KR101242989B1

KR101242989B1 - 성막 장치, 성막 방법 및 반도체 장치

Info

Publication number: KR101242989B1
Application number: KR1020117005947A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 사토; 히로야스 곤도; 나오아키 사쿠라이; 가츠유키 소에다; 겐이치 오오시로; 슈이치 기무라
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2013-03-12
Also published as: US20110204490A1; JPWO2010053125A1; WO2010053125A1; JP5132781B2; US8614500B2; KR20110055642A; CN102150234B; CN102150234A

Abstract

성막 장치(1)에 있어서, 도포 대상물(W)이 배치되는 스테이지(2)와, 스테이지(2)를 수평면 내에서 회전시키는 회전 기구(3)와, 스테이지(2)에 배치된 도포 대상물(W) 상의 정해진 영역에 재료를 도포하여 도포막(M)을 형성하는 도포부(4)와, 도포막(M)을 용해할 수 있는 용매 증기를 생성하는 급기부(給氣部; 5)와, 스테이지(2)에 배치된 도포 대상물(W) 상의 도포막(M)에 대해, 급기부(5)에 의해 생성된 용매 증기를 분무하는 분무부(6)와, 분무부(6)에 의해 분무되는 용매 증기의 양을, 도포막(M)을 용해해서, 도포막(M)의 표층측 부분의 점도가 도포 대상물(W)측 부분의 점도보다 낮아지는 양이 되도록 제어하는 제어부(9)를 구비한다.

Description

성막 장치, 성막 방법 및 반도체 장치{FILM-FORMING APPARATUS, FILM-FORMING METHOD AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 성막 장치, 성막 방법 및 반도체 장치에 관한 것이며, 예컨대 도포 대상물 상에 재료를 도포하여 도포막을 형성하는 성막 장치 및 성막 방법, 또한, 그 성막 장치 또는 성막 방법에 의해 제조된 반도체 장치에 관한 것이다.

성막 장치는 반도체나 액정 디스플레이 등의 제조에서 액상(液相) 성막 공정에 이용된다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 액상 성막 공정에서는, 웨이퍼 등의 기판 상에 레지스트나 보호막 등의 도포막을 성막할 때, 0.1 ㎛∼1.0 ㎛ 정도의 막두께 균일성이 요구되고 있고, 통상, 도포막은 스핀 코트에 의해 형성된다. 이 스핀 코트는 기판 상의 중앙에 재료를 공급하고, 그 기판을 고속 회전시켜 재료를 기판면에 확산시킴으로써 기판 상에 도포막을 형성하는 도포 방법이다.

일본 특허 공개 평성 제10-92802호 공보

그러나, 전술한 바와 같이 스핀 코트를 이용한 경우에는, 막두께 균일성은 어느 정도 얻어지지만, 재료 이용 효율은 1∼3할로 나빠, 재료를 낭비하게 된다. 또한, 도포 중에 기판의 사이드나 이면으로 비산(飛散), 또는, 미스트화되어 돌아 들어간 재료가 부착되어 버리기 때문에, 도포 공정 후에 시너로 이들을 제거하는 엣지 커트 및 백 린스(back rinse)라고 불리는 공정이 필요해진다. 이때, 대량의 시너를 사용하기 때문에 환경 부하가 커서, 시너량의 삭감이 요구되고 있다.

또한, 스핀 코트를 이용한 경우에는, 비산된 재료를 받아냄과 동시에, 미스트화된 재료를 회수하기 위한 컵을 정기적으로 교환해야 하고, 그때마다 스핀 코터가 연결되어 있는 라인 전체를 정지시킬 필요가 발생하기 때문에, 가동률이 저하되어 버린다. 통상, 이러한 라인에는 고액의 노광기가 접속되므로, 가동률 저하의 영향은 크다.

본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 막두께 균일성을 유지하면서, 재료 이용 효율의 향상, 환경 부하의 저감 및 가동률 저하의 억제를 실현할 수 있는 성막 장치, 성막 방법 및 반도체 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시형태에 따른 제1 특징은, 성막 장치에 있어서, 도포 대상물이 배치되는 스테이지와, 스테이지에 배치된 도포 대상물 상의 정해진 영역에 재료를 도포하여 도포막을 형성하는 도포부와, 도포막을 용해할 수 있는 용매 증기를 생성하는 급기부(給氣部)와, 스테이지에 배치된 도포 대상물 상의 도포막에 대해, 급기부에 의해 생성된 용매 증기를 분무하는 분무부와, 분무부에 의해 분무되는 용매 증기의 양을, 도포막을 용해해서, 도포막의 표층측 부분의 점도가 도포 대상물측 부분의 점도보다 낮아지는 양이 되도록 제어하는 제어부를 구비하는 것이다.

본 발명의 실시형태에 따른 제2 특징은 반도체 장치에 있어서, 전술한 성막 장치에 의해 제조된 것이다.

본 발명의 실시형태에 따른 제3 특징은, 성막 방법에 있어서, 도포 대상물 상의 정해진 영역에 재료를 도포하여 도포막을 형성하는 공정과, 분무되는 용매 증기의 양을, 도포막을 용해해서, 도포막의 표층측 부분의 점도가 도포 대상물측 부분의 점도보다 낮아지는 양이 되도록 조정하여 용매 증기를 생성하는 공정과, 조정하여 생성된 용매 증기를 도포 대상물 상의 도포막에 분무하는 공정을 포함하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시하는 성막 장치가 수행하는 성막 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 성막 처리에서의 성막 장치의 도포를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 도포의 변형예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 도 3에 도시하는 성막 처리에서의 막두께 평탄화 처리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 도 6에 도시하는 막두께 평탄화 처리에서의 평탄화 현상을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 도포 후의 액막(도포막)을 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 막두께 평탄화 처리 후의 액막을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 도 9에 도시하는 액막에 대해 건조 처리(베이킹 처리)를 수행한 후의 건조막을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 용매 증기를 증가시킨 막두께 평탄화 처리 후의 액막을 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 도 11에 도시하는 액막에 대해 건조 처리를 수행한 후의 건조막을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 도 3에 도시하는 성막 처리에서의 가건조에 이용되는 배기 유닛을 설명하기 위한 설명도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 성막 장치가 구비하는 분무부의 개략 구성을 도시하는 외관 사시도이다.
도 15는 도 14의 A1-A1선 단면도이다.
도 16은 도 14의 A2-A2선 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 성막 장치가 구비하는 분무부의 개략 구성을 도시하는 외관 사시도이다.
도 18은 도 17의 A3-A3선 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 성막 장치가 구비하는 분무부의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 평면도이다.
도 21은 도 20에 도시하는 성막 장치가 구비하는 분무부의 분출구를 도시하는 평면도이다.
도 22는 슬릿 길이를 변경하는 슬릿 길이 조정 기구를 이용한 막두께 평탄화 처리 후의 액막을 설명하기 위한 설명도이다.
도 23은 도 22에 도시하는 액막에 대해 건조 처리를 수행한 후의 건조막을 설명하기 위한 설명도이다.
도 24는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 성막 장치의 개략 구성을 도시하는 평면도이다.
도 25는 도 24에 도시하는 성막 장치가 구비하는 분무부의 분출구를 도시하는 평면도이다.
도 26은 본 발명의 제7 실시형태에 따른 성막 장치가 구비하는 분무부의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 27은 분출구의 외주부에 기계적인 차단판의 조정 기구를 이용한 막두께 평탄화 처리 후의 액막을 설명하기 위한 설명도이다.
도 28은 본 발명의 제8 실시형태에 따른 성막 시스템의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 29는 도 28에 도시하는 성막 시스템이 수행하는 성막 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.

(제1 실시형태)

본 발명의 제1 실시형태에 대해 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 성막 장치(1)는 도포 대상물로서의 웨이퍼(W)가 배치되는 스테이지(2)와, 그 스테이지(2)를 수평면 내에서 회전시키는 회전 기구(3)와, 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 재료를 도포하여 도포막(M)을 형성하는 도포부(4)와, 그 도포막(M)을 용해할 수 있는 용매 증기(증기화된 용매)를 생성하는 급기부(給氣部; 5)와, 그 용매 증기를 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에 분무하는 분무부(6)와, 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 대해 도포부(4) 및 분무부(6)를 상대 이동시키는 이동 기구(7)와, 용매 증기를 배기하는 배기부(8)와, 각부를 제어하는 제어부(9)를 구비한다.

스테이지(2)는 원형상으로 형성되어 있고, 회전 기구(3)에 의해 수평면 내에서 회전 가능하게 구성된다. 이 스테이지(2)는 배치된 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡착 기구를 구비하고, 그 흡착 기구에 의해 스테이지 상면에 웨이퍼(W)를 고정하여 유지한다. 이 흡착 기구로서는, 예컨대 에어 흡착 기구 등이 이용된다. 또한, 스테이지(2)는, 웨이퍼(W)를 지지하는 돌출 및 함몰 가능한 복수의 지지핀을 구비하고, 반송용의 로봇 아암 등이 웨이퍼(W)를 전달하는 경우, 이들 지지핀에 의해 웨이퍼(W)를 지지한다.

회전 기구(3)는 스테이지(2)를 수평면 내에서 회전 가능하게 지지하고, 스테이지 중심을 회전 중심으로 하여 스테이지(2)를 모터 등의 구동원에 의해 수평면 내에서 회전시키는 기구이다. 이에 따라, 스테이지(2) 상에 배치된 웨이퍼(W)는 수평면 내에서 회전하게 된다.

도포부(4)는 도포막(M)이 되는 재료를 토출하는 도포 노즐이다. 이 도포부(4)는 정해진 압력에 의해 선단부로부터 재료를 연속적으로 토출하여 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 도포한다. 이 도포부(4)에는, 재료를 저류하는 탱크(4a)가 튜브나 파이프 등의 공급관(4b)을 통해 접속된다. 이 공급관(4b)에는, 조정 밸브(4c)가 설치된다. 이 조정 밸브(4c)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어, 제어부(9)에 의한 제어에 따라 도포부(4)로부터의 재료의 토출량이 조정된다.

급기부(5)는 용매 증기를 발생시키는 용매 증기 발생부(5a)와, 용매 증기 발생부(5a)와 분무부(6)를 연통(連通)시키는 반송관(5b)과, 발생시킨 용매 증기를 분무부(6)에 반송관(5b)을 통해 반송하기 위한 반송 기체를 용매 증기 발생부(5a)에 공급하는 반송 기체 공급부(5c)와, 용매 증기 발생부(5a)와 반송 기체 공급부(5c)를 연통시키는 공급관(5d)을 구비한다.

용매 증기 발생부(5a)는 용매를 저류하는 탱크(11)와, 용매 증기 발생용 히터(12)와, 탱크(11) 내의 용매 증기의 온도를 측정하는 온도 센서(13)를 구비한다. 히터(12) 및 온도 센서(13)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(9)는 온도 센서(13)에 의해 측정된 온도에 기초하여, 탱크(11) 내의 용매를 증기화시키도록 히터(12)의 온도를 조정한다.

반송관(5b)은 용매 증기 발생부(5a)와 분무부(6)를 접속하여, 용매 증기 발생부(5a)로부터 분무부(6)에 용매 증기를 반송하기 위한 반송 유로이다. 반송관(5b)으로서는, 예컨대 튜브나 파이프 등이 이용된다. 이 반송관(5b)에는, 열을 공급하는 히터(14)가 설치된다. 이 히터(14)로서는 시트형의 히터가 이용되고, 반송관(5b)의 외주면에 감겨져 있다. 히터(14)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어, 반송관(5b)의 온도가 용매의 이슬점 온도보다 높아지도록 제어부(9)에 의해 조정된다.

여기서, 반송관(5b)의 온도가 용매의 이슬점 온도보다 낮은 경우에는, 반송 기체 중의 증기화된 용매가 결로하여, 원하는 용매 증기량을 얻는 것이 곤란해지지만, 반송관(5b)의 온도는 히터(14)에 의해 조정되어, 반송관(5b) 내의 용매 증기가 결로하지 않는 온도 범위로 유지된다.

반송 기체 공급부(5c)는 반송 기체를 저류하여 용매 증기 발생부(5a)에 공급하는 공급부이다. 이 반송 기체에 의해, 용매 증기 발생부(5a)에서 발생한 용매 증기는 분무부(6)에 반송되어 분출된다. 반송 기체로서는, 예컨대 질소 등의 비활성 가스나 공기 등이 이용된다.

공급관(5d)은 반송 기체 공급부(5c)와 용매 증기 발생부(5a)를 접속하여, 반송 기체 공급부(5c)로부터 용매 증기 발생부(5a)에 반송 기체를 공급하기 위한 공급 유로이다. 공급관(5d)으로서는, 예컨대 튜브나 파이프 등이 이용된다. 이 공급관(5d)에는, 반송 기체의 유량을 조정하는 조정 밸브(15)가 설치된다. 이 조정 밸브(15)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어, 제어부(9)에 의한 제어에 따라 반송 기체 공급부(5c)로부터의 반송 기체의 유량이 조정된다.

분무부(6)는 용매 증기 발생부(5a)로부터 반송관(5b)을 통해 반송된 용매 증기를 분출하는 분출 헤드이며 에어나이프형의 급기 유닛이다. 이 분무부(6)는 슬릿(가늘고 긴 간극)형의 분출구(H1)를 갖는 상자형으로 형성된다. 분무부(6)의 측면에는, 열을 공급하는 히터(16)가 설치된다. 이 히터(16)로서는 시트형의 히터가 이용되고, 분무부(6)의 외주면에 접착된다. 히터(16)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어, 분무부(6)의 온도가 용매의 이슬점 온도보다 높아지도록 제어부(9)에 의해 조정된다.

여기서, 전술한 반송관(5b)과 마찬가지로, 분무부(6)의 온도가 용매의 이슬점 온도보다 낮은 경우에는, 반송 기체 중, 증기화된 용매의 결로에 의해 원하는 용매 증기량을 얻는 것이 곤란해지지만, 분무부(6)의 온도는 히터(16)에 의해 조정되어, 분무부(6) 내의 용매 증기의 결로가 이루어지지 않는 온도 범위로 유지된다.

이동 기구(7)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 도포부(4)를 지지하여 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 기구(7a)와, 분무부(6)를 지지하여 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 기구(7b)와, 이들 Z축 이동 기구(7a, 7b)를 X축 방향으로 각각 이동시키는 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)를 구비한다. 각 Z축 이동 기구(7a, 7b) 및 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)로서는, 예컨대 리니어 모터를 구동원으로 하는 리니어 모터 이동 기구나, 모터를 구동원으로 하는 이송 나사 이동 기구 등이 이용된다.

한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)는 각 Z축 이동 기구(7a, 7b)를 통해 도포부(4) 및 분무부(6)를 각각 X축 방향으로 이동시키는 이동 기구이다. 예컨대, 도포부(4)는 X축 이동 기구(7d)에 의해 스테이지(2)의 중앙으로부터 외주를 향해 X축 방향으로 이동하고, 분무부(6)는 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)에 의해 스테이지(2)의 전체면에 걸쳐 X축 방향으로 이동한다.

또, Z축 이동 기구(7b)에는, 반사형 레이저 거리 센서 등의 높이 센서(17)가 설치된다. 이 높이 센서(17)는 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)에 의해 Z축 이동 기구(7b)와 함께 X축 방향으로 이동함으로써 웨이퍼(W)의 도포면의 기복이나 표면 거칠기 등을 측정한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 도포면의 높이 프로파일이 취득된다.

배기부(8)는 스테이지(2)에 대향하지 않는 대기 위치에서 대기하는 분무부(6)로부터 분출된 용매 증기를 배기하는 배기 헤드이다. 이 배기부(8)는 정해진 흡인력에 의해 용매 증기를 연속적으로 흡인하여 배기한다. 배기부(8)에는, 정해진 흡인력을 발생시키는 펌프(8a)가 튜브나 파이프 등의 배기관(8b)을 통해 접속된다. 펌프(8a)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어, 제어부(9)에 의한 제어에 따라 구동한다.

제어부(9)는 각부를 집중적으로 제어하는 마이크로 컴퓨터와, 각종 프로그램이나 각종 정보 등을 기억하는 기억부를 구비한다. 기억부로서는, 메모리나 하드 디스크 드라이브(HDD) 등을 이용한다. 이 제어부(9)는 각종의 프로그램에 기초하여, 스테이지(2)의 회전이나 도포부(4)의 이동, 분무부(6)의 이동 등을 제어한다. 이에 따라, 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)와 도포부(4)의 상대 위치, 또한, 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)와 분무부(6)의 상대 위치를 다양하게 변화시킬 수 있다.

다음으로, 전술한 성막 장치(1)가 수행하는 성막 처리(성막 방법)에 대해 설명한다. 성막 장치(1)의 제어부(9)는 각종의 프로그램에 기초하여 성막 처리를 실행한다. 또, 웨이퍼(W)가 스테이지(2) 상에 흡착 고정된 상태에서 성막 처리가 수행된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 먼저, 갭 조정이 수행되고(단계 S1), 계속해서, 도포부(4)에 의한 도포가 수행된다(단계 S2). 그 후, 가건조가 수행되고(단계 S3), 분무부(6)에 의한 막두께 평탄화 처리가 수행되며(단계 S4), 처리가 종료된다.

단계 S1의 갭 조정에서는, 높이 센서(17)가 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)에 의해 Z축 이동 기구(7b)와 함께 X축 방향으로 이동하여, 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)의 도포면의 기복이나 표면 거칠기 등을 측정한다. 즉, 높이 프로파일이 취득되어, 제어부(9)의 기억부에 기억된다. 다음으로, 전술한 높이 프로파일이 이용되어, 도포부(4)와 웨이퍼(W)의 도포면 사이의 수직 방향의 거리(이하, 간단히 갭이라고 함)를 설정값에 맞추기 위해, 예컨대 평균값과 설정값의 차분이 구해져 보정량이 산출되고, 그 보정량만큼 도포부(4)가 Z축 이동 기구(7a)에 의해 Z축 방향으로 이동한다. 이렇게 하여, 도포부(4)와 웨이퍼(W)의 도포면 사이의 갭이 원하는 갭으로 조정된다. 또, 웨이퍼(W)마다 갭의 변동이 작은 경우에는, 갭 조정은 첫회만 수행되고, 그 후에는 생략된다.

단계 S2의 도포에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 스테이지(2)가 회전 기구(3)에 의해 회전하면서, 도포부(4)가 X축 이동 기구(7d)에 의해 Z축 이동 기구(7a)와 함께 X축 방향, 즉 웨이퍼(W)의 중심으로부터 외주를 향해 서서히 이동한다. 이때, 도포부(4)는 이동하면서 재료를 연속해서 웨이퍼(W)의 도포면에 토출하고, 또한 주속도(周速度)에 맞춰 토출량을 제어함으로써, 그 도포면 상에 소용돌이형의 패턴으로 재료를 도포한다(스파이럴 도포). 이에 따라, 웨이퍼(W)의 도포면 상에 도포막(M)이 형성된다.

또, 도포부(4)로서 도포 노즐이 이용되고 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같이, 재료를 복수의 액적으로서 분사하는 잉크젯 헤드 등의 분사 헤드(4A)가 이용될 수도 있다. 이 분사 헤드(4A)는 X축 방향에 더하여, Y축 방향으로도 이동 가능하게 형성된다. 이에 따라, 분사 헤드(4A)와 웨이퍼(W)의 상대 위치가 변경되면서, 분사 헤드(4A)로부터 복수의 액적이 분사되어 웨이퍼(W)의 도포면 상에 도포된다(도트 도포). 이때의 분사량, 도포 피치 및 액적량이 최적화되고, 웨이퍼(W) 상의 각 액적이 이어져, 웨이퍼(W)의 도포면 상에 재료에 의한 도포막(M)이 형성된다. 또한, 이 잉크젯 헤드 등의 분사 헤드(4A)를 이용한 경우에는, 스테이지(2)가 회전 기구(3)에 의해 회전하면서 분사를 수행함으로써, 효율적으로 도포할 수도 있다.

단계 S3의 가건조에서는, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 유동성을 억제하기 위해, 스테이지(2)가 정해진 속도로 정해진 시간 회전하여, 도포막(M)의 건조가 촉진된다. 특히, 도포막(M)의 외측 가장자리 부분의 건조가 촉진되어, 도포막(M)의 확대가 억제된다. 또, 도포막(M)의 유동성이 문제가 되지 않는 경우에는, 가건조를 생략할 수도 있다. 이러한 가건조를 웨이퍼(W)에 재료를 도포한 후에 제공함으로써, 그 건조 공정에서 도포막(M)이 어느 정도 건조하여 도포막(M)의 유동성이 억제되기 때문에, 그 후에 실시되는 막두께 평탄화 처리에서 웨이퍼(W)의 도포막(M)의 둘레 가장자리부에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다.

단계 S4의 막두께 평탄화 처리에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 분무부(6)가 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)에 의해 Z축 이동 기구(7b)와 함께 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)의 전체면에 걸쳐 X축 방향으로 이동한다. 이때, 분무부(6)는 X축 방향으로 이동하면서 용매 증기를 연속해서 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에 분무하여, 그 도포막(M)의 표층을 용해시킨다. 또, 제어부(9)는 용매 증기의 분무량(공급량)을 도포막(M)의 표층의 점도를 저하시키는 양이 하도록 제어한다. 이 용매 증기의 분무량의 조정은, 반송 기체의 유량을 조정 밸브(15)에 의해 조정하거나, 용매 증기 발생부(5a)의 온도 설정을 변경하거나, 또는 그 양쪽을 함으로써 이루어진다. 또한, 제어부(9)에 의해 회전 기구(3)의 회전수를 제어함으로써도 분무량을 조정할 수 있다. 또, 도포막(M)에 있어서 점도를 저하시키는 개소는 표층뿐만 아니라, 표층 부근이나 표층만으로 할 수도 있다. 또한, 도포막(M)의 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도를 표층측의 점도보다 낮아지지 않도록 제어한다.

이러한 막두께 평탄화 처리 전에는, 스파이럴 도포나 도트 도포에 의한 도포 피치 불균일(Ma)이나, 건조 시에 발생하는 크라운(Mb)이 도포막(M)에 존재하나, 막두께 평탄화 처리에 있어서, 용매 증기가 분무부(6)에 의해 웨이퍼(W)에 분무되면, 도포막(M)의 표층의 점도가 저하되고, 도포 피치 불균일(Ma)이나 크라운(Mb)이 억제되어 작아져, 도포막(M)의 변동이 감소한다. 즉, 스파이럴 도포나 도트 도포에 의해 막두께 균일성이 저하되지만, 막두께 평탄화 처리에 의해 도포막(M)의 변동이 작아지기 때문에, 스핀 코트와 같은 정도 또는 그 이상의 막두께 균일성을 얻을 수 있다.

따라서, 스파이럴 도포나 도트 도포 등의 스핀 코트 이외의 도포 방법을 이용하는 것이 가능하고, 그 도포 방법을 이용함으로써, 스핀 코트에 비해, 웨이퍼(W)의 도포면의 정해진 영역에만 재료를 도포할 수 있다. 이에 따라, 재료가 웨이퍼(W)의 사이드나 이면으로 비산, 또는 미스트화되어 돌아 들어간 재료가 부착되는 일이 없어지고, 또한, 도포 공정 후에 엣지 커트 및 백 린스라고 불리는 공정이 필요 없게 되며, 또한, 컵을 정기적으로 교환할 필요도 없어진다. 이와 같이, 막두께 균일성을 유지하면서, 재료 이용 효율의 향상, 환경 부하의 저감 및 가동률 저하의 억제를 실현할 수 있다.

여기서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 도포 피치 불균일(Ma)이 존재하는 경우에는, 평탄화 시간(T)은 T∝μλ⁴/σh³(μ: 점도, λ: 파장, σ: 표면 장력, h: 평균 두께)과 같은 관계를 가지며, 재료의 점도(μ)와 비례 관계에 있다. 따라서, 용매 증기를 도포막(M)의 표면에 분무함으로써, 도포막(M)의 표층이 용해되어 점도가 저하되면, 평탄화 시간(T)이 단축되고, 도포막(M)의 평탄화가 촉진된다. 특히, 도포되는 재료의 표면 장력(σ)이 높은 경우라도, 도포막(M)의 표면에 용매 증기를 분무함으로써, 그 표면의 점도를 저하시켜 도포막(M)의 평탄화를 촉진하는 것이 가능하다.

또, 전술한 막두께 평탄화 처리를 수행하는 경우에는, 분무부(6)와 웨이퍼(W)를 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)에 의해 직선적으로 상대 이동시킴과 동시에, 스테이지(2)를 회전시키는 제어가 수행될 수도 있다. 이 경우에는, 점도가 저하된 도포막(M)의 표층이 원심력에 의해 평탄해지기 쉬워지기 때문에, 평탄화 시간이 단축되고, 또한 평탄화 효과가 촉진된다.

여기서, 분무부(6)는 전술한 막두께 평탄화 처리를 실행하지 않는 경우, 스테이지(2)에 대향하지 않는 대기 위치에서 대기한다. 이 대기 위치에 대기하는 분무부(6)로부터 분출된 용매 증기는 배기부(8)에 의해 배기된다. 또, 분무부(6)는 여기서는 항상 용매 증기를 분출하도록 제어된다. 이와 같이 용매 증기를 항상 각부에 흐르게 하는 제어를 수행함으로써, 용매 증기의 온도 안정화와 용매 증기량의 안정화를 실현할 수 있다.

여기서, 단계 S4의 막두께 평탄화 처리에 대해, 도 8 내지 도 12를 사용하여 더 상세히 설명한다. 목적으로 하는 도포막(M)의 형상은, 용매 증기를 공급해서, 평탄화 후의 후술하는 건조(베이킹) 후에, 원기둥형의 박막으로 되는 것이 바람직하다.

먼저, 도포부(4)는 이동하면서 재료를 연속해서 웨이퍼(W)의 도포면에 토출하여, 그 도포면 상에 소용돌이형의 패턴을 도포한다(스파이럴 도포). 이때의 액막을 도 8에 도시한다. 다음으로, 막두께 평탄화 처리를 실시한 경우, 도 9에 도시하는 액막의 점도 분포가 된다. 여기서는, 액막의 표층 점도가 용매 증기에 의해 저점도화되어, 도포 시에 형성되는 표면의 요철이 완화된다. 이것을 건조(베이킹) 후 건조막(Ma)으로 한 상태를 도 10에 도시한다. 여기서는, 건조 중인 액이 둘레 가장자리부로 유동하는 것에 의해, 둘레 가장자리부에 돌기(ΔL1)(소위 크라운)가 발생한다. 한편, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 부분에는 도포 시의 요철에 기인한 막두께 변동(ΔS1)이 존재한다. 여기서 ΔL1은 평균 막두께로부터 돌기 최고부와의 거리이고, ΔS1은 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 요철의 레인지이다.

또, 도 9는 점도 분포의 개요를 설명하는 도면이고, 점도가 낮은 부분과 점도가 높은 부분을 단순화하여 도시하고 있다.

여기서, 표층이란 표면의 층이며, 요철의 부분이 있는 개소이다. 이 표층을 저점도화하는 것이 최저한 필요하다.

일반적으로, ΔL1과 ΔS1은 트레이드오프 관계에 있다. 즉, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 평탄도를 더 향상시키기 위해서는, 전체적으로 용매 증기량을 증가시키면 된다. 그러나, 용매 증기량을 증가시키면, 둘레 가장자리부의 돌기의 높이가 증대해 버린다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 액막의 점도가 대폭 저하(매우 낮음)되어, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 평탄성은 좋으나 둘레 가장자리부의 형상이 둥그스름해져 완만하게 변화해 버린다. 이 상태에서 건조(베이킹)를 실시하면, 액의 유동성이 좋기 때문에 고형분이 둘레 가장자리부로 흘러 들어가 거기서 건조해 버린다. 그러면, 도 12와 같이 둘레 가장자리부의 돌기가 높은 형상의 건조막(Ma)이 되어 버린다(ΔS2＜ΔS1, ΔL2＞ΔL1).

둘레 가장자리부란, 웨이퍼(W)의 도포막(M)의 건조 시에 발생하는 막 형상의 변화가 나타나는 부분이고, ΔL1이 발생하는 부분을 위에서 본 부분이다.

ΔL1∼ΔL3가 발생하는 부분의 폭은 도포막(M)의 둘레 가장자리부로부터 2 ㎚ 정도이지만, 도포 재료, 용매 등에 따라 상이하다.

즉, 용매 증기량을 증가하여, 도포막(M)의 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도를 낮게 하면, 둘레 가장자리부의 돌기가 높아져 버려, 평탄화를 할 수 없다.

그래서, 용매 증기의 분무량(공급량)을 도포막(M)의 표층의 점도를 저하시키는 양이 되도록 제어한다.

여기서는, 도포막(M)의 점도 분포를 변경하는 것이 중요하다. 예컨대, 도포막(M)의 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도를 표층측의 점도보다 낮아지지 않도록 제어함으로써, 둘레 가장자리부의 돌기가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도는 가능한 한 유지해 두고, 표층측의 점도를 낮게 함으로써, 돌기를 억제하여 평탄화를 실현할 수 있다.

또, 전술한 바와 같이, 용매 증기의 분무량의 조정은, 반송 기체의 유량을 조정 밸브(15)에 의해 조정하거나, 용매 증기 발생부(5a)의 온도 설정을 변경하거나, 또는 그 양쪽을 함으로써 이루어진다. 또한, 제어부(9)에 의해 회전 기구(3)의 회전수를 제어함으로써도 분무량을 조정할 수 있다.

여기서, 용매 증기의 분무에 의해 도포막(M)의 표층측의 점도를 저하시키는 경우, 표면으로부터 도포막(M)의 두께의 60%까지의 점도를 저하시킴으로써, 둘레 가장자리부의 돌기가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 표면으로부터 도포막(M)의 두께의 30%까지의 점도를 저하시키는 것이 가장 바람직하다.

또한, 용매 증기를 분무하여 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 점도 분포를 변경함으로써, 웨이퍼(W)에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다. 예컨대, 도포막(M)의 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도를 저하시킴으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다.

둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도를 저하시키기 위해서는 제어부(9)에 의해 정해진 영역에만 용매 증기를 분무하는 제어를 수행한다.

또한, 도포부로서 스파이럴 도포를 이용한 경우, 평탄화에 대하여, 다른 도포 방법에 비해 이점이 있다. 즉, 스파이럴 도포에 의한 막면의 요철 패턴은 회전 방향으로 근사적으로 대칭이다(어떤 반경에서 단면을 취해도 요철의 진폭과 피치가 동등함). 따라서, 막두께 평탄화 처리 시의 조건이 동일 조건이어도, 다른 도포 방법에 비해, 막두께 평탄화 처리에 의해 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 전체면을 보다 균일화하는 것이 가능하다.

또, 디스펜서 등에 의해 직선형으로 한 번에 도포한 경우에는, 회전 방향으로 대칭이 아니다. 그래서, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 전체면을 균일화하기 위해서는, 국소적으로 용매 공급량 등의 조건을 변경할 필요가 있다. 따라서, 스파이럴 도포를 이용하면, 보다 평탄화의 효과가 상승하여, 스핀 코트와 같은 정도의 막두께 균일성을 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따르면, 용매 증기를 생성하여 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에 분무함으로써, 도포막(M)의 표층의 점도가 저하되고, 스파이럴 도포나 도트 도포에 의한 도포 피치 불균일(Ma)이나 크라운(Mb)이 작아져, 도포막(M)의 변동이 작아지기 때문에, 스파이럴 도포나 도트 도포 등의 스핀 코트 이외의 도포 방법을 이용한 경우라도, 막두께 균일성을 유지할 수 있다. 그 결과, 스파이럴 도포나 도트 도포 등의 도포 방법을 이용하는 것이 가능하기 때문에, 스핀 코트에 비해, 웨이퍼(W)의 도포면의 정해진 영역에만 재료를 도포할 수 있고, 웨이퍼(W)의 사이드나 이면으로 비산, 또는 미스트화되어 돌아 들어간 재료가 부착되는 일이 없어지며, 또한 도포 공정 후에 엣지 커트 및 백 린스라고 불리는 공정이 필요 없게 되고, 또한 컵을 정기적으로 교환할 필요도 없어진다. 따라서, 막두께 균일성을 유지하면서, 재료 이용 효율의 향상, 환경 부하의 저감 및 가동률 저하의 억제를 실현할 수 있다.

또한, 용매 증기의 분무량을 도포막(M)의 표층의 점도를 저하시키는 양이 되도록 조정함으로써, 도포막(M)의 표층의 점도가 내려가고, 그 후에 도포막(M)이 건조하는 건조 시간을 단축하는 것이 가능하기 때문에, 제조 시간을 단축할 수 있다.

또한, 도포막(M)의 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도를 표층측의 점도보다 낮아지지 않도록 제어함으로써, 둘레 가장자리부의 돌기가 높아지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 용매 증기를 분무하여 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 점도 분포를 변경함으로써, 웨이퍼(W)에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다. 예컨대, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도를 저하시킴으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다.

또한, 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전시키면서 그 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에 용매 증기를 분무함으로써, 용매 증기에 의한 점도 저하에 더하여, 회전에 의한 원심력에 의해 도포막(M)의 변동이 보다 작아지기 때문에, 도포막(M)의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가건조로 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)을 건조시킴으로써, 그 건조 공정에서 도포막(M)이 어느 정도 건조하여 도포막(M)의 유동성이 억제되기 때문에, 그 후에 실시되는 막두께 평탄화 처리에서 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다.

여기서, 전술한 가건조에서의 건조 수단으로서는, 건조부로서의 회전 기구(3)로 웨이퍼(W)를 회전시키나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 분무 기구로 웨이퍼(W)에 질소 등의 건조용 기체를 분무할 수도 있고, 또는, 베이킹로(baking furnace)에서 웨이퍼(W)를 가열할 수도 있으며, 스테이지(2)에 가열 수단을 설치하여 웨이퍼(W)를 가열할 수도 있고, 도포부(4)와 스테이지(2)의 회전축으로부터의 거리가 동등한 위치에 건조용 급기 헤드 또는 건조용 램프를 설치할 수도 있다.

또한, 도 13에 도시하는 바와 같이, 균일한 배기가 가능한 배기 유닛(21)을 이용할 수도 있다. 이 배기 유닛(21)은 스테이지(2)를 덮는 케이스(22)와, 그 케이스(22) 내에 설치된 분산판(23)으로 구성된다. 이 분산판(23)은 공기가 통과하는 복수의 관통 구멍(23a)을 가지므로, 배기를 균일화한다. 또, 케이스(22)의 상부가 공장 배기계에 접속되고, 공기는 케이스(22)의 하방으로부터 상방으로 분산판(23)을 통과해서 흘러, 케이스(22)의 상부로부터 배기된다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)을 균일하게 건조시킬 수 있다.

(제2 실시형태)

본 발명의 제2 실시형태에 대해 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명한다.

본 발명의 제2 실시형태는 제1 실시형태의 변형이다. 따라서, 특히, 제1 실시형태와 상이한 부분, 즉 분무부(6)에 대해 설명한다. 또, 제2 실시형태에서는 제1 실시형태에서 설명한 부분과 동일한 부분의 설명을 생략한다.

도 14 내지 도 16에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 분무부(6)는 에어나이프형의 급배기(給排氣) 유닛이고, 직육면체 형상의 케이스(31)와, 급기부(5)에 의해 공급된 용매 증기를 분출하는 분출구(H1)와, 그 분출구(H1) 주위에 형성되고 분출구(H1)로부터 분출된 잉여분의 용매 증기를 배기하는 배기구(H2)를 갖는다.

케이스(31)는 3개의 블록체(31a, 31b, 31c)가 조합되어 직육면체 형상으로 형성된다. 각 블록체(31a, 31b, 31c)는 볼트 등의 체결 부재에 의해 고정된다.

분출구(H1)는 케이스(31)의 하면(도 15 및 도 16 중)에 슬릿(가늘고 긴 간극)형으로 형성되고, 케이스(31)의 측면에 원형 형상으로 형성된 두 개의 유입구(H3)에 분출 유로(F1)를 통해 접속된다. 이 분출 유로(F1)는 용매 증기가 흐르는 방향에 대해 수직 방향으로 긴 슬릿형으로 형성되고, 하나의 분출구(H1)와 두 개의 유입구(H3)를 연통시키는 유로이다. 이들 유입구(H3)에는, 각각 반송관(5b)이 접속된다.

배기구(H2)는 케이스(31)의 하면(도 15 및 도 16 중)에 분출구(H1)를 사이에 두고, 또한 분출구(H1)에 근접하여 슬릿형으로 두 개 형성되며, 케이스(31)의 측면에 원형 형상으로 형성된 유출구(H4)에 배기 유로(F2)를 통해 접속된다. 이 배기 유로(F2)는 분출 유로(F1)를 사이에 두고 슬릿형으로 두 개 형성되고, 각 배기 유로(F2)는 각각 하나의 배기구(H2)와 하나의 유출구(H4)를 연통시키는 유로이다. 이 유출구(H4)에는 배기관이 접속된다.

이러한 분무부(6)는 용매 증기를 분무하여 공급하는 급기 기능에 더하여, 잉여분의 용매 증기를 배기하는 배기 기능도 갖고, 급배기가 일체로 된 구조로 되어 있다. 따라서, 급배기의 밸런스를 최적화함으로써, 용매 증기를 도포막(M)에 공급할 때, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 잉여분의 용매 증기를 배기함으로써, 도포막(M)의 점도 분포를 적절하게 제어할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 용매 증기를 공급하는 분출구(H1) 주위에 배기구(H2)를 배치함으로써, 용매 증기의 급기량과 배기량을 적정화하는 것이 용이해진다. 이에 따라, 분출구(H1) 바로 아래가 되는 좁은 범위에만 용매 증기를 공급하는 것이 가능하기 때문에, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 잉여분의 용매 증기를 배기함으로써, 도포막(M)의 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도를 표층측의 점도보다 낮아지지 않도록 제어할 수 있다. 따라서, 둘레 가장자리부의 돌기가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도는 가능한 한 유지해 두고, 표층측의 점도를 낮게 함으로써, 돌기를 억제하여 평탄화를 실현할 수 있다.

(제3 실시형태)

본 발명의 제3 실시형태에 대해 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한다.

본 발명의 제3 실시형태는 제1 실시형태의 변형이다. 따라서, 특히, 제1 실시형태와 상이한 부분, 즉 분무부(6)에 대해 설명한다. 또, 제3 실시형태에서는 제1 실시형태에서 설명한 부분과 동일한 부분의 설명을 생략한다.

도 17 및 도 18에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 분무부(6)는 노즐형의 급배기 유닛이고, 원기둥 형상의 케이스(41)와, 급기부(5)에 의해 공급된 용매 증기를 분출하는 분출구(H1)와, 그 분출구(H1) 주위에 형성되고 분출구(H1)로부터 분출된 잉여분의 용매 증기를 배기하는 배기구(H2)를 갖는다. 또, 케이스(41)는 도포부(4)의 도포 노즐과 같은 정도의 크기로 형성된다.

분출구(H1)는 케이스(41)의 하면(도 18 중)에 원형 형상으로 형성되고, 케이스(41)의 상면(도 18 중)에 원형 형상으로 형성된 하나의 유입구(H3)에 분출 유로(F1)를 통해 접속된다. 이 분출 유로(F1)는 원기둥 형상으로 형성되고, 하나의 분출구(H1)와 하나의 유입구(H3)를 연통시키는 유로이다. 이 유입구(H3)에는 반송관(5b)이 접속된다.

배기구(H2)는 분출구(H1)를 안으로 하여 원환형으로 형성되고, 케이스(41)의 측면에 원형 형상으로 형성된 두 개의 유출구(H4)에 배기 유로(F2)를 통해 접속된다. 이 배기 유로(F2)는 하나의 배기구(H2)와 두 개의 유출구(H4)를 연통시키는 유로이다. 이들 유출구(H4)에는 각각 배기관(42)이 접속된다.

또한, 노즐형의 분무부(6)는 소형화가 가능한 구조이기 때문에, 도포부(4) 근방, 즉 스테이지(2)의 중심으로부터 도포부(4)의 도포 노즐과 반경 방향으로 동등한 거리로, 회전 방향에 대해 도포 노즐의 후방에 위치하도록 노즐형의 분무부(6)를 설치하고, 그 분무부(6)로부터 도포 직후의 도포막(M)에 용매 증기를 공급함으로써, 도포와 막두께 평탄화 처리를 동시에 수행하는 것이 가능하기 때문에, 제조 공정의 간략화 및 제조 시간의 단축을 실현할 수 있다.

또한, 분무부(6)가 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d)에 의해 Z축 이동 기구(7b)와 함께 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)의 전체면에 걸쳐 X축 방향으로 이동한다. 이때, 분무부(6)는 X축 방향으로 이동하면서 용매 증기를 연속해서 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에 분무하여, 그 도포막(M)의 표층을 용해시킨다. 또, 제어부(9)는 용매 증기의 분무량(공급량)을 도포막(M)의 표층의 점도를 저하시키는 양이 되도록 제어한다. 이 용매 증기의 분무량의 조정은, 반송 기체의 유량을 조정 밸브(15)에 의해 조정하거나, 용매 증기 발생부(5a)의 온도 설정을 변경하거나, 또는 그 양쪽을 함으로써 이루어진다. 또한, 제어부(9)에 의해 회전 기구(3)의 회전수를 제어함으로써도 분무량을 조정할 수 있다.

이와 같이, 제어부(9)에 의해, 도포 대상물의 중심으로부터 어느 반경에서의 주속도에 맞춰 용매 증기의 양을 조정하고, 단위 면적당 분무량을 일정하게 하기 위해, 주속도의 상승에 맞춰 용매 증기의 공급량을 증가시킨다.

여기서, 둘레 가장자리부에서는 거의 공급하지 않도록 제어함으로써, 돌기의 발생을 억제할 수 있어, 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또, 제어부(9)에 의해, 용매 증기를, 도포막(M)의 둘레 가장자리부와 둘레 가장자리부의 내측에서 상이하도록 제어함으로써도, 둘레 가장자리부에의 용매 증기의 공급을 적게 할 수 있어, 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도포막(M)의 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도를 표층측의 점도보다 낮아지지 않도록 제어할 수 있다. 따라서, 둘레 가장자리부의 돌기가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)측(스테이지측)의 점도는 가능한 한 유지해 두고, 표층측의 점도를 낮게 함으로써, 돌기를 억제하여 평탄화를 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 용매 증기를 공급하는 분출구(H1) 주위에 배기구(H2)를 배치함으로써, 용매 증기의 급기량과 배기량을 적정화하는 것이 용이해진다. 이에 따라, 분출구(H1) 바로 아래가 되는 좁은 범위에만 용매 증기를 공급하는 것이 가능하기 때문에, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다.

(제4 실시형태)

본 발명의 제4 실시형태에 대해 도 19를 참조하여 설명한다.

본 발명의 제4 실시형태는 제1 실시형태의 변형이다. 따라서, 특히, 제1 실시형태와 상이한 부분, 즉 분무부(6)에 대해 설명한다. 또, 제4 실시형태에서는 제1 실시형태에서 설명한 부분과 동일한 부분의 설명을 생략한다.

도 19에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 분무부(6)는 스테이지(2)를 덮는 케이스(51)와, 그 케이스(51) 내에 설치된 분산판(52)을 구비한다. 또한, 성막 장치(1)에는, 잉여분의 용매 증기를 배기하는 배기부(53)가 설치된다. 또, 케이스(51)는 웨이퍼(W)와 동등한 사이즈의 분출구(H1)를 갖는다.

분산판(52)은 용매 증기가 통과하는 복수의 관통 구멍(52a)을 가지므로, 급기를 균일화한다. 이 분산판(52)은 분산부로서 기능한다. 또, 케이스(22)의 상부가 용매 증기 발생부(5a)에 반송관(5b)을 통해 접속된다. 용매 증기는 케이스(22)의 상방으로부터 하방으로 분산판(52)을 통과해서 흘러, 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)의 도포막(M)에 균일하게 공급된다. 또, 분산부로서 분산판(52)이 이용되나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 디퓨저(diffuser)를 이용할 수도 있다.

배기부(53)는 분무부(6)로부터 분출된 잉여분의 용매 증기를 배기하는 배기 헤드이고, 스테이지(2)의 외측 가장자리를 둘러싸도록 원환형으로 형성된다. 이 배기부(53)는 정해진 흡인력에 의해 용매 증기를 연속적으로 흡인하여 배기한다. 배기부(53)에는, 정해진 흡인력을 발생시키는 펌프가 튜브나 파이프 등의 배기관을 통해 접속된다. 펌프는 제어부(9)에 전기적으로 접속되고, 제어부(9)에 의한 제어에 따라 구동한다.

이러한 분무부(6)는 웨이퍼(W)와 동등한 사이즈의 분출구(H1)를 갖고, 공급량을 면 내에서 균일화하기 위해 관통 구멍(52a)이 적절하게 복수 형성된 분산판(52)을 내장한다. 이에 따라, 용매 증기가 분산되어 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에 공급되고, 도포막(M)에 대한 면 내에서의 공급량이 균일해지기 때문에, 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 웨이퍼(W)의 단부로부터 흘러 나오는 용매 증기는 배기부(53)에 의해 회수되기 때문에, 잉여분의 용매 증기가 산란하는 일이 없어지고, 또한 웨이퍼(W) 상의 용매 증기의 흐름도 정류된다. 특히, 급배기의 밸런스를 최적화함으로써, 용매 증기를 도포막(M)에 공급할 때, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 잉여분의 용매 증기를 외측 가장자리로부터 배기함으로써, 도포막(M)의 점도 분포를 적절하게 제어할 수 있다.

또한, 제4 실시형태에 따르면, 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전시키지 않아도 된다. 그러나, 회전시키면서 그 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에 용매 증기를 분무한 경우, 용매 증기에 의한 점도 저하에 더하여, 회전에 의한 원심력에 의해 도포막(M)의 변동이 보다 작아진다. 따라서, 도포막(M)의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 용매 증기를 분산시켜 공급함으로써, 도포막(M)에 대한 면 내에서의 공급량이 균일해지기 때문에, 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 외측 가장자리로부터 용매 증기를 배기하는 원환형의 배기부(53)를 설치함으로써, 웨이퍼(W)의 외주로부터 흘러 나오는 용매 증기가 배기부(53)에 의해 배기되고, 또한 용매 증기의 급기량과 배기량을 적정화하는 것이 용이해지기 때문에, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다.

(제5 실시형태)

본 발명의 제5 실시형태에 대해 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한다.

본 발명의 제5 실시형태는 제1 실시형태의 변형이다. 따라서, 특히, 제1 실시형태와 상이한 부분, 즉 분무부(6)에 대해 설명한다. 또, 제5 실시형태에서는 제1 실시형태에서 설명한 부분과 동일한 부분의 설명을 생략한다.

도 20 및 도 21에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 분무부(6)는 슬릿 형상의 분출구(H1)의 개구 면적을 조정하는 두 개의 조정 기구(61)를 구비한다. 조정 기구(61)는 분출구(H1)의 슬릿 길이를 변경하는 슬릿 길이 조정 기구이고, 분무부(6)의 길이 방향의 양단부에 설치된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 대한 용매 증기의 공급 범위를 가변시킬 수 있다. 슬릿의 길이를 변경함으로써, 웨이퍼(W)의 엣지 부분에의 용매 증기의 분무량을 제어할 수 있다.

여기서, 슬릿의 길이를 변경하는 기구는 제어부(9)와 연동하여 변경할 수도 있고, 수동으로 변경할 수도 있다.

또한, 제어부(9)는 분무부(6)를 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 대향시킨 상태에서, 회전 기구(3)에 의해 스테이지(2)를 회전시키면서 분무부(6)에 용매 증기의 분무를 실행시킨다. 이에 따라, 막두께 평탄화 처리를 수행할 때, 분무부(6)는 X축 방향으로 이동하지 않고 스테이지(2)의 직경 바로 위에 고정된 상태에서, 회전하는 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 용매 증기를 공급한다.

또, 분출구(H1)는 그 길이 방향의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향해 슬릿폭이 서서히 커지도록 형성된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향해 서서히 용매 증기의 공급량이 증가하게 된다. 여기서, 막두께 평탄화 처리를 수행할 때에, 스테이지(2)를 회전시키는데, 이때, 중심으로부터 둘레 가장자리부로 감에 따라 주속도가 커지기 때문에, 단위 면적당 용매 공급량을 일정하게 하기 위해서는, 중심으로부터 둘레 가장자리부로 감에 따라 공급량을 증가시킬 필요가 있다. 일례로서, 슬릿폭이 둘레 가장자리부를 향해 서서히 커지는 형상을 들 수 있다. 또한, 원심력에 의해 도포막(M)의 두께가 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향해 서서히 두꺼워지는 경우가 있기 때문에, 그 두께에 따라 용매 증기의 공급량을 변경할 수도 있다.

또한, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에의 용매 증기의 공급량을 억제하기 위해, 예컨대 도 22와 같이 슬릿 길이를 변경하는 슬릿 길이 조정 기구를 설치한다[조정 기구(61)]. 이에 따라, 액막의 둘레 가장자리부의 점도는 거의 저하되지 않고 둘레 가장자리 형상을 유지하고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도가 저하되어 요철이 완화된다. 이 상태에서 후술하는 건조(베이킹)가 수행되면, 둘레 가장자리부의 돌기가 억제되고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 평탄성이 향상된 도 23의 건조막(Ma)을 얻을 수 있다(ΔS3＜ΔS1, ΔL3≒ΔL1).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 분출구(H1)의 개구 면적을 조정하는 조정 기구(61)를 설치함으로써, 웨이퍼(W)에 대한 용매 증기의 공급 범위를 가변시킬 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 사이즈가 변경된 경우에도, 그 사이즈에 대응시켜 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에만 용매 증기를 공급하는 것이 가능하기 때문에, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 슬릿 길이를 조정할 수 있는 조정 기구(61)를 설치함으로써, 액막의 둘레 가장자리부의 점도는 거의 저하되지 않고 둘레 가장자리 형상이 유지되고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도가 저하되어 요철이 완화된다. 이 상태에서 건조(베이킹)가 수행되면, 둘레 가장자리부의 돌기가 억제되고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 평탄성이 향상된 건조막(Ma)을 얻을 수 있다.

즉, 용매 증기를 분무하여 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 점도 분포를 변경함으로써, 웨이퍼(W)에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다. 예컨대, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도를 저하시킴으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다.

둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도를 저하시키기 위해서는, 조정 기구(61)에 의해 용매 증기의 공급 범위를 가변시킬 수 있다.

(제6 실시형태)

본 발명의 제6 실시형태에 대해 도 24 및 도 25를 참조하여 설명한다.

본 발명의 제6 실시형태는 제1 실시형태의 변형이다. 따라서, 특히, 제1 실시형태와 상이한 부분, 즉 분무부(6)에 대해 설명한다. 또, 제6 실시형태에서는 제1 실시형태에서 설명한 부분과 동일한 부분의 설명을 생략한다.

도 24 및 도 25에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 분무부(6)는 슬릿 형상의 분출구(H1)의 개구 면적을 조정하는 하나의 조정 기구(61)를 구비한다. 조정 기구(61)는 분출구(H1)의 슬릿 길이를 변경하는 슬릿 길이 조정 기구이고, 분무부(6)의 길이 방향의 일단부에 설치된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 대한 용매 증기의 공급 범위를 가변시킬 수 있다. 또, 분무부(6)는 스테이지(2)의 반경 정도의 길이로 형성되고, 한 쌍의 X축 이동 기구(7c, 7d) 중 어느 한쪽에 의해 이동 가능하게 구성된다.

또한, 제어부(9)는 분무부(6)를 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 대향시킨 상태에서, 회전 기구(3)에 의해 스테이지(2)를 회전시키면서 분무부(6)에 용매 증기의 분무를 실행시킨다. 이에 따라, 막두께 평탄화 처리를 수행할 때, 분무부(6)는 X축 방향으로 이동하지 않고 스테이지(2)의 반경 바로 위에 고정된 상태에서, 회전하는 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)의 전체면에 용매 증기를 공급한다.

또, 분출구(H1)는 그 길이 방향의 내주부로부터 둘레 가장자리부를 향해 슬릿폭이 서서히 커지도록 형성된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향해 서서히 용매 증기의 공급량이 증가하게 된다. 여기서, 막두께 평탄화 처리를 수행할 때에, 스테이지(2)를 회전시키는데, 이때, 중심으로부터 둘레 가장자리부로 감에 따라 주속도가 커지기 때문에, 단위 면적당 용매 공급량을 일정하게 하기 위해서는, 둘레 가장자리부를 향해 공급량을 증가시킬 필요가 있다. 일례로서, 슬릿폭이 둘레 가장자리부를 향해 서서히 커지는 형상을 들 수 있다. 또한, 원심력에 의해 도포막(M)의 두께가 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향해 서서히 두꺼워지는 경우가 있기 때문에, 그 두께에 따라 용매 증기의 공급량을 변경할 수도 있다. 또, 용매 증기의 공급량에 대해서는 제5 실시형태에서 설명한 바와 동일하다.

또한, 슬릿의 길이를 변경하는 기구는 제어부(9)와 연동하여 변경할 수도 있고, 수동으로 변경할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제6 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 분출구(H1)의 개구 면적을 조정하는 조정 기구(61)를 설치함으로써, 웨이퍼(W)에 대한 용매 증기의 공급 범위를 가변시킬 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 사이즈가 변경된 경우에도, 그 사이즈에 대응시켜 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에만 용매 증기를 공급하는 것이 가능하기 때문에, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다. 또한, 슬릿 길이를 조정할 수 있는 조정 기구(61)를 설치함으로써, 제5 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(제7 실시형태)

본 발명의 제7 실시형태에 대해 도 26 및 도 27을 참조하여 설명한다.

본 발명의 제7 실시형태는 제1 실시형태의 변형이다. 따라서, 특히, 제1 실시형태와 상이한 부분, 즉 분무부(6)에 대해 설명한다. 또, 제7 실시형태에서는 제1 실시형태에서 설명한 부분과 동일한 부분의 설명을 생략한다.

도 26에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제7 실시형태에 따른 분무부(6)는 스테이지(2)를 덮는 케이스(71)와, 그 케이스(71) 내에 설치된 분산판(72)과, 그 케이스(71)의 외주면에 설치되고 원형 형상의 분출구(H1)의 개구 면적을 조정하는 하나의 조정 기구(73)를 구비한다. 또, 케이스(71)는 웨이퍼(W)와 동등한 사이즈의 분출구(H1)를 갖는다.

분산판(72)은 용매 증기가 통과하는 복수의 관통 구멍(72a)을 가지므로, 급기를 균일화한다. 이 분산판(52)은 분산부로서 기능한다. 또, 케이스(71)의 상부가 용매 증기 발생부(5a)에 반송관(5b)을 통해 접속된다. 용매 증기는 케이스(71)의 상방으로부터 하방으로 분산판(72)을 통과해서 흘러, 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)의 도포막(M)에 균일하게 공급된다. 또, 분산부로서 분산판(52)이 이용되나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 디퓨저를 이용할 수 있다.

조정 기구(73)는 분출구(H1)의 직경을 변경하는 직경 조정 기구이고, 분출구(H1)의 외주 부분을 덮도록 분무부(6)의 외주면에 설치된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 대한 용매 증기의 공급 범위를 가변시킬 수 있다.

또한, 제어부(9)는 분무부(6)를 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 대향시킨 상태에서, 회전 기구(3)에 의해 스테이지(2)를 회전시키면서 분무부(6)에 용매 증기의 분무를 실행시킨다. 이에 따라, 막두께 평탄화 처리를 수행할 때, 분무부(6)는 X축 방향으로 이동하지 않고 스테이지(2)의 바로 위에 고정된 상태에서, 회전하는 스테이지(2) 상의 웨이퍼(W)에 용매 증기를 공급한다.

또, 제7 실시형태에 따르면, 분출구(H1)가 원형 형상이기 때문에, 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전시키지 않아도 된다.

또한, 용매 증기의 공급량에 대해서는 제5 실시형태에서 설명한 바와 동일하지만, 더욱 평탄화시키기 위해, 둘레 가장자리부에의 용매 증기의 공급량을 제어하는 것에 대해 서술한다. 전술한 ΔL1과 ΔS1은 트레이드오프 관계에 있기 때문에, 이것을 해소하기 위한 일례에 대해 설명한다.

둘레 가장자리부에의 용매 증기의 공급량을 제어하기 위해, 도 26과 같이 토출구(H1)의 외주부에 기계적인 차폐판을 설치한다[조정 기구(73)]. 이에 따라, 액막의 둘레 가장자리부의 점도는 거의 저하되지 않고 둘레 가장자리 형상을 유지하고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도가 저하되어 요철이 완화된다. 이 상태에서 후술하는 건조(베이킹)가 수행되면, 둘레 가장자리부의 돌기가 억제되고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 평탄성이 향상된 도 23의 건조막(Ma)을 얻을 수 있다(ΔS3＜ΔS1, ΔL3≒ΔL1). 또, 이 차폐판의 결로를 방지하기 위해, 차폐판의 온도를 이슬점 이상이 되도록 관리하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 용매 증기를 분무하여 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 점도 분포를 변경함으로써, 웨이퍼(W)에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다. 예컨대, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도를 저하시킴으로써, 둘레 가장자리부에 발생하는 막 형상의 변화를 억제할 수 있다.

둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도를 저하시키기 위해서는, 조정 기구(73)에 의해 정해진 영역에만 용매 증기를 분무한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제7 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 용매 증기를 분산시켜 공급함으로써, 도포막(M)에 대한 면 내에서의 공급량이 균일해지기 때문에, 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 분출구(H1)의 개구 면적을 조정하는 조정 기구(73)를 설치함으로써, 웨이퍼(W)에 대한 용매 증기의 공급 범위를 가변시킬 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 사이즈가 변경된 경우에도, 그 사이즈에 대응시켜 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)에만 용매 증기를 공급하는 것이 가능하기 때문에, 잉여의 용매 증기를 장치 내에 흩뿌리는 일이 없어져, 장치의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 분출구(H1)의 외주부(개구부)에 기계적인 차폐판의 조정 기구(73)를 설치함으로써, 둘레 가장자리부에의 용매 증기의 공급량이 조정되기 때문에, 액막의 둘레 가장자리부의 점도는 거의 저하되지 않고 둘레 가장자리 형상이 유지되고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 점도가 저하되어 요철이 완화된다. 이 상태에서 후술하는 건조(베이킹)가 수행되면, 둘레 가장자리부의 돌기가 억제되고, 둘레 가장자리부 이외(둘레 가장자리부의 내측)의 평탄성이 향상된 건조막(Ma)을 얻을 수 있다.

(제8 실시형태)

본 발명의 제8 실시형태에 대해 도 28 및 도 29를 참조하여 설명한다.

본 발명의 제8 실시형태는 제1 실시형태에 따른 성막 장치(1)를 성막 시스템(81)에 적응한 적응예이다. 따라서, 특히, 제1 실시형태와 상이한 부분에 대해 설명한다. 또, 제8 실시형태에서는 제1 실시형태에서 설명한 부분과 동일한 부분의 설명을 생략한다.

도 28에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제8 실시형태에 따른 성막 시스템(81)은 웨이퍼(W)에 감광성의 재료를 도포하는 성막 장치(1)와, 웨이퍼(W)가 투입되는 인터페이스 장치(82)와, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)을 현상하는 현상 장치(83)와, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)을 건조하는 베이킹 장치(84)와, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)을 냉각하는 냉각 플레이트(chill plate; 85)와, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)을 노광하는 노광기(86)와, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)의 외측 가장자리의 불필요한 부분을 시너로 제거하는 엣지 커트를 수행하는 엣지 커트 장치(87)와, 각 장치 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(88)를 구비한다.

이러한 성막 시스템(81)이 수행하는 성막 처리(성막 방법)에 대해 설명한다. 성막 시스템(81)의 제어 장치는 각종의 프로그램에 기초하여 성막 처리를 실행한다.

도 29에 도시하는 바와 같이, 먼저, 세정이나 전처리가 끝난 웨이퍼(W)가 카세트에 수용된 상태로 인터페이스 장치(82)에 세팅되고, 웨이퍼(W)의 투입이 접수된다(단계 S11). 계속해서, 웨이퍼(W)가 반송 장치(88)에 의해 카세트로부터 취출되고, 냉각 플레이트(85)에 반송되어 배치되며, 웨이퍼(W)가 정해진 시간 동안 냉각된다(단계 S12).

정해진 시간 경과 후, 웨이퍼(W)는 냉각 플레이트(85)로부터 취출되어 성막 장치(1)에 반송되고, 감광성의 재료가 성막 장치(1)에 의해 웨이퍼(W) 상에 도포되어 도포막(M)이 형성되며, 그 후, 도포막(M)의 막두께 평탄화 처리가 수행된다(단계 S13). 이때의 도포 및 막두께 평탄화 처리는 제1 실시형태와 동일하다(도 3 참조).

그 후, 웨이퍼(W)는 반송 장치(88)에 의해 순차 반송되고, 웨이퍼(W)가 베이킹 장치(84)에 의해 가열되어, 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)이 건조되며(단계 S14), 계속해서, 웨이퍼(W)가 냉각 플레이트(85)에 의해 냉각되고(단계 S15), 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)[즉, 건조막(Ma)]은 노광기(86)에 의해 노광된다(단계 S16).

또한, 웨이퍼(W)는 다시 냉각 플레이트(85)에서 냉각되고(단계 S17), 웨이퍼(W) 상의 도포막(M)[즉, 건조막(Ma)]이 현상 장치(83)에 의해 현상되고 나서 세정 처리되며(단계 S18), 웨이퍼(W)가 반송 장치(88)에 의해 인터페이스 장치(82)로 반환되어 배출되고(단계 S19), 처리가 종료된다. 그 후, 웨이퍼(W)가 개편화(個片化)되어, 반도체 칩 등의 복수의 반도체 장치가 생성된다.

또, 스핀 코트 대신에 스파이럴 도포나 도트 도포, 디스펜서 도포 등, 어떤 영역에 한정하여 성막하는 것이 가능한 도포 방법이 이용되기 때문에, 엣지 커트 공정을 삭제하는 것이 가능하고, 엣지 커트 장치(87)를 제거하여, 성막 시스템(81)의 가격을 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제8 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 성막 장치(1)를 성막 시스템(81)에 적응시킴으로써, 스핀 코트 대신에 스파이럴 도포나 도트 도포, 디스펜서 도포 등, 어떤 영역에 한정하여 성막하는 것이 가능한 도포 방법이 이용되기 때문에, 웨이퍼(W)의 도포면의 정해진 영역에만 재료가 도포된다. 이에 따라, 엣지 커트 공정을 삭제하는 것이 가능하기 때문에, 엣지 커트 장치(87)를 제거하여 성막 시스템(81)의 가격을 억제할 수 있다.

따라서, 스파이럴 도포나 도트 도포 등의 스핀 코트 이외의 도포 방법을 이용하는 것이 가능하고, 그 도포 방법을 이용함으로써, 스핀 코트에 비해, 웨이퍼(W)의 도포면의 정해진 영역에만 재료를 도포할 수 있다. 이에 따라, 재료가 웨이퍼(W)의 사이드나 이면으로 비산, 또는 미스트화되어 돌아 들어간 재료가 부착되는 일이 없어진다. 또한, 도포 공정 후에 엣지 커트 및 백 린스라고 불리는 공정이 필요 없게 되고, 또한, 컵을 정기적으로 교환할 필요도 없어진다. 이와 같이, 막두께 균일성을 유지하면서, 재료 이용 효율의 향상, 환경 부하의 저감 및 가동률 저하의 억제를 실현할 수 있다.

(다른 실시형태)

또, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경될 수 있다. 예컨대, 전술한 실시형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제할 수도 있다. 또한, 다른 실시형태에 이르는 구성 요소를 적절하게 조합할 수도 있다.

전술한 실시형태에서는, 도포 대상물로서 웨이퍼(W)를 이용하고 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 원형 형상 또는 원형 이외의 형상의 유리 기판 등을 이용할 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 구체예를 예시한 것에 불과하며, 특별히 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 각부의 구체적 구성 등은 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 실시형태에 기재된 작용 및 효과는 본 발명으로부터 발생하는 가장 적합한 작용 및 효과를 열거한 것에 불과하며, 본 발명에 따른 작용 및 효과는 본 발명의 실시형태에 기재된 것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 예컨대 도포 대상물 상에 재료를 도포하여 도포막을 형성하는 성막 장치 및 성막 방법, 또한, 그 성막 장치 또는 성막 방법에 의해 제조된 반도체 장치 등에서 이용된다.

Claims

도포 대상물이 배치되는 스테이지와,
상기 스테이지에 배치된 상기 도포 대상물 상의 정해진 영역에 재료를 도포하여 도포막을 형성하는 도포부와,
상기 도포막을 용해할 수 있는 용매 증기를 생성하는 급기부(給氣部)와,
상기 스테이지에 배치된 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막에 대해, 상기 급기부에 의해 생성된 상기 용매 증기를 분무하는 분무부와,
상기 급기부와 상기 분무부를 접속하고, 상기 급기부에 의해 생성된 상기 용매 증기를 분무부에 반송하기 위한 반송관과,
상기 반송관에 열을 공급하기 위한 제1 히터와,
상기 분무부에 열을 공급하기 위한 제2 히터와,
상기 분무부에 의해 분무되는 상기 용매 증기의 양을, 상기 도포막을 용해해서 상기 도포막의 표층측 부분의 점도가 상기 도포 대상물측 부분의 점도보다 낮아지며 상기 도포막의 표층측 부분의 점도 및 상기 도포 대상물측 부분의 점도가 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막의 확대를 억제하는 점도가 되는 양이 되도록 제어하고, 상기 반송관의 온도가 상기 용매 증기의 이슬점보다 높게 되도록 상기 제1 히터를 제어하고, 상기 분무부의 온도가 상기 용매 증기의 이슬점보다도 높게 되도록 상기 제2 히터를 제어함으로써 상기 급기부로부터 상기 분무부에 반송되는 상기 용매 증기를 상기 용매 증기의 이슬점 온도보다도 높은 온도로 유지하여 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막에 분무하도록 제어하는 제어부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 도포막의 둘레 가장자리부의 내측의 표층에 상기 용매 증기를 분무하도록 상기 분무부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 분무부는 에어나이프형이고, 상기 급기부에 의해 생성된 상기 용매 증기를 분출하는 분출구를 구비하며,
상기 성막 장치는,
상기 분출구의 개구 면적을 조정하는 조정 기구와,
상기 스테이지를 수평면 내에서 회전시키는 회전 기구
를 구비하고,
상기 제어부는 상기 회전 기구에 의해 상기 스테이지를 회전시키면서, 상기 분무부에 상기 용매 증기의 분무를 실행시키는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 분무부는 노즐형이고, 상기 급기부에 의해 생성된 상기 용매 증기를 분출하는 분출구를 구비하며,
상기 성막 장치는 상기 스테이지를 수평면 내에서 회전시키는 회전 기구를 구비하고,
상기 제어부는 상기 분무부에 의한 상기 용매 증기의 분무량이, 상기 도포막의 둘레 가장자리부와 둘레 가장자리부의 내측에서 상이한 양이 되도록 상기 급기부를 제어하며, 상기 회전 기구에 의해 상기 스테이지를 회전시키면서, 상기 분무부에 상기 용매 증기의 분무를 실행시키는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 분무부는,
상기 스테이지를 덮도록 형성되고, 상기 급기부에 의해 생성된 상기 용매 증기를 분출하는 분출구를 갖는 케이스와,
상기 케이스 내에 설치되고, 상기 급기부에 의해 생성된 상기 용매 증기를 분산시키는 분산부와,
상기 분출구의 개구 면적을 조정하는 조정 기구
를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제3항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지의 외측 가장자리를 따르도록 설치되고, 상기 분출구로부터 분출된 잉여분의 상기 용매 증기를 배기하는 배기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제3항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분무부는,
상기 급기부에 의해 생성된 상기 용매 증기를 분출하는 분출구와,
상기 분출구 주위에 형성되고, 상기 분출구로부터 분출된 잉여분의 상기 용매 증기를 배기하는 배기구
를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제3항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도포부에 의해 도포된 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막을 건조시키는 건조부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 분무부에 상기 용매 증기의 분무를 실행시킬 때까지 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막의 표층을 건조시키도록 상기 건조부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 분무부에 의해 분무되는 상기 용매 증기의 양을, 적어도 상기 용매 증기의 반송 기체의 유량 또는 상기 용매 증기를 발생시킬 때의 온도에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 스테이지를 수평면 내에서 회전시키는 회전 기구를 구비하고,
상기 제어부는 상기 회전 기구에 의해 상기 스테이지를 회전시키면서, 상기 도포막의 형성을 실행시키는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 분무부에 의해 상기 용매 증기가 분무된 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막을 건조시키는 건조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 기재된 성막 장치에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
도포 대상물 상의 정해진 영역에 재료를 도포하여 도포막을 형성하는 공정과,
분무되는 용매 증기의 양을, 상기 도포막을 용해해서, 상기 도포막의 표층측 부분의 점도가 상기 도포 대상물측 부분의 점도보다 낮아지며, 상기 도포막의 표층측 부분의 점도 및 상기 도포 대상물측 부분의 점도가 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막의 확대를 억제하는 점도가 되는 양이 되도록 조정하여 상기 용매 증기를 생성하는 공정과,
상기 조정하여 생성된 상기 용매 증기를 반송하기 위한 반송관을 상기 용매 증기의 이슬점 온도보다도 높은 온도가 되도록 조정하는 공정과,
조정하여 생성된 상기 용매 증기를 상기 반송관에 의해 상기 용매 증기의 이슬점 온도보다 높은 온도로 유지하여 반송하는 공정과,
상기 조정하여 생성된 상기 용매 증기를 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막에 분무하기 위한 분무부를 상기 용매 증기의 이슬점 온도보다도 높은 온도가 되도록 조정하는 공정과,
이슬점 온도보다도 높은 온도로 유지하여 반송된 상기 조정하여 생성된 용매 증기를 상기 분무부에 의해 상기 용매 증기의 이슬점 온도보다도 높은 온도로 유지하여 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막에 분무하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제13항에 있어서, 상기 용매 증기를 분무하는 공정에서는, 상기 도포막의 둘레 가장자리부의 내측에 상기 용매 증기를 분무하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제14항에 있어서, 상기 분무하는 공정에서는, 분무된 잉여분의 상기 용매 증기를 배기하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제13항에 있어서, 상기 도포막을 형성하는 공정 후이고 상기 용매 증기를 분무하는 공정 전에, 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막을 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제13항에 있어서, 상기 용매 증기를 생성하는 공정에서는, 생성되는 상기 용매 증기의 양을, 적어도 상기 용매 증기의 반송 기체의 유량 또는 상기 용매 증기를 발생시킬 때의 온도에 따라 조정하여 상기 용매 증기를 생성하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제13항에 있어서, 상기 도포막을 형성하는 공정에서는, 상기 도포 대상물을 수평면 내에서 회전시키면서 상기 도포 대상물 상에 재료를 도포하여 상기 도포막을 형성하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제18항에 있어서, 상기 용매 증기를 생성하는 공정에서는, 생성되는 상기 용매 증기의 양을, 상기 용매 증기의 반송 기체의 유량, 상기 용매 증기를 발생시킬 때의 온도, 및 상기 도포 대상물의 회전에 따라 조정하여 상기 용매 증기를 생성하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제13항에 있어서, 상기 용매 증기를 분무하는 공정 후에, 상기 도포 대상물 상의 상기 도포막을 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.