KR102009052B1 - 도포막 형성 장치 - Google Patents

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가츠노리 이치노
고우스케 요시하라
유이치 데라시타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판에 도포막을 형성함에 있어서, 스루풋을 높게 함과 함께 기판의 면 내에서의 도포막의 막 두께의 균일성을 높게 한다. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 회전시키는 회전 기구와, 상기 기판에 도포막을 형성하기 위해서 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와, 상기 기판의 회전에 의한 도포액의 액막의 건조 시에 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하기 위해서, 기판의 주연부 상방을 덮도록 기판의 둘레 방향을 따른 환상으로 형성된 환상 부재와, 상기 환상 부재의 내주단 근방에서의 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하기 위해서, 상기 환상 부재의 내주연부에 둘레 방향을 따라 형성되고, 상방으로 돌출된 돌기부를 구비하도록 장치를 구성하여, 상기 막 두께의 균일성을 높게 한다.

Description

도포막 형성 장치{COATING FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은 기판에 도포막을 형성하는 도포막 형성 장치, 도포막 형성 방법 및 상기 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 기억 매체에 관한 것이다.
기판에의 도포막의 형성 처리, 예를 들어 레지스트막의 형성 처리를 행함에 있어서, 빠르게 성막을 행할 수 있는 점에서 스핀코팅이라고 불리는 방법이 널리 사용되고 있다. 이 스핀코팅에서는, 기판의 이면을 스핀 척에 보유 지지하고, 기판의 표면의 중심부에 레지스트를 공급한다. 그리고, 기판을 회전시켜서, 원심력에 의해 레지스트를 기판의 주연부로 확장한다. 그 후에도 기판의 회전을 계속하여 기판의 표면의 레지스트를 건조시켜서, 레지스트막을 형성한다.
상기 레지스트의 건조를 빠르게 행하기 위해서는 기판의 회전수를 높게 하여, 레지스트 중 용제의 휘발을 촉진하는 것이 생각된다. 그러나 기판 상의 기류의 레이놀즈수에 의해, 이 회전수의 상한이 제한된다. 구체적으로 설명하면, 기판의 회전수를 높게 할수록 상기 레이놀즈수가 높아지고, 레이놀즈수가 소정값을 초과하면 기판 상의 기류가 난류로 된다. 그러면, 레지스트막 표면에 난류화된 기류가 전사된다. 즉, 레지스트막에 기류를 따른 요철이 형성되고, 기판의 면 내에서의 레지스트막의 면내 균일성이 저하한다.
기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 기재함)에 대해서는 대형화가 진행되고 있으며, 예를 들어 그 직경이 450㎜인 것을 사용하는 것이 검토되고 있다. 이와 같이 웨이퍼가 커지면, 후술하는 평가 시험에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼의 주연부에 있어서 상기 요철의 형성을 억제할 수 있는 회전수의 상한이 낮아진다. 즉, 레지스트 도포 후의 건조 공정에 장시간을 필요로 하게 되어, 스루풋의 저하가 예측된다.
특허문헌 1에는, 각형 기판의 코너부와 대향하도록 그 기판의 상방에 링 형상의 플레이트를 설치하고, 상기와 같이 레지스트가 도포된 기판 상의 기류를 정류하는 기술에 대하여 기재되어 있다. 그러나 실시 형태에 있어서 상세하게 설명한 바와 같이, 이러한 플레이트를 설치하면, 그 플레이트의 개구부를 향하는 기류가 그 플레이트의 내주단 근방에서 급격하게 변화하여 하방으로 향한다. 이와 같이 하방을 향하는 기류에 노출되어 건조가 진행됨으로써, 기판의 면 내에서의 상기 플레이트의 내주단 근방의 건조 속도가, 다른 개소의 건조 속도와 상이한 결과, 건조 후의 레지스트막이 그 내주단 근방에서, 국소적으로 커진다는 문제가 있다.
일본 특허 공개 제2005-235950호 공보
본 발명은, 기판에 도포막을 형성함에 있어서, 스루풋을 높게 함과 함께 기판의 면 내에서의 도포막의 막 두께의 균일성을 높게 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 도포막 형성 장치는, 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 회전시키는 회전 기구와, 상기 기판에 도포막을 형성하기 위해서 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와, 상기 기판의 회전에 의한 도포액의 액막의 건조 시에 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하기 위해서, 기판의 주연부 상방을 덮도록 기판의 둘레 방향을 따른 환상으로 형성된 환상 부재와, 상기 환상 부재의 내주단 근방에서의 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하기 위해서, 상기 환상 부재의 내주연부에 둘레 방향을 따라 형성되고, 상방으로 돌출된 돌기부를 구비한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 도포막 형성 방법은, 기판 보유 지지부에 기판을 수평하게 보유 지지하는 공정과, 회전 기구에 의해 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 회전시키는 공정과, 도포액 공급 기구에 의해 상기 기판에 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하는 공정과, 상기 기판의 회전에 의한 상기 도포액의 액막의 건조 시에, 상기 기판의 주연부 상방을 덮도록 상기 기판의 둘레 방향을 따라 환상으로 설치된 환상 부재에 의해 상기 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하는 공정과, 상기 환상 부재의 내주연부에, 둘레 방향을 따라 상방으로 돌출되어 형성되는 돌기부에 의해, 상기 환상 부재의 내주단 근방에서의 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하는 공정을 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 기억 매체는, 기판에 도포막을 형성하는 도포막 형성 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체로서, 상기 프로그램은 상술한 도포막 형성 방법을 실행하기 위해서 스텝이 짜여져 있다.
본 발명에 따르면, 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 주연부 상방을 덮고, 그 주연부 상의 기류를 정류시키기 위해서 환상 부재가 설치되고, 이 환상 부재의 내주연부에 있어서, 둘레 방향을 따라 상방으로 돌출된 돌기부가 형성된다. 상기 정류 부재에 의해, 기판의 회전수를 높게 했을 때에 기판의 주연부 상에 난류가 형성되는 것이 억제된다. 그리고, 상기 돌기부에 의해 내주단 근방에서의 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하고, 그 내주단 근방에 있어서 기판의 도포막의 국소적인 융기를 억제할 수 있다. 그 결과로서, 스루풋을 높게 할 수 있고, 또한 도포막의 막 두께의 균일성을 높게 할 수 있다.
도 1은 레지스트 도포 장치의 종단면도.
도 2는 상기 레지스트 도포 장치의 평면도.
도 3은 상기 레지스트 도포 장치의 사시도.
도 4는 상기 레지스트 도포 장치에 의한 웨이퍼 처리의 공정도.
도 5는 상기 레지스트 도포 장치에 의한 웨이퍼 처리의 공정도.
도 6은 상기 레지스트 도포 장치에 의한 웨이퍼 처리의 공정도.
도 7은 상기 레지스트 도포 장치에서의 링 플레이트 주위의 기류의 모식도.
도 8은 비교예에서의 상기 레지스트 도포 장치에서의 링 플레이트 주위의 기류의 모식도.
도 9는 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 10은 도 9의 링 플레이트 주위에서의 기류의 모식도.
도 11은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 12는 도 10의 링 플레이트 주위에서의 기류의 모식도.
도 13은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 14는 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 15는 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 16은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 17은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 18은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 19는 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 20은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 21은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 22는 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 평면도.
도 23은 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 24는 다른 링 플레이트의 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 25는 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프.
도 26은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프.
도 27은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프.
도 28은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프.
도 29는 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프.
도 30은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프.
도 31은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프.
본 발명의 도포막 형성 장치의 일 실시 형태로서, 웨이퍼(W)에 레지스트를 공급하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 장치(1)에 대해서, 도 1의 종단면도와 도 2의 평면도를 참조하여 설명한다. 레지스트 도포 장치(1)는 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 진공 흡착함으로써, 그 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부인 스핀 척(11)을 구비하고 있다. 이 스핀 척(11)은 하방으로부터 축부(12)를 통해서 회전 기구인 회전 구동부(13)에 접속되어 있고, 그 회전 구동부(13)에 의해 연직축 둘레로 회전할 수 있다.
스핀 척(11)의 하방측에는, 축부(12)를 둘러싸고 원형판(14)이 설치된다. 원형판(14)에 형성되는 구멍을 통해서 3개의 승강 핀(15)이 승강한다(도 1에서는 승강 핀(15)은 2개만 표시하고 있음). 레지스트 도포 장치(1) 외부의 반송 기구와 스핀 척(11) 사이에서, 웨이퍼(W)를 주고 받을 수 있다. 도면 중 17은 승강 핀(15)을 승강시키는 핀 승강 기구이다.
상기 스핀 척(11)을 둘러싸도록 하여 컵체(2)가 설치되어 있다. 컵체(2)는 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산하거나, 흘러 떨어진 폐액을 받아냄과 함께, 그 폐액을 레지스트 도포 장치(1) 밖으로 배출하기 위해서 가이드한다. 컵체(2)는 상기 원형판(14) 주위에 링 형상으로 형성된 산형 가이드부(21)를 구비하고 있다. 산형 가이드부(21)는 웨이퍼(W)로부터 흘러 떨어진 액을, 웨이퍼(W)의 외측 하방으로 가이드하는 역할을 가지며, 그 단면 형상이 산형으로 형성되어 있다. 산형 가이드부(21)의 외주단으로부터 하방으로 신장하도록 환상의 수직벽(22)이 설치되어 있다.
또한, 산형 가이드부(21)의 외측을 둘러싸도록 수직인 통 형상부(23)와, 이 통 형상부(23)의 상부 가장자리로부터 내측 상방을 향하여 비스듬히 신장하는 상측 가이드부(24)가 설치되어 있다. 상측 가이드부(24)에는, 둘레 방향으로 복수의 개구부(25)가 형성되어 있다. 또한, 통 형상부(23)의 하방측은 오목부 형상으로 형성되고, 산형 가이드부(21)의 하방에 환상의 액 받침부(26)를 형성한다. 이 액 받침부(26)에서는, 액체 배출로(27)가 접속됨과 함께, 배기관(28)이 하방으로부터 돌입하는 형태로 설치되어 있다.
상측 가이드부(24)의 기단으로부터 수직인 통 형상부(31)가 상방으로 신장하도록 설치되고, 이 통 형상부(31)의 상부 가장자리로부터 내측 상방으로 신장하여 나오도록 경사 벽(32)이 설치된다. 경사 벽(32), 상측 가이드부(24) 및 통 형상부(23, 31)에 의해, 웨이퍼(W)로부터 그 웨이퍼(W)의 회전에 의해 비산한 액을 받아내고, 받아낸 액이 웨이퍼(W)의 외측 하방으로 가이드되어 액체 배출로(27)에 도입된다. 컵체(2)의 상방에는 팬 필터 유닛(16)이 설치되어 있다. 웨이퍼(W)의 처리 중에는, 이 팬 필터 유닛(16)으로부터 하방의 컵체(2)를 향하여 청정한 기체가 공급됨과 함께, 상기 배기관(28)에 의해 컵체(2) 내의 배기가 행해지고 있다.
이 레지스트 도포 장치(1)에는, 레지스트 노즐(33)이 설치되어 있다. 레지스트 노즐(33)은 레지스트 공급원(34)에 접속된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 레지스트 노즐(33)은 아암(35)의 선단에 설치되어 있다. 아암(35)의 기단은, 그 아암(35)을 승강시키고, 또한 가이드(36)를 따라 수평 방향으로 이동 가능한 이동 기구(37)에 접속되어 있다. 이동 기구(37)에 의해 레지스트 노즐(33)은 웨이퍼(W)의 상방의 소정 위치와 컵체(2)의 외측에서의 대기 영역(38) 사이에서 이동할 수 있다.
레지스트 도포 장치(1)는 정류 부재인 링 플레이트(41)를 구비하고 있다. 도 3에 링 플레이트(41)의 사시도를 나타낸다. 이 링 플레이트(41)는 원형이고 평평한 환상 부재로서 형성되고, 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 주연부를 덮도록 그 주연부를 따라서 형성되어 있다. 링 플레이트(41)는 지지 부재(42)에 의해 수평하게 지지된다. 지지 부재(42)는 승강 부재(43)에 접속되어 있고, 이 승강 부재(43)는 링 플레이트(41)를 도 1에 쇄선으로 나타내는 상승 위치와 실선으로 나타내는 하강 위치 사이에서 승강시킨다. 웨이퍼(W)에 도포한 레지스트를 건조시킬 때는, 링 플레이트(41)는 상기 하강 위치에 위치한다. 이 하강 위치에서의 링 플레이트(41)의 하면과 웨이퍼(W) 표면의 거리 d1(도 1 참조)은 예를 들어 0.5㎜ 내지 50㎜이다. 웨이퍼(W)의 반송 기구와 스핀 척(11) 사이에서 웨이퍼(W)를 주고 받을 때는, 상기 반송 기구 및 웨이퍼(W)에 간섭하지 않도록, 링 플레이트(41)는 상승 위치에 위치한다.
링 플레이트(41)의 내측에 형성되는 개구부를 참조 부호 44라고 한다. 이 개구부(44)는 원형으로 형성되어 있다. 웨이퍼(W)가 회전하고, 그 주위가 부압 분위기로 될 때, 개구부(44)를 통해서 개구부(44)의 상방으로부터 웨이퍼(W) 주위로 기체가 유입된다. 이 기체의 유입에 의해, 상기 부압 분위기가 형성되는 것에 의한 웨이퍼(W) 주위의 기류의 교란이 방지된다.
이 개구부(44)의 중심과 링 플레이트(41)의 중심은 스핀 척(11)의 회전축 상에 위치하고 있다. 웨이퍼(W)의 직경은, 예를 들어 450㎜이며, 이 경우, 개구부(44)의 직경은 예를 들어 150㎜ 내지 300㎜이며, 이 장치(1)에서는 200㎜로 되어 있다. 링 플레이트(41)의 내주연부에는, 상방으로 돌출된 돌기부(45)가 형성되어 있다. 이 돌기부(45)는 상기 내주연부를 따라 평면에서 볼 때 링 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 예에서는 돌기부(45)는 링 플레이트(41)의 종단면에서 볼 때 직사각형으로 되어 있다. 돌기부(45)의 역할에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.
레지스트 도포 장치(1)에는 컴퓨터인 제어부(10)가 설치되어 있다. 제어부(10)에는, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 및 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장된 프로그램이 인스톨된다. 인스톨된 프로그램은, 레지스트 도포 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신하고 그 동작을 제어하도록 명령(각 스텝)이 내장되어 있다. 구체적으로는, 회전 구동부(13)에 의한 웨이퍼(W)의 회전수의 변경, 레지스트 노즐(33)의 이동 및 레지스트 공급원(34)으로부터 레지스트 노즐(33)로의 레지스트의 공급·차단 및 링 플레이트(41)의 승강 등의 동작이, 프로그램에 의해 제어된다.
다음으로 상술한 레지스트 도포 장치(1)를 사용한 처리에 대해서, 도 4 내지 도 6의 공정도를 사용하여 설명한다. 링 플레이트(41)가 상승 위치에 위치하는 상태에서, 도시하지 않은 반송 기구에 의해 웨이퍼(W)가 레지스트 도포 장치(1)로 반송된다. 승강 핀(15)에 의해, 웨이퍼(W)는 스핀 척(11)에 건네지고, 그 이면의 중앙부가 스핀 척(11)에 흡착되어 보유 지지된다(도 4). 웨이퍼(W)가 예를 들어 3000rpm으로 회전함과 함께, 대기 영역(38)으로부터 웨이퍼(W)의 중심부 상으로 이동한 레지스트 노즐(33)에 의해 그 웨이퍼(W)의 중심부로 레지스트가 토출된다. 토출된 레지스트는, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주연부로 신전되어 레지스트막(30)을 형성하고, 잉여의 레지스트는 웨이퍼(W)의 주연부로부터 떨어진다(도 5). 이 레지스트의 토출 및 떨어트림을 행할 때, 웨이퍼(W)로부터 비산한 레지스트가 링 플레이트(41)에 부착되는 것을 방지하기 위해서, 링 플레이트(41)는 상승 위치에 위치한 상태 그대로로 된다.
레지스트의 토출이 정지하고, 웨이퍼(W)의 회전수가 저하되어 예를 들어 100rpm으로 되어, 웨이퍼(W)면 내의 레지스트막(30)의 막 두께가 조정된다. 그런 다음, 레지스트막(30)을 건조시키기 위해서 회전수가 상승함과 함께, 링 플레이트(41)가 하강 위치로 이동한다(도 6). 웨이퍼(W)의 회전수가 예를 들어 1500rpm에 도달하고, 이 1500rpm으로 회전이 계속되게 된다. 레지스트 노즐(33)은 대기 영역(38)으로 퇴피한다.
도 7은 이 건조 공정이 행해지고 있을 때의 링 플레이트(41) 주위에서의 기류의 방향을 화살표로 모식적으로 나타낸 것이다. 상기와 같이 팬 필터 유닛(16)으로부터 하방의 웨이퍼(W)를 향하여 기체가 공급되고 있다. 또한, 웨이퍼(W)가 고속으로 회전하고 있기 때문에, 웨이퍼(W) 주위는 부압 분위기로 된다. 그에 의해 상기 팬 필터 유닛(16)으로부터 공급된 기체는, 링 플레이트(41)의 개구부(44)를 통해서 웨이퍼(W) 표면의 중앙부에 공급되고, 웨이퍼(W)의 주연부를 향하여 흐르는 기류를 형성한다. 웨이퍼(W)의 하방의 배기관(28)에 의해 배기가 행해지고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 주연부로 흐른 상기 기류는 웨이퍼(W)의 하방을 향하여 그 배기관(28)에 의해 배기된다.
링 플레이트(41)의 하면에 의해, 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향하는 기류의 유로의 높이가 제한된다. 이에 의해, 링 플레이트(41)의 하면을 통과하는 기류의 레이노즐수는 작게 억제된다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부를 향하는 기류는, 난류로 되지 않고 층류로서 흐르고, 상기와 같이 배기관(28)으로 배기된다. 이와 같이 층류에 노출됨으로써, 링 플레이트(41)의 하면에서는 높은 균일성으로 레지스트막(30)의 건조가 진행된다.
또한, 웨이퍼(W) 주위가 부압으로 됨으로써, 팬 필터 유닛(16)으로부터 링 플레이트(41) 상으로 공급된 기체는, 링 플레이트(41) 표면을 그 외측으로부터 개구부(44)를 향하여 흐르는 기류를 형성한다. 이 기류는, 도 7에 도시한 바와 같이 돌기부(45)의 외측면에 충돌함으로써, 이 외측면을 따라서 상방을 향하는 기류와, 돌기부(45)를 타고 넘어가 개구부(44) 내의 연부로 유입되어, 웨이퍼(W)를 향하는 기류로 나누어진다. 그리고, 돌기부(45)를 타고 넘어간 기류는, 웨이퍼(W)에 공급될 때까지의 동안에, 웨이퍼(W)의 원심력 및 배기관(28)로부터의 배기의 작용을 받아, 웨이퍼(W)의 주연부측으로 구부러지고, 그 주연부를 향하여 흐른다. 상기와 같이 기류가 분산됨으로써, 개구부(44)로 유입되는 기류의 양이 억제되므로, 유입된 기류는, 상기 원심력 및 배기의 작용을 비교적 강하게 받아, 상기와 같이 웨이퍼(W)의 주연부로 구부러진다. 즉 돌기부(45)에 의해, 링 플레이트(41)의 내주단 근방에서, 기류가 바로 아래의 웨이퍼(W)를 향하는 성분이 저감된다.
도 8도 참조하여 설명한다. 이 도 8에서는 링 플레이트(41) 대신에, 링 플레이트(100)를 사용하여 웨이퍼(W)를 건조시키는 경우에, 그 링 플레이트(100) 주위에 형성되는 기류를 도 7과 마찬가지로 모식적으로 도시하고 있다. 링 플레이트(100)는 링 플레이트(41)의 비교예이며, 돌기부(45)가 형성되지 않은 것을 제외하고, 링 플레이트(41)와 마찬가지로 구성되어 있다.
링 플레이트(100)를 사용한 경우, 링 플레이트(100) 상을 그 외측으로부터 개구부(44)를 향하여 흐르는 기류는, 돌기부(45)에 의해 분산되지 않고 개구부(44)의 연부로부터 하방으로 인입된다. 즉, 링 플레이트(41)를 사용하는 경우보다도, 많은 기류가 개구부(44) 내로 유입되므로, 상기 원심력이나 배기에 의한 작용을 받더라도, 인입된 기류는 웨이퍼(W)에 도달할 때까지 웨이퍼(W)의 주연부를 향하여 다 구부러지지 않고, 웨이퍼(W)에 충돌하고, 그 후에 웨이퍼(W)의 주연부를 향하여 흐른다. 즉, 링 플레이트(41)의 내주단 근방의 웨이퍼(W) 표면에 대하여 바로 아래를 향하는 성분을 많이 갖는 기류가 작용한다. 기류에 바로 아래를 향하는 성분이 많이 포함되면, 레지스트막(30)에 대한 건조 작용이 커진다. 그 때문에, 상기 링 플레이트(100)의 내주단 근방의 레지스트막(30)은 건조되기 쉽고, 결과적으로, 후술하는 평가 시험에서도 나타낸 바와 같이, 건조 공정 종료 후에 비교적 큰 막 두께를 갖게 된다.
도 7로 되돌아가서, 링 플레이트(41)를 사용한 경우에는, 상기와 같이 상기 내주단 근방의 기류의 바로 아래를 향하는 성분이 저감된다. 그로 인해, 이 내주단 근방과, 다른 개소에서 건조 상태가 변동되는 것이 억제된다. 또한, 상기와 같이 링 플레이트(41)에 의해, 웨이퍼(W)의 주연부 상에서는 난류의 발생이 억제되고 있으므로, 웨이퍼(W) 표면 전체가 층류에 노출되어, 웨이퍼(W)의 면 내에서 높은 균일성으로 레지스트막의 건조가 진행된다. 그리고, 레지스트의 토출을 종료하고 나서 소정의 시간 경과 후에, 웨이퍼(W)의 회전이 정지한다. 그런 다음, 링 플레이트(41)가 상승 위치로 이동하고, 웨이퍼(W)가 스핀 척(11)으로부터 도시하지 않은 반송 기구에 건네지고, 장치(1)의 외부로 반송된다.
이 레지스트 도포 장치(1)에 의하면, 웨이퍼(W)의 주연부 상에 그 주연부를 따라 형성된 링 플레이트(41)가 설치되고, 이 링 플레이트(41)의 내주연부를 따라, 상방을 향하는 돌기부(45)가 형성되어 있다. 이와 같이 구성됨으로써, 레지스트막을 건조시키기 위해서 웨이퍼(W)를 비교적 높은 회전수로 회전시키더라도, 웨이퍼(W)의 주연부 상의 기류가 정류되어, 난류로 되는 것이 억제된다. 그리고 이 회전 시에, 링 플레이트(41)의 내주단 근방에 바로 아래를 향하는 성분을 갖는 기류가 모이는 것이 억제되므로, 웨이퍼(W)의 면 내에서, 상기 링 플레이트(41)의 상기 내주단 근방에서의 레지스트막의 막 두께가 국소적으로 커지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 건조 공정에 필요로 하는 시간을 억제하여 스루풋의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 레지스트막의 막 두께의 면내 균일성이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
링 플레이트의 다른 예를 설명한다. 도 9에 나타내는 링 플레이트(51)는 그 종단면의 형상에 대해서, 링 플레이트(41)와 다르다. 설명을 위해서 링 플레이트의 상면을 참조 부호 52라 하면, 이 상면(52)은 링 플레이트(51)의 외주연부측으로부터 내주연부측을 향함에 따라서, 수평면에 대한 높이가 점차 커지도록 구성되어 있다.
이와 같이 상면(52)을 구성하는 이유를 도 10도 참조하여 설명한다. 도 10에서는, 링 플레이트(41) 대신에 링 플레이트(51)를 사용하여 상기 건조 공정을 행했을 때, 링 플레이트(51) 주위에 형성되는 기류를 화살표로 나타낸다. 상기와 같이 레지스트막의 건조 공정 중, 링 플레이트(51)의 외주연부측으로부터 내주연부측(돌기부측)을 향하는 기류가 형성된다. 상기 상면(52)을 전술한 바와 같이 형성함으로써, 상기 기류가 상방을 향하여 가이드되고, 개구부(44)로의 그 기류의 유입을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 따라서, 링 플레이트(51)의 내주단 근방에서 상기 웨이퍼(W)에 대하여 바로 아래를 향하는 기류의 성분을 보다 저감시켜서, 막 두께의 균일성을 높게 할 수 있다. 이 예에서는 상면(52)은 링 플레이트(51)의 종단면에서 볼 때 곡선 형상으로 형성되어 있지만, 직선 형상으로 구성해도 된다. 그와 같이 직선 형상으로 구성하는 경우, 링 플레이트(51)의 외주단부로부터, 돌기부에 이르기까지를 일직선 형상으로 구성해도 되고, 꺾은선 형상으로 구성해도 된다.
링 플레이트(51)에는, 상기 돌기부(45) 대신에 돌기부(53)가 형성되어 있다. 이 돌기부(53)는 상기 종단면에서 볼 때 대략 원형으로 구성되어 있다. 이후, 설명의 편의를 위하여, 돌기부에 대한 외측면을 참조 부호 54, 내측면을 참조 부호 55로 하여 설명한다. 상기와 같이 돌기부(53)의 종단면이 원형이기 때문에, 그 외측면(54)은 링 플레이트(51)의 내측(중앙부측)을 향하여 내려가는 경사면을 갖도록 구성된다. 또한, 상기 상면(52)의 개구부(44)측의 단부도 돌기부를 구성하는 것이라고 보면, 이 돌기부(53)의 외측면(54)은 내측으로 오목해진 부분을 갖고, 이 오목부에 의해 상기 경사면이 형성되어 있다.
상기 내측을 향하여 내려가도록 형성된 경사면에 의해, 링 플레이트(51)의 외주연부측으로부터 돌기부(53)를 향하여 흐른 기류가, 상기 외주연부를 향하여 환류되도록 가이드된다(도 10 참조). 그에 의해, 보다 확실하게 개구부(44)로 유입되는 기류의 양을 억제할 수 있다. 이와 같이 기류를 환류시키기 위해서는, 상기 경사면을 곡면으로 하는 대신에 평면으로 해도 된다. 또한, 상기 도 1의 돌기부(45)의 외측면과 같이, 수직면을 구비하도록 외측면(54)을 구성해도 된다. 이 수직면에 의해 기류를 상방으로 가이드할 수 있으므로, 상기 경사면을 구비하는 경우와 마찬가지로 개구부(44)로의 기류의 유입을 억제할 수 있다.
상기와 같이 돌기부(53)는 상기 종단면에서 볼 때 대략 원형이기 때문에, 그 내측면(55)은 링 플레이트(51)의 내측으로 돌출되도록 구성되고, 그 하부측은, 외측을 향하여 내려가는 경사면을 구성한다. 개구부(44)로 유입된 기류는, 상기 경사면에 의해 웨이퍼(W)의 주연부측을 향하여 가이드된다. 따라서, 레지스트막이 기류로부터 바로 아래에 강한 작용을 받는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 이 내측면(55)의 경사면은, 이 예에서는 곡면이지만, 평면으로서 구성해도 된다.
그런데, 링 플레이트(51)에 설치되는 돌기부로서는, 링 플레이트(51)의 외측으로부터 내측을 향하는 기류를 차단할 목적으로, 링 플레이트(51)의 내주연부에서 가파르게 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 돌기부가 가파른 것을, 도 9에 의해 구체적으로 설명한다. 링 플레이트(51)의 내주단(이 예에서는, 돌기부(53)의 내주단)의 점을 P1이라 하고, 이 점(P1)으로부터 링 플레이트(51)의 30㎜ 외측에 이르기까지의 영역을 L1이라 한다. 이 영역(L1)에서 정상부를 P2, 이 정상부(P2) 보다도 바깥측 영역에 있어서의 가장 낮은 부위(P3)와의 차(H1)가 30㎜ 이상인 것을, 여기에서는 돌기부가 가파른 것으로 한다.
도 11에는 링 플레이트(61)를 나타낸다. 이 링 플레이트(61)는 돌기부(62)를 구비하고 있고, 링 플레이트(61)의 상면(52)과, 돌기부(62)의 외측면(54)이 서로 연속하는 곡면으로서 구성되어 있다. 돌기부(62)의 내측면은 수직면으로서 구성되고, 돌기부(62)의 정상부는 수평면으로서 구성되어 있다. 링 플레이트(51)와 달리, 링 플레이트(61)에서는, 상기 높이의 차(H1)는 30㎜보다 작은 것으로 한다. 즉, 이 돌기부(62)는 가파르게 구성되어 있지 않다.
도 12에서, 웨이퍼(W)의 건조 공정 시에 링 플레이트(61) 주위에 형성되는 기류를 화살표로 나타낸다. 상기와 같이 돌기부(62)를 형성하고 있음으로써, 링 플레이트(61)에서는, 전술한 링 플레이트(100)에 비하여, 개구부(44)로 유입되는 기류를 억제할 수 있다. 그러나, 링 플레이트(51)를 사용하는 쪽이, 링 플레이트의 외주연부로부터 개구부(44)를 향하여 가로 방향으로 흐르는 기류의 그 개구부(44)로의 유입을, 보다 확실하게 돌기부(53)에 의해 차단함으로써 억제할 수 있기 때문에, 보다 높은 막 두께 균일성을 얻을 수 있다.
도 13에는 그 밖의 링 플레이트의 구성예에 대하여 나타낸다. 도 13의 링 플레이트(71)는 상기 도 12에서 설명한 링 플레이트(61)와 대략 마찬가지로 구성되어 있고, 차이점으로서는, 돌기부(62)의 내주연이 더 상방으로 돌출되고, 그 단면의 폭이 얇은 링 형상의 돌기부(72)를 형성하고 있는 것이다. 돌기부(72)의 내측면(55), 외측면(54)은 수직으로 형성되어 있다. 도 13에서는 도 10 및 도 12와 마찬가지로, 레지스트막의 건조 공정 시에 형성되는 기류를 화살표로 나타낸다. 도 13의 돌기부(72)의 폭(L2)은 예를 들어 0.01㎜ 내지 20㎜이다.
도 14의 링 플레이트(73)는 돌기부의 형상을 제외하고 도 13의 링 플레이트(71)와 마찬가지로 구성되어 있고, 돌기부(72) 대신에 돌기부(74)가 형성되어 있다. 돌기부(74)는 단면에서 볼 때 삼각 형상으로 구성되어 있고, 그 외측면(54)은 외측으로 내려가는 경사면을 이루고, 내측면(55)은 수직으로 각각 구성되어 있다. 도 15의 링 플레이트(75)도 돌기부의 형상을 제외하고 도 13의 링 플레이트(71)와 마찬가지로 구성되어 있고, 링 플레이트(75)에는 돌기부(76)가 형성되어 있다. 돌기부(76)는 단면에서 볼 때 부채 형상으로 구성되어 있고, 그 외측면(54)은 수직면을 이루고, 내측면(55)은 곡면을 구성하고 있다. 이와 같이 외측면(54)이 수직이기 때문에, 전술한 바와 같이 개구부(44)에의 기류의 유입을 억제하는 효과가 크다.
도 16에 나타내는 링 플레이트(77)는, 단면에서 볼 때 반원 형상의 돌기부(78)가 돌기부(62) 상에 형성된 구성으로 되고, 플레이트의 상면(52), 돌기부(78)의 외측면(54), 내측면(55)이 연속된 곡면으로서 구성되어 있다. 도 17의 링 플레이트(81)는 단면에서 볼 때 삼각 형상의 돌기부(82)가 형성되어 있다. 플레이트의 상면(52)의 내주단부가 수직으로 인출되어 돌기부(82)의 외측면(54)을 형성하고, 돌기부(82)의 내측면(55)은 내측을 향하여 내려가는 경사면을 구성하고 있다. 단, 도 9 및 10에서 설명한 바와 같이, 내측면(55)은 플레이트의 외측을 향하여 내려가는 경사면을 구비하도록 구성하는 것이 보다 바람직하다.
도 18의 링 플레이트(83)는 돌기부(84)를 구비하고, 도 13의 링 플레이트(71)와 대략 마찬가지로 구성된다. 차이점으로서는 링 플레이트의 직경 방향에서의 돌기부(84)의 두께가, 링 플레이트(71)의 돌기부(72)의 그 두께보다도 큰 것이다. 도 19의 링 플레이트(85)는 돌기부(86)를 구비한다. 이 돌기부(86)의 상기 도 18의 돌기부(84)에 대한 차이점으로서는, 돌기부(86)의 외측면(54)은 플레이트의 내측을 향하여 내려가는 경사면을 이루는 것이며, 도 10에서 설명한 링 플레이트(51)와 마찬가지로, 개구부(44)로 흐르는 기류를 링 플레이트(85)의 외주연부측으로 환류할 수 있다.
돌기부의 정상부는, 도 18 및 도 19에 나타내는 돌기부(84, 86)와 같이, 링 플레이트의 직경 방향에 대한 길이가 커지도록 구성하는 것보다도, 그 길이가 작아지도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 13에 나타내는 돌기부(72)와 같이 단면에서 본 폭이 작은 직사각 형상으로 구성하거나, 도 14 내지 도 17에 나타내는 돌기부(74, 76, 78, 82)와 같이, 단면에서 볼 때 끝이 가늘어지도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것은, 상기 정상부에 공급된 기류는, 돌기부에 차단되지 않고 개구부(44)로 유입되게 된다. 즉, 상기 정상부의 직경 방향의 길이가 크면, 돌기부에 의해 규제되는 기류의 양이 적어지기 때문이다.
도 20에 또 다른 링 플레이트의 구성예를 나타낸다. 이 링 플레이트(91)의 하면에 대하여 종단면에서 보면, 그 링 플레이트(91)의 외주연부측은 직선 형상으로 구성되고, 내주연부측은 곡선 형상으로 구성되어 있다. 그리고, 이 링 플레이트(91)의 하면은, 외주연부측을 향함에 따라서 웨이퍼(W) 표면과의 거리가 작아지도록 구성되어 있다. 그에 의해, 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서 기류의 유로를 보다 작게 하여, 기류의 혼란을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 중앙부측에서는, 상기 하면과 웨이퍼(W)와의 거리가 크기 때문에, 개구부(44)로 진입하고 나서 하방으로 향하는 기류가 웨이퍼(W)에 도달할 때까지, 전술한 원심력 및 배기에 의해, 웨이퍼(W)의 주연부를 향하여 구부러지기 쉬워, 웨이퍼(W)에 바로 아래를 향하는 기류 성분이 공급되는 것이 보다 확실하게 억제된다.
또한, 링 플레이트(91)는 돌기부(92)를 구비하고 있다. 돌기부(92)는 단면에서 볼 때 대략 원형으로 구성되어 있다. 그리고, 돌기부(92)의 내측면(55), 그 하방의 상기 링 플레이트(91)의 내측면 및 링 플레이트(91)의 하면이, 연속하는 곡면을 이루도록 형성되고, 그에 의해 상기 돌기부(92)의 내측면(55)으로부터 링 플레이트(91)의 하면에 이르기까지 코너부가 형성되지 않도록 구성되어 있다. 상기 코너부에 의해, 기류가 흐트러지는 것을 방지하고 있다. 돌기부(92)의 외측면(54)은 수직면을 구비하고 있다.
도 21에는 링 플레이트(93)를 나타낸다. 이 링 플레이트(93)는 그 하면의 형상이 다른 것을 제외하고, 링 플레이트(91)와 마찬가지로 구성되어 있다. 이 링 플레이트(93)의 하면은, 단면에서 볼 때 플레이트의 직경 방향을 따라 서로 이격된 복수 개소로 굴곡되어, 꺾은선 형상으로 구성되어 있다. 이들 도 20 및 도 21의 예에 도시한 바와 같이, 링 플레이트를 직경 방향으로 볼 때, 그 하면 중 적어도 일 개소가 굴곡 또는 만곡되고, 그에 의해, 웨이퍼(W) 표면으로부터 상기 하면까지의 거리가 웨이퍼(W)의 주연부를 향함에 따라서 작아지는 구성으로 할 수 있다.
상기 각 예에서는, 돌기부는 평면에서 볼 때 링 형상으로 형성되어 있지만, 이러한 링 형상으로 구성하는 것에 한정되지 않고, 링 플레이트의 내주연부를 따라 형성되어 있으면 된다. 도 22는 링 플레이트(94)의 평면도이다. 도면 중 돌기부(95)는 예를 들어 도 1 및 도 2의 돌기부(45)와 대략 마찬가지로 구성되어 있다. 단, 돌기부(95)는 도 22에 도시한 바와 같이 링 형상으로는 형성되어 있지 않고, 링 플레이트(94)의 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다.
그런데, 도 17에 나타낸 링 플레이트(81)에서는, 돌기부(82)에서 링 플레이트의 바깥측에 면하는 외측면(54)에 대해서, 하강하는 수직면과, 이 수직면에 연속하도록, 상기 바깥측을 향하여 내려가는 경사면을 구비하고, 이 경사면은 링 플레이트(81)의 상면(52)에 연속하도록 형성되어 있다. 상기 바깥측을 향하여 내려가는 경사면은 곡면이며, 단면에서 볼 때 링 플레이트(81)의 내측 하방으로 돌출되는 호를 이루도록 구성되어 있지만, 그와 같이 구성하는 것에 한정되지 않는다. 도 23에 나타내는 링 플레이트(96)는 상기 경사면에 대하여 링 플레이트(81)와 다르다. 이 링 플레이트(96)에서의 경사면은 곡면으로서 구성되지만, 도시한 바와 같이 단면에서 볼 때, 링 플레이트의 외측 상방으로 돌출되는 호를 이루도록 구성되어 있다. 또한, 외측면(54)에서 상기 바깥측을 향하여 내려가는 경사면은, 링 플레이트(81, 96)와 같이 곡면으로 하는 것에 한정되지 않고, 평면으로 해도 된다.
또한, 도 9에 나타낸 링 플레이트(51)에서는, 링 플레이트(51)의 중앙부측에 면하는 내측면(55)이 내측을 향하여 내려가는 경사면으로 구비하도록 형성되어 있다. 이 경사면은, 단면에서 볼 때 링 플레이트(51)의 상기 중앙부측 상방으로 돌출되는 호를 이루도록 형성되어 있지만, 그와 같이 구성하는 것에 한정되지 않는다. 도 24에 나타내는 링 플레이트(97)는 돌기(98)를 구비한다. 이 돌기(98)의 내측면(55)은 상기 링 플레이트(51)의 내측면(55)과 마찬가지로, 내측을 향하여 내려가도록 형성된 곡면인 경사면을 구비한다. 단 이 경사면은, 도시한 바와 같이 단면에서 볼 때, 링 플레이트(97)의 외측 하방으로 돌출되는 호를 이루도록 구성되어 있다. 또한, 내측면(55)에서, 이와 같이 내측을 향하여 내려가는 경사면은 평면으로서 구성되어도 된다.
링 플레이트(41)를 전술한 하강 위치로 이동시키는 타이밍에 대해서는, 상기 예에 한정되지 않고, 레지스트 토출 시에 그 하강 위치로 이동시켜도 된다. 또한, 스핀 척(11)을 승강 가능하게 구성하고, 스핀 척(11)의 승강에 의해, 웨이퍼(W)에의 레지스트 토출 시와, 웨이퍼(W) 상의 레지스트 건조 시에, 웨이퍼(W)와 링 플레이트(41)의 하면과의 거리가 변화되도록 구성해도 된다.
도포액으로서 레지스트를 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 반사 방지막 형성용 약액이나 절연막 형성용 약액을 기판에 도포하는 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 기판은 원형 기판에 한정되지 않고, 각형 기판을 사용해도 된다. 개구부(44)에 대해서도 각형으로 형성해도 되고, 그 경우, 각형 개구부(44)를 따라 돌기부를 형성한다. 또한, 지금까지 설명한 링 플레이트의 각 구성은 서로 조합할 수 있다.
그런데, 전술한 각 돌기부는, 링 플레이트의 내주단의 바로 아래로부터, 플레이트의 직경 방향을 따라 내측 35㎜의 위치와, 외측 35㎜의 위치 사이의 영역에서의 막 두께 분포가 2％ 이내로 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 막 두께 분포는, {(상기 영역에서의 막 두께의 최대값-상기 영역에서의 막 두께의 최소값)/상기 영역에서 측정된 막 두께의 평균값}×100이다.
(평가 시험)
평가 시험1
전술한 레지스트 도포 장치(1)와 대략 마찬가지의 장치를 사용하여, 복수의 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성하였다. 단, 이 평가 시험 1에서 사용하는 레지스트 도포 장치에는, 전술한 링 플레이트는 설치되어 있지 않다. 웨이퍼(W)로서는 직경이 300㎜인 웨이퍼(W)(이후, 300㎜ 웨이퍼(W)라 기재)와, 450㎜인 웨이퍼(W)(이후, 450㎜ 웨이퍼(W)라 기재)를 사용하여, 웨이퍼(W)마다 건조 공정 시에서의 회전수를 변경하여, 레지스트막이 건조되기 위해서 필요로 하는 시간(막 건조 시간이라 함) 동안 조사하였다. 또한, 레지스트막이 형성된 각 300㎜ 웨이퍼(W), 450㎜ 웨이퍼(W)에 대해서, 웨이퍼(W)의 면 내에서의 복수 개소의 막 두께의 3 시그마를 조사하였다.
도 25의 그래프에 이 평가 시험 1의 결과를 나타낸다. 그래프의 종축은 상기 막 건조 시간 및 3 시그마를 나타내고, 그래프의 횡축은 건조 공정 시의 웨이퍼(W)의 회전수를 나타낸다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 건조 공정 시의 웨이퍼(W)의 회전수를 상승시킬수록, 상기 막 건조 시간을 단축시킬 수 있다. 3 시그마에 대해서 보면, 300㎜ 웨이퍼(W)에 비하여, 450㎜ 웨이퍼(W)는, 상기 회전수가 낮아도 3 시그마가 큰, 즉 면내 균일성이 낮게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, 웨이퍼(W) 상에 실시 형태에서 설명한 각 링 플레이트를 배치하고, 웨이퍼(W)의 주연부 상에서의 기체의 유로를 작게 함으로써, 그 기체의 레이놀즈수의 상승을 억제하고, 그에 의해 난류의 발생을 억제하는 것이 유효하다고 생각된다.
평가 시험 2
평가 시험 1과 마찬가지로, 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 건조 공정 시에서의 회전수를 변경하여 레지스트막의 형성을 행하고, 이들 각 웨이퍼(W)에 대해서, 복수 개소의 막 두께를 측정하여, 3 시그마를 산출하였다. 웨이퍼(W)로서는, 평가 시험 1과 마찬가지로 300㎜ 웨이퍼(W)와, 450㎜ 웨이퍼(W)를 사용하였다. 300㎜ 웨이퍼(W)에 대해서는, 평가 시험 1과 마찬가지로, 링 플레이트를 설치하지 않은 레지스트 도포 장치에 의해 처리를 행하였다. 이 300㎜ 웨이퍼(W)를 사용하여 행하는 시험을, 평가 시험 2-1이라 한다. 450㎜ 웨이퍼(W)에 대해서는, 링 플레이트를 구비한 레지스트 도포 장치와, 링 플레이트를 구비하지 않은 장치를 각각 사용하여 시험을 행하였다. 450㎜ 웨이퍼(W)에 대해서, 상기 링 플레이트를 구비하지 않은 레지스트 도포 장치(1)를 사용하여 행한 시험을 평가 시험 2-2, 링 플레이트를 구비한 장치(1)를 사용하여 행한 시험을 평가 시험 2-3이라 한다.
도 26의 그래프는, 이 평가 시험 2의 결과를 나타낸다. 그래프의 종축은 상기 막 두께의 3 시그마를 나타내고, 그래프의 횡축은 건조 공정 시에서의 웨이퍼(W)의 회전수를 나타낸다. 또한, 평가 시험 2-2 및 2-3에 대해서는, 시험의 결과를, 속이 흰색으로 된 마크의 플롯과, 속이 검은색으로 된 마크의 플롯에 의해 나타낸다. 속이 흰색으로 된 마크의 플롯은, 웨이퍼(W)의 주연부의 레지스트막에, 기류의 전사에 의한 칼깃이라고 불리는 마크가 확인된 것을 나타낸다. 이 칼깃 마크는 웨이퍼(W)의 중심부측으로부터 주연부측을 향하는 줄무늬 형상의 마크다. 속이 검은색으로 된 마크의 플롯은, 상기 칼깃 마크가 확인되지 않은 것을 나타낸다.
건조 공정 시의 회전수가 500rpm 내지 800rpm의 범위에서는 평가 시험 2-1 및 2-2의 3 시그마는 동일한 정도이지만, 상기 회전수가 900rpm 이상으로 되면 평가 시험 2-2의 3 시그마는, 평가 시험 2-1의 3 시그마에 비교하여 크게 되어 있다. 또한, 건조 공정 시에서의 회전수가 900rpm 이상으로 되면, 평가 시험 2-2에서는 상기 칼깃 마크가 확인되었다. 평가 시험 2-1에서는 건조 시에서의 회전수가 500rpm 내지 1800rpm의 범위에서, 칼깃 마크가 확인되지 않았다. 또한, 상기 회전수가 800rpm 내지 1200rpm의 범위에서, 평가 시험 2-3의 3 시그마는, 평가 시험 2-1 및 2-2의 3 시그마보다도 작다. 그리고, 평가 시험 2-3에서는, 상기 회전수가 800rpm 내지 1100rpm의 범위에서, 칼깃 마크가 확인되지 않았다.
건조 공정 시의 회전수를 1200rpm으로 한 평가 시험 2-1의 웨이퍼(W)에 대해서, 그 직경 방향의 막 두께 분포를 도 27의 그래프에 나타내었다. 건조 공정 시의 회전수를 1100rpm으로 한 평가 시험 2-2 및 2-3의 웨이퍼(W)에 대해서, 그 직경 방향의 막 두께 분포를 도 28의 그래프에 나타내었다. 즉, 평가 시험 2-2 중 칼깃 마크가 확인된 웨이퍼(W)의 막 두께 분포, 평가 시험 2-3 중 칼깃 마크가 확인되지 않은 웨이퍼(W)의 막 두께 분포를, 그래프 중에 나타낸다. 각 도 27 및 도 28의 그래프의 횡축은, 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리를 나타내고, 종축은 측정된 레지스트막의 막 두께를 나타낸다. 이들 그래프에 나타낸 바와 같이, 평가 시험 2-3의 웨이퍼(W)는, 평가 시험 2-1의 웨이퍼(W)와 동일 정도로, 각 부의 막 두께의 편차가 억제되어 있다. 특히, 평가 시험 2-2의 웨이퍼(W)에 비하여, 평가 시험 2-3의 웨이퍼(W)는, 주연부에서의 막 두께의 편차가 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
이 평가 시험 2의 결과로부터, 링 플레이트를 설치함으로써, 직경이 비교적 큰 웨이퍼(W)를 사용하여, 건조 공정 시에서의 그 웨이퍼(W)의 회전수를 높게 하더라도, 그 웨이퍼(W)의 주연부에 칼깃 마크가 형성되는 것을 억제하여, 웨이퍼(W)의 면 내에서의 막 두께의 편차를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
평가 시험 3
레지스트 도포 장치(1)를 사용하여, 직경이 450㎜인 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성하고, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 레지스트막의 막 두께를 측정하였다. 건조 시의 회전수는 1200rpm으로 하였다. 이 레지스트 도포 장치(1)로서는, 도 11 및 도 12에 나타낸 것과 마찬가지의 링 플레이트를 구비하도록 구성하였다. 즉, 이 평가 시험 3에서는, 가파르게 구성되어 있지 않은 돌기부(62)를 구비한 링 플레이트(61)를 사용하였다. 사용한 링 플레이트(61)의 개구부(44)의 반경은 100㎜이다.
도 29는 평가 시험 3의 결과를 나타낸다. 그래프의 횡축은, 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리를 나타낸다. 그래프의 종축은 레지스트막의 막 두께와 웨이퍼(W)의 표면으로부터 링 플레이트(61)의 하면까지의 높이를 나타낸다. 그래프에 나타낸 바와 같이, 링 플레이트(61)의 내주연부 하방에서, 수㎚ 정도이지만, 국소적인 레지스트막의 융기가 확인되었다.
평가 시험 4
레지스트 도포 장치를 사용하여 직경이 450㎜인 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성하였다. 이 레지스트 도포 장치로서는 2 종류의 장치를 사용하였다. 한쪽 장치는, 평가 시험 3에서 사용한 장치와 마찬가지로, 가파르게 형성되어 있지 않은 돌기부(62)를 구비한 링 플레이트를 구비하고 있다. 이 한쪽 장치를 사용하는 시험을 평가 시험 4-1이라 한다. 링 플레이트의 개구부(44)의 반경은 100㎜이다. 다른 쪽 장치는, 도 20에서 나타낸 돌기부(92)를 구비한 링 플레이트를 구비하고 있고, 이 돌기부(92)는 가파르게 구성되어 있다. 돌기부의 구성이 상이한 것을 제외하고, 한쪽 장치와 다른 쪽 장치는 마찬가지로 구성되어 있고, 그 다른 쪽 장치를 사용하는 시험을 평가 시험 4-2라 한다. 평가 시험 4-1 및 4-2 모두, 건조 공정 시의 회전수를 웨이퍼(W)마다 변경하여, 복수의 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성하였다. 그리고, 각 웨이퍼(W)에서 칼깃 마크의 유무를 확인함과 함께, 직경 방향을 따른 복수 개소에서의 막 두께에 대하여 측정하였다.
평가 시험 4-1 및 4-2 모두, 건조 공정 시의 회전수를 각각 800, 1000, 1100rpm으로 한 웨이퍼(W)에 대해서, 상기 칼깃 마크는 확인되지 않았다. 이로부터 돌기부가 가파른지 여부에 상관없이, 어느쪽 링 플레이트도 웨이퍼(W)의 주연부의 난류를 억제할 수 있다고 생각된다.
평가 시험 4-1 및 4-2에 있어서, 건조 공정의 회전수가 1100rpm으로 설정한 웨이퍼(W)에서의 막 두께 분포의 그래프를 도 30에 나타내었다. 그래프의 종축이 막 두께를 나타내고, 횡축이 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리를 나타낸다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 평가 시험 4-2에서는, 평가 시험 4-1에 비하여, 웨이퍼(W)의 직경 방향에서의 막 두께의 변동이 작다. 특히 링 플레이트의 내주연부 하방에서, 국소적으로 막 두께가 커지는 것이 방지되어 있다. 또한, 이와 같이 상기 회전수가 1100rpm인 웨이퍼(W)에 대해서, 각 측정 개소에서의 막 두께의 3 시그마를 계산한 결과, 평가 시험 4-1에서는 3.4㎚, 평가 시험 4-2에서는 1.1㎚였다. 따라서, 돌기부를 가파르게 구성함으로써, 링 플레이트의 개구연부 하방에서의 막 두께의 상승을 보다 확실하게 억제하여, 웨이퍼(W)의 면 내에서의 막 두께의 균일성을 높게 할 수 있는 것이 확인되었다.
도 31은 각 회전수에서의 웨이퍼(W)의 막 두께의 측정 결과를 나타내는 막대 그래프이다. 그래프의 종축은, 웨이퍼(W)의 면 내에서 측정된 막 두께의 최대값-최소값(막 두께차로서 표시)을 나타낸다. 건조 시에서의 웨이퍼(W)의 회전수가 800rpm, 1000rpm, 1100rpm, 1200rpm, 1400rpm일 때, 모두 막 두께차는, 평가 시험 4-1 쪽이 평가 시험 4-2보다도 크다. 이 결과로부터, 돌기부를 가파르게 구성함으로써, 건조 공정 시의 회전수를 변화시켜도 웨이퍼(W)의 막 두께의 균일성을 높게 할 수 있다고 생각된다.
W : 웨이퍼
1 : 레지스트 도포 장치
10 : 제어부
11 : 스핀 척
13 : 회전 구동부
16 : 팬 필터 유닛
2 : 컵체
33 : 레지스트 노즐
41 : 링 플레이트
45 : 돌기부

Claims (15)

  1. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판에 도포막을 형성하기 위해서 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와,
    상기 기판의 회전에 의한 상기 도포액의 액막의 건조 시에 상기 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하기 위해서, 상기 기판의 주연부 상방을 덮도록 상기 기판의 둘레 방향을 따라 환상으로 형성된 환상 부재와,
    상기 환상 부재의 내주단 근방에서의 상기 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하기 위해서, 상기 환상 부재의 내주연부에 둘레 방향을 따라 형성되고, 상방으로 돌출된 돌기부를 구비하고,
    상기 돌기부에서의 상기 환상 부재의 바깥측에 면하는 외측면은 수직면을 포함하거나, 또는 내측을 향하여 내려가는 경사면을 포함하고,
    상기 경사면은 곡면인 도포막 형성 장치.
  2. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판에 도포막을 형성하기 위해서 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와,
    상기 기판의 회전에 의한 상기 도포액의 액막의 건조 시에 상기 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하기 위해서, 상기 기판의 주연부 상방을 덮도록 상기 기판의 둘레 방향을 따라 환상으로 형성된 환상 부재와,
    상기 환상 부재의 내주단 근방에서의 상기 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하기 위해서, 상기 환상 부재의 내주연부에 둘레 방향을 따라 형성되고, 상방으로 돌출된 돌기부를 구비하고,
    상기 돌기부에서의 상기 환상 부재의 바깥측에 면하는 외측면은 내측으로 오목해져 있는 부분을 포함하는, 도포막 형성 장치.
  3. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판에 도포막을 형성하기 위해서 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와,
    상기 기판의 회전에 의한 상기 도포액의 액막의 건조 시에 상기 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하기 위해서, 상기 기판의 주연부 상방을 덮도록 상기 기판의 둘레 방향을 따라 환상으로 형성된 환상 부재와,
    상기 환상 부재의 내주단 근방에서의 상기 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하기 위해서, 상기 환상 부재의 내주연부에 둘레 방향을 따라 형성되고, 상방으로 돌출된 돌기부를 구비하고,
    상기 돌기부에서의 상기 환상 부재의 중앙부측에 면하는 내측면은 수직면을 포함하는 도포막 형성 장치.
  4. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판에 도포막을 형성하기 위해서 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와,
    상기 기판의 회전에 의한 상기 도포액의 액막의 건조 시에 상기 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하기 위해서, 상기 기판의 주연부 상방을 덮도록 상기 기판의 둘레 방향을 따라 환상으로 형성된 환상 부재와,
    상기 환상 부재의 내주단 근방에서의 상기 기류의 바로 아래를 향하는 성분을 저감하기 위해서, 상기 환상 부재의 내주연부에 둘레 방향을 따라 형성되고, 상방으로 돌출된 돌기부를 구비하고,
    상기 돌기부에서의 상기 환상 부재의 중앙부측에 면하는 내측면은 내측으로 돌출된 돌출면을 포함하는, 도포막 형성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출면은 바깥측을 향함에 따라 내려가는 경사면을 포함하는, 도포막 형성 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환상 부재의 상기 내주단으로부터 30㎜ 외측에 이르기까지의 영역에 있어서 정상부와, 상기 정상부보다도 바깥측 영역에 있어서의 가장 낮은 부위의 높이의 차가 30㎜ 이상인, 도포막 형성 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환상 부재의 상면은 상기 환상 부재의 외주연부측으로부터 상기 돌기부를 향함에 따라 높아지는, 도포막 형성 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환상 부재를 상기 기판에 대하여 상대적으로 승강시키는 승강 기구를 더 포함하고,
    상기 승강 기구는, 상기 도포액 공급 기구에 의해 상기 기판에 도포액이 공급될 때, 상기 환상 부재를 제1 위치에 위치시키고, 도포액의 공급 종료 후에는 상기 환상 부재를, 회전하는 상기 기판에 대하여 상기 제1 위치보다도 상기 기판에 근접한 제2 위치에 위치시키는, 도포막 형성 장치.
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