KR20010095006A

KR20010095006A - 기판처리장치 및 기판처리방법

Info

Publication number: KR20010095006A
Application number: KR1020010015486A
Authority: KR
Inventors: 키타노타카히로; 마츠야마유지; 키타노준이치
Original assignee: 히가시 데쓰로; 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-24
Publication date: 2001-11-03
Also published as: TW497124B; SG104267A1; US20030205196A1; JP2001276715A

Abstract

웨이퍼가 재치되는 스핀척은 직경방향으로 동심원 모양으로 복수의 영역으로 분할되어, 가장자리에서 중심부를 향하여 점차로 온도가 상승하도록 각 영역마다 다르게 온도를 설정할 수 있다. 이 스핀척상에 웨이퍼를 배치하고 웨이퍼상에 처리액을 도포하여 원심력에 의해 확산시킴으로써, 웨이퍼 가장자리로 확산하는 처리액의 용매의 증발이 억제되어 웨이퍼 면내에서의 처리액 건조의 타이밍을 균일화할 수 있다. 따라서, 면내에서 균일한 막두께의 도포막을 얻을 수 있다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}

본 발명은, 예를 들면 특히 반도체 웨이퍼나 LCD용 기판 등에 레지스트 등의 처리액을 도포하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라고 한다)의 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포처리와, 레지스트 도포뒤의 웨이퍼에 대한 노광처리를 거쳐 현상처리가 이루어진다.

레지스트 도포처리에 관하여 주목하면, 웨이퍼 표면에 레지스트액을 균일하게 도포하기 위한 방법으로서, 스핀코팅법 등이 많이 사용되고 있다. 이 스핀코팅법에 의한 레지스트 도포는, 웨이퍼를 스핀척으로 진공 흡착한 상태로 회전시켜, 그 회전중심의 바로 위에서 웨이퍼 표면에 레지스트액을 적하·공급하여, 원심력에 의해서 웨이퍼 중심에서 그 가장자리 전역(全域)으로 레지스트액을 확산시킴으로써 이루어진다. 이러한 종류의 레지스트 도포장치에서는, 스핀척(웨이퍼)의 회전수에 의해 레지스트막 두께를 제어할 수 있다. 즉, 회전수를 올리면 그만큼 엷은 레지스트막이 얻어진다.

그러나, 웨이퍼를 회전시켜 원심력을 사용하여 레지스트액을 확산시킬 때에 웨이퍼 가장자리로 확산되는 레지스트액은, 웨이퍼 중심부에 있는 레지스트액과 비교하여, 용매의 증발이 빨라 가장자리에서 레지스트액이 경화(硬化)되는 경향이 있다. 이 때문에 웨이퍼 면내에서 막두께가 불균일한 레지스트막이 형성되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 특히 박막(薄膜)의 레지스트막을 얻으려고 하는 경우에 이러한 문제가 특히 현저했다.

본 발명의 목적은, 기판상의 면내에서 막두께가 균일한 도포막을 형성할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 주요한 관점에 관한 기판처리장치는, 기판처리장치에 있어서, 기판을 지지하는 지지면을 구비하여 상기 기판을 회전시킬 수 있도록 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재에 의해 지지되는 기판상에 액을 공급하는 노즐과, 상기 지지면의 회전의 대략 중심에서 가장자리를 향하여 대략동심원 모양으로 분할되는 복수의 영역에 각각 배치되는 히터와, 상기 각 히터에 대하여 각각 개별적으로 온도를 제어하는 제어부를 구비한다. 본 발명에서는, 예를 들면 기판상에 처리액을 도포하고, 기판을 회전시켜서 처리액을 원심력에 의해 기판상에서 확산시킬 때에 기판은 가장자리에서 중심부를 향하여 온도가 점차적으로 상승하는 온도분포로 설정되어 있기 때문에, 기판의 가장자리로 확산되는 처리액의 용매의 증발이 억제되므로 기판 면내에서 처리액의 건조 타이밍을 균일화 할 수 있다. 따라서 면내에서 균일한 막두께의 도포막을 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서 기판처리장치는, 기판을 지지하는 지지면을 구비하여 상기 지지면에서 기판을 지지하면서 회전할 수 있고 상기 지지면이 영역에 따라 다른 온도로 설정되는 지지부재와, 상기 지지부재에 의해 지지되는 기판상에 액을 공급하는 노즐을 구비한다.

또한 본 발명에서는, 기판을 면내에서 각기 다른 온도로 설정할 수 있기 때문에, 예를 들면 기판상에 처리액을 도포하여 기판을 회전시켜 처리액을 기판상에서 확산시킬 때에 처리액의 용매의 증발이 현저한 영역을 낮은 온도로 설정함으로써 기판 면내에서 처리액의 건조 타이밍을 균일화 할 수 있다. 따라서 면내에서 균일한 막두께의 도포막을 얻을 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서 기판처리방법은, 기판을 지지하는 지지면을 구비하여 지지면으로 지지되는 기판상에 액을 공급하는 기판처리장치에 있어서, 상기 지지면의 영역에 따라 별개로 온도를 제어하는 공정과, 상기 액이 공급되는 기판을 상기 온도로 제어되는 지지면에 의하여 지지하는 공정을 구비하는 것이다.본 발명에서는, 예를 들면 기판을 회전시켜 처리액을 원심력에 의해 기판상에서 확산시킬 때에 기판은 가장자리에서 중심부를 향하여 온도가 점차적으로 상승하는 온도분포로 설정되어 있기 때문에 기판의 가장자리로 확산되는 처리액의 용매의 증발이 억제되므로 기판 면내에서 처리액의 건조의 타이밍을 균일화 할 수 있다. 따라서 면내에서 균일한 막두께의 도포막을 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명의 하나의 실시예에 관한 레지스트 도포현상 시스템의 평면도이다.

도 2 는 도 1에 나타낸 레지스트 도포현상 시스템의 정면도이다.

도 3 은 도 1에 나타낸 레지스트 도포현상 시스템의 배면도이다.

도 4 는 도 1에 나타낸 레지스트 도포현상 시스템에 있어서의 반송장치의 사시도이다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 관한 레지스트 도포장치의 전체적인 구성을 나타내는 단면도이다.

도 6 은 도 5에 나타낸 레지스트 도포장치의 평면도이다.

도 7 은 도 5 및 도 6에 나타낸 스핀척의 개략적인 평면도이다.

도 8 은 도 7에 나타낸 스핀척의 개략적인 단면도이다.

도 9 는 도 7 및 도 8에 나타낸 스핀척의 온도분포의 일례를 나타내는 도면이다.

도 10 은 스핀척의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 11 은 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 12 는 본 발명이 적용된 현상처리장치의 전체적인 구성을 나타내는 단면도이다.

도 13 은 도 12에 나타낸 현상처리장치의 평면도이다.

도 14 는 도 12 및 도 13에 나타낸 현상처리장치에 있어서의 스핀척의 온도분포의 일례를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50 : 처리실 52 : 스핀척

54 : 구동모터 61, 63 : 레지스트 도포장치

65 : 유입관 140 : 셔터부재

W : 웨이퍼 H1 ∼ H4… 영역

이하, 반도체 웨이퍼에 레지스트액을 도포하고 현상하는 레지스트 도포현상 시스템에 본 발명을 적용한 실시예를 도면에 의거하고 설명한다.

도 1은 본 실시예에 관한 레지스트 도포현상 시스템의 평면도, 도 2는 도 1에 나타낸 레지스트 도포현상 시스템의 정면도, 도 3는 도 1에 나타낸 지스트 도포현상 시스템의 배면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 이 레지스트 도포현상 시스템(1)은, 카세트 스테이션(10), 처리 스테이션(11) 및 인터페이스부(12)를 일체로 접속한 구성을 구비하고 있다. 카세트 스테이션(10)으로서는, 웨이퍼(W)가 카세트(C) 단위로 복수 매, 예를 들면 25장단위로 외부에서 레지스트 도포현상 시스템(1)으로 반입되고, 또한 레지스트 도포현상 시스템(1)으로부터 외부로 반출된다. 또한, 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)가 반출·반입된다. 처리 스테이션(11)에서는, 도포현상 처리공정에서 1장씩 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 낱장식의 각종 처리유닛이 소정의 위치에 다단에 배치되어 있다. 인터페이스부(12)에서는, 이 레지스트 도포현상 시스템(1)에 인접하여 설치되는 노광장치와의 사이에서 웨이퍼(W)가 반송된다.

카세트 스테이션(10)에서는, 카세트 재치대(20)상의 위치결정 돌기(20a)의 위치에 복수 개, 예를 들면 4개의 카세트(C)가, 각각의 웨이퍼(W) 출입구를 처리 스테이션(11) 측을 향하게 하고 X방향(도 1에서 상하방향) 일렬에 재치된다. 이 카세트(C) 배열방향(X방향) 및 카세트(C)내에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼(W) 배열방향(Z방향; 수직방향)으로 이동할 수 있는 웨이퍼 반송장치(8)가, 반송로를 따라 이동할 수 있어, 각 카세트(C)에 선택적으로 억세스한다.

웨이퍼 반송장치(8)는 θ방향으로 회전하도록 구성되어 있고, 후술하는 바와 같이 처리 스테이션(11)측의 제 3의 처리장치군(G3)의 다단유닛부에 속하는 얼라인먼트 유닛(ALIM) 및 익스텐션 유닛(EXT)에도 억세스할 수 있다.

처리 스테이션(11)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 중심부에는 수직반송형의 반송장치(22)가 설치되고, 그 주위에 처리실로서의 각종 처리유닛이 1조 또는 복수의 조로 형성되어 다단으로 집적(集積) 배치되어 처리유닛군을 구성하고 있다. 이 레지스트 도포현상 시스템(1)에 있어서는, 5개의 처리유닛군(G1, G2, G3, G4, G5)이 배치될 수 있는 구성으로서, 제 1 및 제 2의 처리유닛군(G1, G2)은 시스템 정면측에 배치되고, 제 3의 처리유닛군(G3)은 카세트 스테이션(10)에 인접하여 배치되고, 제 4의 처리유닛군(G4)은 인터페이스부(12)에 인접하여 배치되고, 또한 파선으로 나타낸 제 5의 처리유닛군(G5)을 배면측에 배치하는 것이 가능하게 되어 있다. 반송장치(22)는, θ방향으로 회전할 수 있고, Z방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 각 처리유닛 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 할 수 있다.

제 1의 처리유닛군(G1)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 컵(CP)내에서웨이퍼(W)를 스핀척에 실어 소정의 처리를 하는 2대의 스피너형 처리유닛, 예를 들면 레지스트 도포장치(COT)(61) 및 현상처리 유닛(DEV)(60)이 밑에서부터 순차적으로 2단으로 포개어져 있다. 그리고 제 1의 처리유닛군(G1)과 같이, 제 2의 처리유닛군(G2)에 있어서도, 2대의 스피너형 처리유닛, 예를 들면 레지스트 도포장치(COT)(63) 및 현상처리 유닛(DEV)(62)이 밑에서부터 순차적으로 2단으로 포개어져 있다.

제 3의 처리유닛군(G3)으로서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 재치대(도면에는 나타내지 않는다)에 실어 소정의 처리를 하는 오븐형의 리유닛, 예를 들면 냉각처리를 하는 냉각처리 유닛(COL), 레지스트의 정착성을 높이기 위한 소위 소수화 처리를 하는 접착강화 처리유닛(AD), 위치맞춤을 하는 얼라인먼트 유닛(ALIM), 익스텐션 유닛(EXT), 프리베이크를 하는 가열처리 유닛(PREBAKE) 및 포스트베이크를 하는 가열처리 유닛(POBAKE)이 밑에서부터 순차적으로 예를 들면 8단으로 포개어져 있다.

마찬가지로 제 4의 처리유닛군(G4)에서는, 웨이퍼(W)를 재치대에 실어 소정의 처리를 하는 오븐형의 처리유닛, 예를 들면 냉각처리를 하는 냉각처리유닛(COL), 냉각처리도 겸한 익스텐션·냉각 처리유닛(EXTCOL), 익스텐션 유닛(EXT), 접착강화 처리유닛(AD), 프리베이크를 하는 가열처리 유닛(PREBAKE) 및 포스트베이크를 하는 가열처리 유닛(POBAKE)이 밑에서부터 순차적으로 예를 들면 8단으로 포개어져 있다.

인터페이스부(12)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 깊이방향(X방향)에 있어서는 상기 처리 스테이션(11)과 같은 치수를 구비하지만, 폭방향에 있어서는 보다 작은 사이즈로 설정되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 이 인터페이스부(12)의 정면측에는, 가동성의 픽업카세트(CR)와, 정치형의 버퍼카세트(BR)가 2단으로 배치되고, 타방 배면부에는 가장자리 노광장치(24)가 설치되어 있다.

인터페이스부(12)의 중앙부에는, 웨이퍼 반송장치(25)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송장치(25)는, X방향, Z방향(수직방향)에 이동하고 양 카세트(CR, BR) 및 가장자리 노광장치(24)에 억세스할 수 있다. 웨이퍼 반송장치(25)는 θ방향으로도 회전할 수 있도록 구성되어 있고, 처리 스테이션(11)측의 제 4의 처리유닛군(G4)에 속하는 익스텐션 유닛(EXT)이나, 또한 인접하는 노광장치측의 웨이퍼반송대(도면에는 나타내지 않는다)에도 억세스할 수 있다.

도 4는 반송장치(22)의 외관을 나타낸 사시도로서, 이 반송장치(22)는, 마주보면서 상단 및 하단에서 서로 접속되는 한 쌍의 벽부(25, 26)로 이루어지는 통모양 지지체(27)의 안쪽에, 상하방향(Z방향)으로 승강할 수 있는 웨이퍼 반송장치(30)를 구비하고 있다. 통모양 지지체(27)는 모터(31)의 회전축에 접속되어 있고, 이 모터(31)의 회전 구동력에 의하여 상기 회전축을 중심으로하여 웨이퍼 반송장치(30)와 일체로 회전한다. 따라서, 웨이퍼 반송장치(30)는 θ방향으로 회전할 수 있도록 되어 있다. 이 웨이퍼 반송장치(30)의 반송기대(40)상에는 핀세트가 예를 들면 3개 구비되어 있다. 이들의 핀세트(41, 42, 43)는 모두 통모양 지지체(27)의 양 벽부(25, 26) 사이의 측면 개구부(44)를 통과할 수 있는 형태 및 크기를 구비하고 있고, X방향을 따라 전후 이동이 가능하도록 구성되어 있다. 그리고,반송장치(22)는 핀세트(41, 42, 43)를 그 주위에 배치된 처리 스테이션에 억세스하게 하여 이들 처리 스테이션과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송한다.

도 5는 상기한 본 발명에 관한 레지스트 도포장치(COT)(61, 63)의 전체적인 구성을 나타내는 대략적인 단면도, 도 6는 그에 대한 대략적인 평면도이다. 도 7은 스핀척의 대략적인 평면도, 도 8은 스핀척의 면내에서의 온도분포를 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 레지스트 도포장치(COT)(61, 63)에 유닛 바닥의 중앙부에 고리 모양의 컵(CP)이 설치되고, 그 안쪽에 스핀척(52)이 배치되어 있다. 컵(CP)은 개구부(DR)를 구비하는 처리실(50)내에 배치되어 있다. 처리실(50)에는 개구부(DR)를 개폐시키기 위하여 승강시킬 수 있는 셔터부재(140)가 설치되어 있다. 레지스트액 도포시에는 셔터부재(140)가 하강하여 개구부(DR)를 닫음으로써 밀폐공간이 형성되고, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출시에는, 셔터부재(140)가 상승하여, 개구부(DR)를 통하여 반송장치(22)의 핀세트(41 ∼ 43)가 처리실(50)내로 출입하도록 구성되어 있다. 또한 셔터부재(140)의 하강에 의해 형성되는 밀폐공간(S) 내에는 처리실(50)의 천장에 설치된 유입관(65)으로부터 레지스트액의 용매를 기화시켜 생성되는 가스인 시너나 증기 등이 탱크(201)로부터 펌프(202)를 통하여 유입되어, 레지스트액 도포시에 처리실(50)내는 가스의 유입에 의해 가압상태(加壓狀態)가 된다. 본 실시예에 있어서는, 레지스트액 도포시의 처리실내의 압력은 상압(常壓)보다 높아 예를 들면, 1.1 × 10⁵Pa의 고압으로 설정됨으로써 레지스트액 용매의 증발을 억제할 수 있고, 또한 레지스트막의 박막화가 가능하게 된다. 또한, 레지스트액 도포시의 처리실내는 용매분위기로 되고 있고, 처리실내의 온도는 레지스트액 도포시에 예를 들면 23.0℃로 설정되어 있다.

스핀척(52)은 진공흡착에 의해서 웨이퍼(W)를 고정 지지한 상태로 구동모터(54)의 회전 구동력으로 회전되도록 구성되어 있다. 구동모터(54)는 도시를 생략한 실린더에 의해서 승강 이동할 수 있게 배치되고, 이에 따라 스핀척(52)이 승강할 수 있도록 되어 있다. 또한 컵(CP)의 안쪽에는 폐액용의 드레인구(口)(55)와 배기용의 드레인구(56)가 별개로 형성되어 있다.

웨이퍼(W)의 표면에 처리액으로서 레지스트액을 공급하기 위한 레지스트액 공급노즐(86)은, 레지스트액 공급관(88)을 사이에 두고 레지스트액 공급부(도면에는 나타내지 않는다)에 접속되어 있다. 레지스트 공급노즐(86)은, 컵(CP)의 외측에 설치된 노즐 대기부(90)에서 노즐 스캔암(92)의 선단부에 착탈할 수 있도록 부착되어 스핀척(52)의 상방에 설정된 소정의 용액토출 위치까지 이송된다. 노즐 스캔암(92)은, 처리부(50)내부에 한 방향(Y방향)으로 부설된 가이드 레일(94)상에서 수평으로 이동할 수 있는 수직 지지부재(96)의 상단부에 부착되어 있고, 도면에는 나타내지 않은 Y방향 구동기구에 의해서 수직 지지부재(96)와 일체로 Y방향으로 이동한다.

노즐 스캔암(92)은, 노즐 대기부(90)에서 레지스트액 공급노즐(86)을 선택적으로 부착하기 위해서 Y방향과 직각인 X방향으로도 이동이 가능하고, 도면에는 나타내지 않은 X방향 구동기구에 의해서 X방향으로도 이동한다.

또한, 노즐 대기부(90)에서 레지스트액 공급노즐(86)의 토출구가 용매 분위기실의 구멍(90a)에 삽입되어, 그 안에서 용매의 분위기에 노출됨으로써 노즐 선단의 용액이 고화 또는 열화하지 않게 된다.

또한, 컵(CP)과 노즐 대기부(90)의 사이에는 드레인컵(130)이 설치되어 있어, 이 위치에 있어서 웨이퍼(W)에 대한 레지스트액의 공급에 앞서서, 레지스트액 공급노즐(86)의 세정이 이루어진다.

스핀척(52)은, 도 7에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)와 대략 같은 크기의 원형을 구비하고 있고, 중심부는 웨이퍼 회전 구동시의 중심과 일치하고 있다. 스핀척(52)에는 예를 들면 복수의 흡입구(51)가 형성되어 있고, 흡입구(51)를 통하여 스핀척(52)상에 웨이퍼(W)를 흡착 지지한다. 또 흡입구(51)는 한 곳에만 있더라도 무방하다. 또한, 스핀척(52)은 직경방향으로 동심원 모양으로 복수의 영역 예를 들면 네개의 영역(H1 ∼ H4)으로 분할되어 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 스핀척(52)의 각 영역(H1 ∼ H4)에는 각각 독립된 열파이프(HP1 ∼ HP4)가 설치되어 있고, 각 열파이프(HP1 ∼ HP4)의 바로 아래에는 각각 온도센서(S1 ∼ S4)와 히터(HT1 ∼ HT4)가 배치되어 있다. 그리고, 제어부(203)가 각 온도센서(S1 ∼ S4)에 의해 검출된 온도에 의거하여 각 히터(HT1 ∼ HT4)에 공급되는 전력을 제어한다.

도 9는, 이러한 제어에 의한 스핀척(52)의 온도분포의 일례를 나타내는 도면으로서, 종축이 온도, 횡축이 스핀척(52)의 지름에 따른 위치를 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 영역(H1)의 온도는 23.5℃, 영역(H2)의 온도는 23.0℃, 영역(H3)의 온도는 22.5℃, 영역(H4)의 온도는 22.0℃로 설정되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 가장자리에 상당하는 영역(H4)의 온도는, 적어도 레지스트액의 용매의 증발이 억제되는 온도인 것이 바람직하여, 가장자리에서의 용매의 증발이 억제된다. 또한 본 실시예에서는, 레지스트액의 용매로서, 비점(沸點)이 상압(常壓)시에 120℃ 정도인 시너를 사용하고 있다. 웨이퍼(W)에 대한 온도 제어수단에 의한 온도설정은, 용매가 증발하는 온도, 처리실내의 압력, 처리실내의 분위기, 처리실내의 온도, 레지스트액의 온도 등에 의해 적당하게 조정하면 좋다.

이와 같이, 웨이퍼(W)의 가장자리에서 중심부를 향하여 점차로 온도가 상승하도록 스핀척(52)에 대하여 온도가 제어되기 때문에, 이 스핀척(52)상에 지지되는 웨이퍼(W)는, 가장자리에서 중심부를 향하여 점차로 온도가 상승하는 것과 같은 온도분포를 이룬다. 이에 따라, 웨이퍼(W)상에 레지스트액이 스핀코팅법에 의해 확산되면서 도포될 때에 가장자리로 확산하는 레지스트액의 용매의 증발이 억제되어, 웨이퍼(W) 면내에서의 레지스트액의 건조의 타이밍을 균일화할 수 있다.

다음에, 이상의 레지스트 도포장치(COT)(61, 63)의 동작에 관하여 도 5 ∼ 도 7를 사용하여 설명한다.

웨이퍼(W)가 반송되기 전에 처리실(50)내의 온도는 상온(常溫)으로 유지되어 있다. 처리실(50)내의 스핀척(52)은 구동모터(54)의 상승에 의하여 컵(CP) 밖으로 이동한다. 다음에, 반송장치(22)의 핀세트(41 ∼ 43)의 어느 하나에 의해 지지된 웨이퍼(W)는, 개구부(DR)를 통하여 처리실(50)내로 반송되어 스핀척(52)상에 재치된다. 웨이퍼(W)는 스핀척(52)에 흡인 지지되고, 스핀척(52)의 하강과 동시에컵(CP) 내의 레지스트액 도포위치까지 이동한다. 또한, 개구부(DR)는 셔터부재(140)에 의해 닫혀진다.

웨이퍼(W)가 처리실(50)로 반입된 뒤에 처리실(50)내로 유입관(65)을 통하여 레지스트액의 용매를 기화시킨 가스를 유입하여 처리실(50)내를 용매 분위기로 함과 동시에 처리실(50)내의 압력을 1.1×10⁵Pa로 한다. 또한, 처리실(50)내의 온도 23.0℃로 설정한다. 용매로서는 예를 들면 시너가 사용된다. 웨이퍼(W)는, 히터로서의 열파이프에 의해 가장자리에서 중심부를 향하여 점차로 온도가 상승하는 것과 같은 온도분포를 이루도록 설정된다. 여기에서, 처리실(50)내를 용매 분위기로 함으로써 레지스트액의 용매의 증발을 억제할 수 있다. 또한, 처리실(50)내의 압력을 상압보다 높게 함으로써 용매의 증발을 더 억제함과 동시에 레지스트막의 박막화가 용이하게 된다.

다음에, 웨이퍼(W)의 중심부로 레지스트액 공급노즐(86)이 이동하여, 웨이퍼(W)를 2000rpm의 속도로 회전시키면서 레지스트액 공급노즐(86)로부터 레지스트액을 웨이퍼(W)에 공급한다. 웨이퍼(W)상에 공급된 레지스트액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)상에서 확산하여 웨이퍼(W)상에는 도포막이 형성된다. 이 때에 웨이퍼(W)는 가장자리에서 중심부를 향하여 점차로 온도가 상승하는 것과 같은 온도분포로 설정되어 있기 때문에, 웨이퍼(W) 가장자리로 확산하는 레지스트액의 용매의 증발이 억제되어, 웨이퍼(W) 면내에서의 레지스트액의 건조의 타이밍을 균일화할 수 있다. 따라서, 면내에서 균일한 막두께의 도포막을 얻는 수 있어, 예를 들면막두께가 100nm의 박막이더라도 면내에서 균일한 막두께의 도포막을 형성할 수 있다.

다음에, 처리실(50)내의 가압상태를 해제하고 처리실(50)내의 온도를 상온으로 한 뒤에 셔터부재(140)를 상승시킴과 동시에 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 그리고, 반송장치(22)의 핀세트(41 ∼ 43)의 어느 하나가 개구부(DR)를 통하여 처리실(50)내로 삽입되어, 도포막이 형성된 웨이퍼를 처리실(50)밖으로 반출하여 레지스트 도포공정이 종료한다.

또, 스핀척(52)의 구조에 관하여는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 열파이프(HP1 ∼ HP4)의 사이에 단열재(200)를 삽입하여도 좋다. 이에 따라 각 영역 사이의 열적인 간섭을 방지할 수 있으므로 보다 정밀한 온도제어가 가능하게 된다.

또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 막두께 특성을 구하여 웨이퍼(W)상의 각 위치에 있어서의 막두께에 의거하여 스핀척(52)상의 각 위치의 온도를 개별적으로 제어하더라도 좋다. 예를 들면 도 11에 나타낸 A, B, C에 상당하는 온도 조절부에 있어서는 온도를 내리도록 제어하면 좋다.

또한, 전술한 실시예에 있어서, 처리실내의 온도를 조정하는 냉열에 의해 용매가 결로(結露)하여 레지스트액 공급노즐에 부착되는 경우에, 예를 들면 노즐에 히터 등의 온도 조정수단을 설치하여도 된다.

상기 실시예에서는, 본 발명을 반도체 웨이퍼에 레지스트액을 도포하는 장치 등에 적용한 것에 관하여 설명했지만, 반도체 웨이퍼 이외의 기판, 예를 들면 LCD기판에 레지스트액을 도포하는 장치 등에도 본 발명은 적용할 수 있다.

다음에 본 발명을 상기 시스템에 있어서, 현상처리 유닛(DEV)(60, 62)에 적용하는 실시예에 대하여 설명한다.

도 12 및 도 13은 현상처리 유닛(DEV)(60, 62)의 전체적인 구성을 나타내는 대략적인 평면도 및 대략적인 단면도이다.

상기 현상처리 유닛(DEV)(60)은 유닛의 중앙 부근에 웨이퍼(W)를 수용하는 컵(CP)이 설치되어 있다. 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하는 처리액 공급노즐(278)은 노즐 스캔암(276)에 탈착할 수 있도록 부착되어 있고, 이 노즐 캔암(276)은 컵(CP)의 외측에 부설되는 가이드 레일(274)상에서 수평으로 이동할 수 있는 수직 지지부재(275)의 상단부에 부착되어 있고, 도시하지 않은 구동부의 구동에 의해서 수직 지지부재(275)와 일체로 Y방향으로 이동한다. 처리액 공급노즐(278)에는 액공급관(279)을 통하여 도면에는 나타내지 않은 레지스트액의 액공급원에 접속되어 있다. 또한, 노즐(278)의 아래쪽에는 처리액을 토출하기 위한 토출구멍(278a)이 노즐(278)의 길이방향을 따라 1열로 복수개 설치되어 있다.

또, 컵(CP)의 외측에는 웨이퍼(W)에 현상액을 공급한 후에 그 현상액을 씻어 버리기 위한 린스액을 토출하는 린스노즐(273)이 준비되어 있고, 린스노즐(273)은 노즐 스캔암(276)에 의해서 웨이퍼(W)상으로 적시(適時)에 이동된다.

컵(CP)의 내부는 외주벽, 내주벽 및 바닥에 의해서 하나의 처리실이 형성되어 있고, 바닥에 하나 또는 복수의 드레인구(256)가 형성되어 있고, 이 드레인구(256)는 드레인관(270)을 통하여 도면에는 나타내지 않은 탱크에 접속되어 있다. 현상처리시에 있어서는 넘쳐 나오는 처리액을 폐액으로서 컵(CP)속에서 회수하여 컵(CP) 밑바닥의 드레인구(256)로부터 드레인관(270)을 통하여 도면에는 나타내지 않은 탱크로 보내게 되어 있다.

컵(CP) 내의 중심에는 반송암(41 ∼ 43)에 의하여 웨이퍼(W)를 반송할 때에 진공흡착에 의해 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부재로서 스핀척(252)이 설치되고, 이 스핀척(252)은 구동모터(254)에 의해 승강할 수 있고, 또한 웨이퍼(W)를 고정 지지한 상태에서 회전할 수 있도록 설치되어 있다.

여기에서, 스핀척(252)은 도 8에 나타내는 바와 같은 구성으로 되어 있다.

이와 같이 구성되는 현상처리 유닛(DEV)(60)에서는 웨이퍼(W)가 반송암(41 ∼ 43)으로부터 스핀척(252)으로 우선 반송되고, 그 후에 스핀척(252)이 하강하여 웨이퍼(W)를 회전시키면서 처리액 공급노즐(278)로부터 웨이퍼(W)상에 현상액이 공급된다.

그 후에 스핀척(252)의 회전이 정지되고, 소정의 시간동안 방치되어 현상이 이루어진다. 그 때에 도 14에 나타내는 바와 같이, 스핀척(252)에 있어서 웨이퍼(W)의 지지면의 가장자리에서 중심부를 향하여 온도가 점차적으로 하강하도록 스핀척(252)의 온도제어가 이루어지고 있다. 이에 따라 이 스핀척(252)상에 지지되는 웨이퍼(W)는 가장자리에서 중심부를 향하여 온도가 점차적으로 하강하는 온도 분포를 구비하게 된다. 이 결과 현상액이 공급되는 웨이퍼(W)의 온도는 균일하게 되어 균일한 현상을 할 수 있다. 그리고 그 다음에 린스처리가 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판상에 처리액을 도포하여처리액을 원심력에 의해 기판상에서 확산시킬 때에 기판은 가장자리에서 중심부를 향하여 온도가 점차적으로 상승하는 온도분포로 설정되어 있기 때문에 기판의 가장자리로 확산되는 처리액의 용매의 증발이 억제되므로 기판 면내에서 처리액의 건조 타이밍을 균일화 할 수 있다. 따라서 면내에서 균일한 막두께의 도포막을 얻을 수 있다.

Claims

기판처리장치에 있어서,

기판을 지지하는 지지면을 구비하여 상기 기판을 회전시킬 수 있도록 지지하는 지지부재와,

상기 지지부재에 의해 지지되는 기판상에 액을 공급하는 노즐과,

상기 지지면의 회전의 대략 중심에서 가장자리를 향하여 대략 동심원 모양으로 분할되는 복수의 영역에 각각 배치되는 히터와,

상기 각 히터에 대하여 각각 개별적으로 온도를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 1에 있어서,

상기 액이 레지스트액이고,

상기 제어부는, 상기 지지면의 회전의 대략 중심에서 가장자리를 향하여 각 영역의 온도가 점차적으로 하강하도록 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 1에 있어서,

상기 액이 레지스트액이고,

상기 제어부는, 기판상에 형성되는 레지스트 막두께의 특성에 의거하여 상기각 영역의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 1에 있어서,

상기 지지부재에 의해 지지되는 기판상에 상기 노즐에 의해 액을 공급하기 위한 밀폐 가능한 처리실을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 4에 있어서,

상기 처리실 내를 가압하는 가압기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 5에 있어서,,

상기 액은 처리액 및 용매를 포함하고,

상기 가압기구는 상기 용매 분위기의 기체를 상기 처리실 내로 유입하여 상기 처리실 내를 가압하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 1에 있어서,

상기 각 영역에 설치되는 복수의 온도검출기를 더 구비하고,

상기 제어부는 상기 각 온도검출기에 의해 검출되는 온도에 의거하여 상기 각 영역이 각각 원하는 온도로 되도록 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 1에 있어서,

상기 액이 현상액이고,

상기 제어부는 상기 지지면의 회전의 대략 중심에서 가장자리를 향하여 각 영역의 온도가 점차적으로 상승하도록 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 1에 있어서,

상기 지지부재에 있어서, 인접하는 상기 각 영역의 경계에 설치되는 단열부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
기판처리장치에 있어서,

기판을 지지하는 지지면을 구비하여 상기 지지면으로 기판을 지지하면서 회전할 수 있고 상기 지지면이 영역에 따라 다른 온도로 설정되는 지지부재와,

상기 지지부재에 의해 지지되는 기판상에 액을 공급하는 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 10에 있어서,

상기 지지면의 온도는 상기 기판의 가장자리에서 중심부를 향하여 온도가 점차적으로 상승하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 10에 있어서,

상기 지지면의 온도는, 지지면이 동심원 모양으로 복수의 영역으로 분할되어 상기 각각의 영역이 다른 온도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
기판을 지지하는 지지면을 구비하여 지지면으로 지지되는 기판상에 액을 공급하는 기판처리장치에 있어서,

(a) 상기 지지면의 영역에 따라 온도를 별개로 제어하는 공정과,

(b) 상기 액이 공급되는 기판을 상기 온도로 제어되는 지지면에 의하여 지지하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 13에 있어서,

상기 액이 레지스트액이고,

상기 공정(b)은 상기 지지면으로 기판을 지지·회전시키면서 기판상에 액을 공급하는 공정을 포함하고,

상기 공정(a)은 상기 기판의 가장자리에서 중심부를 향하여 상기 지지면의 온도가 점차적으로 상승하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 14에 있어서,

상기 공정(b)은 가압되는 밀폐 공간에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 15에 있어서,

상기 밀폐 공간의 가압은 상기 액에 포함되는 용매의 분위기의 기체를 밀폐 공간 내로 유입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 13에 있어서,

상기 각 영역의 온도를 검출하는 공정을 더 구비하고,

상기 공정(a)은 상기 검출되는 온도에 의거하여 상기 각 영역이 원하는 각각의 온도로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항 13에 있어서,

상기 액이 현상액이고,

상기 공정(a)은 상기 기판의 가장자리에서 중심부를 향하여, 상기 지지면의 온도가 점차적으로 하강하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.