구성한 장치가 이하에 설명하는 제2실시예이다.

[제2실시예]

제19도는 제2실시예에 관한 회전식 기판도포장치의 개략구성을 나타내는 블록도 및 종단면도이다. 또, 도면 중 제10도에 나타낸 제1실시예장치와 같은 구성부에는 같은 부호를 붙이는 것으로 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

이 제2실시예장치와 상술한 제1실시예장치의 차이는 포토레지스트액 검출에 관한 구성이다. 이 장치에서는 도포액 공급노즐(5)의 하방으로 향해진 선단부분에는 도달검출센서(7)가 설치되어 있다. 도달검출센서(7)는 제20도에 나타낸 바와 같이, 도포액 공급노즐(5)의 선단부분에 설치부재(7a)를 통해서 설치된 투광기(7b)와 수광기(7c)로 구성되어 있다. 각각의 투광부 및 수광부는 기판(W)표면의 기판회전중심(P)으로 향해져 있고, 투광기(7b)에서 조사된 적외선 파장영역의 조사광은 기판(W) 표면의 회전중심(P) 부근에서 반사되고, 이 반사광은 적외선 파장영역 부근에 감도를 가지는 수광소자를 내장한 수광기(7c)로 입사된다. 이 장치에서는 일예로서 도달검출센서(7)의검출신호는 입광시 온되도록 설정되어 있으므로, 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되어 거리(L)를 거쳐 기판(W)의 표면에 도달한 시점에서 그 검출신호가 오프되고, 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액의 공급이 정지되어 기판(W)표면에서 완전히 차단된 상태에서 그 검출신호가 온된다. 또, 이 도달검출센서(7)는 본 발명에서의 도달검출수단에 상당하는 것이다.

도포액 공급노즐(5)은 제1실시예장치와 같이 노즐이동기구(10)에 의해 공급위치와 대기위치에 걸쳐 이동되지만, 그 공급위치는 제20도에 나타낸 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)이 기판(W)의 표면에서 거리(L)만큼 떨어진 위치이다. 이 거리(L)는, 예를 들면, 4정도이고, 상술한 제1실시예장치와 같이 포토레지스트액의 점도나 기판(W)의 사이즈, 그 표면상태에 의해 기판(W)표면으로 떨어진 포토레지스트액이 그 표면 전체에 걸쳐 확대될 때 얼룩이 발생하지 않는 거리로 조정되어 있는 것이 바람직하다.

지연시간 기억부(21)는 처리프로그램의 공급개시명령이 제어부(20a)에 의해 실행되고 나서 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)을 통해서 포토레지스트액이 공급되어 포토레지스트액이 실제로 기판(W) 표면에 도달한 시점까지의 엇갈림(지연)을 개시지연시간으로 기억하고, 공급정지명령이 제어부(20a)에 의해 실행되고 나서 도포액 공급노즐(5)을 통해서 기판(W)표면에 공급되어 있는 포토레지스트액이 실제로 차단된 시점까지의 엇갈림(지연)을 정지지연시간으로 기억하는 것이다. 이들 양지연시간은 제어부(20a)가 공급개시명령 또는 공급정지명령을 실행하고 나서 도달검출센서(7)의 검출신호가 변화하기까지의 시간으로서 도시하지 않은 내장타이머에 의해 계측된다. 또, 제어부(20a)는 본 발명에 관한 지연시간 계측수단, 측정제어수단, 제어수단에 상당하는 것이고, 지연시간 기억부(21)는 지연시간 기억수단에 상당하는 것이다.

계측처리

다음에, 제21도에 나타낸 플로우차트 및 제22도에 나타낸 타임차트를 참조해서 개시지연시간과 정지지연시간 양 지연시간의 계측처리에 대해서 설명한다.

또, 이 계측처리는 상술한 제1실시예와 같이, 예를들면 제품기판과는 다른 더미기판을 사용해서 행해지는 것이고, 제품기판처리에 앞서 미리 행해지는 것이다. 또한, 이 계측처리는 흡인밸브(13)나 속도제어밸브(18)의 조정정도 등에 의해 변동하는 양지연시간을 계측하는 것이므로, 장치를 기동할 때마다 실시하거나 장치의 사용기간을 관리해서 정기적으로 실시 혹은 그들을 조정해서 고칠 때마다 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 기판(W)(더미기판)은 이미 도시되지 않은 기판반송기구에 의해 흡인식 스핀척(1)에 얹혀져 흡착 유지되어 있는 것으로 한다. 더우기, 도포액 공급노즐(5)은 이미 노즐이동기구(1)에 의해 공급위치로 이동되어 그 토출구멍(5a)이 기판(W)의 거의 회전중심(P)의 상방으로 거리(L)(제20도 참조)를 두고 위치하는 것으로 한다.

스텝(U1)에서는 기판을 소정의 회전수로 회전구동한다. 구체적으로는 제22도(계측처리프로그램에 포함되는 회전개시명령을 제어부 20a가 실행한 시점을 시간원점으로 하고 있다)에 나타낸 바와 같이, 제어부(20a)에 의해 회전개시명령이 실행되면, 그 명령에 따라서, 시간(t₁)에서 소정의 공급회전수(R1)(예를 들면, 1,000rpm)에 도달하는 가속도로 전동모터(3)의 회전이 개시된다. 이 계측처리는 공급에 관한 지연시간을 측정하는 것이므로, 그 회전수(R1)를 후술하는 제품기판처리에서의 공급회전수(R1)와 동일하게 해둘 필요는 없지만, 여기서는 상기 제2실시예장치의 경우와 같이, 그 공급회전수(R1)와 동일한 것으로 설명한다.

기판(W)의 회전수가 소정의 공급회전수(R1)에 도달하여 정상상태로 되는 시점(t₁)에서 소정의 시간간격을 두고서 제어부(20a)는 포토레지스트액의 공급개시 명령을 실행함과 동시에 내장타이머를 리세트한다(스텝 U2). 이것에 의해 공급개시명령의 실행에서 기판(W)의 표면에 포토레지스트액이 실제로도달하기까지의 시간(개시지연시간 T_DS)을 계측하기 위한 준비를 한다.

상기 공급개시명령을 제어부(20a)가 실행하면, 다음과 같이 포토레지스트액이 기판(W)의 표면으로 공급된다.

우선, 흡인밸브(13)가 비동작상태로 되어 도포액 공급노즐(5)내의 흡인이 해제됨과 동시에, 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a)이 비동작상태로 되고, 다른 쪽(18b)이 동작상태로 된다. 이것에 의해 복동식 에어실린더(17)가 동작상태로 되고, 이것에 연동해서 벨로우즈펌프(14)가 동작하여 도포액 탱크(16)내에서 어느 일정량의 포토레지스트액이 공급관(12)으로 송출된다. 이 일련의 동작에 의해 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)을 통해서 포토레지스트액이 기판(W)의 표면으로 공급되기 시작하고, 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a) 및 다른 쪽(18b)의 상태(비동작/동작)를 교대로 1회마다 전환하여 행하는 것에 의해, 에어실린더(17)의 피스톤(17a)이 상승/하강하여 벨로우즈펌프(14)를 1회마다 구동하고, 소정량의 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)에서 기판(W)으로 공급된다. 토출구멍(5a)에서 공급되기 시작한 포토레지스트액의 선단부분이 거리(L)를 거쳐 기판(W) 표면에 도달하면, 투광기(7b)에서의 조사광은 포토레지스트액에 의해 차단되어 그 반사광이 수광기(7c)로 입사되지 않게 되므로, 도달검출센서(7)의 검출신호는 오프된다. 이때, 제어부(20a)는 내장타이머를 정지하고, 그 시간을 개시지연시간(T_DS)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다(스텝 U3). 이 개시지연시간(T_DS)은 상술한 일련의 동작에 의해 생기는 공급개시명령에서의 엇갈림을 나타낸다.

그리고, 계측처리 프로그램에 기초해서 상기 공급개시명령의 실행에서 소정시간이 경과한 후, 제어부(20a)는 포토레지스트액의 공급정지명령을 실행함과 동시에 내장타이머를 리세트한다(스텝 U4). 이것에 의해 공급정지명령의 실행지점(T_E)에서 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)을 통해서 기판(W) 표면으로 공급되고 있는 포토레지스트액이 완전히 차단되기까지의 시간(정지지연시간 T_DE)을 계측하기 위한 준비를 한다.

이 공급정지명령이 실행되면, 다음과 같이 포토레지스트액의 공급이 정지된다.

우선, 상술한 2개의 속도제어밸브(18a, 18b)의 동작/비동작 상태를 전환해서 교대로 행하는 동작을 정지하는 것에 복동식 에어실린더(17)가 비동작상태로 되어 벨로우즈펌프(14)에 의한 포토레지스트액의 공급이 정지됨과 동시에, 흡인밸브(13)를 동작상태로 해서 도포액 공급노즐(5) 내부의 포토레지스트액을 조금 선단부분에서 되돌린다. 이 동작에 의해 도포액탱크(16)에서 공급관(12) 및 도포액 공급노즐(5)을 통과하는 도포액의 공급은 정지되지만, 토출구멍(5a)에서 기판(W) 표면까지의 거리(L)내에 있는 포토레지스트액은 되돌려지지 않고 기판(W) 표면을 향해 떨어진다. 이 낙하가 종료(기판(W)표면으로 포토레지스트액의 공급이 차단)하면, 투광기(7b)에서의 조사광은 기판(W)표면이나 포토레지스트액 표면에서 반사되어 수광기(7c)로 재차 조사되도록 되어 도달검출센서(7)의 검출신호는 온된다. 이때, 제어부(20a)는 내장타이머를 정지하고, 그 시간을 정지지연시간(T_DE)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다(스텝 U5). 이 정지지연시간(T_DE)은 상술한 일련의 동작에 의해 생기는 공급정지명령의 실행지점(T_E)에서의 엇갈림을 나타내는 것이다.

공급정지명령의 실행지점(T_E)에서 소정시간 후의 시점(t₂)에서 회전정지명령이 제어부(20a)에 의해 실행됨으로써 전동모터(3)의 회전이 정지된다(스텝 U6).

이와 같이 계측처리 프로그램을 실행하는 것에 의해 지연시간 기억부(21)에는 상술한 바와 같이 계측된 개시지연시간(T_DS)과 정지지연시간(T_DE)이 기억된다.

제품기판처리

다음에, 상술한 계측처리가 실행된 후에 복수매의 제품기판을 순차로 처리하는 제품기판처리를 행하는 경우에 대해서 제23도에 나타낸 타임차트를 참조하여 설명한다.

이 처리프로그램은, 회전개시명령에 의해 시간(t₁)에서 기판(W)이 소정의 공급회전수(R1)(예를들면 1,000rpm)에 도달하도록 한 가속도에 의해 회전 구동되고, 이 공급회전수(R1)에서 안정한 후 시간(T_S)에서 공급개시명령이 실행되어 포토레지스트액이 소정유량으로 공급개시되고, 시간(T_E)에서 공급정지명령이 실행되어 포토레지스트액의 공급이 정지되며, 시간(t₂)에서 회전상승명령이 실행되는 것에 의해 시간(t₃)의 시점에서 기판(W)이 피막형성회전수(R2)(예를들면, 3,000rpm)가 되도록 가속되고, 시간(t₄)에서 회전정지명령이 실행되어 시간(t₅)에는 도포처리가 종료하도록 작성되어 있는 것이다. 또, 상술한 제1실시예장치와 같이, 상기 처리중에 있어서, 기판(W)의 바깥테두리부에서 포토레지스트액이 비산하여 안개형태의 먼지로 되어 기판(W) 이면에 부착하거나, 기판(W)의 바깥테두리부에서 그 이면으로 돌아 들어가 부착한 포토레지스트액을 제거하기 위해 제19도에 나타낸 백린스노즐(11)에서 세정액을 분출시키도록 명령을 부가하는 것이 바람직하다.

또한, 이 처리프로그램은 제1실시예장치의 처리프로그램과 같이 상기 t₂의 시점에서 회전상승명령을 실행함과 동시에, 확인부(50)에 대해서 기판(W)표면을 촬영하도록 지시하는 트리거신호출력명령을 실행하도록 명령이 부가되어 있다.

이 처리프로그램을 실행하는데 즈음해서, 제어부(20a)는 상기 각 명령중 공급개시명령과 공급정지명령의 실행타이밍을 지연시간 기억부(21)에 기억되어 있는 양 지연시간(T_DS, T_DE)만큼 보정해서 실행한다. 구체적으로는, 제어부(20a)가 처리프로그램을 실행하기 전에 미리 공급개시명령과 공급정지명령의 실행시점(t_S, t_E)은 판단되어 있으므로, 이들 실행타이밍을 대응하는 지연시간만큼 빠르게 실행하도록 한다. 또, 도면중 실행타이밍이 보정되어 실제로 실행되는 명령에는 그 명령 앞에실을 부가하고 있다. 명령의 앞에실이 부가되지 않은 공급개시명령 및 공급정지명령은 작성된 처리프로그램에 기재되어 있는 명령이고, 실제로는 제어부(20a)에 의해 실행되는 것은 아니다.

이렇게 해서 제어부(20a)에 의해 실행되는 (실) 공급개시명령 및 (실) 공급정지명령의 타이밍이 양지연시간(T_DS, T_DE)만큼 빠르게 실행되는것에 의해 실행타이밍에서 양지연시간(T_DS, T_DE)만큼 지연된 시점(t_S, t_E)에서 도달검출센서(7)의 검출신호가 온, 오프된다. 즉, 처리프로그램에서 기재한 소망하는 포토레지스트액의 공급개시시점(공급개시명령을 실행할 시점 t_S) 및 공급정지시점(공급정지명령을 실행할 시점 t_E)에서 각각 포토레지스트액이 정확히 기판(W)의 표면에도달하고, 기판(W)의 표면에 공급되고 있는 포토레지스트액이 찬단된다. 따라서, 토출구멍(5a)과 기판(W) 표면의 거리(L)나,흡인밸브(13) 및 속도제어밸브(18)의 조정정도 등에 기인하는 공급개시/정지지연(엇갈림)을 미리 가미해서 처리프로그램을 작성하도록 한 번잡한 수고(종래예에 관한 수동에 의한 지연시간보정)가 없고, 또 처리프로그램의 공급개시명령 및 공급정지명령을 소망하는 타이밍으로 기재 작성하면 좋으므로, 처리프로그램의 작성이 용이하게 된다. 또한, 그 처리프로그램에 의한 처리는 측정한 양지연시간에 기초해서 포토레지스트액의 공급/정지 타이밍이 자동적으로 보정되므로 포토레지스트액의 공급개시/정지가 정확히 행해진다. 또한, 공급정지 타이밍을 정확히 행할 수 있으므로, 기판(W)에 대해서 쓸데없이 공급되는 포토레지스트액을 거의 없앨 수 있고, 생자원화(省資源化)를 도모할 수 있음과 동시에, 제품기판처리와 같이 복수매의 기판을 순차로 처리해가도록 한 경우에는 처리코스트를 대폭 저감할 수 있다.

또한, 상술한 제1실시예장치에서는 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)과 기판(W) 표면의 거리(L)에 기인하는 지연을 고려하지 않았지만, 이 제2실시예 장치에서는 지연을 스스로 고려하고 있으므로 더 포토레지스트액의 공급/정지를 정확히 할 수 있다. 그 결과, 기판(W)에 대해서 더 정확히 처리를 시행할 수 있다.

또한, 제어부(20a)는 t₂시점에서 회전상승명령을 실행함과 동시에, 트리거신호 출력명령을 실행한다. 이 명령을 실행하는 것에 의해 제어부(20a)는 확인부(50)에 대해서 트리거신호를 출력한다. 트리거신호가 입력된 확인부(50)는 상술한 제1실시예 장치와 같이, 제16도의 플로우차트에 나타낸 바와 같이 동작한다.

그 결과, 모니터(59)에는 정지화상이 표시되는 것으로 된다. 이 정지화상은 상기 타이밍에서 촬영된 기판(W)표면의 화상이므로, 상술한 바와 같이 그 시점에서 포토레지스트액의 거동을 알 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 보정된 타이밍에서 기판(W)에 대해 처리가 적절히 시행되는가 아닌가를 용이하게 판단할 수 있다. 만약 임시로 포토레지스트액의 거동에 이상이 보인 경우에는 수동으로 즉시 장치를 정지시키는 것에 의해, 순차로 처리되는 기판에 대해서 부적절한 처리가 계속 시행되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 이와 같이 트리거신호에 기초해서 정지화상을 얻는 수법의 종래예에 관한 고속도 비디오 카메라에 의한 확인수법에 대해 뛰어난 점은 상기 제1실시예장치에서 설명한 것과 같다.

또, 상술한 계측처리는 상기 제1실시예장치와 같이, 장치를 가동할 때마다 정기적으로 또는 양지연시간(T_DS, T_DE)의 변동에 기인하는 흡인밸브(13)나 속도제어밸브(18)를 조정해서 고친 경우 등에 실시하고, 그 후에 제품기판처리를 행하는 이치이지만, 그 계측처리를 행한 시점에서 시간이 경과함에 따라 계측한 양지연시간(T_DS, T_DE)에서 더 엇갈림이 생기는 경우가 있다. 이 엇갈림의 원인은 상술한 바와 같지만, 이러한 경우에는 이하와 같이 하면 된다.

즉, 상기 계측처리를 행한 후, 제품기판처리를 실시하면서 같은 계측처리를 기판마다 행해 제1매째의 기판을 처리할 때에는 계측처리시 계측된 양지연시간(T_DS, T_DE)에 의해 실행타이밍을 보정해서 처리를 행함과 동시에, 이때 양지연시간을 재차 계측해 두고 제2매째의 기판을 처리할때에는 양 지연시간(T_DS, T_DE)과 제1매째의 기판처리중에 계측된 새로운 양지연시간에 기초해서 실행타이밍을 보정하도록 하여 순차로 기판을 처리한다. 이 경우, 구체적인 처리에 대해서 제24도 및 제25도의 타임차트를 참조해서 설명한다.

또, 계측처리는 상술한 바와 같이 실행되어 개시지연시간(T_DS)과 정지지연시간(T_DE)이 지연시간 기억부(21)에 이미 기억되어 있는 것으로 설명한다. 또한, 제24도 및 제25도에 있어서는 설명의 편의상 제23도에 나타낸 처리프로그램의 타임차트 중 회전개시명령에서 회전상승명령보다 앞의 구간만을 나타내고 있지만, 그 후에 회전상승명령 및 트리거신호출력명령 등이 실행되어 제23도에 나타낸 처리가 시행되도록 되어 있다.

우선, 제1매째의 기판을 처리할 때에는 상술한 바와 같이 실공급개시명령이 처리프로그램에 기재되어 있는 실행타이밍보다도 개시지연시간(T_DS)만큼 빠르게 실행된다. 마찬가지로, 실공급정지명령이 처리프로그램에 기재되어 있는 실행타이밍보다도 정지지연시간(T_DE)만큼 빠르게 실행된다. 이때, 양지연시간(T_DS, T_DE)에 변동이 없으면, 제24a도중 처리프로그램에서의 공급개시명령 실행타이밍(t_S)에서 도달검출센서(7)가 오프상태로 될 것이다. 그러나, 그들 시간에 변동이 있으면 그 개시지연시간(T_DS)에 의해서는 정확히 보정할 수 없고, 그 결과, 예를 들면 시점(t_S)보다도 조금 지연된 시점에서 오프된다. 그래서, 제어부(20a)는 실공급개시명령을 실행한 지점(T_S)에서 타이머를 리세트하고, 도달검출센서(7)가 오프되는 시점에서 시점에서 타이머를 정지하며, 이때 타이머값을 새로운 개시지연시간(T_DSN)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다. 마찬가지로, 실공급정지명령을 실행한 시점(T_E)에서 도달검출센서(7)가 온된 시점까지의 시간을 새로운 정지지연시간(T_DSN)으로 지연시간 기억부(21)에 기억한다.

그리고, 제2매째의 기판(W) 처리시에는 지연시간기억부(21)에 기억되어 있는 양지연시간(T_DS, T_DE)과 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)에 기초해서 각 명령의 실행타이밍을 보정한다. 이 보정의 구체예에 대해서 제24b도를 참조해서 설명한다.

제1매째의 기판(W)처리 중에 상기 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)은 제24a도에서 명백해진 바와 같이, 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍(T_S, T_E)에서의 엇갈림이고, 계측처리에서 측정된 양 지연시간(T_DS, T_DE)을 포함하는 지연시간이므로, 실행타이밍을 조정해야할 시간은 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)과 양지연시간(T_DS, T_DE)의 차분이다. 그래서, 제어부(20a)에 의해 그들 차분(T_DSN-T_DS, T_DEN-T_DE)을 구해 제24b도에 나타낸 바와 같이, 이들 차분에 따라 제2매째의 기판(W)처리시 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍을 빠르게, 앞 기판에서의 실행타이밍(T_S)보다도 상기 차분만큼 빠른 실행타이밍(Ts) 및 앞 기판에서의 실행타이밍(T_E)보다도 상기 차분만큼 빠른 실행타이밍(T_E)으로 실행하도록 하다. 따라서, 새로운 지연시간(T_DSN, T_DEN)이 계측처리에서 계측된 양지연시간(T_DS, T_DE)과 같은 경우, 즉 변동이 생기지 않은 경우에는 제어부(20a)에 의한 실행타이밍의 보정은 차분이0으로 되므로 실질적으로 행해지지 않는다.

상기 설명에서는 양지연시간(T_DS, T_DE)보다도 긴 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)이 생긴 경우를 예로 들어 설명하였지만, 다음에 양지연시간(T_DS, T_DE) 보다 짧은 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)이 생긴 경우에 대해서 제25도의 타임차트를 참조해서 설명한다.

제1매째의 기판(W)을 처리할때에는 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행이 [처리프로그램의 실행타이밍보다 빠른] T_S, T_E의 시점에서 행해짐과 동시에, 이때 제25a도에 나타낸 바와 같이, 그들 시점에서 도달검출센서(7)에 의해 검출된 시점까지 각각 새로운 양지연시간(T_DSN, T_DEN)이 계측된다.

제1매째의 기판(W)처리중에 생긴 실행타이밍을 조정해야할 시간은 제25a도에서 명백해진 바와 같이, 새롭게 생긴 양지연시간(T_DSN, T_DEN)과 양 지연시간(T_DS, T_DE)의 차분(T_DSN-T_DS, T_DEN-T_DE)으로서 양지연시간(T_DSN, T_DEN)의 쪽이 크므로음의 지연시간이 된다. 결국, 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍(T_D, T_E)에서 양지연시간(T_DS, T_DE)이 경과하는 것보다 앞에(빠르게) 포토레지스트액이 도달/차단되는 것으로 되어 그만큼 실행타이밍을 음의 방향으로 빠르게 한다즉, 실행타이밍을 지연시킬 필요가 있는 것을 나타낸다.

그래서, 상술한 바와 같이, 제어부(20a)에 의해 그들 차분(T_DSN-T_DS, T_DEN-T_DE)을 구해 이들 차분에 따라 제2매째의 기판(W)처리시 실공급개시명령 및 실공급정지명령의 실행타이밍을 음의 방향으로 빠르게(결국, 지연시켜), 제25b도에 나타낸 바와 같이, 앞 기판에서의 실행타이밍(T_S)보다도 상기 차분만큼 지연시킨 실행타이밍(T_S) 및 앞 기판에서의 실행타이밍(T_E)보다도 상기 차분만큼 지연시킨 실행타이밍(T_E)으로 실행하도록 한다.

이렇게 하는 것에 유틸리티의 변동에 기인해서 양지연시간에 변동이 생겨도 그 변동분이 피드백되어 흡수되는 것으로 되므로 상술한 효과에 부가해서 변동에 기인하는 처리로의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 각 로트사이나 각 로트내에서 처리의 차이도 억제할 수 있고, 장기간에 걸쳐 안정하게 처리를 시행할 수 있다.

또, 상기 설명에서는 양 지연시간이 모두 길게된 경우(제24도), 양 지연시간이 모두 짧게된 경우(제25도)를 예로 채용해서 설명하였지만, 양지연시간의 한쪽이 길고 다른 한쪽이 짧게 된 경우도 같은 형태로 해서 변동분을 보정할 수 있는 것은 상기 제1실시예장치의 경우와 같다.

또한, 새롭게 보정하는 타이밍은 실공급개시명령 및 실공급정지명령에서의 엇갈림이 아니라도, 예를 들면 처리프로그램에 기재되어 있는 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍(t_S, t_E)에서 새로운 양지연시간을 계측하여 양지연시간(T_DS, T_DE)에 기초해서 실행타이밍을 보정하도록 하여도 된다.

또한, 상술한 처리프로그램에서는 회전상승명령의 실행과 함께 트리거신호의 출력명령을 실행해서 이 시점에서 기판표면을 촬영하도록 하였지만, 이 트리거신호 출력명령의 실행시점은 상술한 제1실시예장치와 같이, 처리프로그램마다 중요한 타이밍으로 설정하면 된다.

또한, 상기 제1실시예 및 제2실시예의 설명에서는 도포액 공급노즐(5)이 그 공급위치로 이동되어 있는 상태에서 설명하였지만, 예를 들면 처리프로그램에 있어서, 복수개의 도포액 공급노즐(5)중 하나를 선택하고, 그 노즐의 이동을 개시하여 기판(W)의 회전중심 부근에 노즐선단부가 이동완료한 시점을 포토레지스트액의 공급개시시점으로 한 처리프로그램의 경우에는 노즐이동명령의 실행개시시점을 빠르게 하도록 하면 된다.

다음에, 상술한 기판도포방법(제5도)을 상기 제1실시예 장치 및 상기 제2실시예 장치에 적용한 경우에 대해서 제26도의 타임차트를 참조해서 설명한다.

우선, 제15도(제1실시예장치)또는 제23도(제2실시예장치)의 타임차트에 나타낸 처리프로그램에 의해 포토레지스트액의 도포처리를 행한 경우에는 제3도의 모식도에 나타낸 포토레지스트액(R)의 거동에 의해 포토레지스트액의 이용효율이 매우 낮게 되는 문제가 생기는 것은 상술한 바와 같다.

그래서, 제26도의 타임차트에 나타낸 바와 같이, 상기 제1실시예에서는 포토레지스트액(R)이 도포액공급노즐(5)에서 토출된 시점(t_S), 상기 제2실시예에서는 포토레지스트액(R)이 기판(W) 표면에 도달한 시점 (t_S)에서 시간(T_a)이 경과한 후에 소정의 가속도(시간 Tb내에 고속회전으로 전환한다)를 가지고 기판(W)의 회전수를 낮은 공급회전수(R3)에서 높은 목표회전수(R4)(=피막형성회전수)로 전환하도록 제어부(20a)가 전동모터(3)를 제어하는 것에 의해 제6도의 모식도에 나타낸 포토레지스트액의 거동이 생긴다.

즉, 회전수를 낮은 공급회전수(R3)에서 높은 피막형성회전수(R4)로 올리는 것에 의해 기판(W)의 바깥테두리부를 향해 직선적으로 신장해갈 핑거(Rb)(제7도중 실선 및 2점쇄선)에 회전수 상승과정에서 가속도에 의해 관성력이 작용함과 동시에 회전에 의한 원심력이 작용하여 핑거(Rb)의 신장방향이 그 합력에 의해 둘레방향으로 구부러지도록 하여 그 폭을 확대한다(제7도중 점선). 더우기 코아(Ra)의 지름도 확대한다. 이 작용에 의해 각 핑거(Rb)의 간격이 급격히 좁아져 기판(W)이 표면 전체가 포토레지스트액(R)에 의해 덮여지는 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 제3c도에 나타낸 상태에서 핑거(Rb)를 통해 주위로 비산하는 포토레지스트(Rc)의 양을 적게 할 수 있다.

이와 같이 회전수를 포토레지스트액의 공급중에 소정의 가속도를 가지고 상승시키는 것이지만, 그 상승시키는 타이밍은 상기 도포액 도포방법에서 설명한 바와 같이 코아(Ra)에서 핑거(Rb)가 발생하기 시작하는 시점(제3a도의 상태)보다도 뒤로서, 또 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리에 도달하기 전(제3c도의 앞 상태)인 것이 바람직하다. 또한, 실험에 의하면 8인치 사이즈의 기판(W)을 약 2,000rpm으로 회전시키면서 포토레지스트액을 회전중심 부근에 공급한 경우에는 포토레지스트액이 토출되고 나서 약 0.5sec 이내(이하, 도달시간이라 한다)에서 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하는 것이 판명되어 있다. 따라서, 제26도에 나타낸 처리프로그램의 타임차트에 있어서, 시간(Ta)(포토레지스트액이 토출된 혹은 도달한 시점 t_S에서 회전수를 목표회전수 R4로 향해 상승개시하기까지의 시간)을 정확히 상기 도달시간 내에 흡수하도록 하지 않으면 안된다. 종래장치에서는 포토레지스트액의 공급개시명령에서 개시지연시간(T_DS)만큼 지연이 생기고, 또 그 시간도 변동하므로 제26도중 시점(t_S)이 변동(지연)하는 것에 의해 시간(Ta)을 정확히 할 수 없고, 그 지연변동에 의해 가속도가 부가되는 시점의 기판(W) 표면상의 포토레지스트액(R)의 형상이 가지각색으로 될 염려가 있다. 이것에 의해 각 기판(W)에서 도포상태가 불균일하게 되는 문제점이 생긴다.

한편, 상기 제1실시예장치 및 제2실시예장치에 의하면. 상술한 바와 같이 포토레지스트액이 토출되는 시점(t_S) 혹은 포토레지스트액이 기판(W)의 표면에 도달하는 시점(t_S)에 변동이 생기지 않으므로, 가속도가 가해지는 시점에서 기판(W)표면상의 포토레지스트액의 형상을 거의 같은 형태로 할 수 있고, 각 기판(W)에서 도포상태를 균일하게 하는 것이 가능하게 된다. 결국, 상술한 도포액 도포방법을 적절히 실시할 수 있으므로 원하는 막두께의 도포피막을 얻기 위해 공급하는 포토레지스트액의 양을 매우 적게 할 수 있음과 동시에, 각 기판의 도포상태를 균일하게 할 수 있다.

또한, 상기와 같은 도포방법에서는 제26도의 회전상승명령의 실행시점, 즉 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액이 토출된 시점(t_S) 또는 토출된 포토레지스트액이 기판(W) 표면에 도달한 시점(t_S)에서 Ta 시간 경과 후에 제어부(20a)가 그 명령과 함께 트리거신호 출력명령(제26도중 실선화살표)을 실행하도록 해두고, 트리거신호를 제어부(20a)에서 I/O제어부(53)로 출력하는 것이 바람직하다. 그리고, CCD 카메라(30)에 의해 그 시점의 기판(W)의 정지화상을 촬영하여 모니터(59)에 표시하는 것에 의해 상기 핑거(Rb)의 신장상태나 구부러짐 상태를 확인하는 것에 의해 타이밍에 엇갈림이 생기지 않는가를 확인할 수 있다. 만약, 핑거(Rb)의 신장상태나 구부러짐 상태에 이상이 있으면, 타이밍에 엇갈림이 생기므로 오퍼레이터가 즉시 수동으로 장치를 정지시키면 된다.

또, 기판표면을 촬영하기 위한 트리거신호 출력명령이 실행타이밍으로서는 상술한 회전상승명령의 실행시점뿐만 아니라 제26도중 점선화살표로 나타낸 바와 같이, 기판(W)의 회전수를 공급회전수(R3)에서 피막형성회전수(R4)로 상승완료한 시점(회전상승명령에서 Tb 시간경과 후)이나, 토출검출센서(6) 또는 도달검출센서(7)에 의한 포토레지스트액의 검출 후부터 회전상승명령의 실행시점보다도 앞의 시점으로 해도 된다. 이것에 의해서도 상기와 같이 타이밍의 엇갈림을 판단할 수 있다. 더우기, 회전상승명령의 실행시점에서 소정의 목표회전수에 도달하는 시점까지 범위내의 적절한 시점으로 해도 된다. 또한, 트리거신호로서는 하나뿐만 아니라, 복수개의 트리거신호를 출력하도록 하여도 되고, 예를 들면, 2개의 트리거신호를 출력해서 2매의 정지화상을 얻도록 하여도 된다. 이렇게 하는 경우에는 상술한 화상메모리(53)의 기억용량을 적어도 2개의 정지화상이 기억가능한 용량으로 해둔다.

상기 제1실시예장치 및 상기 제2실시예장치와 같이, 계측한 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행타이밍을 빠르게 하는 것에 의해 처리프로그램을 정확히 실시할 수 있는 장치에 의하면, 상기 도포액 도포방법과 같은 도포액의 공급/정지의 타이밍에 정확을 필요로 하는 미세한 도포처리 프로그램의 실행을 바람직하게 실시할 수 있다.

또, 상기 제1실시예장치(제10도)에서는 토출검출수단으로서 투광기(6b) 및 수광기(6c)로 이루어지는 토출검출센서(6)를 채용하고, 상기 제2실시예장치(제19도)에서는, 도달검출수단으로서 투광기(7b) 및 수광기(7c)로 이루어지는 도달검출센서(7)를 채용하였지만, 예를 들면 CCD 카메라를 사용해서 기판(W)표면으로의 포토레지스트액의 공급상태를 검출해서 상기 토출검출수단 또는 상기 도달검출수단으로 해도 되고, 더우기 토출검출수단 또는 도달검출수단의 배열설치위치로서는 도포액 공급노즐(5)의 선단부 부근에 설치하지 않고, 비산방지컵(4a)의 개구부 부근에 배열설치하도록 하여도 된다.

[제3실시예]

제27도는 본 발명에 관한 도포액 도포장치의 일예인 회전식 기판도포장치를 나타내는 종단면도 및 블록도이다. 또 상술한 제1실시예장치 및 제2실시예장치와 같은 구성부에는 같은 부호를 붙이는 것으로 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

도면중, 1은 흡인식 스핀척이고, 회전축(2)을 통해서 전동모터(3)에 의해 회전구동된다. 이 흡인식 스핀척(1)은 되고, 이 회전에 의해 흡인식 스핀척(1)에 흡착유지된 기판(W)은 거의 수평자세로 회전중심(P) 주위로 회전된다. 또, 전동모터(3)의 회전구동은 후술하는 제어부(20a)에 의해 행해진다. 또한, 상술한 흡인식 스핀척(1)과, 회전축(2)과, 전동모터(3)는 본 발명에서의 회전지지수단에 상당한다.

흡인식 스핀척(1)의 주위에는 비산방지컵(4a)이 배열 설치되어 있다. 또한, 이 비산방지컵(4a)이 상부개구에는 상부 뚜껑부재(4b)가 이 장치의 프레임에 고정되어 위치고정의 상태로 배열 설치되어 있다. 또한, 도시하지 않은 반송기구가 미처리기판(W)이나 처리가 끝난 기판(W)을 반송할 때에는 도시하지 않은 승강기구가 비산방지컵(4a)만을 하강시킴으로써 비산방지컵(4a)과 상부뚜껑부재(4b)를 분리하고, 흡인식 스핀척(1)을 비산방지컵(4a)의 상부개구에서 상방으로 돌출시킨다. 또, 비산방지컵(4a)을 위치 고정하고, 상부뚜껑부재(4b)와 회전축(2)을 비산방지컵(4a)에 대해서 상승시키도록 한 구성으로 해도 된다.

비산방지컵(4a)의 외측에는 이동가능하게 구성된 도포액 공급노즐(5)이 설치되어 있다. 이 도포액 공급노즐(5)의 하방으로 향해진 선단부분에는 토출검출센서(6)가 설치되어 있다. 토출검출센서(6)는 상술한 제1실시예장치의 것과 동일(제11도 참조)하다. 즉, 도포액 공급노즐(5)의 선단부분에 설치부재(6a)를 통해서 설치된 투광기(6b)와 수광기(6c)가 설치되어 있다. 각각의 투광부 및 수광부는 상술한 바와 같이 도포액 공급노즐(5)을 중심으로 대향해서 설치되어 있고, 투광기(6b)에서 조사된 조사광은 수광기(6c)로 입사된다. 이 장치에서는 일예로서 토출검출센서(6)의 검출신호는 입광시 온되도록 설정되어 있으므로, 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출된 시점에서 그 검출신호가 오프되고, 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액의 토출이 정지된 상태에서 그 검출신호가 온된다. 또, 토출검출센서(6)는 본 발명에서의 토출검출수단에 상당하는 것이다.

도포액 공급노즐(5)은, 노즐이동기구(10)에 의해 상기 공급위치와 대기위치에 걸쳐서 이동되지만, 그 공급위치는 제11도에 나타낸 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)이 기판(W)의 표면에서 거리(L)만큼 떨어진 위치이다. 이 거리(L)는, 예를 들면 4mm 정도이고, 포토레지스트액의 점도나 기판(W)의 사이즈, 그 표면 상태에 의해 기판(W) 표면으로 떨어진 포토레지스트액이 그 표면 전체에 걸쳐 확산될 때 얼룩이 발생하지 않는 거리로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 비산방지컵(4a)내에서 기판(W)의 하방 회전중심(P)측에는 백린스노즐(11)이 설치되어 있다. 이 백린스 노즐(11)에서 세정액의 분출은 후술하는 제어부(20a)에 의해 제어되도록 되어 있다.

도포액 공급노즐(5)에는 공급관(12)이 접속되어 있고, 이 공급관(12)과, 흡인밸브(13)와, 벨로우즈 펌프(14)와, 역류방지밸브(15)를 통해서 포토레지스트액을 저류하고 있는 도포액탱크(16)에 연이어 통해 접속되어 있다. 흡인 밸브(13)는 도포액 공급노즐(5)의 선단내부에 저류되어 있는 포토레지스트액을 조금 되돌려서, 소위 물방울 떨어짐을 방지하거나, 토출구멍(5a)에서 노출되어 있는 포토레지스트액의 고화(固化)를 방지하는 것이다. 흡인밸브(13)는 송출된 가압공기가 배출되는 것에 의해 비동작, 결국 도포액 공급노즐(5)내의 포토레지스트액의 되돌림을 해제한다. 이 흡인밸브(13)의 동작/비동작은 제어부(20b)에서 전기신호에 의해 행해지도록 되어 있다. 또, 흡인밸브(13)의 동작/비동작은 그 되돌림 압력 등이 조정 가능하게 되어 있다. 따라서, 그 조정정도나 가압공기원의 압력에 의해 전기 신호가 입력되고 나서 포토레지스트액의 되돌림 동작이나 해제동작이 되기까지의 동작속도가 변동하는 것이다.

벨로우즈펌프(14)는 복동식 에어실린더(17)에 연동해서 동작하고, 도포액 탱크(16) 내의 포토레지스트액을 공급관(12)으로 송출한다. 이 송출동작에 의해 생기는 포토레지스트액의 도포액탱크(16)내로의 역류를 방지하는 것이 역류방지밸브(15)이다. 복동식 에어실린더(17)는 속도제어밸브(18)를 통해서 가압공기원에 의해 동작하는 것이고, 피스톤(17a)에 의해 구분된 2개의 공간에 속도제어밸브(18a, 18b)를 통해서 각각 가압공기가 송출되거나 배출되는 것에 의해 동작한다. 속도제어밸브(18)는 수동에 의한 조정에 의해 가압공기원에서의 가압공기 도입속도나 복동식 에어실린더(17)에서 가압공기 배출속도가 조정되도록 되어 있고, 이 조정정도나 가압공기원의 압력에 의해 복동식 에어실린더(17)의 동작속도가 조정되고, 그 결과 벨로우즈펌프(14)의 동작, 즉 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액이 공급/정지되기까지의 속도가 조정된다. 또, 도포액 공급노즐(5)과, 공급관(12)과, 벨로우즈펌프(14)와, 역류방지밸브(15)와, 도포액탱크(16)와, 복동식 에어실린더(17)와, 속도제어밸브(18)는 본 발명에서의 도포액 공급수단에 상당하는 것이다.

속도제어밸브(18)는 제어부(20b)에서의 전기신호에 의해 가압공기원에서의 가압공기를 복동식 에어실린더(17)로 송출하는 동작상태로 되고, 마찬가지로 복동식 에어실린더(17)에서 가압공기를 배출하는 비동작상태로 된다. 제어부(20b)는 도시하지 않은 클록이나 타이머, RAM을 내장하고 있고, RAM에는 미리 작성된 처리프로그램 등이 기억되어 있으며, 이 처리프로그램은 클록이나 타이머를 기준으로 해서 실행되도록 되어 있다. 단, 상세한 것은 후술하지만, 처리프로그램에 포함되어 있는 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액을 토출시키는 공급개시명령이 실행된 이후는 상기 토출검출센서(6)에서 토출검출신호가 출력되고 나서 다음 명령의 실행을 행하도록 되어 있다. 또, 제어부(20b)는 본 발명에서의 제어수단에 상당한다.

상부뚜껑부재(4b)의 상부 내주면에는 그 좌측에 CCD 카메라(30)가, 그 우측에 스트로보(40)가 배열설치되어 있다. CCD카메라(30)는 고체촬상소자인 CCD와, 전자셔터와, 렌즈로 구성되어 있고, 그 촬영시야가 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)과 기판(W)표면의 간격을 포함하는 기판(W)의 회전중심부근, 즉 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)에서 토출되어 기판(W)에 도달하는 위치를 포함하는 영역으로 설정되어 있다. 또, 제27도에서는 도포액공급노즐(5)의 수평방향으로 신장한 부분에 의해 기판(W)의 회전중심 부근이 차단되어 있는 것처럼 보이지만, CCD 카메라(30)와 도포액 공급노즐(5)은 평면시야에서 횡방향으로 비켜진 상태로 배열설치되어 있으므로, 상기 간격을 포함하는 회전중심 부근을 촬영할 수 있도록 되어 있다. 또한, 스트로보(40)는 포토레지스트액이 감광하지 않도록 장치 자체가 암실내에 설치되어 있으므로, 기판(W)을 촬영할 때의 조명으로 사용하기 위한 것이다. 스트로보(40)는, 예를 들면 크세논램프와, 500nm 이상의 파장을 투과하는 밴드패스필터(BPF)를 조합해서 구성되어 있다. 이들 CCD 카메라(30) 및 스트로보(40)는 확인부(50)에 접속되어 있다. 또한, 스트로보(40)로서는 크세논램프 대신에 적외선광 부근에 분광감도를 가지는 고휘도 적외선 발광다이오드 또는 적외선 발광다이오드 어레이를 채용해도 된다. 이 경우에는 밴드패스필터(BPF)는 불필요하게 된다. 또한, 스트로보(40)로서는 공급하는 포토레지스트액의 분광감도에 따라 적절히 선택하면 된다.

제12도를 참조하여 확인부(50)에 대해서 설명한다.

스트로보(40)는 스트로보전원(51)에서 소요의 전력이 공급되어 연속적으로 점등되어 있다. CCD 카메라(30)는 그 동작제어가 카메라제어부(52)에 의해 제어된다. 카메라제어부(52)로의 촬영개시지시는 제어부(20b)에서 I/O제어부(53)로 트리거신호가 입력되는 것에 의해 행해진다. 트리거신호가 입력된 경우에는 그 시점에서 CCD 카메라(30)를 통해서 기판표면의 촬영을 행한다. CCD 카메라(30)를 통해서 촬영된 트리거신호에 기초한 기판표면의 화상신호는 카메라제어부(52) 및 I/O제어부(53)를 통해서 화상처리부(54)로 전송되어, 정지화상으로서 화상메모리(55)에 저장된다. 또, 상기 스트로보전원(51)은 연속점등이 아니고, CCD 카메라(30)에 의한 기판표면의 촬영시를 포함하는 적절한 범위에서만 스트로보(40)에 전원을 공급하도록 하여도 된다. 또, 상술한 CCD 카메라(30)의 촬영시야를 상기 화상처리에 관한 처리속도를 감안해서 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 화상처리부(54)는 화상메모리(55)내의 정지화상을 I/O제어부(53)를 통해서 모니터(59)로 출력한다. 이 모니터(59)에 표시된 정지화상을 보고 오퍼레이터는 토출검출이 정상으로 되었는가 아닌가를 판단한다. 만약, 그 정지화상이 적절하지 않은 경우에는 각부의 동작타이밍이 엇갈려 있으므로 장치의 동작을 오퍼레이터가 수동으로 정지시키면 된다. 이것에 의해 적절하지 않은 처리가 이후 전체의 기판에 대해서 계속 시행되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

다음에, 제28도의 타임차트 및 제29도,제16도의 플로우차트를 참조해서 상술한 바와 같이 구성된 장치에 의한 기판(W)으로 포토레지스트액의 도포처리에 일례에 대해서 설명한다. 또, 제28도는 도포처리를 행하는 처리프로그램의 타임차트이고, 제29도는 제어부(20b)의 동작을 나타내는 플로우차트이며, 제16도는 확인부(50)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 또한, 이하의 설명에서는 처리의 대상인 기판(W)은 도시하지 않은 기판반송기구에 의해 흡인식 스핀척(1)에 이미 흡착유지되어 있는 것으로 한다. 더우기, 도포액 공급노즐(5)은 노즐이동기구(10)에 의해 이미 공급위치(제27도에 실선으로 나타낸 상태)로 이동되어 그 토출구멍(5a)이 기판(W)의 거의 회전중심(P)의 상방으로 거리(L)를 두고 위치하고 있는 것으로 한다.

이 처리프로그램에 의한 도포처리의 기본적인 흐름은 다음과 같다.

우선, 회전개시명령에 의해 시간(t₁)에서 기판(W)이 공급회전수(R1)(예를 들면 1,000rpm)에 도달하도록 한 가속도에 의해 회전 구동되고, 시간(Ts)에서 공급개시명령이 실행되어 포토레지스트액이 일정유량으로 토출개시되며, 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 토출된 시점(t₂)으로 해서, 이 시점(t₂)에서 경과시간을 계수하는 타이머스타트명령이 실행되어 그 시간이 공급시간(T_SU)으로 된 시점(시간 T_E)에서 공급정지명령이 실행되어 포토레지스트액의 토출이 정지되며, 시간(t₄)에서 회전상승명령이 실행되는 것에 의해 시간(t₆)의 시점에서 기판(W)이 피막형성회전수(R2)(예들 들면, 3,000rpm)가 되도록 가속되어 시간(t₈)에서 회전정지명령이 실행되어 시간(t₉)에는 도포처리가 종료하도록 작성되어 있다.

또, 상기 처리중에서는 기판(W)의 바깥테두리부에서 포토레지스트액이 비산하여 안개형태의 먼지로 되어 기판(W) 이면에 부착하거나 기판(W)의 바깥테두리부에서 그 이면으로 돌아들어가 부착한 포토레지스트액을 제거하기 위해 제27도에 나타낸 백린스노즐(11)에서 세정액을 분출시키도록 부가해 두는 것이 바람직하다.

더우기, 상기 처리프로그램은토출검출신호가 출력된 시점(t₂)에서 소정의 시간간격을 두고 I/O제어부(53)에 대해서 상기 촬영시야에 영향을 미치도록 지시하기 위해 트리거신호를 출력하는 트리거신호 출력명령이 부가되어 있다.

스텝 S1(공급개시명령 ?) :

제어부(20b)는 처리프로그램에 포함되어 있는 복수개의 명령을 축차로 실행할 때, 그 명령이 포토레지스트액을 도포액 공급노즐(5)에서 토출시킨다는 공급개시명령인가 아닌가를 판단하여 처리를 분기한다.

스텝 S2(명령의 실행) :

우선, 실행되는 명령은 제28도의 타임차트에 나타낸 바와 같이, 기판(W)의 회전구동을 개시하는 회전개시명령이므로, 그 명령을 시간원점의 시점으로 실행해서, 시간(t₁)에서 기판(W)의 회전수가 공급회전수(R1)가 되도록 회전 제어한다. 그리고, 재차 스텝(S1)의 판단처리를 실행한다.

스텝 S3(공급개시명령의 실행) :

그 다음 명령은 제28도의 타임차트에 나타낸 바와 같이, 도포액 공급노즐(5)에서 포토레지스트액을 토출개시하는 공급개시명령이므로, 스텝(S1)에서 이 스텝(S3)으로 처리를 분기하여, 시간(T_S)에서 도포액 공급노즐(5)을 통해서 포토레지스트액의 토출을 개시하는 공급개시명령을 실행한다.

시간(T_S)에서 공급개시명령이 실행되면 다음과 같이 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)을 통해서 토출되기 시작한다.

우선, 흡인밸브(13)가 비동작상태로 되어 도포액 공급노즐(5)내의 흡인이 해제됨과 동시에, 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a)이 비동작상태로 되고, 다른 쪽(18b)이 동작상태로 된다. 이것에 의해 복동식 에어실린더(17)가 동작상태로 되고, 이것에 연동해서 벨로우즈펌프(14)가 동작하여 도포액탱크(16)내에서 어느 일정량의 포토레지스트액이 공급관(12)으로 송출된다. 이 일련의 동작에 의해 도포액공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되기 시작하고, 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a) 및 다른 쪽(18b)의 상태(비동작/동작)를 1회마다 교대로 전환하여 행하는 것에 의해 에어실린더(17)의 피스톤(17a)이 상승/하강하여 벨로우즈펌프(14)를 1회마다 구동하며, 소정량의 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)에서 토출된다. 이와 같이 공급개시명령이 실행되고 나서 순차로 각부를 동작시키는 것에 의해 포토레지스트액이 토출되도록 되어 있으므로, 공급개시명령이 실행된 시점(T_S)에서 즉시 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되는 것은 아니고, 실제로는 어떤 지연시간(개시지연시간)만큼 지연되어 토출구멍(5a)에서 토출되는 것으로 된다. 이 개시지연시간은 가압공기원의 이용상황에 의해 변동하는 것이지만, 여기서는 상기 개시지연시간이 T_DS1인 것으로 설명한다.

스텝 S4(토출검출 ?) :

스텝(S3)에서 포토레지스트액을 토출시키는 공급개시명령을 실행한 후는 토출검출센서(6)에서 제어부(20b)에 대해토출검출신호가 출력되기까지의 사이에 이 스텝(S4)을 반복해서 실행한다. 즉, 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되기까지는 다음 명령의 실행을 정지하고 있다. 상술한 바와 같이 공급개시명령이 실행된 시점(T_S)에서 개시지연시간(T_DS1)만큼 지연되어 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되므로, 그 동안은 이 스텝(S4)을 반복해서 실행한다.

그리고, 토출검출센서(6)에서 제어부(20b)에 대해토출검출신호가 출력되면, 스텝(S4)의 반복실행을 정지해서 다음 스텝(S5)으로 처리가 이행한다.

스텝 (S5)(타이머스타트 명령의 실행) :

제어부(20b)는 토출검출신호에 기초해서 타이머스타트명령을 (t₂)시점에서 실행한다. 이 타이머 스타트 명령은 제어부(20b)의 도시하지 않은 내장타이머의 리세트와 동시에 카운트를 스타트시켜 미리 처리프로그램 중에 설정한 공급시간(T_SU)을 카운트하는 명령이다.

스텝 (S6)(트리거신호출력명령의 실행) :

타이머스트트명령을 t₂시점에서 실행한 후, 소정의 시간간격을 두고서 트리거신호 출력명령을 실행한다. 이 트리거신호 출력명령은 제어부(20b)가 트리거신호를 출력해서 확인부(50)의 I/O제어부(53)를 통해서 기판(W)의 표면을 촬영하는 것이다. 또, 트리거신호가 입력된 확인부(50)의 동작에 대해서는 후술한다.

스텝 S7(명령의 실행) :

상기 각종 명령이 실행된 후는 그 이후의 명령이 축차로 실행된다.

제28도에 나타낸 타임차트에서는, 우선, 도시하지 않은 내장타이머에 의해 카운트가 상기 공급시간(T_SU)이 된 시점(T_E)에서 공급정지명령이 실행되고, 그후에 t₄의 시점에서 회전상승명령이 실행되어 기판(W)의 회전수가 공급회전수(R1)에서 피막형성회전수(R2)로 상승되며, t₈의 시점에서 회전정지명령이 실행된다.

상기 공급정지명령이 T_E의 시점에서 실행되면 다음과 같이 포토레지스트액의 토출이 정지된다.

우선, 상술한 2개의 속도제어밸브(18a, 18b)의 동작/비동작상태를 전환하여 교대로 반복해서 행하는 동작을 정지함으로써, 복동식 에어실린더(17)가 비동작 상태로 되어 벨로우즈펌프(14)에 의한 포토레지스트액의 공급이 정지됨과 동시에 흡인밸브(13)를 동작상태로 하여 도포액 공급노즐(5)내부의 포토레지스트액을 조금 선단부분에서 되돌린다. 이 동작에 의해 도포액탱크(16)에서 공급관(12) 및 도포액 공급노즐(5)을 통과하는 포토레지스트액의 공급은 정지된다. 또, 상술한 바와 같이, 포토레지스트액의 토출시에는 공급개시명령의 실행시점(T_S)에서 개시지연시간(T_DS1)이 생기지만, 공급정지명령의 경우에는 상기 2개의 속도제어밸브(18a, 18b)를 비동작상태로 한 시점에서 포토레지스트액의 토출이 거의 완전히 차단되므로 이때의 지연(정지지연시간)은 상기 개시지연시간(T_DS1)에 비교해서 대단히 짧아 거의 무시할 수 있다.

상술한 바와 같이 포토레지스트액이 토출된 것에 기초해서 공급개시명령의 다음 명령인 타이머스타트 명령을 실행함으로써, 공급개시명령 이후의 명령의 실행타이밍을 포토레지스트액이 토출된 시점에 의존시킬 수 있다. 따라서, 공급개시명령이 실행되고 나서 실제로 도포액 공급노즐(5)을 통해서 포토레지스트액이 토출되기까지의 개시지연시간(T_DS1)을 흡수할 수 있고, 포토레지스트액의 공급시간(T_SU)을 일정화할 수 있다.

다음에, 상기 제29도의 스텝(S6)에서 트리거신호 출력명령이 실행된 시점에서 확인부(50)의 동작(제16도의 플로우차트)은 제1실시예 장치와 같다.

즉, 스텝(T1)에서 기판표면의 촬영을 행하고, 스텝(T2)에서 정지화상으로서 저장하며, 스텝(T3)에서 정지화상을 모니터에 출력한다.

이렇게 해서 토출검출신호에 기초해서 기판표면을 촬영하고, 이 정지화상을 모니터(59)에 출력하며, 그 정지화상을 장치의 오퍼레이터가 확인함으로써 토출검출이라 판단된 타이밍이 적절한지 않은지를 판단할 수 있다. 예를 들면, 수광기(6c)의 수광부에 부착한 먼지나 포토레지스트액에 기인하여 포토레지스트액이 토출구멍(5a)에서 토출하고 있지 않음에도 상관없이토출검출신호가 출력되는 등의 문제점 발견을 용이하게 할 수 있다. 이와 같은 문제점을 발견한 경우에는 오퍼레이터가 수동으로 장치를 정지시킴으로서 순차 처리되는 기판에 부적절한 처리가 행하여지는 것을 방지할 수 있다.

다음에 상기의 기판(W)의 처리가 완료하고, 새로운 기판(W)의 처리를 하는 경우에 대하여 설명한다. 또 먼저의 기판(W)의 처리시에는 공급개시명령을 실행한 시점(T_S)에서 개시지연시간(T_DS1)만 지연되어 포토레지스트액이 토출되었지만, 새로운 기판(W)의 처리시에는, 예를 들면 다른장치에서 가압공기원의 이용도가 높아져 그 압력이 변동(저하)한 것에 기인하여 개시지연시간이 상기 개시지연시간(T_DS1)보다도 크게되어 개시지연시간(T_DS2)제 28도를 참조)이 된 것으로 설명한다. 또 이하에 설명하는 새로운 기판(W)의 처리시에 있어서의 명령의 실행타이밍이 먼저의 기판처리시와 다른 부분은 제28도의 타임차트 중에서 괄호 및 점선화살표시로 나타낸다.

이러한 경우에는 공급개시명령의 실행시점(T_S)은 기판처리시와 동일하지만 개시지연시간이 크게 되므로 (T_DSZT_DS1), 토출검출신호가 제어부(20b)에 입력되는 타이밍도 개시지연시간(T_DS2)만큼 지연되어 (t₃)시점이 된다. 이것에 따라 타이머 스타트 명령도 지연되므로 공급정지명령의 실행시점(T_E)도 지연되는 것으로 된다. 그 결과, 토출검출신호가 입력된 시점(t₃)에서 공급정지명령이 실행되는 시점(T_E)까지의 시간간격을 먼저의 기판처리시와 같은 공급시간(T_SU)으로 할 수 있다. 즉, 포토레지스트액은 일정유량으로 도포액공급노즐(5)에서 기판(W)에 대해 토출되지만, 그 공급시간(T_SU)이 일정화되어 있으므로 각 기판에 대해서 공급되는 포토레지스트액의 양을 동일하게 할 수 있다. 그 결과, 복수매의 기판을 순차로 처리해 가는 사이에 가압공기원의 압력변동에 기인하여 개시지연시간이 변동하여도 그 변동을 흡수할 수 있게 되어 공급시간(T_SU)을 일정화할 수 있다. 또, 예를 들면 속도제어밸브(18)의 동작속도를 조정한 경우에도 그것에 기인하는 개시지연시간의 변동분도 흡수할 수 있다.

또한 상기와 같이 공급정지명령의 실행시점(T_E)이 지연됨에 따라 그 이후에 실행되는 각 명령도 지연되는 것으로 된다. 구체적으로는, 제28도중에 점선으로 나타낸 바와 같이 회전상승명령의 실행이 t₄에서 (t₅)로 지연됨과 동시에 회전정지명령도 t₈에서(t₉)로 지연되는 것으로 된다. 그 결과, 포토레지스트액의 공급이 정지되어 회전이 상승될 때까지의 시간을 동일하게 할 수 있으며, 공급회전수(R1)로 공급된 포토레지스트액을 기판(W)의 전면에 확대하는 처리를 동일시간에 행할 수 있으며, 또 피막형성회전수(R2)로 회전수를 상승시켜 정지될때 까지의 시간을 동일하게 할 수 있으며, 기판(W)의 전면에 확대된 포토레지스트액의 잉여분을 털어내는 처리를 동일시간에 행할 수 있다. 그 결과, 각기판에 형성되는 포토레지스트피막의 막두께는 균일하게 할 수 있다. 또 각 로트사이나 각 로트내에서의 처리를 전부 균일하게 행할 수 있으며, 장기간에 걸쳐 안정하게 처리를 행할 수 있다.

또 상기 장치에서는 토출검출수단을 광센서로 구성하였으나 CCD 카메라를 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a) 부근에 배열설치하여 이것에 의해 토툴검출을 행하도록 하여도 된다.

다음에 상술한 도포액 도포방법(제5도)를 상기의 제3실시예 장치에 적용한 경우에 대해서 제30도의 타임차트를 참조하여 설명한다.

상술한 제28도의 타임차트에 나타낸 처리프로그램에 의해 포토레지스트액의 도포처리를 행한 경우에는 제3도의 모식도에 도시하는 것과 같은 포토레지스트액(R)의 거동에 의해 포토레지스트액의 이용효율이 매우 낮게 된다는 문제가 생기는 것은 상술한 바와 같다.

그래서, 제30도의 타임차트에 나타낸 바와 같이, 포토레지스트액(R)의 공급개시명령을 실행한 시점(T_S)에서 개시지연시간(T_DS1)이 경과한 후, 즉 실제로 포토레지스트액(R)이 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 토출된 시점(t₂)에서 Ta시간이 경과한 시점에 소정의 가속도(시간 Tb내에 고속회전으로 전환하는)를 가지고 기판(W)의 회전수를 낮은 공급회전수(R3)에서 높은 목표회전수(R4)(=피막형성회전수)로 전환하도록 제어부(20b)가 전동모터(30)를 제어함으로써 제6도의 모식도에 도시하는 것과 같은 포토레지스트액의 거동이 생긴다. 이 거동에 대해서는 상기의 도포액 도포방법 및 상기의 제2실시예에서 설명한 것과 같다.

이와 같이 회전수를 포토레지스트액의 공급증에 소정의 가속도를 가지고 상승시키는 것이지만, 그 상승시키는 타이밍은 상술한 바와 같이 핑거(Rb)가 발생하기 시작하는 시점(제3a도의 상태) 보다도 뒤로서 또 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리에 도달하기 전(제3c도의 앞의 상태)인 것이 바람직하다. 또 상술한 바와 같이 포토레지스트액을 토출개시하고 나서 핑거(Rb)가 기판(W)의 바깥테두리부에 도달하는 도달시간은 약 0.5sec 이내이다. 따라서, 제30도에 나타낸 처리 프로그램의 타임차트에서 시간(Ta)(포토레지스트액이 토출된 시점 t₂에서 회전수를 상승시킬 때까지의 시간)을 정확하게 그 도달시간 내에 도달하지 않으면 안된다.

종래 장치에 있어서는 포토레지스트액의 공급개시명령에서 개시지연시간만큼 지연이 생기며 또 그 시간도 변동하므로 제30도중의 시점(t₂)이 변동하는 것으로 되어, 시간(Ta)을 정확하게 할 수 없으며, 그 지연의 변동에의해 가속도가 가해지는 시점의 기판(W) 표면상의 포토레지스트액(R)의 형상이 가지각색으로 될 염려가 있다. 이것에 의해 각 기판(W)에 있어서 도포상태가 불균일하게 되는 문제점이 생긴다.

한편, 상기 제3실시예 장치에 의하면 상술한 바와 같이 포토레지스트액이 실제로 토출되는 시점(t₂)이 변동하여도 토출검출신호가 출력된 것에 기초해서 다음의 명령이 실행되므로 이 경우에는 토출검출신호가 출력된 시점(t₂)에서 시간(Ta)의 카운트가 개시되며, 그 시간 경과 후에 회전상승명령이 실행된다. 따라서, 가속도가 가해지는 시점에서의 기판(W)표면상의 포토레지스트액의 형상을 같은 형태로 할 수 있으므로 각 기판(W)에 있어서 도포상태를 균일하게 하는 것이 가능하게 된다. 결국, 상술한 도포액 도포방법을 바람직하게 실시할 수 있으므로 원하는 막두께의 도포피막을 얻기 위해 공급하는 포토레지스트액의 양을 매우 적게 할 수 있음과 동시에 각 기판의 도포상태를 균일하게 할 수 있다.

또 상기와 같은 도포방법에서는 제30도의 회전상승명령의 실행지점(토출검출신호에서 Ta 시간경과 후)에 트리거 신호를 제어부(20b)에서 I/O 제어부(53)에 출력하고, CCD 카메라(30)에 의해 그 시점의 기판(W)의 정지화상을 모니터(59)로 표시함으로서 상기 핑거(Rb)의 신장상태나 구부러짐 상태를 확인함으로써 타이밍에 어긋남이 생기지 않았는가를 확인할 수 있다. 만약 그 신장상태나 구부러짐 상태에 이상이 있으면 타이밍에 어긋남이 생기고 있으므로 오퍼레이터가 수동으로 장치를 정지하면 된다.

또, 트리거신호의 타이밍으로서는 제30도에 도시하는 것과 같이 기판(W)의 회전수를 공급회전수(R3)에서 목표회전수(R4)(=피막형성회전수)로 상승완료한 시점으로 하여도 된다. 이것에 의하여도 상기와 같이 타이밍의 어긋남을 판단할 수 있다. 또, 상기 트리거 신호와 이 트리거신호를 양쪽 출력하여 2매의 정지화상을 얻도록 하여도 된다. 이와 같이 하는 경우에는 상술한 화상메모리(55)의 기억용량을 적어도 이것들 2개의 정지화상을 기억가능한 용량으로 하면 된다.

또한, 상기의 제30도의 타임차트에 나타낸 처리프로그램에서는 공급회전수(R3)에서 목표회전수(R4)로 상승완료한 후에 포토레지스트액의 공급을 정지(시점 T_E)하였지만, 도면 중에 점선화살표시 및 괄호(T_E)로 나타내는 것과 같이 포토레지스트액의 공급을 정지한 후에 목표회전수(R4)로 가속해도 되고, 또 목표회전수(R4)로의 가속도중에 포토레지스트액의 공급을 정지하도록 하여도 된다. 즉, 핑거(Rb)가 둘레방향으로 구부러지는 가속도를 가할 수 있으면 좋고, 여러 가지의 처리프로그램에 의해 실현가능하다. 이와같은 경우에는 상기 트리거 신호는 포토레지스트액의 공급정지지점(T_E)이나 가속개시시점이나 가속중의 적절한 시점이나 가속완료후의 시점에 설정하면 된다.

[제4실시예]

제31도는 본 발명에 관한 도포액공급장치의 일예인 회전식기판 도포장치를 도시하는 종단면도 및 블록도이다. 또 도면중 제27도에 나타낸 제3실시예장치와 같은 구성부에는 같은 부호를 붙이는 것으로 상세한 설명에 대하여는 생략한다.

이 제4실시예 장치와 상술한 제3실시예 장치의 차이는 포토레지스트액의 검출에 관한 구성이다. 결국, 이 장치에서는 상기 제3실시예와 같이 도포액 공급노즐(5)에 토출검출센서(6)는 설치되어 있지 않다.

도포액 탱크(16)에서 포토레지스트액을 도포액 공급노즐(5)을 통해 기판(W)에 대해서 공급하는 기구는 상기 제3실시예와 같다. 결국, 공급개시명령이 실행되고 나서 실제로 포토레지스트액이 기판(W) 표면에 도달하기까지에는 지연시간(개시지연시간)이 존재한다. 제어부(20b)는 도시하지 않은 클록이나 타이머, RAM을 내장하고 있으며 RAM에는 미리 작성된 처리프로그램 등이 기억되어 있다. 이 처리프로그램은 클록이나 타이머를 기준으로 하여 실행되도록 되어 있다. 단, 상세한 것은 후술하지만, 처리프로그램에 포함되어 있는 포토레지스트액의 공급을 개시하는 공급개시명령이 실행된 이후는 후술하는 도달검출확인부(50a)에서의 도달검출신호가 입력되고 나서 다음 명령의 실행을 하도록 되어 있다. 또, 제어부(20b)는 본 발명에서의 제어수단에 상당한다.

상부뚜껑부재(4b)의 상부 내주면에는 상기 제3실시예 장치와 같이, 그 좌측에 CCD 카메라(30)가, 그 우측에는 스트로보(40)가 배열설치되어 있다. CCD카메라(30)의 촬영시야는 기판(W)의 회전중심 부근, 즉 포토레지스트액이 도포액공급노즐(5)에서 떨어져 기판(W)에 도달하는 위치를 포함하는 영역에 설정되어 있다. 또, CCD 카메라(30)와 도포액 공급노즐(5)은 평면시야에서 횡방향으로 비키어 놓은 상태에서 배열설치되어 있으므로 회전중심부근을 촬영할 수 있도록 되어 있다. 또 스트로보(40)는, 예를 들면 크세논램프와, 500nm 이상의 파장을 투과하는 밴드패스필터(BPF)를 조합해서 구성되어 있다. 이들 CCD 카메라(30) 및 스트로보(40)는 도달검출 확인부(50a)에 접속되어 있다.

또, 스트로보(40)는 적외선광 부근에 분광감도를 가진 고휘도 적외선 발광 다이오드 또는 적외선 발광다이오드 어레이라도 되고, 이 경우에는 밴드패스필터(BPF)는 불필요하게 된다. 또, 스트로보(40)로서는 공급하는 포토레지스트액의 분광감도에 따라 적절히 선택하면 된다.

제32도를 참조하여 도달검출 확인부(50a)에 대해서 설명한다.

스트로보(40)는 스트로보 전원(51)에서 소요의 전력이 공급되어 연속적으로 점등되어 있다. CCD 카메라(30)는 그 동작제어, 예를 들면 촬영타이밍을 결정하는 전자셔터의 동작제어가 카메라제어부(52)에 의해 제어된다. 카메라 제어부(52)로의 촬영개시지시는 제어부(20b)에서 I/O제어부(53)로 트리거신호가 입력됨으로써 행하여진다. 이 트리거 신호는 상세한 것은 후술하지만 기준정지화상을 촬영하기 위한 기준트리거 신호화, 소정의 주기로 순차촬영을 하기 위한 통상트리거 신호가 있다.

기준트리거신호가 입력된 경우에는 그 시점에서 CCD 카메라(30)를 통해서 기판표면의 촬영을 행하지만 통상 트리거신호가 입력된 경우에는 그 시점에서 소정의 주기로 순차 CCD카메라(30)을 통해서 촬영을 행한다. CCD 카메라(30)를 통하여 촬영한 기준트리거신호에 기초한 기판표면의 화상신호는 카메라제어부(52) 및 I/O제어부(53)를 통해서 화상처리부(54a)로 전송되고, 여기서 2치화(2値化) 처리되어 정지화상(기준정지화상)으로 화상메모리(55)에 저장된다.

또한, 통상 트리거 신호에 기초해서 순차로 얻어진 기판표면의 화상신호는 마찬가지로 화상처리부(54a)로 전송되며, 2치화 처리된 정지화상으로 화상메모리(55)에 저장된다. 또, 상기 스트로보 전원(51)은 연속 점등이 아니고 CCD 카메라(30)에 의한 기판표면의 촬영시를 포함하는 적정한 범위에서만 스트로보(40)에 전원을 공급하는 간헐점등으로 하여도 된다.

그리고, 화상처리부(54a)는 화상메모리(55)내의 기준정지화상과 정지화상의 농담변화에 기초해서 변화가 있는 경우에는 포토레지스트액이 기판(W)에 도달한 것으로 판단하여 도달검출신호를 I/O제어부(53)를 통해서 제어부(20b)로 출력한다. 농담변화에 기초해서 도달을 판단하는 수법으로서는 여러 가지의 것이 생각되지만, 예를 들면 각각 2치화 데이터의 1을 계수하여 이들 차분(差分)이 어느 일정 이상이 된 경우에 도달한 것으로 판단한다. 또, 상술한 CCD 카메라(30)의 촬영시야를 상기의 화상처리에 관한 처리속도 및 상기 촬영을 행하는 소정의 주기를 감안하여 설정하는 것이 바람직하다.

도달검출신호가 I/O 제어부(53)를 통해서 제어부(20b)로 출력된 후는 화상메모리(55)에 저장되어 있는 정지화상을 화상처리부(54a) 및 I/O 제어부(53)를 통해서 모니터(59)로 출력하여 포토레지스트액이 기판(W)에 도달한 것으로 판단된 정지화상을 표시한다. 이 표시를 관찰함으로써 정상으로 그 판단이 되어 있는지 않은지를 장치의 오퍼레이터는 판단할 수 있다. 만약, 그 정지화상이 적절하지 않은 경우에는 장치의 동작을 오퍼레이터가 수동으로 정지시키면 된다. 이것에 의해 적절하지 않은 처리가 이후의 전체 기판에 대해서 연속하여 행해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또, 상술한 CCD 카메라(30) 및 도달검출확인부(50a)는 본 발명에서의 도달검출수단에 상당하며, CCD 카메라(30)는 촬영수단에 상당하고, 화상처리부(54a)는 화상인출수단 및 농담판별수단에 상당하는 것이다.

다음에, 제33도의 타임차트를 참조하여 상술한 바와 같이 구성된 장치에 의한 기판(W)으로 포토레지스트액의 도포처리의 일예에 대해서 설명한다.

또, 이하의 설명에 있어서는 처리의 대상인 기판(W)은 도시하지 않은 기판반송기구에 의해 흡인식 스핀척(1)에 이미 흡착 유지되어 있는 것으로 한다. 또, 도포액공급노즐(5)은 노즐이동기구(10)에 의해 이미 공급위치(제31도에 실선으로 도시하는 상태)로 이동되어 그 토출구멍(5a)이 기판(W)의 거의 회전중심(P)의 상방에 거리(L)(제10도 참조)를 두고 위치하는 것으로 한다.

이 처리프로그램에 의한 도포처리의 기본적인 흐름은 다음과 같다.

우선, 회전개시명령에 의해 시간(t₁)에서 기판(W)이 공급회전수(R1)(예를 들면 1,000rpm)에 도달하는 가속도에 의해 회전 구동되며, 시간(T_S)에서 공급개시명령이 실행되어 포토레지스트액이 일정유량으로 공급개시되고, 포토레지스트액이 기판(W)의 표면에 도달한 것을 검출한 시점(t₂)에서 이 시점(t₂)에서의 경과시간을 계수하는 타이머스타트 명령이 실행되고, 그 시간이 공급시간(T_SU)이 된 시점(시간 T_E)에서 공급정지명령이 실행되어 포토레지스트액의 공급이 정지되며, 시간(t₄)에서 회전상승명령이 실행됨으로써 시간(t₆)의 시점에서 기판(W)이 피막형성회전수(R2)(예들들면, 3,000rpm)가 되도록 가속되고, 시간(t₈)에서 회전정지명령이 실행되어 시간(t₉)에는 도포처리가 종료하도록 작성되어 있다.

또, 상기의 처리 중에서는 기판(W)의 바깥테두리부에서 포토레지스트액이 비산하여 안개형태의 먼지로 되어 기판(W)이면에 부착하거나 기판(W)의 바깥테두리부에서 그 이면으로 돌아들어가 부착한 포토레지스트액을 제거하기 위해 제31도에 나타낸 백린스노즐(11)에서 세정액을 분출하도록 부가하여 두는 것이 바람직하다.

또 상기의 처리프로그램은 기판(W)의 회전수가 공급회전수(R1)에 도달하는 시점(t₁)에서 포토레지스트액의 공급을 개시하는 공급개시명령의 실행지점(t_S)까지의 사이에 I/O 제어부(53)에 대하여 기준정지화상을 촬영하도록 지시하기 위한기준트리거신호를 출력하는 기준트리거신호 출력명령을 시간(T_P)에서 실행하도록 되어 있으며, 또 상술한 시간(T_S)에 있어서 공급개시명령을 실행하는 것과 동시에 I/O 제어부(53)에 대하여 소정의 주기로 기판(W)표면의 정지화상을 촬영하도록 지시하기 위한통상 트리거신호를 출력하는 통상 트리거신호 출력명령을 실행하도록 되어 있다.

우선 시간(T_P)에서 기준 트리거신호 출력명령이 실행되면 도달검출 확인부(50a)는 제34도의 플로우차트에 나타낸 바와 같이 동작한다.

스텝 S1(기판표면의 촬영) :

I/O 제어부(53)는 카메라 제어부(52)를 통해서 CCD카메라(30)에 의해 기판(W)의 회전중심부근 표면을 촬영한다. 이 화상신호는 I/O 제어부(53)를 통해서 화상처리부(54a)로 전송된다.

스텝 S2(2치화처리) :

화상처리부(54a)로 전송된 화상신호는 적절한 수법에 의해 2치화 처리되어 정지화상으로 된다. 예를 들면, 기판(W)표면의 반사율이 높은 부분, 결국 화상신호의 휘도레벨이 어느 일정치를 넘는 부분(흰 빛을 띤 영역)을 0으로 하고, 휘도레벨이 그 이하의 부분(검은 빛을 띤 영역)을 1로 하도록 2치화 처리한다.

스텝(S3)(기준 정지화상으로서 저장) :

2치화된 정지화상은 기준정지화상으로서 화상메모리(55)에 저장된다.이 기준정지화상은 뒤에 촬영되는 정지화상과 비교되는 기준이 되는 것이므로 전동모터(3)의 회전제어와 동기하여 기판(W)이 특정의 회전각도가 되어 CCD 카메라(30)에서 보아 항상 동일자세의 기판을 촬영하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 기판(W)의 표면에는 여러가지 프로세스를 거쳐 미소한 凹凸이 형성되어 있으므로 기판의 회전각도에 따라서는 그 단차부분에 의해 스트로보(40)에서의 조사광이 난반사하여 2치화 처리시에 1로 되는 경우가 있다. 그래서, 후술하는 정지화상의 촬영시에도 상기 특정의 회전각도로 기판(W)표면을 촬영함으로써 기준정지화상과 동일의 회전각도의 정지화상으로 할 수 있으므로 실수로 상기 난반사에 의한 도달검출이 되는 것을 방지할 수 있다.

시간(T_S)에서 공급개시명령이 실행되면 다음과 같이 포토레지스트액이 기판(W)에 대해서 공급되기 시작한다.

우선, 흡인밸브(13)가 비동작상태로 되어 도포액 공급노즐(5)내의 흡인이 해제됨과 동시에 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a)이 비동작상태로 되며 다른 쪽(18b)이 동작상태로 된다. 이것에 의해 복동식 에어실린더(17)가 동작상태로 되며, 이것에 연동하여 벨로우즈펌프(14)가 동작하여 도포액 탱크(16)내에서 어느 일정량의 포토레지스트액이 공급관(12)으로 송출된다. 이 일련의 동작에 의해 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 기판(W)의 표면에 공급되기 시작하여 속도제어밸브(18)의 한쪽(18a) 및 다른 쪽(18b)의 상태(비동작/동작)를 교대로 전환하여 1회마다 행함으로써 에어실린더(17)의 피스톤(17a)이 상승/하강하여 벨로우즈펌프(14)를 1회마다 구동하며, 소정량의 포토레지스트액이 도포액 공급노즐(5)에서 기판(W)에 공급된다. 이와 같이 공급개시명령이 실행되고 나서 순차로 각부를 동작시키는 것에 의해 포토레지스트액이 공급되도록 되어 있는 것 및 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)은 기판(W)표면에서 상방으로 거리(L)만큼 떨어져 있으므로, 공급개시명령이 실행된 시점(T_S)에서 기판(W)의 표면에 포토레지스트액이 도달하는 것이 아니고, 실제로는 어느 개시지연시간만큼 지연되어 기판(W)의 표면에 도달하는 것으로 된다. 이 개시지연시간은 가압공기원의 이용상황에 의해 변동하는 것이지만, 여기서는 상기 개시지연시간이 T_DS1인 것으로 하여 설명한다.

상기 공급개시명령을 실행하는 것과 동시에 제어부(20b)는 통상트리거신호 출력명령을 실행한다. 이 명령이 실행되면 도달검출 확인부(50a)의 I/O 제어부(53)에 대해서 제어부(20b)에서 통상 트리거 신호가 출력된다. 통상 트리거 신호를 검지한 I/O제어부(53)는 카메라 제어부(52)에 대해서 소정의 주기에서 순차로 기판(W)의 촬영을 행하도록 지시한다. 상기 소정의 주기로서는 상기 개시지연시간(T_DS1) 보다도 충분히 짧은 것이 바람직하고, 예를들면 개시지연시간(T_DS1)이 100msec인 경우에는 10msec 정도이다. 또한, 제어부(20b)는 공급개시명령(및 통상 트리거신호 출력명령)을 실행한 후에 처리프로그램의 다음 명령을 실행하는 것이 규제되는 실행금지상태로 되며, 도달검출신호가 도달검출 확인부(50a)에서 입력될 때까지 그 상태를 유지하도록 되어 있다.

이 통상 트리거신호 출력명령에 기초한 도달검출확인부(50)의 동작을 제35도의 플로우차트를 참조하여 설명한다.

스텝 (T1) (기판표면이 촬영) :

I/O 제어부(53)는 카메라제어부(52)를 통해서 CCD 카메라(30)에 의해 기판(W)의 회전중심부근을 촬영한다. 이 촬영타이밍은 상술한 이유에 의해 기준정지화상의 촬영타이밍과 동일, 즉 CCD 카메라(30)에서 보아 기준정지화상과 동일 자세인 것이 바람직하다.

스텝 (T2) (2치화 처리) :

기판(W)표면의 화상신호를 상술한 바와 같이 하여 화상처리부(54a)에 의해 2치화 처리한다.

스텝 (T3) (정지화상으로서 저장) :

2치화 처리된 화상신호를 정지화상으로서 화상메모리(55)에 저장한다. 따라서, 이 시점에서는 화상메모리(55)내에 기준정지화상과 정지화상이 저장되어 있다. 또, 이후에 순차로 얻어지는 정지화상은 화상메모리(55)내의 정지화상과 치환되므로 화상메모리(55)의 기억용량은 적어도 상기 2개의 화상을 기억할 수 있으면 되지만, 화상메모리(55)의 기억용량이 충분히 있는 경우에는 순차로 얻어지는 정지화상을 먼저의 정지화상과 치환하는 일 없이 화상메모리(55)에 순차로 저장하도록 하여도 된다.

스텝 (T4) (기준정지화상과 정지화상의 비교처리) :

화상처리부(54a)는 화상메모리(55)에 저장되어 있는 기준정지화상과 정지화상을 비교한다. 구체적으로는, 2개의 화상의 농담차이를 비교한다. 이들의 2회차 처리된 화상끼리의 농담을 비교하는 수법으로서는 여러 가지의 것이 있지만, 예를 들면 기준정지화상 및 정지화상 각각의 1을 계수하여 이들을 비교하는 수법을 들 수 있다. 이들의1의 계수치 끼리의 차분이 어느 일정치 이상이 되면 농담에 변화가 생긴다. 즉 기판(W)의 표면에 포토레지스트액이 도달한 것으로 판단한다.

스텝 (T5) (농담으로변화 ?) :

화상처리부(54a)에서의 농담변화의 비교결과에 기초하여 처리를 분기한다. 변화가 없는 경우는 포토레지스트액이 기판(W) 표면에 도달되어 있지 않는 것을 나타내고 있으므로 상기 스텝(T1)으로 되돌아가 재차 기판(W)표면의 촬영을 행한다. 또, 변화가 있는 경우는 포토레지스트액이 기판(W)표면에 도달한 것을 나타내고 있으므로 다음 스텝(T6)으로 이행한다. 또, 상술한 촬영에 관한 소정의 주기는 상기 스텝(T1)에서 이 스텝(T5)의 실행주기에 상당하는 것이다.

여기서는, 상기 스텝(T1)에서 이 스텝(T5)을 반복실행한 결과, 제33도에 나타낸 바와 같이 공급개시명령의 실행시점(T_S)에서 개시지연시간(T_DS1) 경과후 시간(t₂)에서 스텝(T5)에서의 판단이 농담변화 있는 것으로 설명한다.

스텝 (T6) (도달검출신호의 출력, 정지화상을 모니터로 출력) :

화상처리부(54a)에서 I/O 제어부(53)를 통해 제어부(2b)에도달검출신호를 출력함과 동시에 화상처리부(54a)는 화상메모리(55)의 정지화상을 꺼내어 I/O 제어부(53)를 통해서 모니터(59)로 출력한다.

도달검출신호가 입력된 제어부(20b)는 그 시점(t₂)에 타이머 스타트 명령을 실행하여 내장타이머의 리세트와 동시에 카운트를 스타트시켜 공급시간(T_SU)이 경과한 시점(T_E)에서 공급정지명령을 실행한다. 이 경우 다음과 같이 포토레지스트액의 공급이 정지된다.

우선, 상술한 2개의 속도제어밸브(18a), (18b)의 동작/비동작 상태를 전환하여 교대로 반복하여 행하는 동작을 정지함으로써 복동식 에어실린더(17)가 비동작상태로 되어 벨로우즈펌프(14)에 의한 포토레지스트액의 공급이 정지됨과 동시에 흡인 밸브(13)를 동작상태로 하여 도포액 공급노즐(5) 내부의 포토레지스트액을 조금 선단부에서 되돌린다. 이 동작에 의해 도포액탱크(16)에서 공급관(10) 및 도포액 공급노즐(5)을 통과하는 포토레지스트액의 공급은 정지된다. 또, 상술한 바와 같이 포토레지스트액의 공급시에는 공급개시명령의 실행시점(T_S)에서 개시지연시간(T_DS1)이 생기지만, 공급정지명령의 경우에는 상기 2개의 속도제어밸브(18a),(18b)를 비동작상태로 한 시점에서 포토레지스트액의 기판(W)으로의 공급이 차단되므로, 이때의 지연은 상기 개시지연시간(T_DS1)에 비교하여 대단히 짧아 거의 무시할 수 있다. 상술한 바와 같이 포토레지스트액이 기판(W)에 도달한 것에 기초하여 공급개시명령의 다음 명령인 타이머스타트 명령을 실행함으로써 공급개시명령이후의 명령의 실행타이밍을 포토레지스트액이 기판(W)에 도달한 시점에 의존시킬 수 있다. 따라서, 공급개시명령이 실행되고 나서 실제로 기판(W)에 포토레지스트액이 도달할 때까지의 개시지연시간(T_DS1)을 흡수할 수 있으며, 포토레지스트액의 공급시간(T_SU)을 일정화할 수 있다.

또,도달검출신호를 출력함과 동시에 정지화상을 꺼내어 I/O제어부(53)를 통해서 모니터(59)에 출력하며, 이 정지화상을 장치의 오퍼레이터가 확인함으로써 도달검출이라 판단된 화상이 적절한지 않는지를 판단할 수있다. 예를 들면 상부뚜껑부재(4b)의 상방 내주면에 배열설치된 CCD 카메라(30)의 렌즈면에 부착한 먼지에 기인하여 포토레지스트액이 기판에 도달되어 있지 않음에도 상관없이도달검출신호가 출력되는 등의 문제점 발견을 용이하게 할 수 있다. 이와같은 문제점을 발견한 경우에는 오퍼레이터가 장치를 수동으로 즉시 정지함으로써 순차로 처리되는 기판에 부적절한 처리가 계속하여 행해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.

다음에, 상기 기판(W)의 처리가 완료하고, 새로운 기판(W)의 처리를 하는 경우에 대해서 설명한다. 또, 먼저의 기판(W)의 처리 시에는 공급개시명령을 실행한 시점(T_S)에서 시간(T_D1)만큼 지연되어 포토레지스트액이 기판에 도달하는 것으로 설명하였지만, 새로운 기판(W)의 처리시에는, 예를 들면다른 장치에서 가압공기원의 이용도가 높아져 그 압력이 변동(저하)한 것에 기인하여 개시지연시간이 상기 개시지연시간(T_DS1) 보다도 크게 되어 개시지연시간(T_DS2)(제33도 참조)이 된 것으로 설명한다. 또, 이하에 설명하는 새로운 기판(W)의 처리시에서 명령의 실행타이밍이 먼저의 기판처리시와 다른부분은 제33도 중에서 괄호 및 점선화살표시로 나타낸다.

이와같은 경우에는 공급개시명령의 실행지점(T_S)은 먼저의 기판처리시와 동일하지만 개시지연시간이 크게 되어 있으므로(T_DS2T_D1) 도달검출신호가 제어부(20b)로 입력되는 타이밍도 개시지연시간(T_DS2)만큼 지연된 (t₃) 시점이 된다. 이것에 따라 타이머스타트 명령도 지연되므로 공급정지명령의 실행지점(T_E)도 지연되는 것으로 된다. 그 결과, 도달검출신호가 입력된 지점(t₃)에서 공급정지명령이 실행되는 시점(T_E)까지의 시간간격을 먼저의 기판처리시와 같은 공급시간(T_SU)으로 할 수 있다. 즉, 포토레지스트액은 일정유량으로 도포액공급노즐(5)에서 기판(W)에 대해 공급되지만, 그 공급시간(T_SU)이 일정화되어 있으므로 각 기판에 대해서 공급되는 포토레지스트액의 양을 동일하게 할 수 있다. 그 결과, 복수매의 기판을 순차로 처리해 가는 사이에 가압공기원의 압력변동에 기인하는 개시지연시간이 변동하여도 그 변동을 흡수할 수 있게 되어 공급시간을 일정화할 수 있다. 또, 예를들면 속도제어밸브(18)의 동작속도를 조정한 경우에도 그것에 기인하는 개시지연시간의 변동분도 흡수할 수 있다.

또한 상기와 같이 공급정지명령의 실행시점(T_E)이 지연되는데 따라 그 이후에 실행되는 각 명령도 지연되는 것으로 된다. 구체적으로는, 회전상승명령의 실행이 t₄에서 (t₅)로 지연됨과 동시에 회전정지명령도 t₈에서(t₉)로 지연되는 것으로 된다. 그 결과, 포토레지스트액의 공급이 정지되어 회전이 상승될 때까지의 시간을 동일하게 할 수 있게 되어 공급회전수(R1)로 공급된 포토레지스트액을 기판(W)의 전면에 확대하는 처리를 동일시간에 행할 수 있으며, 또 피막형성 회전수(R2)로 회전수를 상승하여 정지될 때까지의 시간을 동일하게 할 수 있으며, 기판(W)의 전면에 확대된 포토레지스트액의 잉여분을 털어내는 처리를 동일시간에 행할 수 있다. 그 결과, 각 기판에 형성되는 포토레지스트피막의 막두께를 균일하게 할 수 있다. 또 각 로트사이나 각 로트 내에서의 처리를 모두 균일하게 행할 수 있으며, 장기간에 걸쳐 안정하게 처리를 행할 수 있다.

또 상기의 설명에서는, 먼저 포토레지스트액의 공급전인 시간(T_P)에서 기준트리거신호를 출력하여 이 시점에서 촬영한 기판(W)표면의 화상을 기준정지화상으로 하며, 이어 시간(T_S) 이후에 있어서 통상 트리거신호를 소정의 주기로 순차 출력하여 순차로 촬영하여 얻어진 정지화상을 상기 기준정지화상과 비교하여 포토레지스트액의 도달검출을 행하도록 하였지만, 포토레지스트액 공급전의 시간(T_P)에서 기준정지화상의 촬영을 하지 않고, 제1번째(제n-1번째)의 통상 트리거신호를 출력함으로써 얻어진 정지화상과 제2번째(제n번째)의 통상 트리거신호를 출력함으로써 얻어진 정지화상을 비교하여 이들 화상의 농담변화에 기초해서 포토레지스트액의 도달검출을 행하도록 하여도 된다. 결국, 직전의 통상 트리거신호의 출력에 의해 얻어진 정지화상을 기준정지화상으로서 비교한다. 그러면, 제1번째의 통상트리거 신호에 의해 얻어진 정지화상에 대한 기준정지화상이 존재하지 않는 것으로 되지만, 공급개시명령의 실행과 함께 출력되는 제1번째의 통상 트리거신호 출력시점에 있어서는 상기 개시지연시간의 존재에 의해 포토레지스트액이 도달하는 것은 생각할 수 없으므로 특히 문제점은 생기지 않는다.

또한 상기 장치에서는 포토레지스트액의 도달검출을 위해 CCD 카메라(30)로 촬영한 화상을 이용하였지만, 상기 제2실시예 장치에서 채용한 제20도에 나타낸 도달검출센서(7)를 사용하도록 하여도 된다.

이 예에서는 도달검출센서(7)의 검출신호는 입광시 온 되도록 설정되어 있으므로 도포액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출되어 거리(L)를 거쳐 기판(W)의 표면에 도달한 시점에서 그 검출신호가 오프되어 제어부(20b)에도달검출신호로서 출력된다.

또, 이 도달검출센서(7)는 본 발명에서의 도달검출수단에 상당하는 것이다.

이와 같이 포토레지스트액의 도달검출을 위해 도달검출센서(7)를 채용한 경우에는 제36도의 플로우차트에 나타낸 바와 같이 동작한다.

스텝(U1)에서 명령이 공급개시명령인지 아닌지를 판단하고, 공급개시명령이 아닌 경우에는 그 명령을 실행한다(스텝U2). 여기서, 실행되는 명령으로서는, 예를 들면 회전개시명령이 있다. 그 한편 명령이 공급개시명령인 경우에는 스텝(U3)에서 공급개시명령을 실행한다. 그리고 그 이후는 스텝(U4)에서 도달검출센서(7)가 오프, 즉도달검출신호가 도달검출센서(7)에서 제어부(20b)로 출력되기까지는 스텝(U4)을 반복하여 실행함으로써 다음 명령의 실행을 규제한다. 스텝(U4)에서 도달검출센서(7)가 오프로 되었다고 판단된 경우에는 스텝(U5)로 이행하여 명령의 실행을 행한다. 이와 같이 도달검출센서(7)를 채용하여도 상술한 구성의 장치와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또 제어부(20b)는 도달검출센서(7)에서도달검출신호가 입력됨과 동시에 I/O제어부(53)로 트리거 신호를 출력하여 그 시점에서 기판(W)의 표면을 촬영하도록 지시한다. 그리고, 이 시점에서 기판(W) 표면의 정지화상을 모니터(59)에 출력하여 도달검출센서(7)에 의한 포토레지스트액의 도달검출이 적절하게 행하여져 있는가를 확인하는 것이 바람직하다.

또, 상기의 구성이외의 CCD 카메라(30)를 2개 배열 설치하여 한쪽을 포토레지스트액의 도달검출에 사용하고, 다른 쪽을 도달검출의 확인용으로 사용하도록 하여도 된다.

다음에, 상술한 도포액 도포방법(제5도)을 상기의 제4실시예 장치에 적용한 경우에 대해서 제37도의 타임차트를 참조하여 설명한다.

상술한 제33도의 타임차트에 나타낸 처리프로그램에 의해 포토레지스트액의 도포처리를 행한 경우에는 제3도의 모식도에 나타낸 거동이 생겨 포토레지스트액의 이용효율이 매우 낮게 되는 문제가 생기는 것은 상술한 것과 같다.

그래서, 제37도의 타임차트에 나타낸 바와 같이, 포토레지스트액(R)의 공급개시명령을 실행한 시점(T_S)에서 개시지연시간(T_DS1)이 경과한 후, 즉 실제로 포토레지스트액(R)이 기판(W)의 표면에 도달한 시점에서 Ta시간이 경과한 시점에 소정의 가속도(시간 Tb내에 고속회전으로 전환하는)를 가지고 기판(W)의 회전수를 낮은 공급회전수(R3)에서 높은 목표회전수(R4)(=피막형성회전수)로 전환하도록 제어부(20b)가 전동모터(30)를 제어함으로써 제6도의 모식도에 도시하는 것과 같은 포토레지스트액의 거동이 생긴다. 이 거동에 대해서는 상술한 것과 같다. 이와 같이 포토레지스트액의 공급 중에 기판(W)이 회전수를 공급회전수(R3)에서 목표회전수(R4)로 향해소정의 가속도를 가지고 상승시키는 것이지만, 그 상승시키는 타이밍은 코아(Ra)에서 핑거(Rb)가 발생하기 시작하는 시점(제3a도의 상태) 보다도 후로서, 또 핑거(R3)가 기판(W)의 바깥테두리에 도달하기 전(제3c도의 앞의 상태)인 것이 바람직하다. 또 상술한 바와 같이 도달시간은 약 0.5sec 이내이므로 제37도에 나타낸 처리 프로그램의 타임차트에서 시간(Ta)(포토레지스트액이 기판표면에 도달한 시점 t₂에서 목표회전수(R4)로 상승개시할때까지의 시간)을 정확하게 상기 도달시간 내에 도달할 수 있도록 하지 않으면 안된다. 종래 장치에 있어서는 포토레지스트액의 공급개시명령에서 개시지연시간만큼 지연이 생겨 또 그 시간도 변동하므로 제37도중의 시점(t₂)이 변동하는 것으로 되어 시간(Ta)을 정확하게 할 수 없으며, 그 지연의 변동에 의하여 가속도가 가해지는 시점의 기판(W) 표면상의 포토레지스트액(R)의 형상이 가지각색으로 될 염려가 있다. 이것에 의해 각 기판(W)에서 도포상태가 불균일하게 되는 문제점이 생긴다.

한편, 상기 제4실시예 장치에 의하면 상술한 바와 같이 포토레지스트액이 기판(W)이 표면에 도달하는 시점(t₂)이 변동하여도도달검출신호가 출력된 것에 기초하여 다음 명령이 실행되므로, 이 경우에는도달검출신호가 출력된 시점에서 시간(Ta)의 카운트가 개시되어 그 시간경과 후에 회전상승명령이 실행된다. 따라서, 가속도가 가해지는 시점에서의 기판(W)표면상의 포토레지스트액의 형상을 같은 상태로 할 수 있으므로, 각 기판(W)에 있어서 도포상태를 균일하게 하는 것이 가능하다. 결국, 상술한 도포액 도포방법을 바람직하게 실시할 수 있으므로 소망 막두께의 도포피막을 얻기 위해 공급하는 포토레지스트액의 양을 매우 적게 할 수 있음과 동시에 각 기판의 도포상태를 균일하게 할 수 있다.

또 상기와 같은 도포방법에서는 제37도의 회전상승명령의 실행지점(도달검출신호에서 Ta시간경과 후)에 트리거 신호를 제어부(20b)에서 I/O 제어부(53)로 출력하여 CCD 카메라(30)에 의해 그 시점의 기판(W)의 정지화상을 모니터(59)로 표시함으로써 상기 핑거(Rb)의 신장상태나 구부러짐 상태를 확인함으로써 타이밍에 어긋남이 생기지 않았는가를 확인할 수 있다. 만약 그 신장상태나 구부러짐 상태에 이상이 있으면 타이밍에 어긋남이 생겨 있으므로 오퍼레이터가 수동으로 즉시 장치를 정지하면 된다.

또, 트리거신호의 타이밍으로서는 제37도중에 괄호의 트리거 신호로서 기재한 것과 같이 기판(W)의 회전수를 공급회전수(R3)에서 목표회전수(R4)로 상승완료한 시점으로 하여도 된다. 이것에 의해서도 상기와 같이 타이밍의 어긋남을 판단할 수 있다. 또, 상기 트리거 신호와 이 트리거 신호를 양쪽 출력하여 2매의 정지화상을 얻도록 하여도 된다. 이 경우에는 화상메모리(55)를 이들 2개의 정지화상을 기억가능한 용량을 구비하는 것으로 하면 된다.

또, 상기의 제37도의 타임차트에 나타낸 처리프로그램에서는 공급회전수(R3)에서 목표회전수(R4)로 상승완료한 후에 포토레지스트액의 공급을 정지(시점 T_E)하였지만, 도면 중에 점선화살표시 및 괄호(T_E)로 나타낸 바와 같이 포토레지스트액의 공급을 정지한 후에 목표회전수(R4)가 되도록 가속하여도 되고, 또 목표회전수(R4)로의 가속도중에 포토레지스트액의 공급을 정지하도록 하여도 된다. 즉, 핑거(Rb)가 둘레방향으로 구부러지는 가속도를 가할 수가 있는 것이라면 좋고, 여러 가지의 처리프로그램에 의해 실현가능하다. 이와 같은 경우에는 상기 트리거 신호는 포토레지스트액의 공급정지지점(T_E)이나 가속개시시점이나 가속중의 적정한 시점이나 가속완료후의 시점에 설정하면 된다.

또, 상기 제1~제4실시예 장치에서는 도포액으로서 포토레지스트액을 예로 채용하여 설명하였지만, 표면보호나 절연을 위하여 이동되는 SOG(Spin On Glass)액이나 폴리이미드 수지등의 도포액이라도 같은 효과를 나타낸다.

본 발명은 그 사상 또는 본질에서 이탈하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있으며, 따라서, 본 발명의 범위를 나타내는 것으로 이상의 설명이 아닌 부가한 청구범위를 참조하여야 할 것이다.

Claims (30)

1. 기판을 회전시키면서 도포액을 도포하는 도포액 도포방법에 있어서, (a) 회전지지수단에 지지되어 있는 기판을 제어수단에 의해 소정의 공급회전수로 회전시키는 과정과, (b) 상기 공급회전수로 회전되고 있는 상기 기판의 회전중심부근에 도포액 공급수단을 통하여 도포액을 공급하는 과정과, (c) 상기 기판 표면에 공급된 도포액이 확산되어 기판의 표면 전체를 덮기 전에, 상기 회전지지수단에 지지되어 있는 기판의 회전수를 상기 제어수단에 의해 상기 공급회전수보다 높은 목표회전수로 올려 가는 것에 의해, 도포액의 주위에서 방사상으로 생기고 있는 도포액의 흐름에 관성력을 부여하는 과정 및, (d) 상기 회전지지수단에 지지되어 있는 기판의 회전수를 상기 제어수단에 의해 소정의 피막형성 회전수로 회전시킴으로써 상기 기판표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 목표회전수로 올리기 시작하는 타이밍을 상기 기판의 표면에 공급되어 평면시야에서 거의 원형으로 확산되어 있는 도포액의 주위에서 방사상으로 도포액의 흐름이 생기기 시작하는 시점보다도 후로서, 또 방사상으로 신장한 도포액의 흐름이 상기 기판의 바깥테두리에 도달하는 시점보다도 전으로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수보다도 높은 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수보다도 높은 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수보다도 낮은 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 목표회전수를 상기 피막형성 회전수보다도 낮은 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
10. 제2항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
11. 제3항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
12. 제4항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
13. 제5항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
14. 제6항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
15. 제7항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
16. 제8항에 있어서, 상기 공급회전수에서 상기 목표회전수로 회전수를 올려 갈 때의 회전가속도를 7,500rpm~50,000rpm/sec로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포방법.
17. 기판을 회전시키면서 도포액을 도포하는 도포액 도포장치에 있어서, 기판을 수평자세로 지지하여 회전구동하는 회전지지수단과, 기판의 회전중심 부근에 도포액을 공급하는 도포액 공급수단과, 공급개시명령을 포함하는 복수개의 명령으로 이루어지며, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리프로그램에 기초해서 상기 회전지지수단에 지지되어 있는 기판을 소정의 공급회전수로 회전시켜 공급개시명령을 실행함으로써 상기 도포액 공급수단을 통하여 도포액을 공급하고, 상기 기판 표면에 공급된 도포액이 기판의 표면전체를 덮기 전에, 상기 기판의 회전수를 상기 공급회전수보다 높은 목표회전수로 올려 가는 것에 의해 도포액의 주위에서 방사상으로 생기고 있는 도포액의 흐름에 관성력을 부여하며, 상기 기판의 회전수를 소정의 피막형성 회전수로 회전시켜 상기 기판 표면에 원하는 막두께의 도포피막을 형성하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 도포액 공급수단에서 토출되는 도포액이 상기 도포액 공급수단에서 토출된 상태 또는 비토출 상태인 것을 검출하는 토출검출수단과, 상기 제어수단에 의해 공급개시명령이 실행되고 나서 상기 토출검출수단에 의해 도포액이 토출상태인 것이 검출되기까지의 시간(개시지연시간)과 상기 제어수단에 의해 공급정지명령이 실행되고 나서 상기 토출검출수단에 의해 도포액이 비토출상태인 것이 검출되기까지의 시간(정지지연시간)을 측정하는 지연시간 계측수단과, 상기 지연시간 계측수단에 의해 계측된 개시지연시간 및 정지지연시간을 기억하는 지연시간 기억수단, 으로 구성되는 상기 개시지연시간 및 상기 정지지연시간을 미리 계측하여 기억하는 측정제어수단을 구비함과 동시에, 상기 제어수단은, 상기 처리프로그램에 기초해서 기판에 대해 도포액을 공급할 때, 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령의 실행을 상기 개시지연시간만큼 빠르게 행함과 동시에, 공급정지명령의 실행을 상기 정지지연시간만큼 빠르게 행하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 측정제어수단은, 상기 제어수단이 상기 처리프로그램을 반복실행하여 기판을 순차로 처리할 때, 각 기판의 처리시에서의 개시지연시간과 정지지연시간을 계측하여 상기 지연시간 기억수단에 새로운 개시지연시간 및 새로운 정지지연시간으로서 기억하고, 상기 제어수단은 다음 기판의 처리시에는 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 상기 양 지연시간 및 상기 새로운 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행을 빠르게 행하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
20. 제18항에 있어서, 상기 제어수단의 지시에 기초해서 상기 기판표면을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 화상을 정지화상으로 하여 인출하는 화상인출수단과, 상기 인출된 정지화상을 표시하는 표시수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 처리프로그램에 기초해서 소정 타이밍으로 트리거신호를 출력하는 것이고, 상기 촬영수단은 상기 트리거신호가 출력된 때에만 촬영을 행하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 트리거신호의 소정 타이밍을 공급회전수에서 목표회전수로 상승되는 시점으로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
23. 제17항에 있어서, 상기 도포액 공급수단에서 토출되는 도포액이 기판에 도달한 상태 또는 비도달상태인 것을 검출하는 도달검출수단과, 상기 제어수단에 의해 공급개시 명령이 실행되고 나서 상기 도달검출수단에 의해 도포액이 도달상태인 것이 검출되기까지의 시간(개시지연시간)과 상기 제어수단에 의해 공급정지명령이 실행되고 나서 상기 도달검출수단에 의해 도포액이 비도달 상태인 것이 검출되기까지의 시간(정지지연시간)을 측정하는 지연시간 계측수단과, 상기 지연시간 계측수단에 의해 계측된 개시지연시간 및 정지지연시간을 기억하는 지연시간 기억수단 으로 구성되는 상기 개시지연시간 및 상기 정지지연시간을 미리 계측하여 기억하는 측정제어수단을 구비함과 동시에, 상기 제어수단은, 상기 처리프로그램에 기초해서 기판에 대해 도포액을 공급할 때, 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 양 지연시간에 기초해서, 공급개시명령의 실행을 상기 개시지연시간만큼 빠르게 행함과 동시에, 공급정지명령의 실행을 상기 정지지연시간만큼 빠르게 행하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 측정제어수단은, 상기 제어수단이 상기 처리프로그램을 반복 실행하여 기판을 순차로 처리할 때 각 기판의 처리 시에서의 개시지연시간과정지지연시간을 계측하여, 상기 지연시간 기억수단에 새로운 개시지연시간 및 새로운 정지지연시간으로서 기억하고, 상기 제어수단은 다음 기판의 처리시에는 상기 지연시간 기억수단에 기억되어 있는 상기 양 지연시간 및 상기 새로운 양 지연시간에 기초해서 공급개시명령 및 공급정지명령의 실행을 빠르게 행하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
25. 제23항에 있어서, 상기 제어수단의 지시에 기초해서 상기 기판표면을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의해 촬영된 화상을 정지화상으로 하여 인출하는 화상인출수단과, 상기 인출된 정지화상을 표시하는 표시수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 처리프로그램에 기초해서 소정 타이밍으로 트리거신호를 출력하는 것이고, 상기 촬영수단은 상기 트리거 신호가 출력된 때에만 촬영을 행하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 트리거신호의 소정 타이밍을 공급회전수에 목표회전수로 상승되는 시점으로 하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
28. 제17항에 있어서, 상기 도포액 공급수단에서 도포액이 토출된 것을 검출하는 토출검출수단을 더 구비함과 동시에, 상기 제어수단은, 상기 처리프로그램에 포함되어 있는 각 명령을 순차로 실행해갈 때 공급개시명령의 실행에 의해 상기 도포액 공급수단을 통해서 기판에 도포액의 공급을 개시하고, 상기 토출검출수단이 도포액의 토출을 검출한 것에 기초해서 그 이후의 명령의 실행을 개시하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
29. 제17항에 있어서, 상기 도포액 공급수단에서 토출되는 도포액이 기판에 도달한 것을 검출하는 도달검출수단을 더 구비함과 동시에, 상기 제어수단은 상기 처리프로그램에 포함되어 있는 각 명령을 순차로 실행해갈 때 공급개시명령의 실행에 의해 상기 처리액 공급수단을 통해서 기판에 도포액의 공급을 개시하고, 상기 도달검출수단이 도포액의 도달을 검출한 것에 기초해서 그 이후의 명령의 실행을 개시하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 도달검출수단을, 기판표면을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영된 화상을 정지화상으로 하여 인출하는 화상인출수단과, 상기 정지화상의 농담변화에 기초해서 도포액이 기판표면에 도달한 것을 판별하는 농담 판별수단으로 구성하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.