KR20110068835A - 액처리 장치, 도포 현상 장치, 도포 현상 방법 및 기억매체 - Google Patents

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KR20110068835A
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야스히로 사카모토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 웨이퍼(기판)에 대하여 소수화 처리가 정상적으로 행해졌는지의 여부를 확실하게 판정할 수 있는 액처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
소수화 처리를 행한 집적 회로 형성용 웨이퍼에 레지스트 토출 노즐(67)로부터 레지스트(처리액)를 공급하여 도포막을 형성하는 레지스트 도포 유닛(액처리 장치)은, 웨이퍼를 수평으로 유지하는 회전 가능한 기판 유지부와, 이 기판 유지부에 유지된 웨이퍼를 둘러싸는 컵(포위 부재)과, 웨이퍼의 집적 회로 형성 영역의 외부에서의 소수화된 표면에 순수(검사액)를 공급하는 순수 공급부(60)와, 웨이퍼에 공급된 순수를 촬상하는 카메라(촬상부)(7)와, 촬상한 순수의 화상에 기초하여 웨이퍼가 정상적으로 소수화 처리된 것인지의 여부를 판정하는 판정 프로그램(판정부)(95)을 구비하고 있다.

Description

액처리 장치, 도포 현상 장치, 도포 현상 방법 및 기억매체{LIQUID PROCESSING DEVICE, COATING/DEVELOPING APPARATUS, COATING/DEVELOPING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 소수화 처리를 행한 집적 회로 형성용 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 도포막을 형성하는 액처리 장치와, 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상액에 의해 현상 처리하는 도포 현상 장치 및 도포 현상 방법과, 이 방법에 이용하는 프로그램을 저장한 기억매체에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」로 생략함)에 레지스트를 도포하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상액에 의해 현상 처리를 행하는 도포 현상 장치에는, 웨이퍼에 소수화 처리를 행하는 유닛을 설치하는 경우가 있다. 이러한 소수화 처리는, 웨이퍼의 표면에 소수화 처리 가스, 예컨대 헥사메틸디실라잔[hexamethyldisilazane(이하, 간단히 「HMDS」로 생략함)] 가스를 분무하여 웨이퍼의 표면을 소수성으로 변화시키는 처리이다. 이러한 처리는, 하지막과 도포막의 밀착성을 향상시키는 것이며, 일반적으로는, 레지스트의 종류에 따라서 필요한 처리이지만, 반사 방지막을 도포하기 전에 행하는 경우도 있다.
상기 소수화 처리를 행하는 장치(1)에서는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 우선 처리 용기(11) 안에 설치한 배치대(12)에 웨이퍼(W)를 배치한 후, 가스 공급원(13)으로부터 캐리어 가스 공급관(14)을 통해 HMDS액을 저류한 탱크(15) 안에 질소 가스인 캐리어 가스를 통기시킨다. 이것에 의해 탱크(15) 안의 HDMS액의 기화가 촉진되고, 캐리어 가스와 함께 HMDS 가스가 공급관(16)을 통해 처리 용기(11) 안의 처리 공간(11s)에 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면이 소수화 처리된다.
이러한 소수화 처리 장치(1)에 있어서 웨이퍼(W)에 대하여 소수화 처리가 정상적으로 행해졌는지의 여부를 판정하는 방법으로서는, 캐리어 가스 공급관(14)에 설치한 유량계(18)에 의해 캐리어 가스의 유량을 계측하고, 이 유량 계측값에 기초하여, 간접적으로, 처리 공간(11s)에 공급한 HMDS 가스의 양을 추정하는 것을 행하고 있다. HMDS 가스의 양을 직접 측정하지 않는 이유는, HMDS 가스는 가연성 가스이기 때문에, 열선식인 유량계를 적용하기 어려운 사정이 있기 때문이다.
그러나, HMDS 가스의 유량을 간접적으로 판단하는 방법에서는, 탱크(15)에 HMDS액이 저류되어 있지 않은 경우, 또는 HMDS 가스 공급관(16)이 손상된 것에 기인하여 HMDS 가스가 샌 경우 등에는, 이들을 검출할 수 없는 문제가 있었다. 이 때문에, 웨이퍼에 소수화 처리가 정상적으로 행해지지 않은 채 레지스트막이 형성되고, 패턴이 형성되기 때문에, 그 로트 전체가 불량품이 될 우려가 있었다. 또한, 특허문헌 1의 단락 0004에는, 레지스트 도포를 행하기 전의 기판의 소수성을, 기판 표면에 적하한 물의 접촉각을 지표로 하여 추정하는 것이 기재되어 있지만, 구체적인 설명은 되어 있지 않다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2001-291655호 공보
본 발명은, 이러한 배경 하에 이루어진 것으로, 그 목적은 기판에 대하여 소수화 처리가 정상적으로 행해졌는지의 여부를 확실하게 판정할 수 있는 액처리 장치를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 기판에 대한 소수화 처리의 문제점에 기초하는 로트 불량을 저감 또는 방지할 수 있고, 또한 작업 처리량의 저하를 억제하는 도포 현상 장치 및 도포 현상 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 액처리 장치는, 소수화 처리를 행한 집적 회로 형성용 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 도포막을 형성하는 액처리 장치에 있어서,
상기 기판을 수평으로 유지하는, 회전 가능한 기판 유지부와,
이 기판 유지부에 유지된 기판을 둘러싸는 포위 부재와,
상기 기판의 집적 회로 형성 영역의 외부에서의 소수화된 표면에 검사액을 공급하는 검사액 공급부와,
상기 기판에 공급된 검사액을 촬상하는 촬상부와,
촬상한 검사액의 화상에 기초하여 상기 기판이 정상적으로 소수화 처리된 것인지의 여부를 판정하는 판정부를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구체예로서 예컨대 다음의 구성을 들 수 있다.
(1) 검사액 공급부는, 미리 설정된 양의 검사액을 상기 기판에 공급하는 공급 기구를 포함하고 있다.
(2) 촬상부는, 예컨대 상기 기판에 공급된 상기 검사액을 평면에서 보아 또는 측면에서 보아 촬상하도록 설치되어 있다.
(3) 상기 기판을 상기 포위 부재보다 높은 위치에 유지하기 위해, 상기 기판 유지부가 승강 가능한 것과 상기 기판 유지부에 유지된 기판의 이면을 밀어 올려 유지하는 승강 기구를 포함하는 것 중 하나 이상의 구성을 포함하고, 상기 촬상부는, 상기 기판이 포위 부재보다 높은 위치에 유지되어 있는 상태에서 검사액을 촬상하도록 설치되어 있다.
(4) 상기 노즐은, 이동 기구에 의해 이동 가능하게 구성되고, 상기 촬상부는, 이 이동 기구에 설치되어 있다.
(5) 상기 도포막은, 예컨대 레지스트막 또는 반사 방지막이다.
(6) 상기 판정부에서 기판이 정상적으로 소수화 처리되어 있지 않는 것으로 판정되었을 때에 이상을 통지하는 이상 통지부를 포함하고 있다.
본 발명의 도포 현상 장치는, 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상액에 의해 현상 처리하는 도포 현상 장치에 있어서,
복수매의 기판을 수납한 캐리어가 외부로부터 반입되고, 현상 후의 기판을 캐리어에 수납하여 외부에 반출하기 위한 캐리어 블록과,
이 캐리어 블록으로부터 전달된 기판의 표면을 소수화 처리하기 위한 소수화 처리 유닛과,
소수화 처리된 기판에 대하여 처리액을 공급하여, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 도포막을 형성하는 액처리 장치와,
노광 후의 기판에 대하여 현상액을 공급하여 현상 처리를 행하는 현상 유닛을 포함하며
상기 액처리 장치로는, 상기한 본 발명의 액처리 장치가 이용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 도포 현상 방법은, 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상액에 의해 현상 처리하는 도포 현상 방법에 있어서,
상기 기판에 대하여 소수화 처리 유닛에서 소수화 처리를 행하는 공정과,
소수화 처리된 기판을 액처리 유닛에 반입하는 공정과,
상기 액처리 유닛 안에서 기판에 있어서 집적 회로 형성 영역의 외부에서의 소수화된 표면에 검사액을 공급하는 공정과,
상기 기판에 공급된 검사액을 촬상부에서 촬상하는 공정과,
상기 촬상부에서 촬상된 검사액의 화상에 기초하여 상기 기판이 정상적으로 소수화 처리되었는지의 여부를 판정부에서 판정하는 공정과,
상기 기판에 공급된 검사액을, 기판 유지부에 의해 기판을 회전시킴으로써 제거하는 공정과,
상기 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 레지스트 패턴을 형성하기 위한 도포막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기억매체는, 기판에 대하여 처리액을 공급하여, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 도포막을 형성하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상 처리를 행하는 도포 현상 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램이 기억된 기억매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기한 본 발명에 따른 도포 현상 방법을 실시하기 위한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 소수화 처리가 행해진 기판에 대하여 도포막을 형성하는 액처리 장치에 있어서, 검사액을 기판에 공급하고, 상기 검사액을 촬상하여 그 촬상 결과에 기초하여 접촉각에 대응하는 정보를 파악하고 있기 때문에, 기판에 대하여 소수화 처리가 정상적으로 행해졌는지의 여부를 확실하게 판정할 수 있다. 또한 원래 처리액을 다루는 액처리 장치 안에서 검사액을 취급하고 있기 때문에, 다른 장치에서라면 문제의 원인이 될 수 있는 문제, 즉 장치 안에 액이 넘쳐흐르거나, 부착되어 더러워진다고 하는 문제가 발생하지 않는다. 그리고 이 액처리 장치를 도포 현상 장치에 내장하는 것에 의해, 이른바 인라인으로 소수화 처리를 판정할 수 있기 때문에, 작업 처리량의 저하를 억제하면서, 로트 불량을 저감 또는 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도포 현상 장치에 노광 장치가 접속된 레지스트 패턴 형성 시스템을 도시하는 전체 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 레지스트 패턴 형성 시스템의 개관 사시도.
도 3은 도 1에 도시한 레지스트 패턴 형성 시스템의 전체 측면도.
도 4는 도 1에 도시한 레지스트 패턴 형성 시스템을 구비하고, 본 발명에 따른 액처리 장치를 적용한 제1 실시형태의 레지스트 도포 유닛을 도시하는 설명도.
도 5는 도 4에 도시한 레지스트 도포 유닛의 사시도.
도 6은 도 4에 도시한 레지스트 도포 유닛의 제어계를 도시하는 설명도.
도 7은 도 4에 도시한 레지스트 도포 유닛의 작용을 도시하는 설명도.
도 8은 도 7과 같은 도면.
도 9는 본 발명에 따른 액처리 장치에 사용하는 웨이퍼(기판)를 도시하는 평면도.
도 10은 웨이퍼에 정상적인 소수화 처리가 되었는지의 여부를 판정하기 위해 지표로 하는 물방울의 접촉각을 도시하는 설명도.
도 11의 (a)는 웨이퍼가 정상적으로 소수화 처리된 경우의 물방울을 도시하는 설명도, (b)는 웨이퍼가 정상적으로 소수화 처리되지 않은 경우의 물방울을 도시하는 설명도.
도 12는 스핀코팅에 의해 웨이퍼에 레지스트막을 형성할 때를 도시하는 설명도.
도 13은 도 1에 도시한 레지스트 패턴 형성 시스템을 구비하고, 본 발명에 따른 액처리 장치를 적용한 제2 실시형태의 레지스트 도포 유닛의 주요부를 도시하는 사시도.
도 14는 도 13에 도시한 레지스트 도포 유닛의 작용을 도시하는 설명도.
도 15는 도 14와 같은 도면.
도 16의 (a)는 웨이퍼가 정상적으로 소수화 처리된 경우의 물방울을 도시하는 설명도, (b)는 웨이퍼가 정상적으로 소수화 처리되지 않은 경우의 물방울을 도시하는 설명도.
도 17은 제2 실시형태의 변형예를 도시하는 설명도.
도 18은 종래의 소수화 처리 장치를 도시하는 설명도.
(도포 현상 장치의 제1 실시형태)
본 발명의 액처리 장치를 적용한 도포 현상 장치의 제1 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 본 발명의 도포 현상 장치의 실시형태는, 기판인 웨이퍼에 대하여 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 유닛(소수화 처리 장치)과, 웨이퍼 표면의 소수성을 조사하는 기능을 갖는 레지스트 도포 유닛(액처리 장치)을 구비하고 있다. 레지스트 도포 유닛의 상세 구조에 대해서는 뒤에서 상술하는 것으로 하고, 우선, 도포 현상 장치의 전체 구성에 대해서 간단히 설명해 둔다.
도 1은 도포 현상 장치(101)에 노광 장치(C4)가 접속된 레지스트 패턴 형성 시스템(100)의 평면도를 도시하고 있고, 도 2는 이 시스템(100)의 사시도이다. 또한, 도 3은 도포 현상 장치(101)의 종단면도이다. 이 도포 현상 장치(101)에는 캐리어 블록(C1)이 설치되어 있고, 그 배치대(102) 위에 배치된 밀폐형 캐리어(C)로부터 전달 아암(103)이 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(C2)에 전달하며, 전달 아암(103)이 처리 블록(C2)으로부터 처리 완료된 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(C)에 복귀시키도록 구성되어 있다.
상기 처리 블록(C2)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 이 예에서는 현상 처리를 행하기 위한 제1 블록(DEV층)(B1), 레지스트막의 하층에 형성되는 반사 방지막(도포막)의 형성 처리를 행하기 위한 제2 블록(BCT층)(B2), 레지스트를 도포하기 위한 제3 블록(COT층)(B3), 레지스트막의 상층에 형성되는 반사 방지막을 형성하기 위한 제4 블록(ITC층)(B4)을, 아래에서 순서대로 적층하여 구성되어 있다.
처리 블록(C2)의 각 층은 평면에서 봤을 때 대략 동일하게 구성되어 있다. 제3 블록(COT층)(B3)을 예로 들어 설명하면, COT층(B3)은 도포막으로서 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트 도포 유닛(110)과, 이 레지스트 도포 유닛(110)에서 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 가열·냉각계의 처리 모듈군을 구성하는 선반 유닛(U1∼U3)과, 상기 레지스트 도포 유닛(110)과 가열·냉각계의 처리 모듈군 사이에 설치되고, 이들 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하는 반송 아암(A3)에 의해 구성되어 있다. 이 예에서는 레지스트 도포 유닛(110)이 이미 기술한 액처리 장치에 상당한다. 또한, 이 예에서는, 선반 유닛(U1) 옆에 소수화 처리 유닛(1)이 설치되어 있다. 이 소수화 처리 유닛(1)에 대해서는 배경기술의 항목에서 도 18을 이용하여 설명하고 있기 때문에 생략한다.
제2 블록(BCT층)(B2) 및 제4 블록(ITC층)(B4)에는, 하측 반사 방지막 형성 유닛 및 상측 반사 방지막 형성 유닛이 각각 설치되어 있다. 이들 유닛은, 레지스트 도포 유닛(110)과 같은 구조이고, 대응하는 약액이 웨이퍼(W)에 스핀 코팅된다. 또한 이들 블록(B2, B4)에서도 약액 도포의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 가열·냉각계의 처리 모듈군을 구성하는 선반 유닛이 설치되어 있다.
제1 블록(DEV층)(B1)에 대해서는 하나의 DEV층(B1) 안에 레지스트 도포 유닛(110)에 대응하는 현상 유닛이 2단으로 적층되어 있고, 또한 이 현상 유닛의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 가열·냉각계의 처리 모듈군을 구성하는 선반 유닛이 설치되어 있다. 또한 도 3에 있어서 A1, A2 및 A4는, 각 블록 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암이다.
또한 처리 블록(C2)에는, 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이 선반 유닛(U5)이 설치되고, 선반 유닛(U5)의 각 웨이퍼 배치 부위 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 승강 진퇴 가능한 전달 아암(D1)이 설치되어 있다. CPL로 표시되는 유닛은 냉각 유닛, TRS로 표시되는 유닛은 전달 유닛, BF로 표시되는 유닛은 버퍼 유닛이다.
캐리어 블록(C1)으로부터의 웨이퍼(W)는, 전달 아암(D1) 및 선반 유닛(U5)의 웨이퍼 배치 부위를 거쳐 처리 레시피에 따라 B2층∼B4층에서 선택되는 층(B2∼B4)에 반송되어 도포막이 형성되고, 그 후, 도 3에 도시하는 셔틀 아암(106), 인터페이스 블록(C3)의 인터페이스 아암(107)을 통해 노광 장치(C4)에 반송되어, 노광 처리가 행해진다. 그 후, 웨이퍼(W)는 인터페이스 블록(C3)을 통해 제1 블록(B1)에 반송되어, 현상 처리된 후, 전달 유닛(TRS1)을 통해 캐리어 블록(C1)에 복귀된다.
여기서 처리 레시피에 따라서, 예컨대 레지스트의 종류에 따라서 웨이퍼(W) 에 대하여 예컨대 다음과 같은 처리가 행해진다.
a. 소수화 처리를 행한 후, 레지스트막을 형성한다. 이 경우 하측 반사 방지막을 형성하지 않는다.
b. 하측 반사 방지막을 형성한 후, 레지스트막을 형성한다. 이 경우 소수화 처리를 행하지 않는다.
c. 소수화 처리를 행한 후, 하측 반사 방지막을 형성하고, 그 후 레지스트막을 형성한다.
따라서, 이들 처리 모드에 따라서 웨이퍼(W)의 반송 경로가 결정된다. 예컨대 처리 모드 a의 경우에, 웨이퍼(W)는 소수화 처리 유닛(1)→선반 유닛(U1∼U3) 안의 냉각 유닛→레지스트 도포 유닛(110)의 순으로 반송되고, 예컨대 처리 모드 c의 경우에, 웨이퍼(W)는 소수화 처리 유닛(1)→냉각 유닛(CPL3)→하측 반사 방지막 형성 유닛의 순으로 반송된다. 또한 소수화 처리 유닛(1)은, 선반 유닛(U5)에 있어서 BCT층(B2)에 대응하는 높이 위치에 설치하여도 좋다.
(레지스트 도포 유닛의 제1 실시형태)
다음에, 본 발명의 액처리 장치의 실시형태에 상당하는 레지스트 도포 유닛(110)에 대해서 설명한다. 이 레지스트 도포 유닛(110)은, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스(2) 내부에 설치되어 있다. 이 케이스(2) 내부 공간(20a)의 상부에는, 청정한 다운플로우를 형성하는 팬 필터 유닛(21)이 설치되어 있다.
이 레지스트 도포 유닛(110)은 기판 유지부(3)를 구비하고 있다. 기판 유지부(3)는, 진공 흡착에 의해 웨이퍼(W)를 수평으로 유지하는 스핀척(31)에 의해 구성되고, 아래쪽 구동부(32)에 의해 축부(30)를 통해 승강 가능하며, 수직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
또한, 레지스트 도포 유닛(110)은 컵(포위 부재)(4)을 구비하고 있다. 컵(4)은, 기판 유지부(3)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를 둘러싸고, 내부에 액처리 공간(4s)을 갖도록 구성되어 있으며, 웨이퍼(W)에 공급된 레지스트 등의 처리액이 비산하는 것을 방지하는 것이다. 또한 컵(4)은 하부측에 오목부형을 이루는 액 수용부(41)가, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리 아래쪽에, 전체 둘레에 걸쳐 외측 영역과 내측 영역으로 구획된 모습으로 설치되고, 외측 영역의 바닥부에는 저류된 도포액 등의 드레인을 배출하기 위한 폐액구(42)가 형성되어 있으며, 내측 영역의 바닥부에는 2개의 배기구(43, 44)가 형성되어 있다. 또한, 컵(4)의 내부에는, 도포액을 외측 영역으로 가이드하는 원판 부재(45)가 설치되어 있다. 이 원판 부재(45)는, 축부(30)를 관통하는 관통 구멍(45a)이 중앙에 형성되고, 둘레 가장자리부에는 산형의 가이드부(45b)가 설치되어 있다.
또한, 레지스트 도포 유닛(110)은 승강 기구(5)를 구비하고 있다. 승강 기구(5)는, 승강용 모터(50), 본체(51), 3개의 승강핀(52) 등으로 구성되어 있다. 이 승강 기구(5)에 있어서는, 원판 부재(45)를 관통하는 형태로 3개의 승강핀(52)을 설치하고, 승강용 모터(50)를 구동함으로써 본체(51) 및 승강핀(52)을 상하 방향으로 이동시켜, 승강핀(52)의 선단이 웨이퍼(W)의 이면에 접촉함으로써 웨이퍼(W)를 상하 방향으로 승강시키며, 이것에 의해 웨이퍼(W)를 액처리 공간(4s)에 대하여 삽입 분리하는 것이다.
또한, 레지스트 도포 유닛(110)은, 도 6에 도시하는 바와 같이 순수 공급 노즐(63), 레지스트 공급 노즐(67), 용제 공급 노즐(69)를 구비하고 있다. 각 노즐(63, 67, 69)은 각각 대응하는 액의 공급원과, 밸브 및 정량 펌프를 포함하는 도 4에서는 도시하지 않는 공급계에 접속되어 있다. 또한, 도 6에서는, 이들 공급계를 순수 공급계(61), 레지스트 공급계(65) 및 용제 공급계(68a)로서 도시하고 있다.
또한, 레지스트 도포 유닛(110)은 촬상부인 카메라(7)를 구비하고 있다. 카메라(7)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 아래쪽 화상을 촬상하기 위해 시야가 아래쪽을 향하도록 노즐 이동 기구(8)에 설치되어 있고, 후술하는 촬상 위치에 배치된 경우, 순수 공급부(60)에 의해 웨이퍼(W)에 공급된 순수를 촬상하는 것이다. 이 예에서는, 카메라(7)는 웨이퍼(W)에 공급된 순수를 평면에서 보아 촬상한다.
또한, 레지스트 도포 유닛(110)은, 노즐 이동 기구(8, 84)를 구비하고 있다. 노즐 이동 기구(8)는, 노즐(63, 69) 및 카메라(7)를 이동시키는 것이고, 노즐 이동 기구(84)는 노즐(67)을 이동시키는 것이지만, 동일하게 구성되어 있으므로, 노즐 이동 기구(8)를 대표로 설명한다. 노즐 이동 기구(8)는, 노즐(63, 69) 및 카메라(7)를 부착하는 아암(80)과, 아암(80)을 통해 노즐(63, 69) 및 카메라(7)를, 도 5에 도시하는 상하 방향인 Z축 방향 및 수평 방향인 X축 방향으로 각각 이동시키는 아암 구동부(81)를 구비하고 있다. 아암 구동부(81)는, 아암(80)을 Z축 방향으로 승강하는 Z축 이동 기구(82)와, 아암(80)을 X축 방향으로 연장하는 가이드 레일(83)을 따라 이동시키는 X축 이동 기구 등으로 구성되어 있다. 또한, 이 레지스트 도포 유닛(110)에는, 대기 위치에 놓인 노즐(63, 69)로부터의 폐액을 수용하는 폐액 수용부(89)를 설치하고 있다.
또한, 레지스트 도포 유닛(110)은 에지 리무버(130)를 구비하고 있다. 에지 리무버(130)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 도 4에 도시하는 노즐(131)이 선단부에 부착된 선회 승강 가능한 아암(132)을 구비하고 있다. 이 에지 리무버(130)는, 레지스트 도포 후에, 집적 회로 형성 영역(W1)의 외측인 둘레 가장자리부의 레지스트막을, 막의 박리를 방지하기 위해 용제에 의해 제거하는 것이다(도 9 참조).
다음에, 상기 도포 현상 장치(101)의 제어 장치이며, 레지스트 도포 유닛(110)의 제어 장치에 대해서 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6에 있어서, 부호 90은 버스이고, 이 버스에 CPU(Central Processing Unit)(91), 메모리(92), 프로그램 저장부(93)를 접속하고 있다. 프로그램 저장부(93)에는, 화상 처리 프로그램(94), 판정 프로그램(판정부)(95) 및 처리 레시피(96) 등이 저장되어 있다. 기억매체로서는, 예컨대 하드디스크, 콤팩트디스크, 광자기디스크, 메모리카드 등이 존재한다.
화상 처리 프로그램(94)은, 카메라(7)로 촬상한 화상에 대하여 화상 처리를 행하는 것이다. 판정 프로그램(95)은 화상 처리된 데이터에 기초하여 물방울(m)의 면적을 구하고, 이 면적이 미리 설정된 임계값을 초과하는지의 여부를 판정하는 것이며, 물방울(m)의 면적이 임계값을 초과하는 경우에는, 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있지 않는 것으로 판정하는 한편, 물방울(m)의 면적이 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있는 것으로 판정한다. 처리 레시피(96)는, 상기 판정 프로그램(95)의 판정 결과에 기초하여, 다음의 처리를 행하는 것이다. 구체적으로는, 처리 레시피(96)는, 판정 프로그램(95)이 웨이퍼(W)에 정상적인 소수화 처리가 되어 있는 것으로 판정한 경우에는, 일련의 레지스트막 형성 처리를 속행하는 한편, 웨이퍼(W)에 정상적인 소수화 처리가 되어 있지 않은 것으로 판정한 경우에는, 이상 통지부, 예컨대 알람(97)에 의해 이상을 통지하도록 단계가 짜여져 있다. 알람(97)으로서는, 예컨대 경고를 화면에 표시하는 디스플레이여도 좋고, 경고음을 발하는 버저여도 좋다.
다음에, 이와 같이 구성된 레지스트 도포 유닛(110)의 작용을 설명한다. 우선, 반송 아암(A3)에 의해 웨이퍼(W)가 스핀척(31)의 위쪽에 반송되고, 반송 아암(A3)과 승강핀(52)의 협동 작용에 의해 스핀척(31) 위에 웨이퍼(W)를 배치한다. 다음에, 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있는지의 여부를 판정하는 판정 처리를 다음과 같이 하여 행한다. 우선, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 순수 공급 노즐(63)을 공급 위치에 이동시키고, 도 9에 도시하는 바와 같이, 순수 공급계(61)에 의해 순수 공급 노즐(63)로부터 미리 설정된 양만큼 웨이퍼(W) 표면에서의 집적 회로 형성 영역(W1) 밖인 둘레 가장자리부에 순수를 공급한다. 웨이퍼(W)에 공급된 순수는, 표면 장력에 의해 물방울(m)이 된다.
다음에, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이 구동부(32)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시켜, 카메라(7)의 이동 경로의 바로 아래에 물방울(m)을 이동시키며, 아암(80)을 도 8의 (b)에서 일점쇄선으로 도시하는 순수 공급 위치로부터, 도 8의 (b)에서 실선으로 도시하는, 물방울(m)의 위쪽 위치인 촬상 위치에 카메라(7)를 배치한다. 그 후, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 카메라(7)에 의해 물방울(m)을 촬상한다.
여기서, 웨이퍼(W) 표면의 소수성의 지표로서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 물의 접촉각(θ)[물방울(m)의 정상부와 웨이퍼(W) 표면상의 물방울(m)의 외측 가장자리를 연결하는 선이 웨이퍼(W) 표면에 대하여 이루는 각을 2배한 각도]을 들 수 있고, 일례로서 도 11의 (a)에 도시하는 웨이퍼(W)의 표면이 도 11의 (b)에 도시하는 웨이퍼(W)의 표면보다 소수성이 높은 것을 알 수 있다. 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있는 경우에는, 웨이퍼(W) 표면의 수산기가, HDMS 분자에 의해 트리메틸실라놀기로 치환된다. 이 때문에 웨이퍼(W)의 표면이 소수화되어, 물방울(m)이 웨이퍼(W) 표면에서 겉돌아, 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 물방울(m)의 직경(R1)이 상대적으로 작아지고, 이것에 의해 물방울(m)의 면적이 상대적으로 작아진다. 한편 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있지 않은 경우에는, 웨이퍼(W)의 표면의 수산기의 존재에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 친수성을 갖기 때문에, 물방울(m)이 웨이퍼(W)의 표면에 잘 퍼져, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 물방울(m)의 직경(R2)이 상대적으로 커지고, 이것에 의해 물방울(m)의 면적이 상대적으로 커진다.
따라서 이 도포 현상 장치(101)는 카메라(7)로 촬상한 화상을 메모리(92)에 저장하고, 화상 데이터에 기초하여 물방울(m)의 면적을 구하며, 이미 기술한 바와 같이 이 면적과 임계값을 비교한다. 임계값보다 물방울(m)의 면적이 작으면 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리된 것으로 판정하여, 일련의 레지스트막 형성 처리를 속행하는 한편, 임계값보다 물방울(m)의 면적이 크면 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있지 않은 것으로 판정하여, 알람(97)에 경고를 출력한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 일련의 레지스트막 형성 처리를 속행하는 경우, 이어서, 구동부(32)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시켜, 원심력으로 웨이퍼(W)로부터 물방울(m)을 제거하고, 이어서, 용제 공급 노즐(69)에 의해 웨이퍼(W)의 중심부에 용제를 공급하며 웨이퍼(W)를 회전시켜, 용제에 의해 웨이퍼(W) 표면 전체를 미리 적신다. 또한, 물방울(m)을 웨이퍼(W)로부터 털어내어 제거하는 것은, 상기한 바와 같이 단독의 처리에 의하지 않고, 상기 미리 적시는 공정에 겸용시켜도 좋다. 이어서, 예컨대 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태로 레지스트 공급 노즐(67)로부터 웨이퍼(W)의 중심부에 레지스트를 공급하여, 레지스트막(도포막)을 웨이퍼(W)의 표면 전체에 스핀 코팅한다. 또한, 이상의 일련의 레지스트막 형성 처리에 있어서, CPU(91)는 메모리(92)나 프로그램 저장부(93)에 저장되어 있는 데이터나 프로그램을 판독하고, 그 판독한 프로그램에 기초하여 이미 기술한 카메라(7), 노즐 이동 기구(8, 84), 구동부(32), 모터(50), 공급계(61, 65, 68a), 알람(97) 등을 구동하기 위한 제어 신호를 출력하는 것에 의해 실행된다.
본 발명에 따른 레지스트 도포 유닛(110)의 일 형태에 의하면, 순수를 웨이퍼(W)에 공급하고, 순수의 물방울(m)을 촬상하여 그 촬상 결과에 기초하여 접촉각(θ)에 대응하는 정보를 파악하고 있기 때문에, 웨이퍼(W)에 대하여 소수화 처리가 정상적으로 행해졌는지의 여부를 확실하게 판정할 수 있다. 또한 원래 레지스트를 다루는 레지스트 도포 유닛(110)에서 순수를 취급하고 있기 때문에, 다른 유닛에서라면 문제의 원인이 될 수 있는 문제, 즉 상기 유닛(110) 안에 순수가 넘쳐흐르거나, 부착되어 더러워진다고 하는 문제가 발생하지 않는다. 그리고 이 유닛(110)을 도포 현상 장치(101)에 내장하는 것에 의해, 이른바 인라인으로 소수화 처리를 판정할 수 있기 때문에, 작업 처리량의 저하를 억제하면서, 로트 불량을 저감 또는 방지할 수 있다.
본 발명은, 소수화 처리된 웨이퍼(W)의 표면에 검사액(순수)을 공급하는 방법에 관한 것이지만, 검사액 공급 타이밍으로서는, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막을 형성하기 전으로 한정되는 것이 아니라, 레지스트막 형성 후에 에지 리무버(130)로부터 토출한 용제에 의해 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부의 레지스트막을 제거한 후여도 좋다. 이 경우에는, 물방울(m)을 카메라(7)로 촬상하여 이미 기술한 판정을 행한 후, 웨이퍼(W)를 회전시켜 웨이퍼(W) 위로부터 물방울(m)을 털어내어 제거한다.
또한, 전술한 레지스트 도포 유닛(110)에서는, 물방울(m)의 면적에 한하지 않고, 물방울(m)의 직경 또는 둘레의 길이에 기초하여 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있는지의 여부를 판정하여도 좋다. 즉 접촉각(θ)에 대응하는 파라미터이면, 그 파라미터에 기초하여 소수화에 대해서 평가할 수 있다. 또한 웨이퍼(W)의 복수 지점에 순수를 공급하여, 각 지점의 물방울(m)을 복수의 카메라로 각각 촬상하고, 각 물방울(m)의 화상에 기초하여 판정하도록 하여도 좋다. 이 경우, 하나 이상의 물방울(m)의 면적이 임계값을 초과해 있으면, 소수화 처리가 정상적으로 행해지지 않은 것으로 하는 판정 방법을 채용할 수 있으므로, 한층 더 확실한 판정을 할 수 있다. 또한 소수화 처리의 판정은, 웨이퍼(W)의 전수 검사여도 좋지만, 로트 중에서 선택된 예컨대 1장에 대해서 소수화 처리를 검사하도록 하여도 좋다. 검사액으로서는 순수에 한하지 않고, 예컨대 용제를 사용하여도 좋다. 또한 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있지 않은 것으로 판정한 경우, 알람(97)에 의해 이상을 통지하고, 일련의 레지스트막 형성 처리를 정지시키는 처리 레시피를 프로그램 저장부(93)에 제공하여도 좋다.
본 발명의 액처리 장치는, 레지스트 도포 유닛(110)에 한하지 않고, 예컨대 소수화 처리→반사 방지막 형성→레지스트막 형성의 단계를 취하는 프로세스를 행하는 경우에는, 반사 방지막 형성 유닛에 적용하여도 좋다. 또한 본 발명에 있어서, 순수 등의 검사액을 공급하는 타이밍이나, 검사액을 촬상하는 타이밍은, 외부로부터 웨이퍼(W)를 반입하는 반송 아암(A3)에 웨이퍼(W)를 배치한 상태여도 좋고, 반송 아암(A3)으로부터 승강핀(52)에 웨이퍼(W)가 전달된 상태여도 좋다.
(레지스트 도포 유닛의 제2 실시형태)
다음에, 본 발명에 따른 레지스트 도포 유닛의 다른 실시형태를 설명한다. 이 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 동일한 구성의 것에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하고, 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 13은, 제2 실시형태에서의 레지스트 도포 유닛(120)의 주요부를 도시하는 설명도이다. 이 레지스트 도포 유닛(120)은, 상기 승강 기구(5)의 승강핀(52)에 의해 웨이퍼(W)를 컵(4)보다 높은 위치에 유지한 상태에서, 웨이퍼(W)에 공급된 순수의 물방울(m)을 측면에서 촬상하는 것이다. 이 레지스트 도포 유닛(120)의 카메라(70)는, 시야가 측방을 향하도록 보조 부재(85)를 통해 아암(80)에 부착되어 있다.
이 실시형태에 있어서도, 앞의 실시형태와 마찬가지로 하여, 도 14의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 순수를 공급한다. 웨이퍼(W)에 공급된 순수는 물방울(m)이 된다. 다음에, 아암(80)을 위쪽으로 이동시켜, 웨이퍼(W)로부터 순수 공급 노즐(63)을 이격시킨다. 다음에 웨이퍼(W)를 회전시켜 물방울(m)을 이동시킨다. 이어서, 승강용 모터(50)를 구동하는 것에 의해, 도 15의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 기판 유지부(3)에 유지된 웨이퍼(W)의 이면을 승강핀(52)으로 밀어 올려 웨이퍼(W)를 컵(4)보다 높은 위치에 유지하고, 또한 아암 구동부(81)를 구동하는 것에 의해, 도 15의 (b)에서 일점쇄선으로 도시하는 위치로부터, 도 15의 (b)에서 실선으로 도시하는 물방울(m)의 측방 위치인 촬상 위치에 카메라(70)를 배치한 후, 카메라(70)에 의해 측면에서 본 물방울(m)을 촬상한다.
웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리된 것인지의 여부의 판정에 대해서는, 도 16의 (a)에 도시하는 바와 같이, 임계값보다 물방울(m)의 높이(H1)가 높으면 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리된 것으로 판정하는 한편, 도 16의 (b)에 도시하는 바와 같이, 임계값보다 물방울(m)의 높이(H2)가 낮으면 웨이퍼(W)가 정상적으로 소수화 처리되어 있지 않은 것으로 판정한다. 즉, 순수의 토출량이 정량 펌프 등에 의해 일정하기 때문에, 접촉각(θ)과 물방울(m)의 높이는 대응 관계에 있고, 이 때문에 이 예에서는 물방울(m)의 높이를 평가 요소로 하고 있지만, 물방울(m)의 원주선의 길이나 곡률을 평가 요소로 하여도 좋다. 이 제2 실시형태에 따른 레지스트 도포 유닛(120)에서도, 제1 실시형태에서 설명한 레지스트 도포 유닛(110)과 같은 작용·효과를 나타낼 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)를 컵(4)보다 높은 위치에 유지하여 카메라(7)로 촬상하는 경우, 기판 유지부(3)를 승강하는 것에 의해 웨이퍼(W)를 컵(4)보다 높은 위치에 유지하여도 좋다.
또한, 전술한 실시형태에는, 카메라(70)를 노즐 승강 기구(8)에 설치하는 것으로 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 도 17에 도시하는 바와 같이, 도시하지 않는 지지 부재를 통해 컵(4)에 카메라(71)를 부착하는 한편, 컵(4)에 형성된 개구(46)를 투명 부재(47)로 막고, 이 투명 부재(47)를 투과하여 물방울(m)을 카메라(71)로 촬상하여도 좋다. 또한, 전술한 실시형태에는, 카메라(7)의 바로 아래로 물방울(m)을 이동시켜, 물방울(m)의 평면도를 촬상하거나, 또는 카메라(70)의 측방으로 물방울(m)을 이동시켜, 물방울(m)의 측면을 촬상하는 방법에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이로 한정되지 않고, 웨이퍼(W)에 공급된 물방울(m)을 경사 상방에서 카메라(7, 70)로 촬상하여도 좋다.
1: 소수화 처리 유닛, 3: 기판 유지부, 31: 스핀척, 32: 구동부, 4: 컵(포위 부재), 5: 승강 기구, 52: 승강핀, 6: 노즐, 60: 순수 공급부(검사액 공급부), 61: 순수 공급계(공급 기구), 63: 순수 공급 노즐, 64: 레지스트 공급부, 67: 레지스트 토출 노즐, 7, 70, 71: 카메라(촬상부), 8: 노즐 이동 기구(이동 기구), 91: CPU, 93: 프로그램 저장부(기억매체), 94: 화상 처리 프로그램, 95: 판정 프로그램(판정부), 96: 처리 레시피, 97: 알람(이상 통지부), 101: 도포 현상 장치, 110, 120: 레지스트 도포 유닛(액처리 장치), C: 캐리어, C1: 캐리어 블록, W: 웨이퍼(기판), W1: 집적 회로 형성 영역

Claims (12)

  1. 소수화 처리를 행한 집적 회로 형성용 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 도포막을 형성하는 액처리 장치로서,
    상기 기판을 수평으로 유지하는 회전 가능한 기판 유지부와,
    이 기판 유지부에 유지된 기판을 둘러싸는 포위 부재와,
    상기 기판의 집적 회로 형성 영역의 외부에서의 소수화된 표면에 검사액을 공급하는 검사액 공급부와,
    상기 기판에 공급된 검사액을 촬상하는 촬상부와,
    촬상한 검사액의 화상에 기초하여 상기 기판이 정상적으로 소수화 처리된 것인지의 여부를 판정하는 판정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검사액 공급부는, 미리 설정된 양의 검사액을 상기 기판에 공급하는 공급 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촬상부는, 상기 기판에 공급된 상기 검사액을 평면에서 보아 촬상하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촬상부는, 상기 기판에 공급된 상기 검사액을 측면에서 보아 촬상하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기판을 상기 포위 부재보다 높은 위치에 유지하기 위해, 상기 기판 유지부가 승강 가능한 것과 상기 기판 유지부에 유지된 기판의 이면을 밀어 올려 유지하는 승강 기구를 포함하는 것 중 하나 이상의 구성을 포함하고,
    상기 촬상부는, 상기 기판이 포위 부재보다 높은 위치에 유지되어 있는 상태에서 검사액을 촬상하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노즐은, 이동 기구에 의해 이동 가능하게 구성되고,
    상기 촬상부는, 이 이동 기구에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도포막은, 레지스트막인 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도포막은, 반사 방지막인 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판정부에서 기판이 정상적으로 소수화 처리되어 있지 않은 것으로 판정되었을 때에 이상을 통지하는 이상 통지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  10. 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상액에 의해 현상 처리하는 도포 현상 장치로서,
    복수매의 기판을 수납한 캐리어가 외부로부터 반입되고, 현상 후의 기판을 캐리어에 수납하여 외부에 반출하기 위한 캐리어 블록과,
    이 캐리어 블록으로부터 전달된 기판의 표면을 소수화 처리하기 위한 소수화 처리 유닛과,
    소수화 처리된 기판에 대하여 처리액을 공급하여, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 도포막을 형성하는 액처리 장치와,
    노광 후의 기판에 대하여 현상액을 공급하여 현상 처리를 행하는 현상 유닛을 포함하며
    상기 액처리 장치로는, 제1항 또는 제2항에 기재된 액처리 장치가 이용되는 것을 특징으로 하는 도포 현상 장치.
  11. 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상액에 의해 현상 처리하는 도포 현상 방법으로서,
    상기 기판에 대하여 소수화 처리 유닛에서 소수화 처리를 행하는 공정과,
    소수화 처리된 기판을 액처리 유닛에 반입하는 공정과,
    상기 액처리 유닛 안에서 기판의 집적 회로 형성 영역의 외부에서의 소수화된 표면에 검사액을 공급하는 공정과,
    상기 기판에 공급된 검사액을 촬상부에서 촬상하는 공정과,
    상기 촬상부에서 촬상된 검사액의 화상에 기초하여 상기 기판이 정상적으로 소수화 처리된 것인지의 여부를 판정부에서 판정하는 공정과,
    상기 기판에 공급된 검사액을, 기판 유지부에 의해 기판을 회전시킴으로써 제거하는 공정과,
    상기 기판에 노즐로부터 처리액을 공급하여 레지스트 패턴을 형성하기 위한 도포막을 형성하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 현상 방법.
  12. 기판에 대하여 처리액을 공급하여, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 도포막을 형성하고, 노광 후의 기판에 대하여 현상 처리를 행하는 도포 현상 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램이 기억된 기억매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 제11항에 기재된 도포 현상 방법을 실시하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 기억매체.
KR1020100109935A 2009-12-14 2010-11-05 액처리 장치, 도포 현상 장치, 도포 현상 방법 및 기억매체 KR20110068835A (ko)

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