KR20120004921A - 액 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리 컵 안의 기류 제어에 의해, 미스트 재부착 방지 및 막 두께 균일성 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.
처리 컵(33A)은, 제1 컵 부재(40A)와, 제2 컵 부재(60)와, 상기 제1 컵 부재와 상기 제2 컵 부재 사이에 설치된 제3 컵 부재(70)를 갖는다. 제1 컵 부재(40A)는, 환형의 내측 경사면(43)과, 대략 수평인 환형의 정상면(43b)과, 환형의 외측 경사면(41)을 갖고 있다. 제3 컵 부재(70)는, 스핀척(31)에 의해 유지된 기판의 주연(We)보다 높고 외측의 위치에 위치하도록 설치된 내측단 가장자리(70e)를 갖고 있다. 정상면(43b)은, 평면에서 봤을 때, 기판의 주연(We)과 제3 컵 부재의 내측단 가장자리(70e)를 포함하도록 설치되어 있다.

Description

액 처리 장치{LIQUID PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 상기 기판을 회전시키면서 처리액을 공급하여 정해진 액 처리를 실시하는 액 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 적합하고 비한정적인 일 실시형태에서는, 상기 액 처리 장치는, 기판에 레지스트막 등의 도포막을 형성하기 위해 레지스트액 등의 도포액을 기판에 도포하기 위한 도포 장치이다.

반도체 디바이스의 제조에서 이용되는 포토리소그래피 프로세스에서는, 주로 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함) 위에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 공정, 레지스트막을 정해진 패턴에 노광하는 노광 공정, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 공정이 행해져, 웨이퍼 위에 정해진 레지스트 패턴이 형성된다.

레지스트 도포 공정에서는, 회전하고 있는 웨이퍼 표면의 중심부에 노즐로부터 레지스트액을 공급하고, 그 레지스트액을 원심력에 의해 반경 방향 외측으로 확산시키는 것에 의해 웨이퍼 표면 전체를 레지스트액으로 덮는, 소위 스핀 도포법이 많이 이용되고 있다.

스핀 도포법은, 웨이퍼를 유지하여 회전시키는 스핀척과, 스핀척에 의해 유지된 웨이퍼 표면에 레지스트액을 공급하는 레지스트 노즐과, 스핀척에 의해 유지된 웨이퍼 주위를 둘러싸는 처리 컵을 구비한 도포 유닛(도포 장치), 소위 스핀코터에 의해 실행된다. 또한, 도포 유닛은, EBR(Edge Bead Removal) 처리 및 BR(Back Rinse) 처리로 불리는, 웨이퍼 표리면의 주연부(周緣部)에 부착된 불필요한 레지스트를 제거하기 위한 처리를 실행하기 위해, 세정액(용제)을 토출하는 세정 노즐을 더 갖고 있다. 또한 EBR 처리와 BR 처리는 베벨 세정 노즐 등으로 불리는 공통의 세정 노즐을 이용하여 동시에 행할 수 있다.

도포 유닛의 운전중에서는, 처리 컵의 바닥부에 접속된 배기관을 통해 처리 컵 안의 분위기가 흡인된다. 이 흡인에 의해 처리 컵 안에 기류가 형성되어, 원심력에 의해 웨이퍼로부터 비산하는 레지스트액 또는 용제 등의 액체(특히 미스트상 액체)가, 상기 기류에 의해 처리 컵 바닥부에 유도되어 컵 안으로부터 배출된다. 즉, 상기 기류는 웨이퍼로부터 일단 비산한 미스트가 웨이퍼에 재부착되는 것을 방지하고 있다.

일반적으로, 도포 유닛에서는, 프리웨트, 레지스트액 토출, 레지스트액 확산, 레지스트액 평탄화, 레지스트액 건조(이 때 레지스트의 토출은 정지되어 있음), EBR/BR(이 때 용제가 토출되어 있음) 및 최종 건조라는 일련의 단계가 순차 행해진다. 각 단계에서, 컵 안의 배기는 항상 행해지고 있다. 프리웨트 시너의 토출시 및 레지스트액의 토출 및 확산시에서는, 웨이퍼로부터 비교적 다량의 미스트가 비산하기 때문에, 이러한 미스트의 웨이퍼에의 재부착을 확실하게 방지하는 관점에서, 큰 배기 유량이 요구된다. 한편, 그 후의 레지스트액 건조 단계에서는, 미스트의 비산량은 적기 때문에, 요구되는 배기 유량은 비교적 작다. 또한 EBR/BR 및 최종 건조(특히 EBR/BR)의 각 단계에서는, 중간 정도의 배기 유량이 요구된다.

전술한 도포 유닛은, 포토리소그래피 프로세스에 관한 각종 공정을 일관하여 행할 수 있도록 구성된 시스템에 내장되어 있다. 이 시스템은, 노광을 행하는 노광 장치와, 포토리소그래피 프로세스의 노광 공정 이외의 각종 공정(레지스트 도포, 현상, 베이크 등)을 행하는 도포 현상 장치로 구성되어 있다. 주로 작업 처리량 향상의 관점에서, 도포 현상 장치에는, 동종의 처리 유닛(레지스트 도포 유닛, 현상유닛, 베이크 유닛 등)이 복수대씩 내장되어 있다. 전술한 도포 유닛에서의 배기를 행하기 위해, 상기 복수의 도포 유닛에는 배기계가 접속되어 있다. 이 배기계는, 복수의 도포 유닛에서 공용되는 공통 배기계가 포함된다. 또한, 상기 배기계에는, 각 도포 유닛에 개별로 설치된 배기 모듈이 포함되는 경우도 있다.

배기계의 부담을 경감하기 위해, 복수의 도포 유닛은, 대배기 유량이 요구되는 단계의 실행 기간이 중복되지 않도록, 타이밍을 어긋나게 하여 운전되고 있다. 프리웨트, 레지스트액 토출 및 레지스트액 확산의 각 단계를 실행하기 위해 요구되는 시간은 비교적 짧기 때문에, 하나의 도포 현상 장치에 내장되는 도포 유닛의 대수가 많아졌다고 해도, 각 도포 유닛에서의 이들 단계의 실행 기간에 중복이 발생하지 않도록 하는 것은 비교적 용이하다. 그러나, 중간 정도의 배기 유량이 요구되는 EBR/BR 및 최종 건조의 각 단계의 실행에 요구되는 시간은 비교적 길다. 이 때문에, 하나의 도포 현상 장치에 내장되는 도포 유닛의 대수가 많아지면, 각 도포 유닛에서의 이들 단계의 실행 기간에 중복이 발생하지 않도록 하는 것은 어려워진다. 따라서, 상기한 관점에서, 배기 유량을 비교적 작게 한 경우라도, 미스트의 웨이퍼에의 재부착을 효과적으로 방지할 수 있는 기류가 형성되는 처리 컵이 요구되고 있다.

또한, 상기 배기에 의해 처리 컵 안에 생기는 기류는 미스트의 웨이퍼에의 재부착 방지라는 유익한 효과를 가져오지만, 그 반면 웨이퍼면 내의 막 두께 불균일이라는 다른 문제를 발생시킬 수 있다. 즉, 웨이퍼 주연부를 통과하는 기류는, 레지스트액의 건조를 촉진시키고, 또한 레지스트를 웨이퍼 주연에 압입하기 위해, 웨이퍼 주연부에서의 레지스트막의 막 두께를 두껍게 하도록 작용한다. 기류의 웨이퍼 주연부 표면에의 입사각이 커질수록, 그 경향이 커지는 것을 최근 발명자의 연구에 의해 알고 있다. 이러한 막 두께 불균일은, 레지스트막의 극박화가 진행되고 있는 최근에는, 무시할 수 없는 것이다. 따라서, 상기한 관점에서, 웨이퍼 주연부에서의 막 두께 증대를 발생시키지 않는 기류를 형성할 수 있는 처리 컵이 요구되고 있다.

컵 안 기류의 개선을 위해 여러 가지의 기술이 제안되어 있고, 그 일례가, 본 건과 동일한 출원인에 의한 특허출원에 따른 일본 특허 공개 공보 특허 공개 제2004-207573호(특허문헌 1)에 기재되어 있다. 여기에는 웨이퍼 주연부 근방의 기류 제어의 기술이 개시되어 있고, 이것에 의하면, 웨이퍼 주연부 표면의 막 두께가 다른 부위보다 두꺼워지는 경향을 저감할 수 있다. 그러나, 최근에는 레지스트막의 극박화에 따라 더 높은 막 두께 균일성이 요구되고 있고, 이 점에서 특허문헌 1의 기술에는 한층 더 개선의 여지가 있다. 또한, 특허문헌 1의 기술에는, 미스트 재부착 방지 기능에 관해서도 개선의 여지가 있다.

또한, 본건 출원인은, 컵 안의 기류를 제어하는 기술에 관한, 본원의 출원 시점에서 미공개 특허 출원(일본 특허 출원 제2009-051174호)도 출원하고 있다. 이 미공개 출원에 기재되어 있는 기술은, 미스트 재부착 방지 기능을 대폭 개선시킨다. 그러나, 막 두께 균일성의 관점에서는 한층 더 개선의 여지가 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-207573호 공보

본 발명은, 액 처리 결과에 악영향을 미치는 기류, 예컨대 도포막의 막 두께 균일성을 해하는 기류, 또는 처리액 미스트의 기판에의 재부착을 재촉하는 기류의 발생을 방지 또는 억제할 수 있는 처리 컵을 제공하는 것이다.

본 발명은, 액 처리 장치에서, 기판을 수평으로 유지하여 수직축선 둘레로 회전시키도록 구성된 스핀척과, 상기 스핀척에 의해 유지된 기판의 주위를 둘러싸도록 설치된 처리 컵으로서, 상기 처리 컵 안의 분위기를 배기하기 위한 배기로가 접속되어 있는 처리 컵과, 상기 스핀척에 유지된 기판에 제1 처리액을 공급하도록 설치된 제1 처리액 노즐을 포함하고, 상기 처리 컵(33)은, 상기 스핀척에 기판이 유지되었을 때, 상기 기판보다 낮은 위치에 위치하도록 설치된 제1 컵 부재와, 상기 제1 컵 부재보다 외측이며 위쪽에 설치된 제2 컵 부재와, 상기 제1 컵 부재와 상기 제2 컵 부재 사이에 설치된 제3 컵 부재로서, 상기 제1 컵 부재와 상기 제2 컵 부재 사이의 공간을 분할하며, 상기 제1 및 제3 컵 부재 사이의 제1 환형 유로와 상기 제2 및 제3 컵 부재 사이의 제2 환형 유로를 구획하는 제3 컵 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 환형 유로는 상기 배기로에 연통하며, 상기 제3 컵 부재는, 상기 스핀척에 의해 유지된 기판의 주연보다 높고 외측에 위치하도록 설치된 내측단 가장자리를 갖고 있으며, 상기 제1 컵 부재는, 외측으로 감에 따라 높이가 높아지는 환형의 내측 경사면과, 상기 내측 경사면의 외측 주연에 접속된 대략 수평인 환형의 정상면과, 상기 정상면의 외측 주연에 접속되고 외측으로 감에 따라 높이가 낮아지는 환형의 외측 경사면을 갖고 있고, 상기 제1 컵 부재의 상기 환형의 정상면은, 평면에서 봤을 때, 상기 스핀척에 의해 유지된 기판의 주연과 상기 제3 컵 부재의 내측단 가장자리를 포함하도록 설치되어 있는 것인 액 처리 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 제1 컵 부재에 설치한 대략 수평인 환형의 정상면에 의해 백플로(기판의 회전에 따라 기판 이면측 공간에 발생하는 외향의 흐름)를 가이드 또는 정류하는 것에 의해, 예컨대 도포막의 막 두께 균일성을 해하는 기류, 또는 처리액 미스트의 기판에의 재부착을 재촉하는 기류의 발생을 방지 또는 억제할 수 있다.

도 1은 처리 컵의 제1 구성예를 구비한 레지스트 도포 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 2는 처리 컵의 제1 구성예의 주요부를 도시하는 부분 파단 사시도.
도 3은 처리 컵의 제1 구성예의 평면도.
도 4는 베벨 세정 노즐을 도시하는 도면으로서, (a)는 그 측면도, (b)는 내측 컵 부재에 끼워 넣은 베벨 세정 노즐을 도시하는 사시도.
도 5는 내측 컵 부재에의 베벨 세정 노즐의 배치를 도시하는 사시도.
도 6은 레지스트액 토출시에 제1 구성예의 컵 안에 생기는 기류 및 미스트의 움직임을 도시하는 개략 단면도.
도 7은 베벨 세정시에 제1 구성예의 컵 안에 생기는 기류 및 미스트의 움직임을 도시하는 개략 단면도.
도 8은 처리 컵의 제2 구성예(발명의 실시형태)의 주요부를 도시하는 종단면도.
도 9는 처리 컵의 제2 구성예(발명의 실시형태)의 주요부에서의 각 부의 치수를 설명하기 위한 종단면도.
도 10은 처리 컵의 종래 구성예에 발생하는 기류를 설명하기 위한 종단면도.
도 11은 처리 컵의 제1 구성예에 발생하는 기류를 설명하기 위한 종단면도.
도 12는 처리 컵의 제2 구성예에 생기는 기류를 설명하기 위한 종단면도.
도 13은 종래 구성예 및 제2 구성예에서의 배기 압력과 웨이퍼 주연부 막 두께와의 관계를 도시하는 그래프.
도 14는 종래 구성예 및 제2 구성예에서의 배기 압력과 미스트량과의 관계를 도시하는 그래프.
도 15는 제1 구성예 및 제2 구성예에 따른 컵을 구비한 레지스트 도포 장치에서의 프로세스 조건의 일례를 설명하는 그래프.
도 16은 레지스트 도포 장치를 구비한 도포 현상 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 17은 도 16에 도시하는 도포 현상 장치의 개략 사시도.
도 18은 도 16에 도시하는 도포 현상 장치의 개략 종단면도.

이하에 첨부 도면을 참조하여 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명한다. 또한 실시형태에 따른 액 처리 장치에 포함되는 처리 컵은, 본건 출원인에 의한 본원 출원 시점에서 미공개인 다른 특허 출원(일본 특허 출원 제2009-051174호)에 기재된 처리 컵(이하 이것을「제1 구성예」로 지칭)을 기초로 개량을 실시한 것이다. 이하에서는, 제1 구성예에 대해서 설명한 후, 제1 구성예와의 상위점을 중심으로서 실시형태에 따른 처리 컵(이하 「제2 구성예」로 지칭)에 대해서 설명하는 것으로 한다.

[제1 구성예]

우선, 도 1∼도 7을 참조하여, 제1 구성예에 따른 처리 컵 및 그것을 구비한 액 처리 장치에 대해서 설명한다. 이 액 처리 장치는, 레지스트 도포 장치로서 구성되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 레지스트 도포 장치는, 진공 흡착하는 것에 의해 웨이퍼(W)를 수평으로 유지하는 스핀척(31)을 구비하고 있다. 이 스핀척(31)은 그 아래쪽에 설치된 회전 구동부(32)(회전 모터)에 의해 수직축 둘레로 회전하는 것이 가능하다. 또한 스핀척은, 회전 구동부(32) 안에 병렬 설치된 승강 구동부(도시 생략)에 의해 승강하는 것도 가능하다. 스핀척(31)을 둘러싸도록 하여 처리 컵(33)이 설치되어 있다. 처리 컵(33)은 주로, 내측 컵 부재(40)와, 중간 컵 부재(50)와, 외측 컵 부재(60)로 구성되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 내측 컵 부재(40)는, 환형의 외측 경사면(41)과 환형의 외측 수직면(42)을 갖고 있다. 외측 경사면(41)은, 스핀척(31)에 유지된 웨이퍼(W)의 이면측 주연부와 근접하여 대향하는 위치로부터 외측으로 연장되어 있고, 외측으로 감에 따라 높이가 낮아지도록 경사져 있다. 외측 수직면(42)은, 외측 경사면(41)의 최외측 둘레단에 연속하여 수직 방향 아래쪽을 향해 연장되어 있다. 외측 경사면(41) 및 외측 수직면(42)은 웨이퍼(W)로부터 넘쳐흘러 떨어진 레지스트액이 흘러내리는 것을 가이드하는 하측 가이드부(45)의 역할을 갖고 있다. 또한 내측 컵 부재(40)는, 외측으로 감에 따라 높이가 높아지도록 경사져 있는 환형의 내측 경사면(43)을 갖고 있다. 내측 경사면(43)의 내측단은, 웨이퍼(W)의 주연으로부터 제1 정해진 거리, 예컨대 십수 밀리미터 중심측에 떨어진 위치 바로 아래에 위치한다. 내측 경사면(43)의 외측단은, 웨이퍼(W) 주연으로부터 제2 정해진 거리, 예컨대 수 밀리미터 중심측에 떨어진 위치 바로 아래에 위치한다. 내측 경사면(43)의 외측단과 그 이면에 의해, 외측 경사면(41)의 내측 단부에 위로 돌출되는 경사 볼록부(43a)가 형성되어 있다. 또한 내측 컵 부재(40)는, 내측 경사면(43)의 내측단을 외측 주연으로 하는 수평의 원형면(44)을 갖는 원판형 부재를 갖고 있고, 이 원판형 부재의 중앙을 스핀척(31)의 회전축이 관통하고 있다.

중간 컵 부재(50)의 상측 부분[후술하는 상측 가이드부(70)]은, 내측 컵 부재(40)와 외측 컵 부재(60) 사이에 위치하고 있고, 내측 컵 부재(40)와 외측 컵 부재(60) 사이의 환형 공간을 2분할한다. 이 의미에서 컵 부재(50)는, 「중간」 컵 부재로 불린다. 중간 컵 부재(50)의 바닥부에는 환형의 액 수용부(51)가 형성되어 있다. 액 수용부(51)의 바닥벽에는 폐액로(52)가 접속되어 있다. 또한 액 수용부(51) 안에는, 2개의 배기관(53)이 돌입(突入)되어 있다. 2개의 배기관(53)은 하류측에서 합류하고, 댐퍼(54)를 통해 정해진 배기계, 예컨대 공장의 배기 덕트에 접속되어 있다. 배기관(53)을 통해 처리 컵(33) 안의 분위기를 흡인하는 것에 의해, 처리 컵(33) 안에 기류가 형성되고, 이 기류에 실어 기액 혼합 유체[예컨대 웨이퍼(W)로부터 비산한 처리액의 미스트를 포함하는 에어]를 액 수용부(51)까지 유도할 수 있다. 액 수용부(51)에 들어 온 기액 혼합 유체는, 내측 컵 부재(40)의 외측 수직면(42)과 배기관(53) 표면에 의해 편향된 후, 배기관(53)에 들어간다. 편향시에 비중이 큰 액체(미스트)의 일부가 분리되고, 폐액로(52)로부터 배출된다.

댐퍼(54)의 개방도 조정에 의해, 배기 압력(배기 유량)을 조정할 수 있고, 이것에 의해 처리 컵(33) 안의 기류의 강도를 조정할 수 있다. 또한 여기서는, 배기 압력이 높고 배기 유량이 많은 「고 배기」 상태와, 배기 압력이 낮고 배기 유량이 낮은 「저 배기」 상태를 이용하는 것으로 한다. 또한, 개개의 레지스트 도포 장치에 배기 모듈(도시 생략)을 설치하고, 이 배기 모듈이 발생하는 흡인력을 공장의 배기 덕트가 갖는 흡인력과 병용할 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 중간 컵 부재(50)는, 수직인 하측 통형부(50a)와, 통형부(50a)의 상단으로부터 내측 위쪽을 향해 대략 비스듬하게 신장하는 상측 가이드부(70)를 갖고 있다. 상측 가이드부(70)와 통형부(50a)와의 경계는, 내측 컵 부재(40)의 외측 경사면(41)과 외측 수직면(42)과의 경계보다 약간 높은 위치에 있다. 상측 가이드부(70)는, 외측 컵 부재(60)에 면하는 환형의 외측면과, 내측 컵 부재(40)에 면하는 환형의 내측면을 갖고 있다. 상측 가이드부(70)의 외측면은, 위로부터 순서대로 연속하는 수평면(76), 경사면(75), 수직면(74) 및 경사면(73)에 의해 구성되어 있다. 경사면(75) 및 경사면(73)은, 외측으로 감에 따라 높이가 낮아지도록 경사져 있다. 수평면(76)의 높이는, 스핀척(31)에 유지되는 웨이퍼(W)의 표면보다 약간 높다. 수평면(76)의 내측단 가장자리는, 웨이퍼(W)의 주연으로부터 정해진 거리, 예컨대 3 ㎜ 떨어져 있다. 경사면(73)에는, 도 3에도 도시하는 바와 같이, 복수의 관통 구멍(77)이 형성되어 있고, 관통 구멍(77)은 원주 방향을 따라 정해진 간격을 두고 나열되어 있다.

상측 가이드부(70)의 상기 환형의 내측면은, 위로부터 순서대로, 만곡한 유체 전향면(72)과 이것에 연속하는 경사면(71)으로 구성되어 있다. 경사면(71)은, 외측으로 감에 따라 높이가 낮아지도록 경사져 있다. 유체 전향면(72)은, 주로 웨이퍼(W)로부터 비산하여 상기 유체 전향면(72)에 충돌된 미스트가 튀어 웨이퍼(W)에 되돌아가지 않도록, 상기 미스트를 하류측으로 원활하게 유도하는 가이드면으로서의 역할을 다한다. 유체 전향면(72)의 상단과 하단을 연결하는 선분은, 외측으로 감에 따라 높이가 낮아지도록 경사져 있다. 종단면에서 보면, 유체 전향면(72)은, 이 유체 전향면(72)의 윤곽선이 유체 전향면(72)의 상단과 하단을 연결하는 상기 선분보다 위쪽에 위치하도록(위쪽으로 볼록해지도록) 만곡되어 있다. 중간 컵 부재(50)의 상측 가이드부(70)와 내측 컵 부재의 경사면(41) 사이에 외측 아래쪽을 향해 비스듬하게 연장되는 환형 유로[79a(79)]가 형성되고, 또한 통형부(50a)와 수직벽(40) 사이에 환형 유로(79a)에 계속해서 수직으로 연장되는 환형 유로[79b(79)]가 형성된다. 환형 유로(79)는, 주로 웨이퍼(W)로부터 비산한 처리액을 액 수용부(51)에 유도하는 역할을 다한다.

외측 컵 부재(60)는, 중간 컵 부재(50)의 상측 가이드부(70)의 환형의 외측면에 대향하는 환형의 내측면을 갖고 있다. 이 환형의 내측면은, 중간 컵 부재(50)의 통형부(50a)의 상단부로부터 수직 위쪽으로 연장되는 수직면(60a)과, 수직면(60a)의 상부 가장자리로부터 내향이며 또한 상향으로 비스듬한 방향으로 연장되는 경사면(61)으로 구성된다. 외측 컵 부재(60)와 중간 컵 부재(50) 사이의 환형 공간(환형 유로)(78)은, 웨이퍼 표면 주변의 분위기(예컨대 용제 증기 등)를 수집하는 역할을 다한다. 외측 컵 부재(60)의 경사면(61)으로부터 아래쪽을 향해 환형의 수직벽(100)이 돌출되어 있다. 수직벽(100)의 하단과 중간 컵 부재(50) 사이의 거리(L)는, 예컨대 5 ㎜이다. 수직벽(100)은, 환형 유로(79)를 흐르는 유체(미스트가 들어간 유체)가 관통 구멍(77) 및 환형 공간(78)을 통해 웨이퍼(W)를 향해 유출되는 것을 방지한다. 또한, 도면 중 부호 62로 나타내는 것은 외측 컵 부재(60)의 개구부이며, 이 개구부(62)를 통해 웨이퍼(W)를 스핀척(31)에 전달할 수 있다.

다음에, 베벨 세정 노즐(46)에 대해서 설명한다. 베벨 세정 노즐(46)은, 배경기술의 항에서 설명한 EBR/BR 처리와 등가인 처리를 동시에 행할 수 있도록 설치되어 있다. 도 4의 (b) 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 베벨 세정 노즐(46)은, 내측 컵 부재(40)의 환형 경사면(43)의 일부에 형성된 오목부(47)에 끼워 넣어진다. 레지스트 도포 장치는 바람직하게는 복수, 예컨대 2개의 베벨 세정 노즐(46)을 구비하고 있다. 2개의 베벨 세정 노즐(46)은, 처리 컵(33)의 직경 방향으로 서로 대향하는 위치에 설치되어 있다. 각 베벨 세정 노즐(46)은 원형면(44)의 직경 방향으로 신장된 레일(48)을 따라, 스핀척(31)측 위치와 경사면(43)측 위치 사이를 진퇴하는 것이 가능하다. 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베벨 세정 노즐(46)은 웨이퍼(W)의 베벨부를 세정하기 위한 세정액을 토출하기 위한 토출구(46a)를 갖고 있다. 토출구(46a)는 베벨 세정 노즐(46)이 오목부(47)에 끼워 넣어진 상태로 웨이퍼(W)의 이면 주연부를 향하도록 설치되어 있다. 베벨 세정 노즐(46)에는, 배관을 통해 도시하지 않는 세정액 공급원이 접속되어 있고, 베벨 세정 노즐(46)은 토출구(46a)로부터 세정액(예컨대 반고화된 레지스트를 용해하는 것이 가능한 용제)을 토출할 수 있다.

처리 컵(33)은 케이스(80)에 수납되어 있다. 케이스(80)의 측벽에는 도시하지 않는 반송 아암을 통해 웨이퍼(W)를 반출입하기 위한 반출입구(81)가 형성되어 있다. 반출입구(81)에는 셔터(82)가 설치되어 있다. 셔터(82)는 웨이퍼(W)가 반송 아암(도시 생략)에 의해 케이스(80) 내부에 반출입되는 경우를 제외하고 폐쇄되어 있다. 케이스(80) 안의 상부에 팬 필터 유닛(FFU)(83)이 설치되어 있다. FFU(83)는 그 상부에 접속된 배관(84)을 통해, 청정 기체, 예컨대 클린 에어를 케이스(80) 안에 하향으로 분출한다. 케이스(80)의 바닥부에는 케이스(80) 안의 분위기를 흡인 배기하기 위한 배기로(85)가 접속되어 있다. FFU(83)로부터 하향의 청정 기체의 분사와, 배기로(85)를 통한 흡인 배기에 의해, 케이스(80) 안에는 하강 기류(다운플로)가 형성된다.

케이스(80) 안에는, 처리 컵(33) 위쪽에 용제, 예컨대 시너(프리웨트 시너로 지칭)를 토출하는 용제 노즐(91)과, 레지스트를 토출하는 레지스트 노즐(92)이 설치되어 있다. 용제 노즐(91) 및 레지스트 노즐(92)은 공급관(93 및 94)을 통해 용제 공급원(95) 및 레지스트 공급원(96)에 접속되어 있다. 용제 노즐(91) 및 레지스트 노즐(92)은, 웨이퍼(W) 위쪽의 정해진 위치와 처리 컵(33) 측방의 대기 위치 사이에서 각각의 노즐 이동 아암(도시 생략)에 의해 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 양 노즐(91, 92)을 공통의 노즐 이동 아암에 의해 이동시켜도 좋다.

이 레지스트 도포 장치의 모든 동작[예컨대 회전 구동부(32)의 구동, 댐퍼(54)의 전환, 용제 노즐(91), 레지스트 노즐(92)로부터의 액의 공급 등]은 제어부(90)에 의해 제어된다. 제어부(90)는, 중앙 연산 처리 장치(CPU)와, 레지스트 도포 장치를 동작시키는 프로그램을 포함하는 컴퓨터로 구성할 수 있다. 이 프로그램에는 미리 정해진 스케줄에 기초하여, 레지스트액의 공급 타이밍이나 공급량, 스핀척(31)의 회전 속도나 회전 시간, 세정액의 공급 타이밍이나 공급량 등에 따른 제어에 대한 단계(명령)군 등이 짜여져 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드디스크, 콤팩트디스크, 마그넷 광디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 컴퓨터에 인스톨된다.

다음에, 제1 구성예에 따른 컵을 구비한 레지스트 도포 장치의 작용에 대해서 설명한다. 또한 하기에 나타낸 프로세스 조건(회전수 변화, 배기 유량 변화)은 어디까지 일례이고, 적절하게 개변할 수 있는 것은 물론이다.

도시하지 않는 반송 아암이, 웨이퍼(W)를 반출입구(81)로부터 케이스(80) 안으로 반입한다. 상기 아암은, 회전 구동부(32)에 부설된 승강 기구에 의해 상승된 스핀척(31)의 배치면 위에 웨이퍼(W)를 배치하고, 스핀척(31)이 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 수평으로 유지한다. 그 후, 스핀척(31)은 하강하고, 웨이퍼(W)가 처리 컵(33) 안에 수용된다. 또한 레지스트 도포 장치의 운전중은, FFU(83)에 의한 청정 기체의 분사 및 배기로(85)를 통한 배기에 의해 케이스(80) 안에 다운플로가 항상 형성되어 있고, 배기관(53)을 통한 처리 컵(33) 안의 분위기의 배기는 항상 행해지고 있다.

다음에, 스핀척(31)에 의해 웨이퍼(W)를 제1 회전수, 예컨대 2000 rpm의 회전수로 회전시킨다. 이 때, 배기관(53)에 접속된 배기계를 조정하는 것에 의해, 「고 배기」상태로 한다. 케이스(80) 안의 다운플로, 배기관(53)을 통한 흡인 및 회전하는 웨이퍼(W)에 의한 웨이퍼(W) 근방의 공기가 끌려 들어가는 것에 의해, 처리 컵(33) 안에 도 6에 개략적으로 도시한 바와 같은 기류가 발생한다. 또한, 도 6에 도시하는 환형 유로(79)의 형상은, 도면 중에 기류 및 미스트를 표시하는 스페이스를 확보하기 위해, 도 1과 대응하지 않는 것에 주의한다(도 7에서도 동일). 기류는 외측 컵 부재(60)와 중간 컵 부재(50) 사이의 환형 공간(78)과, 중간 컵 부재(50)와 내측 컵 부재(40) 사이의 환형 유로(79)를 흐른다. 환형 공간(78)을 흐르는 기류는 관통 구멍(77)을 통과하여 환형 유로(79)를 흐르는 기류와 합류한다. 기류는 최종적으로 배기관(53)에 이른다. 또한, 도시하지 않는 이동 기구에 의해, 용제 노즐(91)을 대기 위치로부터 웨이퍼 중심의 위쪽으로 이동시킨다. 그리고, 용제 노즐(91)로부터 웨이퍼(W)에 시너를 공급하여 웨이퍼(W) 표면 전체를 시너로 적셔, 나중에 도포하는 레지스트액이 퍼지기 쉬운 상태로 한다(프리웨트 공정 S1). 시너의 공급 종료 후, 용제 노즐(91)을 대기 위치에 후퇴시키고, 레지스트 노즐(92)을 웨이퍼(W) 중심의 위쪽으로 이동시킨다.

다음에, 고 배기 상태를 유지한 채, 웨이퍼(W)의 회전수를 제2 속도, 예컨대 2500 rpm까지 상승시켜, 레지스트 노즐(92)로부터 레지스트액을 웨이퍼(W)의 중심부에 공급한다. 이 때, 레지스트액은 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 중심부로부터 주연부를 향해 퍼져 가고, 여분의 레지스트는 웨이퍼(W)의 표면으로부터 털어 내어진다(레지스트 공급 확산 공정 S2). 또한 프리웨트 공정 종료 후 레지스트 공급 확산 공정 시작 전에, 일단 웨이퍼(W)의 회전수를 줄여도 좋다. 레지스트 공급 확산 공정중에 웨이퍼(W)로부터 털어 낸 여분의 레지스트액은, 환형 유로(79) 안에 비산되어, 하측 가이드부(45)의 표면을 따라, 액 수용부(51)에 이르며, 폐액로(52)로부터 처리 컵(33) 외부에 배출된다. 미스트상으로 된 레지스트액은 전술한 기류를 타고 환형 유로(79)를 흘러, 배기관(53)으로부터 처리 컵(33) 외부에 배출된다. 이 때, 유체 전향면(72)이 전술한 바와 같은 만곡 형상을 갖고 있기 때문에, 웨이퍼(W)로부터 털어 내어져 유체 전향면(72)에 충돌한 레지스트의 미스트가 웨이퍼(W)를 향해 되튀는 것이 방지되거나, 또는 적어도 대폭 억제된다.

다음에, 웨이퍼(W)의 회전수를 낮은 제3 속도, 예컨대 100 rpm까지 낮추는 것에 의해(즉 레지스트액에 작용하는 원심력을 저하시키는 것에 의해), 웨이퍼(W) 위에 있는 레지스트액을 평탄화한다(평탄화 공정 S3).

다음에, 고 배기 상태로부터 저 배기 상태로 전환하고, 웨이퍼(W)의 회전수를 제4 속도, 예컨대 1500 rpm까지 상승시켜, 정해진 시간, 예컨대 약 20초간, 레지스트의 막 두께를 최종 조정하고 레지스트액을 건조시켜, 레지스트액을 유동성이 없어지는 정도로 고화시킨다.(제1 건조 공정 S4).

다음에, 저 배기 상태로부터 고 배기 상태로 전환하고, 웨이퍼(W)의 회전수를 제5 속도, 예컨대 2000 rpm까지 상승시켜, 베벨 세정 노즐(46)로부터 웨이퍼(W)의 주연부에 세정액인 용제를 토출한다. 이 세정액의 토출은, 예컨대 15초간 행해진다. 도 7에 개략적으로 도시하는 바와 같이, 세정액은 웨이퍼(W)의 이면측의 베벨부로부터 표면측의 베벨부까지 돌아들어가, 레지스트막의 주연부가 정해진 폭으로 제거된다(베벨 세정 공정 S5). 베벨 세정 공정시에도, 웨이퍼(W)에 공급된 세정액이 웨이퍼(W) 주위에 비산하지만, 이 비산한 세정액도 도 7에 개략적으로 도시한 기류를 타고 액 수용부(51)에까지 옮겨져, 폐액로(52)로부터 처리 컵(33) 외부에 배출된다. 또한 미스트상의 세정액의 일부는, 배기관(53)으로부터 처리 컵(33) 외부에 배출된다.

계속해서, 세정액의 토출을 정지하는 한편, 계속해서 고 배기 상태를 유지하며 웨이퍼(W)의 회전수도 그대로 유지한 채, 예컨대 5초간 그대로의 상태로서, 세정액을 건조시킨다(제2 건조 공정 S6). 이상에 의해 일련의 레지스트 도포 처리가 종료한다. 그 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하고, 이미 기술한 웨이퍼(W)의 반입시와는 반대 순서로 웨이퍼(W)가 레지스트 도포 장치로부터 반출된다.

또한, 상기한 공정 S1∼공정 S6 사이의 웨이퍼 회전수 변화, 각종 처리액의 공급 타이밍, 배기 상태의 변화의 구체예는 도 15에도 기재되어 있다. 도 15에서, PWT, PR, CL의 화살표는 시너, 레지스트액, 세정액이 공급된 것을 의미하고 있다. 또한, 도 15의 하단은 웨이퍼 회전수의 변화, 상단은 처리 컵의 배기 상태(배기 유량)의 변화를 각각 도시하고 있다.

[제2 구성예]

다음에, 도 8 및 도 9를 참조하여, 제1 구성예에 따른 처리 컵(33)과의 상위점을 중심으로 제2 구성예(발명의 실시형태)에 따른 처리 컵(33A)에 대해서 설명한다. 도 8 및 도 9에서, 처리 컵(33)과 동일 내지 실질적으로 동일한 부분에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복 설명은 생략한다. 도 8 및 도 9에서는, 제1 구성예를 도시하는 도 1∼도 5와 마찬가지로, 각 컵 부재의 결합 구조는 간략화하여 도시되어 있다. 물론, 제2 구성예에 따른 처리 컵을 구비한 액 처리 장치의 구성은, 제1 구성예의 설명에서 설명된 것과 동일한 것으로 할 수 있다.

처리 컵(33)의 중간 컵 부재(50)에서는 구획되어 있던 경사면(75) 및 수직면(74)이, 처리 컵(33A)의 중간 컵 부재(50A)에서는 단일의 곡면(75')으로 되어 있다. 단, 이 부분에 대해서는, 처리 컵(33, 33A) 중 어느 구성을 채용하여도 상관없다. 그 외에도 처리 컵(33, 33A)에는 약간의 형상 차이가 있지만, 이하에 설명하지 않는 부분에 대해서는 어느 구성을 채용하여도 상관없다.

제2 구성예에 따른 유체 전향면(72)은, 제1 구성예와 마찬가지로, 단면에서 봤을 때, 그 윤곽선 전체가, 유체 전향면(72)의 상단 가장자리(70e)와 하단 가장자리(72e)를 연결하는 선분(S)(이 선분은 외측으로 감에 따라 낮아지록 경사져 있음)보다 위쪽에 위치하는(위쪽으로 볼록한) 매끄러운 곡선으로서 구성할 수 있다. 단, 유체 전향면(72)은, 그 윤곽선 전체가 곡선일 필요는 없다. 기류를 흩뜨리지 않는다는 관점에서는 수평면(76)과 유체 전향면(72)이 교차하는 부분은 에지(날)형으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 유체 전향면(72)이 그 상단(내측단)에 이를 때까지 만곡되어 있으면, 제조가 어려워진다. 따라서, 실제 제조에서는, 유체 전향면(72)의 상단(내측단) 부분(도 8에서 부호 72a로 나타낸 영역)의 윤곽이 직선이 되고, 그것에 계속되는 유체 전향면(72)의 하단(외측단) 부분의 윤곽이 상기 직선에 매끄럽게 접속된 원호가 되도록 구성하는 것도 바람직하다. 이 경우, 예컨대 수평선에 대한 상기 직선이 이루는 각도(도 9의 θ를 참조)는, 바람직하게는 0도(0은 포함하지 않음)∼20도, 보다 바람직하게는 0도(0은 포함하지 않음)∼15도이다. 유체 전향면(72)은, 웨이퍼(W)에 가까운 측의 정해진 범위(근위 범위) 내에서 유체 전향면(72)과 가상 수평 평면이 이루는 각도가 작고[바람직하게는 0도(0은 포함하지 않음)∼20도, 보다 바람직하게는 0도(0은 포함하지 않음)∼15도], 상기 각도가 일정하거나 또는 서서히 커져, 상기 근위 범위보다 웨이퍼(W)에서 먼 범위(원위(遠位, distal) 범위)에서는 상기 각도가 서서히 커지도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 유체 전향면(72)에 충돌한 미스트가 되튀어 웨이퍼(W)에 되돌아갈 가능성이 최소화된다. 또한 유체 전향면(72)은, 단면에서 봤을 때, 그 윤곽선이, 유체 전향면(72)의 상단 가장자리(70e)와 하단 가장자리(72e)를 연결하는 선분(S)(이 선분은 외측으로 감에 따라 낮아지도록 경사져 있음)보다 위쪽에 위치하며(위쪽으로 볼록), 상기 선분(S)과 상기 윤곽선 사이의 거리가 외측으로 감에 따라 단조 증가하여, 최대값을 취한 후, 외측으로 감에 따라 단조 감소하도록 형성할 수 있다.

처리 컵(33, 33A)의 성능에 큰 차이를 가져오는 상위점은, 처리 컵(33A)의 내측 컵 부재(40A)의 형상이, 처리 컵(33)의 내측 컵 부재(40)와 상이한 것에 있다. 즉, 내측 컵 부재(40)에 있던 경사 볼록부(43a)가 폐지되고, 그 대신에 환형 내측 경사면(43)과 환형 외측 경사면(41) 사이에, 환형의 대략 수평인 면으로 이루어지는 정상면(43b)이 형성되어 있다. 내측 경사면(43), 정상면(43b) 및 외측 경사면(41)은, 내측으로부터 이 순서로 접속되어 있다.

정상면(43b)은, 스핀척(31)에 유지된 웨이퍼의 주연(We)의 바로 아래 위치를 기준으로서, 반경 방향 내측에 정해진 길이(도 9의 r1) 및 반경 방향 외측에 정해진 길이(도 9의 r2)만큼 넓어져 있다. 즉, 평면에서 봤을 때, 웨이퍼 주연(We)은 환형의 정상면(43b) 안에 포함되고, 정상면(43b)과 동심인 원을 따라 연장되어 있다(이것은 도 8 및 도 9로부터 명백함). 또한 중간 컵 부재(50A)의 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)가 정상면(43b)의 바로 위의 위치에 있다. 즉, 평면에서 봤을 때, 내측단 가장자리(70e)는 환형의 정상면(43b) 안에 포함되고, 정상면(43b)과 동심인 원을 따라 연장되어 있다(이것도 도 8 및 도 9로부터 명백함).

정상면(43b)은, 엄밀하게 수평인 평면일 필요는 없고, 수평 평면에 대하여 대략 평행이면 좋고, 바꿔 말하면 스핀척(31)에 유지된 웨이퍼(W)의 이면과 대략 평행이면 좋다. 또한, 정상면(43b)은 수평 평면에 대하여 0도∼±10도 정도의 경사를 갖고 있어도 좋다. 특히 정상면(43b)의 외측 부분에는, 레지스트액 등의 액이 부착되는 경우가 있기 때문에, 정상면(43b)의 외측 부분(도 9의 길이 r2에 대응하는 부분)에는 수평 평면에 대하여 0도∼+10도 정도의 경사(외측으로 감에 따라 낮아지는 경사)를 형성하는 것도 바람직하다. 이와 같이 하면, 만약에 액이 정상면(43b)에 부착되었다고 해도, 그 액은 원활하게 외측 경사면(41)에 유도된다.

전술한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전시키면, 웨이퍼(W)의 표리면 주변의 공기가 끌려 들어가 웨이퍼(W) 외측을 향하는 기류가 생긴다. 웨이퍼 이면측에서의 이러한 기류는 「백플로」로 불린다. 웨이퍼(W)의 이면, 내측 경사면(43), 원형면(44)에 의해 둘러싸인 공간(이하 「웨이퍼 이면측 공간」으로 지칭) 안에 생긴 백플로는, 웨이퍼 이면 주연부와 정상면(43b) 사이로부터 유출된다. 정상면(43b)은 웨이퍼 이면측 공간으로부터 유출되는 백플로를 가이드하고, 그 결과로서, 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)와 웨이퍼(W)의 주연(We) 사이의 간극으로부터 환형 유로(79)에 유입되어 오는 기류를 변화시킨다. 이 점에 대해서는 뒤에서 상술한다.

여기서, 이 레지스트 도포 장치가 12인치 웨이퍼를 처리하기 위해 구성되어 있는 전제하에서, 도 9를 참조하여 각 부의 적합한 치수에 대해 설명한다. 우선, 전술한 r1은 5 ㎜∼10 ㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 전술한 r2를 너무 작게 하면, 후술하는 백플로 가이드 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편 r2를 너무 크게 하면, 웨이퍼(W)로부터 비산한 액이 정상면(43b)의 외측 부분에 부착되어 퇴적물이 생길 우려가 있다. 이 때문에, 전술한 r2는 5 ㎜∼10 ㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 정상면(43b)으로부터 웨이퍼(W) 이면까지의 거리(h2)는, 2 ㎜∼3 ㎜로 하는 것이 바람직하다. 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)와 웨이퍼(W) 표면과의 고저차(h1)는 2 ㎜∼3 ㎜로 하는 것이 바람직하다. 정상면(43b)으로부터 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)까지의 거리(g1)는 5 ㎜∼6 ㎜로 하는 것이 바람직하다. 웨이퍼(W)의 주연(We)으로부터 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)까지의 거리(r3)는 3 ㎜∼4 ㎜로 하는 것이 바람직하다.

다시 도 8을 참조하면, 제1 구성예와 마찬가지로, 내측 컵 부재(40A)에는 복수의(예컨대 3개의) 오목부(47')가 형성되고, 각 오목부(47')에 베벨 세정 노즐(46')을 끼워 넣을 수 있게 되어 있다. 각 베벨 세정 노즐(46')은, 제1 구성예와 같은 가이드 레일 등을 포함하는 직경 방향 안내 기구(도시 생략)에 의해 내측 컵 부재(40A)의 직경 방향으로 이동 가능하다. 베벨 세정 노즐(46')은, 오목부(47')에 끼워 넣었을 때, 그 각 표면이 내측 경사면(43) 및 정상면(43b)의 가상 연장상에 위치하도록 형성되어 있다. 제1 구성예와 마찬가지로, 각 베벨 세정 노즐(46')에는 토출구(46a)가 형성되어 있고, 토출구(46a)는, 베벨 세정 노즐(46')이 오목부(47')에 끼워 넣어졌을 때에 웨이퍼(W)의 이면 주연부를 향한다.

상기 제2 구성예에 따른 처리 컵(33A)을 구비한 레지스트 도포 장치는, 상기 제1 구성예에 따른 처리 컵(33)을 구비한 레지스트 도포 장치에 대해서 설명한 각 공정을 동일하게 하여 실행할 수 있다.

다음에, 제1 구성예, 제2 구성예(발명의 실시형태)에 따른 처리 컵 안의 기류 및 상측 가이드부(70)에의 미스트의 충돌에 대해서, 본건 출원인에 의한 종래 구성예와 비교하면서 설명한다. 도 10은 종래 구성예를, 도 11은 제1 구성예를, 그리고 도 12는 제2 구성예를 각각 도시하고 있다.

우선, 도 10에 도시하는 종래 구성예는, 제1 구성예에 대하여, 상측 가이드부(70')가, 단면에서 봤을 때 직선적인 하면을 갖고 있는 점이 상이하다. 이 경우, 웨이퍼(W)로부터 비산된 액(예컨대 레지스트액)이, 기세가 있는 동안에, 예컨대 점(P) 근방에서 상측 가이드부 하면에 충돌한다. 또한 미스트는 비교적 큰 입사각으로 상측 가이드부 하면에 충돌한다. 이 때 되튄 처리액의 일부가 웨이퍼(W)에 도달하여, 웨이퍼(W)에 재부착될 우려가 있다.

이 문제는, 도 11에 도시하는 제1 구성예에서, 상측 가이드부(70)의 하면, 즉 유체 전향면(72) 위를 볼록한 면으로 하는 것에 의해 해소되어 있다. 즉, 제1 구성예에서는, 웨이퍼(W) 근방[예컨대 웨이퍼 주연(We)으로부터 반경 방향 외측으로 30 ㎜ 떨어진 위치까지의 근위 영역)에서, 유체 전향면(72)은 수평 평면에 대하여 약 0도∼20도의 작은 경사각(도 9의 θ를 참조)으로 경사져 있기 때문에, 웨이퍼(W) 근방에서는, 웨이퍼(W)로부터 비산된 미스트는 비교적 작은 입사각으로 상측 가이드부(70)의 하면인 유체 전향면(72)에 입사한다. 이 때문에, 미스트는 거의 웨이퍼(W)측을 향해 되튀지 않는다. 또한 상기와 같은 θ값을 설정할 수 있는 것은, 단면에서 봤을 때, 유체 전향면(72)의 윤곽선이, 유체 전향면(72)의 상단 가장자리와 하단 가장자리를 연결하는 선분보다 위쪽에 위치하도록(위쪽으로 볼록하도록) 형성되어 있기 때문이다.

또한, 종래 구성예는, 제1 구성예에 대하여, 외측 컵 부재(60')의 내면에 돌기(100)가 설치되어 있지 않다. 이 경우, 도 10에 부호 RF로 도시하는 바와 같이, 환형 유로(79')를 유하(流下)하는 미스트가 들어 있는 유체 일부가, 관통 구멍(77')을 통해 환형 공간(78')에 들어간다. 종래 구성예에서는, 환형 공간(78')에 유입되는 유체의 유속은 비교적 낮기 때문에, 환형 유로(79')로부터 관통 구멍(77')을 통해 환형 공간(78')에 들어 간 유체는, 웨이퍼(W)의 위쪽 공간까지 되돌아가, 웨이퍼에 재부착될 우려가 있다.

이 문제는, 제1 구성예에서 외측 컵 부재(60)의 내면에 돌기(100)를 설치하는 것에 의해 꽤 개선된다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 환형 유로(79)로부터 관통 구멍(77)을 통해 환형 공간(78)에 들어간 미스트가 들어 있는 기류(RF)는 돌기(100)에 의해 전향되어, 관통 구멍(77)에 되돌아간다.

상기한 2개의 이유에 의해, 웨이퍼(W)에의 미스트 재부착 방지라는 관점에서는, 제1 구성예는 종래 구성예에 대하여 대폭 우수하다.

단, 제1 구성예에는, 막 두께 균일성 향상이라는 관점에서는, 한층 더 개선의 여지가 있다. 이것을 개선한 것이 제2 구성예(발명의 실시형태)이다. 우선, 제1 구성예에서의 문제점에 대해서 설명한다. 제1 구성예에서는, 웨이퍼(W)의 주연(We)과 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)와의 좁은 간극 때문에, 상기 간극에 들어가는 기류(F1)의 유속이 높아지고, 상기 기류의 진행 방향과 웨이퍼 표면이 이루는 각도도 커진다. 이러한 기류는, 웨이퍼(W)의 주연부 표면에 있는 레지스트액의 건조를 국소적으로 촉진하고, 웨이퍼(W)의 주연부 표면에 있는 레지스트액을 웨이퍼 주연(We)을 향해 움직이게 한다. 이것에 의해, 웨이퍼(W) 주연부에서의 레지스트액의 막 두께가, 중앙부와 비교하여 커진다. 즉 막 두께 면내 균일성이 손상된다.

상기한 문제는, 제2 구성예에서, 정상면(43b)을 갖는 내측 컵 부재(40)를 설치하는 것에 의해 해결되어 있다. 제2 구성예의 정상면(43b)은, 이하와 같은 역할을 다하고 있는 것으로 발명자는 생각하고 있다.

전술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼 이면 근방에 있는 공기가 끌려 들어가는 것에 의해, 웨이퍼 이면측 공간에 백플로(BF)가 생긴다. 이 백플로(BF)는 내측 경사면(43)에 의해 웨이퍼(W) 이면과 정상면(43b) 사이의 협애 간극으로 유도되고, 상기 협애 간극을 통과하여 유출된다. 또한 이 현상은 제1 구성예에서도 발생하고 있다. 단, 제1 구성예에서는, 경사 볼록부(43a)가 웨이퍼 주연보다 내측에 있기 때문에, 백플로는 경사 볼록부(43a)와 웨이퍼 이면 사이의 협애 간극으로부터 유출된 후, 즉시 실속(失速)하며, 지향성을 잃는다. 이 때문에 주류(F1)에 큰 영향을 미치는 것에는 이르지 않는다. 이것에 대하여, 제2 구성예에서는, 정상면(43b)은 웨이퍼(W)의 주연(We)보다 외측까지 넓어져 있기 때문에, 백플로는, 협애 간극으로부터 유출된 후, 정상면(43b)의 위쪽 영역으로부터 그 외측으로 나올 때까지, 수평 방향의 지향성을 유지하며, 유속이 약해지는 것도 작다. 이에 추가로, 제2 구성예에서는, 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)도 정상면(43b) 위쪽에 위치하고 있다. 즉 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)와 웨이퍼 주연(We) 사이의 간극 바로 아래에 수평면(43b)이 존재하고 있다. 상기한 이유에 의해, 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)와 웨이퍼 주연(We) 사이의 간극으로부터 환형 유로(79) 안에 들어가려는 기류(F1)는, 제1 구성예와 같은 양태로 상기 간극에 들어갈 수 없고, 수평 방향으로 전향된 상태로 상기 간극에 들어간다. 즉, 기류(F1)의 웨이퍼(W) 주연부 표면에의 입사각이 대폭 작아진다.

또한, 제2 구성예에서는, 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)와 웨이퍼 주연(We) 사이의 간극으로부터 환형 유로(79)에 들어가는 기류(F1)의 유속보다, 상측 가이드부(70)의 내측단 가장자리(70e)와 외측 컵 부재(60)와의 간극으로부터 환형 공간(78)에 들어가는 기류(F2)의 유속이 커지는 것이 확인되었다(제1 구성예에서는 그 반대). 발명자는, 이 현상의 원인에 대해서는 명확히 파악하고 있지 않지만, 정상면(43b)을 형성한 것에 의해 정상면(43b) 근방에서의 압력 손실이 커진 것을 원인으로 생각하고 있다. 어떻든 기류(F1)의 유속이 늦어지는 것은, 막 두께 균일성에 좋은 영향을 부여하는 것은 명백하다. 기류(F2)의 유속이 빨라지는 것은, 기류(RF)에 기인하는 미스트 역류 방지에 좋은 영향을 부여하는 것은 명백하다. 또한 기류(F1)의 유속이 늦어졌다고 해도, 상측 가이드부(70)의 유체 전향면(72)의 특징적 형상에 의해, 유체 전향면(72)으로부터 웨이퍼(W)를 향해 되튀는 미스트는 대폭 저감되어 있고, 백플로(BF)도 유체 전향면(72) 방향의 지향성을 유지하기 때문에 문제는 발생하지 않는다. 오히려, 기류(F2)의 유속이 빨라지는 것에 의해 환형 공간(78) 안에서 웨이퍼(W)를 향해 역류하는 미스트량이 감소하는 것에 의한 좋은 영향이 크다고 생각된다. 따라서, 제2 구성예는 제1 구성예보다 미스트 재부착 방지 기능이 우수하다고 할 수 있다.

이상 진술한 바와 같이, 제2 구성예는, 제1 구성예의 미스트 재부착 방지 기능을 손상하지 않고 오히려 향상시키면서, 막 두께 균일성의 향상이라는 더 유리한 효과를 달성할 수 있는 것은 명백하다.

다음에, 제2 구성예와 종래 구성예와의 성능 비교 시험의 결과에 대해서 도 13∼도 15를 참조하여 설명한다.

우선, 도 13을 참조하여, 웨이퍼 주변부의 막 두께 증대에 대해서 비교한 결과에 대해서 설명한다. 먼저 제1 구성예에 관련하여 설명한 공정에 따라, 웨이퍼에 레지스트막을 형성하였다. 프리웨트 공정에서 평탄화 공정에 이르기까지의 배기 압력을 변화시켜, 웨이퍼 주연부의 막 두께를 조사하였다. 그 결과를 도 13의 그래프에 도시한다. 그래프 횡축은 배기 압력[Pa], 종축은 웨이퍼 주연부 막 두께[㎚]이다. 흰 막대가 종래 구성예, 검은 막대가 제2 구성예의 데이터이다. 그래프로부터 명백한 바와 같이, 배기 압력에 상관없이, 제2 구성예에서는, 종래 구성예에 비교하여 주연부 막 두께의 증대가 적었다. 또한 제2 구성예는, 배기 압력의 증가에 따르는 주연부 막 두께의 증가가, 종래 구성예와 비교하여 작았다. 이것은, 특히 레지스트액이 유동성을 가지고 있는 기간 내에서, 막 두께 불균일의 우려를 고려하지 않고, 미스트의 재부착 방지를 중시하여 배기 압력(유량)을 증대시키는 것이 가능한 것을 의미하고 있다.

다음에, 도 14를 참조하여, 웨이퍼에 재부착되는 미스트량에 대해서 비교한 결과에 대해서 설명한다. 먼저 제1 구성예에 관련하여 설명한 공정에 따라, 웨이퍼에 레지스트막을 형성하였다. 베벨 세정 단계로부터 최종 건조(제2 건조) 단계에 이르기까지의 배기 압력을 변화시켜, 웨이퍼 표면 위에 확인된 미스트 부착량을 조사하였다. 그 결과를 도 14의 그래프에 도시한다. 그래프 횡축은 배기 압력[Pa], 종축은 웨이퍼 표면 위에 확인된 미스트가 부착된 흔적 수이다. 흰 원(○)이 종래 구성예, 검은 사각(◆)이 제2 구성예의 데이터이다. 그래프로부터 명백한 바와 같이, 제2 구성예에서는, 배기 압력이 20 Pa 미만으로 저하될 때까지, 웨이퍼에의 미스트의 재부착은 확인되지 않았다. 이것은, 특히 긴 시간이 요구되는 베벨 세정 공정으로부터 최종 건조(제2 건조) 공정을, 저 배기의 상태로 실행할 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 하나의 도포 현상 장치에, 배기계의 부담을 증대시키지 않고, 종래부터 많은 대수의 도포 유닛을 설치할 수 있는 것을 의미하고 있다. 물론, 고 배기 상태로 행해지는 프리웨트 공정으로부터 평탄화 공정까지의 각 공정에서도, 웨이퍼에의 미스트의 재부착에 관한 안전 마진을 대폭 높일 수 있다.

제2 구성예에 따른 처리 컵은 미스트 재부착 방지 성능이 우수하기 때문에, 제1 구성예에 따른 처리 컵보다 배기 유량을 내린 상태로 사용할 수 있다. 제1 구성예 및 제2 구성예에 따른 처리 컵을 각각 이용한 경우의 처리 레시피의 일례가 도 15에 그래프로 도시되어 있다. 그래프 하단에는, 웨이퍼 회전 속도의 변화 및 액 공급 타이밍(제1 구성예와 제2 구성예에서 공통)이, 그래프 상단에는 배기 유량의 변화와, 공정 S1부터 S6에 각각 대응하는 기간이 나타나 있다. 레지스트 건조 공정(S4)까지는, 배기 유량은 제1 구성예, 제2 구성예에서 동일하다. 베벨 세정 공정(S5) 이후의 공정에서, 제2 구성예(부호 2의 실선을 참조)에서는 우수한 미스트 재부착 방지 기능 때문에, 저 배기 상태(배기 유량이 약 1.2 m³/min)로 운전하는 것이 가능하게 되어 있다. 이것에 대하여 제1 구성예(부호 1의 파선을 참조)에서는, 고 배기 상태(배기 유량이 약 2.6 m³/min)로 운전하고 있다. 또한, 제1 구성예도 미스트 재부착 방지 기능은 비교적 우수하기 때문에, 배기 유량을 약간 저하시키는 것은 가능하지만, 어떻든 제1 구성예의 레벨까지 저하시킬 수는 없다. 비교적 긴 시간이 필요한 베벨 세정 공정(S5) 및 제2 건조 공정(S6)의 배기 유량을 내릴 수 있으면, 도포 현상 장치에 포함시키는 레지스트 도포 장치의 대수를, 배기계의 능력을 증대시키지 않고, 늘리는 것이 가능해진다.

마지막으로, 레지스트 도포 장치를 구비한 도포 현상 장치에 노광 장치를 접속한 레지스트 패턴 형성 시스템의 구성의 일례를 간단히 설명한다. 도 16∼도 18에 도시하는 바와 같이 도포, 현상 장치에는, 캐리어 블록(G1)이 설치되어 있다. 이 캐리어 블록(G1)의 배치대(201) 위에 배치된 밀폐형 캐리어(200)로부터 전달 아암(C)이 웨이퍼(W)를 취출하여, 캐리어 블록(G1)에 인접하는 처리 블록(G2)에 웨이퍼(W)를 건네고, 전달 아암(C)이, 처리 블록(G2)에서 처리된 처리 완료 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(200)에 되돌린다.

처리 블록(G2)은, 도 17에 도시하는 바와 같이, 현상 처리를 행하기 위한 제1 블록(DEV층)(B1), 레지스트막 아래에 형성되는 반사 방지막의 형성 처리를 하기 위한 제2 블록(BCT층)(B2), 레지스트액의 도포를 처리하기 위한 제3 블록(COT층)(B3), 레지스트막 위에 형성되는 반사 방지막의 형성 처리를 하기 위한 제4 블록(TCT층)(B4)을 아래부터 순서대로 적층하는 것에 의해 구성되어 있다.

제3 블록(COT층)(B3)은, 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포 유닛(2)(도 16 참조)(전술한 레지스트 도포 장치)과, 레지스트 도포 유닛으로 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 기판 가열 유닛을 갖는 가열/냉각계의 처리 유닛군과, 제3 블록(COT층)(B3)의 각 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하는 반송 아암(A3)을 구비하고 있다.

제2 블록(BCT층)(B2)과 제4 블록(TCT층)(B4)은, 반사 방지막을 형성하기 위한 약액을 스핀코팅에 의해 도포하는 액 처리 유닛과, 가열 냉각계의 처리 유닛군과, 각 층의 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하는 반송 아암(A2, A4)을 각각이 구비하고 있다.

제1 처리 블록(DEV층)(B1) 내에, 현상 유닛이 2단으로 적층되어 있다. DEV층(B1)에는, 이들 2단의 현상 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 공통의 반송 아암(A1)이 설치되어 있다.

처리 블록(G2)에는, 도 16 및 도 18에 도시하는 바와 같이, 복수의 유닛을 적층하여 이루어지는 유닛 선반(U1)이 설치되어 있다. 이 유닛 선반(U1) 근방에 설치된 승강 가능한 전달 아암(D1)에 의해, 유닛 선반(U1) 안의 각 유닛 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.

상기 레지스트 패턴 형성 시스템에서는, 캐리어 블록(G1) 안의 전달 아암(C)이, 캐리어(200)로부터 취출한 웨이퍼(W)를, 유닛 선반(U1)의 하나의 전달 유닛, 예컨대 제2 블록(BCT층)(B2)에 대응하는 전달 유닛(CPL2)에 건넨다. 거기에서 웨이퍼(W)는 전달 아암(D1)에 의해 전달 유닛(CPL3)에 옮겨지고, 거기에서 웨이퍼(W)는 반송 아암(A3)에 의해 제3 블록(COT층)(B3) 안으로 더 옮겨지며, 소수화 처리 유닛에 의해 웨이퍼(W) 표면에 소수화 처리가 실시되고, 그 후, 또한 레지스트 도포 유닛에 의해 웨이퍼(W) 표면에 레지스트막이 형성된다. 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A3)에 의해, 유닛 선반(U1)의 전달 유닛(BF3)에 옮겨진다.

그 후, 웨이퍼(W)는, 전달 유닛(BF3), 전달 아암(D1), 전달 유닛(CPL4) 및 반송 아암(A4)을 통해 제4 블록(TCT층)(B4) 안에 옮겨지고, 반사 방지막 형성 유닛에 의해 웨이퍼(W) 표면에 반사 방지막이 형성된다. 그 후 웨이퍼는, 반송 아암(A4)에 의해 전달 유닛(TRS4)에 건네진다.

또한, 레지스트막 위에 반사 방지막을 형성하지 않는 경우나, 웨이퍼(W)에 대하여 소수화 처리를 행하는 대신에, 제2 블록(BCT층)(B2)으로 반사 방지막이 형성되는 경우도 있다. 웨이퍼 반송 루트는 웨이퍼에 대하여 실행되는 처리에 따라 적절하게 변경된다.

DEV층(B1) 내의 상부에는, 유닛 선반(U1)에 설치된 전달 유닛(CPL11)으로부터 유닛 선반(U2)에 설치된 전달 유닛(CPL12)에 웨이퍼(W)를 직접 반송하기 위한 셔틀 아암(E)이 설치되어 있다. 레지스트막 및 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(W)는, 전달 아암(D1)에 의해 전달 유닛(TRS4)으로부터 전달 유닛(CPL11)에 옮겨지고, 거기에서 셔틀 아암(E)에 의해 유닛 선반(U2)의 전달 유닛(CPL12)에 직접 반송되며, 거기에서 인터페이스 블록(G3)에 포함된다. 또한 부호 「CPL」이 붙혀진 전달 유닛은 온도 조절용 냉각 유닛으로서의 기능을 겸비하고 있고, 부호 BF가 붙혀진 전달 유닛은 복수매의 웨이퍼(W)를 배치할 수 있는 버퍼 유닛으로서의 기능을 겸비하고 있다.

이어서, 웨이퍼(W)는 인터페이스 아암(B)에 의해 노광 장치(G4)에 반송되고, 여기서 정해진 노광 처리가 행해진 후, 유닛 선반(U2)의 전달 유닛(TRS6)에 배치되며 거기에서 처리 블록(G2)으로 되돌아간다. 그 후 웨이퍼(W)는, 제1 블록(DEV층)(B1)에서 현상 처리가 행해져, 반송 아암(A1)에 의해, 전달 아암(C)에 의해 액세스 가능한 유닛 선반(U1) 안의 전달 유닛(TRS1)에 옮겨지고, 전달 아암(C)에 의해 캐리어(200)에 보내진다.

전술한 제2 구성예(발명의 실시형태)에 따른 처리 컵은, 레지스트 도포 장치에서만 유익한 것이 아닌 것에 주의해야 한다. 막 두께 균일성 및 미스트 재부착 방지가 요구되는 레지스트 도포 처리 이외의 도포막 형성 처리, 예컨대 웨이퍼 위에 반사 방지막 또는 보호막을 형성하기 위한 도포막 형성 처리를 행하는 도포 장치에서도 유익한 것은 명백하다. 또한, 도포막 형성 처리에 한하지 않고, 미스트 재부착 방지가 요구되는 처리, 예컨대 약액 처리나 현상 처리 후의 세정 처리 등의 각종 액 처리에서도 유익한 것은 명백하다. 즉, 전술한 제2 구성예에 따른 처리 컵은, 원형 기판을 회전시키면서 상기 기판에 처리액을 공급하여 정해진 처리를 행하는 여러 가지의 액 처리에서 유용한 것은 명백하다.

W: 기판(웨이퍼), We: 기판 주연, 31: 스핀척, 33: 처리 컵, 40: 제1 컵 부재(내측 컵 부재), 41: 외측 경사면, 43: 내측 경사면, 43b: 정상면, 46': 제2 처리액 노즐(베벨 린스 노즐), 50(70): 제3 컵 부재(중간 컵 부재), 60: 제2 컵 부재(외측 컵 부재), 53: 배기로, 70e: 제3 컵 부재의 내측단 가장자리, 72: 제3 컵 부재의 유체 전향면, 72e: 유체 전향면의 외측단 가장자리, S: 가상 선분, 77: 통로(관통 구멍), 78: 제2 환형 유로(환형 공간), 79: 제1 환형 유로(환형 공간), 92: 제1 처리액 노즐(레지스트 노즐), 100: 제2 컵 부재의 볼록부

Claims (5)

1. 액 처리 장치에 있어서,
   기판을 수평으로 유지하여 수직축선 둘레로 회전시키도록 구성된 스핀척과,
   상기 스핀척에 의해 유지된 기판의 주위를 둘러싸도록 설치된 처리 컵으로서, 상기 처리 컵 안의 분위기를 배기하기 위한 배기로가 접속되어 있는 처리 컵과,
   상기 스핀척에 유지된 기판에 제1 처리액을 공급하도록 설치된 제1 처리액 노즐
   을 포함하고,
   상기 처리 컵은,
   상기 스핀척에 기판이 유지되었을 때, 상기 기판보다 낮은 위치에 위치하도록 설치된 제1 컵 부재와,
   상기 제1 컵 부재보다 외측이며 위쪽에 설치된 제2 컵 부재와,
   상기 제1 컵 부재와 상기 제2 컵 부재 사이에 설치된 제3 컵 부재로서, 상기 제1 컵 부재와 상기 제2 컵 부재 사이의 공간을 분할하며, 상기 제1 및 제3 컵 부재 사이의 제1 환형 유로와 상기 제2 및 제3 컵 부재 사이의 제2 환형 유로를 구획하는 제3 컵 부재
   를 포함하고 있고,
   상기 제1 및 제2 환형 유로는 상기 배기로에 연통하며,
   상기 제3 컵 부재는, 상기 스핀척에 의해 유지된 기판의 주연(周緣)보다 높으며 외측의 위치에 위치하도록 설치된 내측단 가장자리를 갖고 있고,
   상기 제1 컵 부재는, 외측으로 감에 따라 높이가 높아지는 환형의 내측 경사면과, 상기 내측 경사면의 외측 주연에 접속된 수평인 환형의 정상면과, 상기 정상면의 외측 주연에 접속되며 외측으로 감에 따라 높이가 낮아지는 환형의 외측 경사면을 갖고 있으며,
   상기 제1 컵 부재의 상기 환형의 정상면은, 평면에서 봤을 때, 상기 스핀척에 의해 유지된 기판의 주연과 상기 제3 컵 부재의 내측단 가장자리를 포함하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3 컵 부재는, 상기 제1 컵 부재에 대향하는 환형의 유체 전향면을 갖고 있고, 상기 유체 전향면은, 상기 제3 컵 부재의 상기 내측단 가장자리로부터 외측으로 연장되어 있으며,
   상기 유체 전향면은 외측단 가장자리를 갖고 있고, 종단면에서 봤을 때, 상기 유체 전향면의 윤곽선은, 상기 내측단 가장자리와 상기 외측단 가장자리를 연결하는 가상 선분에 대하여 위로 볼록해지는 매끄러운 곡선, 또는 서로 매끄럽게 접속된 직선과 곡선의 조합을 포함하며, 상기 가상 선분은 외측으로 감에 따라 낮아지는 것인 액 처리 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 환형 유로를 서로 접속하는 통로가 설치되어 있고, 이것에 의해, 상기 제1 및 제2 환형 유로를 흐르는 유체가, 합류한 후, 상기 배기로에 유도되도록 구성되어 있으며,
   상기 제2 컵 부재의 상기 제3 컵 부재에 대향하는 면에 상기 제3 컵 부재를 향해 돌출하는 볼록부가 설치되어 있는 것인 액 처리 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 통로는, 상기 제3 컵 부재에 설치된 복수의 관통 구멍을 포함하는 것인 액 처리 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스핀척에 유지된 기판에 제2 처리액을 공급하도록 설치된 제2 처리액 노즐을 더 포함하고,
   상기 제1 처리액 노즐은, 상기 스핀척에 유지된 기판의 표면에 상기 제1 처리액을 공급하도록 설치되며, 상기 제2 처리액 노즐은, 상기 스핀척에 유지된 기판의 이면에 상기 제2 처리액을 공급하도록 설치되어 있는 것인 액 처리 장치.

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