KR100273809B1

KR100273809B1 - 도포막의처리방법및처리장치

Info

Publication number: KR100273809B1
Application number: KR1019940011018A
Authority: KR
Inventors: 도시마다카유키; 아오야마도오루
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 2002-10-18
Also published as: KR940027047A; US5633040A; TW268905B

Abstract

스핀코팅에 의하여 기판상에 도포한 레지스트 도포막을 처리하는 도포막 처리방법에 있어서,

기판상에 용제를 포함한 레지스트를 도포하여 도포막을 형성하는 공정과, 이 도포막에 포함된 용제가 없어지기전에 기판을 재치대 상에 재치하는 공정과, 상기 재치대에 커버를 덮는 것에 의해 상기 재치대 상의 기판의 주위에 기밀한 소용량 공간을 규정함과 함께, 상기 재치대의 상면 둘레가장자리부에 형성된 구(溝)에 용제를 공급하는 공정과, 상기 재치대상의 기판을 가열하여 도포막의 점성을 변화함과 함께, 상기 구에 수용된 용제를 가열하여 상기 기밀한 소용량 공간 내를 용제의 증기로 채우고, 기판의 주위를 용제의 포화증기 또는 과포화증기 분위기로 하는 제 1 가열공정과, 상기 커버를 재치대까지 이탈시켜서 상기 기밀한 소용량 공간을 해제하는 공정과, 도포막에 포함되는 용제를 휘발시키기 위하여 상기 제 1 가열공정 보다도 높은 온도영역에서 기판을 가열하는 제 2 가열공정을 구비한다.

Description

도포막의 처리방법 및 처리장치{COATED FILM PROCESSING METHOD AND PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 주로 반도체소자나 LCD 기판등의 제조공정에 있어서 웨이퍼나 LCD유리기판등의 피도포물 표면에 도포한 예를 들면, 레지스트막등의 도포를 가열하여 건조처리하는 도포막의 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에서는 반도체 웨이퍼의 레지스트막에 포토이소그래피 기술을 사용하여 소정의 회로패턴을 전사하고, 현상처리하는 것을 하고있다. 이와 같은 이소그래피 공정에 있어서의 레지스트 처리기술은 스톱퍼 (마스크 얼라이너)의 기능, 특성 및 후의 드라이에칭의 성능을 최대한으로 인출하기 위하여 중요하다.

레지스트용액은 고분자재료 (감광성수지)에 용제를 첨가한 것이다. 이와같은 레지스트 용액을 반도체 웨이퍼의 표면에 균일하게 도포하는 것으로 레지스트막이 형성된다.

이 레지스트 도포공정 (레지스트 코트)에서는 스핀코팅법이 많이 채용되고 있다. 즉 회전도포장치 (스핀너)를 채용하고, 레지스트용액을 웨이퍼의 표면(상면)중심부에 물방울이 떨어져 회전하는 것으로 그 물방울지는 용액을 회전원심력에 의하여 웨이퍼의 표면전역에 균일하게 확산포하여 레지스트막을 형성한다. 이 스핀코팅시 레지스트막은 웨이퍼의 회전풍이나 부딪치는 배기풍에 의하여 유동성을 잃을 정도로 건조된다.

이 레지스트 코트후에 가열처리장치 (베이킹장치)를 사용하여 웨이퍼를 80℃∼110℃의 온도로 수초간 프리베이크하고, 레지스트막을 건조한다.

베이킹 장치에는 핫플레이트나 오븐이나 자외선 가열등의 각종 방식의 것이 있다.

이들 종래의 베이킹장치는 어느쪽도 배기수단을 구비하고 있고, 프리베이크시에 레지스트막으로부터 발열하는 용제를 배기수단에 의하여 챔버외로 강제배기한다.

프리 베이크후 레지스트막은 노광되고, 현상되며, 포스트 베이크 (핸드 베이크)되고, 에칭되며, 최후에 제거된다.

그런데, 미리 기층의 회로패턴을 겹쳐쌓은 칩이 웨이퍼상에 형성되어 있는 상태로 스핀 코팅법에 의하여 레지스트용액을 웨이퍼 표면전역에 도포하면, 레지스트막의 두께의 균일성이 나쁘게 된다.

이 이유는 레지스트 도포되어야 할 웨이퍼에 단차 (요철)가 존재하기 때문이다. 결국 레지스트 용액은 웨이퍼상에서 분산할 때에 단차가 각 칩상에서 회전 원심력에 의하여 웨이퍼 회전 중심으로부터 바깥방향 및 반회전방향으로 밀어 놓는다. 또, 웨이퍼의 회전속도를 생각하면, 바깥쪽(둘레가장자리부)의 쪽이 안쪽 (중심부) 보다도 빠르고, 그것만 바깥쪽의 레지스트 용액이 강한 회전풍을 받아 안쪽의 그것보다도 빨리 건조하고, 이 위에 안쪽의 미건조의 레지스트액이 흘러와 얹혀질 수 있다. 이러한 것으로부터 패턴형상 마침 웨이퍼상에 레지스트를 도포하면, 레지스트막 중에는 일종의 내부 스트레스가 남고, 제 6 도에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 회전반경 방향으로 두께의 차가 생긴다. 더구나 레지스트막의 두께차는 웨이퍼 중앙부의 칩 (A)보다도 웨이퍼 둘레가장자리부 근처의 칩(B),(C)의 쪽이 크게 된다. 이와 같이 막두께차는 웨이퍼 지름이 6 인치로부터 8인치로 크게됨에 따라서 또 크게된다.

이와 같은 상태에서 다음의 프리 베이킹 공정에서 100℃ 전후로 고열가열하면, 레지스트막이 상술한 바와 같이 스트레스를 남겨둔 채 (막두께차를 가진 채) 건조 경화하여 버리고, 막두께의 균일성이 얻어지지 아니한다. 이 때문에 그 후의 스텝의 기능, 특성 및 후의 드라이에칭 특성등에 지장을 주는 것이 된다.

본 발명의 목적은 웨이퍼상에 스핀코팅한 레지스트막에 생기는 스트레스를 용이하게 저감할 수가 있고, 큰지름으로 단차가 있는 기판에서도 도포막 두께의 균일성의 향상이 도모되는 도포처리방법 및 그 장치를 제공할 수가 있다.

제 1 도는 반도체 웨이퍼의 레지스트 처리 시스템의 외관을 나타내는 사시도,

제 2 도는 본 발명의 도포막 처리장치를 나타내는 단면도,

제 3 도는 제 1 실시예의 도포막 처리방법을 나타내는 플로우챠트,

제 4 도는 제 1 및 제 2 가열처리를 한때의 온도변화를 나타내는 특성선도.

제 5 도는 패턴 형성된 반도체 웨이퍼를 모식적으로 나타내는 평면도,

제 6 도는 종래의 도포막 처리방법에 의하여 형성한 레지스트막의 막두께 변화를 나타내는 특성선도,

제 7 도는 본 발명의 도포처리방법에 의하여 형성한 레지스트막의 막두께 변화를 나타내는 특성선도,

제 8 도는 제 2 실시예의 도포막 처리장치를 나타내는 단면도,

제 9 도는 제 2 실시예의 도포막 처리방법을 나타내는 플로우챠트이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 레지스트처리시스템 2 : 카세트 스테이션(로우더부)

3 : 이재아암기구 4 : 이송로

6∼14 : 처리실 7 : 고압 제트 세정실

8 : 어드히젼실 9 : 크린실

10 : 도포막처리실 11 : 베이킹실

12 : 레지스트 도포실 13 : 레지스트 처리실

14 : 현상실 15 : 제 1 프로세스부

17 : 제 2 프로세스부 21 : 박스 프레임

22 : 삽탈구 23 : 재치대

24 : 선반 25,26 : 핫플레이트

25a,26a : 히터 엘레멘트 27,28 : 온도센서

30 : 관통공 31 : 지지핀

32,33 : 승강아암 35 : 밀봉커버

40 : 도입공 41 : 환형상구

42 : 밸브 44 : 실린더

45 : 로드 50 : 도포처리실

70 : 제어기 72 : 전원

S1,S2… : 공정 W : 웨이퍼

본 발명의 도포처리방법은, 스핀코팅에 의하여 기판상에 도포한 레지스트도포막을 처리하는 도포막처리방법에 있어서,

기판상에 용제를 포함한 레지스트를 도포하여 도포막을 형성하는 공정과,

이 도포막에 포함된 용제가 없어지기전에 기판을 재치대 상에 재치하는 공정과,

상기 재치대에 커버를 덮는 것에 의해 상기 재치대 상의 기판의 주위에 기밀한 소용량 공간을 규정함과 함께, 상기 재치대의 상면 둘레가장자리부에 형성된 구(溝)에 용제를 공급하는 공정과,

상기 재치대상의 기판을 가열하여 도포막의 점성을 변화함과 함께, 상기 구에 수용된 용제를 가열하여 상기 기밀한 소용량 공간 내를 용제의 증기로 채우고, 기판의 주위를 용제의 포화증기 또는 과포화증기분위기로 하는 제 1 가열공정과,

상기 커버를 재치대까지 이탈시켜서 상기 기밀한 소용량 공간을 해제하는 공정과,

도포막에 포함되는 용제를 휘발시키기 위하여 상기 제 1 가열공정 보다도 높은 온도영역에서 기판을 가열하는 제 2 가열공정과,

을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도포처리 방법에 있어서는 먼저 제 1 가열공정에서 도포막을 가열하고, 용제의 휘발을 억제하면서 도포의 점착성을 저하시킨다. 제 1 가열공정에서는 도포막이 유동하므로 스핀코팅에 의하여 도포막에 생기고 있는 내부 스트레스가 감소하고, 도포의 부분적인 막두께 차가 적게된다. 제 1 가열공정에서는 기판에 내용량이 적은 커버를 덮고, 도포막으로부터 용제의 증발을 억제하면서 저온가열하는 것이 바람직하다.

본 발명의 도포처리장치는 챔버와,

도포막에 포함된 용제가 없어지기전에 기판을 상기 챔버내로 반입하는 수단과,

상기 챔버내에서 기판을 수평으로 지지하고 기판을 가열하기 위한 가열수단을 가짐과 함께 그 상면 둘레가장자리부에 구를 가지는 재치대와,

상기 재치대에 덮고, 상기 재치대의 사이에 기판을 취하여 둘러싸는 기밀한 소용량 공간을 형성하는 커버와,

상기 소용량 공간내의 기판의 주위에 용제의 포화증기 또는 과포화증기의 분위기를 형성하기 위해서, 상기 재치대의 상면 둘레가장자리부에 형성된 구에 용제를 공급하는 용제공급기구와,

도포막의 점성을 저하시키고, 도포막이 유동하는데 충분한 양의 용제가 도포막중에 계속 존재하는 온도영역에서 기판을 가열하는 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 여러가지의 실시예에 대하여 설명한다.

제 1 도에 나타낸 바와 같이 레지스트 처리시스템 (1)의 한쪽끝단에 카세트 스테이션 (로우더부) (2)가 설치되고, 다수매의 반도체 웨이퍼 (W)를 수용한 카세트가 반입되도록 되어 있다. 로우더부 (2)에는 복수의 처리실 (6),(7),(8),(9),(12),(13)를 포함한 제 1 프로세스부 (15)가 연결되어있다. 제 2 프로세스부 (17)는 인터페이스부 (16)를 통하여 제 1 프로세스 (15)에 연결되어 있다. 제 2 프로세스부 (17)는 인터페이스부 (16)를 통하여 제 1 프로세스부 (15)에 연결되어 있다. 제 2 프로세스부 (17)는 복수의 처리실 (10),(11),(13),(14)을 포함하고 있다. 제 1 및 제 2 프로세스부 (15),(17)의 중앙에는 다송로 (4)가 각각 설치되고, 이재아암 기구 (3)가 각 이송로 (4)에 따라 각각 주행가능하게 설치되어 있다. 이재 아암기구 (3)는 카세트로부터 웨이퍼 (W)를 1 매씩 취출하여 각 처리실 (6∼14)로 반송하도록 되어있다. 또 제 2 프로세스부 (15)의 다른 끝단 쪽에는 노광장치 (도시하지않음)가 연결되어 있다.

처리실 (6∼14)은 이송로 (4)의 양쪽에 설치되어 있다. 제 1 프로세스부 (15)의 이송로 (4)의 한쪽에는 세정실 (6), 고압 제트세정실 (7), 어드히젼실 (8),크린실 (9)이 순서로 늘어서 있다. 또한 제 2 프로세스부 (17)의 이송로 (4)의 한쪽에는 도포처리실 (50), 도포막 처리실 (10), 프리 베이킹실 (11)이 순서로 늘어서 있다.

제 1 프로세스부 (15)의 이송로 (4)의 다른쪽에는 레지스트 도포실 (12) 및 레지스트 처리실 (13)이 순서대로 늘어서 있다. 레지스트 도포실 (12)에는 스핀코우터 (도시않됨)가 설치되어 있다. 또한 제 2 프로세스부 (17)의 이송로 (4)의 다른 쪽에는 2 대의 현상실 (14)이 늘어서 있다.

다음에 제 2 도를 참조하면서 도포막 처리장치 (10)에 대하여 설명한다.

도포막 처리장치 (10)는 마개 (21a)의 박스 프레임 (21)을 구비하고 있다. 프레임 (21)의 한쪽면에는 삽탈구 (22)가 형성되어 있다. 이 삽탈구 (22)를 통하여 레지스트 도포 종료의 웨이퍼 (W)가 이재아암 (3)에 의하여 장치 (10)내에 반입반출되도록 되어 있다. 프레임 (21)의 내부중앙에는 재치대 (23)가 설치되고, 재치대 (23)는 복수개의 선반 (24)에 의하여 프레임 (21)에 고정되어 있다.

재치대 (23)의 상면부에는 핫 플레이트 (25),(26)가 동축에 설치되어 있다. 내외주 핫 플레이트 (25),(26)에는 각각 히터 엘레멘트 (면형상 발열체)(25a),(26a)가 매설되어 있다. 각 히터 엘레멘트 (25a),(26a)는 전원 (72)에 접속되고, 또한 전원 (72)은 제어기 (70)의 출력측에 접속되어 있다. 내주 핫 플레이트 (25)에는 온도센서 (27)가 설치되고, 외주 핫 플레이트 (26)에는 온도센서(28)가 설치되어 있다. 이들 온도센서 (27),(28)는 제어기 (70)의 입력쪽에 접속되어 있다.

제어기 (70)는 CPU나 메모리를 내장하고 있고, 온도검출 신호를 받아 이들에 따라서 웨이퍼 (W)가 30℃∼60℃의 범위로 가열되도록 전원 (72)을 제어하도록 되어 있다. 전원 (72)은 내외주 핫플레이트 (25),(26)에 각각 별도로 급전할 수 있는 회로를 가지고 있다. 또 스핀코팅된 레지스트막에 있어서는 웨이퍼(W)의 중앙영역보다도 주연영역의 쪽이 스트레스가 크게 되므로 외주 핫 플레이트 (26)쪽을 내주 핫플레이트 (25)보다도 약간 높은 온도로 되도록 제어하여도 좋다.

3 개의 관통공 (30)이 재치대 (23)의 상면에서 개구되어 있다. 각 관통공 (30)에는 지지핀 (31)이 각각 삽입되어 있다. 각 지지핀 (31)의 하단은 제 1 승강기구 (32)의 승강아암 (33)에 각각 고정되어 있다. 제 1 승강기구 (32)는 바깥이 둘러쌓인 프레임 (21)의 배면쪽에 설치된 모터와 볼나사와 실린더를 가지고 있다. 이들 3 개의 지지핀 (31)을 돌출시키면, 웨이퍼 (W)가 재치대 (23)으로부터 분리되도록 되어 있다.

재치대 (23)의 위쪽에는 밀봉커버 (35)가 설치되어 있다. 밀봉커버 (35)에는 제 2 승강기구 (실린더)(44)의 로드 (45)가 연결되어 있다. 실린더 (44)는 에어 공급원 (74)에 배관회로에 의하여 접속되어 있다. 로드 (45)를 실린더 (44)로부터 돌출시키면, 커버 (35)가 재치대로부터 분리되고, 로드 (45)를 실린더 (44)내에 후퇴시키면, 커버 (35)가 재치대 (23)에 씌어 지도록 되어있다. 밀봉 커버 (35)를 재치대 (23)에 씌운 상태에서는 간격 (L₁)은 10 mm 이하 인 것이 바람직하다. 이 간격 (L₁)은 3∼5 mm인 것이 최적이다. 용제 공급원 (도시않됨)이 밸브 (42) 및 용제 공급 호스 (43)를 통하여 용제도입공 (40)에 연이어 통해있다. 용제 도입공 (40)은 환형상구 (41)에 연이어 통해있고, 또한 환형상구 (41)는 재치대 (23)의 상면 둘레가장자리부에서 개구되어 있다. 환형상구 (41)의 구경은 웨이퍼의 구경보다도 크다. 또 용제 공급원 중에는 신나 또는 물 등의 용제가 수용되어 있다. 다음에 제 3 도 및 제 4 도를 참조하면서 제 1 실시예의 도포 처리방법에 대하여 설명한다.

스테이션 (2)에 카세트를 반입하고, 이재 아암기구 (3)에 의하여 카세트로부터 1 매의 웨이퍼 (W)를 취출하고, 이것을 제 1 프로세스부 (15)로 반입한다. 웨이퍼 (W)를 처리실 (6)에서 브러시 세정하고, 처리실 (7)에서 고압제트세정하고, 스핀건조하며, 또한 처리실 (8)에서 어느히젼처리한다 (S1). 웨이퍼 (W)를 처리실 (9)에서 냉각하고, 이것을 처리실 (12)로 반입하고 여기에서 웨이퍼 (W)표면에 레지스트 용액을 스핀도포한다(공정 S2). 스핀도포후 즉시 웨이퍼 (W)를 제 1 프로세스부 (15)로부터 제 2 프로세스부 (17)로 반송한다. 웨이퍼 반송 소정시간은 짧으면 짧을수록 좋고, 레지스트액이 건조하지 아니하는 중에 웨이퍼 (W)를 처리실 (10)에 반입한다 (공정S3). 웨이퍼 (W)를 3 개의 지지핀 (31)에서 받고, 다음에 핀 (31)을 재치대 (23)의 속으로 후퇴시키어 웨이퍼 (W)를 재치대(23)의 상면에 접촉시킨다. 이것과 동시에 로드 (45)를 실린더 (44)로 후퇴시키고, 밀봉 커버 (35)를 재치대 (23)에 덮는다 (공정S4). 재치대 (23) 및 커버(35)의 사이에 형성된 기밀 스페이스내에 웨이퍼 (W)가 위치한다. 이 기밀 스페이스는 소용적이다.

히터 엘레멘트 (25a),(26a)에 급전하고, 웨이퍼 (W)를 저온도로 가열한다(공정 S5). 이 제 1 가열공정 (S5)의 최적조건은 가열온도가 약 50 ℃, 가열유지시간이 약 20 초 사이이다. 이 경우에 온도습도등의 환경조건에도 좌우되나 가열온도 30℃∼60℃의 범위이면 바람직하고, 가열유지시간은 40∼110 초 사이의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또 제 1 가열공정 (S5)에서는 외주 핫플레이트 (26)쪽을 내주 핫플레이트 (25)보다도 약간만 높은 온도로 하여도 좋다. 이 이유는 도포 레지스트막은 웨이퍼 (W)의 둘레가장자리부쪽이 중앙부보다도 내부 스트레스가 크기 때문이다.

이 제 1 가열공정 (S5)에 있어서는 용제의 과포화 증기 분위기하에 웨이퍼 (W)는 놓여 있으므로 레지스트막은 경화하고, 그 점도가 저하한다. 특히 소용적의 기밀 스페이스내에서 웨이퍼 (W)를 완만하게 할 수 있으므로 레지스트막에 포함되는 용제의 증발이 억제되고, 건조경화 하는 일없이 레지스트막의 유동성이 높아진다. 이 때문에 레지스트막은 부드럽게되고, 그 내부 스트레스가 감소하는 방향으로 유동한다. 그 결과 레지스트막의 국부적인 막두께차가 적게 된다.

또 본 실시예에서는 기밀 스페이서내에 환형상구 (41)로부터 용제증기를 공급하도록 하였으나 이와 같은 용제증기 공급수단 (40∼42)이 없어도 기밀 스페이스의 용적을 충분하게 적게 하면 좋다. 다만 용제 증기공급수단 (40∼42)을 설치하는 경우는 기밀 스페이스의 용적은 어느 정도 크게 하면 된다.

제 1 가열이 완료하면, 로드 (45)를 실린더 (44)로부터 돌출시키고, 커버(35)를 재치대 (23)로부터 들어올린다 (공정S6). 그리고 지지핀 (31)을 상승시키고, 웨이퍼 (W)를 재치대 (23)로부터 분리하고, 이재 아암기구 (3)에 의하여 웨이퍼 (W)를 처리실 (10)로부터 반출한다 (공정 (S7). 또한 다음의 처리실 (11)에웨이퍼 (W)를 반입하고, 처리실 (11)내를 배기하면서 웨이퍼 (W)를 프리베니크한다 (공정 S8).

이 제 2 가열공정 (S8)의 최적조건은 가열온도 90 ℃, 가열유지 시간은 약 90 초 사이이다. 또 이 프리 베이크시의 가열온도는 80℃∼110℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 가열유지시간 60∼120 사이의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이 프리베이킹에 의하여 웨이퍼 (W) 표면의 레지스트막은 건조경화한다. 또 제 1 가열공정 (S5)으로부터 제 2 가열공정 (S8)에 이르기까지의 시간은 특히 제한되지 않는다.

다음에 노광실 (도시하지않음)에 웨이퍼 (W)를 반입하고, 레지스트막을 노광하며 (공정S9), 현상실 (14)에서 현상하고 (공정S10), 이것을 검사한다 (공정 S11). 또한 처리실 (11)에서 웨이퍼 (W)를 하드 베이킹하고 (포스트 베이킹 공정 S12), 이것을 패턴에칭 하고 (공정S13), 검사하고 (공정 S13), 레지스트를 제거한다 (공정 Sl3).

다음에 제 5 도 ∼ 제 7 도를 참조하면서 레지스트 막두께의 오차 변화에 대하여 설명한다. 제 6 도는 종래방법에 의하여 형성한 레지스트막의 막두께를 칩 (A),(B),(C)에 대하여 조사한 결과를 나타내는 특성선도 (비교예)이다. 제 7 도는 본 발명 방법에 의하여 형성한 레지스트막의 막두께를 칩 (A),(B)에 대하여 조사한 결과 나타내는 특성선도 (실시예)이다.

비교예에서는 레지스트 도포후에 프리 베이킹 (제 2 가열공정)하고 있다. 제 5 도에 나타낸 바와 같이 칩 (A)은 웨이퍼 (W)의 중앙부에 위치하고, 칩 (C)은 웨이퍼 (W)의 둘레가장자리부에 위치하고, 칩 (B)은 칩 (C)의 중간에 위치한다. 양 도면 제 6 도, 제 7 도로부터 명백한 바와 같이 비교예에서는 둘레가장자리위치 (B),(C)에서 레지스트 막두께의 오차가 크지만, 실시예에서는 둘레가장자리위치 칩 (B),(C)에 있어서도 레지스트막 두께가 실질적으로 균일하게 된다. 이것은 제 1 가열공정 (S5)에 의하여 레지스트막의 내부 스트레스가 적게 되기 때문이다.

다음에 제 8 도를 참조하면서 제 2 실시예의 도포막 처리장치 (50)에 대하여 설명한다. 또, 제 2 실시예가 상기 제 1 실시예와 중복하는 부분에 대하여 설명을 생략한다. 도포막 처리장치 (50)에서는 제 1 가열 (저온가열)을 함께 할수 있도록 되어있다. 즉 도포막 처리장치 (50)에는 또한 배기수단 (52),(53),(70),(82)이 부가되어 있다.

환형상의 샤터부재 (55)가 바깥으로 쌓인 프레임 (21)내의 재치대 (23)를 둘러쌓도록 설치되어 있다. 샤터 일부 (55)는 제 3 승강기구 (56)에 의하여 상하 온도 가능하게 지지되어 있다. 제 3 승강기구 (56)는 볼나사기구 (도시하지않음) 및 구동모터 (도시하지 않음)를 가지고 있다. 샤터부재 (55)의 둘레가장자리부에는 복수의 통기공 (55a)이 형성되고, 통기공 (55a)을 통하여 외부로부터 내부로 청정공기가 통풍될 수 있도록 되어있다. 배기수단으로서는 지그재그 형상의 플렉시블 덕트 (52)가 밀봉커버 (85)의 중앙으로부터 마개 (51)를 관통하여 배풍기 (82)에 접속되어 있다. 이 플렉시블 덕트 (52)의 도중에는 댐퍼 (53)가 설치되어 있다. 배풍기 (82) 및 댐퍼 (53)는 제어기 (70)에 의하여 각각 동작제어되도록 되어 있다.

다음에 제 9 도를 참조하면서 제 2 실시예의 도포막 처리방법에 대하여 설명한다. 공정 (S21∼S22)은 상기 제 1 실시예의 공정 (S1∼S2)은 실질적으로 동일하다. 공정 (S30∼S36)은 상기 제 1 실시예의 공정 (S9∼S15)과 동일하다. 샤터부재 (55)를 제 3 승강기구 (56)에 의하여 하강하고, 밀봉커버 (85)를 제 2 승강기구 (44),(45),(74)에 의하여 승강하여 두고, 이 상태에서 웨이퍼 (W)를 처리실 (50)내에 반입한다 (공정 S23).

웨이퍼 (W)를 3 개의 지지핀 (31)에서 받고, 이어서 핀 (31)을 재치대 (23)중에 웨이퍼 (W)를 재치대 (23)의 상면에 접촉시킨다. 이것과 동시에 로드 (45)를 실린더 (44)에 후퇴시키고, 밀봉커버 (35)를 재치대 (23)에 피복시킨다(공정 S24). 히터엘레멘트 (25a),(26a)에 급전하고, 웨이퍼 (W)를 저온도 영역으로 가열한다 (공정 S25). 이 제 1 가열공정 (공정 S25)의 최적조건은 상기 제 1 실시예와 동일하다. 제 1 가열이 완료하면, 로드 (45)를 실린더 (44)로부터 돌출시키고, 커버 (85)가 위마개 (51)에 맞닿을 때까지 커버 (85)를 상승시킨다 (공정 S26). 또 샤터부재 (55)를 제 3 승강기구 (56)에 의하여 상승시키고, 샤터부재 (55)의 상단을 위마개 (51)에 맞닿게 한다. 그리고, 댐퍼 (53)를 열고, 배풍기 (82)를 구동하고, 챔버 (50)내를 배기한다 (공정 S27). 또한 히터 엘레멘트 (25a),(26a)에 급전하고, 웨이퍼 (W)를 프리 베이킹한다 (공정 S28). 이 제 2 가열공정 (S28)의 최적조건은 상기 제 1 실시예와 동일하다. 제 2 가열후 지지핀 (31)을 상승시키고, 웨이퍼 (W)를 재치대 (23)으로부터 분리하고, 이재아암기구 (3)에 의하여 웨이퍼 (W)를 처리실 (50)로부터 반출한다 (공정 S29). 상기 실시예에 의하면, 동일칩 (50)중에서 제 1 가열공정 (공정 S25)과 제 2 가열공정 (공정 S28)과를 행할 수가 있으므로 스루풋이 향상한다.

또 상기 각 실시예에서는 웨이퍼 (W)를 위쪽 수평유지하여 제 1 가열하였으나, 웨이퍼 (W)를 역으로 지지하여 제 1 가열하여도 좋다.

또 웨이퍼 (W)의 저온가열 및 고온 가열 (베이크)의 발열원으로 하여 히터 엘레멘트 (25),(26)를 내장한 핫 플레이트 가열방식의 열판 (23)을 사용하였으나, 이것외에 예를 들면 오픈로나 적외선 가열방식이나 마이크로 웨이브 가열 방식의 것을 사용하여도 좋다.

또 본 발명은 상술한 반도체 웨이퍼 (W)에서의 레지스트 막의 처리에 대하여 설명하였으나 이것외에 예를 들면, LCD기판등에 도포하여 레지스트막이나 그외, 피도포물의 표면에 스핀코팅한 각종 도포막의 열처리에 적용하여도 좋다.

Claims

스핀코팅에 의하여 기판상에 도포한 레지스트 도포막을 처리하는 도포막처리방법에 있어서,

기판상에 용제를 포함한 레지스트를 도포하여 도포막을 형성하는 공정과,

이 도포막에 포함된 용제가 없어지기전에 기판을 재치대 상에 재치하는 공정과,

상기 재치대에 커버를 덮는 것에 의해 상기 재치대 상의 기판의 주위에 기밀한 소용량 공간을 규정함과 함께, 상기 재치대의 상면 둘레가장자리부에 형성된 구(溝)에 용제를 공급하는 공정과,

상기 재치대상의 기판을 가열하여 도포막의 점성을 변화함과 함께, 상기 구에 수용된 용제를 가열하여 상기 기밀한 소용량 공간 내를 용제의 증기로 채우고, 기판의 주위를 용제의 포화증기 또는 과포화증기분위기로 하는 제 1 가열공정과,

상기 커버를 재치대까지 이탈시켜서 상기 기밀한 소용량 공간을 해제하는 공정과,

도포막에 포함되는 용제를 휘발시키기 위하여 상기 제 1 가열공정 보다도 높은 온도영역에서 기판을 가열하는 제 2 가열공정과,

을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 커버를 기판에 피복한때에 기판으로부터 커버까지의 거리가 10 mm이하인 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 가열공정에서는 기판을 재치대상에 두고, 이것에 커버를 덮음과 동시에 용제의 증기를 기판의 주위에 공급하고, 도포막으로부터 용제의 휘발을 억제하면서 기판을 가열하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 가열공정에서는 히터수단을 내장한 재치대상에 기판을 두고, 이것에 커버를 덮고, 상기 재치대의 온도를 검출하고, 검출온도에 따라 기판의 가열을 억제하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 도포막이 건조해 버리기전에 제 1 가열공정을 개시하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 가열공정에서는 기판을 30∼60℃의 온도영역으로 가열하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 가열공정에서는 기판을 20 초간 이상 가열하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 가열공정에서는 기판을 40∼100초간 가열하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 가열공정에서는 기판의 둘레가장자리부 쪽이 기판의 중앙부보다도 높은 온도로 되도록 가열하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 2 가열공정에서는 배기 분위기중에서 기판을 80∼100℃의 온도영역으로 가열하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 2 가열공정에서는 배기 분위기중에서 기판을 60∼120℃초간 가열하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 가열공정을 각각 밀폐용기내에서 각각 행할때에 제 2 가열공정에서는 용기내를 배기하는 도포막의 처리방법.
제 12 항에 있어서, 밀폐용기내의 기판에 자외선이 닿지 않도록 용기에서 자외선을 차단하는 도포막의 처리방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 가열공정을 동일한 밀폐용기내에서 행할 때에, 제 1 가열공정에서는 용기내를 밀폐하고, 제 2 가열공정에서는 용기내를 배기하는 도포막의 처리방법.
스핀코팅에 의하여 기판상에 도포한 레지스트 도포막을 처리하는 도포막처리 장치는,

챔버와,

도포막에 포함된 용제가 없어지기전에 기판을 상기 챔버내로 반입하는 수단과,

상기 챔버내에서 기판을 수평으로 지지하고 기판을 가열하기 위한 가열수단을 가짐과 함께 그 상면 둘레가장자리부에 구를 가지는 재치대와,

상기 재치대에 덮고, 상기 재치대의 사이에 기판을 취하여 둘러싸는 기밀한 소용량 공간을 형성하는 커버와,

상기 소용량 공간내의 기판의 주위에 용제의 포화증기 또는 과포화증기의 분위기를 형성하기 위해서, 상기 재치대의 상면 둘레가장자리부에 형성된 구에 용제를 공급하는 용제공급기구와,

도포막의 점성을 저하시키고, 도포막이 유동하는데 충분한 양의 용제가 도포막중에 계속 존재하는 온도영역에서 기판을 가열하는 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막의 처리장치.
제 15 항에 있어서, 재치대상의 기판의 온도를 검출하는 온도 검출수단과,

검출온도에 따라서 상기 가열수단을 제어하는 제어수단과,

상기 커버를 승강하는 실린더수단을 더욱 포함하며,

실린더수단은 제어수단에 의하여 동작을 제어하도록 되어 있는 도포막의 처리장치.
제 16 항에 있어서, 챔버내를 배기시키는 배기수단을 더욱 포함하며,

상기 가열수단에 의하여 도포막의 점성을 저하시키고, 도포막이 유동하기에 충분한 양의 용제가 도포막중에 계속 존재하는 온도영역에서 기판을 가열하고,

상기 실린더수단에 의하여 커버를 상승시키고,

상기 배기수단에 의하여 챔버내를 배기시키면서 기판을 더욱 가열하는 도포막의 처리장치.
제 15 항에 있어서, 재치대는 동심원형상으로 설치한 내주 핫 플레이트 및 외주 핫플레이트를 포함하고,

가열수단은 상기 내주 핫플레이트 및 내주 핫플레이트의 각각에 매설된 히터 엘레멘트와, 전원을 가지며,

각 히터 엘레멘트는 제어수단에 의하여 전원으로부터 공급양이 개별로 제어되는 도포막의 처리장치.
제 15 항에 있어서, 배기수단은 한쪽끝단이 커버 상부에 설치된 플렉시블 호스와, 이 플렉시블 호스의 대소에 설치된 댐퍼수단과, 플렉시블 호스의 다른 끝단에 연이어 통하는 배기펌프수단을 가지는 도포막의 처리장치.