KR20050086941A

KR20050086941A - 도포 처리 장치 및 도포막형성 방법

Info

Publication number: KR20050086941A
Application number: KR1020057011969A
Authority: KR
Inventors: 히데오 시테
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-08-30
Also published as: CN1732555A; US20060068093A1; US7790227B2; EP1577930A4; AU2003289383A1; US7575634B2; CN100380584C; WO2004059709A1; KR100954901B1; JP2004207573A; EP1577930A1; US20090258139A1; JP4318913B2

Abstract

본 발명은 도포막형성장치 및 도포막형성 방법에 관한 것으로서 레지스트 도포처리 유니트(COT)는 레지스트액이 공급되는 웨이퍼를 보지하는 스핀 척(41)과 스핀 척(41)을 수용하고 웨이퍼(W) 환경의 저부로부터 배기 하는 처리 컵(50)을 구비한다. 처리 컵(50)은 외주벽(6la)을 가지는 제 1 컵(51)과 제 1 컵(51)의 내측에 있어서 웨이퍼(W)에 둘러싸도록 배치된 기류 제어 부재(52)를 가진다. 기류제어부재(52)는 단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링 부재(62a)와 단면 대략 삼각형으로 아래에 돌기부인 하부 링 부재(62b)로 구성된 단면 대략 사각형의 형상을 갖고 외주벽((61a))과 기류제어부재(52)의 사이에 실질적으로 웨이퍼(W) 주위의 환경을 배기하기 위한 배기 유로(55)를 형성하는 기술을 제공한다.

Description

도포 처리 장치 및 도포막형성 방법{COATING DEVICE AND COATING FILM FORMING METHOD}

본 발명은 피처리 기판에 도포액을 도포해 도포막을 형성하는 도포 처리 장치 및 도포막형성 방법에 관한 것이다.

예를 들면 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는 포트리소그래피 기술을 이용해 반도체 웨이퍼에 소정의 회로 패턴을 형성하고 있다. 이 포트리소그래피공정에 있어서는 웨이퍼에 레지스트막을 형성하고 이 레지스트막을 소정의 패턴으로 노광해 노광 처리된 웨이퍼를 현상 처리하는 것에 의해 회로 패턴이 형성된다.

여기서 웨이퍼에 레지스트막을 형성하는 방법으로서는 대략 수평 자세로 보지된 웨이퍼의 중심부에 소정량의 레지스트액을 공급한 후에 웨이퍼를 고속 회전시키는 것에 의해 레지스트액을 웨이퍼 전체에 펼치는 소위 스핀 코트법이 넓게 이용되고 있다.

이러한 스핀 코트법에 의한 성막을 실시하는 장치로서 예를 들면 일본국 특개2001-189266호 공보에는 웨이퍼의 주위를 둘러싸도록 배치되고 저부로부터 강제적으로 배기를 실시하는 것에 의해 웨이퍼의 주위의 환경을 강제적으로 배기하는 처리 컵과 이 처리 컵의 내측에 있어서 웨이퍼의 외주를 둘러싸도록 배치되고 웨이퍼 부근에 발생하는 기류를 제어하는 기류 제어판을 가지는 도포 처리 장치가 개시되고 있다.

그러나 이 도포 처리 장치에 있어서는 배기 유로의 환경 채취구가 웨이퍼의 단면의 근방에 위치 하고 있기 때문에 배기 유로에 유입하는 기류에 의해 웨이퍼 주변부에서의 레지스트액의 건조가 빨라진다. 이것에 의해 웨이퍼의 중심으로부터 주변으로 향해 흐르는 레지스트액은 웨이퍼의 주변으로 퇴적하기 쉬워지기 때문에 레지스트막의 두께는 웨이퍼의 주변부 쪽이 중앙부보다 두꺼워진다.

최근 회로 패턴의 미세화와 고집적화가 진행됨에 따라 형성해야할 레지스트막의 두께가 얇아지고 있어 이와 같은 레지스트막의 두께의 불균일이 제품 비율과 제품의 품질에 큰 영향을 주게 되고 있다.

도 1은 레지스트 도포·현상 처리 시스템의 개략 구조를 나타내는 평면도이다.

도 2는 레지스트 도포·현상 처리 시스템의 개략 구조를 나타내는 정면도이다.

도 3은 레지스트 도포·현상 처리 시스템의 개략 구조를 나타내는 배면도이다.

도 4는 레지스트 도포 처리 유니트의 개략 구조를 나타내는 단면도이다.

도 5는 도 4에 나타나는 영역 A의 확대도이다.

도 6A는 비교예 1의 처리 컵의 개략 구조를 나타내는 설명도이다.

도 6B는 비교예 2의 처리 컵의 개략 구조를 나타내는 설명도이다.

도 6C는 실시 예의 처리 컵의 개략 구조를 나타내는 설명도이다.

도 7은 비교예 1과 실시 예의 처리 컵을 이용해 성막된 레지스트막의 레지스트와 3σ의 값을 나타내는 그래프이다.

도 8은 비교예 1 비교예 2 및 실시 예의 처리 컵을 이용해 성막된 각 레지스트막의 웨이퍼의 지름 방향에 있어서의 막두께 변화를 나타내는 그래프이다.

도 9는 실시 예의 처리 컵을 이용해 배기압을 변화시켰을 경우의 웨이퍼의 지름 방향에 있어서의 레지스트막의 막두께 변화를 나타내는 그래프이다.

도 10은 다른 레지스트 도포 처리 유니트의 개략 구조를 나타내는 단면도 이다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이고 두께 균일성이 뛰어난 도포막의 형성을 가능하게 하는 도포 처리 장치 및 도포막형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명의 제 1의 관점에 의하면 피처리 기판에 도포막을 형성하는 도포 처리 장치로서 피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 보지 기구와 상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급하는 도포액공급 기구와 상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판을 회전시키는 회전 기구와 상기 피처리 기판에 근접해 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 배치되고 그 수직단면 형상이 내측에서 외측으로 향함에 따라 윗쪽으로 향해 두께가 증가하고 있는 기류 제어 부재와를 구비하는 도포 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제 2의 관점에 의하면 피처리 기판에 도포막을 형성하는 도포 처리 장치로서 피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 보지 기구와 상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급하는 도포액공급 기구와 상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판을 회전시키는 회전 기구와 상기 보지 기구를 수용해 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 저부로부터 배기 가능한 처리 용기를 구비하고 상기 처리 용기는 상기 피처리 기판의 외측을 둘러싸는 외주 벽부를 가지는 제 1 컵과 단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링부와 단면 대략 삼각형으로 아래에 돌기부인 하부 링부로 구성된 단면 대략 사각형의 형상을 갖고 상기 피처리 기판의 단면에 근접하여 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 제 1 컵의 내측에 배치된 기류 제어 부재를 갖고 상기 기류 제어 부재와 상기 제 1 컵의 외주 벽부의 사이에 실질적으로 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 배기하기 위한 배기 유로가 형성되고 상기 상부 링부의 정점과 상기 외주 벽부의 상단의 사이가 상기 배기 유로의 환경 채취구로 되어 있는 도포 처리 장치가 제공된다.

이 제 2의 관점과 관련되는 도포 처리 장치에 있어서 기류 제어 부재에 있어서의 상부 링부의 내측의 저각은 24도 이상 34도 이하인 것이 바람직하고 상부 링부의 높이는 10 mm이상 18 mm이하인 것이 바람직하고 또 기류 제어 부재에 있어서의 하부 링부의 내측의 저각은 25도 이상 35도 이하인 것이 바람직하다. 상부 링부와 하부 링부는 일체인 것이 바람직하다.

제 1 컵의 외주 벽부는 통 형상의 수직벽부 및 이 수직벽부의 상단으로 연결 설치되고 내측 윗쪽에 경사진 경사벽부를 가지고 있는 것이 바람직하고 이 경사벽부와 기류 제어 부재 상부 링부의 외측 경사면은 대략 평행인 것이 바람직하다. 또 제 1 컵의 외주 벽부를 구성하는 경사벽부의 상단부 내측에는 배기 유로에 흘러든 기류의 역류를 억제하기 위한 돌기부를 설치하는 것이 바람직하다.

처리 용기는 피처리 기판의 하측으로부터 기우는 아래로 바깥쪽을 향해 퍼지는 경사벽부를 갖춘 제 2 컵을 또 구비하고 실질적으로 피처리 기판으로부터 분사되는 도포액을 아랫쪽을 향해 배출하는 배액유로가 기류 제어 부재와 제 2 컵의 경사벽부의 사이에 형성되고 기류 제어 부재와 피처리 기판 사이의 간격부가 배액유로에 있어서의 배액 채취구로 되어 있는 구성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 또한 이 제 2 컵은 경사벽부의 하단으로서 하부로 성장하는 통 형상의 수직벽부를 갖고 배기 유로와 배액유로가 제 1 컵의 외주 벽부와 제 2 컵의 수직벽부의 사이에 형성되는 동안 간격부에서 합류 하고 처리 용기의 저부로부터 배기 및 배액을 하는 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

피처리 기판으로부터 분사된 도포액이 실질적으로 하부 링부의 내측의 경사면에 충돌하는 것에 의해 배액유로에 인도되도록 또 피처리 기판의 주변 근방을 흐르는 기류가 실질적으로 상부 링부의 내측의 경사면을 따라 상승한 후에 환경 채취구로부터 배기 유로에 흘러들도록 상부 링부의 내측의 각과 하부 링부의 내측의 각이 합쳐진 정점이 피처리 기판의 표면보다 높은 위치에 있도록 기류 제어 부재를 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 3의 관점으로 피처리 기판에 도포막을 형성하는 도포 처리 장치로서 피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 보지 기구와 상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급하는 도포액공급 기구와 상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판을 회전시키는 회전 기구와 상기 보지 기구를 수용해 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 저부로부터 배기 가능한 처리 용기를 구비하고 상기 처리 용기는 상기 피처리 기판의 외측을 둘러싸는 외주 벽부를 가지는 제 1 컵과 수직 단면 대략 삼각형으로 위로 돌기부인 상부 링부와 상기 상부 링부의 내측 정점에서 외측 하부에 소정 길이 경사하는 제 1 경사부 및 상기 제 1 경사부의 하단으로서 수평 방향으로 바깥쪽으로 연장하는 수평면부 및 상기 수평면부에서 외측 하부에 경사하는 제 2 경사부를 가지는 하부 링부로 구성되고 상기 피처리 기판의 단면에 근접해 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 상기 제 1 컵의 내측에 배치된 기류 제어 부재를 갖고 상기 기류 제어 부재와 상기 제 1 컵의 외주 벽부의 사이에 실질적으로 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 배기하기 위한 배기 유로가 형성되고 상기 상부 링부의 정점과 상기 외주 벽부의 상단의 사이가 상기 배기 유로의 환경 채취구로 되어 있는 도포 처리 장치가 제공된다.

이 제 3의 관점과 관련되는 도포 처리 장치에 있어서는 기류 제어 부재 이외의 구성은 제 2의 관점과 관련되는 도포 처리 장치와 동일하게 할 수가 있다. 또 제 3의 관점과 관련되는 도포 처리 장치에 이용되고 있는 기류 제어 부재 상부 링부는 제 2의 관점과 관련되는 도포 처리 장치에 이용되고 있는 기류 제어 부재 상부 링부와 같은 구조로 할 수가 있다.

본 발명에 의하면 상기 도포 처리 장치에 의한 도포막형성 방법이 제공된다. 즉 본 발명의 제 4의 관점에 의하면 피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 공정과 수직 단면 형상이 내측에서 외측으로 향함에 따라 윗쪽으로 향해 두께가 증가하고 있는 대략 링상태의 기류 제어 부재가 상기 피처리 기판의 외주에 근접하고 또한 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 상기 피처리 기판과 상기 기류 제어 부재의 위치를 상대적으로 조정하는 공정과 상기 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급해 상기 피처리 기판을 회전시키는 것에 의해 상기 도포액을 상기 피처리 기판 전체로 확장하여 상기 피처리 기판에 도포막을 형성하는 공정을 가지는 도포막형성 방법이 제공된다.

이 도포막형성 방법에서는 기류 제어 부재로서 단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링부와 단면 대략 삼각형으로 아래에 돌기부인 하부 링부로 구성된 단면 대략 사각형의 것을 이용해 피처리 기판과 기류 제어 부재의 위치를 조정하는 공정에서는 피처리 기판 및 기류 제어 부재를 피처리 기판의 외측을 둘러싸는 외주 벽부를 갖고 그 저부로부터 배기가 가능한 처리 용기의 내부에 수용해 또 피처리 기판을 회전시켜 도포막을 형성하는 공정에서는 피처리 기판의 위쪽의 환경을 기류 제어 부재와 외주 벽부의 사이에서 처리 용기내에 취입하는 것이 바람직하다. 또한 피처리 기판과 기류 제어 부재의 위치를 조정하는 공정에서는 상부 링부의 내측의 각과 하부 링부의 내측의 각이 합쳐진 정점이 피처리 기판의 표면보다 높은 위치에 있도록 기류 제어 부재를 배치하는 것이 바람직하고 이것에 의해 피처리 기판으로부터 분사되는 도포액을 하부 링부의 내측의 경사면에 충돌시켜 처리 용기의 하부에 이끌 수가 있다.

상기 본 발명과 관련되는 도포 처리 장치 및 도포막형성 방법에 의하면 피처리 기판의 주위의 환경을 배기할 때에 발생하는 기류의 피처리 기판의 주변부로의 영향을 작게 할 수가 있기 때문에 기판 전체로 두께 분포가 균일한 도포막을 형성할 수가 있다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 여기에서는 반도체 웨이퍼에 레지스트액을 도포해 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리 유니트를 구비하고 레지스트막의 형성으로부터 현상 처리까지의 일련의 처리를 실시하는 레지스트 도포·현상 처리 장치를 예로 드는 것으로 한다.

도 1은 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)을 나타내는 개략 평면도 ; 도 2는 그 정면도 도 3은 그 배면도이다. 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)은 반송 스테이션인 카셋트 스테이션(10)과 복수의 처리 유니트를 가지는 처리 스테이션(11)과 처리 스테이션(11)에 인접해 설치되는 도시하지 않는 노광 장치의 사이에 웨이퍼(W)를 수수하기 위한 인터페이스 스테이션(12)을 구비하고 있다.

카셋트 스테이션(10)은 웨이퍼(W)를 복수매(예를 들면 25매) 수용 가능한 웨이퍼 카셋트(CR)를 재치하는 카셋트 재치대(20)를 가지고 있다. 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)에 있어서 처리해야 할 웨이퍼(W)가 수용된 웨이퍼 카셋트(CR)는 다른 시스템으로부터 카셋트 스테이션(10)의 카셋트 재치대(20)에 반입된다. 반대로 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)에 있어서의 처리를 끝낸 웨이퍼(W)가 수용된 웨이퍼(W)가 수용된 웨이퍼 카셋트(CR)는 카셋트 재치대(20)로부터 다른 시스템으로 반출된다.

카셋트 재치대(20)상에는 도 1에 나타내는 X방향을 따라 복수(도 1에서는 4개)의 위치 결정 돌기(20a)가 형성되고 있다. 웨이퍼 카셋트(CR)는 이들 위치 결정 돌기(20a)의 위치에 각각의 웨이퍼 출입구를 처리 스테이션(11) 측에 향하여 1열로 재치된다. 웨이퍼 카셋트(CR)의 내부에 있어서는 웨이퍼(W)는 대략 수평 자세에서 수직 방향(Z방향)으로 소정간격으로 배열되고 있다.

카셋트 스테이션(10)은 또 카셋트 재치대(20)와 처리 스테이션(11)의 사이에 웨이퍼(W)를 반송하는 웨이퍼 반송 기구(21)를 갖추고 있다. 이 웨이퍼 반송 기구(21)는 웨이퍼 카셋트(CR)내의 웨이퍼(W)의 배열 방향(Z방향) 및 카셋트 배열 방향(X방향)으로 이동 가능하고 이들 Z방향과 X방향으로 수직인 Y방향으로 진퇴 자유롭고 또한 수평면(X-Y면) 안에서 회전 자유로운 웨이퍼 반송용 픽(21a)을 갖추고 있다. 따라서 웨이퍼 반송용 픽(21a)은 카셋트 재치대(20)에 재치된 웨이퍼 카셋트(CR)의 소정 위치에 수용된 웨이퍼(W)에 대해서 선택적으로 액세스 할 수가 있고 또한 후술 하는 처리 스테이션(11)측의 제 3의 처리부(G₃)에 속하는 얼라인먼트유니트(ALIM) 및 익스텐션 유니트(EXT)에도 액세스 할 수 있게 되어 있다.

처리 스테이션(11)은 웨이퍼(W)에 대해서 레지스트액의 도포 및 현상을 실시할 때의 일련의 공정을 실시하기 위한 복수의 처리 유니트를 갖추고 있다. 이들 복수의 처리 유니트는 소정 위치에 다단으로 배치되고 있다. 각 처리 유니트에 있어서 웨이퍼(W)는 1매씩 처리된다. 도 1에 나타나는 바와 같이 이 처리 스테이션(11)은 중심부에 웨이퍼 반송로(22a)를 갖고 이 안에 주웨이퍼 반송 기구(22)가 설치되고 웨이퍼 반송로(22a)의 주위에 모든 처리 유니트가 배치된 구성으로 되어 있다. 이들 복수의 처리 유니트는 복수의 처리부로 나누어 지고 각 처리부에는 복수의 처리 유니트가 수직 방향을 따라 다단으로 배치되고 있다.

도 3에 나타나는 바와 같이 주웨이퍼 반송 기구(22)는 수직 방향으로 승강 자유로운 웨이퍼 반송 장치(76)를 통 형상 지지체(79)의 내측에 구비한 구조를 가지고 있다. 통 형상 지지체(79)는 도시하지 않는 모터의 회전 구동력에 의해 회전 자유롭게 되어 있고 웨이퍼 반송 장치(76)는 통 형상 지지체(79)와 일체적으로 회전 가능하게 되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(76)는 반송기대(77)의 전후방향으로 이동 자유로운 복수 라인의 보지 암(78)을 갖추고 있고 이들 보지 암(78)에 의해 각 처리 유니트간에서의 웨이퍼(W)의 수수를 실현하고 있다.

도 1에 나타나는 바와 같이 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)에 있어서는 4개의 처리부(G₁·G₂·G₃·G₄)가 웨이퍼 반송로(22a)의 주위에 실제로 배치되고 있다. 이들 가운데 제 1 및 제 2의 처리부(G₁·G₂)는 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)의 정면측(도 1에 있어서의 앞측)에 병렬로 배치되고 제 3의 처리부(G₃)는 카셋트 스테이션(10)에 인접해 배치되고 제 4의 처리부(G₄)는 인터페이스 스테이션(12)에 인접해 배치되고 있다. 또 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)에 있어서는 배후부에 제 5의 처리부(G₅₎를 배치할 수가 있게 되어 있다.

제 1의 처리부(G₁)에서는 도 2에 나타나는 바와 같이 코팅컵(CP) 내에서 웨이퍼(W)를 스핀 척(도시하지 않음)에 올려 소정의 처리를 실시하는 2대의 스피너형 처리 유니트인 레지스트 도포 처리 유니트(COT)와 레지스트의 패턴을 현상 하는 현상 처리 유니트(DEV)가 아래로부터 차례로 2단으로 중복되어 잇디. 제 2의 처리부(G₂)에서도 동일하게 2대의 스피너형 처리 유니트인 레지스트 도포 처리 유니트(COT) 및 현상 처리 유니트(DEV)가 아래로부터 차례로 2단으로 중복되어 있다. 또한 레지스트 도포 처리 유니트(COT)의 구조에 대해서는 후에 상세하게 설명 한다.

제 3의 처리부(G₃)에서는 도 3에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)를 재치대(SP)에 실어 소정의 처리를 실시하는 오픈형의 처리 유니트를 다단으로 중복할 수 있다. 즉 레지스트의 정착성을 높이기 위한 이른바 소수화 처리를 실시하는 애드히젼유니트(AD); 위치 맞춤을 실시하는 얼라인먼트 유니트(ALIM) ; 웨이퍼(W)의 반입출을 실시하는 익스텐션유니트(EXT) ; 냉각 처리를 실시하는 쿨링 플레이트 유니트(COL); 레지스트액이 도포된 웨이퍼(W) 또는 노광 처리 후의 웨이퍼(W)에 대해서 가열 처리를 실시하는 4개의 핫 플레이트 유니트(HP)가 아래로부터 차례로 8단으로 중복되어 있다. 또한 얼라인먼트유니트(ALIM) 대신에 쿨링 플레이트 유니트(COL)를 설치해 쿨링 플레이트 유니트(COL)에 얼라인먼트 기능을 갖게 해도 괜찮다.

제 4의 처리부(G₄)에서는 제 3의 처리부(G₃)와 동일하게 오븐형의 처리 유니트를 다단으로 중복되어 있다. 즉 쿨링 플레이트 유니트(COL) ; 쿨링 플레이트를 갖춘 웨이퍼 반입출부인 익스텐션션·쿨링 플레이트 유니트(EXTCOL); 익스텐션유니트(EXT) ; 쿨링 플레이트 유니트(COL) 및 4개의 핫 플레이트 유니트(HP)가 아래로부터 차례로 8단으로 중복되어 있다.

주웨이퍼 반송 기구(22)의 배후부 측에 제 5의 처리부(G₅)를 설치했을 경우 제 5의 처리부(G₅)는 안내 레일(25)을 따라 주웨이퍼 반송 기구(22)에서 볼때 옆쪽으로 이동 가능하다. 이것에 의해 제 5의 처리부(G₅)를 설치했을 경우에서도 이것을 안내 레일(25)을 따라 슬라이드 시키는 것에 의해 공간부를 확보할 수가 있기 때문에 주웨이퍼 반송 기구(22)에 대한 메인터넌스 작업을 그 뒤측으로부터 용이하게 실시할 수가 있다.

인터페이스 스테이션(12)는 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이 그 정면부에 가반성의 픽업 카셋트(PR)와 정치형의 버퍼 카셋트(BR)가 2단으로 배치되고 그 배후부에 주변 노광 장치(23)가 배치되고 그 중앙부에 웨이퍼 반송 기구(24)가 배치된 구조를 가지고 있다.

이 웨이퍼 반송 기구(24)는 웨이퍼 반송용 암(24a)을 가지고 있다. 웨이퍼 반송용 암(24a)은 양카셋트(PR·BR)와 주변 노광 장치(23)와 처리 스테이션(11)의 제 4의 처리부(G₄)에 속하는 익스텐션유니트(EXT)와 인터페이스 스테이션(12)에 인접하는 노광 장치의 웨이퍼 수수대(도시하지 않음)와 각각 액세스 할 수 있도록 Z방향으로 이동 가능하고 또한 수평면내에서 회전 자유롭고 또한 수평면내에서 진퇴 자유롭다.

상술한 레지스트 도포·현상 처리 시스템(1)에 있어서는 우선 미처리의 웨이퍼(W)를 수용하고 있는 웨이퍼 카셋트(CR)가 카셋트 재치대(20)상에 재치되고 다음에 웨이퍼 반송 기구(21)의 웨이퍼 반송용 픽(21a)이 이 웨이퍼 카셋트(CR)에 액세스하여 그곳으로부터 1매의 웨이퍼(W)를 꺼내 제 3의 처리부(G₃)의 익스텐션 유니트(EXT)에 반송한다.

이 웨이퍼(W)는 주웨이퍼 반송 기구(22)의 웨이퍼 반송 장치(76)에 의해 익스텐션 유니트(EXT)로부터 처리 스테이션(11)에 반입된다. 그 다음에 이 웨이퍼(W)는 제 3의 처리부(G₃)의 얼라인먼트유니트(ALIM)에 있어서 얼라인먼트된 후 애드히젼 처리 유니트(AD)에 반송되고 거기서 레지스트의 정착성을 높이기 위한 소수화 처리(HMDS 처리)를 한다. 이 HMDS 처리는 가열을 수반하기 때문에 HMDS 처리 후의 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(76)에 의해 쿨링 플레이트 유니트(COL)에 반송되고 거기서 냉각된다.

이렇게 하여 애드히젼 처리 유니트(AD)에서의 처리 후에 쿨링 플레이트 유니트(COL)로 냉각된 웨이퍼(W) 또는 애드히젼 처리 유니트(AD)에서의 처리를 실시하지 않는 웨이퍼(W)는 계속해 웨이퍼 반송 장치(76)에 의해 레지스트 도포 처리 유니트(COT)에 반송되고 거기서 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액이 도포되고 레지스트막(도포막)이 형성된다.

이 도포 처리 종료후 웨이퍼(W)는 제 3의 처리부(G₃) 또는 제 4의 처리부(G₄)의 핫 플레이트 유니트(HP)에 반송되고 거기서 프리베이크 처리되고 그 다음에 몇개의 쿨링 플레이트 유니트(COL)에 반송되고 거기서 냉각된다.

계속하여 웨이퍼(W)는 제 3의 처리부(G₃)의 얼라인먼트유니트(ALIM)에 반송되고 거기서 얼라인먼트된 후 제 4의 처리부(G₄)의 익스텐션 유니트(EXT)를 개입시켜 인터페이스 스테이션(12)에 반송된다.

인터페이스 스테이션(12)에 있어서 웨이퍼(W)에는 주변 노광 장치(23)에 의해 주변 노광 처리가 실시되고 이것에 의해 여분의 레지스트가 제거된다. 그 후 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(12)에 인접해 설치된 노광 장치(도시하지 않음)에 반송되고 거기서 웨이퍼(W)의 레지스트막에 소정의 패턴으로 노광 처리가 실시된다.

노광 처리가 종료한 웨이퍼(W)는 다시 인터페이스 스테이션(12)에 되돌아가고 웨이퍼 반송 기구(24)에 의해 제 4의 처리부(G₄)에 속하는 익스텐션 유니트(EXT)에 반송된다. 그리고 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(76)에 의해 제 3의 처리부(G₃) 또는 제 4의 처리부(G₄)의 호스트 플레이트 유니트(HP)에 반송되고 거기서 웨이퍼(W)에 포스트 익스포져 베이크 처리가 실시된다. 포스트 익스포져 베이크 처리에 있어서 웨이퍼(W)는 소정 온도까지 냉각되지만 웨이퍼(W)는 그 후에 필요에 따라서 쿨링 플레이트 유니트(COL)에 반송되고 거기서 또 냉각 처리된다.

그 후 웨이퍼(W)는 현상 처리 유니트(DEV)에 반송되고 거기서 노광 패턴의 현상을 한다. 현상 종료후 웨이퍼(W)는 제 3의 처리부(G₃)의 핫 플레이트 유니트(HP)에 반송되고 거기서 포스트 베이크 처리가 실시된다. 이러한 일련의 처리가 종료한 웨이퍼(W)는 제 3의 처리부(G₃)의 익스텐션 유니트(EXT)를 개입시켜 카셋트스테이션(10)에 되돌려져 웨이퍼 카셋트(CR)의 소정 위치에 수용된다.

다음에 레지스트 도포 처리 유니트(COT)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 레지스트 도포 처리 유니트(COT)의 일실시 형태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 5는 도 4안에 나타내는 영역 A의 확대도이다. 레지스트 도포 처리 유니트(COT)는 웨이퍼(W)를 대략 수평 자세로 보지하는 스핀 척(41)과 스핀 척(41)을 회전시키는 회전 기구(42)와 스핀 척(41)을 승강시키는 승강기구(43)와 스핀 척(41)을 수용하는 처리 컵(50)과 스핀 척(41)에 보지된 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액을 공급하는 레지스트 도포 노즐(91)을 구비하고 있다. 처리 컵(50)의 윗쪽으로부터는 필터 팬 유니트(FFU, 도시하지 않음)로부터 청정한 공기가 다운 플로우로서 처리 컵(50)을 향해 공급되도록 되어 있다.

레지스트 도포 노즐(91)은 노즐 보지 암(92)에 보지되고 있다. 노즐 보지 암(92)는 슬라이드 기구나 회동 기구등의 수평 방향 이동 기구와 승강기구(수직 방향 이동 기구)로 이루어지는 노즐 이동 기구(93)에 의해 웨이퍼(W)의 중심부와 처리 용기의 외측의 대피 위치(도시하지 않음)의 사이에서 이동 자유롭고 한편 웨이퍼(W)의 표면에 근접 또는 격리 자유롭게 되어 있다. 또한 레지스트 도포 노즐(91)에는 레지스트액이 레지스트 송액 장치(94)로부터 보내진다.

스핀 척(41)은 도시하지 않는 흡인 기구에 의해 웨이퍼(W)를 감압 흡착해 보지한다. 스핀 척(41)에 웨이퍼(W)를 흡착 보지해 웨이퍼(W)의 거의 중심으로 소정량의 레지스트액을 공급한 후에 스핀 척(41)을 회전 기구(42)에 의해 회전시키는 것으로 웨이퍼(W)에 레지스트막이 형성된다. 이 때 웨이퍼(W)로부터 주위에 비산하는 여분의 레지스트액을 처리 컵(50)에 의해 회수한다.

처리 컵(50)은 대략적으로 웨이퍼(W)의 외측을 둘러싸도록 배치된 제 1 컵(51)과 제 1 컵(51)의 내측에 있어서 웨이퍼(W)에 근접해 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 배치된 기류 제어 부재(52)와 웨이퍼(W)의 아래 쪽에 배치된 제 2 컵(53)으로 구성되고 있다. 또한 기류 제어 부재(52)는 그 외주의 복수지점에 설치된 연결 부재(도시하지 않음)에 의해 제 1 컵(51)에 연결 보지되고 있다.

제 1 컵(51)은 통 형상의 제 1 수직벽(71a) 및 이 제 1 수직벽(71a)의 상단으로 연결 설치되고 내측 윗쪽으로 향해 경사진 제 1 경사벽(71b)로 이루어지는 외주 벽(61a)과 제 1 수직벽(71a)의 내측에 설치된 원통형의 중간벽(61b)과 저벽(61c)을 가지고 있다. 기류 제어 부재(52)는 단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링 부재(62a) 및 단면 대략 삼각형으로 아래에 돌기부인 하부 링 부재(62b)로구성된 단면 대략 사각형의 형상을 가지고 있다. 상부 링 부재(62a)와 하부 링 부재(62b)는 일체적으로 구성되고 있어도 괜찮다. 제 2 컵(53)은 웨이퍼(W)의 아래 쪽으로부터 기우는 아래에 바깥쪽으로 확장하는 제 2 경사벽(63a)과 이 제 2 경사벽(63a)의 하단으로 연통하는 통 형상의 제 2 수직벽(63b)과 제 1 컵(51)의 중간벽(61b)의 내측에 배치된 원통형의 내주벽(63c)를 가지고 있다.

처리 컵(50)에 있어서는 외주벽(61a)과 기류 제어 부재(52)의 사이에 배기 유로(55)가 하부 링 부재(62b)와 제 2 경사벽(63a)의 사이에 배액유로(56)가 제 1 수직벽(71a)과 제 2 수직벽(63b)의 사이에 배기 유로(55)와 배액유로(56)가 합류 하는 배기/배액유로(57)가 외주벽(61a)과 중간벽(61b)의 사이에 배액실(58)이 중간벽(61b)과 내주벽(63c)의 사이에 배기실(59)이 각각 형성되고 있다. 또 저벽(61c)의 배액실(58)이 형성되고 있는 부분에는 배액구(74)가 형성되고 저벽(61c)의 배기실(59)이 형성되고 있는 부분에는 배기구(72)가 형성되고 있다. 이 배액구(74)에는 배액관(75)이 장착되고 배기구(72)에는 배기관(73)이 장착되고 있다.

배기관(73)의 하류에는 도시하지 않는 배기 장치가 설치되고 있고 웨이퍼(W)의 주위의 환경은 이 배기 장치를 가동하는 것에 의해 배기구(72)를 통해 저부로부터 배기된다. 레지스트 도포 처리 유니트(COT)에 있어서는 이 웨이퍼(W)의 주위의 환경의 배기는 실질적으로 배기 유로(55)를 통해 행해져 웨이퍼(W)를 회전시켰을 때에 웨이퍼(W)로부터 분사되는 레지스트액의 배액은 실질적으로 배액유로(56)를 통해 행해진다. 다음에 이것에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

도 5에 나타나는 바와 같이 배기 유로(55)에 있어서의 배기가 채입구(이하 「환경 채취구」라고 한다) 55a는 제 1 컵(51)의 제 1 경사벽(71b)의 상단부와 기류 제어 부재(52) 상부 링 부재(62a)의 정점 사이에 형성된다. 즉 레지스트 도포 처리 유니트(COT)에서는 환경 채취구(55a)는 웨이퍼(W)의 바깥쪽 상부에 설치된다. 또 배액유로(56)로 레지스트액이 유입하기 위한 레지스트액 채취구(56A)는 웨이퍼(W)와 기류 제어 부재(52)의 사이에 형성된다.

레지스트액 채취구(56A)의 폭(γ)은 환경 채취구(55a)의 폭(α1)보다 좁아지도록 기류 제어 부재(52)는 웨이퍼(W)에 근접해 배치되고 있다. 이 때문에 웨이퍼(W)의 주변의 환경은 환경 채취구(55a)로부터 배기 유로(55)로 유입하기 쉽지만 레지스트액 채취구(56A)를 통해 배액유로(56)로는 유입하기 어려워진다. 이와 같이 하여 실질적으로 웨이퍼(W)의 주변 환경의 배기는 배기 유로(55)를 통해 행해진다.

배기 유로(55)에 환경(가스)이 유입할 때에는 환경 채취구(55a)의 근방에서 강한 배기 기류가 발생한다. 그러나 환경 채취구(55a)는 웨이퍼(W)로부터 떨어진 위치에 형성되고 있기 때문에 배기 유로(55)에 유입하는 배기 기류의 웨이퍼(W)의 주변부로의 영향은 작아진다. 또 레지스트액 채취구(56A)에는 기류가 유입하기 어렵기 때문에 레지스트액 채취구(56A)의 근방에서는 강한 배기 기류는 발생하지 않게 된다. 이렇게 하여 레지스트 도포 처리 유니트(COT)를 이용한 레지스트막의 성막 공정에 있어서는 배기 기류에 의한 레지스트막의 주변부의 건조가 억제되기 때문에 막두께 분포의 균일성이 뛰어난 레지스트막을 얻을 수 있다.

스핀 척(41)을 회전시켰을 때에 웨이퍼(W)로부터 분사된 레지스트액은 실질적으로 하부 링 부재(62b)의 내측의 경사면에 충돌하는 것에 의해 배액유로(56)에 인도되도록 또 웨이퍼(W)의 주변부의 근방을 흐르는 기류는 실질적으로 상부 링 부재(62a)의 내측의 경사면을 따라 상승한 후에 환경 채취구(55a)로부터 배기 유로(55)에 흘러들도록 상부 링 부재(62a)의 내측의 각과 하부 링 부재(62b)의 내측의 각이 합쳐져 형성되는 정점의 높이 위치가 스핀 척(41)에 보지된 웨이퍼(W)의 표면의 높이 위치보다 예를 들면 O.1 mm~1 mm정도 높아지도록 기류 제어 부재(52)는 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해 전술한 막두께 분포를 균일하게 하는 효과를 더욱 현저하게 얻을 수 있다.

또 웨이퍼(W) 측에서의 기류가 환경 채취구(55a)에 유입하기 쉬워지도록 기류 제어 부재(52)는 기류 제어 부재(52)의 정점(상부 링 부재(62a)의 정점)이 제 1 컵(51)의 정점(제 1 경사벽(71b)의 최상부)보다 낮은 위치에 오도록 배치된다.

기류 제어 부재(52)를 구성하는 상부 링 부재(62a)의 내측의 저각(θ₁)은 24도 이상 34도 이하로 하는 것이 바람직하다. 상부 링 부재(62a)의 저각(θ₁)이 24도보다 작아지면 환경 채취구(55a)의 위치가 내려가 웨이퍼(W)에 가까워지기 때문에 배기 유로(55)에 유입하는 기류의 웨이퍼(W)의 주변부로 영향이 커져 이것에 의해 웨이퍼(W)의 주변부로 레지스트막이 두꺼워지기 쉬워진다. 반대로 상부 링 부재(62a)의 저각(θ₁)이 34도보다 커지면 웨이퍼(W) 중앙부로부터 외주로 향하는 기류가 상부 링 부재(62a)의 내측의 경사면에 충돌해 중앙부로 되돌아가도록 기류가 발생하기 쉬워져 이 기류에 포함되는 레지스트액의 미스트가 레지스트막에 부착하는 것에 의한 레지스트막의 오염이 일어나기 쉬워진다.

상부 링 부재(62a)의 외측의 저각(θ₃)은 배기 유로(55)에 일정한 폭이 확보되도록 제 1 경사벽(71b)의 경사 각도에 적합하게 정해지고 예를 들면 22도 이상 32도 이하의 범위로 할 수가 있다. 또 기류 제어 부재(52)의 내경 및 외경은 처리하는 웨이퍼(W)의 직경에 의해 변화하기 때문에 상부 링 부재(62a)의 높이도 웨이퍼(W)의 크기에 따라 적절히 적합한 값으로 설정된다. 예를 들면 웨이퍼(W)의 직경이 300 mm인 경우에는 상부 링 부재(62a)의 높이(α2)는 10 mm이상 18 mm이하(예를 들면 14mm)로 할 수가 있다.

기류 제어 부재(52)를 구성하는 하부 링 부재(62b)의 내측의 저각(θ₂)은 25도 이상 35도 이하로 하는 것이 바람직하다. 하부 링 부재(62b)의 저각(θ₂)이 35도보다 커지면 웨이퍼(W)로부터 분사된 레지스트액이 하부 링 부재(62b)의 내측의 경사벽에 충돌해 튀어올라 웨이퍼(W)의 주변부를 더럽히기 쉬워진다. 한편 저각(θ₂)이 25도보다 작아지면 웨이퍼(W)로부터 분사된 레지스트액과 이 레지스트액의 비산에 수반해 발생하는 기류가 배기 유로(55)에 이르는 것에 의해 배기 유로(55)에 있어서 기류가 어지럽혀져 배기 유로(55)를 흐르는 배기 기류가 역류 할 우려가 발생한다.

배기/배액유로(57)의 폭(β3)은 배기 유로(55)의 일부에서 있어서 제 1 수직벽(71a)과 하부 링 부재(62b)의 사이에 형성되고 있는 부분의 폭(β1) 보다 좁게 하는 것이 바람직하다. 또 배기/배액유로(57)의 폭(β3)은 배액류로(56)의 폭(β2)보다 좁은 것이 바람직하다. 이것은 배기/배액유로(57)의 폭(β3)의 폭을 넓게 하면 배기/배액유로(57)에 있어서의 흡인력이 약해져 이것에 의해 배기 유로(55)나 배액유로(56)에 있어서 기류의 혼란이 발생하기 쉬워지기 때문에 그것을 방지하기 위함이다.

배기 유로(55)에 있어서 배기 기류가 역류 해 환경 채취구(55a)로부터 웨이퍼(W)의 상공으로의 배기가 되돌리는 사태가 생겼을 경우에는 배기 기류에 포함되는 레지스트액의 미스트가 웨이퍼(W)의 표면에 부착해 레지스트막의 표면이 오염되는 문제를 일으킨다. 거기서 제 1 컵(51)의 제 1 경사벽(71b)의 상단으로 환경 채취구(55a)측에 내민 돌기부(61d)를 설치하는 것에 의해 배기 유로(55)에 흘러든 기류의 역류를 억제하는 것이 바람직하다.

상술한 구성을 가지는 레지스트 도포 처리 유니트(COT)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리는 이하에 설명하는 공정에 의해 행해진다. 우선 웨이퍼(W)를 보지한 보지 암(78)을 스핀 척(41)상에 진입시켜 그 후에 스핀 척(41)을 상승시키는 것에 의해 웨이퍼(W)는 스핀 척(41)에 보지된다. 보지 암(78)을 대피시킨 후에 스핀 척(41)을 강하시켜 웨이퍼(W)를 처리 높이로 보지한다.

레지스트 도포 노즐(91)을 웨이퍼(W)의 중심으로 이동시켜 소정량의 레지스트액을 웨이퍼(W)의 표면에 공급해 스핀 척(41)을 회전시킨다. 이것에 의해 레지스트액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주변에 확장하고 웨이퍼(W)에 다운 플로우 및 웨이퍼(W)의 주위에 발생하는 기류에 의해 레지스트막의 건조가 진행된다.

스핀 척(41)을 회전시킬 때에 웨이퍼(W)의 외주로부터 비산하는 여분의 레지스트액의 상당수는 레지스트액 채취구(56A)로부터 배액유로(56)에 들어간 후에 기류 제어 부재(52)의 하부 링 부재(62b)의 내측 경사면에 닿고 배액유로(56)와 배기/배액유로(57)을 통하여 배액실(58)에 이르러 배액구(74)와 배액관(75)를 통해 외부에 배출된다. 웨이퍼(W)의 주변의 환경은 환경 채취구(55a)로부터 배기 유로(55)에 유입 차례로 배기/배액유로(57); 배액실(58) ; 배기실(59)을 경과한 후 배기구(72)와 배기관(73)을 통해 외부에 배출된다.

또한 웨이퍼(W)로부터 분사되는 레지스트액의 일부가 기류 제어 부재(52) 상부 링 부재(62a)의 내측 경사면에 부착하는 경우가 있지만 이렇게 해 기류 제어 부재(52)에 부착한 레지스트액은 처리 컵(50)을 세정할 때에 제거된다. 또 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하기 전에 레지스트액이 웨이퍼(W)의 표면을 확장하기 쉽도록 시너등의 용제를 웨이퍼(W)의 표면에 도포하는 등의 사전 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

스핀 척(41)의 회전을 정지한 후에 스핀 척(41)을 소정의 높이까지 상승시켜 보지 암(78)을 스핀 척(41)의 하측에 진입시킨다. 그 다음에 스핀 척(41)을 강하시키면 그 도중에서 웨이퍼(W)는 스핀 척(41)으로부터 보지 암(78)에 수수된다. 보지 암(78)은 보지한 웨이퍼(W)를 몇개의 핫 플레이트 유니트(HP)에 반송해 거기서 웨이퍼(W)에 프리크 처리가 실시된다.

표 1과 도 7 및 도 8에 도 6A~도 6C에 나타내는 여러 가지의 처리 컵을 이용해 스핀 척(41)의 회전수를 변화시켜 300 mm의 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성했을 경우의 막두께 분포등의 결을 나타낸다.

도 6A~도 6C는 도 5와 동일하게 웨이퍼(W)의 외측 근방부를 나타내고 있고 그 외의 부분의 구성은 같다. 도 6A에 나타내는 비교예 1의 처리 컵은 개략 처리 컵(50)으로부터 기류 제어 부재(52)를 분리하고 또 제 1 컵(51)의 제 1 경사벽(71b)의 첨단을 웨이퍼(W)의 주변에 접근하도록 처리 컵(50)을 변형시킨 구조를 가지고 있다. 비교예 1의 처리 컵을 구성하는 제 1 컵을 도 6A에서는 부호(89)로 나타낸다. 도 6B에 나타내는 비교예 2의 처리 컵은 개략 처리 컵(50)을 처리 컵(50)으로부터 기류 제어 부재(52); 상부 링 부재(62a)를 분리하여 하부 링 부재(62b)를 남기고 또한 도 4에 나타낸 제 1 컵(51)의 제 1 경사벽(71b)의 첨단을 웨이퍼(W)의 주변에 접근하도록 변형시킨 것(이것을 「 제 1 컵(89')」으로 한다)을 가지고 있다. 도 6C에 나타내는 실시 예의 처리 컵은 도 4 및 도 5에 나타내는 본 발명과 관련되는 처리 컵(50)과 같다.

표 1

회전수	장치	렌지(nm)	3σ(nm)
800rpm	비교예 1	24.93	14. 86
	비교예 2	12. 80	7. 54
	실시예	4. 00	3. 56
1OOOrpm	비교예 1	12. 10	7. 02
	비교예 2	5. 93	3. 20
	실시예	2. 27	1. 88
1 200rpm	비교예 1	7. 40	4. 08
	비교예 2	3. 73	2. 08
	실시예	1. 67	1. 27
1500rpm	비교예 1	4. 07	2. 13
	비교예 2	1. 71	1. 09
	실시예	0. 97	0. 70
1 800rpm	비교예 1	2. 53	1. 39
	비교예 2	1. 40	0. 79
	실시예	1. 13	0.70

웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막의 막두께 측정은 웨이퍼(W)의 외주 단면으로부터 3 mm 내측의 원주상의 점을 최외주 측정점으로 하고 이 원주내의 직경상의 복수 지점에서 실시했다. 표 1은 그 측정 결과의 레지스트 및 3 σ의 값을 나타내고 있다. 여기서 「렌지」는 측정한 값의 최대치와 최소치의 차이를 나타내고 있고또 막두께의 최대치는 최외주(즉 웨이퍼(W)의 외주 단면으로부터 3 mm 내측의 원주상)의 값이기 때문에 이 레지스트의 값이 작다고 하는 것은 레지스트막의 외주부의 튀어오름이 작다고 하는 것을 나타내고 있다. 또 「3σ」는 막두께 분포의 표준 편차이고 이 값이 작은 것은 레지스트막의 두께 균일성이 뛰어난 것을 나타내고 있다.

이 표 1에 나타나는 바와 같이 비교예 1 보다 비교예 2의 경우에서 레지스트 및 3σ의 값은 작고 또한 실시 예의 경우에 레지스트 및 3σ의 값이 더욱 작아지고 있는 것을 알수 있다. 비교예 1 및 비교예 2에서는 실시예와 비교해 환경 채취구가 웨이퍼(W)의 단면에 가까운 위치에 있기 때문에 웨이퍼(W)의 주변부에서는 배기 기류의 영향에 의해 레지스트막이 건조하기 쉬워져 이것에 의해 레지스트막이 두꺼워졌다고 생각된다. 또한 비교예 1은 비교예 2와 비교해 수직 방향으로 흐르는 기류가 웨이퍼(W)의 주변부에 해당해 레지스트막을 건조시키는 것으로 웨이퍼(W) 주변부에서 레지스트막이 두꺼워지는 것이라고 생각된다.

도 7은 비교예 2와 실시예에 대해서 웨이퍼(W)의 외주 단면으로부터 2 mm ; 3 mm ; 5 mm의 위치에서의 렌지와 3σ의 값을 나타낸 그래프이다. 이 도 7에서 실시예에서는 웨이퍼(W)의 주변부에 있어서의 레지스트막의 튀어오름이 억제되고 있는 것을 알수 있다.

도 8은 스핀 척(41)의 회전수를 800 rpm로 했을 경우의 웨이퍼(W)의 지름 방향에 있어서의 레지스트막의 막두께 변화를 나타내고 있다. 도 8에서 실시 예의 경우에 웨이퍼(W)의 주변부에 있어서의 레지스트막의 튀어오름 억제되고 있는 것을 알수 있다. 이들 도 7 및 도 8에서 실시 예의 처리 컵(50)을 이용하는 것에 의해 웨이퍼(W) 전체에서 막두께가 균일한 레지스트막을 형성할 수가 있는 것을 알수 있다. 또한 도 8에 나타나는 바와 같이 실시 예의 경우에는 비교예 1·2와 비교하면 전체적으로 막두께가 1O nm 얇아지고 있지만 이것은 회전수나 회전 시간을 조절하는 것에 의해 소정의 막두께로 좁힐 수가 있다.

도 9는 스핀 척(41)의 회전수를 일정으로서 배기구(72)에 있어서의 배기압을 변화시켰을 경우의 레지스트막의 막두께를 웨이퍼(W)의 외주 단면으로부터 3 mm 내측의 원주상의 점을 최외주 측정점으로서 이 원주내의 직경상의 복수 지점에서 측정한 결과(렌지 및 3σ)를 나타내고 있다. 배기구(72)에 있어서의 배기압을 변화시키면 배기 유로(55)와 배액유로(56)에 있어서의 배기압이 변화하지만 도 9에 나타나는 바와 같이 레지스트막의 두께에는 이러한 배기압의 변화의 영향은 대부분 나타나지 않는 것이 확인되었다.

이것은 레지스트막의 두께를 일정에 유지하면서 확실히 웨이퍼(W)의 주위의 환경의 배기를 실시할 수가 있는 것을 나타내고 있다.

이상 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명해 왔지만 본 발명은 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들면 기류 제어 부재의 형상은 도 4 및 도 5에 나타낸 형상으로 한정되는 것은 아니다. 도 10은 기류 제어 부재(52')를 갖춘 처리 컵(50')을 가지는 레지스트 도포 처리 유니트(COT')의 개략 단면도이다. 이 레지스트 도포 처리 유니트(COT')와 먼저 설명한 레지스트 도포 처리 유니트(COT)라는 것은 처리 컵이 구비하는 기류 제어 부재의 형상이 다른 이외는 같은 구조를 가지고 있다. 처리 컵(50')가이 구비하는 기류 제어 부재(52')는 수직 단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링 부재(62a)와 상부 링 부재(62a)의 내측 정점에서 외측 하부에 소정 길이 경사하는 제 1 경사부(81a) 및 이 제 1 경사부(81a)의 하단으로서 수평 방향으로 바깥쪽에 연재 하는 수평면부(81b) 그리고 이 수평면부(81b)의 외측단으로부터 외측 하부에 경사하는 제 2 경사부(81c)를 가지는 하부 링 부재(62b')로 구성되고 있다. 상부 링 부재(62a)와 하부 링 부재(62b')는 일체인 것이 바람직하다.

상부 링 부재(62a)는 처리 컵(50)과 처리 컵(50')으로 공통이다. 하부 링 부재(62b')의 제 1 경사부(81a)는 웨이퍼(W)로부터 분사된 레지스트액을 하부에 이끄는 기능을 한다. 처리 컵(50')에서는 처리 컵(50)과 비교하면 제 2 컵(53)과 하부 링 부재(62b')의 사이에 형성되는 배액유로(56)'의 폭이 넓어진다. 이것은 먼저 설명한 것처럼 처리 컵(50)에 있어서 배기/배액유로(57)의 폭(β3)은 배액유로(56)의 폭(β2)보다 좁은 것이 바람직한 것을 고려하면 배액/배기 특성에 악영향을 주는 것은 아니다. 따라서 기류 제어 부재(52')를 가지는 처리 컵(50')을 갖춘 레지스트 도포 처리 유니트(COT')를 이용하는 것에 의해서도 웨이퍼(W)에 형성되는 레지스트막의 막폭 균일성을 높일 수가 있다. .

또 예를 들면 레지스트 도포 처리 유니트(COT) 등에 있어서는 보지 암(78)이 승강 자유롭기 때문에 스핀 척(41)을 승강시키는 일 없이 웨이퍼(W)를 보지하는 위치를 일정하게 고정해 스핀 척(41)과 보지 암(78) 사이에 웨이퍼(W) 수수를 할 때에 처리 컵(50)을 웨이퍼(W)의 수수의 장해가 되지 않게 승강시켜도 괜찮다.

기판은 반도체 웨이퍼로 한정되지 않고 FPD(플랫 패널 디스플레이) 용의 유리 기판도 좋다. 또 도포액은 레지스트액에 한정되는 것은 아니고 예를 들면 층간 절연막을 스핀 코트법에 의해 형성하기 위해서 사용되는 물약으로서도 좋다.

이상 설명한 것처럼 본 발명의 도포 처리 장치는 반도체 웨이퍼등의 기판에 레지스트막등의 도포막 형성에 매우 적합하다.

Claims

피처리 기판에 도포막을 형성하는 도포 처리 장치로서,

피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 보지 기구와,

상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급하는 도포액공급 기구와,

상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판을 회전시키는 회전 기구와,

상기 피처리 기판에 근접해 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 배치되고 그 수직 단면 형상이 내측에서 외측으로 향함에 따라 윗쪽으로 향해 두께가 증가하고 있는 기류 제어 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
피처리 기판에 도포막을 형성하는 도포 처리 장치로서 피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 보지 기구와,

상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급하는 도포액공급 기구와,

상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판을 회전시키는 회전 기구와,

상기 보지 기구를 수용해 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 저부로부터 배기 가능한 처리 용기를 구비하고,

상기 처리 용기는,

상기 피처리 기판의 외측을 둘러싸는 외주 벽부를 가지는 제 1 컵과,

단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링부와 단면 대략 삼각형으로 아래에 돌기부인 하부 링부로 구성된 단면 대략 사각형의 형상을 갖고 상기 피처리 기판의 단면에 근접해 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 상기 제 1 컵의 내측에 배치된 기류 제어 부재를 갖고,

상기 기류 제어 부재와 상기 제 1 컵의 외주 벽부의 사이에 실질적으로 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 배기하기 위한 배기 유로가 형성되고 상기 상부 링부의 정점과 상기 외주 벽부의 상단의 사이가 상기 배기 유로의 환경 채취구로 되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 기류 제어 부재에 있어서의 상부 링부의 내측의 저각은 24도 이상 34도 이하인 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 기류 제어 부재에 있어서의 상부 링부의 높이는 10 mm이상 18 mm이하인 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 기류 제어 부재에 있어서의 하부 링부의 내측의 저각은 25도 이상 35도 이하인 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치
청구항 2에 있어서,

상기 상부 링부와 상기 하부 링부는 일체인 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 제 1 컵의 외주 벽부는 통 형상의 수직벽부 및 상기 수직벽부의 상단으로 연결 설치되고 내측 윗쪽에 경사진 경사벽부를 가지는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 7에 있어서,

상기 경사벽부는 상기 상부 링부의 외측 경사면과 대략 평행인 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 제 1 컵의 외주 벽부를 구성하는 상기 경사벽부의 상단부 내측에 상기 배기 유로에 유입한 기류의 역류를 억제하기 위한 돌기부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 처리 용기는 상기 피처리 기판의 하측으로부터 경사지는 아래에 바깥쪽으로 향해 확장하는 경사벽부를 구비한 제 2 컵을 더 구비하고,

실질적으로 상기 피처리 기판으로부터 분사되는 도포액을 하부로 향하여 배출하는 배액유로가 상기 기류 제어 부재와 상기 제 2 컵의 경사벽부의 사이에 형성되고 상기 기류 제어 부재와 상기 피처리 기판 사이의 간격부가 상기 배액유로에 있어서의 배액 채취구로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 제 2 컵은 상기 경사벽부의 하단에서 아래쪽으로 늘어나는 통 형상의 수직벽부를 더 갖고,

상기 배기 유로와 상기 배액유로가 상기 제 1 컵의 외주 벽부와 상기 제 2 컵의 수직벽부의 사이에 형성되는 사이 간격부에서 합류 하고 상기 처리 용기의 저부로부터 배기 및 배액이 행해지는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 피처리 기판으로부터 분사된 도포액이 실질적으로 상기 하부 링부의 내측의 경사면에 충돌하는 것에 의해 상기 배액유로에 인도되도록 상기 상부 링부의 내측의 각과 상기 하부 링부의 내측의 각이 합쳐진 정점이 상기 피처리 기판의 표면보다 높은 위치에 있도록 상기 기류 제어 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 피처리 기판의 주변 근방을 흐르는 기류가 실질적으로 상기 상부 링부의 내측의 경사면을 따라 상승한 후에 상기 환경 채취구로부터 상기 배기 유로에 유입하도록 상기 상부 링부의 내측의 각과 상기 하부 링부의 내측의 각이 합쳐진 정점이 상기 피처리 기판의 표면보다 높은 위치에 있도록 상기 기류 제어 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
피처리 기판에 도포막을 형성하는 도포 처리 장치로서,

피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 보지 기구와,

상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급하는 도포액공급 기구와,

상기 보지 기구에 보지된 피처리 기판을 회전시키는 회전 기구와,

상기 보지 기구를 수용하고 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 저부로부터 배기 가능한 처리 용기를 구비하고,

상기 처리 용기는,

상기 피처리 기판의 외측을 둘러싸는 외주 벽부를 가지는 제 1 컵과,

수직 단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링부와 상기 상부 링부의 내측 정점에서 외측 아래쪽에 소정 길이 경사하는 제 1 경사부 및 상기 제 1 경사부의 하단에서 수평 방향으로 바깥쪽에 연장 하는 수평면부 및 상기 수평면부에서 외측 아래쪽에 경사하는 제 2 경사부를 가지는 하부 링부로 구성되고 상기 피처리 기판의 단면에 근접하여 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 상기 제 1 컵의 내측에 배치된 기류 제어 부재를 갖고,

상기 기류 제어 부재와 상기 제 1 컵의 외주 벽부의 사이에 실질적으로 상기 피처리 기판의 주위의 환경을 배기하기 위한 배기 유로가 형성되고 상기 상부 링부의 정점과 상기 외주 벽부의 상단의 사이가 상기 배기 유로의 환경 채취구로 되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 처리 장치.
피처리 기판을 대략 수평 자세로 보지하는 공정과,

수직 단면 형상이 내측에서 외측으로 향함에 따라 윗쪽으로 향해 두께가 증가하고 있는 대략 링형상의 기류 제어 부재가 상기 피처리 기판의 외주에 근접하고 또한 상기 피처리 기판의 외주를 둘러싸도록 상기 피처리 기판과 상기 기류 제어 부재의 위치를 상대적으로 조정하는 공정과

상기 피처리 기판의 표면에 소정의 도포액을 공급하고 상기 피처리 기판을 회전시키는 것에 의해 상기 도포액을 상기 피처리 기판 전체에 확장하여 상기 피처리 기판에 도포막을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 도포막형성 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 기류 제어 부재로서 단면 대략 삼각형으로 위에 돌기부인 상부 링부와 단면 대략 삼각형으로 아래에 돌기부인 하부 링부로 구성된 단면 대략 사각형의 것을 이용하여,

상기 피처리 기판과 상기 기류 제어 부재의 위치를 조정하는 공정에서는 상기 피처리 기판 및 상기 기류 제어 부재를 상기 피처리 기판의 외측을 둘러싸는 외주 벽부를 갖고 그 저부로부터 배기가 가능한 처리 용기의 내부에 수용하고,

상기 피처리기판을 회전시켜 도포막을 형성하는 공정에서는 상기 피처리 기판의 상측의 환경을 상기 기류제어부재와 상기 외주 벽부의 사이에서 상기 처리 용기내에 넣는 것을 특징으로 하는 도포막형성 방법.
청구항 16에 있어서,

상기 피처리 기판과 상기 기류제어부재 위치를 조정하는 공정에서는 상기 기류제어부재를 상기 상부 링부의 내측의 각과 상기 하부 링부의 내측의 각이 합쳐진 정점이 상기 피처리기판 표면보다 높은 위치에 있도록 배치하는 것을 특징으로 하는 도포막형성 방법.