KR101984327B1

KR101984327B1 - 도포막 형성 장치

Info

Publication number: KR101984327B1
Application number: KR1020140110597A
Authority: KR
Inventors: 신지로 와타나베; 미치카즈 나카무라
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2019-05-30
Also published as: TW201524610A; US20150059644A1; KR20150026869A; JP6339865B2; US9296010B2; TWI565525B; JP2015065404A

Abstract

본 발명의 과제는, 슬릿 코트 방식의 도포막 형성에 있어서, 폭이 변화하는 형상의 기판에 대해, 균일한 도포막을 형성할 수 있는 도포막 형성 장치를 제공하는 것이다.
원형의 웨이퍼(W)에 대해, 도포의 전반은, 도포액(F)의 토출 폭이 웨이퍼(W)의 폭의 증가에 수반하여 증가해 가므로, 저류실(25) 내부의 공간(S)의 압력을 서서히 높게 해 간다. 도포의 후반은, 도포액(F)의 토출 폭이 웨이퍼(W)의 폭의 감소에 수반하여 감소해 가므로, 저류실(25)의 내부의 공간(S)의 압력을 서서히 저하시켜 간다.

Description

도포막 형성 장치{COATING FILM FORMING APPARATUS}

본 발명은 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판에 도포막을 형성하는 도포막 형성 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스나 액정 표시 장치, LED 등의 제조 프로세스에서는, 기판 상에 레지스트액, 도전성 페이스트 등의 도포액을 도포하여 도포막을 형성하는 공정이 행해진다.

기판 상에 도포막을 형성하는 방법으로서는, 기판을 회전시킨 상태에서 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 적하하고, 원심력에 의해 기판 상에서 도포액을 확산시킴으로써, 도포막을 형성하는 스핀 코트 방식이 알려져 있다. 그러나, 스핀 코트 방식에서는, 적하한 도포액을 원심력으로 도포 확산하므로, 도포액의 대부분이 기판 외주연부로부터 비산하여 폐기되게 된다. 따라서, 스핀 코트 방식은, 예를 들어 귀금속 미립자를 포함하는 도전성 페이스트 등의 고가의 재료를 사용하여 도포막을 형성하는 경우에는 부적합한 방법이다.

기판 상에 도포막을 형성하는 다른 방식으로서, 슬릿 형상의 장척의 토출구를 갖는 노즐과 기판 사이에 액 저류부를 형성시킨 상태에서, 노즐과 기판을 상대 이동시켜 도포막을 형성하는 슬릿 코트 방식이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2).

그러나, 슬릿 코트 방식으로 형성된 도포막은, 기판의 면 내에서 막 두께가 불균일해지기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 슬릿 코트 방식의 도포막 형성 장치에 있어서, 토출구로부터의 도포액의 토출량이 일정해지도록, 노즐 내에서 도포액을 저류하는 저류실 내부의 압력을 조정하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3).

일본 특허 출원 공개 제2004-114012호 공보(도 1 등) 일본 특허 출원 공개 평8-138998호 공보(도 3 등) 일본 특허 출원 공개 제2013-98371호 공보(특허청구범위 등)

슬릿 코트 방식에서는, 노즐 내의 도포액의 자중, 및, 노즐의 토출구에 노출된 도포액이 기판에 착액하는 것에 의한 상기 도포액의 표면 장력의 감소를 이용하여 도포액을 토출시킨다. 이러한 원리로부터, 슬릿 코트 방식의 도포막 형성에 있어서는, 장척의 토출구의 길이 이하의 폭을 갖는 기판을 처리하는 것이 전제로 된다. 또한, 슬릿 코트 방식에서는, 기판 상에 도포되는 도포액의 토출 폭은, 기판의 폭에 거의 동등해진다. 또한, 기판의 폭이라 함은, 노즐과 기판의 상대 이동 방향에 직교하는 방향의 길이를 의미한다.

기판의 폭은, 예를 들어 FPD용 직사각형의 글래스 기판에서는 일정하다. 그러나, 예를 들어 원형을 이루는 반도체 웨이퍼에서는, 노즐과 기판을 상대 이동시키는 과정에서 기판의 폭이 서서히 변화해 가게 된다. 상기한 바와 같이, 슬릿 코트 방식에서는, 기판 상에 도포되는 도포액의 토출 폭은, 기판의 폭에 거의 동등해진다. 따라서, 기판의 폭이 변화하면, 도포액의 토출 폭도 변화한다. 그로 인해, 노즐 내부의 토출 압력이 일정한 경우, 도포의 동안에, 기판의 폭이 증가해 가는 과정에서는, 토출구로부터 토출되는 도포액이 공급 부족으로 되는 경향이 발생하고, 반대로, 기판의 폭이 감소해 가는 과정에서는, 토출구로부터 토출되는 도포액이 공급 과다로 되는 경향이 발생한다. 그 결과로서, 예를 들어 반도체 웨이퍼와 같이 폭이 변화하는 기판을 처리하는 경우에, 1매의 기판의 중앙 부근을 경계로, 도포의 전반에서는 막 두께가 얇고, 도포의 후반에서는 막 두께가 두꺼워져, 기판의 면 내에서 도포막의 막 두께에 차이가 발생해 버린다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 슬릿 코트 방식의 도포막 형성에 있어서, 폭이 변화하는 형상의 기판에 대해, 균일한 도포막을 형성할 수 있는 도포막 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 도포막 형성 장치는, 기판을 향해 도포액을 공급하는 도포 노즐과, 상기 기판과 상기 도포 노즐을 수평 방향으로 상대 이동시키는 수평 이동 기구부와, 상기 도포 노즐의 내부의 압력을 조정하는 압력 조정 기구부와, 상기 도포 노즐로부터 상기 기판을 향해 공급되는 상기 도포액의 양을 변화시키도록 제어하는 제어부를 구비하고 있어도 된다. 본 발명의 도포막 형성 장치에 있어서, 상기 기판은, 상기 상대 이동의 방향에 직교하는 방향의 폭이 변화하는 형상을 이루고 있어도 되고, 상기 도포 노즐은, 상기 기판과의 상대 이동의 방향에 대해 직교하는 방향으로 장척으로 형성되어, 상기 기판을 향해 상기 도포액을 토출하는 토출구와, 상기 토출구에 연통되고, 그 내부에 상기 도포액을 저류하는 저류실을 갖고 있어도 된다.

본 발명의 도포막 형성 장치에 있어서, 상기 압력 조정 기구부는, 상기 저류실의 내부의 공간의 압력을 조정하는 것이며, 상기 제어부는, 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 동안에, 상기 기판의 폭의 변화에 대응하여 변화하는 상기 토출구로부터 토출되는 상기 도포액의 토출 폭에 따라, 상기 압력 조정 기구부를 제어하여 상기 저류실 내부의 압력을 조절하고, 상기 토출구로부터 토출되는 상기 도포액의 시간당 토출량을 변화시키는 것이다.

본 발명의 도포막 형성 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 도포액의 토출 폭이 증가해 가는 과정에서는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 높게 해 가고, 상기 도포액의 토출 폭이 감소해 가는 과정에서는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 낮게 해 가도록, 상기 압력 조정 기구부를 제어하는 것이어도 된다.

본 발명의 도포막 형성 장치에 있어서, 상기 기판이 원형이며, 상기 제어부는, 상기 도포액의 토출 폭이 상기 기판의 직경에 도달할 때까지는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 높게 해 가고, 상기 도포액의 토출 폭이 상기 기판의 직경에 도달한 후에는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 낮게 해 가도록, 상기 압력 조정 기구부를 제어하는 것이어도 된다.

본 발명의 도포막 형성 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 동안에, 상기 압력 조정 기구부를 제어하여, 상기 저류실의 내부의 압력을 상기 저류실의 외부의 압력에 대해 부압으로 유지하는 것이어도 된다.

본 발명의 도포막 형성 장치는, 상기 도포 노즐과 상기 기판의 상대적 위치를 검출하는 위치 검출 수단을 더 구비하고 있어도 된다. 또한, 본 발명의 제2 관점의 도포막 형성 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판의 형상 정보를 기억하는 기판 형상 정보 기억부와, 상기 기판 형상 정보 기억부에 기억된 상기 기판의 형상 정보 및 상기 위치 검출 수단에 의해 검출된 상기 기판의 상대적 위치 정보에 기초하여, 상기 도포액의 토출 폭 및 토출량을 연산하는 연산 처리부와, 상기 연산 처리부에서 연산된 상기 도포액의 토출 폭 및 토출량에 기초하여, 상기 압력 조정 기구부를 제어하는 압력 제어부를 구비하고 있어도 된다.

본 발명의 도포막 형성 장치는, 상기 기판이 원형이며, 상기 압력 제어부로부터 제어 신호를 발한 시점을 T0, 이 시점 T0으로부터, 실제로 토출량이 변화한 시점을 T1로 하였을 때, 시점 T0과 T1의 차분인 타임 래그 T가 존재함과 함께, 상기 도포 노즐과 상기 기판이 일정한 속도 V로 상대 이동하고, 또한, 시점 T0에 있어서의 상기 토출구의 위치 PL0에 대해, 시점 T1에 있어서의 상기 토출구의 위치 PL1이 PL1＝(V×T)＋PL0으로 되는 경우에 있어서, 상기 저류실 내부의 설정 압력값을 하기의 식 A에 기초하여 산출한다.

[여기서, Lmax는 최대 토출 폭[㎜], LPL1은 위치 PL1에 있어서의 토출 폭[㎜], Pmax는 최대 토출 폭 Lmax에 있어서의 감압도[㎩], g는 위치 PL1에 있어서의 토출 폭 LPL1과 최대 토출 폭 Lmax의 차분의 보정 감압도 계수를 나타냄]

본 발명에 따르면, 슬릿 코트 방식의 도포막 형성에 있어서, 폭이 변화하는 형상의 기판에 대해, 균일한 도포막을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 도포막 형성 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도포 노즐의 개략 구성을 도시하는 사시도.
도 3은 도포 노즐의 길이 방향에 직교하는 방향의 단면도.
도 4는 제어부의 하드웨어 구성을 도시하는 설명도.
도 5는 제어부의 기능 구성을 도시하는 기능 블록도.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 도포막 형성 장치에 의해 도포막을 형성하는 경우의 처리 시간과, 저류실 내의 공간의 압력 및 도포액의 토출 폭의 관계를 나타내는 그래프.
도 7은 도포 노즐로부터 도포액을 토출하고 있는 상태를 도시하는 설명도.
도 8은 도포 처리의 과정에 있어서, 서로 상대 이동하는 도포 노즐의 토출구와 반도체 웨이퍼의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 9는 도 8에 이어, 도포 처리의 과정에 있어서, 서로 상대 이동하는 도포 노즐의 토출구와 반도체 웨이퍼의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 10은 도 9에 이어, 도포 처리의 과정에 있어서, 서로 상대 이동하는 도포 노즐의 토출구와 반도체 웨이퍼의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 11은 도 10에 이어, 도포 처리의 과정에 있어서, 서로 상대 이동하는 도포 노즐의 토출구와 반도체 웨이퍼의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 12는 도 11에 이어, 도포 처리의 과정에 있어서, 서로 상대 이동하는 도포 노즐의 토출구와 반도체 웨이퍼의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 형태의 도포막 형성 장치에 의해 도포막을 형성하는 경우의 처리 시간과, 저류실 내의 공간의 압력 및 도포액의 토출 폭의 관계를 나타내는 그래프.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

<도포막 형성 장치의 개요>

우선, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 도포막 형성 장치의 구성예에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 도포막 형성 장치(100)의 개략 구성을 도시하는 종단면도이다. 도포막 형성 장치(100)는 처리 용기(1)와, 처리 용기(1) 내에 설치된, 피처리체인 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라 함)(W)를 수평으로 지지하는 지지 장치(10)와, 이 지지 장치(10)에 지지된 웨이퍼(W)에 도포액을 도포하는 도포 노즐(20)을 구비하고 있다. 또한, 도포막 형성 장치(100)는 도포 노즐(20)의 내부의 압력을 조절하는 압력 조정 기구부(30), 도포 노즐(20)에 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구부(50), 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)의 상대적인 위치를 검출하는 센서부(60), 및, 도포 노즐(20)을 연직 방향으로 변위시키는 승강 구동부(61)를 구비하고 있다. 또한, 도포막 형성 장치(100)는 도포막 형성 장치(100)에 있어서의 각 구성부를 제어하는 제어부(70)를 구비하고 있다.

(처리 용기)

처리 용기(1)는 상자형을 이루고, 예를 들어 알루미늄 등의 금속이나 합성 수지 등의 재질로 형성되어 있다. 처리 용기(1)의 일측면에는, 도시를 생략하지만, 웨이퍼(W)의 반입출구가 형성되어 있다. 또한, 처리 용기(1)는 임의의 구성이며, 생략할 수도 있다.

(지지 장치)

지지 장치(10)는 웨이퍼(W)를 적재하는 스테이지(11)와, 스테이지(11)를 지지하는 베이스부(13)와, 스테이지(11)와 베이스부(13)를 연결하는 연결부(15)와, 스테이지(11)를 수평 방향으로 이동시키는 슬라이드 구동부(17)를 구비하고 있다. 스테이지(11)는 수평 구동 기구부로서의 슬라이드 구동부(17)에 의해, 도 1 중, 흑색 화살표로 나타내는 X 방향, 및, X 방향에 직교하는(즉, 도 1의 지면에 직교하는) Y 방향으로 슬라이드 가능하게 구성되어 있다. 즉, 스테이지(11)는 웨이퍼(W)를 적재한 상태에서, 정지한 도포 노즐(20)에 대해 상대 이동 가능하게 설치되어 있다.

(도포 노즐)

도포 노즐(20)은 전체적으로 가늘고 긴 장척의 형상을 하고 있다. 도 2는 도포 노즐(20)의 외관을 도시하는 사시도이다. 도 3은 도포 노즐(20)의 길이 방향에 직교하는 방향에 있어서의 단면 형상을 도시하고 있다. 도포 노즐(20)은 본체(21)와, 상기 본체(21)의 하단부에 형성된 슬릿 형상의 토출구(23)를 갖고 있다. 본체(21)의 길이 L1은, 적어도 웨이퍼(W)의 직경보다도 크게 형성되어 있다. 본체(21)의 하단부면에는, 본체(21)의 길이 방향을 따라 예를 들어 웨이퍼(W)의 직경보다도 큰 길이 L2로 토출구(23)가 형성되어 있다.

본체(21)의 내부에는, 본체(21)의 길이 방향을 따라, 도포액(F)을 저류하는 저류실(25)이 형성되어 있다. 저류실(25)은 소정의 용량의 도포액(F)을 일시적으로 저류한다. 저류실(25)의 길이는, 토출구(23)의 길이 L2와 동일하다. 저류실(25)의 용량 및 그 내부에 저류되는 도포액(F)의 양은, 1매의 웨이퍼(W)의 전체면에 적어도 1회 이상 도포막을 형성할 수 있는 양 이상이면 된다. 저류실(25)의 하부에는, 토출구(23)와 연통되는 유로(27)가 연직 방향으로 형성되어 있다. 유로(27)의 폭은 토출구(23)의 폭 L3과 동일하다. 또한, 유로(27)의 길이 방향의 길이는, 토출구(23)의 길이 L2와 동일하다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 저류실(25)로부터 자중에 의해 유로(27)에 유하한 도포액(F)은, 토출구(23)와 유로(27) 사이에 끼워 넣어지도록 하여 저류된다. 여기서, 토출구(23)의 폭 L3은, 저류실(25)의 내부의 압력을 당해 저류실(25)의 외부의 압력과 동등하게 한 경우에, 도포액(F)의 표면 장력이 당해 도포액(F)에 작용하는 중력보다 작아지고, 도포액(F)이 토출구(23)로부터 유하하는 값으로 설정되어 있다. 또한, 토출구(23)의 폭 L3은, 도포액(F)의 점도나 본체(21)의 재질에 따라 실험적으로 결정된다.

또한, 본체(21)의 상단부에는, 저류실(25)을 막도록 하여 덮개부(29)가 설치되어 있다. 그리고, 저류실(25)에 저류된 도포액(F)의 액면, 저류실(25)의 내벽면 및 덮개부(29)에 의해 둘러싸인 영역에는, 밀폐된 공간(S)이 형성된다.

(압력 조정 기구부)

본 실시 형태의 도포막 형성 장치(100)에 있어서, 저류실(25)에는, 밀폐된 공간(S) 내의 압력을 제어하는 압력 조정 기구부(30)가 접속되어 있다. 압력 조정 기구부(30)는 저류실(25) 내에 압력 조절용 가스를 공급하는 가스 공급 기구부(31)와, 저류실(25) 내를 감압 배기하는 배기 기구부(41)를 구비하고 있다.

가스 공급 기구부(31)는 예를 들어 덮개부(29)를 관통하도록 하여 저류실(25)에 연통되는 가스 공급관(33)과, 이 가스 공급관(33)의 타단부측에 접속되고, 가스를 저류하는 가스원(35)과, 가스 공급관(33)의 도중에 설치된 압력 조정 밸브(PCV)(37) 및 개폐 밸브(39) 등의 밸브류를 구비하고 있다. 가스로서는, 예를 들어 질소 가스 등의 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 가스 공급 기구부(31)에 의해, 저류실(25) 내에 가스를 공급함으로써, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력 조절을 행할 수 있다. 또한, 가스 공급 기구부(31)로부터 가스를 공급함으로써, 도포액(F)의 토출 후에 저류실(25) 내에 잔류하는 도포액(F)을 가압하여 압출하거나, 퍼지할 수도 있다. 또한, 도포액(F)에 변질이 발생하지 않는 경우에는, 가스 공급 기구부(31) 대신에, 저류실(25) 내에 외기를 도입하는 기구를 설치해도 된다.

배기 기구부(41)는 예를 들어 덮개부(29)를 관통하도록 하여 저류실(25)에 연통되는 배기관(43)과, 이 배기관(43)의 타단부측에 접속된 진공 펌프 등의 배기 장치(45)와, 배기관(43)의 도중에 설치된 개폐 밸브(47)를 구비하고 있다. 배기 기구부(41)는 배기 장치(45)를 작동시킴으로써, 저류실(25)의 공간(S) 내를 소정의 부압 상태로 유지한다. 배기 기구부(41)에 의해, 저류실(25)의 내부를 배기하여 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 외부의 압력에 대해 부압으로 함으로써, 저류실(25) 내의 도포액(F)을 상방으로 끌어올리고, 토출구(23)로부터 도포액(F)이 적하되는 액 누설을 방지할 수 있다.

(도포액 공급 기구부)

도포 노즐(20)의 저류실(25)에는, 저류실(25) 내에 도포액(F)을 공급하는 도포액 공급 기구부(50)가 접속되어 있다. 도포액 공급 기구부(50)는 예를 들어 덮개부(29)를 관통하도록 하여 저류실(25)에 연통되는 도포액 공급관(51)과, 이 도포액 공급관(51)의 타단부측에 접속되고, 도포액(F)을 저류하는 도포액 공급원(53)과, 도포액 공급관(51)의 도중에 설치된 개폐 밸브(55) 등의 밸브류를 구비하고 있다. 배기 기구부(41)에 의해 저류실(25) 내부의 공간(S)의 압력을 본체(21)의 외부의 압력에 대해 부압으로 한 상태에서, 도포액 공급관(51)에 설치된 개폐 밸브(55)를 개방함으로써, 도포액 공급원(53)에 저류되어 있는 도포액(F)을 저류실(25)의 내부에 인입할 수 있다. 도포액(F)으로서는, 예를 들어 레지스트액이나, 귀금속 미립자를 포함하는 도전성 페이스트 등을 들 수 있다.

(센서부)

도포막 형성 장치(100)는 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)의 상대적인 위치를 검출하는 위치 검출 수단으로서의 센서부(60)를 구비하고 있다. 센서부(60)는 도포 노즐(20)에 장착되어 있고, 스테이지(11) 및 거기에 적재된 웨이퍼(W)에 대해, XY 방향으로 상대 이동하는 것이 가능하게 되어 있다. 센서부(60)는 스테이지(11) 및 거기에 적재된 웨이퍼(W)에 대해 레이저광을 조사하고, 그 반사광을 검출함으로써, 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)의 상대적인 위치를 검출한다. 보다 구체적으로는, 센서부(60)는 도포 공정 직전에 얼라인먼트 처리로서 웨이퍼(W)의 에지부의 수 개소(예를 들어 4개소)의 위치를 검출하고, 웨이퍼(W)의 중심부의 위치 좌표 및 웨이퍼(W)의 사이즈를 검출한다. 센서부(60)로서는, 예를 들어 에어리어 센서, 라인 센서 등을 사용할 수 있다.

(승강 구동부)

도포 노즐(20)은 승강 구동부(61)에 의해, 상하로 변위 가능하게 구성되어 있다. 도포 노즐(20)은 웨이퍼(W)와의 사이에 충분한 거리를 두고 상승시킨 대기 위치와, 웨이퍼(W)의 상면과 토출구(23)의 간격이 예를 들어 0∼500㎛의 범위 내로 될 때까지 근접시킨 도포 위치를 전환하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 도포 노즐(20)에 승강 구동부(61)를 접속하여 상하로 변위시키는 것 대신에, 스테이지(11)에 승강 구동부를 접속하여 상하로 변위시키는 구성이어도 된다.

(제어부)

도포막 형성 장치(100)를 구성하는 각 엔드 디바이스[예를 들어, 지지 장치(10), 도포 노즐(20), 압력 조정 기구부(30), 도포액 공급 기구부(50), 센서부(60), 승강 구동부(61) 등]는 제어부(70)에 접속되어 제어되는 구성으로 되어 있다. 여기서, 도 4를 참조하여, 제어부(70)의 하드웨어 구성의 일례에 대해 설명한다. 제어부(70)는 주 제어부(101)와, 키보드, 마우스 등의 입력 장치(102)와, 프린터 등의 출력 장치(103)와, 표시 장치(104)와, 기억 장치(105)와, 외부 인터페이스(106)와, 이들을 서로 접속하는 버스(107)를 구비하고 있다. 주 제어부(101)는 CPU(중앙 처리 장치)(111), RAM(랜덤 액세스 메모리)(112) 및 ROM(리드 온리 메모리)(113)을 갖고 있다. 기억 장치(105)는 정보를 기억할 수 있는 것이면, 그 형태는 상관없지만, 예를 들어 하드 디스크 장치 또는 광 디스크 장치이다. 또한, 기억 장치(105)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(115)에 대해 정보를 기록하고, 또한 기록 매체(115)로부터 정보를 판독하게 되어 있다. 기록 매체(115)는 정보를 기억할 수 있는 것이면, 그 형태는 상관없지만, 예를 들어 하드 디스크, 광 디스크, 플래시 메모리 등이다. 기록 매체(115)는 본 실시 형태에 관한 도포막 형성 방법의 레시피를 기록한 기록 매체여도 된다.

제어부(70)에서는, CPU(111)가, RAM(112)을 작업 영역으로서 사용하여, ROM(113) 또는 기억 장치(105)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 본 실시 형태의 도포막 형성 장치(100)에 있어서 웨이퍼(W)에 대한 도포막 형성 처리를 실행할 수 있게 되어 있다. 예를 들어, 기억 장치(105)에는, 도포막 형성 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(70)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피가 보존되어 있다. 그리고, 필요에 따라, 입력 장치(102)로부터의 지시 등에 의해 임의의 제어 프로그램이나 레시피를 기억 장치(105)로부터 불러내어 주 제어부(101)에 실행시킴으로써, 주 제어부(101)의 제어하에서, 도포막 형성 장치(100)에서 원하는 도포막 형성 처리가 행해진다.

구체적으로는, 제어부(70)는 상기 각 엔드 디바이스에 대해, 레시피에 정해진 조건에서 작동이나 정지를 지시한다. 예를 들어, 제어부(70)는 지지 장치(10)에 제어 신호를 송출하고, 스테이지(11)를 XY 방향으로 이동시킴으로써 웨이퍼(W)의 위치 결정을 할 수 있다. 또한, 제어부(70)는 스테이지(11)를 X 방향으로 소정의 속도로 이동시킴으로써, 도포 노즐(20)에 대해 웨이퍼(W)를 상대 이동시키거나 할 수 있다. 또한, 제어부(70)는 압력 조정 기구부(30)에 제어 신호를 송출함으로써, 도포 노즐(20)의 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 소정의 값으로 조절할 수 있다.

상기 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(115)에 저장된 상태의 것을 기억 장치(105)에 인스톨함으로써 이용할 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하여, 제어부(70)의 기능 구성에 대해 설명한다. 도 5는 제어부(70)의 기능 구성을 도시하는 기능 블록도이다. 또한, 이하의 설명에서는, 제어부(70)의 하드웨어 구성이 도 4에 도시한 구성으로 되어 있는 것으로서, 도 4 중의 부호도 참조한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제어부(70)는 기판 형상 정보 기억부(121)와, 연산 처리부(123)와, 압력 제어부(125)와, 입출력 제어부(127)를 구비하고 있다. 이들은, CPU(111)가, RAM(112)을 작업 영역으로서 사용하여, ROM(113) 또는 기억 장치(105)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

기판 형상 정보 기억부(121)는 입력 장치(102)로부터 입력된 기판의 형상 정보가 보존된다. 여기서, 기판의 형상 정보라 함은, 기판의 평면 형상, 직경 등을 의미한다. 예를 들어 웨이퍼(W)라면, 원형인 것, 및 그 직경이 입력된다. 본 실시 형태의 도포막 형성 장치(100)에서는, 예를 들어 ROM(113), 기억 장치(105) 또는 기록 매체(115)를 기판 형상 정보 기억부(121)로서 기능시킬 수 있다.

연산 처리부(123)는 기판 형상 정보 기억부(121)에 기억된 기판의 형상 정보, 및 위치 검출 수단으로서의 센서부(60)에 의한 얼라인먼트 처리에 의해 검출된 웨이퍼(W)의 위치 좌표 및 크기의 정보와, 그 시점에서의 스테이지(11)의 위치 좌표에 기초하여, 도포액(F)의 토출 폭 및 토출량을 실시간으로 연산한다.

압력 제어부(125)는 연산 처리부(123)에서 연산된 도포액(F)의 토출 폭 및 토출량에 기초하여, 압력 조정 기구부(30)를 제어한다. 구체적으로는, 압력 제어부(125)는 연산 처리부(123)에서 연산된 도포액(F)의 토출 폭이나 토출량에 기초하여, 가스 공급 기구부(31) 및／또는 배기 기구부(41)에 제어 신호를 송출하고, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력이, 도포액(F)의 토출 폭에 따른 값으로 되도록 조절한다.

입출력 제어부(127)는 입력 장치(102)로부터의 입력의 제어나, 출력 장치(103)에 대한 출력의 제어나, 표시 장치(104)에 있어서의 표시의 제어나, 외부 인터페이스(106)를 통해 행하는 외부와의 데이터 등의 입출력의 제어를 행한다.

[도포막 형성 방법]

다음으로, 이상과 같이 구성된 도포막 형성 장치(100)에서 행해지는 도포막 형성 처리에 대해 설명한다. 도포막 형성 장치(100)에 있어서의 처리는, 예를 들어 처리 용기(1) 내에 웨이퍼(W)를 반입하고, 지지 장치(10)에 의해 보유 지지하는 공정과, 도포 노즐(20)과 스테이지(11) 상에 적재된 웨이퍼(W)를 상대 이동시키면서 도포액(F)을 웨이퍼(W)에 도포하는 도포 공정을 포함할 수 있다. 이하, 각 공정에 대해 설명한다.

(웨이퍼의 반입 및 세트)

우선, 처리 용기(1)의 도시하지 않은 반입출구를 개방한 상태에서, 외부의 도시하지 않은 반송 장치에 의해 웨이퍼(W)를 처리 용기(1) 내에 반입한다. 지지 장치(10)의 스테이지(11)에는, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재부(도시 생략)가 설치되어 있고, 이 적재부에 웨이퍼(W)를 세트한다. 그리고, 스테이지(11)를 XY 방향으로 움직이게 하면서, 도포 공정 직전에 센서부(60)에 의해 얼라인먼트 처리를 행하고, 웨이퍼(W)의 중심부의 위치 좌표 및 웨이퍼(W)의 사이즈를 검출한다.

(도포 공정)

다음으로, 도포 노즐(20)을 소정의 높이 위치에 세트한다. 도포 노즐(20)은 스테이지(11) 상의 웨이퍼(W)의 단부를 벗어난 위치에 고정된다. 이때, 미리 압력 조정 기구부(30)에 의해, 도포 노즐(20)의 저류실(25)의 내부가, 외부의 압력(예를 들어 대기압)에 대해 부압으로 되도록 조정되어 있다. 다음으로, 도포액 공급관(51)에 설치된 개폐 밸브(55)를 개방한다. 이에 의해, 도포액 공급관(51)을 통해 도포액(F)이 도포 노즐(20)의 저류실(25) 내에 도입된다. 이때, 저류실(25) 내에 보유 지지되는 도포액(F)의 양은, 웨이퍼(W)의 전체면에 적어도 1회 이상 도포막을 형성할 수 있는 양이면 된다. 저류실(25)에 소정량의 도포액(F)이 저류된 후, 개폐 밸브(55)를 폐쇄한다. 이때, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력은, 소정의 부압 상태, 예를 들어 P0으로 유지된다. 또한, 저류실(25)에의 도포액(F)의 보충은, 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)의 위치를 세트하기 전에 미리 행하고 있어도 된다.

다음으로, 웨이퍼(W)를 적재한 스테이지(11)를 도 1 중, X 방향으로 이동시켜 도포 노즐(20)을 웨이퍼(W)의 단부에 근접시킨다. 이어서, 압력 조정 기구부(30)에 의해, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을, 상기 압력 P0보다 높은 소정의 값 P1까지 상승시킨다. 이에 의해, 도포액(F)의 표면 장력과 밀폐된 공간(S) 내의 부압에 의해 유로(27) 및 토출구(23)에 보유 지지되어 있었던 도포액(F)이 압출되어 웨이퍼(W)에 착액하고, 웨이퍼(W)의 단부와 토출구(23) 사이에 도포액(F)의 액 저류부가 형성된다. 또한, 착액 시에는, 도포 노즐(20)을 일시적으로 더욱 하강시켜, 토출구(23)를 웨이퍼(W) 표면에 접촉시켜도 된다.

다음으로, 토출구(23)로부터 도포액(F)이 웨이퍼(W) 상에 과잉으로 흘러나오지 않도록, 즉시 공간(S)의 압력을 P1보다 낮은 P2까지 저하시킨다. 그리고, 스테이지(11)를 소정의 속도로 X 방향으로 이동시켜, 도포 노즐(20)이 웨이퍼(W) 상을 스캔하도록, 웨이퍼(W)의 일단부측으로부터 타단부측까지 상대 이동시킨다. 이에 의해, 토출구(23)로부터 도포액(F)이 연속적으로 웨이퍼(W) 상에 토출되고, 웨이퍼(W)의 표면에 도포막이 형성된다. 이때, 상기 센서부(60)에 의한 얼라인먼트 처리의 결과와 현시점에서의 스테이지(11)의 좌표로부터, 연산 처리부(123)에 의해 실시간으로 도포액(F)의 토출 폭 및 토출량을 계산한다. 또한, 연산 처리부(123)에 의한 도포액(F)의 토출 폭 및 토출량의 계산 결과에 기초하여, 압력 제어부(125)는 저류실(25) 내의 도포액(F)의 액면의 저하를 고려하고, 압력 조정 기구부(30)에 의해 공간(S)의 압력을 변화시키면서 압력 조절한다. 이 압력 조절의 과정에 대해서는, 상세히 후술한다.

도포 노즐(20)이 웨이퍼(W)의 타단부측까지 이동하면, 압력 조정 기구부(30)에 의해 공간(S)의 압력을 예를 들어 P0보다 낮은 P3까지 저하시켜, 토출구(23)로부터 토출되지 않은 도포액(F)을 저류실(25)측에 인입한다. 이에 의해, 토출구(23)에 남은 도포액(F)과 웨이퍼(W) 상에 도포된 도포액(F)을 액 분리시킨다. 즉, 토출구(23)와 웨이퍼(W) 사이에 형성되어 있었던 액 저류부를 소멸시키고, 웨이퍼(W)에의 도포액(F)의 공급을 정지시킨다.

다음으로, 공간(S)의 압력을, 예를 들어 P0까지 다시 상승시킴과 함께, 도포 노즐(20)을 소정의 대기 위치까지 퇴피시킨다. 그 후, 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 반송 장치에 의해 처리 용기(1) 내로부터 반출함으로써, 1매의 웨이퍼(W)에 대한 도포막 형성 처리가 종료된다.

여기서, 도 6을 참조하면서, 도포막 형성 장치(100)에 의해 도포막을 형성하는 경우의 도포 공정에 있어서의 도포 노즐(20) 내의 압력 제어에 대해 설명한다. 도 6은 도포 공정의 처리 시간(횡축)과, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력(종축 좌측) 및 도포액(F)의 토출 폭(종축 우측)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6 중, 곡선 CP는, 실험적으로 얻어진 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력 변화를 나타내고 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 도포막 형성 프로세스는, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 부압 상태로 유지하여 행해진다. 따라서, 도 6에 나타낸 압력 P0∼P3은, 모두 부압 상태를 의미한다.

도 6의 횡축에 있어서, 시점 t1로부터 시점 t2까지는, 착액 처리를 행한다. 상기한 바와 같이, 착액 시에는, 압력 조정 기구부(30)에 의해 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을, 압력 P0보다 높은 소정의 값 P1까지 상승시킨다. 착액 처리를 행하는 시점 t1∼t2의 소요 시간은, 예를 들어 수 초로 할 수 있다. 이 시점 t1∼t2에서는, 스테이지(11)를 이동시키지 않고, 정지한 상태에서, 웨이퍼(W)의 단부와 토출구(23) 사이에 도포액(F)의 액 저류부를 형성시킨다.

다음으로, 시점 t2로부터 시점 t3까지는, 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)를 상대 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)에 도포액(F)을 토출시켜 도포막을 형성하는 도포 처리를 행한다. 여기서, 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)의 상대 이동 속도(도포 스피드)는 예를 들어 수 ㎜/초로 할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 시점 t2∼t3까지, 일정한 도포 스피드로 도포를 행한다.

도포 처리에 있어서의 압력 제어는, 다음과 같다. 우선, 상기한 바와 같이, 토출구(23)로부터 도포액(F)이 웨이퍼(W) 상에 과잉으로 흘러나오지 않도록, 시점 t2로부터, 일단, 공간(S)의 압력을 P1보다 낮은 P2까지 저하시키도록 설정한다. 또한, 도 6의 압력의 곡선 CP에 있어서, 시점 t2로부터 시작되는 파선 부분은, 설정 압력의 변화를 나타내고 있다. 즉, 파선 부분에서는, 설정 압력 P2와 현실의 공간(S) 내의 압력에 어긋남이 발생하고 있다.

도포 공정의 전반에서는, 웨이퍼(W)의 중앙 부근에서 도포액(F)의 토출 폭이 최대에 도달할 때까지, 원형을 이루는 웨이퍼(W)의 형상의 변화[즉, 웨이퍼(W)의 폭의 증대]에 추종시키도록, 압력 P2로부터 압력 P1로 서서히 공간(S)의 압력을 상승시켜 간다.

도포 공정의 후반[도포액(F)의 토출 폭이 최대에 도달한 후]은, 반대로, 원형을 이루는 웨이퍼(W)의 형상의 변화[즉, 웨이퍼(W)의 폭의 축소]에 추종시키도록, 압력 P1로부터 서서히 공간(S)의 압력을 저하시켜 간다. 그리고, 시점 t3에 도달하기 직전에는, 공간(S)의 압력을, P2보다 낮은 P4까지 저하시키도록 설정한다. 도포 공정의 후반에서 압력을 P2보다도 더 낮은 P4까지 낮추는 이유는, 웨이퍼(W)의 종단부의 근방에서는, 도포액(F)이 공급 과다로 되어, 도포막의 막 두께가 다른 부위보다도 두꺼워지는 경향이 강하므로, 도포액(F)의 토출을 억제하기 위해서이다. 또한, 도 6의 압력의 곡선 CP에 있어서, 시점 t3의 직전의 파선 부분은, 설정 압력의 변화를 나타내고 있다. 즉, 파선 부분에서는, 설정 압력 P4와 현실의 공간(S) 내의 압력에 어긋남이 발생하고 있다.

시점 t3에 도달한 후, 시점 t4까지의 동안에는 액 분리 처리를 행한다. 상기한 바와 같이, 액 분리 시에는, 압력 조정 기구부(30)에 의해 공간(S)의 압력을 예를 들어 P0보다 낮은 P3까지 저하시킨다. 이에 의해, 토출구(23)로부터 토출되지 않은 도포액(F)을 저류실(25)측에 인입하고, 토출구(23)에 남은 도포액(F)과 웨이퍼(W) 상에 도포된 도포액(F)을 액 분리시킨다. 액 분리 처리를 행하는 시점 t3∼t4의 소요 시간은, 예를 들어 수 초로 할 수 있다.

본 실시 형태의 도포막 형성 장치(100)에서는, 시점 t2∼t3까지의 동안에, 곡선 CW로 나타내는 웨이퍼(W)의 형상 변화에 대응하는 도포액(F)의 토출 폭의 변화에 따라, 곡선 CP로 나타내는 바와 같이, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 변화시킨다. 즉, 제어부(70)에 의해, 이하와 같은 제어가 행해진다. 우선, 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)를 상대 이동시키고 있는 시점 t2∼t3까지의 동안에, 연산 처리부(123)는 미리 입력되어, 기판 형상 정보 기억부(121)에 기억된 웨이퍼(W)의 형상 정보와, 위치 검출 수단으로서의 센서부(60)에 의해 검출된 웨이퍼(W)의 상대적 위치 정보에 기초하여, 도포액(F)의 토출 폭 및 토출량을 실시간으로 연산한다. 그리고, 압력 제어부(125)는 연산 처리부(123)에서 연산된 도포액(F)의 토출 폭 및 토출량에 기초하여, 압력 조정 기구부(30)를 제어한다. 구체적으로는, 압력 제어부(125)는, 연산 결과인 도포액(F)의 토출 폭 및 토출량에 기초하여, 가스 공급 기구부(31) 및／또는 배기 기구부(41)에 제어 신호를 송출하고, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도포액(F)의 토출 폭에 따라 변화시킨다.

다음으로, 도 7∼도 12를 참조하면서, 본 실시 형태의 도포막 형성 방법의 원리에 대해 설명한다. 우선, 도 7을 참조하면서, 도포 노즐(20)에 의해 도포액(F)의 토출을 행할 때의 도포액(F)의 토출 폭과 토출구(23)의 위치의 관계에 대해 설명한다. 도 7은 도포 노즐(20)로부터 도포액(F)을 토출하고 있는 상태를 도시하는 설명도이다. 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)를 일정한 속도로 상대 이동시키고 있는 동안에, 점성 유체인 도포액(F)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 토출구(23)에 추종하도록, 근소한 지연에 의해 웨이퍼(W)에 도포되어 간다. 따라서, 예를 들어 도 7의 M의 위치가 웨이퍼(W)의 폭이 최대에 도달하는 위치[웨이퍼(W)의 중앙]라고 가정하면, M의 위치에 도포액(F)을 토출하기 위해, 도포 노즐(20)의 토출구(23)의 중심은, M보다도 조금 전방의 M1의 위치에 진행하고 있어야 한다. 여기서, 도포액(F)의 토출 폭은, M의 위치에서 최대로 되는 것은 명확하다. 따라서, 웨이퍼(W)의 폭이 최대로 되고, 또한, 토출 폭이 최대로 되는 위치 M과, 최대의 토출 폭에서 도포를 행할 때의 도포 노즐(20)의 토출구(23)의 위치 M1에는, 약간 어긋남이 발생하고 있게 된다. 이러한 이유로부터, 본 실시 형태에서는, 도포액(F)의 토출 폭을 기준으로, 도포 노즐(20)의 위치를 규정하고 있다.

도 8∼도 12는 시점 t2∼t3까지의 동안에, 서로 상대 이동하는 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)의 위치 관계를 설명하기 위해, 토출구(23)의 위치를 웨이퍼(W) 상에 투영하여 도시하고 있다. 도 8∼도 12에서는, 정지한 도포 노즐(20)의 토출구(23)에 대한 웨이퍼(W)의 이동 방향을 백색 화살표로 나타내고 있다.

도 8은 시점 t2에 대응하는 것으로, 도포를 개시하는 웨이퍼(W)의 일단부측에 토출구(23)가 위치하고 있는 상태이다. 도 12는 시점 t3에 대응하는 것으로, 도포를 종료하는 웨이퍼(W)의 타단부측에 토출구(23)가 위치하고 있는 상태이다. 도 9는 도포의 도중에 도포액(F)의 토출 폭이 증가해 가는 과정이다. 도 10은 도포의 도중에, 원형의 웨이퍼(W)에 대해, 도포액(F)의 토출 폭이 최대로 될 때의 토출구(23)의 위치를 나타내고 있다. 도 10에서는, 도 7에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 폭이 최대에 도달하는 M의 위치보다도, 토출구(23)는 약간 전방에 위치하고 있다. 한편, 도 11은 도포의 도중에 도포액(F)의 토출 폭이 감소해 가는 과정이다.

본 실시 형태의 도포막 형성 방법에서는, 원형의 웨이퍼(W)에 대해, 도포의 전반, 즉, 토출구(23)가 도 8∼도 10에 도시하는 위치에 있을 때에는, 저류실(25) 내부의 공간(S)의 압력을 서서히 높게 해 간다(도 6도 참조). 이 과정에서는, 도포액(F)의 토출 폭이, 웨이퍼(W)의 폭의 증가에 수반하여 증가해 가므로, 도포막의 막 두께를 일정하게 하기 위해서는, 토출 폭의 증가에 수반하여, 도포액(F)의 시간당 토출량을 증가시켜 갈 필요가 있다. 즉, 도 8의 A의 위치보다도 도 9의 B의 위치에서는, 토출 폭이 커지므로, 도포액(F)의 시간당 토출량을 많게 할 필요가 있다. 또한, 도 9의 B의 위치보다도 도 10의 C의 위치에서는, 토출 폭이 커지므로, 도포액(F)의 시간당 토출량을 많게 할 필요가 있다. 이러한 시간당 토출량의 증가에 원활하게 대응하기 위해서는, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 서서히 높게 해 가고, 도포액(F)의 토출을 약간씩 촉진시키는 것이 효과적이다.

또한, 원형의 웨이퍼(W)에 대해, 도포의 후반, 즉, 토출구(23)가 도 10에 도시한 위치를 넘어, 도 11 및 도 12에 도시하는 위치에 있을 때에는, 저류실(25)의 내부의 공간(S)의 압력을 서서히 저하시켜 간다(도 6도 참조). 이 과정에서는, 도포액(F)의 토출 폭이, 웨이퍼(W)의 폭의 감소에 수반하여 감소해 가므로, 도포막의 막 두께를 일정하게 하기 위해서는, 토출 폭의 감소에 수반하여, 도포액(F)의 시간당 토출량을 감소시킬 필요가 있기 때문이다. 즉, 도 10의 C의 위치보다도 도 11의 D의 위치에서는, 토출 폭이 작아지므로, 도포액(F)의 시간당 토출량을 작게 할 필요가 있다. 또한, 도 11의 D의 위치보다도, 도 12의 E의 위치에서, 토출 폭이 작아지므로, 도포액(F)의 시간당 토출량을 작게 할 필요가 있다. 이러한, 시간당 토출량의 감소에 원활하게 대응하기 위해서는, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 서서히 낮게 해 가고, 도포액(F)의 토출을 약간씩 억제하는 것이 효과적이다.

가령, 도 10∼도 12까지의 과정에서, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 일정하게 제어하려고 하면, 도포액(F)의 감소에 수반하는 감압에 상응하는 만큼 공간(S)의 압력을 상승시키게 된다. 공간(S)의 압력 상승은, 도포액(F)의 토출을 증가시키도록 작용하고, 결과적으로 도포막의 막 두께가 두꺼워지는 경향이 있다. 특히, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력을 일정하게 제어한 경우, 도 12의 E에 도시하는 웨이퍼(W)의 종단부의 근방에서는, 도포액(F)이 공급 과다로 되어, 도포막의 막 두께가 다른 부위보다도 두꺼워져 버린다.

다음으로, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력 제어를 행하는 데 있어서, 최적의 압력 설정값을 구하기 위한 방법에 대해, 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 13은 도포 공정의 처리 시간(횡축)과, 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력(종축 좌측) 및 도포액(F)의 토출 폭(종축 우측)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도포 노즐(20)에 있어서의 저류실(25)의 내부의 공간(S)의 압력의 조절과 도포액(F)의 시간당 토출량의 변화는, 이하의 (i)∼(iii)에 나타내는 바와 같은 거동을 수반하여 행해진다.

(i) 저류실(25)의 내부의 공간(S)의 압력의 설정값이 변경되면, 압력 조정 기구부(30)에 의해, 공간(S)에의 가스의 공급 또는 배기가 행해진다.

(ii) 공간(S)의 압력이 변화한다.

(iii) 저류실(25)의 내부에서 도포액(F)의 액면이 변화하고, 토출구(23)로부터의 토출량이 변화한다. 이때, 유로(27)에 있어서의 저항도 토출량에 영향을 미친다.

상기 (i)의 압력의 설정값의 변경은, 압력 제어부(125)로부터 압력 조정 기구부(30)에 제어 신호를 송출함으로써 행해진다. 여기서, 압력 제어부(125)로부터 제어 신호를 발한 시점을 T0, 이 시점 T0으로부터, 상기 (ii)의 단계를 거쳐, 상기 (iii)에서 실제로 토출량이 변화한 시점을 T1로 하면, 시점 T0과 T1의 차분인 타임 래그 T(T＝T1－T0)가 발생한다. 여기서, 타임 래그 T에는, 점성 유체인 도포액(F)이 토출구(23)에 추종해 가기 위한 시간적인 지연도 포함되어 있다(도 7 참조).

또한, 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)가 일정한 속도 V[㎜/초]로 상대 이동하고 있는 경우, 시점 T0에 있어서의 도포 노즐(20)의 토출구(23)의 위치 PL0에 대해, 시점 T1에 있어서의 도포 노즐(20)의 토출구(23)의 위치 PL1은, PL1＝(V×T)＋PL0으로 된다. 따라서, 타임 래그 T를 고려하면, 압력 제어부(125)에 의한 공간(S)의 압력 제어는, 시점 T0 및 위치 PL0의 토출 폭이 아니라, 시점 T1 및 위치 PL1의 토출 폭을 기준으로 할 필요가 있다.

도 13에 있어서, 곡선 CP는, 도 6에 나타낸 저류실(25) 내의 공간(S)의 압력 변화를 나타내는 곡선 CP와 동일한 것이다. 또한, 도 13에 있어서, 곡선 CP1은, 곡선 CP에 대한 차분의 표준 편차가 최소로 되도록, 타임 래그 T 및 보정 감압도 계수 g를 이분 탐색에 의해 산출한 결과 얻어진 압력의 근사 곡선을 나타내고 있다. 또한, 도 13에 있어서, 곡선 CW0은, 위치 PL0에 있어서의 토출 폭을 나타내고, 곡선 CW1은, 위치 PL1에 있어서의 토출 폭을 나타내고 있다. 여기서는, 곡선 CW0과 곡선 CW1의 차분이, 타임 래그 T에 상당한다.

도 13의 근사 곡선 CP1은, 하기의 식 A에 의해 계산된 설정 압력값 PCP1에 기초하는 것이다. 여기서, 타임 래그 T는 수 초, 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)의 상대 이동 속도는 수 ㎜/초로 하였다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 식 A에 의해 구해지는 근사 곡선 CP1은, 실험적으로 얻어진 곡선 CP와 거의 겹쳐 있다. 이것으로부터, 식 A를 이용함으로써, 도포 노즐(20)에 있어서의 저류실(25)의 내부의 공간(S)의 최적의 설정 압력값을 구할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 도포막 형성 장치(100) 및 도포막 형성 방법에 따르면, 슬릿 코트 방식의 도포막 형성에 있어서, 폭이 변화하는 형상의 웨이퍼(W) 등의 기판에 대해, 균일한 도포막을 형성할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 예시의 목적에서 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 제약되는 일은 없고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서는, 정지한 도포 노즐(20)에 대해 웨이퍼(W)를 이동시킴으로써 도포 노즐(20)과 웨이퍼(W)를 상대 이동시켰지만, 예를 들어 웨이퍼(W)의 위치를 고정한 상태에서 도포 노즐(20)을 수평 방향으로 이동시켜도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 기판으로서 원형의 반도체 웨이퍼를 예로 들었지만, 기판의 폭이 변화하는 것이면, 처리 대상은 반도체 웨이퍼에 한정하는 것이 아니고, 또한, 그 형상도 원형에 한정하는 것은 아니다.

1 : 처리 용기
10 : 지지 장치
11 : 스테이지
13 : 베이스부
15 : 연결부
17 : 슬라이드 구동부
20 : 도포 노즐
21 : 본체
23 : 토출구
25 : 저류실
27 : 유로
29 : 덮개부
30 : 압력 조정 기구부
31 : 가스 공급 기구부
33 : 가스 공급관
35 : 가스원
37 : 압력 조정 밸브
39 : 개폐 밸브
41 : 배기 기구부
43 : 배기관
45 : 배기 장치
47 : 개폐 밸브
50 : 도포액 공급 기구부
51 : 도포액 공급관
53 : 도포액 공급원
55 : 개폐 밸브
60 : 센서부
61 : 승강 구동부
70 : 제어부
100 : 도포막 형성 장치
W : 반도체 웨이퍼
F : 도포액
S : 공간

Claims

기판을 향해 도포액을 공급하는 도포 노즐과,
상기 기판과 상기 도포 노즐을 수평 방향으로 상대 이동시키는 수평 이동 기구부와,
상기 도포 노즐의 내부의 압력을 조정하는 압력 조정 기구부와,
상기 도포 노즐로부터 상기 기판을 향해 공급되는 상기 도포액의 양을 변화시키도록 제어하는 제어부와,
상기 도포 노즐과 상기 기판의 상대적 위치를 검출하는 위치 검출 수단을
구비하고,
상기 기판은, 상기 상대 이동의 방향에 직교하는 방향의 폭이 변화하는 형상을 이루고 있고,
상기 도포 노즐은, 상기 직교하는 방향으로 장척으로 형성되어, 상기 기판을 향해 상기 도포액을 토출하는 토출구와,
상기 토출구에 연통되고, 그 내부에 상기 도포액을 저류하는 저류실을 갖고 있으며,
상기 압력 조정 기구부는, 상기 저류실의 내부의 공간의 압력을 조정하는 것이며,
상기 제어부는,
상기 기판의 형상 정보를 기억하는 기판 형상 정보 기억부와,
상기 기판 형상 정보 기억부에 기억된 상기 기판의 형상 정보 및 상기 위치 검출 수단에 의해 검출된 상기 상대적 위치에 기초하여, 상기 상대적 위치로부터 어긋난 위치에 있어서 상기 기판에 도포된 상기 도포액의 토출 폭 및 토출량을 연산하는 연산 처리부와,
상기 연산 처리부에서 연산된 상기 도포액의 토출 폭 및 토출량에 기초하여, 상기 도포액의 토출 폭이 증가해 가는 과정에서는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 높게 해 가고, 상기 도포액의 토출 폭이 감소해 가는 과정에서는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 낮게 해 가도록, 상기 압력 조정 기구부를 제어하여 상기 저류실 내부의 압력을 조절하고, 상기 토출구로부터 토출되는 상기 도포액의 시간당 토출량을 변화시키는 압력제어부를
구비한, 도포막 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판이 원형이며,
상기 제어부는, 상기 도포액의 토출 폭이 상기 기판의 직경에 도달할 때까지는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 높게 해 가고, 상기 도포액의 토출 폭이 상기 기판의 직경에 도달한 후에는, 상기 저류실 내부의 압력을 서서히 낮게 해 가도록, 상기 압력 조정 기구부를 제어하는, 도포막 형성 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 동안에, 상기 압력 조정 기구부를 제어하여, 상기 저류실의 내부의 압력을 상기 저류실의 외부의 압력에 대해 부압으로 유지하는, 도포막 형성 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판이 원형이며, 상기 압력 제어부로부터 제어 신호를 발한 시점을 T0, 이 시점 T0으로부터, 실제로 토출량이 변화한 시점을 T1로 하였을 때, 시점 T0과 T1의 차분인 타임 래그 T가 존재함과 함께, 상기 도포 노즐과 상기 기판이 일정한 속도 V로 상대 이동하고, 또한, 시점 T0에 있어서의 상기 토출구의 위치 PL0에 대해, 시점 T1에 있어서의 상기 토출구의 위치 PL1이 PL1＝(V×T)＋PL0으로 되는 경우에 있어서, 상기 저류실 내부의 설정 압력값을 하기의 식 A에 기초하여 산출하는, 도포막 형성 장치.

[여기서, Lmax는 최대 토출 폭[㎜], LPL1은 위치 PL1에 있어서의 토출 폭[㎜], Pmax는 최대 토출 폭 Lmax에 있어서의 감압도[㎩], g는 위치 PL1에 있어서의 토출 폭 LPL1과 최대 토출 폭 Lmax의 차분의 보정 감압도 계수를 나타냄]
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