KR19980070156A - 처리액 공급방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

처리액의 토출이 정지된 것에 의거해서 처리 프로그램의 명령을 실행함으로써, 처리 프로그램에서 의도한 처리를 장기간에 걸쳐 정확히 행할 수 있다.
공급 개시명령 및 공급 정지명령을 포함하는 복수개의 명령으로 되고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리 프로그램에 의거해서, 공급 개시명령을 실행함으로써 기판의 중심 부근으로 처리액의 공급을 개시하고, 일정량의 처리액을 공급한 시점에서 공급 정지명령을 실행함으로써 처리액의 공급을 정지하는 처리액 공급방법에 있어서, 공급 정지명령을 TE시점에서 실행한 후 처리액의 토출이 정지된 것을 나타내는 토출 정지신호가 출력(시점 t1)되고 나서, 그 이후의 처리 프로그램의 명령을 실행한다.

Description

처리액 공급방법 및 그 장치
본 발명은, 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 유리기판, 액정 표시장치용 유리기판, 광 디스크용 기판 등(이하, 간단히 기판이라 한다)에 대해서 포토레지스트액이나 현상액 등의 처리액을 공급하는 처리액 공급방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 공급 개시명령 또는 공급 정지명령을 포함하는 복수개의 명령으로 되고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리 프로그램에 의거해서, 미리 설정한 일정량의 처리액을 공급하여 기판에 처리를 행하는 기술에 관한 것이다.
종래 이런 종류의 처리액 공급방법에 대해서, 도 13의 타임 차트를 예로 채택해서 설명한다.
이 타임 차트는, 소망하는 막 두께 등에 따라 미리 작성되는 처리 프로그램(스핀코드 프로그램이나 레시피라고도 한다)에 상당하는 것이고, 예를들면 기판이 정지(靜止)한 상태인 Ts시점에서 공급 개시명령을 실행하여 처리액인 포토레지스트액의 공급을 개시하고, 미리 설정되어 있는 공급시간 Tsu을 경과한 시점 TE에서 공급 정지명령을 실행하여 그 공급을 정지하도록 되어 있다. 또, 이와같이 기판이 정지(靜止)한 상태에서 포토레지스트액의 공급을 개시하고, 그 상태에서 정지하도록 한 수법을「스태틱법」이라고 한다.
상기와 같이 해서 기판으로의 포토레지스트액의 공급을 정지한 후, 미리 설정된 일정시간이 경과한 t1시점에서 기판의 회전수를 제1의 회전수(R1)(예컨데, 900rpm)로 올리기 시작하고, 제1의 회전수(R1)에 의한 회전을 미리 설정된 시간만큼 유지하는 것에 의해 포토레지스트액을 기판의 거의 표면 전체에 걸쳐 넓게 도포한다. 이어서, 기판의 회전수를 제1의 회전수(R1)보다도 높은 제2의 회전수(R2)(예컨데, 3,000rpm)로 일정시간 유지하는 것에 의해 기판의 표면 전체에 걸쳐 포토레지스트액을 완전히 넓게 도포함과 동시에, 잉여분의 포토레지스트액을 털어내고, 소망의 막 두께의 포토레지스트 피막을 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일하게 형성하도록 되어 있다.
그런데, 포토레지스트액의 공급에 관한 기구, 예컨데 포토레지스트액을 노즐로 보내는 펌프의 출력측에는 일반적으로 필터(filter)가 설치되어 있다. 이 필터는 포토레지스트액에 불순물이 포함되어 있었던 경우 등에 기판의 오염을 방지하는 것이 주된 목적이지만, 사용하고 있는 동안에 필터의 망이 막히는 것 등에 기인해서 필터에서의 압손(壓損)이 커져간다. 이와같이 압손이 커져가면 포토레지스트액의 공급시 유속이 저하하므로, 상술한 바와 같이 미리 설정되어 있는 공급시간 Tsu만큼 펌프를 구동해서 포토레지스트액을 공급한다고 하여도, 공급시간 Tsu내에 공급되는 포토레지스트액의 양이 의도한 양보다도 적게 되어 버린다. 따라서, 처리 프로그램에 의해 기판에 처리를 행한다고 하여도, 일수(日數)가 경과함에 따라 막 두께가 불균일하게 된다든지, 소망 막 두께를 얻을 수 없게 된다는 문제점이 생긴다.
또, 최근에는 반도체장치의 제조코스트의 삭감이나 환경보전 등의 문제 때문에, 여유를 가지고 공급해 온 포토레지스트액의 양을 필요 최소한으로 억제해서 털어내 버려지는 포토레지스트액의 양을 극히 적게하는 움직임이 활발해지고 있다(생(省) 레지스트화라고도 불리고 있다). 특히, 이와같은 생 레지스트화의 경우에는, 포토레지스트액의 공급량이 적어지게 되면, 기판의 표면 전체를 포토레지스트액으로 덮을 수 없다는 최악의 사태도 생길 수 있다.
그래서, 상기와 같은 일정 유속으로 포토레지스트액이 공급되는 것을 전제로 한 공급방법에 생기는 문제점을 해결하기 위해, 다음과 같은 방법이 제안되어 있다.
즉, 펌프에서 보내지는 포토레지스트액의 양을 관리하여, 미리 설정된 양의 포토레지스트액이 항상 공급되도록 한다. 이와같이 포토레지스트액의 공급시간에 의한 관리 대신에 공급량에 의한 관리를 행함으로써, 필터의 압손(壓損)이 증대하여도 미리 설정한 양의 포토레지스트액을 기판에 공급할 수 있다. 따라서, 장기간에 걸쳐 미리 설정한 일정량의 포토레지스트액을 공급할 수 있어, 상술한 생 레지스트화에서도 상기의 문제점을 회피할 수 있다.
그러나, 이와같은 종래방법에는, 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 공급 개시명령의 실행시점 Ts에서 포토레지스트액의 공급이 개시되고, 미리 설정되어 있는 일정량의 포토레지스트액의 공급이 완료한 시점 TE에서 공급 정지명령이 실행되어 그 공급이 정지된다. 이들 명령의 간격이 공급시간 Tsu이었다고 하여도, 어느 정도의 일수(日數)가 경과하여 필터의 압손(壓損)이 증대하면, 이들 명령의 간격이 공급시간 Tsu보다도 길어지게 되기 때문에, 공급 정지명령에 의해 포토레지스트액의 공급을 정지하는 시점 TE에서 기판의 회전을 개시하는 시점 t1까지의 간격이 의도한 시간보다도 짧아지게 된다. 극단적인 경우에는, 도면중에 점선으로 나타낸 바와 같이 공급시간 Tsu1로 되어, 기판이 정지(靜止)한 상태에서 포토레지스트액의 공급을 완료하고, 그 후에 기판을 회전시키는 「스태틱법」이 의도하는 처리임에도 불구하고, 기판의 회전을 개시한 후에 포토레지스트액의 공급을 정지하게 된다.
그런데, 처리 프로그램은 제품 기판과 같은 모양의 표면상태를 가지는 더미 (dummy)기판 등을 이용해서, 포토레지스트액의 공급 개시/정지타이밍, 회전수 R1/R2, 회전수 R1/R2의 유지시간 등의 조건을 계속 바꾸면서 미리 실험을 반복하여 소망하는 막 두께의 피막을 형성할 수 있고, 또 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일하게 형성할 수 있었던 최적의 조건으로 설정되어 있는 것이다. 따라서, 상기와 같이 타이밍이 어긋나면, 설정되어 있는 최적의 조건으로부터 벗어난 처리가 기판에 행해지게 된다.
또, 상기의 「스태틱법」에 의한 포토레지스트액의 공급방법 이외에, 기판을 제1의 회전수(R1)로 회전시킨 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 일정량을 공급한 시점에서 공급 정지명령을 실행하여 포토레지스트액의 공급을 완료하는 공급방법(이하,「다이나믹법」이라고 한다)이나, 기판이 정지(靜止)한 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 제1의 회전수(R1)로 기판의 회전수를 올리기 시작한 후에 일정량의 포토레지스트액을 공급한 시점에서 공급 정지명령을 실행하여 공급을 완료하는 공급방법(「스태틱법」과「다이나믹법」을 조합한 방법이므로, 이하 「스태믹법」이라고 한다)이 있다.
이들 「다이나믹법」및「스태틱법」의 경우에는, 공급시간이 길어지게 되면 포토레지스트액의 공급 정지시점에서 제2의 회전수(R2)로 회전수를 올리기 시작할 때까지의 시간이 짧아지게 되어가기 때문에, 역시 상술한「스태틱법」과 같이 최적의 조건에서는 벗어난 처리가 기판에 행해지는 문제가 생긴다.
본 발명은, 이와같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 처리액의 토출이 정지된 것에 의거해서 처리 프로그램의 명령을 실행함으로써 처리 프로그램에서 의도한 처리를 장기간에 걸쳐 정확히 행할 수 있는 처리액 공급방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 관한 처리액 공급장치의 일예인 회전식 기판 도포장치의 개략구성을 나타내는 블록도,
도 2는 토출정지 검출센서를 나타내는 도면,
도 3은 토출정지 확인부를 나타내는 블록도,
도 4는 스태틱법에 의한 도포처리를 나타내는 타임 차트,
도 5는 제어부의 동작을 나타내는 플로 차트,
도 6은 토출정지 확인부의 동작을 나타내는 플로 차트,
도 7은 다이나믹법에 의한 도포처리를 나타내는 타임 차트,
도 8은 스태믹법에 의한 도포처리를 나타내는 타임 차트,
도 9는 포토레지스트액의 거동(擧動)을 나타내는 모식도,
도 10은 본 발명장치로 실시하는데 바람직한 도포처리 프로그램을 스태틱법으로 실시한 일예를 나타내는 타임 차트,
도 11은 바람직한 도포처리 프로그램에 의한 포토레지스트액의 거동을 나타내는 모식도,
도 12는 바람직한 도포처리 프로그램에 의한 포토레지스트액의 거동을 나타내는 모식도,
도 13은 종래 예에 관한 처리액 공급방법(스태틱법)을 나타내는 타임 차트이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
W 기판, 1 흡인식 스핀척,
5 처리액 공급노즐(처리액 공급수단),
6 토출정지 검출센서(토출정지 검출수단),
6a 설치부재, 6b 투광기,
6c 수광기, F 필터(처리액 공급수단)
14 벨로우즈 펌프(처리액 공급수단),
17 복동식 에어실린더(처리액 공급수단),
17b 마그네트, 17c 실린더센서,
18 속도 제어밸브(처리액 공급수단),
20 제어부(제어수단),
30 CCD 카메라, 40 스트로보,
50 토출정지 확인부.
본 발명은, 이와같은 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같은 구성을 취한다.
즉, 청구항 1 기재의 처리액 공급방법은, 공급 개시명령 및 공급 정지명령을 포함하는 복수개의 명령으로 되고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리 프로그램에 의거해서, 상기 공급 개시명령을 실행함으로써 기판의 중심 부근으로 처리액의 공급을 개시하고, 일정량의 처리액을 공급한 시점에서 상기 공급 정지명령을 실행함으로써 처리액의 공급을 정지하는 처리액의 공급방법에 있어서, 상기 공급 정지명령이 실행된 후 처리액의 토출이 정지된 것에 의거해서, 그 이후의 처리 프로그램의 명령을 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 청구항 2 기재의 처리액 공급방법은, 청구항 1 기재의 처리액 공급방법에 있어서, 상기 기판이 정지(靜止)한 상태에서 상기 공급 개시명령을 실행함과 동시에, 그 상태에서 상기 공급 정지명령을 실행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 청구항 3 기재의 처리액 공급방법은, 청구항 1 기재의 처리액 공급방법에 있어서, 상기 기판이 회전하고 있는 상태에서 상기 공급 개시명령을 실행함과 동시에, 그 상태에서 상기 공급 정지명령을 실행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 청구항 4 기재의 처리액 공급방법은, 청구항 1 기재의 처리액 공급방법에 있어서, 상기 기판이 정지한 상태에서 상기 공급 개시명령을 실행함과 동시에, 상기 기판이 회전을 개시한 후에 상기 공급 정지명령을 실행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 청구항 5 기재의 처리액 공급장치는, 공급 개시명령 및 공급 정지명령을 포함하는 복수개의 명령으로 되고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리 프로그램에 의거해서, 제어수단이 상기 공급 개시명령을 실행함으로써 처리액 공급수단을 통해서 기판으로 처리액의 공급을 개시하고, 일정량의 처리액을 공급한 시점에서 상기 공급 정지명령을 실행함으로써 처리액의 공급을 정지하는 처리액 공급장치에 있어서, 상기 처리액 공급수단으로부터 토출되고 있는 처리액이 정지된 것을 검출하는 토출정지 검출수단을 구비함과 동시에, 상기 제어수단은, 상기 처리 프로그램에 포함되어 있는 각 명령을 순차로 실행해 갈 때, 상기 처리액 공급수단을 통해서 기판으로 공급되고 있는 처리액의 공급을 상기 공급 정지명령의 실행에 의해 정지하고, 상기 토출정지 검출수단이 처리액의 토출정지를 검출한 것에 의거해서 그 이후의 명령의 실행을 개시하는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 1 기재의 발명방법의 작용은 다음과 같다.
미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정한 처리 프로그램을 실행하면, 그 속에 포함되어 있는 공급 개시명령의 실행에 의해 기판으로 처리액의 공급이 개시되고, 일정량의 처리액이 공급된 시점에서 공급 정지명령을 실행함으로써 처리액의 공급이 정지된다. 처리액의 공급시 유속이 저하한 경우에는, 미리 설정된 일정량의 처리액이 공급될 수 있도록 공급 정지명령의 실행 타이밍이 지연되게 되지만, 그 이후의 처리 프로그램의 명령 실행을 공급 정지명령이 실행되어 실제로 처리액의 토출이 정지된 것에 의거해서 행한다. 이것에 의해 공급 정지명령보다 후의 명령의 실행 타이밍이 공급 정지명령의 실행 타이밍에 따라 지연되게 되고, 공급 정지명령보다 후의 명령으로의 이행(移行)을 처리액의 토출이 정지된 시점에 의존시킬수 있다. 따라서, 토출 정지시점에서 다음의 명령을 실행할 때까지의 실행간격을 항상 일정화 할 수 있다.
또한, 청구항 2 기재의 발명방법에 의하면, 기판이 정지한 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 그 상태에서 공급 정지명령을 실행하는 공급방법(「스태틱 법」)의 경우, 공급 정지명령의 실행 후에 회전을 개시하기 위한 명령이 실행되어 처리액을 기판의 거의 표면 전체에 걸쳐 넓게 도포한다. 이와같은 공급방법을 적용한 경우에도, 토출 정지시점에서 다음의 명령(회전을 개시하기 위한 명령)을 실행할 때까지의 실행간격을 항상 일정화 할 수 있다.
또한, 청구항 3 기재의 발명방법에 의하면, 기판이 회전하고 있는 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 그 상태에서 공급 정지명령을 실행하는 공급방법(「다이나믹법」의 경우, 공급 정지명령의 실행 후에 회전수를 높이는 명령이 실행되어, 기판의 거의 표면 전체에 넓게 도포된 처리액의 잉여분을 털어낸다. 이와같은 공급방법을 적용한 경우에도, 토출 정지시점에서 다음의 명령(회전을 높이는 명령)을 실행할 때까지의 실행간격을 항상 일정화 할 수 있다.
또한, 청구항 4 기재의 발명방법에 의하면, 기판이 정지한 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 기판이 회전을 개시한 후에 공급 정지명령을 실행하는 공급방법(「스태믹법」)의 경우, 공급 정지명령의 실행후에 회전수를 더 높이는 명령이 실행되어 기판의 거의 표면 전체에 넓게 도포된 처리액의 잉여분을 털어낸다. 이와같은 공급방법을 적용한 경우에도, 토출 정지시점에서 다음의 명령(회전을 높이는 명령)을 실행할 때까지의 실행간격을 항상 일정화 할 수 있다.
또, 청구항 5 기재의 발명장치의 작용은 다음과 같다.
제어수단이 공급 개시명령을 실행하면 처리액 공급수단으로부터 처리액의 공급이 개시되고, 일정량의 처리액이 공급된 시점에서 공급 정지명령이 실행되어 공급이 정지된다. 처리액 공급수단으로부터 공급되는 처리액의 유속이 저하하면, 일정량의 처리액을 공급하기 위해 공급 정지명령의 실행 타이밍이 그것에 따라 지연되게 되지만, 그 이후의 명령 실행은 토출정지 검출수단이 처리액의 토출정지를 검출한 것에 의거해서 행해지므로, 공급 정지명령 이후의 명령 실행 타이밍을 처리액의 토출이 정지된 시점에 의존시킬수 있다. 따라서, 토출 정지시점에서 다음의 명령 실행간격을 항상 일정화 할 수 있다.
(발명의 실시형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 1은, 본 발명에 관한 처리액 공급장치의 일예를 나타내는 회전식 기판 도포장치(스핀코터라고도 부른다)의 개략구성을 나타낸 블록도이다.
도면중, 부호 1은 흡인식 스핀척이고, 기판(W)을 거의 수평자세로 흡착 유지하는 것이다. 이 흡인식 스핀척(1)은, 회전축(2)을 통해서 전동모터(3)에 의해 회전 구동되고, 기판(W)을 수평자세에서 회전중심(P) 주위로 회전 구동한다. 또, 전동모터(3)의 회전구동은, 후술하는 제어부(20)에 의해 행해진다.
흡인식 스핀척(1)의 주위에는, 처리액의 일예인 포토레지스트액이나 기판(W)의 이면을 세정하는 세정액 등의 비산을 방지하기 위한 비산방지컵(4a)이 배열 설치되어 있다. 또, 이 비산방지컵(4a)의 상부 개구(開口)에는, 다운 플로(down flow)를 받아들이기 위해 복수개의 개구를 형성한 통상(筒狀)의 상부 뚜껑부재(4b)가 이 장치의 고정 프레임에 배열 설치되어 있다. 또, 도시하지 않은 반송기구가 미처리 기판(W)을 흡인식 스핀척(1)에 얹어 놓거나 또는 흡인식 스핀척(1)에서 처리가 끝난 기판(W)을 받아들일 때에는, 도시하지 않은 승강기구가 비산방지컵(4a)만을 하강시키는 것에 의해, 비산방지컵(4a)과 상부 뚜껑부재(4b)를 분리하고, 흡인식 스핀척(1)을 비산방지컵(4a)의 상부 개구로부터 상방(上方)으로 돌출시킨다. 또 비산방지컵(4a)을 위치 고정하고, 도시하지 않은 승강기구에 의해 상부 뚜껑부재(4b)와 회전축(2)을 비산방지컵(4a)에 대해서 상승시키도록 한 구성으로 하여도 되고, 흡인식 스핀척(1) 대신에 기판(W)의 주연부(周緣部)를 맞닿아 지지하는 스핀척(소위 기계식 스핀척)을 채용하여도 된다.
비산방지컵(4a)의 측방에는, 기판(W)의 상방인 회전중심(P)의 상방에 상당하는 공급위치와, 기판(W)의 상방에서 측방으로 떨어진 대기위치와의 사이에서 이동 가능하게 구성된 처리액 공급노즐(5)이 배치되어 있다. 이 처리액 공급노즐(5)의 하방으로 향해진 선단부분에는, 본 발명의 토출정지 검출수단에 상당하는 토출정지 검출센서(6)가 설치되어 있다. 토출정지 검출센서(6)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 처리액 공급노즐(5)의 선단부분에 설치부재(6a)를 통해서 설치된 투광기(投光器)(6b)와 수광기(受光器)(6c)로 구성되어 있다. 각각의 투광부 및 수광부는 처리액 공급노즐(5)을 중심으로 해서 대향하도록 배열 설치되어 있고, 투광기(6b)에서 조사(照射)된 적외(赤外) 파장(波長)영역의 조사광은, 적외 파장영역 부근에 감도(感度)를 가지는 수광소자를 내장한 수광기(6c)로 입사(入射)된다.
이 장치에서는, 일예로서 입광(入光)시에 토출정지 검출센서(6)의 검출신호가 온(on) 되도록 설정되어 있기 때문에, 처리액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)에서 포토레지스트액이 토출된 시점에서 검출신호가 오프되고, 토출이 정지된 시점에서 검출신호가 온 되도록 되어 있다. 또 「오프」에서 「온」으로 검출신호의 레벨이 변화하면 제어부(20)로 「토출 정지신호」가 출력된다.
처리액 공급노즐(5)은 노즐 이동기구(10)에 의해 공급위치와 대기위치에 걸쳐서 이동되지만, 그 공급위치에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 토출구멍(5a)이 기판(W)의 표면에서 상방으로 거리 L만큼 떨어진 위치에 있다. 이 거리(L)는, 예를들면 4mm 정도이고, 포토레지스트액의 점도나 기판(W)의 사이즈, 그 표면 상태 등에 의해 기판(W)의 표면으로 적하(滴下)된 포토레지스트액이 표면 전체에 걸쳐 넓게 퍼질 때 얼룩이 발생하지 않는 거리로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
또, 비산방지컵(4a)내의 기판(W) 하방에는, 비산한 포토레지스트액이 분무형태(霧狀)의 미스트(mist)로 되어 기판의 이면에 부착한다든지, 기판(W)의 표면 주연부에서 이면으로 돌아들어간 불필요한 포토레지스트액을 제거하기 위해, 세정액을 기판(W) 이면으로 향해서 분사하는 백린스 노즐(11)이 배열 설치되어 있다. 세정액의 분사는 후술하는 제어부(20)에 의해서 제어된다.
처리액 공급노즐(5)에는 공급관(12)이 접속되어 있고, 이 공급관(12)과, 석백(suckback)밸브(13)와, 필터(F)와, 벨로우즈 펌프(14)와, 체크(check)밸브(15)를 통해서, 포토레지스트액을 저장하고 있는 처리액 탱크(16)에 연통 접속되어 있다.석백밸브(13)는, 클린룸내에 도입되어 있는 유틸리티의 하나인 가압공기원에서 가압공기를 보내는 것에 의해 동작되고, 이 동작에 의해 처리액 공급노즐(5)의 선단내부에 저장되어 있는 포토레지스트액을 약간 흡인해서, 소위 「방울 떨어짐」을 방지한다든지, 토출구멍(5a)에서 노출하고 있는 포토레지스트액의 고화(固化)를 방지하는 것이다. 또, 보내진 가압공기가 배출되면 비동작(非動作), 요컨대 처리액 공급노즐(5)내로 포토레지스트액을 흡인하는 동작이 해제된다. 이 석백밸브(13)로의 가압공기의 도입/배출은 제어부(20)에서의 전기신호에 의해 행해지도록 되어 있다. 또, 석백밸브(13)는, 그 흡인시의 압력 등이 조정 가능하게 되어 있지만, 일정하게 조정해 놓아도 가압공기원의 압력 등에 의해 전기신호를 입력하고 나서 포토레지스트액의 흡인 동작이나 그 해제가 될 때까지의 동작속도가 어느 정도 변동하는 경우가 있다.
필터(F)는, 처리액 탱크(16)내의 포토레지스트액에 불순물 등이 포함되어 있었던 경우에 기판(W)이 오염되는 것을 방지하는 것이 주된 목적이다. 당연한 것이지만 필터(F) 부분에서는, 신품인 필터(F)라도 어느 정도의 압손(壓損)이 생기고 있고, 그 압손은 일수(日數)가 경과함에 따라 점차 증대해 간다.
벨로우즈 펌프(14)는, 복동식 에어실린더(17)에 연동해서 동작하고, 처리액 탱크(16)내의 포토레지스트액을 공급관(12)으로 보낸다. 이때, 포토레지스트액이 처리액 탱크(16)로 역류하는 것을 방지하는 것이 체크밸브(15)이다. 복동식 에어실린더(17)는, 속도 제어밸브(18)를 통해서 가압공기원에 의해 동작하는 것이고, 피스톤(17a)으로 구분된 2개 공간의 각각에 속도 제어밸브(18a,18b)를 통해서 가압공기가 보내진다든지 배출된다든지 하여 피스톤(17a)을 승강 동작한다.
또, 복동식 에어실린더(17)는, 승강되는 피스톤(17a)의 위치가 검출 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 피스톤(17a)의 외주면의 한 부위에 매설(埋設)된 자석(17b)을 복동식 에어실린더(17)의 외측면에서 피스톤(17a)의 이동방향의 특정위치에 설치된 실린더센서(17c)로 검출하도록 되어 있다. 실린더센서(17c)에는, 자석(17b)의 자기를 검출 가능한 자기센서를 채용하고 있고, 예컨데 자기를 검출하면 실린더센서(17c)의 검출신호가 온 된다. 이 실린더센서(17c)에서의 검출신호는 제어부(20)로 출력된다. 또, 실린더센서(17c)의 설치위치는, 기판(W)에 대해서 공급하는 포토레지스트액의 양에 따라 적절히 조정되어 있다.
상술한 바와 같이 필터(F)에 의한 압손(壓損)이 증대하면 포토레지스트액의 유속이 저하하므로, 일정시간만 복동식 에어실린더(17)를 구동하여 벨로우즈 펌프(14)를 구동한다고 하여도, 벨로우즈 펌프(14)에서 공급관(12)으로 보낼 수 있는 포토레지스트액의 양이 감소하여 일정량의 포토레지스트액을 기판(W)에 공급할 수 없게 된다. 그래서, 이 장치에서는, 시간관리에 의해 포토레지스트액을 공급하는 것은 아니고, 공급량에 의해 관리하는 방식을 채용하고 있다. 결국, 실린더센서(17c)가 온 될 때까지 복동식 에어실린더(17)를 구동함으로써, 필터(F)의 압손이 증대하여도 일정량의 포토레지스트액이 공급될 수 있도록 되어 있다.
속도 제어밸브(18)는, 제어부(20)에서의 전기신호에 의해 가압공기를 복동식 에어실린더(17)로 보내는 동작상태로 되고, 마찬가지로 해서 복동식 에어실린더(17)에서 가압공기를 배출하는 비동작(非動作)상태로 되지만, 수동조정에 의해 가압공기원에서의 가압공기 도입속도나 복동식 에어실린더(17)에서의 가압공기 배출속도가 조정될 수 있도록 되어 있다. 따라서, 그 조정 정도나 가압공기원의 압력에 따라 복동식 에어실린더(17)의 동작속도가 변하고, 그 결과 벨로우즈 펌프(14)의 동작, 즉 처리액 공급노즐(5)로부터 포토레지스트액이 토출/정지되기까지의 속도가 변한다. 또, 처리액 공급노즐(5)과, 공급관(12)과, 필터(F)와, 벨로우즈 펌프(14)와, 체크밸브(15)와, 처리액 탱크(16)와, 복동식 에어실린더(17)와, 속도 제어밸브(18) 등이 본 발명의 처리액 공급수단에 상당한다.
본 발명의 제어수단에 상당하는 제어부(20)는, 도시하지 않은 클록이나 내장타이머, RAM 등을 구비하고 있다. RAM에는, 여러 가지 조건을 계속 바꾸면서 반복해서 행한 실험에 의해 소망하는 처리에 최적으로 한 조건에서 작성된 처리 프로그램 등이 이미 저장되어 있다. 이 처리 프로그램은, 클록이나 내장 타이머를 기준으로 해서 실행되도록 되어 있다. 단, 상세한 것은 후술하지만, 처리 프로그램에 포함되어 있는 명령군중, 처리액 공급노즐(5)로부터 토출되고 있는 포토레지스트액을 정지시키는 공급 정지명령이 실행된 후는, 상술한 토출정지 검출센서(6)에서「토출 정지신호」가 출력되고 나서 다음의 명령을 실행하도록 되어 있다. 결국, 공급 정지명령의 실행후는 「토출 정지신호」가 출력될 때까지 다음 명령의 실행이 금지된 상태가 된다.
상부 뚜껑부재(4b)의 상부 내주면에는 그 좌측에 CCD 카메라(30)가, 그 우측에는 스트로보(40)가 설치되어 있다. CCD 카메라(30)는, 고체촬상소자(固體撮像素子)인 CCD와, 전자 셧터와, 렌즈로 구성되어 있다. 그 촬영시야는, 처리액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)과 기판(W) 표면과의 간격을 포함한 기판(W)의 회전중심 부근, 즉 포토레지스트액이 처리액 공급노즐(5)로부터 토출되어 기판(W)에 도달하는 위치를 포함하는 영역으로 설정되어 있다. 또, 도 1에서는 처리액 공급노즐(5)의 수평방향으로 연장된 부분에 의해 기판(W)의 회전중심 부근이 차단되어 있는 것과 같이 보이지만, CCD 카메라(30)와 처리액 공급노즐(5)과는 평면에서 보아 횡방향으로 어긋난 상태로 배열 설치되어 있기 때문에, 상기 간격을 포함한 회전중심 부근을 촬영할 수 있도록 되어 있다. 또, 스트로보(40)는 포토레지스트액이 감광(感光)되지 않도록 장치 자체가 암실내에 설치되어 있기 때문에, 기판(W)을 촬영할 때 조명으로 사용한다. 스트로보(40)로서는, 포토레지스트액의 분광감도(分光感度)에 따라 감광되지 않도록 적절히 선택하면 된다. 이 예에서는, 크세논 램프와, 500nm 이상의 파장을 투과하는 밴드 패스 필터(BPF)를 조합하고 있지만, 적외광(赤外光) 부근에 분광감도를 가지는 고휘도 적외 발광 다이오드 또는 적외 발광 다이오드 어레이를 채용하여 밴드 패스 필터(BPF)를 생략하도록 구성하여도 된다. 또 CCD 카메라(30) 및 스트로보(40)는 토출정지 확인부(50)에 접속되어 있다.
도 3을 참조하여 토출정지 확인부(50)에 대해서 설명한다.
스트로보(40)는 스트로보 전원(51)에서 필요한 전력을 공급받아 연속적으로 점등된다. CCD 카메라(30)는, 그 동작제어, 예를들면 촬영 타이밍을 결정하는 전자 셧터의 동작이 카메라 제어부(52)에 의해 제어된다. 카메라 제어부(52)로의 촬영개시지시는, 제어부(20)에서 I/O 제어부(53)로 트리거 신호가 입력되는 것에 의해 행해지고, 그 시점에서 CCD 카메라(30)로 기판(W)의 표면을 촬영한다. 촬영된 화상신호는, 카메라 제어부(52) 및 I/O 제어부(53)를 통해서 화상처리부(54)로 전송되고, 정지화상(靜止畵像)으로서 화상메모리(55)에 저장된다. 또, 상기 스트로보 전원(51)은, 연속적으로 스트로보(40)에 전력공급을 행할 필요는 없고, 촬영시를 포함한 적절한 범위내에서만 전력을 공급하여 스토로브(40)를 간헐적으로 점등하도록 하여도 된다. 또, 상술한 CCD 카메라(30)의 촬영시야를 상기의 화상처리에 관한 처리속도를 감안하여 설정하는 것이 바람직하다.
화상처리부(54)는 화상메모리(55)내의 정지(靜止)화상을 I/O 제어부(53)를 통해서 모니터(59)로 출력한다. 장치의 오퍼레이터는 모니터(59)에 표시된 정지화상을 관찰하여 토출정지의 검출이 정상적으로 행해지고 있는가 아닌가를 판단한다. 만일, 그 정지화상이 부적절한 경우에는, 토출정지 검출센서(6)가 오동작하고 있는 등의 원인이 생각되므로, 장치의 동작을 오퍼레이터가 수동으로 정지시키면 된다. 이것에 의해 부적절한 처리가 계속적으로 모든 기판에 대해서 행해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.
다음에, 도 4의 타임 차트 및 도 5, 도 6의 플로 차트를 참조해서, 장치의 동작에 대해서 설명한다. 또, 도 4는 도포처리를 행하는 처리 프로그램의 타임 차트이고, 도 5는 제어부(20)의 동작을 나타내는 플로 차트이며, 도 6은 토출정지 확인부(50)의 동작을 나타내는 플로 차트이다.
또, 이하의 설명에서는, 도시하지 않은 반송기구에 의해 이미 기판(W)이 흡인식 스핀척(1)에 흡착 유지되어 있는 것으로 하고, 처리액 공급노즐(5)은, 노즐이동기구(10)에 의해 이미 공급위치(도 1에 실선으로 나타낸 상태)로 이동되어 그 토출구멍(5a)이 기판(W)의 상방으로 거리 L을 두고 위치하고 있는 것으로 한다.
또, 포토레지스트액의 공급방법으로서는, 기판(W)이 정지한 상태에서 공급 개시명령을 실행하여 공급을 개시하고, 그 상태에서 공급 정지명령을 실행하여 공급을 완료하는 「스태틱법」과, 기판이 회전하고 있는 상태에서 공급 개시명령을 실행하여 공급을 개시하고, 그 상태에서 공급 정지명령을 실행하여 공급을 완료하는 「다이나믹법」과, 기판이 정지한 상태에서 공급 개시명령을 실행하여 공급을 개시하고 기판이 회전을 개시한 후에 공급 정지명령을 실행하여 공급을 완료하는 「스태믹법」이 있지만, 우선,「스태틱법」에 대해서 상세하게 설명하고, 이어서 「다이나믹법」과 「스태믹법」에 대해서 간단히 설명한다.
스태틱법(청구항 2 기재의 발명방법)
이 처리 프로그램에 의한 도포처리의 기본적인 흐름은 다음과 같다.
우선, TS시점에서 공급 개시명령을 실행하여 정지한 기판(W)에 대해서 포토레지스트액의 공급을 개시하고, 미리 설정되어 있는 일정량의 포토레지스트액이 공급되어 실린더센서(17c)가 온(on)된 시점 TE(기판(W)은 여전히 정지한 상태)에서, 공급 정지명령을 실행하여 포토레지스트액의 공급을 정지한다. 공급 정지명령의 실행시점 TE에서 어느 정도의 지연시간(정지 지연시간 TDE)이 경과한 시점 t1에 있어서, 처리액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)으로부터 토출되고 있는 포토레지스트액의 토출이 실제로 정지한다. 이 정지시점은 토출정지 검출센서(6)로 검출되고, 이 시점에서 경과시간의 계수(計數)가 개시된다(타이머 스타트). 그리고, 처리 프로그램에 미리 설정되어 있는 일정시간 TW가 경과한 시점 t2에서 회전 개시명령이 실행되고, t4시점에서 제1의 회전수(R1)(예컨데, 900rpm)에 도달하도록 가속된다. 제1의 회전수(R1)에 의한 구동을 t7시점까지 유지하는 것에 의해, 기판(W)의 표면으로 공급된 포토레지스트액을 기판(C)의 표면 전체에 넓게 도포하고, 그 후 t8시점에서 제2의 회전수(R2)(예컨데, 3,000rpm)에 도달하도록 가속된다. 이 제2의 회전수(R2)에 의해 기판(W)의 거의 표면 전체에 걸쳐 넓게 도포된 포토레지스트액을 완전히 넓게 도포하고, 잉여분의 포토레지스트액을 털어내 소망 막 두께의 포토레지스트 피막을 기판(W)의 표면 전체에 균일하게 형성한다.
또, 상기의 처리중에 있어서는 기판(W)의 주위로 비산한 포토레지스트액이 분무형태(霧狀)의 미스트(mist)로 되어 기판(W)의 이면에 부착한다든지, 기판(W)의 표면에서 이면 주위로 돌아들어가 부착한 포토레지스트액을 제거하기 위해, 백린스 노즐(11)(도 1 참조)에서 세정액을 분출시키는 명령을 부가해 두는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 처리 프로그램은 「토출 정지신호」가 출력된 시점 t1에서 소정의 시간간격을 가지고, I/O 제어부(53)에 대해서 촬영하도록 지시하기 위한 트리거 신호를 출력하도록 되어 있다.
스텝 S1(공급 개시명령 ?)
제어부(20)는 처리 프로그램에 포함되어 있는 복수개의 명령을 차례대로 실행해 감에 따라, 그 명령이 포토레지스트액을 처리액 공급노즐(5)로부터 토출하기 위한 공급 개시명령인가 아닌가를 판단하여 처리를 분기(分岐)한다.「스태틱법」에서는 최초에 실행되는 명령이 공급 개시명령이기 때문에, 스텝 S3으로 분기한다. 그러나, 후술하는 「다이나믹법」에서는, 최초의 명령이 회전 개시명령이기 때문에, 그 경우에는 스텝 S2로 처리를 분기하여 회전 개시명령을 실행한다.
스텝 S3(공급 개시명령의 실행)
TS시점에서 공급 개시명령이 실행되면 다음과 같이 해서 포토레지스트액이 처리액 노즐(5)을 통해서 토출되기 시작한다.
우선, 석백밸브(13)가 비동작 상태로 되어 처리액 공급노즐(5)내의 흡인이 해제됨과 동시에, 속도 제어밸브(18)의 한쪽(18a)이 비동작 상태로 되고, 다른쪽 (18b)이 동작 상태로 된다. 이것에 의해 복동식 에어실린더(17)내의 피스톤(17a)이 상승을 개시하고, 이 동작에 연동해서 벨로우즈 펌프(14)가 동작한다. 그러면, 벨로우즈 펌프(14)의 동작속도에 따라 처리액 탱크(16)내에서 포토레지스트액이 송출되어 공급관(12)으로 포토레지스트액을 보낸다. 그러나, 이때 피스톤(17a)의 이동속도는, 속도 제어밸브(18)를 통해서 복동식 에어 실린더(17)로 도입되는 가압공기의 도입속도에 따른 것으로 되지 않고, 필터(F)의 압손에 따른 벨로우즈 펌프(14)의 동작 속도에 의존하는 것으로 된다.
스텝 S4(실린더센서 ON ?)
그리고, 피스톤(17a)이 상승하여 실린더센서(17c)에 의해 검출되기까지, 이 스텝 S4를 반복해서 실행한다. 또, 이 예에서는, 피스톤(17a)이 한번 상승하여 실린더센서(17c)를 온으로 한 시점에서 일정량의 포토레지스트액이 공급된 것으로 설명하지만, 포토레지스트액의 소요량에 따라서는, 피스톤(17a)의 승강을 반복할 필요가 있다. 이 경우에는, 실린더센서(17c)가 온된 회수를 계수하여 일정량의 포토레지스트액이 공급된 것으로 판단하면 된다.
스텝 S5(공급 정지명령의 실행)
TE시점에 있어서, 상승한 피스톤(17a)이 실린더센서(17c)에 의해 검출되어, 실린더센서(17c)가 온된 것으로 한다. 이것을 받아 제어부(20)는, 일정량의 포토레지스트액을 공급한 것으로 판단하여 그 공급을 정지하기 위한 공급 정지명령을 실행한다.
이 명령이 실행되면 다음과 같이 해서 포토레지스트액의 공급이 정지된다.
우선, 속도 제어밸브(18a)를 비동작으로 해서 복동식 에어실린더(17)의 동작을 정지한다. 그러면, 벨로우즈 펌프(14)에 의해 포토레지스트액의 송출이 정지된다. 더욱이, 석백밸브(13)를 동작 상태로 하여 처리액 공급노즐(5)내의 포토레지스트액을 선단부에서 약간 흡인한다. 이들의 일련의 동작에 의해 처리액 공급노즐(5)로부터의 포토레지스트액의 공급이 실제로 정지된다. 결국, 공급 정지명령의 실행시점 TE에서 정지 지연시간 TDE만큼 지연되어 포토레지스트액의 토출이 정지된다. 또, 이 정지 지연시간 TDE는, 가압 공기원의 압력이나 석백밸브(13)의 동작속도에 따라 다소 변동한다. 또, 도 4의 타임 차트중에서는 정지 지연시간 TDE의 존재를 이해하기 쉽게 길게 나타내고 있지만, 실제의 값으로서는 단시간(0.1sec 정도)인 것이다.
스텝 S6(토출정지 ?)
상기의 공급 정지명령을 실행한 후, 토출정지 검출센서(6)에서「토출 정지 신호」가 출력될 때까지 이 스텝 S6을 반복해서 실행한다. 즉, 토출구멍(5a)으로부터 토출되고 있는 포토레지스트액이 차단될 때까지의 사이는 다음 명령의 실행이 금지된 상태이다. 따라서, 상기 정지 지연시간 TDE사이는, 이 스텝 S6을 반복해서 실행하게 된다.
그리고, 토출정지 검출센서(6)에서 제어부(20)에 대해서「토출 정지신호」가 출력되면, 스텝 S6의 실행을 정지하여 다음의 스텝 S7의 처리로 이행한다. 또, 공급 개시명령의 실행시점 TS에서 「토출 정지신호」가 출력되는 시점 t1까지가 포토레지스트액이 공급되고 있는 시간이고, 일정량의 포토레지스트액을 공급하기 위해 필요한 시간이다. 이 시간은 일수가 경과함에 따라 커지게 되는 필터(F)의 압손에 기인해서 길어지게 되어 가지만, 여기서는 공급시간 TSU였다고 한다.
스텝 S7(타이머 스타트)
제어부(20)는,「토출 정지신호」에 의거해서 타이머에 의한 계수를 t1시점에서 개시하고, 미리 처리 프로그램중에 설정된 대기시간 TW에 도달하는 것을 기다린다. 또, 처리 프로그램에 따라서는 대기시간 TW가 「O」으로 설정되어 있는 경우도 있다.
스텝 S8(트리거 신호출력)
제어부(20)는 타이머를 스타트한 t1시점에서 소정의 시간 간격을 두고 트리거 신호를 출력한다. 이 트리거 신호가 출력되면, 토출정지 확인부(50)는 I/O 제어부(53)를 통해서 기판(W)의 표면을 촬영한다. 또, 이 트리거 신호를 입력할 때의 토출정지 확인부(50)의 동작에 대해서는 후술한다.
스텝 S9 (명령의 실행)
상기와 같이 각종 명령이 실행된 후는, 그 이후의 명령이 차례대로 실행되어 간다.
즉, 우선 도시하지 않은 내장 타이머에 의한 카운트가 대기시간 TW로 된 시점 t2에서 회전 개시명령이 실행되어 기판(W)을 제1의 회전수(R1)로 t7시점까지 회전 구동하고, 그 후 t7시점에서 회전 상승명령이 실행되어 기판(W)을 제2의 회전수(R2)로 t11시점까지 회전 구동하며, t11시점에서 회전 정지명령을 실행하여 t12시점에서 한 장의 기판(W)에 대한 처리를 완료한다.
상술한 바와같이 해서 일정량의 포토레지스트액의 토출이 정지된 것에 의거해서, 공급 개시명령의 다음 명령인 회전 개시명령을 실행함으로써, 공급 정지명령보다 후의 명령의 실행타이밍을 포토레지스트액의 토출이 실제로 정지된 시점에 의존시킬수 있다. 따라서, 공급 정지명령이 실행되어 실제로 포토레지스트액의 토출이 정지된 시점 t1에서 다음의 명령(회전 개시명령)까지의 시간을 대기시간 TW로 일정화 할 수 있다.
다음에, 일수가 경과하여 필터(F)의 압손이 증대된 상태에서, 새로운 기판(W)을 처리하는 경우에 대해서 설명한다.
이 경우, 동일한 조건에서 복동식 에어실린더(17)를 구동하여도 벨로우즈 펌프(14)에 의해 공급관(12)으로 보내지는 포토레지스트액의 유속은 저하한다. 따라서, 일정량의 포토레지스트액을 공급하는데 필요한 시간이 길어지게 된다. 여기서는, 그 시간이 상술한 공급시간 TSU보다도 긴 TSU1로 된 것으로 해서 설명한다. 또, 이하에서 설명하는 새로운 기판(W)의 처리시에서의 명령 등의 실행 타이밍이 앞의 처리시와 다른 부분은 도 4중에서 괄호 및 점선 화살표로서 나타내게 한다.
이와같은 경우에는, 공급 개시명령의 실행 타이밍은 TS시점에서 앞의 처리시와 동일하지만, 일정량의 포토레지스트액을 공급하는데 필요한 시간이 공급시간 TSU보다도 긴 공급시간 TSU1로 되어 있기 때문에, 실린더센서가 온(ON)되는 시점도 그들의 차이만큼 지연되는 (TE)시점이 된다. 더욱이, 「토출 정지신호」가 제어부(20)로 출력되어 타이머에 의한 계수가 개시되는 타이밍도 상기의 차이만큼 지연되어 (t3)시점이 된다. 이것에 따라 회전 개시명령의 실행시점도 (t5)로 지연되게 된다. 그 결과, 「토출 정지신호」가 출력된 시점 (t3)에서 회전 개시명령이 실행될 때까지의 실행간격을 앞의 처리시와 같이 대기시간 TW로 할 수 있다. 따라서, 공급된 일정량의 포토레지스트액을 제1의 회전수(R1)에 의해 기판(W)의 거의 표면 전체에 넓게 도포하는 처리를 앞의 처리시와 같은만큼 행할 수 있다. 더욱이, 회전개시명령보다 후의 각 명령의 실행 타이밍도 마찬가지로 지연된다. 구체적으로는, 회전 상승명령이 t7에서 (t9)로, 회전 정지명령이 t11에서 (t13)으로 지연된다. 따라서, 기판(W)의 표면에 넓게 도포된 포토레지스트액을 제2의 회전수(R2)로 털어내기 위한 처리를 앞의 처리시와 같은만큼 행할 수 있다. 결국, 필터(F)의 압손에 기인해서 일정량의 포토레지스트액을 공급하는데 필요한 시간이 변동하였다고 하여도, 처리 프로그램에서 의도한 처리를 행할 수 있어, 장기간에 걸쳐 안정된 처리를 행할 수 있다. 더욱이, 포토레지스트액의 공급량을 극히 적게하는 생 레지스트화를 실현하는데 바람직하다. 또, 필터(F)의 교환빈도를 저감할 수 있는 것으로도 되기 때문에, 장치의 가동률 향상을 기대할 수 있다.
또, 상기의 설명에서는 공급 정지명령의 실행에서 실제로 토출이 정지할 때 까지의 지연이 정지지연시간 TDE로서 일정해 있지만, 상술한 바와 같이 석백밸브(13)의 조정 정도나 가압 공기원의 압력에 따라서는 이 값도 변동하는 경우가 있다. 그러나, 상기와 같은 토출정지를 검출한 것에 의거해서 다음의 명령을 실행하므로, 그 변동분도 스스로 흡수할 수 있다. 따라서, 다른 장치에 의해 가압공기원의 이용 정도가 높아 그 압력이 저하한다든지, 변동한 것에 기인해서 정지 지연시간 TDE가 변동하였다고 하여도 처리 프로그램에 의한 처리를 정확히 행할 수 있다.
다음에, 상기 스텝 S8에 있어서 트리거 신호가 출력된 시점에서의 토출정지 확인부(50)의 동작에 대해서 도 6의 플로 차트를 참조하여 설명한다.
스텝 T1 (기판 표면의 촬영)
트리거 신호를 입력하면 I/O 제어부(53)가 카메라 제어부(52)를 통해서 CCD 카메라(30)을 제어하여 상술한 촬영시야의 촬영을 행한다. 즉, 처리액 공급노즐(5)의 토출구멍(5a)과 기판(W)의 표면의 간격을 포함한 기판(W)의 표면을 촬영한다. 이 촬영된 화상신호는 I/O 제어부(53)를 통해서 화상 처리부(54)로 출력된다.
스텝 T2 (정지화상으로서 저장)
화상신호를 정지화상으로서 화상메모리(55)에 저장한다. 이 화상메모리(55)에 저장된 정지화상은, 트리거 신호에 의거한 화상뿐이므로, 화상메모리(55)의 기억용량으로서는 적어도 상기 화상을 기억할 수 있을 만큼이면 된다. 또, 기억용량을 적게하기 위해 화상 처리부(54)에서 2치화 처리 등을 행한 후에 화상메모리(55)에 저장하도록 하여도 된다.
스텝 T3 (정지화상을 모니터로 출력)
화상 처리부(54)는, 화상메모리(55)에 저장되어 있는 정지화상을 꺼내 I/O 제어부(53)를 통해서 모니터(59)로 출력한다.
이와같이 해서「토출 정지신호」에 의거해서 기판(W)의 표면을 촬영하고, 그 정지화상을 모니터(59)로 출력하여, 그 정지화상을 장치의 오퍼레이터가 확인함으로써, 토출정지라고 판단된 타이밍이 적절한가 아닌가를 판단할 수 있다. 부적절하다고 판단된 경우에는, 오퍼레이터가 장치를 수동으로 정지시키면 된다. 예를들면, 미스트 등이 부착해서 토출정지 검출센서(6)가 오동작하면, 명령의 실행 타이밍이 어긋나 부적절한 처리가 행해지게 되지만, 오퍼레이터가 장치를 정지시킴으로써 기판에 부적절한 처리가 행해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또, 상기 장치에서는 토출정지센서(6)(토출정지 검출수단)를 광센서로 구성하였지만, 촬영시야를 토출구멍(5a) 부근에 설정한 CCD 카메라로 토출정지를 검출하도록 하여도 된다.
다이나믹법 (청구항 3 기재의 발명방법)
다음에, 도 7의 타임 차트를 참조해서, 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서 포토레지스트액의 공급을 개시하고, 그 상태에서 포토레지스트액의 공급을 완료하는 다이나믹법을 채용한 처리 프로그램에 의한 도포처리에 대해서 설명한다. 또, 도 7중의 타임 차트에 나타낸 트리거 신호에 의한 동작이나, 괄호, 점선 화살표 등의 의미는 상술한 바와 같다.
이 다이나믹법에서는 기판(W)을 제1의 회전수(R1)로 회전시키면서, TS시점에서 공급 개시명령을 실행하여 포토레지스트액의 공급을 개시하고, 제1의 회전수(R1)로 회전시킨 상태에서 공급 정지명령을 실행(TE시점)하여 포토레지스트액의 공급을 완료하도록 되어 있다.
이와같은 다이나믹법에 의한 도포처리에 있어서도, 상술한 스태틱법과 마찬가지로, 포토레지스트액이 토출 정지된 것에 의거해서, 공급 정지명령의 다음 명령인 회전 상승명령을 실행함으로써, 공급시간 TSU가 공급시간 TSU1로 길게 되었다고 하여도, 그들의 실행 간격을 대기시간 TW로 일정화 할 수 있다. 따라서, 포토레지스트액의 토출을 정지한 시점에서 제2의 회전수(R2)로 회전수를 올리기 시작할 때까지의 시간을 일정화 할 수 있어, 제2의 회전수(R2)로 포토레지스트액을 털어내는 시간도 일정화 할 수 있다. 따라서, 처리 프로그램에서 의도한 처리를 장기간에 걸쳐서 거의 정확히 행할 수 있어, 상술한 스태틱법과 같은 효과를 얻을 수 있다.
스태믹법 (청구항 4 기재의 발명방법)
다음에, 도 8의 타임 차트를 참조하여, 기판(W)이 정지한 상태에서 포토레지스트액의 공급을 개시하고, 기판(W)을 회전시키기 시작한 후에 포토레지스트액의 공급을 완료하는 스태믹법을 채용한 처리 프로그램에 의한 도포처리에 대해서 설명한다.
이 스태믹법에서는, 기판(W)의 회전수가 「O」회전, 즉 기판(W)이 정지한 상태의 TS시점에서 공급 개시명령을 실행하여 포토레지스트액의 공급을 개시하고, 회전 개시명령의 실행시점 t1보다도 후의 TE시점에서 공급 정지명령을 실행하여 포토레지스트액의 공급을 정지하도록 되어 있다.
이와같은 스태믹법에 의한 도포처리에 있어서도, 상술한 스태틱법 및 다이나믹법과 마찬가지로, 포토레지스트액이 토출 정지된 것에 의거해서 공급 정지명령의 다음 명령인 회전 상승명령을 실행함으로써, 공급시간 TSU가 공급시간 TSU1로 길어지게 되었다고 하여도, 그들의 실행간격을 대기시간 TW로 일정화 하는 것이 가능하다. 따라서, 토출을 정지한 시점에서 제2의 회전수(R2)로 회전수를 올리기 시작할 때까지의 시간을 일정화 할 수 있어, 제2의 회전수(R2)로 포토레지스트액을 털어내는 시간도 일정화 할 수 있다. 그 결과, 처리 프로그램에서 의도한 처리를 장기간에 걸쳐서 거의 정확히 행할 수 있어, 상술한 각 공급 방법과 같은 효과를 나타낸다.
바람직한 도포방법
상술한 바와 같이 처리 프로그램에서 의도한 처리를 장기간에 걸쳐 정확히 행할 수 있는 장치를 사용하는 것에 의해 바람직하게 실시할 수 있는 도포방법의 일예에 대해서 설명한다. 또, 포토레지스트액의 공급방법으로서는 스태틱법을 예로 채택해서 설명한다.
우선, 상술한 도 4의 타임 차트에 나타내는 처리 프로그램으로 처리를 행한 경우에는, 도 9의 모식도에 나타낸 바와 같이 포토레지스트액(R)의 거동에 따라 포토레지스트 피막이 형성된다. 또, 이 도면에서는 개략적으로 기판을 원으로 나타내고, 포토레지스트액을 해칭한 영역으로 나타냄과 동시에, 기판의 회전수를 화살표의 크기로 모식적으로 나타낸다.
우선, 기판(W)의 표면에 포토레지스트액(R)을 공급하기 시작한 직후에는, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이 포토레지스트액(R)은 평면에서 보아 원(圓) 형상의 덩어리(Ra)(이하, 이것을 코어(Ra)라고 한다)로 되어 기판(W)의 중심 부근에 있다. 더욱이, 포토레지스트액(R)을 공급시간 TSU만큼 계속 공급하면, 이 코어(Ra)는 자체 무게에 의해 반지름 방향으로 넓어져 동심원 형태로 확대해 간다(도 9(a)중의 점선).
그 후, 포토레지스트액(R)의 공급을 정지함과 동시에 기판(W)을 회전수 R1로 회전시키기 시작하면 코어(Ra)는 잠시 동안은 원 형상을 유지하여 그 지름을 확대해 가지만, 그 후에 크게 형상을 변경해 간다. 결국, 코어(Ra)의 원주부에서 다수의 가늘고 긴 포토레지스트액(Rb)의 흐름(이하, 이것을 수염(Rb)이라 한다)이 방사상으로 연장되기 시작한다(도 9(a)의 점선). 이 다수의 수염(Rb)은, 회전수(R1)에 따라 원심력에 의해서 코어(Ra)의 지름 확대와 함께 계속 연장되지만, 수염(Rb)은 코어(Ra)의 지름의 확대보다도 빠르게 기판(W)의 주연부(周緣部)로 향해서 연장된다(도 9(b)).
더욱이, 기판(W)의 회전을 회전수 R1으로 계속하면, 다수의 수염(Rb)의 선단부는, 기판(W)의 주연부에 도달한다(도 9(c)). 이와같이 다수의 수염(Rb)이 기판(W)의 주연부에 도달하면, 포토레지스트액(R)은 수염(Rb)을 통해서 기판(W)의 주연부에 도달하여 비산(비산 포토레지스트액(Rc))한다. 더욱이, 코어(Ra)의 지름이 커짐과 동시에 수염(Rb)의 폭이 넓어진다(도 9(c)중의 2점쇄선과 도 9(d)). 이에 따라, 수염(Rb) 사이의 영역이 점차 적어져 기판(W)의 전면이 포토레지스트액(R)(코어(Ra), 수염(Rb))으로 덮여진다(도 9(e)).
이상과 같이, 포토레지스트액(R)으로 기판(W)의 거의 표면 전체를 덮은 후, 현재의 회전수(R1) 보다도 높은 회전수 R2로 하여, 기판(W)의 표면 전체를 덮고 있는 포토레지스트액(R)의 잉여분(잉여 포토레지스트액(Rd))을 털어내고, 기판(W)의 표면에 소망 막 두께의 포토레지스트 피막(R')을 형성한다.
그런데, 도 9(c)에 나타낸 바와 같이, 다수의 수염(Rb)가 기판(W)의 주연부에 도달하면, 기판(W)의 표면으로 공급된 포토레지스트액(R)의 대부분이 수염(Rb)을 통해서 기판(W)의 주위로 방출되어 비산(비산 포토레지스트액(Rc))하게 된다. 따라서, 기판(W)의 표면 전체가 포토레지스트액(R)으로 덮여지도록 하기 위해서는, 비산 포토레지스트액(Rc)의 양을 예상하여 많은 포토레지스트액(R)을 공급할 필요가 있어 사용량이 극히 많아지게 된다.
그래서, 도 10의 타임 차트에 나타낸 바와 같이, 포토레지스트액(R)을 공급완료한 후, 기판(W)의 회전수를 제1의 회전수(R3)(예를들면, 1,000rpm)로 올리기 시작한 시점 t2에서 시간 Ta'(예를들면 0.1∼0.3초 정도이고, 회전수 전환 개시 시간이라 한다)내에 기판(W)의 회전수를 올려간다. 또, 회전수 전환 개시시간 Ta'는, 수염(Ra)을 제1의 회전수(R3)에 의해 신장하고, 기판(W)의 주연부에 도달할 때 까지의 시간(도달시간)내가 되도록 설정한다(예를들면, 약 0.5초).
이 때, 코어(Ra)는 잠시 동안은 원 형상을 유지하지만, 그 후 도 11에 나타낸 바와 같이, 코어(Ra)에서 새로운 방사상의 포토레지스트액(R)의 흐름(Rb')(새로운 수염(Rb')이라 한다)가 생겨, 다수의 수염(Rb) 사이에서 새로운 수염(Rb')(도 11의 2점쇄선)이 기판(W)의 주연부로 향해서 연장되기 시작한다. 더욱이, 포토레지스트액(R)이 기판(W)의 표면 전체를 덮기 전에, 기판(W)의 회전수를 제2의 회전수(R4)(예를들면 3,000 rpm)로 올려간다. 또, 그 회전수 전환시간 Tb는, 0.07초 정도가 바람직하다.
이와같이 기판(W)의 회전수를 회전수 전환시간(Tb)내에 제1의 회전수(R3)에서 제2의 회전수(R4)로 급격하게 올리는 것에 의해, 기판(W)의 주연부로 향해서 직선적으로 연장되어 가는 수염(Rb) 및 새로운 수염(Rb')에 관성력, 즉 회전방향(도 12의 화살표)과는 역방향의 힘이 작용하게 된다. 따라서, 원심력과 관성력의 합력(合力)에 의해 수염(Rb) 및 새로운 수염(Rb')은, 도 12에 나타낸 바와 같이 원주방향으로 구부러지도록 그 폭을 확대함과 동시에, 원심력에 의해 그 선단부가 기판(W)의 주연부로 향해서 신장하며, 코어(Ra)의 지름도 확대하게 된다.
이와같이 정지된 상태의 기판에 포토레지스트액을 공급한 후에, 기판(W)을 제1의 회전수(R3)로 회전시켜, 기판(W)의 회전을 개시한 시점 t2에서 회전수 전환 개시시간 Ta'후에, 제1의 회전수(R3)보다도 높은 제2의 회전수 R4로 회전수를 올리기 시작하여 그 회전상승을 짧은 회전수 전환시간 Tb내에 완료시킴으로써, 피복 소요 시간을 대폭 단축할 수 있다. 따라서, 수염(Rb) 및 새로운 수염(Rb')이 기판(W)의 주연부에 도달하고 나서 기판(W)의 표면 전체를 포토레지스트액(R)이 다 덮을 때까지의 시간이 짧아지게 되므로, 수염(Rb) 및 새로운 수염(Rb')을 통해서 기판(W)의 주위로 방출, 비산하는 포토레지스트액(R)의 양을 적게할 수 있다. 그 결과, 소망의 막 두께의 포토레지스트 피막(R')을 형성하는데 필요한 포토레지스트액(R)의 양을 극히 적게할 수 있다.
이와같이 기판(W)의 회전수를 제어하고 있지만, 종래 방법에 의하면 공급시간 TSU가 변동해 가기 때문에, 회전수 전환 개시시간 Ta'가 변동하게 된다. 따라서, 가속도를 가하는 시점의 포토레지스트액(R)의 형상이 변해가게 된다. 이것에 의해 일수가 경과함에 따라 도포상태가 불균일하게 되는 문제점이 생긴다.
한편, 본 발명장치에 의하면, 상술한 바와 같이 일수가 경과하여 공급시간 Tsu가 변동하여도 처리 프로그램으로 정확히 처리를 행할 수 있기 때문에, 그와 같은 문제점이 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 처리 프로그램에서 의도하는 처리를 장기간에 걸쳐 정확히 행할 수 있음과 동시에, 소망 막 두께의 피막을 얻기 위해 공급하는 포토레지스트액의 양을 극히 적게할 수 있다. 그 결과, 생 레지스트화에 의해 반도체장치의 제조 코스트를 저감할 수 있다.
또, 상기의 도포방법에서는, 도 10의 회전 상승명령의 실행시점 t4에서 트리거 신호를 출력하여, 가속시점의 포토레지스트액의 형상을 촬영하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 타이밍에 어긋남이 생기지 않는가를 확인할 수 있어, 적절한 처리가 행해지고있는가 아닌가를 용이하게 확인할 수 있다.
또, 다이나믹법 및 스태믹법이라도, 상기 스태틱법과 같이 수염(Rb)에 관성력을 주도록 가속하면 된다.
또, 처리액으로서 포토레지스트액을 예로 채택해서 설명하였지만, 그 이외에 표면 보호나 절연을 위해 이용되는 SOG(Spin on Glass)액이나 폴리이미드 수지 등 이라도 된다.
이상의 설명에서 명백해진 바와 같이, 청구항 1 기재의 발명방법에 의하면, 공급 정지명령이 실행된 후 처리액의 토출이 정지된 것에 의거해서, 그 이후의 명령을 실행함으로써 공급 정지명령보다 후의 명령으로의 이행(移行)을 처리액의 토출이 정지된 시점에 의존시킬수 있다. 따라서, 처리액의 공급시 유속이 저하하여 공급 정지명령의 실행 타이밍이 지연되었다고 하여도, 토출 정지시점에서 다음의 명령을 실행할 때까지의 간격을 항상 일정화 할 수 있다. 그 결과, 미리 작성한 처리 프로그램에서 의도한 처리를 장기간에 걸쳐 정확히 기판에 대해서 행할 수 있다. 또, 포토레지스트액의 사용량을 극히 적게 할 수 있는 생 레지스트화를 바람직하게 실시 가능하다.
또한, 청구항 2 기재의 발명방법에 의하면, 기판이 정지한 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 그 상태에서 공급 정지명령을 실행하여 처리액을 공급하는 방법(스태틱법)이라도, 청구항 1 기재의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 청구항 3 기재의 발명방법에 의하면, 기판이 회전하고 있는 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 그 상태에서 공급 정지명령을 실행하여 처리액을 공급하는 방법(다이나믹법)이라도, 청구항 1과 거의 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 청구항 4 기재의 발명방법에 의하면, 기판이 정지한 상태에서 공급 개시명령을 실행하고, 기판이 회전을 개시한 후에 공급 정지명령을 실행하여 처리액을 공급하는 방법(스태믹법)이라도, 청구항 1과 거의 같은 효과를 나타낸다.
또한, 청구항 5 기재의 발명장치에 의하면, 청구항 1 내지 청구항 4 기재의 발명방법을 바람직하게 실시할 수 있다.

Claims (5)

  1. 공급 개시명령 및 공급 정지명령을 포함한 복수개의 명령으로 되고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리 프로그램에 의거해서, 상기 공급 개시명령을 실행함으로써 기판의 중심 부근으로 처리액의 공급을 개시하고, 일정량의 처리액을 공급한 시점에서 상기 공급 정지명령을 실행함으로써 처리액의 공급을 정지하는 처리액 공급방법에 있어서,
    상기 공급 정지명령이 실행된 후, 처리액의 토출이 정지된 것에 의거해서, 그 이후의 처리 프로그램의 명령을 실행하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판이 정지한 상태에서 상기 공급 개시명령을 실행함과 동시에, 그 상태에서 상기 공급 정지명령을 실행하도록 한 것을 특징으로 하는 처리액 공급방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판이 회전하고 있는 상태에서 상기 공급 개시명령을 실행함과 동시에, 그 상태에서 상기 공급 정지명령을 실행하도록 한 것을 특징으로 하는 처리액 공급방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판이 정지한 상태에서 상기 공급 개시명령을 실행함과 동시에, 상기 기판이 회전을 개시한 후에 상기 공급 정지명령을 실행하도록 한 것을 특징으로 하는 처리액 공급방법.
  5. 공급 개시명령 및 공급 정지명령을 포함한 복수개의 명령으로 되고, 미리 기억되어 있는 일련의 처리를 규정하는 처리 프로그램에 의거해서, 제어수단이 상기 공급 개시명령을 실행함으로써 처리액 공급수단을 통해서 기판으로 처리액의 공급을 개시하고, 일정량의 처리액을 공급한 시점에서 상기 공급 정지명령을 실행함으로써 처리액의 공급을 정지하는 처리액 공급장치에 있어서,
    상기 처리액 공급수단으로부터 토출되고 있는 처리액이 정지된 것을 검출하는 토출정지 검출수단을 구비함과 동시에,
    상기 제어수단은, 상기 처리 프로그램에 포함되어 있는 각 명령을 순차로 실행해갈 때, 상기 처리액 공급수단을 통해 기판으로 공급되고 있는 처리액의 공급을 상기 공급 정지명령의 실행에 따라 정지하고, 상기 토출정지 검출수단이 처리액의 토출정지를 검출한 것에 의거해서, 그 이후의 명령의 실행을 개시하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
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