KR100855364B1 - 기판의 처리방법 및 기판의 처리시스템 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 처리방법에 관한 것으로, 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키면서 노즐을 통해 기판상에 도포액을 토출하고 기판표면에 도포액을 도포하는 공정을 갖는다. 그 후 기판을 도포액의 용제분위기에 쬐거나 또는 용기내에서 일단 가압하고나서 기판이 수용된 용기내를 감압하여 기판상의 도포액을 건조시킨다. 본 발명에 따르면 제품화되지 않은 기판 주연부의 소위 엣지컷폭의 협소화를 도모하면서 도포막의 면내 균일성을 유지할 수 있는 처리방법이 제시된다.

Description

기판의 처리방법 및 기판의 처리시스템{SUBSTARATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
도 1 은 본 실시예에 관한 도포현상 처리시스템의 구성개략을 도시하는 평면도이다.
도 2 는 도 1의 도포현상 처리시스템의 정면도이다.
도 3 은 도 1의 도포현상 처리시스템의 배면도이다.
도 4 는 도포현상 처리시스템에 탑재된 레지스트 도포장치의 구성을 도시하는 종단면 설명도이다.
도 5 는 도 4의 레지스트 도포장치의 횡단면 설명도이다.
도 6 은 토출노즐의 노즐이동기구의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 7 은 도포현상 처리시스템에 탑재된 용제분위기장치의 구성을 도시하는 종단면 설명도이다.
도 8 은 도포현상 처리시스템에 탑재된 감압건조장치 구성을 도시하는 종단면 설명도이다.
도 9 는 레지스트액의 도포경로를 도시하는 평면 설명도이다.
도 10 은 레지스트도포가 이루어진 후 웨이퍼상의 레지스트막 상태를 도시하는 설명도이다.
도 11 은 용제증기를 웨이퍼에 쬐었을 때의 웨이퍼상 레지스트막의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12 는 웨이퍼가 감압건조되었을 때의 웨이퍼상 레지스트막의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13 은 감압건조장치의 다른 구성예를 도시하는 종단면 설명도이다.
도 14 는 정류판에 온도조절장치를 설치한 경우의 정류판 평면도이다.
도 15 는 정류판에 온도조절장치를 2개 설치한 경우의 정류판 평면도이다.
도 16 은 탱크에 기포발생부재를 설치한 경우의 탱크구성을 도시한 설명도이다.
도 17 은 도 16에서 도시한 탱크에 가열부재를 설치한 경우의 탱크구성을 도시한 설명도이다.
도 18 은 온도조정기능을 갖는 정류판 평면도이다.
도 19 는 도 18의 정류판 온도구배를 도시하는 설명도이다.
도 20 은 가압공정을 실시할 수 있는 감압건조장치의 종단면 설명도이다.
도 21 은 정류판을 하방으로부터 상하이동시키는 구성의 감압건조장치 종단면 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 도포현상 처리시스템 2 : 카세트스테이션
3 : 처리스테이션 4 : 인터페이스부
5 : 카세트재치대 7, 50 : 웨이퍼반송체
8 : 반송로 18, 20 : 현상처리장치
51 : 주변노광장치 G1, G2, G3, G4, G5 : 처리장치조
W : 웨이퍼 C : 카세트
본 발명은 기판의 처리방법 및 기판의 처리시스템에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다.)의 제조프로세스에 있어서 포토리소그래피 공정에서는 웨이퍼표면에 레지스트액을 도포하고, 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포처리, 웨이퍼에 패턴을 노광하는 노광처리, 노광후의 웨이퍼에 대해 현상을 하는 현상처리 등이 행해져서 웨이퍼에 소정의 회로패턴이 형성된다.
현재 상기 레지스트 도포처리에 있어서는 회전된 웨이퍼의 중심에 레지스트액을 토출하여 웨이퍼표면에 레지스트액을 확산시키는 스핀코팅법이 주류를 이루고 있다.
그러나, 스핀코팅법은 웨이퍼를 고속으로 회전시키기 때문에 웨이퍼의 외연부에서 대량의 레지스트액이 비산하고 낭비되는 레지스트액이 많다. 또, 레지스트액의 비산에 의해 상기 장치가 오염되므로, 빈번히 세정해야 하는 등의 폐해가 발생했다.
그래서, 웨이퍼를 회전시키는 스핀코팅법을 대신하여 레지스트액 토출부의 궤적이, 진폭이 큰 장방형 파상이 되도록 웨이퍼와 레지스트액 토출노즐을 상대적으로 이동시키면서 레지스트액을 웨이퍼상에 토출시켜, 그 결과 웨이퍼상에 복수의 평행선상에 빈틈없이 도포하는, 이른바 한 번에 끝내는 도포방법이 고안되었다. 이 한 번에 끝내는 도포방법의 경우에는 도포 후의 레지스트막 표면이 레지스트액의 도포경로를 따라 부풀어오를 우려가 있으므로, 도포후 웨이퍼상에서 퍼지기 쉬운 점성이 낮은 레지스트액을 사용하고 또한 도포종료 후에 도포막을 평탄하게 하는 것이 바람직하다.
그런데, 최근 제품으로 사용되지 않는 웨이퍼 외연부의 소위 「엣지컷폭」을 보다 작게 하기를 바라고 있고 상기한 소위 한 번에 끝내는 도포방법에 관해서도 엣지컷폭을 작게 하는 기술개발이 필요해 진다. 엣지컷폭을 작게 하기 위해서는 웨이퍼 외주부의 레지스트액이 부풀어오르지 않도록 레지스트액의 점성을 높일 필요가 있다.
그러나, 한 번에 끝내는 도포방법의 경우에 레지스트액의 점성을 높이면 웨이퍼상에 토출된 레지스트액이 퍼지기 어려워지고, 그 후의 평탄화 처리에 의해서도 균일해지기 어려우므로 레지스트액의 도포경로를 따라 막두께가 두꺼워지거나 레지스트막의 면내 균일성이 저하된다. 즉, 이른바 한 번에 끝내는 도포방법에서는 엣지컷폭의 협소화를 위한 레지스트액의 저점성화와 레지스트막의 면내 균일성의 유지가 상반되는 관계에 있다.
본 발명은 이런 점을 감안하여 이루어진 것으로 이른바 한 번에 끝내는 요령 으로 웨이퍼 등의 기판 도포처리를 행하는 경우에 있어서도 고점도의 도포액을 사용하여 엣지컷폭의 협소화를 도모하면서, 도포막의 면내 균일성을 유지하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 감안하여, 본 발명의 처리방법은 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키면서 상기 도포액 토출노즐로부터 기판상에 도포액을 토출하여 기판표면에 도포액을 도포하는 공정과;
그 후 해당 기판을 상기 도포액의 용제분위기에 쬐는 공정과;
그 후 기판이 수용된 용기내를 감압하는 공정을 갖는다.
또, 본 발명의 다른 관점에 따르면 본 발명의 처리방법은 기판을 처리하는 처리방법으로, 도포액토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키면서 상기 도포액토출노즐로부터 기판상에 도포액을 토출하고 기판표면에 도포액을 도포하는 공정과;
그 후 기판이 수용된 용기내를 가압하는 공정과;
그 후 기판이 수용된 용기내를 감압하는 공정을 갖는다.
본 발명에 따르면 예를 들어 상술한 이른바 한 번에 끝내는 요령으로 도포액을 도포한 후에, 기판을 용제분위기에 쬐므로써 용제가 도포액 표면에 부착되고 도포액 표면 점성을 저하시킬 수 있다. 그 후, 기판이 수용되어 있는 용기내를 감압하고 해당 용기내에 기류를 형성하므로써 점성이 저하한 기판표면이 균일해지고 평탄해진다. 또 동시에 상기 기류에 의해 상기 용제가 증발하고 기판이 건조된다. 이로써 고점도의 도포액을 이용하여 도포액이 도포된 경우에 있어서도 도포막의 막두께의 면내 균일성이 유지될 수 있다. 따라서, 이른바 한 번에 끝내는 요령으로 도 포하는 경우라도 고점도의 도포액을 사용할 수 있게 되고 엣지컷폭을 작게 할 수 있다.
용제분위기를 쬐는 대신에 기판이 수용되어 있는 용기내를 가압하면 기판표면의 도포액 휘발을 억제하고 도포액을 잘 스며들게 할 수 있고 이로써 그 후의 감압에 의한 건조시의 평탄화가 향상된다.
또, 본 발명의 처리시스템은 상기한 처리방법을 효과적으로 실시할 수 있다.
즉, 본 발명의 처리시스템을 기판에 도포액을 도포하는 도포장치와, 기판을 상기 도포액의 용제분위기에 쬐는 용제분위기 장치와, 상기 기판을 감압하여 건조시키는 감압건조장치를 갖고, 상기 도포장치는 기판에 도포액을 토출하는 도포액 토출노즐과 상기 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키는 이동기구를 갖고, 상기 용제분위기 장치는 기판을 소정의 분위기로 유지하기 위한 챔버와, 공급관을 통해 상기 챔버내에 소정농도의 상기 도포액 용제증기를 공급하는 용제증기 공급기구를 갖고, 상기 감압건조장치는 기판이 수용된 용기내를 감압하는 감압기구를 갖는다. 따라서, 고점도의 도포액을 이용하여 엣지컷폭의 협소화를 도모하면서 기판상에 형성되는 도포막의 면내 균일성을 유지할 수 있다.
또, 다른 관점에 의하면 본 발명의 처리시스템은 기판에 도포액을 도포하는 도포장치와, 기판을 상기 도포액의 용제분위기에 쬐고 그 후 기판을 감압하여 건조시키는 감압건조장치를 갖고, 상기 도포장치는 기판에 도포액을 토출하는 도포액 토출노즐과, 해당 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키는 이동기구를 갖고, 상기 감압건조장치는 기판을 수용하고 해당 기판을 기체가 통하지 않도록 폐쇄 가능한 용기와, 공급관을 통해 상기 용기내에 소정농도의 상기 도포액의 용제증기를 공급하는 용제증기 공급기구와, 상기 용기내를 감압하는 감압기구를 갖는다.
이렇게 기판의 처리시스템은 상술한 이른바 한 번에 끝내는 도포방법을 실시할 수 있는 도포장치와 기판을 용제분위기에 쬘 수 있는 용제분위기 장치와, 기판을 감압하여 건조할 수 있는 감압건조장치를 갖든지 혹은 상기 도포장치와, 기판을 용제분위기에 쬐고 또한 기판을 감압하여 건조시키는 감압건조장치를 갖고 있으므로 상술한 본 발명의 처리방법을 최적으로 실시할 수 있다. 따라서, 고점도의 도포액을 이용하여 「엣지컷폭」의 협소화를 도모하면서, 기판상에 형성되는 도포막의 면내 균일성을 유지할 수 있다. 또 후자의 처리시스템에 따르면 기판을 용제분위기에 쬐는 공정과, 기판을 감압하여 건조시키는 공정을 같은 감압건조장치내에서 행할 수 있으므로 기판의 반송시간을 없앨 수 있다. 또 그만큼 처리시스템내에 많은 처리장치를 탑재할 수 있으므로 처리시스템의 처리능력이 향상된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 관해 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 기판의 처리시스템으로서의 도포현상 처리시스템(1) 구성개략을 도시하는 평면도이고, 도 2는 도포현상 처리시스템(1)의 정면도이며, 도 3은 도포현상 처리시스템(1)의 배면도이다.
도포현상 처리시스템(1)은 도 1에 도시하는 것과 같이 25장의 웨이퍼(W)를 카세트단위로 외부로부터 도포현상 처리시스템(1)으로 반입출하거나 카세트(C)로 웨이퍼(W)를 반입출하거나 하는 카세트스테이션(2)과, 도포현상 처리공정 중에서 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 각종 처리장치를 다단배치하여 이루어지는 처리스테이션(3)과, 이 처리스테이션(3)에 인접하여 설치되어 있는 미도시의 노광장치 사이에서 웨이퍼(W)의 인수를 하는 인터페이스부(4)를 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
카세트스테이션(2)에서는 재치부가 되는 카세트재치대(5)상의 소정의 위치에 복수의 카세트(C)를 X방향(도 1 중의 상하방향)으로 자유롭게 일렬재치되어있다. 그리고 이 카세트배열방향(X방향)과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W) 배열방향(Z방향;연직방향)에 대해 이송가능한 웨이퍼반송체(7)가 반송로(8)를 따라 이동이 자유롭게 설치되어 있고, 각 카세트(C)에 대해 선택적으로 액세스할 수 있게 되어 있다.
웨이퍼반송체(7)는 웨이퍼(W)의 위치조작을 하는 얼라이먼트기능을 구비하고 있다. 이 웨이퍼반송체(7)는 후술하는 바와 같이 처리스테이션(3)측의 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션장치(32)에 대해서도 액세스할 수 있도록 구성되어 있다.
처리스테이션(3)에서는 그 중심부에 주반송장치(13)가 설치되어 있고, 이 주반송장치(13)의 주변에는 각종 처리장치가 다단 배치되어 처리장치군을 구성하고 있다. 상기 도포현상 처리시스템(1)에 있어서는 4개의 처리장치군(G1, G2, G3, G4)이 배치되어 있고 제 1 및 제 2 처리장치군(G1, G2)은 도포현상 처리시스템(1)의 정면측에 배치되며, 제 3 처리장치군(G3)은 카세트스테이션(2)에 인접배치되고, 제 4 처리장치군(G4)은 인터페이스부(4)에 인접배치되어 있다. 또한 옵션으로 파선표 시한 제 5 처리장치군(G5)이 배면측에 별도배치가능하게 되어 있다. 상기 주반송장치(13)는 이들 처리장치군(G1, G2, G3, G4, G5)에 배치되어 있는 후술의 각종 처리장치에 대해 웨이퍼(W) 반입출이 가능하다. 또, 처리장치군의 수와 배치는 웨이퍼(W)에 실시되는 처리종류에 따라 다르고 처리장치군의 수는 하나 이상이면 4개가 아니어도 괜찮다.
제 1 처리장치군(G1)에서는 도 2에 도시하는 것과 같이, 상술한 이른바 한 번에 끝내는 요령으로 웨이퍼(W)에 도포액으로서의 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포장치(17)와, 노광후에 웨이퍼(W)를 현상처리하는 현상처리장치(18)가 아래로부터 순서대로 2단 배치되어 있다. 처리장치군(G2)의 경우도 동일하게 레지스트 도포장치(19)와, 현상처리장치(20)가 아래로부터 순서대로 2단으로 쌓여져 있다.
제 3 처리장치군(G3)에서는 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 냉각처리하는 쿨링장치(30), 레지스트액과 웨이퍼(W)의 정착성을 높이기 위한 부착장치(31), 웨이퍼(W)의 인수를 하기 위한 익스텐션장치(32), 웨이퍼(W)를 소정농도의 용제분위기에 쬐는 용제분위기장치(33, 34) 및 웨이퍼(W)를 감압하고 건조시키는 감압건조장치(35, 36)가 아래로부터 순서대로 7단으로 쌓여 있다.
제 4 처리장치군(G4)에서는 쿨링장치(40), 재치한 웨이퍼(W)를 자연냉각시키는 익스텐션 쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 쿨링장치(43), 노광후의 가열처리를 하는 포스트 익스포저 베이킹장치(44, 45), 현상처리후의 가열장치를 하는 포스트 베이킹장치(46, 47) 등이 아래로부터 순서대로 8단으로 적층되어 있다.
인터페이스부(4)의 중앙부에는 웨이퍼반송체(50)가 설치되어 있다. 이 웨이 퍼반송체(50)는 X방향(도 1 중 상하방향), Z방향(수직방향)의 이동과 θ방향(Z축을 중심으로 하는 회전방향)의 회전이 자유롭게 가능하도록 구성되어 있고, 제 4 처리장치군(G4)에 속하는 익스텐션 쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 주변노광장치(51) 및 미도시의 노광장치에 대해 액세스하고 각각에 대해 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성되어 있다.
다음으로 상술한 레지스트 도포장치(17)의 구성에 관해 설명한다. 도 4는 레지스트 도포장치(17)의 구성을 도시하는 종단면 설명도이고, 도 5는 레지스트 도포장치(17)의 구성을 도시하는 횡단면 설명도이다.
레지스트 도포장치(17)의 케이싱(60)내에는 도 4, 도 5에 도시하는 것과 같이 X방향(도 5 중의 상하방향)으로 긴 상면이 개구된 대략 상자형 외용기(61)가 설치되어 있다. 외용기(61)내에는 상면이 개구된 대략 상자형 형태이면서 그 속에서 웨이퍼(W)의 도포처리가 행해지는 내용기(62)가 설치되어 있다.
내용기(62)는 X방향으로 뻗어있는 2개의 레일(63)상을 이동이 자유롭게 설치되어 있고, 내용기(62) 하부에는 내용기(62)의 이동을 제어하는 모터 등을 구비한 내용기구동부(64)가 설치되어 있다. 이에 의해 웨이퍼(W)를 내용기(62)로 반입, 반출하는 경우에는 내용기(62)가 외용기(61)의 X방향 (+)방향쪽(도 5중 상방) 반송부(L)로 이동하고 웨이퍼(W)를 도포처리하는 경우에는 X방향 (-)방향쪽(도 5 중 하방) 처리부(R)로 이동할 수 있다. 또, 웨이퍼(W)에 대해 레지스트액을 도포할 때에도 내용기(62)를 소정의 타이밍으로 소정의 거리만큼 X방향으로 이동시킬 수 있게 되고, 내용기구동부(64)는 본 발명의 이동기구 요소가 된다.
내용기(62)내에는 웨이퍼(W)를 흡착하여 유지하는 유지대(65)가 설치되어 있다. 유지대(65)의 하방에는 상기 유지대(65)를 회전가능하게 하는 모터 등을 구비한 회전구동기구(66)가 설치되어 있다. 이로써 유지대(65)에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시키고 얼라이먼트를 행할 수 있다. 유지대(65)에는 초음파진동자(67)가 설치되어 있고 유지대(65)를 고주파수로 진동시킬 수 있다. 내용기(62)의 저부에는 내용기(62)내를 소정농도의 용제분위기로 유지하기 위한 용제 축적용 용제조(68)가 설치되어 있다.
내용기(62)의 저면에는 도 5에 도시하는 것과 같이 배기구(69)가 설치되어 있고 배기구(69)로부터 내용기(62)내의 분위기를 배기하므로써, 웨이퍼(W)주변 분위기를 소정 용제농도로 유지할 수 있게 되어 있다.
외용기(61)의 바깥쪽, Y방향 (-)방향쪽(도 5 중 왼쪽방향)의 미도시 세정부에는 도포시에 웨이퍼(W)상을 감싸는 웨이퍼(W)의 도포범위를 한정하는 마스크부재(70)가 대기되어 있다. 마스크부재(70)는 그 중앙부에 도포범위에 대응하는 개구부(70a)를 갖고 있다. 개구부(70a)는 원형상으로 형성되어 있고 웨이퍼(W)의 직경보다 좀 더 작은 직경을 갖고 있다.
마스크부재(70)는 미도시의 반송기구에 의해 내용기(62)내의 웨이퍼(W)상방으로 이동가능하도록 구성되어 있다. 내용기(62)의 내측벽에는 마스크부재(70)를 웨이퍼(W)상방에서 지지하는 마스크부재(71)가 설치되어 있다. 따라서, 처음에 마스크부재(70)를 외용기(61)의 Y방향 (-)방향쪽(도 5 중 왼쪽방향) 세정부에 대기시켜두고 웨이퍼(W)를 갖는 내용기(62)가 처리부(R)로 이동한 후에 상기 미도시의 반 송기구에 의해 마스크부재(70)를 내용기(62)내의 마스크지지부재(71)상으로 이동시킬 수 있다.
상술한 외용기(61)에는 외용기(61)의 처리부(R)측 상면을 덮는 개(蓋)부(80)가 고정설치되어 있다. 이로써 내용기(62)가 처리부(R)측으로 이동했을 때에 그 상방이 개부(80)로 덮이기 때문에 내용기(62)내의 분위기를 유지하기 쉬워진다. 개부(80)에는 온도조절가능한 히터(81)가 내장되어 있고 상기 용제탱크(68)내의 용제가 개부(80) 하면에 결로하는 것을 방지하고 있다. 개부(80)에는 X방향으로 뻗어있는 슬릿(80a)이 설치되어 있다. 이로써 후술할 도포액 토출노즐로서의 토출노즐(85)이 상기 슬릿(80a)내를 이동하고 상방 개부(80)에서 웨이퍼(W)를 향해 레지스트액을 토출할 수 있다.
웨이퍼(W)에 레지스트액을 토출하는 토출노즐(85)은 도 6에 도시하는 노즐이동기구(90)에 의해 웨이퍼(W)상방을 Y방향으로 이동이 자유롭게 구성되어 있다. 노즐이동기구(90)는 토출노즐(85)을 고정하는 홀더(91)를 갖고, 상기 홀더(91)는 슬라이더(92)에 설치되어 있다. 슬라이더(92)는 Y방향으로 뻗은 구동벨트(93) 일부에 고정설치되어 있다. 또, 구동벨트(93)는 개부(80)상에 설치된 베이스플레이트(94)상에 설치된 구동풀리(95)와 세로이동풀리(96)간에 걸려있다. 구동풀리(95)는 회전구동모터(97)에 의해 정회전, 반회전된다. 이런 구성에서 회전구동모터(97)에 의해 구동풀리(95)가 회전되고 구동벨트(93)가 이동하며 슬라이더(92)가 Y방향으로 슬라이드하여 토출노즐(85)이 개부(80)의 슬릿(80a)내를 왕복이동할 수 있다.
노즐이동기구(90)는 슬라이더(92)의 이동시에 슬라이더(92)의 요동을 억제하 는 가이드축(98a, 98b)을 갖는다. 가이드축(98a, 98b)은 구동벨트(93)의 상하에 평행하게 설치되어 있고 슬라이더(92)내를 관통하여 구동풀리(95), 세로이동풀리(96)의 블래킷(99 및 100)으로 연결되어 있다. 슬라이더(92)와 가이드축(98a, 99b)의 접촉면에는 에어가 공급될 수 있는 미도시의 간극이 설치되어 있고 상기 간극에 에어를 공급하므로써 슬라이더(92)와 가이드축(98a, 98b)의 접촉저항을 저감하며 슬라이더(92)가 부드럽게 슬라이드되도록 되어 있다.
토출노즐(85)을 유지하지 않는 쪽의 구동벨트(93)에는 슬라이더(92)와 중량적으로 균형잡힌 밸런스웨이트(101)가 설치되어 있고 슬라이더(92) 이동시에 발생하는 요동을 최소한으로 억제할 수 있도록 되어 있다.
이상의 구성에서 웨이퍼(W)상방의 토출노즐(85)을 Y방향으로 이동시키면서 웨이퍼(W)상에 레지스트액을 토출하고 또한 내용기(62)가 Y방향으로 간헐적으로 이동되므로써 이른바 한 번에 끝내는 요령으로 웨이퍼(W)전면에 레지스트액을 도포할 수 있다. 또한 이 본 실시예에서는 웨이퍼(W)와 토출노즐(85)을 상대적으로 이동시키는 이동기구는 내용기구동부(64)와 노즐이동기구(90)에 의해 구성되고 있다.
다음으로 상술한 용제분위기장치(33)에 관해 설명한다. 도 7은 용제분위기장치(33)의 구성개략을 도시하는 종단면 설명도이다.
용제분위기장치(33)는 케이싱(33a)내 위쪽에 상하이동이 자유로운 개체(蓋體)(110)와, 아래쪽에 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 재치대(111)를 갖고 있다. 개체(110)는 상면이 개구하고 하면이 개구한 대략 통형상을 하고 있고 재치대(111)는 두께가 있는 대략 원반형상을 하고 있다. 재치대(111) 외형은 개체(110) 외형보 다도 크게 형성되어 있고 개체(110)가 하강했을 때에 개체(110)와 재치대(111)가 일체로 되어 웨이퍼(W)를 소정의 분위기로 유지가능한 챔버로서의 처리실(S)을 형성할 수 있게 되어 있다. 개체(110) 하단부에 처리실(S)내의 분위기를 엄밀히 제어하기 위해 O링 등을 설치해도 좋다. 개체(110)는 실린더 등을 구비한 미도시의 개체승강기구에 의해 상하이동가능하다.
개체(110)의 상면 중앙부에는 처리실(S)내 분위기를 배기하기 위한 배기관(112)이 설치되어 있다. 배기관(112)은 흡인펌프(113)에 접속되어 있고 이 흡인펌프(113)의 가동에 의해 후술하는 바와 같이 처리실(S)내에 충만해 있는 용제분위기를 배기하고 처리실(S)내를 퍼지할 수 있다.
재치대(111)에는 재치대(111)의 상면에 돌출이 자유롭고 웨이퍼(W)가 승강가능한 승강핀(114)이 설치되어 있다. 이에 의해 웨이퍼(W)가 재치대(111)상에 재치가 자유롭게 되어 있다.
용제분위기장치(33)는 처리실(S)내에 소정농도의 레지스트액 용제증기를 공급하는 용제증기공급기구(115)를 갖고 있다. 이하, 용제증기공급기구(115)에 관해 설명한다.
용제증기공급기구(115)는 재치대(111)의 상면에 복수의 공급구(116)를 형성하고 처리실(S)에 연통하는 공급관(117)을 갖고 있다.
상기 공급관(117)의 일부에는 공급관(117)내를 흐르는 소정농도의 용제증기를 소정온도로 제어하는 온도제어장치(118)가 설치되어 있다. 온도제어장치(118)는 공급관(117)의 외주를 덮고 온도조절된 열교환유체를 유통가능한 관로(119)와, 상 기 관로(119)에 온도조절된 열교환유체인 항온수를 공급하는 공급부(120)를 갖고 있다. 이로써 공급부(120)에서 소정온도의 열교환유체를 관로(119)내에 공급하고 관로(119)로부터 공급관(117)으로 열을 전도시키므로써 공급관(117)내를 통과하는 용제증기를 소정온도로 온도제어할 수 있게 되어 있다.
공급관(117)은 그 상류부가 레지스트액의 용제증기를 공급관(117)에 공급하는 용제증기공급관(121)과 상기 용제증기의 캐리어가스가 되는 질소가스를 공급하는 가스공급관(122)으로 분기되어 있다.
용제증기공급관(121)에는 상기 용제증기공급관(121)내를 흐르는 용제증기 유량을 조절하는 제 1 조절밸브(123)가 설치되어 있다. 가스공급관(122)에도 캐리어가스의 유량을 조절하는 제 2 조절밸브(124)가 설치되어 있다. 이에 의해 공급관(117)에 유입되는 용제증기와 캐리어가스의 혼합비율이 조절되고 처리실(S)내에 공급되는 용제증기가 소정 농도로 조절된다. 제 1 조절밸브(123)와 제 2 조절밸브(124)는 그 개폐도를 제어부(125)로 제어하고 있고 용제증기가 설정농도가 되도록 제어된다.
용제증기공급관(121)은 용제공급원이 되는 탱크(126)의 상부에 연통되어 있고 상기 탱크(126)에는 액화된 용제가 축적되어 있다. 탱크(126)의 상부에는 탱크(126)내의 기상영역에 기체, 예를 들면 질소가스, 불활성기체를 공급하는 기체공급관(127)이 설치되어 있다. 이런 기체공급관(127)로부터의 기체공급에 의해 탱크(126)내에서 증발한 용제증기가 압송되고 탱크(126)에서 용제증기공급관(121)내에 용제증기가 흐르도록 되어 있다. 가스공급관(122)은 캐리어가스의 공급원이 되 는 고압 가스탱크(128)에 연통되어 있다.
이 예에 의하면 공급관(117), 용제증기공급관(121), 가스공급관(122), 제 1 조절밸브(123), 제 2 조절밸브(124), 제어부(125), 탱크(126) 및 가스탱크(128)에 의해 용제증기공급기구(115)가 구성되어 있다.
다음으로 상술한 감압건조장치(35)에 관해 설명한다. 감압건조장치(35)는 도 8에 도시하는 것과 같이 상하이동이 자유롭고 하면이 개구된 대략 통형상의 개체(130)와 개체(130)의 하방에 위치하고 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 재치부(131)를 갖고 있다. 재치부(131)는 두께가 있는 대략 원반형상으로 형성되어 있다. 개체(130)의 외형은 재치부(131)의 외형보다도 작게 형성되어 있고 개체(130)가 하강하므로써 개체(130)의 하단부와 재치부(131)가 밀착하여 웨이퍼(W)를 수용하는 용기(132)가 형성되게 되어 있다. 개체(130)의 하단부에는 용기(132)내를 기체가 통하지 않도록 하기 위한 O링(130a)이 외측과 내측에 2중으로 설치되어 있고 용기(132)내는 감압실(G)로 이용된다. 또한 개체(130)는 모터 등을 내장한 개체구동기구(도시생략)에 의해 상하이동이 자유롭다.
감압건조장치(35)는 용기(132)내를 감압하기 위해 감압기구(133)를 갖고 있다. 감압기구(133)는 용기(132)내의 분위기를 배기하기 위한 배기관(134)과 상기 배기관(134)을 통해 용기(132)내의 분위기를 소정압력으로 흡인하는 진공펌프(135)와, 상기 진공펌프(135)를 제어하는 펌프제어부(136)를 갖고 있다. 배기관(134)은 개체(130)의 상면 중앙부에 설치되어 있다. 이것에 의해 펌프제어부(136)에서 흡인압력이 제어된 진공펌프(135)가 작동하므로써 용기(132)내의 분위기를 흡인하여 용 기(132)내를 감압하고 용기(132)내에 기류를 발생시킬 수 있다.
배기관(134)에는 상기 배기관(134)을 통해 용기(132)내에 기체를 공급하는 공급부(137)가 접속되어 있다. 이로써 감압건조처리 후에 용기(132)내에 기체를 공급하여 감압상태를 회복시키거나 용기(132)내의 분위기를 퍼지시키거나 할 수 있다.
개체(130)의 내측으로, 재치부(131) 상방에는 감압시에 발생하는 기류의 방향을 제어하기 위한 정류판(139)이 설치되어 있다. 정류판(139)은 얇은 원반형상을 하고 있고 웨이퍼(W)에 대향하는 면이 웨이퍼(W)에 대해 평행하게 되도록 형성되어 있다.
정류판(139)은 정류판(139)을 상하로 이동가능하게 하는 승강기구(140)를 갖고 있다. 승강기구(140)는 실린더 등의 구동부(141)와 상기 구동부(141)의 구동을 제어하는 승강제어부(142)를 갖고 있다. 이것에 의해 소정의 타이밍으로 정류판(139)을 상하로 이동시키고 정류판(139)과 웨이퍼(W)의 거리를 조절할 수 있도록 되어있다.
재치부(131)에는 재치부(131) 상면에 돌출이 자유롭고 웨이퍼(W)가 승강가능한 승강핀(143)이 설치되어 있다. 이것에 의해 웨이퍼(W)가 재치부(131)상에 재치가 자유롭게 되어 있다.
다음으로 이상과 같이 구성되어 있는 도포현상 처리시스템(1)으로 이루어지는 웨이퍼처리 프로세스에 관해 설명한다.
우선, 웨이퍼반송체(7)가 카세트(C)에서 미처리 웨이퍼(W)를 한장 꺼내어 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 익스텐션장치(32)로 반송한다. 이어서 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해 부착장치(31)로 반입되고 웨이퍼(W)상에 레지스트액의 밀착성을 향상시키는 HMDS가 도포된다. 다음으로 웨이퍼(W)는 쿨링장치(30)로 반송되어 소정온도로 냉각된다. 그리고, 소정온도로 냉각된 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해 레지스트도포장치(17 또는 19)로 반송된다.
여기에서 레지스트도포장치(17)의 작용에 관해 상세히 설명하면 우선 웨이퍼(W)가 주반송장치(13)에 의해 레지스트도포장치(17)의 케이싱(60)내에 반입된다. 이 때 내용기(62)는 미리 반송부(L)에서 대기하고 있고 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해 직접 유지대(65)로 재치되어 흡착유지된다. 여기에서 회전구동기구(66)에 의해 미도시의 얼라이먼트기구에 의해 웨이퍼(W)의 노치 또는 올리플라를 검출하고 웨이퍼(W)는 소정의 위치로 결정된다. 다음으로 내용기구동부(64)에 의해 내용기(62)가 처리위부(R)로 이동된다. 그 후, 미도시의 세정부에 대기되어 있던 마스크부재(70)가 외용기(61)바깥에서 내용기(62)안으로 반송되고, 마스크지지부재(71)상에 재치된다.
다음으로 배기구(69)에서 재용기(62)내의 분위기를 배출하고 내용기(62)내를 소정의 용제분위기로 유지한다. 그리고 토출노즐(85)이 노즐이동기구(90)에 의해 웨이퍼(W)상의 소정위치, 즉 도포가 개시되는 START위치까지 이동되고 이른바 한 번에 끝내는 요령의 레지스트액 도포가 이루어진다. 또한 레지스트액에는 엣지컷폭을 작게하기 위해 점도가 높은 예를 들면 0.005 ~ 0.030Pa ·s가 이용된다.
여기에서 레지스트액의 도포경로쪽을 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이 우 선 토출노즐(85)이 START위치에서 Y방향 (+)방향(도 9의 오른쪽 방향)으로 소정 속도로 이동하면서 레지스트액을 웨이퍼(W)상에 토출한다. 그리고 토출노즐(85)은 웨이퍼(W)의 직경분보다도 긴 거리, 즉 웨이퍼(W)단부에서 외측으로 나온 위치까지 진행하여 마스크부재(70)상에서 일단 정지한다. 이 때에도 레지스트액은 계속해서 토출되고 이 웨이퍼(W)이외의 장소에 토출된 레지스트액은 마스크부재(70)에 의해 이수되어 배출된다. 그리고 내용기 구동부(64)에 의해 내용기(62)가 X방향으로 소정거리 벗어나고 웨이퍼(W)도 X방향으로 벗어난다. 그 후, 토출노즐(85)은 다시 돌아가 계속해서 레지스트액을 도포하면서 Y방향 (-)방향으로 이동하고 웨이퍼(W)바깥쪽까지 진행한 뒤 정지한다. 그리고 웨이퍼(W)가 소정거리 X방향으로 어긋나고 다시 토출노즐(85)은 다시 돌아가 웨이퍼(W)상에 레지스트액을 도포한다.
이상의 공정을 반복하여 토출노즐(85)이 도 9에 도시하는 END위치까지 오면 토출을 정지하고 도포가 종료된다. 이로써 토출노즐(85)의 궤적은 도 9에 도시한 바 대로 되어 웨이퍼(W)의 전면에 소위 한 번에 끝내는 요령으로 레지스트액이 도포된다.
웨이퍼(W)상에 레지스트액이 도포되면 유지대(65)에 설치되어 있는 고주파전동자(67)에 의해 웨이퍼(W)가 진동하고 웨이퍼(W)상의 레지스트액이 균일하고 평탄해져서 웨이퍼(W)상에 레지스트막(R)이 형성된다. 그러나, 본 실시예에서는 점성이 큰 레지스트액이 사용되고 있으므로 도 10에 도시하는 바와 같이 레지스트액이 충분히 균일해지지 않고 레지스트막(R) 표면에 요철이 나타난다.
레지스트액의 도포가 종료되면 마스크부재(70)가 미도시의 반송기구에 의해 외용기(61)내로부터 반출되고 그 후 내용기(62)가 내용기구동부(64)에 의해 반송부(L)로 이동된다. 그리고 주반송장치(13)에 의해 웨이퍼(W)가 케이싱(60)내로부터 반출되고 용제분위기장치(33)로 반송된다.
이어서, 용제분위기장치(33)의 작용에 관해 설명한다. 레지스트막(R)이 형성된 웨이퍼(W)가 주반송장치(13)에 의해 케이싱(33a)내로 반입된다. 이 때 개체(110)는 미도시의 개체승강기구에 의해 상승하고 웨이퍼(W)는 미리 상승하여 대기하고 있던 승강핀(114)으로 인도된다. 그리고 웨이퍼(W)는 재치대(111)상에 재치되고 개체(110)가 하강하여 처리실(S)이 형성된다.
그리고, 용제증기공급기구(115)가 작동하고 처리실(S)내에 소정농도의 용제증기가 공급되기 시작한다. 이 때 제 1 조절밸브(123)와 제 2 조절밸브(124)가 제어부(125)에 의해 제어된 개폐도로 각각 개방되고 용제증기가 고압 탱크(126)에서 용제증기공급관(121)으로, 질소가스가 고압가스탱크(128)에서 가스공급관(122)으로 각각 소정의 유량으로 공급된다.
이어서, 용제증기공급관(121)의 용제증기와 가스공급관(12)의 질소가스가 공급관(117)에서 소정 혼합비율로 혼합되고 소정농도 10%농도의 용제증기가 되어 처리실(S)내로 공급된다. 이 때 공급관(117)에서 온도제어장치(118)에 의해 소정온도인 상온에서 제어된다. 이것에 의해 처리실(S)내가 상온에서 10% 농도의 용제분위기로 치환된다. 그리고 이 용제분위기 내에 웨이퍼(W)가 소정시간 1분간 노출된다. 이 때 도 11에 도시하는 레지스트막(R) 표면에 용제증기가 접촉하고 레지스트막(R)의 표면점성이 저하하여 부드러워진다.
소정시간이 경과하면 제 1 조절밸브(123) 및 제 2 조절밸브(124)가 폐쇄되고 용제증기의 공급이 정지된다. 그리고 흡인펌프(113)가 가동되어 처리실(S)내의 용제증기가 배기관(112)으로부터 배기된다. 다음으로 개체(110)가 다시 상승하고 처리실(S)이 개방된다. 그리고 웨이퍼(W)가 승강핀(114)에 의해 상승하고 주반송장치(13)로 인도되어 용제분위기장치(33)바깥으로 반출된다. 이어서 웨이퍼(W)는 감압건조처리가 이루어지는 감압건조장치(35)로 반송된다.
감압건조장치(35)의 작용에 관해 설명한다. 우선 용제분위기장치(33)에 있어서 레지스트막(R)의 표면이 부드러워진 웨이퍼(W)가 감압건조장치(35)내로 반입된다. 이 때 개체(130)는 미도시의 개체구동기구에 의해 상승하고 웨이퍼(W)는 재치부(131)상에서 미리 상승하여 대기하는 승강핀(143)으로 인수된다. 그리고 승강핀(143)이 하강하고 웨이퍼(W)가 재치부(131)상에 재치된다.
다음으로 개체(130)가 하강하고 개체(130) 하단부가 재치부(131) 상면에 밀착하여 용기(132) 및 감압실(G)이 형성된다. 이 때 승강기구(140)에 의해 정류판(139)이 하강되고 정류판(139)이 웨이퍼(W)표면으로 근접한다.
그 후, 감압기구(133)의 진공펌프(135)가 작동되고 감압실(G) 분위기가 소정압력 0.013KPa으로 흡인되기 시작한다. 이와 함께 감압실(G)에 기류가 발생하고 도 12에 도시하는 것과 같이 웨이퍼(W) 상면에 웨이퍼(W) 중심부에서 외연부를 향해 강한 기류가 발생한다. 이에 의해 웨이퍼(W)표면의 레지스트막(R) 표면이 균일해지고 평탄화된다. 또 상기 감압에 의해 레지스트막(R)내의 용제가 증발하고 레지스트막(R)이 건조된다.
그 후, 소정시간의 감압건조처리가 이루어진 후, 진공펌프(135)가 정지되고 감압실(G)의 감압이 종료한다. 이어서 공급부(137)에서 배기관(134)을 통해 질소가스가 감압실(G)로 공급되고 감압실(G)의 압력이 회복된다. 그 후 감압실(G)이 대기압으로까지 회복되면 질소가스의 공급이 정지되고 개체(130)가 상승되어 감압실(G)이 개방된다. 그리고 반입시와 동일하게 웨이퍼(W)가 승강핀(143)에서 주반송장치(13)로 인도되고 감압건조장치(35)로부터 반출된다.
감압건조처리를 종료한 웨이퍼(W)는, 익스텐션 쿨링장치(41)로 반송되고 이어서 웨이퍼반송체(50)에 의해 주변노광장치(51), 노광장치(도시하지 않음)로 순차적으로 반송된다. 노광처리를 종료한 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송체(50)에 의해 익스텐션장치(42)로 반송되고 다음으로 주반송장치(13)에 의해 포스트 익스포저 베이킹장치(44 또는 45), 쿨링장치(40)로 순차반송되고 각 처리장치에서 소정의 처리가 실시된 후, 현상처리장치(18 또는 20)로 반송된다.
현상처리를 종료한 웨이퍼(W)는 주반송장치(13)에 의해 포스트베이킹장치(46 또는 47), 쿨링장치(43)로 순차 반송되고 각 처리장치에 있어서 소정의 처리가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 익스텐션장치(32)를 통해 웨이퍼반송체(7)에 의해 카세트(C)로 되돌아와 일련의 소정 도포현상처리가 종료된다.
이상의 실시예에 따르면, 도포현상 처리시스템(1)에 이른바 한 번에 끝내는 요령으로 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포장치(17)와, 웨이퍼(W)를 소정농도의 용제분위기에 쬐는 용제분위기장치(33)와, 웨이퍼(W)를 감압건조하는 감압건조장치(35)를 설치했으므로 이른바 한 번에 끝내는 요령으로 레지스트액을 도포한 후 에 웨이퍼(W)를 용제증기에 쬐고 레지스트막(R) 표면의 점성을 저하시킬 수 있다. 그리고 상기 레지스트막(R)의 표면 점성이 저하된 웨이퍼(W)를 감압건조처리하고 레지스트막(R) 표면을 평탄화할 수 있다. 이로써 엣지컷폭을 작게 할 수 있는 비교적 점성이 높은 레지스트액을 사용한 경우에 있어서도 소정의 막두께를 갖는 균일한 레지스트막(R)을 형성할 수 있다.
용제분위기장치(33)의 용제증기공급기구(115), 제 1 조절밸브(123)와 제 2 조절밸브(124)의 개폐도를 조절하고 용제증기의 농도를 제어하는 제어부(125)를 설치했으므로 처리실(S)내에 적절한 농도의 용제증기가 공급되고 웨이퍼(W)상 레지스트막(R)에 적당량의 용제증기를 공급할 수 있다. 이로써 웨이퍼(W)상의 레지스트막(R) 표면만을 적절히 연화시킬 수 있다. 또, 공급관(117)에 온도제어장치(118)를 설치했으므로 용제의 증발량에 영향을 주는 처리실(S)내의 온도를 적정 온도로 유지할 수 있고 안정된 처리를 할 수 있다.
감압건조장치(35)내에는 정류판(139)이 설치되어 있으므로 웨이퍼(W) 표면에 대해 평행한 기류가 형성되고 웨이퍼(W)상 레지스트막(R)의 평탄화를 보다 효과적으로 행할 수 있다. 정류판(139)을 상하이동시키는 승강기구(140)가 설치되어 있으므로 감압건조처리시에 정류판(139)을 웨이퍼(W)에 근접시켜서 웨이퍼(W)상에 형성된 기류의 유속을 증대시킬 수 있다. 이것에 의해 보다 확실히 레지스트막(R)의 평탄화를 도모할 수 있다.
이상의 실시예에서는 웨이퍼(W)를 소정의 용제분위기에 쬐는 처리와 감압건조하는 처리를 용제분위기장치(33)와 감압건조장치(35)의 두개의 장치를 이용하여 행하고 있지만, 이런 쌍방의 처리를 양쪽에서 행할 수 있는 장치를 이용해도 좋다. 구체적으로는 감압건조장치(35)에 용제분위기장치(33)의 용제공급기능을 설치하는 것이 제안된다. 이하 이런 경우를 제 2 실시예로 설명한다.
제 2 실시예에서는 도 13에 도시하는 바와 같이 감압건조장치(150)에 제 1 실시예와 동일한 구성을 갖는 용제증기공급기구(151)를 설치한다. 즉, 감압건조장치(150)에는 용기(132)내에 소정농도의 용제증기를 공급하는 공급관(152)이 설치되어 있다. 상기 공급관(152)은 재치부(131) 상면에 복수의 공급구(153)를 갖고, 재치부(131)상면에서 상방을 향해 소정농도의 용제증기가 분출되도록 되어있다.
공급관(152)의 상류부에는 용제공급원에서 공급관(152)으로 용제증기를 유입시키는 용제증기공급관(154)과, 캐리어가스공급원에서 공급관(152)으로 캐리어가스를 유입시키는 가스공급관(155)이 접속되어 있다. 용제증기공급관(154)에는 제 1 조절밸브(156)가 설치되어 있고 가스공급관(155)에는 제 2 조절밸브(157)가 설치되어 있다. 또 이들 제 1 조절밸브(156)와 제 2 조절밸브(157)는 제어부(158)에 의해 그 개폐도가 제어되도록 되어 있다.
용제공급원에는 용제가 축적된 탱크(159)가 설치되어 있고, 탱크(159)에는 탱크(159)내의 용제증기를 용제증기공급관(154)으로 압송하기위한 기체공급관(160)이 설치되어 있다. 캐리어가스의 공급원에는 가스탱크(161)가 설치되어 있다. 또 공급관(152)에는 공급관(152)내를 통하는 용제의 온도를 제어하는 온도제어장치(162)가 설치되어 있다. 온도제어장치(162)는 공급관(152)을 덮고 열교환유체, 항온수를 유통가능한 관로(163)와, 열교환유체의 온도를 조절하여 관로(163)내에 공급하는 공급부(164)로 구성되어 있다.
또한, 용제증기공급기구(152)이외의 구성은 제 1 실시예에서 기재한 감압건조장치(35)의 구성과 동일하다.
이런 구성의 용제증기공급기구(151)를 설치한 감압건조장치(150)의 작용을 설명한다. 우선 제 1 실시예에서 기재한 바와 같이 소위 한 번에 끝내는 요령으로 레지스트액이 도포된 웨이퍼(W)가 주반송장치(13)에 의해 감압건조장치(150)로 반입된다. 그리고 웨이퍼(W)가 승강핀(114)에 의해 재치부(131)에 재치되면 개체(130)가 하강하고 개체(130)와 재치부(131)가 일체가 되어 용기(132)가 형성되고 용기(132)내에 감압실(G)이 형성된다.
다음으로 승강기구(140)에 의해 정류판(139)이 상승되고 용제증기가 유입되기쉽도록 웨이퍼(W)상에 넓은 공간을 형성한다. 그리고 용제증기공급기구(151)가 가동되고 용기(132)내에 용제증기가 공급되기 시작한다. 이 때 제어부(158)에 의해 제 1 조절밸브(156)와 제 2 조절밸브(157)가 제어되고 소정농도 10% 농도의 용제증기가 공급된다. 또 상기 용제증기는 온도제어장치(162)에 의해 소정온도인 상온 23℃로 제어된다.
이런 소정농도의 용제증기에 의해 용기(132) 내가 충만되고 웨이퍼(W)가 소정시간 1분간 용제분위기에 노출된다. 그리고 1분경과후에 용제증기공급기구(151)가 정지되고 용제증기의 공급이 종료된다. 이런 처리에 의해 웨이퍼(W)상의 레지스트막(R) 표면에 적당량의 용제증기가 부착되고 점성이 저하된다.
다음으로 승강기구(140)에 의해 정류판(139)이 하강하고 웨이퍼(W) 표면에 근접된다. 이어서 제 1 실시예와 동일하게 진공펌프(135)가 작동되고 감압실(G) 분위기가 소정압력 1.013KPa로 흡인되기 시작한다. 이와 함께 감압실(G)에 기류가 발생하고 웨이퍼(W)상면에도 웨이퍼(W) 중심부에서 외연부를 향해 강한 기류가 발생한다. 이로써 웨이퍼(W)상의 레지스트막(R) 표면이 평탄화된다. 또, 동시에 레지스트막(R) 내의 용제가 증발되고 레지스트막(R)이 건조된다.
소정시간의 감압건조처리가 이루어진 후, 진공펌프(135)가 정지되고 감압실(G)의 감압이 종료된다. 이어서 공급부(137)에서 감압실(G)로 질소가스가 공급되고 용기(132)내의 압력이 회복된다. 그 후 감압실(G)의 압력이 대기압까지 회복되면 질소가스의 공급이 정지되고 이어서 개체(130)가 상승되어 감압실(G)이 개방된다. 그리고 웨이퍼(W)는 승강핀(114)에서 주반송장치(13)로 인도되어 감압건조장치(150)에서 반출된다.
이 제 2 실시예에 따르면, 웨이퍼(W)를 용제분위기에 쬐는 공정과, 웨이퍼(W)를 감압건조하는 공정을 하나의 처리장치로 할 수 있으므로 이런 처리시간이 단축된다. 또 이런 공정에 필요한 처리장치 수를 적게 할 수 있으므로 도포현상처리시스템(1)내에 보다 많은 처리장치를 탑재하고 처리능력을 향상시킬 수 있다.
이상의 실시예에서 기재한 정류판(139)에 온도조절기능을 설치해도 좋다. 예를 들면 도 14에 도시하는 것과 같이 정류판(139)에 원반형상의 정류판(139)내를 통과하는 순환관로(170)와, 순환관로(170)에 열교환유체를 공급하는 공급부(171)와, 열교환유체의 온도를 조절하는 조절부(172)를 갖는 온도조절장치(173)를 설치 한다. 순환회로(171)는 정류판(139)의 온도가 일정하게 조절되어, 정류판(139)의 한 단부에서 진입하고 정류판(139)내를 사행하여 진행하고 정류판(139)의 다른 단부에 관통하도록 설치된다. 그리고 감압건조장치(150)에 있어서 웨이퍼(W)가 감압건조처리될 때에 정류판(139)의 온도를 상승시키도록 한다. 이로써 증발된 용제가 정류판(139)에 접촉하여 결로하는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 실시예에서는 정류판(139)은 정류판(139)면내에 있어서 균일한 온도로 승온가능했지만, 정류판(139)에 있어서 웨이퍼(W) 중심부에 대향하는 부분과 웨이퍼(W)의 외연부에 대향하는 부분을 다른 온도로 승온할 수 있도록 해도 좋다. 이러한 경우, 도 15에 도시한 바와 같이 정류판(139)에 두개의 별개의 온도조절장치(180 및 181)를 설치한다. 온도조절장치(180)는 정류판(139)의 중심부를 환상으로 통과하는 순환관로(183)와, 순환관로(183)에 열교환유체를 공급하는 공급부(184)와, 상기 열교환유체의 온도를 조절하는 조절부(185)를 갖는다. 또 온도조절장치(181)는 정류판(139)의 외연부를 환상으로 통과하는 순환관로(186)와, 온도조절장치(180)와 같은 공급부(187) 및 조절부(188)를 갖는다.
그리고 온도조절장치(181)의 설정온도를 온도조절장치(180)의 설정온도보다도 높게 설정하고 정류판(139)의 외연부 온도를 정류판(139)의 중심부 온도보다도 높게한다. 이것에 의해 증발한 용제가 접촉하기 쉬운 정류판(139)의 외연부에 있어서 용제의 결로를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 실시예에서는 용제공급원인 탱크(126) 상부에 기체공급관(127)을 설치하고 탱크(126)내의 기상부에 기체를 공급하고 탱크(126)내의 용제증기를 용제증기 공급관(121)에 압송했지만 다른 방법으로 용제공급을 해도 좋다.
예를 들면, 도 16에 도시하는 바와 같이 탱크(190) 저부에는 다공질의 부재로 이루어지는 기포발생부재(191)를 설치하고 상기 기포발생부재(191)에 소정의 기체인 질소가스를 공급하는 이음매(192)를 설치한다. 그리고 이음매(192)에서 질소가스가 기포발생부재(191)에 공급되면 미세한 질소가스 기포가 액체용제내에 발생하고 상기 액체용제가 기포내에 용해된다. 그리고 용제가 용해된 기포가 탱크(190)상부로 부상하고 탱크(190)상부에 모인 기포로 이루어지는 용제증기가 용제증기공급관(153)으로 공급된다. 이것에 의해 질소가스를 탱크 상부에 공급하는 경우에 비해 질소가스와 액체용제와의 접촉면적이 증대되기 때문에 보다 많은 용제증기를 효율적으로 공급할 수 있다. 또한 도 17에 도시하는 바와 같이 탱크(190)에 가열부재(195)를 설치하여 액체용제가 기포로 용해되는 것을 촉진시킬 수 있도록 해도 좋다.
상기한 설명중, 도 15에 도시한 온도조절기능을 갖는 정류판(139)을 대신해 도 18에 도시한 정류판(201)을 사용해도 좋다.
이 정류판(201)내에는 동심원상으로 온도조절용 히터(202, 203, 204, 205)가 설치되어 있다. 각 히터(202, 203, 204, 205)는 제어장치(206)에 의해 각각 독립제어된다.
이런 구성을 갖는 정류판(201)에 의하면 도 19에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W) 중앙부에 대향하는 부분과 웨이퍼(W) 외연부에 대향하는 부분을 다른 온도로 조절하는 것이 가능하고 외연부에 대향하는 부분에 근접할수록 차례로 온도가 높아지도록 조절할 수 있다.
그에 따라 웨이퍼(W)의 주연부 레지스트막에서의 증발을 크게하여 전체적으로 웨이퍼(W)상의 레지스트막을 균일하게 할 수 있다.
히터(202, 203, 204, 205)에는 제어가 용이한 페르체소자를 사용해도 좋다.
상기한 실시예에서는 웨이퍼(W) 표면에 레지스트액을 도포한 후, 레지스트액의 용제분위기에 쬐고 그 후 웨이퍼(W)를 감압건조하도록 했지만, 상기 용제분위기에 쬐는 것을 대신해 용기내에서 일단 가압하도록 해도 좋다.
도 20에는 그러한 처리방법을 실시하기 위한 감압건조장치(211)가 도시되어 있다. 이 감압건조장치(211)는 공급관(152)을 통해 용기(132)내에 불활성가스인 질소가스를 공급하는 가스공급원(212), 유량을 콘트롤하는 매스플로콘트롤러(213), 밸브(214)를 구비하고 있다.
감압건조장치(211)를 사용한 처리방법에 관해 설명하면 웨이퍼(W) 표면에 레지스트액을 도포한 후 그 웨이퍼(W)를 용기(132)내로 반입한 후, 용기(132) 내에 질소가스를 공급하고 용기(132)내를 2기압정도로 가압한다. 가압 정도는 매스플로콘트롤러(213)와 진공펌프(135)의 제어에 의해 임의의 수치로 실현할 수 있다.
그 후, 가스공급원(212)의 밸브(214)를 폐쇄하고 용기(132) 내를 감압하여 웨이퍼(W)상의 레지스트막을 감압건조시킨다. 이렇게 일단 가압하는 공정을 채용하면 웨이퍼(W)상에 도포된 레지스트액이 웨이퍼(W)에 잘 스며들고 그 후 감압건조할 때에 레지스트막(R)의 표면을 평탄화할 수 있다. 따라서 엣지컷폭을 작게 할 수 있는 비교적 점성이 높은 레지스트액을 사용한 경우에 있어서도 소정의 막두께를 갖 는 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다.
또한, 상기한 가압공정시에 용기(132)와 웨이퍼(W)를 가열하도록 해도 좋다. 이 경우, 상기한 온도조절기능을 갖는 정류판(139, 201)을 사용할 수 있다. 또 재치부(131)내에 히터와 페르체소자를 설치하여 웨이퍼(W)의 온도를 제어하도록 해도 좋다.
예를 들어, 가압시에는 30 ~ 35℃로 용기(132)내의 온도를 유지하거나 웨이퍼(W)온도를 제어하면 좋다. 이것에 의해 웨이퍼(W)상에 도포된 레지스트액의 점성이 저하하고 가압에 의한 작용과 함께 다음 감압건조시의 평탄화에도 좋다.
온도조절기능을 갖는 정류판의 구조는 하면, 즉 웨이퍼(W)와 대향하는 면에 열전도율이 양호한 재질인 알루미늄과 스텐레스 스틸을 사용하고 그 상층에는 열전도율이 낮은 석영유리를 이용하면 좋다.
그에 따라 히터패턴에 기인하는 열복사의 편차를 억제할 수 있고 레지스트막의 균일성에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
또, 도 20에 도시한 감압건조장치(211)를 사용하면 다음과 같은 프로세스를 실시할 수 있다.
즉, 웨이퍼(W)를 용기(132)내에 반입한 후, 감압건조중에 정류판(139)을 상하이동시키고 레지스트막의 막두께 균일성을 향상시키는 방법이다.
예를 들면, 웨이퍼(W)를 용기(132)내에 반입하고 감압을 개시한 직후는 정류판(139)의 하면과 웨이퍼(W) 표면간의 갭(d)을 상대적으로 긴 5㎚정도로 유지한다. 이것에 의해 아직 건조중에 있는 웨이퍼(W) 표면 레지스트막의 막두께가 조정된다. 이어서 다음으로 정류판(139)을 하강시켜서, 아까보다는 상대적으로 갭(d)을 짧게 1㎚정도로 한다. 이것에 의해 웨이퍼(W)상의 레지스트막을 단부쪽으로 보내고 전체적으로 박막화하여 평탄한 상태에서 건조시킬 수 있다. 이런 프로세스에서는 상기한 일단 가압하는 공정은 불필요하다.
이상과 같은 감압건조공정에 있어서 용기(132)내 압력은 0.2 x 133.322Pa ~ 5 x 133.322Pa 정도(0.2Torr ~ 5.0Torr), 보다 바람직하게는 1.0 x 133.322 Pa(1Torr)전후가 바람직하다.
이러한 프로세스에 있어서도 정류판에 상기한 온도조절가능한 정류판(139, 201)을 사용하여 온도를 제어해도 좋다. 이 경우 갭(d)을 상대적으로 길게 유지하는 동안은 웨이퍼(W)의 온도를 상온보다도 낮은 온도인 15℃정도로 하고 레지스트막에서의 용제 휘발을 억제한다. 갭(d)을 상대적으로 짧게 한 경우에는 웨이퍼(W) 온도를 상온인 23℃로 제어하는 것이 바람직하다. 따라서 이런 프로세스에 사용하는 정류판은 웨이퍼(W)를 그 온도로 제어할 수 있는 온도조절기능을 가질 필요가 있다. 혹은 재치부(131)내 그러한 범위에 웨이퍼(W)온도를 제어할 수 있는 온도조정장치인 페르체소자를 설치해 두어도 좋다.
도 20에 도시한 감압건조장치(211)에서는 정류판(319)을 상하이동시키는 승강기구(140)가 정류판(139)을 상방으로부터 상하이동시키는 구성을 갖고 있었지만, 도 21에 도시한 바와 같이 정류판(139)을 하방으로부터 상하이동시키는 구성이라도 괜찮다. 또 승강기구(140)의 구동계인 펄스제어되는 모터를 채용하면 상기한 바와 같은 ㎜단위에서의 정류판(139) 상하이동이 쉬워진다. 또한 이 예에 있어서는 용기(132)로의 웨이퍼(W) 반입출은 측부에 설치된 게이트밸프(132a)를 통해 이루어진다.
이상의 실시예에서는 도포액으로서 레지스트액을 적용하고 레지스트막을 형성하는 도포현상 처리시스템에 관해 적용한 것이었지만, 본 발명은 다른 도포액, 예를 들면 절연재료 등을 사용하고 SOD(Spin on Dielectric), SOG(Spin on glass), Low-k막(유기실리콘산화막) 등의 층간절연막을 형성하는 막형성처리시스템에 있어서도 적용할 수 있다.
또, 이상에서 설명한 실시예는 반도체 웨이퍼 디바이스제조 프로세스의 포토리소그래피 공정에 있어서의 웨이퍼 도포현상 처리시스템에 관해 적용한 것이었지만 본 발명은 반도체 웨이퍼 이외의 기판인 LCD기판, 레티클기판 등의 처리시스템에 있어서도 적용할 수 있다.
또 이상의 설명의 배기관 등에 있어서 「관」은 물론 튜브인 경우라도 완전히 동일한 작용효과를 가져오므로 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에 의하면 소위 한 번에 끝내는 요령의 도포방법을 사용하므로써 도포액의 소량화를 꾀할 수 있다. 또 상기 도포방법에서 기판의 도포처리를 하는 경우라도 고점도의 도포액을 이용하고 엣지컷폭을 작게 하면서 기판의 면내 균일성도 확보할 수 있다.

Claims (25)

  1. 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키면서 상기 도포액 토출노즐을 통해 기판상에 도포액을 토출하고 기판표면에 도포액을 도포하는 공정과,
    그 후, 상기 기판을 상기 도포액의 용제분위기에 쬐는 공정과,
    그 후, 기판이 수용된 용기내를 감압하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키면서 상기 도포액 토출노즐을 통해 기판상에 도포액을 토출하고 기판표면에 도포액을 도포하는 공정과,
    그 후, 기판이 수용된 용기내를 가압하는 공정과,
    그 후, 기판이 수용된 용기내를 감압하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    불활성가스를 상기 용기내에 공급하므로써 용기내를 가압하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    불활성가스는 질소가스인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    가압시에는 기판 온도를 상승시키고 감압시에는 기판의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 기판에 도포액을 도포하는 도포장치와,
    기판을 상기 도포액의 용제분위기에 쬐는 용제분위기장치와,
    상기 기판을 감압하여 건조시키는 감압건조장치를 갖고,
    상기 도포장치는 기판에 도포액을 토출하는 도포액 토출노즐과,
    상기 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키는 이동기구를 가지며,
    상기 용제분위기장치는 기판을 소정의 분위기로 유지하기 위한 챔버와,
    공급관을 통해 상기 챔버내에 소정농도의 상기 도포액의 용제증기를 공급하는 용제증기공급기구를 갖고,
    상기 감압건조장치는 기판이 수용된 용기내를 감압하는 감압기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 용기에는 상기 용기내의 분위기를 배기하는 배기관과,
    상기 배기관으로부터의 배기에 의해 발생하는 기류 방향을 제어하는 정류판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 정류판의 기판에 대향하는 면은 상기 기판에 대해 평행인 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 정류판을 상하로 이동시키는 승강기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 정류판의 온도를 조절하는 온도조절장치를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 정류판의 상기기판의 중앙부에 대향하는 부분과,
    상기 기판의 외연부에 대향하는 부분을 다른 온도로 조절가능한 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 정류판의 상기 기판 중앙부에 대향하는 부분과,
    상기 기판의 외연부에 대향하는 부분을 다른 온도로 조절가능하고 또한 외연부에 대향하는 부분에 근접할수록 차례로 온도가 높아지도록 조절가능한 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  13. 청구항 6에 있어서,
    상기 공급관내를 통하는 상기 소정농도의 용제증기온도를 제어하는 온도제어장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  14. 청구항 6에 있어서,
    상기 용제증기공급기구는 상기 도포액의 용제증기농도를 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 용제증기공급기구는 상기 공급관에 상기 도포액의 용제증기를 유입시키기 위한 용제증기공급관과,
    상기 공급관에 상기 용제증기의 캐리어가스를 유입시키기 위한 가스공급관을 갖고,
    상기 용제증기공급관 및 가스공급관에는 유량을 조절하는 조절밸브가 각각 설치되어 있으며,
    상기 조절밸브는 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기판처리 시스템.
  16. 기판에 도포액을 도포하는 도포장치와,
    기판을 상기 도포액의 용제분위기에 쬐고 그 후 기판을 감압하여 건조시키는 감압건조장치를 갖고,
    상기 도포장치는 기판에 도포액을 토출하는 도포액 토출노즐과,
    상기 도포액 토출노즐과 기판을 상대적으로 이동시키는 이동기구를 가지며,
    상기 감압건조장치는 기판을 수용하고 상기 기판을 기체가 유통되지 않도록 폐쇄가능한 용기와,
    공급관을 통해 상기 용기내에 소정농도의 상기 도포액의 용제증기를 공급하는 용제증기공급기구와,
    상기 용기내를 감압하는 감압기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 용기에는 상기 용기내의 분위기를 배기하는 배기관과,
    상기 배기관으로부터의 배기에 의해 발생하는 기류의 방향을 제어하는 정류판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 정류판의 기판에 대향하는 면은 상기 기판에 대해 평행인 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 정류판을 상하로 이동시키는 승강기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 정류판의 온도를 조절하는 온도조절장치를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 정류판의 상기 기판 중앙부에 대향하는 부분과,
    상기 기판의 외연부에 대향하는 부분을 다른 온도로 조절가능한 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 정류판의 상기 기판 중앙부에 대향하는 부분과,
    상기 기판의 외연부에 대향하는 부분을 다른 온도로 조절가능하고 또한 외연부에 대향하는 부분에 근접할수록 차례로 온도가 높아지도록 조절가능한 것을 특징 으로 하는 기판처리시스템.
  23. 청구항 16에 있어서,
    상기 공급관내를 통하는 상기 소정농도의 용제증기온도를 제어하는 온도제어장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  24. 청구항 16에 있어서,
    상기 용제증기공급기구는 상기 도포액의 용제증기농도를 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 용제증기공급기구는 상기 공급관에 상기 도포액의 용제증기를 유입시키기 위한 용제증기공급관과,
    상기 공급관에 상기 용제증기의 캐리어가스를 유입시키기 위한 가스공급관을 갖고,
    상기 용제증기공급관 및 가스공급관에는 유량을 조절하는 조절밸브가 각각 설치되어 있으며,
    상기 조절밸브는 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
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