KR101444974B1 - 도포 처리 방법, 도포 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 - Google Patents

도포 처리 방법, 도포 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 Download PDF

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Abstract

도포 공정에 있어서, 고속으로 기판을 회전시키고, 그 상태로 기판의 중심부에 제1 노즐로부터 레지스트액을 토출하여, 기판 상에 레지스트액을 도포한다. 계속해서, 평탄화 공정에 있어서, 기판의 회전을 감속하여, 저속으로 기판을 회전시켜, 기판 상의 레지스트액을 평탄화한다. 이때 도포 공정에 있어서의 제1 노즐에 의한 레지스트액의 토출은 평탄화 공정의 도중까지 계속해서 행하고, 그 평탄화 공정에 있어서 레지스트액의 토출을 종료시킬 때에는, 제1 노즐을 이동시켜 레지스트액의 토출 위치를 기판의 중심부로부터 이동시킨다. 본 발명에 따르면, 기판 면내에 균일하게 레지스트액을 도포할 수 있다.
도포 처리 장치, 레지스트액, 스핀 척, 노즐, 웨이퍼

Description

도포 처리 방법, 도포 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 {METHOD OF COATING APPLICATION, COATING APPLICATION APPARATUS AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM}
본 발명은 기판의 도포 처리 방법, 기판의 도포 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들어 웨이퍼 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 레지스트막을 소정의 패턴에 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차적으로 행해져, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성되어 있다.
상술한 레지스트 도포 처리에서는 고속 회전된 웨이퍼의 중심부에 노즐로부터 레지스트액을 공급하고, 원심력에 의해 웨이퍼 상에서 레지스트액을 확산함으로써 웨이퍼의 표면에 레지스트액을 도포하는, 소위 스핀 도포법이 많이 사용되고 있다. 또한, 이 스핀 도포법에 있어서, 레지스트액을 보다 균일하게 도포하는 방법으로서, 예를 들어 고속 회전된 웨이퍼에 대한 레지스트액의 공급이 종료된 후에, 웨이퍼의 회전을 일단 감속하여, 웨이퍼 상의 레지스트액을 평탄화하고, 그 후 웨 이퍼의 회전을 다시 가속하여, 웨이퍼 상의 레지스트액을 건조시키는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평11-260717호 공보
그런데, 반도체 디바이스의 회로의 가일층의 미세화에 수반하여, 포토리소그래피 공정에 있어서의 레지스트막의 박막화가 진행되고 있다. 상술한 스핀 도포법을 사용하여, 종래보다 얇은, 예를 들어 150㎚ 이하의 레지스트막을 형성하기 위해서는, 웨이퍼의 표면에서 확산되기 쉬운 비교적 저점도의 레지스트액을 사용하는 것이 고려된다. 그러나, 저점도의 레지스트액은 용제의 비율이 많아, 확산되기 쉬운 한편 건조되기 쉬우므로, 웨이퍼 표면에서 확산 중에 급속하게 건조가 진행되게 된다. 이로 인해, 최종적인 레지스트액의 도포 상태가, 노즐로부터의 레지스트액의 토출 상태 등에 영향을 받기 쉬워져, 예를 들어 레지스트액의 토출 상태가 약간 흐트러진 경우라도, 웨이퍼 표면에 두께가 상이한 도포 얼룩이 생긴다고 생각된다. 특히, 고가의 레지스트액의 사용량을 저감시키기 위해, 소량의 레지스트액을 사용하여 도포하는 경우에는 도포 얼룩이 현저하게 나타나게 된다.
실제로, 발명자가 저점도의 레지스트액을 사용하여 웨이퍼 상에 레지스트액을 도포하고, 그때의 레지스트액의 웨이퍼 면내의 두께를 측정하는 실험을 행한 바, 도 16에 도시한 바와 같이 웨이퍼의 중심 부근에 레지스트액의 두께가 큰 흐트러짐이 발생하는 것이 확인되었다. 이는, 저점도의 레지스트액으로 인해, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이 노즐(N)로부터 레지스트액(R)의 토출이 종료될 때에, 레지스트액(R)의 끊김이 나빠져, 예를 들어 최후에 레지스트액의 액적(R1)이 웨이퍼(W)의 중심부에 낙하하는 것에 기인하고 있다고 생각된다. 이와 같이, 저점도의 레지스트액을 사용한 경우에는, 레지스트액의 토출 종료 직전의 토출 상태가 불안정해져, 그것에 기인하여 도포 얼룩이 생긴다고 생각된다.
웨이퍼 상에 레지스트액이 균일하게 얼룩 없이 도포되지 않으면, 예를 들어 노광 처리에 있어서의 초점이 어긋나서 최종적으로 웨이퍼 상에 원하는 치수의 레지스트 패턴이 형성되지 않게 된다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 스핀 도포법을 사용하여 저점도의 레지스트액 등의 도포액을 웨이퍼 등의 기판에 도포하는 경우에 있어서도, 도포액을 기판 면내에 균일하게 도포하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판의 도포 처리 방법이며, 상대적으로 고속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과, 그 후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과, 그 후, 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 갖고 있다. 그리고, 상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출은 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행해지고, 그 제2 공정에 있어서 도포액의 토출을 종료시킬 때에는 노즐의 이동에 의해 도포액의 토출 위치를 기판의 중심부로부터 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 노즐로부터 낙하하는 최후의 도포액이 액적으로 되어 있는 경우라도, 그 액적의 낙하 시의 기판의 회전 속도가 저속이므로, 액적의 도포액이 즉시 건조되는 경우가 없다. 또한, 그 도포액의 액적의 낙하 위치가 기판의 중심부로부터 어긋나게 되어 있어, 원심력이 강하게 작용하므로, 낙하된 액적이 기판 상에서 적절하게 확산된다. 이 결과, 도포액의 액적의 낙하에 기인하는 도포 얼룩이 억제되어, 최종적으로 도포액을 기판 면내에 균일하게 도포할 수 있다.
상기 노즐의 이동은 상기 제1 공정의 종료와 동시에 개시하도록 해도 좋다. 또한, 여기서 말하는 「동시」에는 제1 공정의 종료 시의 전후 0.5초 이내의 대략 동시인 것도 포함된다.
또한, 상기 노즐의 이동 시의 기판의 회전 속도는 1000rpm 이하로 설정되어 있어도 좋다. 또한, 상기 도포액의 토출 위치는 기판의 중심부로부터 5㎜ 이상 어긋나도록 해도 좋다.
또한, 상기 제1 공정 전에, 상기 제1 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하는 제4 공정을 더 갖고 있어도 좋다. 이 제4 공정에 있어서의 기판의 회전 속도는 상기 제2 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속이라도 좋다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 기판의 도포 처리 방법이며, 상대적으로 고속으로 될 때까지 일정한 가속도로 기판을 가속 회전한 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과, 기판의 회전 속도가 상대적으로 고속으로 된 직후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과, 그 후, 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 갖고 있다. 그리고, 상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출은 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행해지고, 그 제2 공정에 있어서 도포액의 토출을 종료시킬 때에는 노즐의 이동에 의해 도포액의 토출 위치가 기판의 중심부로부터 이동하는 것을 특징으로 하고 있다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 기판의 도포 처리 장치이며, 기판을 유지하여 기판을 소정의 속도로 회전시키는 회전 유지부와, 기판에 소정의 타이밍으로 도포액을 토출하는 노즐과, 상기 노즐을, 기판의 중심부의 상방으로부터 기판의 직경 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구를 갖고 있다. 그리고, 상기 회전 유지부에 의해 상대적으로 고속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 상기 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상의 도포액을 도포하는 제1 공정과, 그 후 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과, 그 후, 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 실행하고, 상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출을, 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행하고, 그 제2 공정에 있어서 도포액의 토출을 종료시킬 때에는, 노즐을 이동시켜 도포액의 토출 위치를 기판의 중심부로부터 이동시키도록, 상기 회전 유지부, 상기 노즐 및 상기 노즐 이동 기구의 동작을 제어하는 제어부를 갖고 있다.
상기 도포 처리 장치에 있어서의 상기 노즐의 이동은 상기 제1 공정의 종료와 동시에 개시하도록 해도 좋다. 또한, 상기 노즐의 이동 시의 기판의 회전 속도는 1000rpm 이하로 설정되어 있어도 좋다. 또한, 상기 도포액의 토출 위치는 기판의 중심부로부터 5㎜ 이상 어긋나도록 해도 좋다.
상기 제어부는 상기 제1 공정 전에, 상기 제1 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하는 제4 공정을 더 실행해도 좋다. 또한, 이 제4 공정에 있어서의 기판의 회전 속도는 상기 제2 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속이라도 좋다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 기판의 도포 처리 장치이며, 기판을 유지하여 기판을 소정의 속도로 회전시키는 회전 유지부와, 기판에 소정의 타이밍으로 도포액을 토출하는 노즐과, 상기 노즐을, 기판의 중심부의 상방으로부터 기판의 직경 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구를 갖고 있다. 그리고, 상기 회전 유지부에 의해 상대적으로 고속으로 될 때까지 일정한 가속도로 기판을 가속 회전한 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과, 기판의 회전 속도가 상대적으로 고속으로 된 직후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과, 그 후 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 실행하고, 상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출을, 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행하고, 그 제2 공정에 있어서 도포액의 토출을 종료시킬 때에는, 노즐을 이동시켜 도포액의 토출 위치를 기판의 중심부로부터 이동시키도록, 상기 회전 유지부, 상기 노즐 및 상기 노즐 이동 기구의 동작을 제어하는 제어부를 갖고 있다.
다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상술한 도포 처리 방법을 도포 처리 장치에 의해 실행시키기 위해, 당해 도포 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 균일한 도포막을 형성할 수 있으므로, 그 도포막에 대한 후공정의 처리가 적절하게 행해져, 최종적으로 기판 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 도포 현상 처리 시스템의 정면도이다.
도 3은 도포 현상 처리 시스템의 배면도이다.
도 4는 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면의 설명도이다.
도 5는 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면의 설명도이다.
도 6은 레지스트 도포 처리의 주된 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 레지스트 도포 처리의 각 공정 있어서의 웨이퍼의 회전 속도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 제1 노즐로부터 웨이퍼의 중심부로 레지스트액을 토출하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는 제1 노즐을 이동시켜 레지스트액의 토출 위치를 웨이퍼의 중심부로부터 어긋나게 한 상태를 도시하는 설명도이다.
도 10은 본 실시 형태에 있어서의 도포 처리 프로세스를 사용한 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 각종 도포 처리 프로세스를 사용한 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께의 편차도를 나타내는 그래프이다.
도 12는 제1 검증예의 도포 처리 프로세스를 사용한 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 제2 검증예의 도포 처리 프로세스를 사용한 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 노즐 이동 시의 웨이퍼의 회전 속도를 바꾼 경우의 웨이퍼 중심 부근의 레지스트막의 두께의 편차도를 나타내는 그래프이다.
도 15는 노즐의 어긋남 거리를 바꾼 경우의 웨이퍼 중심 부근의 레지스트막의 두께의 편차도를 나타내는 그래프이다.
도 16은 종래예의 도포 처리 프로세스를 사용한 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 노즐로부터 레지스트액이 액적으로 되어 낙하하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 18은 레지스트 도포 처리의 각 공정 있어서의 웨이퍼의 회전 속도를 나타내는 그래프이다.
도 19는 웨이퍼 상의 레지스트액이 확산되는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 20은 웨이퍼 상의 레지스트액이 확산되는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 21은 레지스트 도포 처리의 각 공정 있어서의 웨이퍼의 회전 속도를 나타내는 그래프이다.
[부호의 설명]
1 : 도포 현상 처리 시스템
30 : 레지스트 도포 장치
130 : 스핀 척
143 : 제1 노즐
160 : 제어부
W : 웨이퍼
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 도포 처리 장치가 탑재된 도포 현상 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이고, 도 2는 도포 현상 처리 시스템(1)의 정면도이고, 도 3은 도포 현상 처리 시스템(1)의 배면도이다.
도포 현상 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 외부로부터 도포 현상 처리 시스템(1)에 대해 복수매의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 반입출하기 위한 카세트 스테이션(2)과, 포토리소그래피 공정 중에 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)과, 처리 스테이션(3)에 인접하는 노광 장치(4) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(5)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(2)에는 카세트 적재대(10)가 설치되고, 당해 카세트 적재대(10)에는 복수의 카세트(C)를 X방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 적재할 수 있다. 카세트 스테이션(2)에는 반송로(11) 상을 X방향을 따라서 이동 가능한 웨이퍼 반송체(12)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(12)는 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 배열 방향(Z방향 ; 연직 방향)으로도 이동 가능하여, 카세트(C) 내의 복수매의 웨이퍼(W)에 대해 선택적으로 액세스할 수 있다. 또한, 웨이퍼 반송체(12)는 연직 방향의 축 주위(θ방향)로 회전 가능하여, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 장치군(G3)의 각 처리 장치에 대해 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)은 복수의 처리 장치가 다단으로 배치된, 예를 들어 5개의 처리 장치군(G1 내지 G5)을 구비하고 있다. 처리 스테이션(3)의 X방향 부방향(도 1 중 하방향)측에는 카세트 스테이션(2)측으로부터 인터페이스 스테이션(5)측을 향해 제1 처리 장치군(G1)과, 제2 처리 장치군(G2)이 차례로 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 X방향 정방향(도 1 중 상방향)측에는 카세트 스테이션(2)측으로부터 인터페이스 스테이션(5)측을 향해 제3 처리 장치군(G3), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5)이 차례로 배치되어 있다. 제3 처리 장치군(G3)과 제4 처리 장치군(G4) 사이에는 제1 반송 장치(20)가 설치되어 있다. 제1 반송 장치(20)는 제1 처리 장치군(G1), 제3 처리 장치군(G3) 및 제4 처리 장치군(G4) 내의 각 장치에 대해 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 제4 처리 장치군(G4)과 제5 처리 장치군(G5) 사이에는 제2 반송 장치(21)가 설치되어 있다. 제2 반송 장치(21)는 제2 처리 장치군(G2), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5) 내의 각 장치에 대해 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 처리 장치군(G1)에는 웨이퍼(W)에 소정의 액 체를 공급하여 처리를 행하는 액 처리 장치, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 도포 처리 장치로서의 레지스트 도포 장치(30, 31, 32)와, 노광 처리 시의 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 보텀 코팅 장치(33, 34)가 하방으로부터 차례로 5단으로 포개어져 있다. 제2 처리 장치군(G2)에는 액 처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 처리 장치(40 내지 44)가 하방으로부터 차례로 5단으로 포개어져 있다. 또한, 제1 처리 장치군(G1) 및 제2 처리 장치군(G2)의 최하단에는 각 처리 장치군(G1, G2) 내의 상기 액 처리 장치에 각종 처리액을 공급하기 위한 케미컬실(50, 51)이 각각 설치되어 있다.
예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이 제3 처리 장치군(G3)에는 웨이퍼(W)를 온도 조절판 상에 적재하여 웨이퍼(W)의 온도 조절을 행하는 온도 조절 장치(60), 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 트랜지션 장치(61), 온도 조절 장치(62 내지 64) 및 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열 처리 장치(65 내지 68)가 하방으로부터 차례로 9단으로 포개어져 있다.
제4 처리 장치군(G4)에서는, 예를 들어 온도 조절 장치(70), 레지스트 도포 처리 후에 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 프리베이크 장치(71 내지 74) 및 현상 처리 후에 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 포스트베이크 장치(75 내지 79)가 하방으로부터 차례로 10단으로 포개어져 있다.
제5 처리 장치군(G5)에서는 웨이퍼(W)를 열처리하는 복수의 열처리 장치, 예를 들어 온도 조절 장치(80 내지 83), 노광 후에 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 노광 후 베이크 장치(84 내지 89)가 하방으로부터 차례로 10단으로 포개어져 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 제1 반송 장치(20)의 X방향 정방향측에는 복수의 처리 장치가 배치되어 있고, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 소수화 처리하기 위한 어드히젼(adhesion) 장치(90, 91)가 하방으로부터 차례로 2단으로 포개어져 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 반송 장치(21)의 X방향 정방향측에는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 에지부만을 선택적으로 노광하는 주변 노광 장치(92)가 배치되어 있다.
인터페이스 스테이션(5)에는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 X방향으로 연신되는 반송로(100) 상을 이동하는 웨이퍼 반송체(101)와, 버퍼 카세트(102)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(101)는 Z방향으로 이동 가능하고, 또한 θ방향으로도 회전 가능하고, 인터페이스 스테이션(5)에 인접한 노광 장치(4)와, 버퍼 카세트(102) 및 제5 처리 장치군(G5)의 각 장치에 대해 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 노광 장치(4)는, 예를 들어 액침 노광 처리를 행하는 것으로, 웨이퍼(W)의 표면에 액체, 예를 들어 순수(純水)의 액막을 체류시킨 상태에서, 당해 순수의 액막을 개재하여 웨이퍼(W)의 표면의 레지스트막을 노광할 수 있다.
다음에, 상술한 레지스트 도포 장치(30 내지 32)의 구성에 대해 설명한다. 도 4는 레지스트 도포 장치(30)의 구성의 개략을 도시하는 종단면의 설명도이고, 도 5는 레지스트 도포 장치(30)의 구성의 개략을 도시하는 횡단면의 설명도이다.
레지스트 도포 장치(30)는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이 케이싱(120) 을 갖고, 그 케이싱(120) 내의 중앙부에는 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시키는 회전 유지부로서의 스핀 척(130)이 설치되어 있다. 스핀 척(130)은 수평한 상면을 갖고, 당해 상면에는, 예를 들어 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 웨이퍼(W)를 스핀 척(130) 상에 흡착 유지할 수 있다.
스핀 척(130)은, 예를 들어 모터 등을 구비한 척 구동 기구(131)를 갖고, 그 척 구동 기구(131)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동 기구(131)에는 실린더 등의 승강 구동원이 설치되어 있어, 스핀 척(130)은 상하 이동 가능하다.
스핀 척(130)의 주위에는 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아, 회수하는 컵(132)이 설치되어 있다. 컵(132)의 하면에는 회수한 액체를 배출하는 배출관(133)과, 컵(132) 내의 분위기를 배기하는 배기관(134)이 접속되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 컵(132)의 X방향 부방향(도 5의 하방향)측에는 Y방향(도 5의 좌우 방향)을 따라서 연신하는 레일(140)이 형성되어 있다. 레일(140)은, 예를 들어 컵(132)의 Y방향 부방향(도 5의 좌측 방향)측의 외측으로부터 Y방향 정방향(도 5의 우측 방향)측의 외측까지 형성되어 있다. 레일(140)에는, 예를 들어 2개의 아암(141, 142)이 설치되어 있다.
제1 아암(141)에는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 도포액으로서의 레지스트액을 토출하는 제1 노즐(143)이 지지되어 있다. 제1 아암(141)은 도 5에 도시하는 노즐 구동부(144)에 의해 레일(140) 상을 이동 가능하다. 이에 의해, 제1 노 즐(143)은 컵(132)의 Y방향 정방향측의 외측에 설치된 대기부(145)로부터 컵(132) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있고, 또한 당해 웨이퍼(W)의 표면 상을 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제1 아암(141)은 노즐 구동부(144)에 의해 승강 가능하여, 제1 노즐(143)의 높이를 조정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 아암(141)과 노즐 구동부(144)에 의해 「노즐 이동 기구」가 구성되어 있다.
제1 노즐(143)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 레지스트액 공급원(146)에 연통하는 공급관(147)이 접속되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 레지스트액 공급원(146)에는, 예를 들어 얇은 레지스트막, 예를 들어 150㎚ 이하의 레지스트막을 형성하기 위한 저점도의 레지스트액이 저류되어 있다. 또한, 공급관(147)에는 밸브(148)가 설치되어 있고, 이 밸브(148)의 개폐에 의해 레지스트액의 토출을 온ㆍ오프할 수 있다.
제2 아암(142)에는 레지스트액의 용제를 토출하는 제2 노즐(150)이 지지되어 있다. 제2 아암(142)은, 예를 들어 도 5에 도시하는 노즐 구동부(151)에 의해 레일(140) 상을 이동 가능하여, 제2 노즐(150)을, 컵(132)의 Y방향 부방향측의 외측에 설치된 대기부(152)로부터 컵(132) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동시킬 수 있다. 또한, 노즐 구동부(151)에 의해, 제2 아암(142)은 승강 가능하여, 제2 노즐(150)의 높이를 조절할 수 있다.
제2 노즐(150)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 용제 공급원(153)에 연통하는 공급관(154)이 접속되어 있다. 또한, 이상의 구성에서는 레지스트액을 토출하는 제1 노즐(143)과 용제를 토출하는 제2 노즐(150)이 각각의 아암에 지지되어 있었지만, 동일한 아암에 지지되어, 그 아암의 이동의 제어에 의해, 제1 노즐(143)과 제2 노즐(150)의 이동과 토출 타이밍을 제어해도 좋다.
상술한 스핀 척(130)의 회전 동작, 노즐 구동부(144)에 의한 제1 노즐(143)의 이동 동작, 밸브(148)에 의한 제1 노즐(143)의 레지스트액의 토출의 온ㆍ오프 동작, 노즐 구동부(151)에 의한 제2 노즐(150)의 이동 동작 등의 구동계의 동작은 제어부(160)에 의해 제어되고 있다. 제어부(160)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되어, 예를 들어 메모리에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 레지스트 도포 장치(30)에 있어서의 레지스트 도포 처리를 실현할 수 있다. 또한, 레지스트 도포 장치(30)에 있어서의 레지스트 도포 처리를 실현하기 위한 각종 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 CD 등의 기억 매체(H)에 기억되어 있던 것이며, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(160)로 인스톨된 것이 사용되고 있다.
또한, 레지스트 도포 장치(31, 32)의 구성은 상술한 레지스트 도포 장치(30)와 동일하므로, 설명을 생략한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 레지스트 도포 장치(30)에서 행해지는 도포 처리 프로세스를, 도포 현상 처리 시스템(1) 전체에서 행해지는 웨이퍼 처리의 프로세스와 함께 설명한다.
우선, 도 1에 도시하는 웨이퍼 반송체(12)에 의해, 카세트 적재대(10) 상의 카세트(C) 내로부터 미처리의 웨이퍼(W)가 1매씩 취출되어, 처리 스테이션(3)으로 순차적으로 반송된다. 웨이퍼(W)는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 장치군(G3)에 속 하는 온도 조절 장치(60)로 반송되어, 소정 온도로 온도 조절된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(20)에 의해, 예를 들어 보텀 코팅 장치(34)로 반송되어, 반사 방지막이 형성된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(20)에 의해, 예를 들어 가열 처리 장치(65), 온도 조절 장치(70)로 순차적으로 반송되어, 각 처리 장치에 있어서 소정의 처리가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(20)에 의해, 예를 들어 레지스트 도포 장치(30)로 반송된다.
도 6은 레지스트 도포 장치(30)에 있어서의 도포 처리 프로세스의 주된 공정을 도시하는 흐름도이다. 도 7은 이 도포 처리 프로세스의 각 공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전 속도와, 레지스트액의 토출 타이밍을 나타내는 그래프이다.
우선, 레지스트 도포 장치(30)로 반입한 후, 웨이퍼(W)는, 도 4에 도시한 바와 같이 스핀 척(130)에 흡착 유지된다. 계속해서, 제2 아암(142)에 의해 대기부(152)의 제2 노즐(150)이 웨이퍼(W)의 중심부의 상방까지 이동한다. 다음에, 웨이퍼(W)가 정지되어 있는 상태에서, 제2 노즐(150)로부터 소정량의 용제가 토출되어, 웨이퍼(W)의 중심부에 용제가 공급된다(도 6 및 도 7의 공정 S1). 그 후, 도 7에 도시한 바와 같이, 스핀 척(130)에 의해 웨이퍼(W)가 중속의, 예를 들어 2000rpm 정도로 회전되고, 웨이퍼(W) 상의 용제가 웨이퍼(W)의 표면의 전체면으로 확산되어, 웨이퍼(W)의 표면에 용제가 도포된다(도 6 및 도 7의 공정 S2). 예를 들어 이때, 제1 아암(141)에 의해 대기부(145)의 제1 노즐(143)이 웨이퍼(W)의 중심부의 상방까지 이동한다.
그 후, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전이 고속의, 예 를 들어 2500rpm 정도로 가속되고, 그것과 동시에 밸브(148)가 개방되어, 제1 노즐(143)로부터 레지스트액의 토출이 개시된다. 이에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이 고속 회전된 웨이퍼(W)의 중심부(A)에 제1 노즐(143)로부터 레지스트액(R)이 토출되고, 레지스트액(R)이 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 전체면으로 확산되어, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액(R)이 도포된다[도 6 및 도 7의 공정 S3(본 발명에 있어서의 제1 공정)]. 또한, 이때의 레지스트액에는, 예를 들어 박막 도포용의, 예를 들어 점도가 2cp 이하인 것이 사용된다.
소정 시간의 레지스트액의 도포 공정 S3이 종료되면, 도 7에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전이 저속의, 예를 들어 1000rpm 이하, 보다 바람직하게는 100rpm 정도로 감속되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트액이 고르게 되어 평탄화된다[도 6 및 도 7의 공정 S4(본 발명에 있어서의 제2 공정)].
또한, 레지스트액의 도포 공정 S3의 종료와 동시에, 제1 아암(141)에 의해 제1 노즐(143)이, 도 9에 도시한 바와 같이 레지스트액(R)을 계속해서 토출한 상태에서, 웨이퍼(W)의 중심부(A)의 상방으로부터 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 소정 거리, 예를 들어 5㎜ 이상, 보다 바람직하게는 5 내지 30㎜ 정도 이동한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 레지스트액의 토출 위치(P)가 웨이퍼(W)의 중심부(A)로부터 어긋나게 된다(즉, 중심부로부터 이동함). 또한, 이때의 웨이퍼(W)의 회전 속도는 저속인 100rpm으로 유지되어 있다. 제1 노즐(143)은 웨이퍼(W)의 중심부(A) 상방으로부터 소정 거리 어긋난 곳에서 정지하고, 이때 밸브(148)가 폐쇄되어 레지스트액의 토출이 정지된다. 그 후, 계속해서 웨이퍼(W)가 저속으로 회전 되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트액이 고르게 되어 평탄화된다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 레지스트액의 토출은 레지스트액의 도포 공정 S3으로부터 레지스트액의 평탄화 공정 S4의 도중까지 행해져, 그 평탄화 공정 S4에 있어서 레지스트액의 토출이 종료될 때에, 제1 노즐(143)이 이동하여 레지스트액의 토출 위치(P)가 웨이퍼(W)의 중심부(A)로부터 어긋나게 된다(즉, 중심부로부터 이동함).
소정 시간의 레지스트액의 평탄화 공정 S4가 종료되면, 도 7에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전이 중속의, 예를 들어 1500rpm 정도로 가속되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트액이 건조된다[도 6 및 도 7의 공정 S5(본 발명에 있어서의 제3 공정)]. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W) 상에, 예를 들어 150㎚ 이하의 얇은 레지스트막이 형성된다.
웨이퍼(W)의 건조 종료 후, 웨이퍼(W)의 회전이 정지되고, 스핀 척(130) 상으로부터 웨이퍼(W)가 반출되어, 일련의 레지스트 도포 처리가 종료된다.
레지스트 도포 처리 후, 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(20)에 의해, 예를 들어 프리베이크 장치(71)로 반송되어, 프리베이크된다. 계속해서, 웨이퍼(W)는 제2 반송 장치(21)에 의해 주변 노광 장치(92), 온도 조절 장치(83)로 순차적으로 반송되어, 각 장치에 있어서 소정의 처리가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(5)의 웨이퍼 반송체(101)에 의해 노광 장치(4)로 반송되어 액침 노광된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송체(101)에 의해, 예를 들어 노광 후 베이크 장치(84)로 반송되어, 노광 후 베이크되고, 그 후 제2 반송 장치(21)에 의해 온도 조절 장치(81)로 반송되어 온도 조절된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 현상 처리 장 치(40)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막이 현상된다. 현상 후, 웨이퍼(W)는 제2 반송 장치(21)에 의해 포스트베이킹 장치(75)로 반송되어 포스트베이크된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 온도 조절 장치(63)로 반송되어 온도 조절된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(20)에 의해 트랜지션 장치(61)로 반송되어, 웨이퍼 반송체(12)에 의해 카세트(C)로 복귀되어, 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 레지스트액의 도포 공정 S3에 있어서의 제1 노즐(143)에 의한 레지스트액의 토출을, 레지스트액의 평탄화 공정 S4의 도중까지 계속해서 행하고, 그 레지스트액의 토출의 종료 시에는, 제1 노즐(143)의 이동에 의해 레지스트액의 토출 위치(P)를 웨이퍼(W)의 중심부(A)로부터 어긋나도록 하였다. 이에 의해, 제1 노즐(143)의 토출 종료 시에 레지스트액의 액적이 낙하된 경우라도, 그 액적이 평탄화 공정 S4의 저속도로 회전하고 있는 웨이퍼(W)에 낙하되므로, 그 액적의 급격한 건조가 방지된다. 또한, 그 레지스트액의 액적이 웨이퍼(W)의 중심부(A)로부터 어긋난 위치(P)에 낙하되므로, 웨이퍼(W)의 중심부보다도 강한 원심력에 의해 웨이퍼 면내에 적절하게 확산된다. 이 결과, 종래와 같이 웨이퍼(W)의 중심부 부근에 도포 얼룩이 생기는 일 없이, 최종적으로 웨이퍼(W)의 표면의 전체면에 있어서 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다. 이하에, 이 효과를 실증하는 실험 결과를 나타낸다.
도 10에는 본 실시 형태의 도포 처리 프로세스를 사용한 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께를 측정한 실험 결과를 나타낸다. 이 실험 결과로부터, 종래와 같이 도포 공정 S1에서 레지스트액의 토출을 종료하고 노즐을 웨이퍼(W)의 중심 부로부터 이동시키지 않는 경우(도 16에 도시하는 종래예)에 비해, 웨이퍼(W)의 중심부에 레지스트막의 두께의 흐트러짐이 없어, 레지스트막이 웨이퍼 면내에서 균일하게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 11은 각종 도포 처리 프로세스를 사용한 경우의 웨이퍼 중심 부근의 레지스트막의 두께의 편차도(3σ)를 나타내는 그래프이다. 도 11로부터도, 본 실시 형태의 도포 처리 프로세스를 사용한 경우(본 발명의 경우)에는 종래예의 경우에 비해 레지스트막의 두께의 변동가 0.5㎚ 이하로 비약적으로 작게 되어 있는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는 레지스트액의 토출 종료 타이밍을 평탄화 공정 S4의 도중에 설정하여, 그 레지스트액의 토출 종료의 직전에 제1 노즐(143)의 이동에 의해 레지스트액의 토출 위치(P)를 어긋나게 하였지만, 이 경우의 레지스트액의 토출 종료 타이밍의 적부와, 레지스트액의 토출 위치(P)를 어긋나게 함의 필요 여부에 대해 검증한다.
도 12에는 도포 공정 S3 중에 노즐을 이동시켜 레지스트액의 토출 위치(P)를 웨이퍼(W)의 중심부로부터 어긋나게 하여, 도포 공정 S3의 종료와 동시에 레지스트액의 토출을 종료시킨 경우, 즉 레지스트액의 토출 종료 타이밍을 도포 공정 S3의 종료 시로 하고, 레지스트액의 토출 위치(P)를 어긋나게 한 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께를 측정한 실험 결과를 나타낸다. 또한, 도 11에는 이 경우(제1 검증예)의 웨이퍼 중심 부근의 레지스트막의 두께의 편차도(3σ)를 나타낸다.
도 13에는 노즐을 웨이퍼(W)의 중심부의 상방에 고정한 상태에서, 도포 공정 S3으로부터 평탄화 공정 S4의 도중까지 레지스트액의 토출을 행한 경우, 즉 레지스 트액의 토출 종료 타이밍을 평탄화 공정 S4의 도중으로 하고, 레지스트액의 토출 위치(P)를 어긋나게 하는 것을 행하지 않았던 경우의 웨이퍼 면내의 레지스트막의 두께를 측정한 실험 결과를 나타낸다. 도 11에는 이 경우(제2 검증예)의 웨이퍼 중심 부근의 레지스트막의 두께의 편차도(3σ)를 나타낸다.
도 11 및 도 12에 도시하는 제1 검증예에 따르면, 도포 공정 S3 중에 레지스트액의 토출 위치(P)를 어긋나게 하고, 또한 레지스트액의 토출을 종료시키면, 웨이퍼(W)의 중심 부근의 레지스트액의 막 두께가 현저하게 불균일하게 되어, 웨이퍼 면내의 막 두께 편차도도 극단적으로 커지는 것을 확인할 수 있다. 이는, 웨이퍼의 중심부에 토출된 레지스트액이 충분히 확산되지 않고 건조되는 것에 기인하고 있다고 생각된다.
도 11 및 도 13에 도시하는 제2 검증예에 따르면, 레지스트액의 토출 위치(P)를 어긋나게 하지 않고, 평탄화 공정 S4의 도중까지 레지스트액의 토출을 행하면, 웨이퍼(W)의 중심 부근의 레지스트액의 막 두께에 대해 종래예에 비해 바뀌지 않고, 웨이퍼 면내의 막 두께 편차도도 개선되지 않는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태와 같이, 레지스트액의 토출을 평탄화 공정 S4의 도중까지 행하고, 또한 레지스트액의 토출 종료의 직전에 레지스트액의 토출 위치(P)를 웨이퍼(W)의 중심부로부터 어긋나게 함으로써, 비로소 웨이퍼 면내의 레지스트막의 균일성을 비약적으로 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 14는 제1 노즐(143)의 이동 시의 웨이퍼(W)의 회전 속도를 변화시킨 경우의 웨이퍼 중심 부근의 레지스트막의 두께의 편차도(3σ)를 나타내는 실험 결과이 다. 도 14에 도시한 바와 같이, 1000rpm 이하로 한 경우에, 레지스트막의 두께의 편차도가 0.5㎚ 이하의 극히 작은 값으로 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 이상의 실시 형태와 같이 노즐(143)을 웨이퍼(W)의 중심부(A) 상으로부터 어긋나게 할 때에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 1000rpm 이하로 함으로써, 레지스트막의 두께의 변동을 비약적으로 개선할 수 있다. 또한, 노즐 이동 시의 웨이퍼(W)의 회전 속도는 평탄화 공정 S4에 있어서 막을 평탄화하는 것을 고려하면, 50rpm 이상이 바람직하다.
또한, 도 15는 제1 노즐(143)의 어긋나게 함량을 바꾼 경우의 웨이퍼 중심 부근의 레지스트막의 두께의 편차도(3σ)를 나타내는 실험 결과이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 5㎜ 이상 어긋나게 한 경우에, 레지스트막의 두께의 편차도가 0.5㎚ 이하의 극히 작은 값으로 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 이상의 실시 형태와 같이 레지스트액의 토출 위치(P)를 웨이퍼(W)의 중심부(A)로부터 5㎜ 이상 어긋나게 함으로써, 웨이퍼(W) 면내의 레지스트막의 편차를 비약적으로 개선할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 제1 노즐(143)의 이동 개시 시가 도포 공정 S3의 종료와 동시였지만, 그 이동 개시 타이밍은 도포 공정 S3의 종료 전이라도 좋다. 이와 같이 함으로써, 보다 빠른 단계에서 제1 노즐(143)의 이동을 종료시킬 수 있고, 그만큼 평탄화 공정 S4 시의 보다 빠른 단계에서 레지스트액의 토출을 종료시킬 수 있다. 이 결과, 프로세스 전체의 레지스트액의 사용량을 줄일 수 있으므로, 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 제1 노즐(143)의 이동은 웨이퍼 전체면으로의 레지스트액의 확산을 고려하면, 도포 공정 S3의 50％ 이상이 종료된 후에 개시하면 더욱 좋다.
이상의 실시 형태에서는, 레지스트액의 도포 공정 S3에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전이 고속까지 가속되는 동시에 레지스트액의 토출이 개시되고 있었지만, 도 18에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)가 고속 회전하기 전에, 웨이퍼(W)를 저속으로 회전시켜, 이 저속 회전 중의 웨이퍼(W)에 레지스트액의 토출을 개시해도 좋다. 예를 들어, 용제의 토출 공정 S1 및 확산 공정 S2가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 회전이 저속의, 예를 들어 100rpm 이하, 보다 바람직하게는 50rpm까지 감속된다. 그것과 동시에, 제1 노즐(143)로부터 레지스트액의 토출이 개시되어, 레지스트액이 소정의 시간 토출된다[도 18의 공정 S3-1(본 발명에 있어서의 제4 공정)]. 그 후, 웨이퍼(W)의 회전이 고속의, 예를 들어 4000rpm 이하, 보다 바람직하게는 3000rpm까지 가속되고, 이에 의해 레지스트액이 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 전체면으로 확산된다. 이때, 고속 회전 중의 웨이퍼(W)에는 레지스트액이 계속해서 토출되고 있다(도 18의 공정 S3-2). 그 후, 웨이퍼(W)에 레지스트액의 평탄화 공정 S4 및 레지스트액의 건조 공정 S5가 행해진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 용제의 토출 공정 S1 및 확산 공정 S2, 레지스트액의 평탄화 공정 S4, 레지스트액의 건조 공정 S5는, 예를 들어 상기 실시 형태와 동일한 레시피로 각각 행해진다. 또한, 제1 노즐(143)의 이동에 대해서도 상기 실시 형태와 마찬가지이고, 제1 노즐(143)은 도포 공정 S3-1의 종료 후에 이동을 개시하여, 평탄화 공정 S4에 있어서 웨이퍼(W) 상의 소정의 위치까지 이동한다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서 레지스트액이 웨이퍼(W) 상에 확산되는 모습 을, 상기 실시 형태와 비교하여 설명한다. 도 19는 상기 실시 형태에 있어서의 웨이퍼(W) 상의 레지스트액(R)의 확산 모습을 나타내고, 도 20은 본 실시 형태에 있어서의 웨이퍼(W) 상의 레지스트액(R)의 확산 모습을 나타내고 있다.
예를 들어, 상기 실시 형태의 도포 공정 S3과 같이, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 단번에 상승시켜, 웨이퍼(W)를 처음부터 고속 회전시킨 경우, 레지스트액(R)이 웨이퍼(W)의 중심부에 토출된 직후에, 당해 레지스트액(R)에 강한 원심력이 가해진다. 이로 인해, 레지스트액(R)이 외측 방향으로 불규칙하게 라인 형상으로 퍼져, 뾰족해진 긴 라인(L)이 방사선 형상으로 출현한다[도 19의 (a)]. 그 후, 레지스트액(R)이 웨이퍼(W) 상을 외측 방향으로 확산된다[도 19의 (b) 및 도 19의 (c)]. 그리고, 웨이퍼(W) 상으로부터 라인(L)이 소멸될 때까지 레지스트액(R)이 토출되어, 웨이퍼(W) 상에 레지스트액(R)이 균일하게 도포된다[도 19의 (d)].
한편, 본 실시 형태의 도포 공정 S3-1 및 S3-2와 같이, 웨이퍼(W)를 일단 저속 회전시킨 후, 웨이퍼(W)를 고속 회전시킨 경우, 도포 공정 S3-1에 있어서 레지스트액(R)이 웨이퍼(W)의 중심부로 토출된 직후에는, 웨이퍼(W)의 회전 속도가 저속이므로, 웨이퍼(W)의 레지스트액(R)에 강한 원심력이 가해지지 않는다. 이로 인해, 레지스트액(R)이 외측 방향으로 대략 균등하게 확산된다[도 20의 (a)]. 그렇게 하면, 그 후 도포 공정 S3-2에 있어서 웨이퍼(W)가 고속 회전되어, 레지스트액(R)이 외측 방향으로 퍼져도, 레지스트액(R)에 가해지는 원심력에 의해 출현하는 라인(L')은 상기 실시 형태의 라인(L)보다도 짧아지고, 라인(L') 자체의 형상도 선단이 완만화된 것으로 된다[도 20의 (b) 및 도 20의 (c)]. 그리고, 웨이퍼(W) 상 으로부터 라인(L)이 소멸될 때까지 레지스트액(R)이 토출되어, 웨이퍼(W) 상에 레지스트액(R)이 균일하게 도포된다[도 20의 (d)].
이상의 실시 형태에 따르면, 레지스트액(R)에 출현하는 라인(L')을 상기 실시 형태의 라인(L)보다도 짧게 할 수 있으므로, 레지스트액(R)의 사용량을 상기 실시 형태보다도 더욱 소량으로 할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 레지스트액의 도포 공정 S3에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전이 고속까지 가속되는 동시에 레지스트액의 토출이 개시되고 있었지만, 도 21에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전이 고속에 도달하기 전에, 웨이퍼(W)의 회전을 일단 정지하고, 이 정지와 동시에 웨이퍼(W)에 레지스트액의 토출을 개시해도 좋다. 예를 들어, 용제의 토출 공정 S1 및 확산 공정 S2가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 회전을 일단 정지하고, 그 후 웨이퍼(W)의 회전을 일정한 가속도로 가속시킨다. 이 웨이퍼(W)의 회전의 정지와 동시에, 제1 노즐(143)로부터 레지스트액의 토출이 개시되어, 웨이퍼(W)의 회전이 고속의, 예를 들어 4000rpm 이하, 보다 바람직하게는 3000rpm까지 가속되는 동안, 레지스트액을 계속해서 토출한다(도 21의 공정 S3). 그 후, 웨이퍼(W)의 회전이 고속에 도달한 후, 즉시 저속으로 감속되어, 웨이퍼(W)에 레지스트액의 평탄화 공정 S4 및 레지스트액의 건조 공정 S5가 행해진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 용제의 토출 공정 S1 및 확산 공정 S2, 레지스트액의 평탄화 공정 S4, 레지스트액의 건조 공정 S5는, 예를 들어 상기 실시 형태와 동일한 레시피로 각각 행해진다. 또한, 제1 노즐(143)의 이동에 대해서도 상기 실시 형태와 마찬가지이고, 제1 노즐(143)은 도포 공정 S3의 종료 후에 이동을 개시하여, 평탄화 공정 S4에 있어서 웨이퍼(W) 상의 소정의 위치까지 이동한다.
이러한 경우라도, 레지스트액의 도포 공정 S3에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하는 동시에 당해 웨이퍼(W) 상으로의 레지스트액의 토출을 개시하고, 그 후 웨이퍼(W)의 회전을 일정한 가속도로 가속시키고 있으므로, 레지스트액이 토출된 직후의 웨이퍼(W)의 회전 속도는 저속으로 되어, 레지스트액이 외측 방향으로 대략 균일하게 확산된다. 따라서, 레지스트액의 사용량을 상기 실시 형태보다도 더욱 소량으로 할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
예를 들어, 이상의 실시 형태에서는 150㎚ 이하의 비교적 얇은 레지스트막을 형성하기 위한 저점도의 레지스트액을 사용하고 있었지만, 본 발명은 150㎚보다 두꺼운 레지스트막을 형성하는 비교적 점도가 높은 레지스트액을 사용하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 이상의 실시 형태에서는 레지스트액의 도포 처리를 예로 채용하여 설명하였지만, 본 발명은 레지스트액 이외의 다른 도포액, 예를 들어 반사 방지막, SOG(Spin On Glass)막, SOD(Spin On Dielectric)막 등을 형성하는 도포액의 도포 처리에도 적용할 수 있다. 또한, 이상의 실시 형태에서는 웨이퍼(W)에 도포 처리를 행하는 예였지만, 본 발명은 웨이퍼 이외의, 예를 들어 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판의 도포 처리에도 적용할 수 있다.
본 발명은 기판 면내에 균일하게 도포액을 도포할 때에 유용하다.

Claims (15)

  1. 기판의 도포 처리 방법이며,
    상대적으로 고속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과,
    그 후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과,
    그 후, 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 갖고,
    상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출은 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행해지고, 상기 제1 공정으로부터 상기 제2 공정에 있어서 기판의 회전을 감속중에, 상기 노즐이 이동하여 상기 제2 공정에서 도포액의 토출이 종료될 때의 도포액의 토출 위치가 기판의 중심부로부터 미리 정해진 거리만큼 어긋나게 되는, 도포 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정 전에, 상기 제1 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하는 제4 공정을 갖는, 도포 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제4 공정에 있어서의 기판의 회전 속도는 상기 제2 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속인, 도포 처리 방법.
  4. 기판의 도포 처리 방법이며,
    상대적으로 고속으로 될 때까지 일정한 가속도로 기판을 가속 회전한 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과,
    기판의 회전 속도가 상대적으로 고속으로 된 직후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과,
    그 후, 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 갖고,
    상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출은 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행해지고, 상기 제1 공정으로부터 상기 제2 공정에 있어서 기판의 회전을 감속중에, 상기 노즐이 이동하여 상기 제2 공정에서 도포액의 토출이 종료될 때의 도포액의 토출 위치가 기판의 중심부로부터 미리 정해진 거리만큼 어긋나게 되는, 도포 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 노즐의 이동은 상기 제1 공정의 종료와 동시에 개시하는, 도포 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 노즐의 이동 시의 기판의 회전 속도는 1000rpm 이하인, 도포 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 노즐의 이동에 의해 도포액의 토출 위치는 기판의 중심부로부터 5㎜ 이상 이동하는, 도포 처리 방법.
  8. 기판의 도포 처리 장치이며,
    기판을 유지하여 기판을 소정의 속도로 회전시키는 회전 유지부와,
    기판에 소정의 타이밍으로 도포액을 토출하는 노즐과,
    상기 노즐을, 기판의 중심부의 상방으로부터 기판의 직경 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구와,
    상기 회전 유지부에 의해 상대적으로 고속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 상기 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과, 그 후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과, 그 후 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 실행하고, 상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출을 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행하고, 상기 제1 공정으로부터 상기 제2 공정에 있어서 기판의 회전을 감속중에, 상기 노즐을 이동시켜 상기 제2 공정에서 도포액의 토출이 종료될 때의 도포액의 토출 위치를 기판의 중심부로부터 미리 정해진 거리만큼 어긋나게 되도록, 상기 회전 유지부, 상기 노즐 및 상기 노즐 이동 기구의 동작을 제어하는 제어부를 갖는, 도포 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 공정 전에, 상기 제1 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심 부에 노즐로부터 도포액을 토출하는 제4 공정을 실행하는, 도포 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제4 공정에 있어서의 기판의 회전 속도는 상기 제2 공정에 있어서의 기판의 회전 속도보다도 저속인, 도포 처리 장치.
  11. 기판의 도포 처리 장치이며,
    기판을 유지하여 기판을 소정의 속도로 회전시키는 회전 유지부와,
    기판에 소정의 타이밍으로 도포액을 토출하는 노즐과,
    상기 노즐을, 기판의 중심부의 상방으로부터 기판의 직경 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구와,
    상기 회전 유지부에 의해 상대적으로 고속으로 될 때까지 일정한 가속도로 기판을 가속 회전한 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과, 기판의 회전 속도가 상대적으로 고속으로 된 직후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과, 그 후 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 실행하고, 상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출을, 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행하고, 상기 제1 공정으로부터 상기 제2 공정에 있어서 기판의 회전을 감속중에, 상기 노즐을 이동시켜 상기 제2 공정에서 도포액의 토출이 종료될 때의 도포액의 토출 위치를 기판의 중심부로부터 미리 정해진 거리만큼 어긋나게 되도록, 상기 회전 유지부, 상기 노즐 및 상기 노즐 이동 기구의 동작을 제어하는 제어부를 갖는, 도포 처리 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 노즐의 이동은 상기 제1 공정의 종료와 동시에 개시하는, 도포 처리 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 노즐의 이동 시의 기판의 회전 속도는 1000rpm 이하인, 도포 처리 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 노즐의 이동에 의해 상기 도포액의 토출 위치는 기판의 중심부로부터 5㎜ 이상 이동하는, 도포 처리 장치.
  15. 기판의 도포 처리 방법을 도포 처리 장치에 의해 실행시키기 위해, 당해 도포 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체이며,
    상기 도포 처리 방법은,
    상대적으로 고속으로 기판을 회전시킨 상태에서, 그 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도포액을 도포하는 제1 공정과,
    그 후, 기판의 회전을 감속하여, 상대적으로 저속으로 기판을 회전시키는 제2 공정과,
    그 후, 기판의 회전을 가속하여, 기판 상의 도포액을 건조시키는 제3 공정을 갖고,
    상기 제1 공정에 있어서의 노즐에 의한 도포액의 토출은 상기 제2 공정의 도중까지 계속해서 행해지고, 상기 제1 공정으로부터 상기 제2 공정에 있어서 기판의 회전을 감속중에, 상기 노즐이 이동하여 상기 제2 공정에서 도포액의 토출이 종료될 때의 도포액의 토출 위치가 기판의 중심부로부터 미리 정해진 거리만큼 어긋나게 되는, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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