KR101216872B1

KR101216872B1 - 액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체

Info

Publication number: KR101216872B1
Application number: KR1020100100638A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 사까모또
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-12-28
Also published as: TW201133588A; CN102078850A; KR20110042014A; TWI474386B; JP2011086826A; CN102078850B; JP4983885B2

Abstract

본 발명의 과제는 기판을 회전시키면서 기판에 대해 액처리하는 데 있어서, 컵 내의 배기량을 억제하면서, 컵으로부터의 미스트의 튐을 억제하여, 기판으로의 미스트의 부착을 저감시킬 수 있는 액처리 장치 및 액처리 방법을 제공하는 것이다.
웨이퍼(W)로의 레지스트의 토출을 행하고 있는 동안에, 유로 형성 부재(50)로부터 외측 컵(42)의 내벽면을 타도록, 세정액을 토출시켜, 외측 컵(42)의 내벽에 세정액의 액막을 형성시킨다. 웨이퍼(W)로부터 떨쳐내어진 레지스트는 세정액의 액막에 의해 포착된다. 레지스트를 포착한 세정액은 외측 컵(42)의 저부에 형성된 홈통부(53)에 회수되어, 다시 유로 형성 부재(50)로부터 외측 컵(42)의 내벽면으로 토출된다.

Description

액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체{LIQUID PROCESSING APPARATUS, LIQUID PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}

본 발명은 노즐로부터, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판에 처리액을 공급하는 동시에 기판을 회전시키면서 액처리를 행하는 기술 분야에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중에는, 기판에 처리액을 공급하는 동시에 기판을 회전시키면서 액처리를 행하는 공정이 있다. 구체적으로는, 예를 들어 레지스트액을 스핀 코팅에 의해 기판으로 공급하는 공정, 기판의 표면에 레지스트막이 형성된 후, 기판의 주연부의 레지스트를 제거하기 위해 용제를 공급하는 공정, 기판의 현상 처리 후에 기판을 세정액에 의해 세정하는 공정, 기판의 표면을, 예를 들어 파티클의 제거를 위해 세정하는 공정 등을 들 수 있다. 또한, 세정 공정의 경우에는, 세정액이 처리액으로 된다.

이들 처리는, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 스핀 척(11)과, 이 스핀 척(11)을 회전시키는 회전 구동부(12)와, 웨이퍼(W)에 처리액을 공급하기 위한 처리액 노즐(13)과, 상기 스핀 척(11)의 주위를 둘러싸고, 하부에 폐액로(14), 배기관(15)이 접속된 컵(20)을 구비하고 있다. 또한, 컵(20)의 상방에는 팬 필터 유닛(FFU)(16)이 설치되어, 당해 FFU(16)로부터의 기체의 공급과 배기관(15)으로부터의 흡인 배기가 맞물려, 컵(20) 내에 하강 기류가 형성된다.

상기 배기관(15)은 공장 배기에 접속되어, 컵(20)의 분위기를 배기할 수 있지만, 환경으로의 배려 등으로부터 배기량을 가능한 한 억제하는 것이 요청되고 있다. 그러나, 컵(20) 내의 배기량이 불충분한 경우에는, 컵(20) 내의 하강 기류가 역류하여, 처리액의 미스트가 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 파티클로 되는 문제가 있다.

또한, 웨이퍼(W)가 대구경화되는 경향에 있고, 이에 수반하여 웨이퍼(W)의 주속도가 커지므로, 컵(20) 내에 있어서의 역류가 일어나기 쉬워진다.

한편, 특허 문헌 1 및 2에는 컵의 내벽면에 세정액을 토출하는 토출구를 형성하여, 당해 내벽면을 따라서 세정액을 흘려, 컵 내를 세정하는 장치가 게재되어 있다. 그러나, 이들 장치는 컵의 배기량의 저감이 요구되는 과제에 대해서는 기재되어 있지 않고, 또한 기판으로의 액처리 후에 세정을 행하므로, 세정하고 있는 동안은 다음의 웨이퍼를 액처리할 수 없어 웨이퍼의 제조 효율의 향상에는 그다지 기여한다고는 생각되지 않는다.

일본 특허 출원 공개 평4-200673호 공보 일본 특허 출원 공개 평5-251327호 공보

본 발명은, 이와 같은 사정 하에 이루어진 것으로, 그 목적은 기판을 회전시키면서 기판에 대해 액처리하는 데 있어서, 컵 내의 배기량을 억제하면서, 컵으로부터의 미스트의 튀어 오름을 억제하여, 기판으로의 미스트의 부착을 저감시킬 수 있는 액처리 장치 및 액처리 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 액처리 장치는,

기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지된 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 처리를 행하는 액처리 장치에 있어서,

상기 기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구와,

상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 둘러싸는 컵과,

상기 컵의 하방측으로부터 당해 컵 내의 분위기를 흡인 배기하기 위한 흡인 배기부와,

상기 기판을 회전시켜 처리액이 당해 기판으로부터 떨쳐내어질 때에, 당해 처리액의 미스트를 포착하기 위한 미스트 포착액을, 상기 기판과 동일한 높이이거나 그것보다도 높은 위치로부터 상기 컵의 내주면으로 공급하기 위해 상기 컵의 둘레 방향을 따라서 형성된 미스트 포착액의 공급구를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액처리 장치는 이하의 구성을 취해도 좋다.

1. 상기 미스트 포착액의 공급구는 미스트 포착액의 토출의 방향이 기판의 회전과 동일한 방향이다.

2. 상기 미스트 포착액의 공급구로부터의 미스트 포착액의 공급량을 조정하기 위한 공급량 조정부와,

상기 기판의 회전수에 따라서 포착액의 공급량을 설정한 데이터를 기억하는 기억부와,

상기 데이터로부터 기판의 회전수에 따른 공급량을 판독하여, 이 공급량으로 되도록 상기 공급량 조정부를 제어하는 제어부를 구비한 구성.

3. 상기 미스트 포착액은 기판을 세정하기 위한 세정액이다.

4. 상기 공급구보다도 하방측에 설치되어, 상기 미스트 포착액을 회수하기 위한 회수부와, 이 회수부에서 회수한 상기 미스트 포착액을 상기 공급구에 순환시키는 순환부를 구비한 구성.

또한, 본 발명에 관한 액처리 방법은,

기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지된 기판에 처리액을 공급하여 처리를 행하는 액처리 방법에 있어서,

기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지시키는 공정과,

다음에, 기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 동시에 당해 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하는 공정과,

상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 둘러싸는 컵 내의 분위기를 흡인 배기하는 공정과,

상기 기판을 회전시켜 처리액이 당해 기판으로부터 떨쳐내어질 때에, 당해 처리액의 미스트를 포착하기 위한 미스트 포착액을, 상기 기판과 동일한 높이이거나 그것보다도 높은 위치에서 컵의 둘레 방향을 따라서 형성된 공급구로부터 상기 컵의 내주면에 공급하여, 처리액의 미스트를 포착하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기판을 회전시켜 처리액이 당해 기판으로부터 떨쳐내어질 때에, 미스트 포착액을 컵의 내주면에 공급하여 이 포착액에 처리액의 미스트를 포착하고 있으므로, 기판으로부터 비산하여 컵 내벽에 충돌한 미스트의 반사가 억제된다. 컵 내벽에서 미스트가 반사되어도, 컵 내의 분위기의 흡인 배기량을 크게 하면, 컵 내로부터 역류하는 미스트량이 억제되지만, 본 발명에 따르면, 컵 내의 분위기의 흡인 배기량을 억제하면서 컵 밖으로의 미스트의 비산을 저감시킬 수 있다. 이와 같이 컵 내의 분위기의 흡인 배기량을 작게 할 수 있으므로, 공장 내에 있어서 처리 장치에 대한 배기 용량의 할당이 작아지는 상황에 대응할 수 있다고 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 레지스트 도포 장치의 종단면도.
도 2는 상기 레지스트 도포 장치의 외측 컵과 웨이퍼의 위치 관계를 설명하는 설명도.
도 3은 상기 레지스트 도포 장치의 외측 컵의 사시도.
도 4는 유로 형성 부재와 외측 컵의 관계를 나타내는 사시도.
도 5는 세정액 토출구를 도시하는 정면도 및 사시도.
도 6은 세정액 순환부의 구성을 모식적으로 도시한 모식도.
도 7은 상기 레지스트 도포 장치를 제어하는 제어부의 구성을 도시한 구성도.
도 8은 웨이퍼의 도포 레시피와 세정액의 토출량의 대응 관계를 나타낸 그래프.
도 9는 웨이퍼의 회전수와 세정액의 토출량의 관계를 나타낸 표.
도 10은 세정액 토출구로부터 세정액이 토출되고 있는 모습을 설명하는 설명도.
도 11은 웨이퍼로부터 떨쳐내어진 레지스트 미스트가 세정액에 의해 포착되는 모습을 설명하는 설명도.
도 12는 웨이퍼로부터 떨쳐내어진 린스액이 세정액에 의해 포착되는 모습을 설명하는 설명도.
도 13은 미스트의 비산량과 세정액의 토출량의 상관 관계를 나타낸 상관도.
도 14는 다른 실시 형태에 관한 레지스트 도포 장치의 세정액 토출구를 모식적으로 도시한 모식도.
도 15는 다른 실시 형태에 관한 레지스트 도포 장치의 세정액 토출구를 모식적으로 도시한 모식도.
도 16은 상기 세정액 토출구로부터 세정액이 토출되는 모습을 모식적으로 도시하는 모식도.
도 17은 종래의 레지스트 도포 장치의 종단면도.

본 발명에 관한 액처리 장치를 레지스트 도포 장치에 적용한 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이 레지스트 도포 장치는 진공 흡착함으로써 웨이퍼(W)를 수평으로 보유 지지하는 스핀 척(31)을 구비하고 있다. 이 스핀 척(31)은 하방으로부터 접속된 회전 구동부(32)에 의해 승강 가능하고, 연직축 주위로 회전하는 것이 가능하다. 상기 스핀 척(31)의 주위를 둘러싸도록 하여 컵(40)이 설치되고, 당해 컵(40)은 내측 컵(41)과, 외측 컵(42)으로 구성되어 있다.

상기 내측 컵(41)은 스핀 척(31)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 하방에 위치하고, 웨이퍼(W)의 이면측 주연부와 근접하여 대향하는 위치로부터 외측 하방으로 경사진 환형상의 가이드부(41a)와, 이 가이드부(41a)의 내주연에 연속하여, 중앙부가 스핀 척(31)에 의해 관통된 수평한 원판부(41b)로 구성된다. 상기 가이드부(41a)는 웨이퍼(W)로부터 흘러내려 떨어진 레지스트액이 흘러내리는 것을 가이드(안내)하는 역할을 갖고 있다. 상기 외측 컵(42)은 내측 컵(41)의 외측을 둘러싸서 설치되고, 그 상부 테두리가 스핀 척(31)에 보유 지지된 웨이퍼(W)와 동일하거나 대략 낮은 위치에 설정된 원통부(42a)와, 이 원통부(42a)의 상부 테두리로부터 내측 상방을 향해 비스듬히 연신된 경사벽(42b)을 구비하고 있다.

상기 내측 컵(41)의 외벽면과 외측 컵(42)의 내벽면으로 둘러싸이는 환형상 공간은 환형상 유로(44)로서 형성된다. 이 환형상 유로(44)는 컵(40)의 내부를 흐르는 하강 기류나, 회전하고 있는 웨이퍼(W)로부터 떨쳐내어진 레지스트나 세정액이 흐르는 유로로 된다.

외측 컵(42)의 저부에는 후술하는 홈통부(53)가 형성되고, 당해 홈통부(53)에 인접하여 하방으로부터 폐액로(34)가 접속되어 있다. 또한, 상기 폐액로(34)로부터 스핀 척(31) 근처의 위치에 2개의 배기관(35)이 삽입되는 형태로 설치되어, 배기관(35)의 측벽에 의해 기체와 액체를 분리하는 것이 가능해진다. 상기 홈통부(53)를 넘친 액은 폐액로(34)로부터 폐액된다. 상기 배기관(35)은 하류에서 각각 합류하여, 도시하지 않은 댐퍼를 통해, 예를 들어 공장의 배기 덕트에 접속되어 있다.

여기서, 외측 컵(42)의 경사벽(42b)으로부터 스핀 척(31)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 주연부까지의 수평 방향의 거리에 관하여 서술한다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 반경을 r(㎜), 스핀 척(31)의 중심점으로부터 수평으로 연신된 직선 상에 있어서의 경사벽(42b)과 교차하는 점까지의 거리를 R(㎜)로 하고, 웨이퍼(W)의 접선과, 이 접선과 경사벽(42b)의 교점에 형성되는 접선이 이루는 각도를 θ로 하면, 각도(θ)는 식θ＝COS^-1(r/R)로 나타낼 수 있다. 이 각도(θ)를 작게 한 쪽이 레지스트가 외측 컵(42)으로부터 반사되기 어려우므로, 상기한 계산식으로부터 거리(R)가 반경(r)에 가까운 값으로 되는 것이 좋다. 즉, 각도의 관점으로부터는, 웨이퍼(W)의 주연으로부터 경사벽(42b)까지의 거리가 가까운 쪽이 좋다. 그러나, 거리의 관점으로부터는, 당해 거리가 지나치게 가까운 경우에, 웨이퍼(W)로부터 비산한 레지스트 미스트가 외측 컵(42)으로부터 튀어, 웨이퍼(W)에 부착되어 버린다. 따라서, 스핀 척(31)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면의 주연으로부터 경사벽(42b)까지의 수평 방향의 거리는 각도의 관점 및 거리의 관점으로부터 액의 튐이 적은 거리, 예를 들어 10 내지 50㎜로 설정되어 있다.

또한, 도 2의 (b)로부터 웨이퍼(W)로부터 비산하는 레지스트액의 진행 방향과 경사벽(42b)이 수직면 상에서 이루는 각도를 φ로 하면, 비산하는 레지스트액의 운동을 벡터로 나타낸 경우, 수평면을 따라서 경사벽(42b)에 각도(θ)로 입사하는 벡터의 반사 벡터와, 수직면을 따라서 경사벽(42b)에 각도(φ)로 입사하는 벡터의 반사 벡터와의 합성 벡터로서 레지스트액이 경사벽(42b)에서 튄다. 즉, 레지스트액은 경사 하방으로 튄다. 따라서, 레지스트액의 반사를 억제하기 위해, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 각도(θ)가 38도, 각도(φ)가 30도로 설정되어 있다.

상기 내측 컵(41), 외측 컵(42)은 친수성의 소재, 예를 들어 스테인리스로 구성되거나, 혹은 각각의 수지 컵(41, 42)의 표면에는 친수성 재료에 의해 피막이 형성되어 있다. 이에 의해 컵(41, 42)의 표면에는 비산한 레지스트액이 부착되기 어렵게 되어 있다.

상기 외측 컵(42)의 경사벽(42b)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 관통 구멍(51)이 둘레 방향을 따라서 복수 형성되어 있다. 경사벽(42b)의 내측의 면(하방측의 면)에는 관통 구멍(51)마다, 도 5에 도시한 바와 같이 기단부측으로부터 선단측으로 넓어지는 만곡 형상의 가이드 커버부(51a)가 설치되고, 관통 구멍(51)은 가이드 커버부(51a) 내의 기단부에 개방되어 있다. 가이드 커버부(51a)의 선단측의 개구부는 후술하는 세정액의 토출구(51b)에 상당하고, 이 토출구(51b)는 웨이퍼(W)의 회전 방향과 동일한 방향으로 형성되어 있다. 한편, 경사벽(42b)의 외면에는 관통 구멍(51)의 배열을 따라서 당해 관통 구멍(51)을 덮도록 유로 형성 부재(50)가 설치되어 있다. 이 유로 형성 부재(50) 내에는 외측 컵(42)의 둘레 방향으로 연신되는 환형상의 유로(50a)가 형성되고, 상기 관통 구멍(51)은 당해 유로(50a)에 개방되어 있다. 따라서, 유로(50a) 내에 공급된 후술하는 세정액은 관통 구멍(51)을 통해 경사벽(42b)의 내면측에 토출되고, 또한 가이드 커버부(51a)에 가이드되어 횡방향으로 토출된다. 가이드 커버부(51a)의 개구부(51b)를 웨이퍼(W)의 회전 방향과 동일한 방향을 향해 형성하여, 당해 개구부(51b)로부터 세정액을 흘리는 이유는, 웨이퍼(W)로부터 비산한 레지스트 미스트의 속도와 세정액의 토출 속도의 상대 속도가 작아져, 세정액에 레지스트 미스트가 포착되기 쉽게 하기 위해서이다.

상기 유로 형성 부재(50)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 세정액을 공급하기 위한 공급관(52)이 접속되고, 이 공급관(52)은 도포 장치 본체의 외장부인 하우징(80)의 외부로 인출되어 있다. 도 1에서는, 공급관(52)은 유로 형성 부재(50)에 편의상 1개소 접속한 구성으로서 나타내고 있지만, 예를 들어 외측 컵(42)의 직경 방향으로 서로 대향한 2개소에 접속해도 좋고, 3개소 이상으로 접속하고 있어도 좋다.

또한, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 외측 컵(42)의 저부의 내벽에는 상방으로부터 컵(40)의 벽면을 타고 흘러 온 세정액을 받아내어, 회수하기 위해, 둘레 방향을 따라서 홈통부(53)가 형성되어 있다. 홈통부(53)에는 하방으로부터 회수관(54)의 일단부가 접속되고, 당해 회수관(54)의 타단부는 하우징(80)의 외부로 인출되어, 버퍼 탱크(65)에 접속되어 있다.

공급관(52)의 설명으로 돌아가, 이 공급관(52)은 전환 밸브(61)에 의해 상류측이 분기관(52a)과 분기관(66b)으로 분기되어 있다. 상기 공급관(52)에 있어서의 전환 밸브(61)의 하류측에는, 상류측으로부터 펌프(62)와, 필터(63)와, 에어 오퍼레이트 밸브(64)가 이 순서로 설치되어 있다. 상기 펌프(62)는 후술하는 제어부에 의해 제어되어 있고, 세정액의 유량을, 웨이퍼(W)의 회전수를 포함하는 도포 레시피에 기초하여 조정하는 역할을 갖고 있다. 상기 필터(63)의 1차측에는, 에어 제거용 배관(66c)이 버퍼 탱크(65)의 기상부에 접속되어 있다.

분기관(66b)의 상류측은 세정액 공급원인 세정액 탱크(60)에 접속되어 있다. 세정액 공급원(60) 내의 세정액은 컵(20) 내를 세정하기 위한 용제(시너)이며, 미스트 포착액의 기능을 갖고 있다. 즉, 본 예에서는 미스트 포착액이 세정액을 겸용하고 있다고 할 수 있다. 이 세정액 공급원(60)에는 밸브(V1)가 배치된 배관(66a)을 통해 가압 가스 공급원(67)이 접속되어 있다.

분기관(52a)의 하류측은 세정액을 일시적으로 저류하는 버퍼 탱크(65)에 접속되어 있다. 버퍼 탱크(65)에는 밸브(V3)가 배치된 배관(66d)을 통해 폐액부(68)가 접속되고, 또한 상술한 회수관(54)이 접속되어 있다. 또한, 버퍼 탱크(65) 내에는 액면 검출계(65a)가 설치되어 있다.

여기서, 전환 밸브(61)는 후술하는 제어부에 의해 유로의 전환이 행해지고, 세정액을 순환할 때에는 버퍼 탱크(65)측으로 전환되는 동시에, 액면 검출계(65a)의 액면 검출 레벨이 설정 레벨을 하회했을 때에는, 세정액 공급원(60)측으로 전환하여, 컵(40)으로 새로운 세정액이 공급된다.

도 1로 돌아가, 내측 컵(41)의 가이드부(41a)에는 베벨 세정 노즐(71)이 끼워 넣어져 설치되고, 이 베벨 세정 노즐(71)은 세정액을 토출하기 위한 토출구(71a)가 웨이퍼(W)의 이면 주연부를 향하도록 형성되어 있다. 베벨 세정 노즐(71)은 도시하지 않은 배관을 통해 린스액 공급원에 접속되어 있다.

상기 컵(40)은 하우징(80)에 수납되어 있고, 이 하우징(80)의 측벽에는 셔터(82)에 의해 개폐되어, 도시하지 않은 반송 아암을 통해 웨이퍼(W)를 반출입하기 위한 반출입구(81)가 형성되어 있다. 상기 하우징(80) 내의 상부에 팬 필터 유닛(FFU)(83)이 설치되고, 이 FFU(83)는 상방으로부터 접속된 배관(84)을 통해 청정 기체, 예를 들어 클린 에어를 하우징(80) 내에 공급하여 하강 기류를 형성하는 역할을 갖는다. 또한, 하우징(80)의 저부에는 당해 하우징(80) 내의 분위기를 흡인 배기하기 위한 배기로(85)가 설치되어 있다. 상기 FFU(83)로부터의 하강 기류와, 상술한 컵(40)의 배기관(35) 및 배기관(85)에 의한 흡인 배기가 어울려 하우징(80) 내 및 컵(40) 내에 하강 기류가 형성된다.

하우징(80) 내에는 컵(40)의 상방에 레지스트를 토출하는 레지스트 노즐(72) 및 프리웨트액인 용제를 토출하는 용제 노즐(73)이 설치되어 있다. 이들 노즐은 각각 공급관(72a, 73a)을 통해 레지스트 공급원(74) 및 용제 공급원(75)에 접속되는 동시에, 웨이퍼(W)의 상방의 소정 위치와 컵(40)의 측방의 대기 위치 사이에서 도시하지 않은 반송 아암에 의해 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

도 7은 제어부(90)를 모식적으로 도시한 것으로, 제어부(90)는, 예를 들어 중앙 연산 처리 장치(CPU)(91)와, 레지스트 도포 장치를 동작시키는 프로그램(92)과, 기억부(93)와, 데이터 버스(94)를 포함하는 컴퓨터로 이루어진다. 이 컴퓨터에는 본 발명의 실시 형태에 관한 액처리 장치의 동작을 행하기 위한 프로그램이, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그네트 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체를 통해 인스톨되어 있다. 상기 제어부(90)에는 회전 구동부(32), 레지스트 공급계(95), 세정액 공급계(96) 등이 접속되어 있다. 세정액 공급계(96)는 도 6에 도시하는 세정액 공급을 위한 기기군을 가리키고 있고, 예를 들어 펌프(62), 전환 밸브(61) 및 액면 검출계(65a) 등이 상당한다. 상기 기억부(93)에는 도포 레시피마다, 웨이퍼(W)의 회전수 데이터, 세정액의 토출 데이터, 레지스트액의 토출 데이터가 기억되어 있다. 예를 들어, 프로그램(92)이 레시피(1)의 데이터를 취득하면, 이에 수반하여 웨이퍼(W)의 회전수 데이터, 세정액의 토출 데이터, 레지스트액의 토출 데이터를 취득할 수 있고, 이들 데이터에 기초하여 회전 구동부(32), 레지스트 공급계(95), 세정액 공급계(96)를 제어한다.

다음에, 상술한 실시 형태의 작용을 설명한다. 도 8은 도포 레시피의 일례를 나타낸 것이고, 도 9는 웨이퍼(W)의 회전수와 세정액의 토출량의 관계의 일례를 나타낸 것이다. 우선, 도시하지 않은 반송 아암을 사용하여 웨이퍼(W)를 반출입구(81)로부터 하우징(80) 내로 반입하고, 예를 들어 회전 구동부(32)에 조합된 도시하지 않은 승강부에 의해 스핀 척(31)을 상승시키고, 당해 스핀 척(31)에 웨이퍼(W)를 적재하여 진공 흡착시킨다. 그 후, 스핀 척(31)은 하강하여 웨이퍼(W)는 컵(40)의 내부에 수납된다. 또한, 웨이퍼(W)의 스핀 척(31)에 대한 전달은 도시하지 않은 승강 핀에 의해 행하도록 해도 좋다. 이때, 컵(40) 내에는 전술한 하강 기류가 형성되어 있고, 이 하강 기류는 환형상 유로를 흘러, 배기관(35)으로부터 배기된다.

다음에, 외측 컵(42)의 내벽면에 세정액의 공급을 행한다(도 8의 시각 t0). 구체적으로는, 버퍼 탱크(65)에 세정액이 저류되어, 설정된 액면 레벨을 상회하고 있는 상태하고 하면, 전환 밸브(61)가 버퍼 탱크(65)측으로 전환되어 있고, 세정액은 버퍼 탱크(65)로부터 펌프(62)를 통해 유로 형성 부재(50) 내에, 예를 들어 300cc/min으로 보내져, 컵(40) 내의 둘레 방향으로 배열되는 관통 구멍(51)으로부터 외측 컵(42)의 내벽면으로 토출된다. 이때, 도 10의 예에서는, 토출구(51b)는 웨이퍼(W)의 회전 방향인 우측 방향을 향하고 있으므로, 세정액은 내벽면을 타고, 우측 경사 하방으로 흘러 간다. 그리고, 세정액은 외측 컵(42)의 하방을 향함에 따라서, 인접하는 토출구(51b)로부터 토출된 세정액과 합류하여, 외측 컵(42)의 전체 둘레에 걸쳐서 세정액의 액막이 형성되게 된다. 외측 컵(42)의 저부로 흘러 온 세정액은 홈통부(53)에 받아내어져, 회수관(54)을 통해 컵(40)의 외부의 버퍼 탱크(65)에 일단 저류된다. 또한, 홈통부(53)로부터 넘쳐나온 세정액은 폐액관(34)으로부터 컵(40)의 외부로 배출된다.

계속해서, 스핀 척(31)에 의해 웨이퍼(W)를, 예를 들어 3000rpm의 회전수로 회전시킨다(도 8의 시각 t1). 이 회전하는 웨이퍼(W)에 의해 기류가 발생하여, 당해 기류는 내측 컵(41)과 외측 컵(42) 사이에 형성되는 환형상 유로(44)를 흘러, 배기관(35)으로부터 컵(40)의 외부로 배출된다. 또한, 도시하지 않은 이동 기구에 의해, 미리 웨이퍼(W)의 중심부 상방의 위치로 이동시켜 둔 용제 노즐(73)로부터, 웨이퍼(W)의 회전 개시 직전에 웨이퍼(W)로, 예를 들어 시너를 공급하여, 당해 웨이퍼(W)의 표면을 적시는 프리웨트를 행한다. 그 후, 용제 노즐(73)을 대기 위치로 대피시키는 동시에 레지스트 노즐(72)을 웨이퍼(W)의 중심부 상방의 위치로 이동시킨다.

그리고, 레지스트 노즐(72)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부로 레지스트의 토출을 행한다. 토출된 레지스트는 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 중심부로부터 주연부를 향해 진전되어 가는 동시에 여분의 레지스트는 웨이퍼(W)의 표면으로부터 떨쳐내어져, 외측 컵(42)의 내벽면을 흐르는 세정액에 포착되어 홈통부(53)로부터 컵(40)의 외부로 배출된다. 또한, 미스트로 된 레지스트의 일부는, 전술한 하강 기류를 타고 환형상 유로(44)를 흘러, 배기관(35)으로부터 컵(40)의 외부로 배출되지만, 레지스트 미스트의 대부분은, 도 11에 도시한 바와 같이 외측 컵(42)에 충돌한다. 이때 외측 컵(42)에 형성된 토출구(51b)는 웨이퍼(W)의 회전 방향과 동일 방향을 향해 형성되어 있으므로, 세정액은 웨이퍼(W)의 회전 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 이로 인해, 세정액과 웨이퍼(W)로부터 비산된 레지스트 미스트와의 상대 속도가 작아져, 레지스트 미스트는 세정액에 포착되기 쉽다. 세정액에 포착된 레지스트의 미스트는 세정액과 함께 외측 컵(42)의 내벽면을 타고, 홈통부(53)로부터 컵(40)의 외부로 배출된다.

레지스트 미스트를 포착한 세정액은, 상술한 바와 같이 버퍼 탱크(65)에 일시적으로 저류되어, 전환 밸브(61), 펌프(62)의 순서로 흘러, 필터(63)에서 파티클이나 기포가 제거된 후에, 에어 오퍼레이트 밸브(64)를 통해 유로 형성 부재(50)로부터 다시 외측 컵(42)의 내벽면에 공급된다. 즉, 세정액은 외측 컵(42)의 내벽면에서 레지스트 미스트를 포착한 후, 회수되어, 파티클 등이 제거되고, 다시 레지스트 미스트를 포착하기 위해, 외측 컵(42)의 내벽면에 공급되는 것이 반복된다.

레지스트 도포 처리의 종료 후, 레지스트 노즐(73)을 대기 위치로 퇴피시키는 동시에, 웨이퍼(W)의 회전수를 100rpm까지 감속한다(도 8의 시각 t2). 이때 웨이퍼(W)의 회전수가 낮기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면의 레지스트의 액막의 평탄성이 확보된다. 이때에도 레지스트 미스트가 발생하지만, 웨이퍼(W)의 회전수가 높은 상태에 비해, 레지스트 미스트의 발생이 적고, 비산하는 레지스트 미스트의 속도도 느리기 때문에, 세정액의 토출량은 제어부에 의해 레시피에 기재된 토출량, 예를 들어 100cc/min으로 설정되어, 당해 레지스트 미스트의 포착을 행하고 있다.

다음에, 레시피를 따라서 웨이퍼(W)의 회전수를 1000rpm까지 상승시켜, 세정액의 토출량을 200cc/min으로 설정한다(도 8의 시각 t3). 이 상태에서 소정의 시간, 예를 들어 20초간 정도, 레지스트 막 두께를 조정하는 동시에 레지스트를 건조시켜 레지스트막을 형성한다. 세정액의 토출은 레지스트의 토출 정지 후, 계속해서, 예를 들어 5초간 행해져, 도 8의 시각 t3'에서 세정액의 토출을 정지한다.

그 후, 베벨 세정 노즐(71)로부터 웨이퍼(W)의 이면 주연부로 린스액인 용제의 토출을 행한다(도 8의 시각 t4). 이 린스액의 토출은, 예를 들어 5초간 행해져, 웨이퍼(W)의 이면 주연부의 레지스트가 세정된다. 또한, 도 12에 도시한 바와 같이 회전하고 있는 웨이퍼(W)로부터 린스액이 떨쳐내어지지만, 미리 린스액의 토출 전, 예를 들어 5초전(도 8의 시각 t4')에, 유로 형성 부재(50)로부터 외측 컵(42)의 내벽면으로 세정액을 흘려, 세정액의 액막을 형성하고 있으므로, 상술한 바와 같이 세정액의 액막에 린스액의 미스트가 포착된다. 이때 세정액의 토출량은, 예를 들어 200cc/min이다.

다음에, 웨이퍼(W)의 회전수를 2500rpm까지 상승시켜, 웨이퍼(W)로부터 린스액의 제거 공정을 행한다(도 8의 시각 t5). 이 제거 공정은, 예를 들어 5초간 행해지고, 세정액의 토출량은, 예를 들어 300cc/min으로 설정된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 회전수를 1000rpm로 하고(도 8의 t6), 웨이퍼(W)를 소정의 시간 계속해서 회전시켜 건조를 행한다. 그 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하여(도 8의 t7), 상술한 웨이퍼(W)의 반입 시와는 반대의 수순으로 반송 아암에 웨이퍼(W)가 전달되어, 레지스트 도포 장치로부터 반출된다.

세정액의 공급은 유로 형성 부재(50)로부터 외측 컵(42)의 내벽면에 공급한 것을 다시 이용하고 있지만, 순환하고 있는 세정액이 시간의 경과에 수반하여 휘발하여, 순환하고 있는 세정액의 양이 적어졌을 때, 구체적으로는 액면 검출계(65a)가 검출하는 액면 레벨이 설정된 액면 레벨을 하회하였을 때에, 전환 밸브(61)에 의해 유로가 세정액 공급원(60)측과 접속하여, 세정액 공급원(60)으로부터 새로운 세정액의 공급이 행해진다.

또한, 상술한 바와 같이 도포 레시피 중에 도포액을 도포하고 있는 동안만(도포 전후의 단시간을 포함함), 세정액을 토출하는 대신에, 상술한 레시피에 있어서의 세정액의 토출량과 웨이퍼의 회전수의 관계는 도 9의 테이블에 도시한 바와 같이 설정되어 있고, 웨이퍼(W)의 회전수가 0rpm일 때에는, 세정액을 50cc/min 토출시키고 있지만, 세정액의 토출을 정지해도 좋다.

여기서, 도 13은 세정액의 양과 미스트의 비산량의 관계를 웨이퍼(W)의 회전수마다 나타낸 도면이다. 이 도 13으로부터, 웨이퍼(W)의 회전수를 크게 할 때마다 미스트의 비산을 억제하기 위한 세정액의 양이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전수가 크고, 세정액의 양이 적은 경우에는 미스트의 비산량이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 각 회전수마다 세정액의 양을 증가시키면, 미스트의 비산량이 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이들 특성을 고려하여, 상술한 바와 같이 세정액의 토출량을 조정하고 있다. 또한, 처리액을 사용하는 시간이 짧은 레시피의 경우, 세정액의 토출량은 반드시 웨이퍼(W)의 회전수에 따라서 조정하지 않아도 좋다.

상술한 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)를 회전시켜 레지스트액이 당해 웨이퍼(W)로부터 떨쳐내어질 때에, 세정액을 컵(40)의 내주면에 공급하여 이 세정액에 레지스트액의 미스트를 포착하고 있으므로, 웨이퍼(W)로부터 비산하여 컵(40) 내벽에 충돌한 미스트의 반사가 억제된다. 컵(40) 내벽에서 미스트가 반사되어도, 컵(40) 내의 분위기의 흡인 배기량을 크게 하면, 컵(40) 내로부터 역류하는 미스트량이 억제되지만, 컵 내의 분위기의 흡인 배기량을 억제하면서, 컵(40) 밖으로의 미스트의 비산을 저감시킬 수 있다. 이와 같이 컵(40) 내의 분위기의 흡인 배기량을 작게 할 수 있으므로, 공장 내에 있어서 처리 장치에 대한 배기 용량의 할당이 작아지는 상황에 대응할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 상술한 실시 형태는 이하와 같은 이점이 있다.

레지스트 미스트를 포착한 세정액은 홈통부(53)로부터 회수되어, 재이용되므로, 세정액의 사용량을 저감시킬 수 있다.

또한, 세정액을 토출하는 펌프(62)는 웨이퍼(W)의 회전수에 따라서 세정액의 토출량이 제어되고 있으므로, 펌프(62)의 전력 절약화를 도모하면서, 비산하는 레지스트 미스트의 포착을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)에 대한 액처리와 컵(40)의 세정 처리를 동시에 행할 수 있으므로, 처리량의 향상을 도모할 수 있다.

상술한 실시 형태에서는 프로세스 레시피에 세정액의 토출량이 기입되어, CPU가 레시피를 판독함으로써 타이밍에 따른[결과적으로 웨이퍼(W)의 회전수에 따른] 세정액의 토출량이 설정되게 되지만, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전수와 세정액의 토출량을 대응시킨 테이블을 준비하여, CPU가 이 테이블로부터 웨이퍼(W)의 회전수에 따른 세정액의 토출량을 판독하도록 해도 좋다.

미스트 포착액은 세정액을 사용하는 것으로 한정되지 않지만, 상술한 바와 같이 세정액을 겸용하는 것이 컵(40) 내의 세정을 동시에 행할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 본 발명은 레지스트 도포 장치로 한정되지 않고 배경의 항목에서 기재한 바와 같이, 현상 장치, 세정 장치에 사용해도 좋다.

이상에 있어서, 본 발명은 「미스트 포착액을, 웨이퍼(W)와 동일한 높이이거나 그것보다도 높은 위치로부터 컵(40)의 내주면에 공급한다」는 것이 필요하지만 포착액의 공급구(51b)를 웨이퍼(W)의 표면보다도 낮은 위치에서, 예를 들어 경사 상방측으로 포착액을 토출하도록 구성하여, 그 결과 포착액이 웨이퍼(W)의 표면과 동일한 높이이거나 그것보다도 높은 위치에 도착하는 경우라도, 상기한 괄호 내의 의미에 포함되는, 즉 본 발명의 기술적 범위에 포함되게 된다.

다음에, 상술한 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 도 14의 예는, 상기 외측 컵(42)의 내벽면을, 마루의 부분과 골의 부분이 종방향으로 병행 형상으로 연신되고, 이에 의해 둘레 방향으로 마루의 부분과 골의 부분이 반복되는 물결 형상으로 형성되어 있다. 이 내벽면의 표면에는 세정액 토출구(111)가 그 토출구를 개방하는 형태로 형성되어 있다. 그리고, 세정액 토출구(111)로부터 토출된 세정액은 마루의 정상부와 마루의 정상부 사이(S), 즉 서로 인접하는 물결의 높은 부분의 사이(S)를 흘러 간다. 따라서, 세정액의 적극적인 흐름이 생기므로, 점성이 높은 레지스트를 빠르게 흘릴 수 있다고 하는 이점이 있다.

도 15의 예는 외측 컵(42)의 내벽면의 둘레 방향을 따라서 홈통부(120)를 형성하고, 이렇게 하여 환형상으로 형성된 홈통부(120) 내에, 예를 들어 등간격으로 복수의 세정액 토출구(121)를 형성하고 있다. 이 세정액 토출구(121)는 웨이퍼(W)의 회전 방향, 예를 들어 우측 방향을 향해 형성되어 있다. 따라서, 세정액 토출구(121)로부터 토출된 세정액은, 도 16에 도시한 바와 같이 홈통부(120) 내를 웨이퍼(W)의 회전 방향으로 가이드되면서 넘치기 시작하여 내벽면을 타고 하방으로 흘러 간다. 이로 인해, 세정액 토출구(121)의 높이 레벨에 있어서 이미 폭이 넓은 액막이 형성되어 있으므로, 내벽면 전체에 액막이 형성되기 쉬워진다.

W : 웨이퍼
31 : 스핀 척
32 : 회전 구동부
35 : 배기관
40 : 컵
41 : 내측 컵
42 : 외측 컵
42a : 원통부
42b : 경사벽
44 : 환형상 유로
50 : 유로 형성 부재
51 : 관통 구멍
53 : 홈부
62 : 펌프
90 : 제어부
93 : 기억부

Claims

기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지된 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 처리를 행하는 액처리 장치에 있어서,
상기 기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구와,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 둘러싸는 컵과,
상기 컵의 하방측으로부터 당해 컵 내의 분위기를 흡인 배기하기 위한 흡인 배기부와,
상기 기판을 회전시켜 처리액이 당해 기판으로부터 떨쳐내어질 때에, 당해 처리액의 미스트를 포착하기 위한 미스트 포착액을, 상기 기판과 동일한 높이이거나 그것보다도 높은 위치로부터 상기 컵의 내주면에 공급하기 위해 상기 컵의 둘레 방향을 따라서 형성된 미스트 포착액의 공급구를 구비하고,
상기 미스트 포착액의 공급구는, 미스트 포착액의 토출 방향이 기판의 회전과 동일한 방향이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 액처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 미스트 포착액의 공급구로부터의 미스트 포착액의 공급량을 조정하기 위한 공급량 조정부와,
상기 기판의 회전수에 따라서 포착액의 공급량을 설정한 데이터를 기억하는 기억부와,
상기 데이터로부터 기판의 회전수에 따른 공급량을 판독하여, 이 공급량으로 되도록 상기 공급량 조정부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는, 액처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미스트 포착액은 기판을 세정하기 위한 세정액인 것을 특징으로 하는, 액처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급구보다도 하방측에 설치되어, 상기 미스트 포착액을 회수하기 위한 회수부와, 이 회수부에서 회수한 상기 미스트 포착액을 상기 공급구에 순환시키는 순환부를 구비한 것을 특징으로 하는, 액처리 장치.
기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지된 기판에 처리액을 공급하여 처리를 행하는 액처리 방법에 있어서,
기판을 기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지시키는 공정과,
다음에, 기판 보유 지지부를 연직축 주위로 회전시키는 동시에 당해 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하는 공정과,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 둘러싸는 컵 내의 분위기를 흡인 배기하는 공정과,
상기 기판을 회전시켜 처리액이 당해 기판으로부터 떨쳐내어질 때에, 당해 처리액의 미스트를 포착하기 위한 미스트 포착액을, 상기 기판과 동일한 높이이거나 그것보다도 높은 위치에서 컵의 둘레 방향을 따라서 형성된 공급구로부터, 기판의 회전과 동일한 방향으로 토출하도록 상기 컵의 내주면에 공급하여, 처리액의 미스트를 포착하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 액처리 방법.
기판 보유 지지부에 수평으로 보유 지지된 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 처리를 행하는 액처리 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 기억하는 기억 매체이며,
상기 컴퓨터 프로그램은 제5항에 기재된 액처리 방법을 실시하도록 스텝군이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는, 기억 매체.
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