KR20090056805A - 도포처리장치 - Google Patents

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KR20090056805A
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가즈오 사카모토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판의 회전에 의해 발생하는 에크만 와류를 위쪽으로 배기하고, 도포 얼룩(칼깃 자국)을 방지한다.
스핀척에 유지된 웨이퍼에, 도포액을 토출하여 처리를 행하는 도포처리장치에 있어서, 배기 기구(20)는, 회전에 의해 웨이퍼 표면을 흐르는 기류의 난류 및 천이영역(에크만 와류)으로부터 웨이퍼 둘레가장자리쪽의 위쪽의 전체둘레를 덮는 안쪽 후드부(21) 및 내통부(22)를 가진 내부 컵(23)과, 에크만 와류의 위쪽의 전체둘레를 덮는 바깥쪽 후드부(24) 및 외통부(25)를 가진 외부 컵(26)과, 내부 컵 및 외부 컵의 배기 통로(27a,27b,28)에 각각 연통하는 배기 펌프(31,32)와, 스핀척의 모터(2), 배기 펌프의 구동을 제어하는 콘트롤러(40)를 구비하고, 웨이퍼 표면에 도포액이 토출된 후, 웨이퍼가 회전했을 때에, 배기 펌프를 구동하고, 이때, 외부 컵의 배기 통로의 배기량을, 내부 컵의 배기 통로의 배기량보다 많게 하여, 에크만와류의 기류를 위쪽으로 배기한다.

Description

도포처리장치{COATING PROCESSING APPARATUS}
이 발명은, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 도포액을 도포하는 도포처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하에 웨이퍼라고 한다)의 바탕막 위에 도포액인 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포처리, 웨이퍼 표면에 소정의 회로 패턴이 노광되는 노광처리, 노광후의 웨이퍼를 현상액에 의해 현상하는 현상처리, 및 웨이퍼의 바탕막 등을 식각하는 에칭 처리 등이 행하여지고 있다.
종래의 도포처리장치는, 처리 용기의 내부에 설치한 연직축 둘레에 회전 가능한 스핀척상에 웨이퍼를 유지하고, 웨이퍼를 회전시키면서 레지스트액을 웨이퍼 표면에 공급하여 레지스트막을 형성하고 있다. 이 도포처리장치에서는, 고속 회전시에 레지스트액이 미스트가 되어 웨이퍼의 바깥쪽으로 비산한 후에, 처리 용기의 안둘레면에 충돌하여, 되튀는 것에 의해 웨이퍼에 재부착할 우려가 있다. 그 때문에, 처리 용기의 위쪽에 웨이퍼 주위를 배기하는 배기 후드를 설치하여, 상기 미스 트를 강제적으로 외부로 배기할 필요가 있다. 그러나, 배기 유량을 증가하는 것에 의해서 미스트를 신속하게 처리 용기의 외부로 배출할 수 있는 반면, 처리 용기로부터의 배기 유량이 증가되면, 웨이퍼 주변에 있어서의 레지스트의 건조가 촉진되어 주변부의 막두께가 두꺼워져, 웨이퍼 중앙부와 주변부에서 막두께가 불균일해진다고 하는 문제가 있었다.
상기 문제를 해결하는 수단으로서, 처리 용기의 위쪽에 웨이퍼 주위를 배기하도록 배치된 메인 후드의 위쪽에 후드 개구와의 높이를 자유롭게 조정하는 서브 후드를 배치한 구조나, 상기 서브 후드의 후드 개구면적을 자유롭게 조정하는 구조가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
상기 특허 문헌 1에 기재된 도포처리장치에 의하면, 웨이퍼 주위의 배기 유량을 조정하는 것에 의해서 웨이퍼의 중앙부와 주변부에 있어서의 막두께 분포의 불균일을 억제할 수 있다.
[특허 문헌 1]
일본 공개특허 평9-10658호 공보(특허청구범위, 도 1, 도 2, 도 4, 도 5)
그런데, 도포처리장치에 있어서, 웨이퍼를 고속 회전하면, 웨이퍼 표면을 흐르는 기류가 난류 및 천이영역[에크만(Ekman) 와류라고도 불린다]이 되고, 이 에크만 와류에 의해 도포막이 웨이퍼 전체 면에서의 균일한 건조가 이루어지지 않는 현상이 발생하고, 이 현상에 의해 도포막 두께의 균일성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 도포 얼룩(칼깃 자국)이 발생하는 문제가 있다. 한편, 에크만 와류가 발생하는 위치는 회전계의 레이놀즈수(Reynolds number)의 식으로부터 구할 수 있다. 즉, 회전 원반에서의 레이놀즈수(Re)는, 다음 식으로 표시된다.
Re=r2×ω×(ρ/μ) … (1)
여기서,
r ; 반경 위치
ω ; 회전각
ρ ; 밀도(공기의 경우; 0.00119g/㎤)
μ ; 점도(공기의 경우; 181μP)이다.
상기 레이놀즈수의 식으로부터 에크만 와류가 발생하는 반경 위치를 구한다. 그러나, 종래, 일반적인 도포기에서는, 레이놀즈수의 값이 약 28만을 넘는 조건에서 칼깃 자국이 발생하기 시작하므로, 웨이퍼 사이즈가 지름이 커지면, 웨이퍼의 둘레가장자리로부터 안쪽으로 에크만 와류가 발생한다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술은, 웨이퍼 주위의 바깥쪽으로 배기하는 방식이기 때문에, 에크만 와류가 발생하는 위치의 난류가 남은 상태의 배기가 되어, 레지스트의 건조의 균일을 도모할 수 없고, 도포 얼룩(칼깃 자국)을 일으킬 우려가 있다.
따라서, 상기 도포 얼룩(칼깃 자국)을 없애려면, 웨이퍼를 저속으로 회전시키는 것이 행해지지만, 저속에서는 건조 속도를 빠르게 할 수 없어, 처리시간이 길어지는 문제가 있다.
이 발명은, 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 기판의 고속 회전시에 발생하는 에크만 와류 부분의 위쪽으로 배기를 행하여 에크만 와류의 기류를 위쪽으로 배기함으로써, 막두께의 균일을 도모할 수 있도록 한 도포처리장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 도포처리장치는, 처리 용기내에 배치되고, 기판의 표면을 윗면으로 하여 유지하는 기판 유지대와, 상기 기판 유지대를 연직축 둘레로 회전시키는 회전구동기구와, 상기 기판 유지대에 유지된 기판의 표면을 향하여 도포액을 토출하는 노즐과, 상기 기판 유지대에 유지된 기판의 둘레를 배기하는 배기 기구를 구비한 도포처리장치에 있어서, 상기 배기 기구는, 상기 기판 유지대에 유지된 기판의 회전에 기인하여 기판 표면을 흐르는 기류의 난류 및 천이영역으로부터 기판 둘레가장자리쪽의 위쪽의 전체둘레를 덮는 안쪽 후드부 및 상기 기판 유지대의 측방을 덮는 내통부를 가진 내부 컵과, 상기 기판 표면을 흐르 는 기류의 난류 및 천이영역의 위쪽의 전체둘레를 덮는 바깥쪽 후드부 및 상기 내부 컵의 내통부를 덮는 외통부를 가진 외부 컵과, 상기 내부 컵에 설치된 안쪽 배기 통로에 연통(連通)하는 제1 배기장치와, 상기 외부 컵에 설치된 바깥쪽 배기 통로에 연통하는 제2 배기장치와, 상기 회전구동기구, 제1 및 제2 배기장치의 구동을 제어하는 제어수단을 구비하여 이루어지고, 상기 제어수단으로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 노즐로부터 기판 표면에 도포액이 토출된 후, 상기 회전구동기구에 의해 기판이 회전했을 때에, 상기 제1 및 제2 배기장치를 구동하고, 이때, 상기 외부 컵의 바깥쪽 배기 통로의 배기량을, 내부 컵에 설치된 안쪽 배기 통로의 배기량보다 많게 하여, 상기 난류 및 천이영역의 기류를 위쪽으로 배기하는 것을 특징으로 한다(청구항 1 ).
이렇게 구성함으로써, 노즐로부터 기판 표면에 도포액이 토출된 후, 회전구동기구에 의해 기판을 회전했을 때에, 기판의 회전에 기인하여 발생하는 기판 표면을 흐르는 기류의 난류 및 천이영역(에크만 와류)의 기류를 위쪽으로부터 외부 컵의 바깥쪽 배기 통로를 통하여 배기하고, 에크만 와류로부터 기판 바깥둘레쪽의 기류를 내부 컵의 안쪽 배기 통로를 통하여 배기할 수 있다.
이 발명에 있어서, 상기 외부 컵에 설치된 바깥쪽 배기 통로에 배기량 조정 밸브를 사이에 설치하고, 상기 배기량 조정 밸브의 개도(開度)를 상기 제어수단으로부터의 제어 신호에 기초하여 조정 가능하도록 형성하는 것이 바람직하다(청구항 2).
이렇게 구성함으로써, 기판의 회전 속도에 따라 배기 유량을 조정할 수 있 다.
또한, 상기 내부 컵의 내통부 및 외부 컵의 외통부에 기판 반입출구를 설치함과 동시에, 이 기판 반입출구를 폐색하는 셔터를 개폐 가능하도록 형성해도 좋다(청구항 3).
이렇게 구성함으로써, 내부 컵의 내통부 및 외부 컵의 외통부에 설치된 기판 반입출구를 통하여 기판 반송 수단과 기판 유지대의 사이에서 기판을 주고 받을 수 있다.
또한, 상기 내부 컵 및 외부 컵을 일체로 형성하고, 이 일체형 컵을 처리 용기의 상부에 대해서 탈착 가능하도록 형성하여도 좋다(청구항 4).
이렇게 구성함으로써, 기판의 크기나 회전 속도를 바꾸어 처리하는 경우에 있어서의 최적인 내부 컵 및 외부 컵을 선택하여 장치에 설치할 수 있다.
또한, 상기 내부 컵 및 외부 컵을 기판 유지대의 상부에서 처리 용기에 대해서 승강이 가능하도록 형성함과 동시에, 승강기구에 의해서 승강시키도록 해도 좋다(청구항 5).
이렇게 구성함으로써, 내부 컵 및 외부 컵을 기판 유지대의 위쪽으로 이동시킨 상태에서, 기판 반송 수단과 기판 유지대의 사이에서 기판을 주고 받을 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 이 발명의 도포처리장치는, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 아래에 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 기판의 회전에 기인하여 발생하는 기판 표면을 흐르는 에크만 와류를 위쪽으로부터 외부 컵의 바깥쪽 배기 통로를 통하여 배기하고, 에크만 와류로부터 기판 바깥둘레쪽의 기류를 내부 컵의 안쪽 배기 통로를 통하여 배기하므로, 에크만 와류에 의한 도포 얼룩(칼깃 자국)을 방지함과 동시에, 도포막 두께의 균일화를 도모할 수 있다. 또한, 에크만 와류에 의한 도포 얼국(칼깃 자국)이 발생하지 않는 고속 회전 처리가 가능해지므로, 처리 효율의 향상을 도모할 수 있다.
(2) 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 기판의 회전 속도에 따라 배기 유량을 조정할 수 있으므로, 상기 (1)에 더하여, 또한 처리 조건이 다른 도포 처리에 대응할 수 있다.
(3) 청구항 3, 5에 기재된 발명에 의하면, 상기 (1), (2)에 더하여, 내부 컵 및 외부 컵의 구조를 복잡하게 하지 않고, 기판 반송 수단과 기판 유지대 사이에서 기판을 주고 받을 수 있다.
(4) 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 상기 (1)∼(3)에 더하여, 또한 기판의 크기나 회전 속도를 바꾸어 처리하는 경우에 있어서의 최적인 내부 컵 및 외부 컵을 선택하여 장치에 설치할 수 있다.
이하에, 이 발명의 최량의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 이 발명에 관한 도포처리장치의 제1 실시형태를 도시한 개략 단면 도, 도 2는, 상기 도포처리장치에 있어서의 기체의 흐름 상태를 도시한 개략 평면도이다.
상기 도포처리장치는, 처리 용기(10)내에 배치되고, 기판인 반도체 웨이퍼(W){이하에 웨이퍼(W)라고 한다}의 표면을 윗면으로 하여 유지하는 기판 유지대인 스핀척(1)과, 스핀척(1)을 연직축 둘레로 회전시키는 회전구동기구인 모터(2)와, 스핀척(1)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면을 향하여 도포액(레지스트액)을 토출하는 도포 노즐(3)과, 스핀척(1)에 유지된 웨이퍼(W)의 주위를 배기하는 배기 기구(20)를 구비하고 있다.
상기 배기 기구(20)는, 스핀척(1)에 유지된 웨이퍼(W)의 회전에 기인하여 웨이퍼 표면을 흐르는 기류의 난류 및 천이영역(에크만 와류)의 기류로부터 웨이퍼 둘레가장자리쪽의 위쪽의 전체둘레를 덮는 안쪽 후드부(21) 및 스핀척(1)의 측방을 덮는 내통부(22)를 가진 내부 컵(23)과, 웨이퍼 표면을 흐르는 에크만 와류의 위쪽의 전체둘레를 덮는 바깥쪽 후드부(24) 및 내부 컵(23)의 내통부(22)를 덮는 외통부(25)를 가진 외부 컵(26)과, 내부 컵(23)에 설치된 제1 및 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)에 연통하는 제1 배기장치인 제1 배기 펌프(31)와, 외부 컵(26)에 설치된 바깥쪽 배기 통로(28)에 연통하는 제2 배기장치인 제2 배기 펌프(32)를 구비하고 있다.
이 경우, 바깥쪽 배기 통로(28)는, 내부 컵(23)의 내통부(22)와 외부 컵(26)의 외통부(25) 사이에 형성되는 환상(環狀) 통로(28a)와, 내부 컵(23)의 내통부(22)의 하단과 외부 컵(26)의 외통부(25)의 하단을 연결하는 환상(環狀) 바닥 부(29)의 4개소에 설치된 연통구(28b)를 통하여 연통하는 외부 배기 통로(28c)로 구성되어 있다. 또한, 바깥쪽 배기 통로(28)의 외부 배기 통로(28c)에는, 제2 배기 펌프(32)와의 사이 부위에 배기량 조정 밸브(33)가 설치되어 있다.
또한, 상기 내부 컵(23)과 외부 컵(26)은, 내부 컵(23)의 내통부(22)의 하단과 외부 컵(26)의 외통부(25)의 하단을 연결하는 환상 바닥부(29)에 의해서 일체로 형성되어 있다. 이렇게 일체로 형성되는 일체형의 내부 컵(23)과 외부 컵(26)은, 외부 컵(26)의 외통부(25)의 상단부 측면에 돌출형성되는 부착 브래킷(34)을 도포 장치의 고정 단차부(35)에 탈착 가능하도록 얹어 놓고, 볼트 등의 고정 부재(도시하지 않음)로 고정함으로써, 장치에 설치된다.
또한, 내부 컵(23)의 내통부(22)와 외부 컵(26)의 외통부(25)가 대향하는 위치에는 웨이퍼 반입출구(36)가 설치되어 있으며, 외부 컵(26)의 외통부(25)에 설치된 웨이퍼 반입출구(36)는, 도시하지 않은 승강기구에 의해서 승강되는 셔터(37)에 의해서 개폐 가능하게끔 폐색되도록 구성되어 있다. 따라서, 셔터(37)를 개방한 상태로, 스핀척(1)과 웨이퍼 반송 아암(4)의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고 받을 수 있다.
한편, 상기 처리 용기(10)는, 상기 내부 컵(23)과 외부 컵(26) 아래쪽에 연접(連接)하는 통형상의 용기 본체(11)와, 용기 본체(11)의 하부 안쪽에 있어서 한쪽으로부터 다른 쪽을 향하여 내리막 구배를 가지고 배치되는 바닥판(12)과, 바닥판(12)의 중앙부쪽에 세워 설치하는 원통벽(13)의 상단부에 설치되고, 스핀척(1)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 이면에 레지스트액의 침입을 저지하는, 바깥면이 지름확 대된 테이퍼면(14a)을 가진 환상(環狀)의 침입 저지 부재(14)와, 내부 컵(23)의 내통부(22)의 사이에 제1 안쪽 배기 통로(27a)를 형성하고, 침입 저지 부재(14)의 지름확대 테이퍼면(14a)의 사이에 제2 안쪽 배기 통로(27b)를 형성하는 환상의 배기 분산 부재(15)를 구비한다. 한편, 바닥판(12)에는, 제1 및 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)와 연통하는 배기구(16)가 설치되어 있다. 한편, 침입 저지 부재(14)에는, 웨이퍼(W)의 에지부 및 이면을 세정하는 에지, 이면 린스 노즐(도시하지 않음)이 장착되어 있다.
상기 배기구(16)에는 내부 배기관(17)을 통해 제1 배기장치인 제1 배기 펌프(31)가 접속되어 있다. 또한, 바닥판(12)의 가장 최저부에는 드레인구(18)가 설치되어 있으며, 이 드레인구(18)에 드레인관(19)이 접속되어 있다. 한편, 바닥판(12)의 중앙부에는 스핀척(1)의 회전축(1a)이 기수밀(氣水密)한 상태로 자유롭게 회전하도록 관통하고 있다.
상기 도포 노즐(3)의 이동 기구(도시하지 않음)와, 레지스트액 공급원의 개폐밸브(도시하지 않음)와, 모터(2), 배기량 조정 밸브(33), 제1 및 제2 배기 펌프(31,32)는 각각 제어수단인 콘트롤러(40)와 전기적으로 접속되어 있으며, 콘트롤러(40)로부터의 제어 신호에 기초하여, 도포 노즐(3)로부터 웨이퍼 표면에 레지스트액이 토출된 후, 모터(2)에 의해 웨이퍼(W)가 고속 회전, 예를 들면 회전 속도 3000rpm로 회전했을 때에, 제1 및 제2 배기 펌프(31,32)가 구동됨과 동시에, 배기량 조정 밸브(33)의 개도가 조정되도록 되어 있다. 한편, 배기할 때는, 외부 컵(26)의 바깥쪽 배기 통로(28)의 배기량을, 내부 컵(23)에 설치된 제1 및 제2 안 쪽 배기 통로(27a,27b)의 배기량보다 많게 하여, 상기 난류 및 천이영역(에크만 와류)의 기류를 위쪽, 즉 외부 컵(26)의 바깥쪽 후드부(24)로 배기하고, 바깥쪽 배기 통로(28)를 통하여 외부로 배기한다. 이에 따라, 에크만 와류에 의한 도포 얼룩(칼깃 자국)을 해소할 수 있다. 또한, 에크만 와류로부터 웨이퍼(W)의 바깥둘레쪽의 기류는 내부 컵(23)의 제1, 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)를 통하여 외부로 배기된다.
상기와 같이 해서, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 발생하는 난류 및 천이영역(에크만 와류)의 기류를 외부 컵(26)의 바깥쪽 후드부(24)로 배기하고, 에크만 와류로부터 웨이퍼(W)의 바깥둘레쪽의 기류를 내부 컵(23)의 제1, 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)를 통하여 외부에 배기하려면, 내부 컵(23)의 안쪽 후드부(21)의 웨이퍼측단부로부터의 치수와, 외부 컵(26)의 바깥쪽 후드부(24)의 웨이퍼측단부로부터의 치수를, 처리에 제공되는 웨이퍼(W)의 크기 및 회전 속도에 따라 에크만 와류가 발생하는 위치로 설정할 필요가 있다. 또한, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수의 설정에 더하여, 제1, 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)와 바깥쪽 배기 통로(28)의 배기량의 조건을 설정할 필요가 있다.
다음에, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수의 설정과, 제1, 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)와 바깥쪽 배기 통로(28)의 배기량의 조건에 대해서, 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 도 5는, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수와 배기부를 도시한 주요부 확대 단면도이고, 도 5에 있어서, 바깥쪽 배기 통로(28)의 배기량;a, 제1 안쪽 배기 통로(27a)의 배기량;b, 제2 안쪽 배기 통 로(27b)의 배기량;c, 내부 컵(23)의 안쪽 후드부(21)의 웨이퍼 바깥둘레 단부로부터의 치수;e, 외부 컵(26)의 바깥쪽 후드부(24)의 웨이퍼 바깥둘레 단부로부터의 치수;d로 한다. 또한, 도 6은, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 배기부의 기체의 흐름을 도시한 주요부 확대 단면도, 도 7은, 실험 결과에 기초한 배기부에서의 배기량과 칼깃 자국과의 관계를 도시한 그래프이다. 한편, 도 7에 나타내는 실험은, 300mm사이즈 웨이퍼로 회전수 3000rpm로의 효과를 조사한 것으로, d, e=0, d, e=20mm 및 d=50mm, e=20mm의 3개의 타입에 대해서 바깥쪽 배기 통로(28)의 개도를 100%인 것과, 30%인 것의 조건에 대하여 칼깃 자국의 폭을 조사한 것이다. 한편, 배기량의 비율은, 개도 100%의 경우는, a>b+c가 되지만, 개도 30%의 경우는 a<b+c가 된다.
상기 실험의 결과, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수가 d=e=0, 즉, 웨이퍼(W)의 바깥둘레로부터 바깥으로 바깥쪽 및 안쪽 배기 통로(28,27a,27b)의 배기구가 있는 경우, 칼깃 자국이 폭 35mm정도 발생한다. 그 상태에서는 배기량을 줄여 개도 30%로 해도, 전체 개방의 개도 100%로 해도 큰 차이가 없다. 이로부터, 배기의 효과가 없음을 알 수 있다.
다음에, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수가 d=e=20mm, 즉, 웨이퍼(W)의 바깥둘레로부터 20mm 안쪽까지 바깥쪽 및 안쪽 배기 통로(28,27a,27b)의 배기구의 위치를 이동시킨 경우, 칼깃 자국의 폭이 개도 30%에서 15mm, 개도 100%에서 6mm였다.
다음에, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수가 d=50mm, e=20mm, 즉, 웨이 퍼(W)의 바깥둘레로부터 20mm 안쪽까지 안쪽 배기 통로(27a,27b)의 배기구의 위치를 이동시키고, 웨이퍼(W)의 바깥둘레로부터 50mm 안쪽까지 바깥쪽 배기 통로(28)의 배기구의 위치를 이동시킨 경우, 칼깃 자국 폭이 개도 30%의 조건에서 4mm, 개도 100%의 조건에서는 칼깃 자국은 발생하지 않게 된다.
상기 실험의 결과로부터, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수를 d=50mm, e=20mm로 하고, 개도 100%(a>b+c)로 하는 것이, 칼깃 자국의 방지 효과에 불가결함을 알 수 있다.
다음에, 상기 실험에 의한 에크만 와류가 발생하는 위치를 뒷받침하는 해석에 대하여 설명한다. 먼저, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수를 설정하려면, 상술한 회전계의 레이놀즈수의 식에 기초하여 에크만 와류가 발생기는 위치를 구한다. 즉, 회전 원반으로의 레이놀즈수(Re)는, 상술한 바와 같이, 다음 식으로 표시된다.
Re=r2×ω×(ρ/μ) … (1)
여기서,
r ; 반경 위치(cm)
ω ; 회전각(라디안)
ρ ; 밀도(공기의 경우; 0.00119g/㎤)
μ ; 점도(공기의 경우; 181μP)이다.
또한, 상술한 바와 같이, 종래, 일반적인 도포기에서는, 레이놀즈수의 값이 약 28만을 넘는 조건에서 칼깃 자국이 발생하기 시작하고 있었다. 예를 들면, 웨이퍼 반경 사이즈가 rw일 때, 칼깃 자국이 발생하지 않고 회전시킬 수 있는 최고 회전수 ωmax는 식(1)을 사용하여, 식 (2)로 표시된다.
280000=(rw)2×ωmax×(0.00119/181×10-6)
ωmax=280000×181×10-6/0.00119/(rw)2 … (2)
이 발명의 수법을 이용하는 것에 의해서 칼깃 자국을 해소할 수 있으므로, ωmax는 1.2∼2배 정도까지 큰 값으로 개선하는 것이 가능해진다. 다만, 배기구의 장소는, 종래의 칼깃 자국이 발생하는 반경 위치 rc에, 대응한 배치가 필요하다. 그 위치는, 식 (2)에서 얻어진 ωmax에 대해서, 여기서 A배의 개선을 도모하고, 우선은 그 때의 rc를 식 (1)에 의해 계산한다.
280000=(rc)2×(A×ωmax)×(0.00119/181×10-6)
(rc)2=(rw)2/A
rc=rw/A1/2 … (3)
즉, 웨이퍼 반경 사이즈의 A-1/2배의 반경 위치에서 칼깃 자국이 발생하게 된다.
상기 실험에 의해, 이 위치의 전후 15mm 정도의 범위에 새롭게 배기구를 설치하는 것에 의해, 칼깃 자국을 발생시키는 원인이 되고 있는 에크만 와류의 발생 을 경감할 수 있다. 따라서, 외부 컵(26) 및 내부 컵(23)의 치수, d 및 e의 값은 식 (4), 식 (5)로 표시된다.
d=rw-rc+15 … (4)
e=rw-rc-15 … (5)
그런데, 여기서 300mm웨이퍼(웨이퍼 반경 사이즈 rw=15cm)에 있어서, 개선율 A를 1.7배로 했을 때의 계산을 행한다.
식 (2)로부터, ωmax의 값을 계산하면,
ωmax≒188.5(라디안)가 된다. 이것을 회전수로 환산하면, 188.5÷2π×60≒1800(rpm)에 해당된다. 1.7배의 개선율로 하여, 한계의 회전수는 3000rpm까지 가능해진다.
배기구의 위치를 계산하면, 식 (3)으로부터,
rc≒0.77×15=l1.6(cm)
즉, 웨이퍼 중심으로부터 116mm의 위치에서 에크만 와류가 발생한다. 이것은, 웨이퍼 바깥둘레보다 34mm안쪽의 위치가 된다.
따라서, 식 (4), 식 (5)로부터, d, e의 값이 구체적으로 구해진다.
d=0.23×15+15≒5(cm)
e=0.23×15-15≒2(cm)
이상의 이유에 의해, 300mm웨이퍼를 회전수 3000rpm로 도포 처리하는 경우, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)의 치수를 d=50mm, e=20mm로 하는 것이 적합하다.
한편, 개선율을 1.7배로 했는데, 개선율을 1.7배보다 크게 하는 것도 가능하 지만, 이 값은, 배기량과 관계 있기 때문에, 공장 시설의 배기 능력을 고려하여, 함부로 큰 수치로 할 수 없다.
이어서, 상기와 같이 구성된 이 발명과 관련된 도포처리장치의 구체적인 동작 형태에 대해서, 표 1을 참조하여 설명한다.
[표 1]
스텝 시간(s) 공급(토출) 회전수(rpm) 상부 배기
1 2.0 0 OFF
2 4.0 레지스트 0 OFF
3 1.0 0 OFF
4 22.0 3000 ON
5 5.0 에지, 이면 린스 1000 OFF
6 1.0 1000 OFF
7 5.0 2000 OFF
8 1.0 0 OFF
먼저, 셔터(37)를 하강하여 웨이퍼 반입출구(36)를 개방하고, 웨이퍼 반송 아암(4)에 의해서 반송된 웨이퍼(W)를 스핀척(1)에 받아 넘긴다(스텝 1). 그 후, 웨이퍼 반송 아암(4)은 컵 바깥으로 후퇴하고, 셔터(37)가 웨이퍼 반입출구(36)를 폐색한다. 다음에, 도포 노즐(3)을 웨이퍼(W)의 중심 위쪽으로 이동하여, 도포 노즐(3)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부를 향하여 레지스트액을 공급(토출)한다(스텝 2). 레지스트액의 공급을 4초(s)간 행한 후, 모터(2)에 의해 스핀척(1)이 회전하여 웨이퍼(W)를 고속 회전(3000rpm)함과 함께, 제1 및 제2 배기 펌프(31,32)가 구동하여, 바깥쪽 배기 통로(28) 및 제1, 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)로부터 웨이퍼(W)의 상부를 배기한다(스텝 4). 이 때, 바깥쪽 배기 통로(28)의 배기량을 제1, 제2 안쪽 배기 통로(27a,27b)의 배기량보다 많게 한다. 이렇게 배기함으로써, 웨이퍼(W)의 고속 회전에 기인하여 발생하는 웨이퍼 표면을 흐르는 기류의 난류 및 천 이영역(에크만 와류)의 기류를 위쪽으로부터 외부 컵(26)의 바깥쪽 배기 통로(28)를 통하여 배기하고, 에크만 와류에서 웨이퍼 바깥둘레쪽의 기류를 내부 컵(23)의 제1 및 제2 안쪽 배기 통로를 통하여 배기할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 표면의 칼깃 자국을 방지할 수 있어 웨이퍼 전체면의 도포막을 균일하게 할 수 있다.
도포막을 형성한 후, 웨이퍼(W)의 회전수를 1000rpm로 하고, 상부 배기를 정지한 상태로, 도시하지 않는 에지, 이면 린스 노즐로부터 웨이퍼(W)의 에지부 및 이면에 린스액을 공급하고, 세정 처리를 행한다(스텝 5). 그 다음에, 웨이퍼(W)를 고속 회전(2000rpm)으로 하여 웨이퍼(W)에 부착한 린스액을 털어내어 건조한다(스텝 7).
건조 처리를 행한 후, 모터(2)의 구동을 정지하고, 이어서, 셔터(37)를 개방하여, 개방된 웨이퍼 반입출구(36)로부터 컵 내로 진입하는 웨이퍼 반송 아암(4)이 스핀척(1)으로부터 웨이퍼(W)를 받아들여 컵 내로부터 웨이퍼(W)를 반출한다.
한편, 상기 실시형태에서는, 내부 컵(23)과 외부 컵(26)이 일체형으로 형성되고, 외부 컵(26)에 설치된 웨이퍼 반입출구(36)를 폐색하는 셔터(37)를 개방하여, 웨이퍼 반송 아암(4)과 스핀척(1)의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고받는 경우에 대하여 설명했지만, 다른 구조로 하고, 웨이퍼 반송 아암(4)과 스핀척(1)의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고받는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)을 스핀척(1)의 상부에서 처리 용기(10)에 대해서 승강이 가능하도록 형성하고, 외부 컵(26)의 외통부(25)의 측면에 돌출형성된 브래킷(38)에 승강기구, 예를 들면 승강 실린더(39)의 피스톤 로드(39a)의 선단부를 연결한 구조 로 해도 좋다. 이렇게 구성함으로써, 승강 실린더(39)를 구동하여 내부 컵(23) 및 외부 컵(26)을 처리 용기(10)에 대해서 상승시켜 스핀척(1)의 위쪽을 개방하고, 이 상태로, 웨이퍼 반송 아암(4)과 스핀척(1) 사이에서 웨이퍼(W)를 주고 받을 수 있다.
한편, 상기 실시형태에서는, 내부 컵(23)과 외부 컵(26)이 일체형으로 형성되어 있지만, 웨이퍼(W)의 크기나 처리시의 회전수에 따라서 외부 컵(26) 및 내부 컵(23)의 치수(d,e)가 다른 경우에도 대응할 수 있도록 할 필요가 있다. 이러한 경우에는, 외부 컵(26) 및 내부 컵(23)의 치수(d,e)가 다른 여러 종류의 컵을 준비해 두고, 필요에 따라서 최적인 치수의 컵과 교환하면 좋다.
도 1은 이 발명에 관한 도포처리장치의 제1 실시형태를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 상기 도포처리장치에 있어서의 기체의 흐름 상태를 도시한 개략 평면도이다.
도 3은 이 발명에 있어서의 웨이퍼의 반송부의 일례를 도시한 개략 사시도이다.
도 4는 웨이퍼의 반송부의 다른 예를 도시한 개략 사시도이다.
도 5는 이 발명에 있어서의 배기부의 주요부 확대 단면도이다.
도 6은 이 발명에 있어서의 배기부의 기체의 흐름을 도시한 주요부 확대 단면도이다.
도 7은 이 발명에 있어서의 배기부의 배기량과 칼깃 자국의 폭과의 관계를 도시한 그래프이다.
[부호의 설명]
W : 반도체 웨이퍼(기판) 1 : 스핀척(기판 유지대)
2 : 모터(회전구동기구) 3 : 도포 노즐
4 : 웨이퍼 반송 아암(기판 반송 아암)
10 : 처리 용기 20 : 배기 기구
21 : 안쪽 후드부 22 : 내통부
23 : 내부 컵 24 : 바깥쪽 후드부
25 : 외통부 26 : 외부 컵
27a : 제1 안쪽 배기 통로 27b : 제2 안쪽 배기 통로
28 : 바깥쪽 배기 통로
31 : 제1 배기 펌프(제1 배기장치)
32 : 제2 배기 펌프(제2 배기장치)
33 : 배기량 조정 밸브 34 : 부착 브래킷
35 : 고정단부
36 : 웨이퍼 반입출구(기판 반입출구)
37 : 셔터 38 : 브래킷
39 : 승강 실린더 39a : 피스톤 로드
40 : 콘트롤러(제어수단)

Claims (5)

  1. 처리 용기내에 배치되고, 기판의 표면을 윗면으로 하여 유지하는 기판 유지대와, 상기 기판 유지대를 연직축 둘레로 회전시키는 회전구동기구와, 상기 기판 유지대에 유지된 기판의 표면을 향하여 도포액을 토출하는 노즐과, 상기 기판 유지대에 유지된 기판의 둘레를 배기하는 배기 기구를 구비하는 도포처리장치에 있어서,
    상기 배기 기구는, 상기 기판 유지대에 유지된 기판의 회전에 기인하여 기판 표면을 흐르는 기류의 난류 및 천이영역으로부터 기판둘레 가장자리쪽의 위쪽의 전체둘레를 덮는 안쪽 후드부 및 상기 기판 유지대의 측방을 덮는 내통부를 가진 내부 컵과, 상기 기판 표면을 흐르는 기류의 난류 및 천이영역의 위쪽의 전체둘레를 덮는 바깥쪽 후드부 및 상기 내부 컵의 내통부를 덮는 외통부를 가진 외부 컵과, 상기 내부 컵에 설치된 안쪽 배기 통로에 연통하는 제1 배기장치와, 상기 외부 컵에 설치된 바깥쪽 배기 통로에 연통하는 제2 배기장치와, 상기 회전구동기구, 제1 및 제2 배기장치의 구동을 제어하는 제어수단을 구비해서 이루어지고,
    상기 제어수단으로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 노즐로부터 기판 표면에 도포액이 토출된 후, 상기 회전구동기구에 의해 기판이 회전했을 때에, 상기 제1 및 제2 배기장치를 구동하고, 이때, 상기 외부 컵의 바깥쪽 배기 통로의 배기량을, 내부 컵에 설치된 안쪽 배기 통로의 배기량보다 많게 하여, 상기 난류 및 천이영역의 기류를 위쪽으로 배기하는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 컵에 설치된 바깥쪽 배기 통로에 배기량 조정 밸브를 사이에 설치하고, 상기 배기량 조정 밸브의 개도를 상기 제어수단으로부터의 제어 신호에 기초하여 조정 가능하도록 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 컵의 내통부 및 외부 컵의 외통부에 기판 반입출구를 설치함과 동시에, 이 기판 반입출구를 폐색하는 셔터를 개폐 가능하도록 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도포처리장치
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 컵 및 외부 컵을 일체로 형성하고, 이 일체형 컵을 처리 용기의 상부에 대해서 탈착 가능하도록 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 컵 및 외부 컵을 기판 유지대의 상부에서 처리 용기에 대해서 승강 가능하도록 형성함과 동시에, 승강기구에 의해서 승강시키는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107833852A (zh) * 2013-09-27 2018-03-23 东京毅力科创株式会社 液处理装置
KR20220070854A (ko) * 2020-11-23 2022-05-31 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20220072014A (ko) * 2020-11-23 2022-06-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20220072016A (ko) * 2020-11-23 2022-06-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5954266B2 (ja) * 2013-06-27 2016-07-20 東京エレクトロン株式会社 塗布膜形成装置
CN116984194A (zh) * 2023-09-27 2023-11-03 宁波润华全芯微电子设备有限公司 一种晶圆涂胶单元风道结构

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62225268A (ja) * 1986-03-26 1987-10-03 Hitachi Ltd 塗布装置
JPH0910658A (ja) * 1995-06-27 1997-01-14 Hitachi Ltd 塗布方法および塗布装置
JPH09122558A (ja) * 1995-11-06 1997-05-13 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 回転式塗布装置
JPH10247633A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Toshiba Corp 基板処理装置
JP4043444B2 (ja) * 2004-02-18 2008-02-06 東京エレクトロン株式会社 塗布処理装置及び塗布処理方法
JP4421501B2 (ja) * 2005-03-25 2010-02-24 東京エレクトロン株式会社 加熱装置、塗布、現像装置及び加熱方法
JP4933945B2 (ja) * 2006-04-18 2012-05-16 東京エレクトロン株式会社 液処理装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107833852A (zh) * 2013-09-27 2018-03-23 东京毅力科创株式会社 液处理装置
KR20220070854A (ko) * 2020-11-23 2022-05-31 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20220072014A (ko) * 2020-11-23 2022-06-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20220072016A (ko) * 2020-11-23 2022-06-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치
US11656557B2 (en) 2020-11-23 2023-05-23 Semes Co., Ltd. Apparatus for treating substrate
US11782348B2 (en) 2020-11-23 2023-10-10 Semes Co., Ltd. Apparatus for treating substrate

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