KR100618261B1

KR100618261B1 - 막형성방법 및 막형성장치

Info

Publication number: KR100618261B1
Application number: KR1020010018860A
Authority: KR
Inventors: 이나다히로이치; 나가미네슈이치
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2006-09-04
Also published as: US20020022377A1; TW504735B; JP2001291660A; US6541376B2; KR20010098485A; US6730599B2; US20030099776A1; JP3792986B2

Abstract

본 발명은 처리실내의 기판의 표면에 처리액의 막을 형성하는 막형성방법으로서, 처리실내에 기체를 공급하는 동시에, 처리실내의 분위기를 배기하는 상태에서, 처리실내의 유지부재에 얹어놓은 기판에 처리액을 공급하는 공정과, 처리액의 공급전에 기판 표면의 온도를 측정하는 공정을 가진다.

처리액의 공급전에, 기판 표면의 온도를 측정하면, 기판 표면의 온도나 온도분포를 확인할 수 있다. 그리고, 예를 들면 미리 구해 둔 균일한 막두께가 형성되는 경우의 이상적인 온도분포와 그 측정결과를 비교함으로써, 그 후의 처리에 의해 형성되는 막의 막두께를 예측할 수 있다. 또한, 온도를 측정한 후, 처리막을 형성하여, 그 처리막의 막두께를 평가함으로써, 그 데이터를 축적하여, 소위 최적의 조건을 찾아내어 설정할 수 있다. 따라서 이들 측정결과에 기초하여, 처리액 등의 온도 등을 조절하여, 막두께가 균일해지도록 보정할 수 있다.

Description

막형성방법 및 막형성장치{FILM FORMING METHOD AND FILM FORMING APPARATUS}

도 1은 제 1 실시형태에 관한 레지스트 도포장치가 조립된 도포현상처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도,

도 2는 도 1의 도포현상처리 시스템의 정면도,

도 3은 도 1의 도포현상처리 시스템의 배면도,

도 4는 본 실시형태에 관한 레지스트 도포장치의 종단면의 설명도,

도 5는 도 4에서 나타내는 레지스트 도포장치내의 기체공급수단의 종단면의 설명도,

도 6은 도 5에서 나타내는 기체공급수단의 횡단면의 설명도,

도 7은 측정된 웨이퍼상의 온도분포와 이상온도분포의 일례를 나타내는 설명도,

도 8은 도 4의 기체공급수단으로부터 웨이퍼상에 기체가 공급되는 상태를 나타내는 설명도,

도 9는 제 2 실시형태에 관한 레지스트 도포장치의 종단면의 설명도,

도 10은 제 3 실시형태에 관한 레지스트 도포장치의 종단면의 설명도,

도 11은 제 4 실시형태에 관한 레지스트 도포장치의 종단면의 설명도,

도 12는 스핀척의 윗면의 온도를 측정하는 경우의 실시형태에 관한 레지스트 도포장치의 일례를 나타내는 종단면의 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 도포현상처리시스템 2 : 카세트 스테이션

3 : 처리스테이션 4 : 인터페이스부

5 : 카세트 얹어놓음대 7, 50 : 웨이퍼 반송체

8 : 반송로 13 : 주반송장치

17, 19 : 레지스트 도포장치 17a : 케이싱

18, 20 : 현상처리장치 30, 40, 43 : 쿨링장치

31 : 어드히젼장치 32, 42 : 익스텐션장치

41 : 익스텐션쿨링장치 44,45 : 포스트엑스포져베이킹장치

46, 47 : 포스트베이킹장치 51 : 주변노광장치

60 : 스핀척 62 : 회전구동기구

65 : 컵 68 : 토출노즐

69 : 용제토출노즐 70 : 기체공급수단

75a,75b,75c : 온도조절실 77 : 온도제어장치

78 : 공급구 85 : 서모 뷰어

87 : 반사경 90 : 용제증기토출노즐

S : 처리실 W : 웨이퍼

본 발명은 기판의 막형성방법 및 막형성장치에 관한 것이다.

예를 들어 반도체 디바이스의 제조프로세스에 있어서의 포토리소그래피공정에서는 웨이퍼 표면에 레지스트액을 도포하여, 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포처리, 웨이퍼에 패턴을 노광하는 노광처리, 노광후의 웨이퍼에 대하여 현상을 행하는 현상처리 등이 행하여져, 웨이퍼에 소정의 회로패턴을 형성하는 것이 행하여지고 있다.

이 때, 레지스트 도포처리나 현상처리에서는, 웨이퍼상에 처리액을 공급하여, 웨이퍼상에 상기 처리액의 막을 형성하는 막형성공정이 행하여진다. 예를 들면, 레지스트 도포처리에 있어서는, 웨이퍼를 스핀척에 흡착하여 유지시킨 상태에서 웨이퍼를 소정속도로 회전시켜, 이 회전된 웨이퍼의 중심에 레지스트액을 공급하여, 레지스트액이 확산됨으로써, 웨이퍼상에 레지스트막을 형성하고 있다.

그런데, 웨이퍼의 생산수율을 향상시키기 위해서는, 상기 레지스트막을 소정의 막두께로 균일하게 형성시켜야 하는데, 이 때의 중요한 요소로서, 레지스트막의 온도나 그 주변분위기의 습도를 들 수 있다. 즉 레지스트막의 막두께는 레지스트액의 온도나 주변분위기의 습도에 영향을 받으며, 예를 들어 레지스트액의 온도가 높으면 레지스트액이 기화하여, 그만큼 막두께가 얇아진다. 따라서, 웨이퍼상의 레지스트액의 온도분포를 소정의 범위로 함으로써 레지스트막의 막두께의 균일화가 도모되게 된다.

그러나, 상술한 레지스트 도포처리가 행하여지는 레지스트 도포장치에는, 웨이퍼의 온도를 측정하는 측정장치가 설치되어 있지 않아, 온도의 측정은 이루어지지 않았다. 그리고, 레지스트막의 막두께가 균일해지도록 보정하는 경우에는, 웨이퍼상에 최종적으로 형성되는 회로의 패턴의 선폭 등의 불균일로부터 적절한 도포시의 온도분포 등을 추측하여, 레지스트 도포장치내의 온도나 분위기를 조절하도록 하고 있었다. 그 결과, 막두께가 균일해지는 온도분포의 조건으로 막대한 시간과 노동력을 소비하여도, 그 정밀도가 반드시 높다고는 할 수 없었다.

본 발명은 이러한 관점에서 이루어진 것으로, 웨이퍼 등의 기판의 온도를 직접 측정하여, 그 결과에 기초하여 기판의 온도나 그 주변분위기의 습도를 조절하고, 나아가서는 처리액의 막두께를 균일하게 하는 막형성방법과 이 방법을 실시하는 막형성장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에 의하면, 본 발명의 막형성방법은, 처리실내의 기판의 표면에 처리액의 막을 형성하는 막형성방법으로서, 상기 처리실내에 기체를 공급하는 동시에, 상기 처리실내의 분위기를 배기하는 상태에서, 상기 처리실내의 유지부재에 얹어놓은 기판에 처리액을 공급하는 공정과, 상기 처리액의 공급전에, 상기 기판표면의 온도를 측정하는 공정을 가진다.

또한, 본 발명의 제 2 관점에 의하면, 처리실내의 기판의 표면에 처리액의 막을 형성하는 막형성방법으로서, 상기 처리실내에 기체를 공급하는 동시에, 상기 처리실내의 분위기를 배기하는 상태에서, 상기 처리실내의 유지부재에 얹어놓은 기판에 처리액을 공급하는 공정과, 상기 처리액의 공급전에, 상기 유지부재의 온도를 측정하는 공정을 가진다.

또한, 본 발명의 막형성장치는 처리실내에서 유지부재상에 얹어놓은 기판에 처리액을 공급하여, 상기 기판표면에 상기 처리액의 막을 형성하는 막형성장치로서, 적어도 상기 기판표면 또는 상기 유지부재의 온도를 측정하는 비접촉 온도측정장치를 가진다.

기판표면의 온도나 유지부재의 온도를 측정한 결과, 예를 들어 유지부재의 온도를 변경하거나, 처리실내에의 기체의 공급상태를 변경하거나, 처리실내로부터의 배기량을 변경하거나, 기판에 대한 처리액의 용제의 증기의 공급위치를 제어하도록 하여도 좋다. 유지부재가 회전구동되는 경우에는 회전속도를 변경하도록 하여도 좋다.

처리액의 공급전에, 상기 기판표면의 온도를 측정하면, 기판표면의 온도나 온도분포를 확인할 수 있다. 그리고, 예를 들어 미리 구해 놓은 균일한 막두께가 형성되는 경우의 이상적인 온도분포와 그 측정결과를 비교함으로써 그 후의 처리에 의해 형성되는 막의 막두께를 예측할 수 있다. 또한, 온도를 측정한 후, 처리막을 형성하여, 그 처리막의 막두께를 평가함으로써, 그 데이터를 축적하여, 소위 최적의 조건을 찾아내어 설정할 수 있다. 따라서 이들 측정결과에 기초하여, 처리액 등의 온도 등을 조절하여 막두께가 균일해지도록 보정할 수 있다.

기판상에 공급되는 처리액의 온도는 기판의 온도뿐만 아니라, 기판을 유지하고 있는 유지부재의 온도에 의해서도 좌우되는 것이 확인되고 있다. 특히 이 종류의 유지부재에는, 모터 등의 구동기구가 부착되어 있는 경우가 많고, 그 모터로부터의 열에 의해 열이 축적되기 쉽게 되어 있다. 따라서, 처리액의 공급전에 유지부재의 온도를 측정하여, 유지부재의 온도를 확인하는 것은 균일한 막이 형성되는지의 여부를 판단함에 있어 유용하다.

[발명의 실시형태]

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관한 레지스트 도포장치를 가진 도포현상처리 시스템(1)의 평면도이고, 도 2는 도포현상처리 시스템(1)의 정면도이며, 도 3은 도포현상처리 시스템(1)의 배면도이다.

도포현상처리 시스템(1)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 카세트단위로 외부에서 도포현상처리 시스템(1)에 대하여 반출입시키거나, 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반출입시키거나 하는 카세트스테이션(2)과 도포현상처리공정중에 낱장식으로 소정의 처리를 실시하는 각종처리장치를 다단으로 배치하여 이루어지는 처리스테이션(3)과, 이 처리스테이션(3)에 인접하여 설치되어 있 는 도시하지 않은 노광장치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고받는 인터페이스부(4)를 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.

카세트 스테이션(2)에서는, 얹어놓음부가 되는 카세트 얹어놓음대(5)상의 소정의 위치에, 복수의 카세트(C)를 X방향(도 1중의 상하방향)으로 일렬로 얹어놓는 것이 자유롭게 되어 있다. 그리고, 이 카세트 배열방향(X방향)과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열방향(Z방향; 연직방향)에 대하여 이송이 가능한 웨이퍼 반송체(7)가 반송로(8)를 따라 이동이 자유롭도록 설치되어 있어, 각 카세트(C)에 대하여 선택적으로 엑세스할 수 있도록 되어 있다.

웨이퍼 반송체(7)는 웨이퍼(W)를 위치 맞춤하는 얼라이먼트기능을 구비하고 있다. 이 웨이퍼 반송체(7)는 후술하는 바와 같이 처리스테이션(3)쪽의 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션장치(32)에 대해서도 엑세스할 수 있도록 구성되어 있다.

처리스테이션(3)에서는, 그 중심부에 주반송장치(13)가 설치되어 있으며, 이 주반송장치(13)의 주변에는 각종처리장치가 다단으로 배치되어 처리장치군을 구성하고 있다. 해당 도포현상처리 시스템(1)에 있어서는, 4개의 처리장치군 (G1,G2, G3,G4)이 배치되어 있으며, 제 1 및 제 2 처리장치군(G1,G2)은 현상처리 시스템(1)의 정면측에 배치되고, 제 3 처리장치군(G3)은 카세트 스테이션(2)에 인접하여 배치되며, 제 4 처리장치군(G4)은 인터페이스부(4)에 인접하여 배치되어 있다. 또한 옵션으로서 파선으로 나타낸 제 5 처리장치군(G5)을 배면쪽에 별도로 배치 가능하도록 되어 있다. 상기 주반송장치(13)는 이들 처리장치군(G1∼G5)에 배치되어 있 는 후술하는 각종처리장치에 대하여, 웨이퍼(W)를 반출입시키는 것이 가능하다.

제 1 처리장치군(G1)에서는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 막형성장치로서의 레지스트 도포장치(17)와, 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 처리하는 현상처리장치(18)가 아래부터 차례로 2단으로 배치되어 있다. 제 2 처리장치군(G2)의 경우도 마찬가지로, 레지스트 도포장치(19)와, 현상처리장치(20)가 아래부터 차례로 2단으로 적층되어 있다.

제 3 처리장치군(G3)에서는, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 냉각처리하는 쿨링장치(30), 레지스트액과 웨이퍼(W)의 정착성을 높이기 위한 어드히젼장치(31), 웨이퍼(W)를 대기시키는 익스텐션장치(32), 레지스트액중의 용제를 건조시키는 프리베이킹장치(33,34) 및 현상처리후의 가열처리를 실시하는 포스트베이킹장치(35,36) 등이 아래부터 차례로 예를 들면 7단으로 적층되어 있다.

제 4 처리장치군(G4)에서는, 예를 들면 쿨링장치(40), 얹어놓은 웨이퍼(W)를 자연냉각시키는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 쿨링장치(43), 노광처리후의 가열처리를 행하는 포스트엑스포져베이킹장치(44,45), 포스트베이킹장치 (46,47)등이 아래부터 차례로 예를 들면 8단으로 적층되어 있다.

인터페이스부(4)의 중앙부에는 웨이퍼 반송체(50)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송체(50)는 X방향(도 1중의 상하방향), Z방향(수직방향)의 이동과 θ방향(Z축을 중심으로 하는 회전방향)의 회전을 자유롭게 할 수 있도록 구성되어 있으며, 제 4 처리장치군(G4)에 속하는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 주변노광장치(51) 및 도시하지 않은 노광장치에 대하여 엑세스할 수 있도록 구성되어 있다.

상술한 레지스트 도포장치(17)의 구성에 대하여 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 도포장치(17)의 케이싱(17a)내에는, 윗면(60a)이 원형으로 평탄하게 형성되고, 그 중앙부에 도시하지 않은 흡인구를 가진 스핀척(60)이 설치되어 있으며, 레지스트 도포장치(17)내로 반입된 웨이퍼(W)가 스핀척(60)의 윗면 (60a)에 수평으로 흡착하여 유지되도록 구성되어 있다. 이 스핀척(60)의 아래쪽에는, 이 스핀척(60)을 회전시켜, 그 회전속도를 변경 가능하게 하는 회전구동기구 (62)가 설치되어 있어, 스핀척(60)에 유지된 웨이퍼(W)를 임의의 속도로 회전시킬 수 있다.

스핀척(60)의 회전구동기구(62)에는, 스핀척(60)을 상하로 이동을 자유롭게 하는 기능이 구비되어 있어, 웨이퍼(W)를 반출입시킬 때에 스핀척(60)을 상하로 이동시켜, 주반송장치(13)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고받도록 되어 있다.

스핀척(60)의 바깥둘레 바깥쪽에는, 이 바깥둘레를 둘러싸도록 하여, 윗면이 개구된 고리형상의 컵(65)이 설치되어 있으며, 상기 스핀척(60)상에 흡착유지되어, 회전된 웨이퍼(W)로부터 원심력에 의해 넘쳐흘러 떨어진 레지스트액 등을 받아내어, 주변의 장치가 오염되지 않도록 하고 있다. 컵(65)의 바닥부에는, 상기 웨이퍼(W) 등으로부터 넘쳐흘러 떨어진 레지스트액 등을 배액하는 드레인관(66)이 설치되어 있다.

스핀척(60)의 위쪽에는, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 토출하는 토출노즐(68)과 웨이퍼(W)에 레지스트액의 용제를 토출하는 용제토출노즐(69)이 구비되어 있다. 이 토출노즐(68)은 웨이퍼(W) 중심의 위쪽으로 이동이 자유롭다. 따라서, 상술한 회전구동기구(62)에 의해 회전되고 있는 웨이퍼(W)의 중심에, 토출노즐(68)로부터 레지스트액이 토출되어, 소위 스핀코팅방식에 의해 웨이퍼(W)상에 소정의 레지스트막이 형성되도록 구성되어 있다.

케이싱(17a)의 윗면에는, 처리실(S)에 소정의 기체, 예를 들어 청정공기를 공급하여, 처리실(S) 내의 분위기를 제어하는 기체공급수단(70)이 설치되어 있다. 이 기체공급수단(70)은 전체적으로 대략 통형상으로 형성되어 있으며, 그 윗면에는 케이싱(17a) 외부로부터의 청정공기를 유입시키는 주공급구(72)가 설치되어 있다.

기체공급수단(70)내에는, 도 4 또는 도 5에 나타낸 바와 같이, 주공급구(72)로부터의 청정공기를 확산시키는 확산판(74)이 수평으로 설치되어 있다. 또한, 확산판(74)의 웨이퍼(W)쪽에는, 확산판(74)을 통과한 청정공기가 분배되어, 개별로 온도가 조절되는 복수의 온도조절실(75a,75b,75c)이 설치되어 있다. 이 온도조절실(75a,75b,75c)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 동심원형상으로 구분되어 있고, 아래쪽에 위치하는 웨이퍼(W)의 위치에 대향하고 있다. 또한, 각각의 온도조절실 (75a,75b,75c)에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 펠티어 소자와 같은 가열·냉각수단(76a,76b,76c)이 개개로 설치되어 있어, 각 온도조절실 (75a,75b,75c)내의 온도를 변경하고, 나아가서는 그 속의 청정공기의 온도를 변경할 수 있도록 되어 있다. 또, 각 가열·냉각수단(76a,76b,76c)은 온도제어장치 (77)에 의해 그 온도가 제어되고 있다. 또한, 온도조절실 (75a,75b,75c)의 아래면, 즉 기체공급수단의 아랫면에는, 복수의 공급구(78)가 설치되어 있어, 각 온도조절실(75a,75b,75c)에서 온도조절된 청정공기를 웨이퍼(W)의 윗면을 향하여 분출할 수 있도록 형성되 어 있다. 한편, 처리실(S) 내의 분위기를 제어하는 기체로서, 질소가스 등의 불활성기체를 사용하여도 좋다.

케이싱(17a)의 측면에는, 처리실(S)내의 분위기를 배기하는 배기구(80)가 설치되어 있다. 그리고 처리실(S)내의 분위기는 흡인장치(81)로부터의 흡인에 의해 배기구(80)로부터 배기되도록 되어 있다.

케이싱(17a) 외부의 옆쪽에는, 측정대상물인 웨이퍼(W)의 온도를 적외선으로 측정하는 열적외선 측정장치인 서모 뷰어(85:thermo viewer)가 설치되어 있으며, 케이싱(17a)이 적정한 위치에 설치된 반사경(87)을 통해 간접적으로 웨이퍼(W)의 온도를 측정할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 이 서모 뷰어(85)의 측정결과는 상술한 온도제어장치(77)로 송신되고, 더욱 온도제어장치(77)는 그 수신된 데이터에 기초하여 각 온도조절실(75a,75b,75c)의 온도를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

다음에, 이상과 같이 구성되어 있는 레지스트 도포장치(17)의 작용에 대하여, 도포현상처리 시스템(1)에서 행하여지는 포토리소그래피공정의 프로세스와 함께 설명한다.

먼저, 미처리의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 반송체(7)에 의해서 카세트(C)에서 1장 꺼내어지고, 거기서 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 어드히젼장치(31)로 반입되어, 레지스트액의 밀착성을 향상시키는 예를 들면 HMDS가 표면에 도포된다. 이어서, 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해서, 쿨링장치(30)로 반송되어, 소정의 온도로 냉각된다. 그 후 웨이퍼(W)는 막형성장치로서의 레지스트 도포장치(17 또는 19)로 반송된다.

이 레지스트 도포장치(17 또는 19)에 있어서 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는 그 후 주반송장치(13)에 의해 프리베이킹장치(33 혹은 34), 쿨링장치(40)로 차례로 반송된다. 그 후 웨이퍼(W)는 각 처리장치에 있어서 노광처리, 현상처리 등의 소정의 처리가 행하여져, 일련의 도포현상처리가 종료한다.

상술한 레지스트 도포장치(17)의 작용에 대하여 상세하게 설명한다. 우선 처리실(S)내에는, 기체공급수단(70)으로부터 공급되는 소정온도, 예를 들어 23℃로 유지된 기체, 예컨대 청정공기에 의해서, 소정분위기로 조절되어 유지된다. 이 때, 처리실(S) 내의 분위기는 배기구(80)로부터 수시로 배기되며, 처리실(S)내에는, 기체공급수단(70)으로부터 배기구(80)로 향하는 청정공기의 흐름이 형성된다.

그리고, 레지스트액의 도포처리가 시작되면, 주반송장치(13)에 의해서, 전처리가 종료된 웨이퍼(W)가 상기 처리실(S)내로 반입되어, 스핀척(60) 위쪽의 소정위치에서 정지된다. 그리고, 주반송장치(13)가 웨이퍼(W)를 유지한 상태로 하강하여, 회전구동기구(62)에 의해 미리 상승하여 대기하고 있던 스핀척(60)에 웨이퍼 (W)가 얹어놓게 되면, 그 스핀척(60)에 흡착유지된다. 그리고, 스핀척(60)이 하강하여 컵(65)내의 소정위치에서 정지한다.

이어서, 서모 뷰어(85)에 의해, 웨이퍼(W) 표면 전체면의 온도가 측정된다. 그리고 그 측정된 데이터와, 미리 구해둔 웨이퍼(W) 상에 균일한 레지스트막이 형성되기 위한 데이터, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같은 웨이퍼(W) 상의 온도분포를 비교한다. 그리고, 측정온도가 상기 이상온도분포에 대하여 허용범위(도 7중의 사선으로 나타내는 범위)로부터 일탈하고 있는 부분이 있는 경우에는, 그 데이터를 온도제어장치(77)로 송신한다.

그 후, 상술한 소위 스핀코팅법에 의한 웨이퍼(W)에의 레지스트액의 도포처리가 시작되는데, 그와 동시에, 먼저 온도제어장치(77)로 송신된 데이터에 기초하여 웨이퍼(W)의 상기 일탈부분에 대향하는 온도조절실(75)의 온도가 조절되고, 그에 따라 그 온도조절실(75)을 통과하는 청정공기의 온도가 조절되어, 더욱 그 청정공기가 웨이퍼(W)의 상기 일탈부분에 공급되면 웨이퍼(W)상의 상기 일탈부분의 온도가 보정된다.

예를 들어 도 7에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 바깥둘레부의 온도가 낮은 경우에는, 온도제어장치(77)에 의해서, 웨이퍼(W)의 바깥둘레부를 향하여 청정공기를 공급하는 온도조절실(75c)의 온도를 소정온도, 예를 들면 2℃ 상승시킨다. 이에 따라, 온도조절실(75c)을 지나는 청정공기의 온도가 상승되어, 도 8에 나타낸 바와 같이 그 청정공기가 공급구(78)로부터 웨이퍼(W) 주변부에 공급되면, 웨이퍼 (W)의 주변부의 온도가 상승되어, 웨이퍼(W)상의 온도분포가 보정된다.

이렇게 하여, 웨이퍼(W) 상의 온도를 보정하기 위한 질소가 공급되고 있는 상태에서, 회전구동기구(62)에 의해 스핀척(60)상의 웨이퍼(W)가 소정의 회전수, 예를 들어 2000rpm으로 고속회전된다. 그리고, 먼저 웨이퍼(W) 중심 위쪽에 위치하는 용제토출노즐(69)로부터 소정의 용제가 토출되어, 웨이퍼(W) 표면에 용제가 도포된다. 이어서, 토출노즐(68)로부터 레지스트액이 토출되고, 이 레지스트액은 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W) 표면 전체면으로 확산된다. 그 후, 더욱 고속 으로, 예를 들어 3500rpm으로 회전하여, 과도한 레지스트액을 털어 내어 웨이퍼(W)상에 소정의 두께이며 두께가 균일한 레지스트막이 형성된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 회전이 정지되어, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포처리가 종료한다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전이 정지됨과 동시에 온도조절실(75c)의 온도가 다른 온도와 같은 예컨대 23℃로 돌아간다.

그 후, 웨이퍼(W)는 회전구동기구(62)에 의해 다시 상승되어, 주반송장치 (13)에 받아 넘겨지고, 그 후 레지스트 도포장치(17)로부터 반출된다.

이상의 실시형태에 의하면, 웨이퍼(W) 상의 온도의 측정치에 기초하여, 레지스트막의 두께에 영향을 주는 웨이퍼(W) 상의 온도를, 미리 구해 두었던 레지스트막이 균일하게 형성되기 위한 소정범위의 온도분포로 조절할 수 있기 때문에, 스핀코팅법에 의해 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다.

또한, 웨이퍼(W) 상의 온도를 반사경(87)을 사용하여 간접적으로 측정하였기 때문에, 서모뷰어(85)의 설치위치를 케이싱(17a)의 옆쪽으로 할 수 있어, 레지스트 도포장치(17) 자체의 높이를 낮게 유지할 수 있다. 또, 높이를 고려할 필요가 없는 경우도 있기 때문에, 반사경(87)을 사용하지 않고 직접 웨이퍼(W)상의 온도를 측정하도록 하여도 좋다.

이상의 실시형태에서는, 기체공급수단(70)의 공급구(78)로부터의 청정공기의 온도를 변경시켜, 레지스트막의 막두께를 변경하도록 하였으나, 온도 대신에 습도 또는 청정공기의 공급방향을 변경시켜도 좋다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 서모뷰어(85)의 측정결과에 기초하여, 청정공 기의 온도와 그 공급위치를 변경했었으나, 웨이퍼(W)상의 분위기 예컨대 온도나 습도를 바꿀 수 있는 용제증기를 웨이퍼(W)상에 공급하도록 하여도 좋다. 이하, 이러한 경우를 제 2 실시형태로서 설명한다.

제 2 실시형태에 따른 레지스트 도포장치(17)의 구성은 도 9에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W) 위쪽에 수평방향으로 이동이 가능한 용제증기토출노즐(90)을 설치한다. 그리고, 이러한 용제증기토출노즐(90)의 토출타이밍과 수평이동을 제어하는 노즐제어장치(92)가 설치되고, 이 노즐제어장치(92)로는 서모뷰어(85)로부터의 데이터가 송신되도록 구성되어 있다.

그리고, 웨이퍼(W)가 스핀척(60)에 얹어놓게 되어, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 서모뷰어(85)에 의해 웨이퍼(W)상의 온도가 측정되어, 상술한 이상온도분포와 비교하여, 허용범위로부터 일탈하고 있는 부분이 있는 경우에는, 그 일탈부분의 위치와 온도의 데이터를 노즐제어장치(92)로 송신한다. 그리고, 그 데이터에 기초하여, 용제증기토출노즐(90)의 위치가 이동되어, 소정의 타이밍, 예를 들어 웨이퍼(W) 상에 레지스트액이 공급됨과 동시에 소정의 용제증기, 예를 들어 신너가 웨이퍼(W) 상의 상기 일탈부분에 내뿜어진다.

이렇게 함으로써, 웨이퍼(W) 상의 상기 일탈부분에 있어서의 분위기의 온도 및 습도가 변경되어, 레지스트액의 기화량이 변경되기 때문에, 레지스트막의 막두께가 보정되어, 웨이퍼(W) 상에 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다.

또한, 제 3 실시형태로서, 서모 뷰어(85)의 측정결과에 기초하여, 배기구 (80)로부터의 배기량을 변경하는 것을 제안할 수 있다. 이 경우에는, 도 10에 나 타낸 바와 같이 서모 뷰어(85)의 데이터를 흡인장치(81)로 송신가능하도록 구성하여 두고, 상술한 제 1 실시형태와 마찬가지로 미리 구해둔 이상온도분포와 측정결과를 비교하여, 보정이 필요한 경우에만 그 데이터를 송신하여, 그 데이터에 기초하여 배기구(80)로부터의 배기량을 변경시킨다. 그에 따라, 웨이퍼(W)의 주변부 부근의 분위기가 보다 많이 배기되기 때문에, 웨이퍼(W) 주변부의 습도가 변경되어, 웨이퍼(W) 주변부로부터의 레지스트액의 기화량이 변경된다. 그 결과 레지스트막의 두께가 조절되어, 소정의 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다.

또한, 제 4 실시형태로서, 서모뷰어(85)의 측정결과에 기초하여, 스핀척(60)의 회전속도를 변경하는 것을 제안할 수 있다. 이 경우에는, 도 11에 나타낸 바와 같이 서모뷰어(85)의 데이터를 회전구동기구(62)에 송신가능하도록 구성해 두고, 상술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 미리 구해 놓은 이상온도분포와 측정결과를 비교하여, 보정이 필요한 경우에만, 그 데이터를 회전구동기구(62)로 송신하여, 그 데이터에 기초하여 회전속도를 변경시킨다. 그에 따라, 웨이퍼(W) 상의 기화량이 증감하고, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막의 두께를 보정함으로써 소정의 균일한 레지스트막이 형성된다.

이 제 4 실시형태는, 레지스트 도포처리에 있어서 웨이퍼(W) 상에 레지스트막을 형성하는 경우뿐만 아니라, 현상처리에 있어서 웨이퍼(W) 상에 현상액의 액막을 형성할 때에도 응용할 수 있다. 특히, 현상처리에서는, 통상, 처음에 웨이퍼 (W) 상에 현상액이나 순수한 물 등의 박막을 형성하고, 그 후 본격적으로 현상액을 공급하여, 웨이퍼(W) 상에 액을 도포하여 현상처리가 행하여지지만, 상기 온도의 측정치에 기초하여 상기 박막을 형성할 때의 웨이퍼(W)의 회전속도를 조절하도록 하여도 좋다. 즉, 현상액을 공급하기 전에, 웨이퍼(W) 상의 온도를 측정하여, 그 측정치와 미리 구해 놓은 이상온도분포를 비교하여, 예컨대 어떠한 경계값을 넘은 경우에만 회전속도를 조절한다. 이렇게 함으로써, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W) 상의 현상액의 기화량이 변동하여, 웨이퍼(W)상에 형성되는 박막이 보다 균일해지도록 조절된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 현상처리가 웨이퍼(W) 면내에서 균일하게 행하여진다.

이상의 실시형태에서는, 스핀척(60)상에 얹어놓은 웨이퍼(W) 표면의 온도를 측정하였으나, 그에 더하여 웨이퍼(W)를 얹어놓기 전에, 예를 들어 서모뷰어(85)에 의해서, 유지부재인 스핀척(60)의 윗면(60a)의 온도도 측정하도록 하여도 좋다. 이것은 다수매의 웨이퍼(W)를 처리하는 동안에 서서히 스핀척(60)에 마찰열 등의 열이 축적되어, 스핀척(60)의 온도가 상승하는 경우가 있으며, 스핀척(60)의 온도상승은 그 위에 얹어놓은 웨이퍼(W)의 온도상승으로 연결되기 때문이다.

그리고, 상기 측정결과에 기초하여, 스핀척(60)의 온도를 조절하지만, 그 조절수단에 있어서는, 상기 제 1∼제 4 실시형태에서 기재한 어떤 수단을 사용하도록 하여도 좋다. 예를 들어, 도 12에 나타낸 바와 같이 기체공급수단(70)을 사용하여 스핀척(60)의 온도를 조절하도록 하여도 좋다.

상기 실시형태에서는, 반사경(87)은 적절한 위치에 고정하여 사용하였는데, 예를 들어 회전시키거나, X-Y방향으로 직선이동시키거나 하여, 위치를 바꾸도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 그러한 이동에 의해 웨이퍼(W) 상을 스캔하도록 하여 웨 이퍼(W)의 전체면의 온도분포를 측정할 수 있다. 따라서, 반사경(87)이나 서모 뷰어(85)를 콤팩트하게 할 수 있다.

또한, 이상의 실시형태에서는, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 공급할 때에 웨이퍼(W)를 회전시키는 스핀코팅법을 사용한 경우에 대하여 기재하였으나, 웨이퍼(W)를 회전시키지 않는 그 밖의 방법, 예를 들어, 레지스트액 혹은 기타 처리액의 공급수단을 웨이퍼(W) 상에서 이동시키면서 레지스트액 등을 공급하여 웨이퍼(W) 상에 레지스트막 혹은 그 밖의 처리막을 형성하는 방법을 사용한 경우에도 적용할 수 있다.

이상의 실시형태에서는, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 막형성장치였으나, 본 발명은 절연막 등의 다른 막형성장치, 예를 들어 SOD, SOG 막형성장치, 또는 웨이퍼(W) 상에 현상액의 액막을 형성하는 현상처리장치에서도 적용할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W) 이외의 기판 예를 들어 LCD기판의 막형성장치에도 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판 혹은 유지부재의 온도를 측정하여, 그 측정치에 기초하여, 기판상의 온도나 습도 등을 보정함으로써 기판상에 보다 균일한 막이 형성되어, 그 결과 생산수율의 향상이 도모된다. 또한 처리액의 공급전에 기판온도를 측정하는 경우에는, 그 측정결과에 기초하여, 각 기판마다 개별로 처리환경을 보정하여, 그 기판의 막형성처리를 적절하게 행할 수 있다.

온도측정장치로서 비접촉 온도측정장치나 열적외선 측정장치를 사용함으로써, 기판에 직접 온도측정장치를 설치할 필요가 없이, 접촉하지 않고 측정할 수 있다. 특히 기판이 회전되며 처리되는 경우에는, 기판의 편심이나 전선의 절단 등의 관점에서 비접촉인 데에 큰 이점이 있다.

Claims

레지스트 도포, SOD 막형성, SOG 막형성, 또는 현상액막 형성 중의 어느 하나의 처리를 위한 처리실 내의 기판의 표면에 상기 처리를 위한 처리액의 막을 형성하는 막형성방법으로서,

상기 처리실 내에 기체를 공급하는 동시에, 상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 상태에서, 상기 처리실 내의 유지부재에 얹어놓은 기판에 처리액을 공급하는 공정과,

상기 처리액의 공급전에, 상기 기판표면의 온도를 측정하는 공정을 가진 막형성방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기판표면의 온도의 측정결과에 기초하여, 상기 처리실내에의 기체의 공급상태가 변경되는 공정을 가진 막형성방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기판표면의 온도의 측정결과에 기초하여, 상기 기판에 상기 처리액의 용제의 증기를 내뿜는 공정을 가진 막형성방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기판에의 처리액의 공급은 기판을 회전시킨 상태에서 행하여지며, 상기 기판표면의 온도의 측정결과에 기초하여, 상기 기판의 회전속도를 변경시키는 공정을 가진 막형성방법.
제 1 항에 있어서, 상기 온도측정은 비접촉 온도측정장치에 의해 행하여지는 막형성방법.
레지스트 도포, SOD 막형성, SOG 막형성, 또는 현상액막 형성 중의 어느 하나의 처리를 위한 처리실 내의 기판의 표면에 상기 처리를 위한 처리액의 막을 형성하는 막형성방법으로서,

상기 처리실 내에 기체를 공급하는 동시에, 상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 상태에서, 상기 처리실 내의 유지부재에 얹어놓은 기판에 처리액을 공급하는 공정과,

상기 처리액의 공급전에, 상기 유지부재의 온도를 측정하는 공정을 가진 막형성방법.
제 6 항에 있어서, 상기 유지부재상의 온도의 측정결과에 기초하여, 상기 유지부재의 온도를 변경하는 공정을 가진 막형성방법.
제 6 항에 있어서, 상기 유지부재의 온도의 측정결과에 기초하여, 상기 처리실내에의 기체의 공급상태가 변경되는 공정을 가진 막형성방법.
제 6 항에 있어서, 상기 유지부재의 온도의 측정결과에 기초하여, 상기 기판에 상기 처리액의 용제의 증기를 내뿜는 공정을 가진 막형성방법.
제 6 항에 있어서, 상기 기판에의 처리액의 공급은 기판을 회전시킨 상태에서 행하여지며,

상기 유지부재의 온도의 측정결과에 기초하여, 상기 기판의 회전속도를 변경시키는 공정을 가진 막형성방법.
제 6 항에 있어서, 상기 온도측정은 비접촉 온도측정장치에 의해 행하여지는 막형성방법.
레지스트 도포, SOD 막형성, SOG 막형성, 또는 현상액막 형성 중의 어느 하나의 처리를 위한 처리실 내에 있어서 유지부재 위에 얹어놓은 기판에 상기 처리를 위한 처리액을 공급하고, 상기 기판 표면에 상기 처리액의 막을 형성하는 막형성장치로서,

상기 기판표면 또는 상기 유지부재의 온도를 측정하는 비접촉 온도측정장치를 가진 막형성장치.
제 12 항에 있어서, 상기 비접촉 온도측정장치는 열적외선 측정장치이며, 상기 측정대상물로부터의 적외선을 상기 열적외선 측정장치로 반사시키는 반사판을 가진 막형성장치.
제 12 항에 있어서, 상기 처리실내의 분위기를 배기하는 배기수단과,

상기 비접촉 온도측정장치에 의한 측정결과에 기초하여, 상기 배기수단에 의한 상기 분위기의 배기량을 제어하는 제어장치를 가진 막형성장치.
제 12 항에 있어서, 상기 기판상의 임의의 위치에 상기 처리액의 용제증기를 공급하는 것이 가능한 용제증기공급수단과,

상기 비접촉 온도측정장치에 의한 측정결과에 기초하여, 상기 용제증기공급수단의 상기 용제증기의 공급위치를 제어하는 제어장치를 가진 막형성장치.
제 12 항에 있어서, 상기 유지부재를 회전시키고, 또한 그 회전속도를 변경하는 것이 가능한 회전구동기구와,

상기 비접촉 온도측정장치에 의한 측정결과에 기초하여, 상기 회전구동기구를 제어하는 제어장치를 가진 막형성장치.
제 12 항에 있어서, 상기 처리실내에 기체를 공급하는 기체공급수단과,

상기 비접촉 온도측정장치에 의한 측정결과에 기초하여, 상기 기체공급수단으로부터의 기체의 온도, 습도 또는 공급방향을 제어하는 제어장치를 가지는 막형성장치.
제 17 항에 있어서, 상기 기체공급수단은 상기 기판 위쪽에 설치되고, 또한, 상기 기판 방향을 향한 복수의 공급구를 가지며,

상기 공급구마다에, 공급되는 기체의 온도, 습도 또는 공급방향이 제어되는 막형성장치.