KR20160071330A - 도포 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 도포 처리 장치 - Google Patents

도포 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 도포 처리 장치 Download PDF

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다카후미 하시모토
신이치 하타케야마
나오키 시바타
고오스케 요시하라
미노루 구보타
히로유키 이데
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 상에 도포액을 도포할 때에, 도포액의 공급량을 소량으로 억제하면서, 기판 면내에서 균일하게 도포액을 도포한다.
웨이퍼 상에 도포액을 도포하는 방법이며, 웨이퍼 상에 도포액의 용제를 공급하여, 상기 웨이퍼의 외주부에 용제의 액막을 환 형상으로 형성하고, 웨이퍼를 제1 회전 속도로 회전시키면서 도포액을 웨이퍼의 중심부에 공급하고(시간 t1∼t2), 웨이퍼를 제1 회전 속도보다도 빠른 제2 회전 속도로 회전시켜 도포액을 기판 상에 확산시킨다(시간 t4∼t5). 용제의 공급은, 도포액이 용제의 액막에 접촉하기 전까지 계속해서 행해진다(시간 t0∼t3).

Description

도포 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 도포 처리 장치{COATING TREATMENT METHOD, COMPUTER STORAGE MEDIUM AND COATING TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 기판에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 도포 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들어 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 상에 소정의 도포액을 도포하여 반사 방지막이나 레지스트막과 같은 도포막을 형성하는 도포 처리, 레지스트막을 소정의 패턴으로 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차 행해지고, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성되어 있다.
상술한 도포 처리에 있어서는, 회전 중인 웨이퍼의 중심부에 노즐로부터 도포액을 공급하고, 원심력에 의해 웨이퍼 상에서 도포액을 확산시킴으로써 웨이퍼 상에 도포막을 형성하는, 소위 스핀 도포법이 많이 사용되고 있다. 이와 같은 도포 처리에 있어서는, 도포막의 면내 균일성과 도포액의 사용량 삭감을 위해, 도포액을 공급하기 전에 웨이퍼 상에 시너 등의 용제를 도포하여 웨이퍼의 습윤성을 개선시키는, 소위 프리웨트 처리가 행해진다. 프리웨트 처리에 있어서의 용제의 도포도, 웨이퍼의 중심부에 용제를 공급하여 웨이퍼를 회전시키고, 웨이퍼 상에 용제를 확산시킴으로써 행해진다.
그러나, 웨이퍼의 중심부에 용제를 공급하는 방법에서는, 웨이퍼의 중앙부와 외주부에서 습윤성의 개선 정도가 상이하기 쉽고, 그 결과, 도포막의 면내 균일성을 원하는 범위 내로 하는 것이 곤란하였다. 따라서, 프리웨트 처리에 있어서 웨이퍼를 저속으로 회전시키면서 당해 웨이퍼의 중심부와 외주부 사이의 위치에 용제를 공급하여, 웨이퍼 상에 환 형상으로 용제를 확산시키고, 그 후에 도포액을 웨이퍼의 중심부로부터 공급하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1). 이러한 방법에 의하면, 웨이퍼의 중심부와 외주부에 있어서 도포액의 웨이퍼에 대한 습윤성을 균일한 것으로 할 수 있고, 웨이퍼 상에 면내 균일한 도포막을 형성할 수 있다.
일본 특허 공개 제2003-136010호 공보
그런데, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서 웨이퍼 상에 도포막을 형성하는 단계에서는, 대부분의 경우, 웨이퍼 상에는 미리 기초막이 형성되어 있다. 그로 인해, 프리웨트 처리에 사용하는 용제의 기초막에 대한 습윤성(기초막과 용제의 접촉각)은 기초막의 종류에 따라 상이한 것으로 된다. 그리고, 용제의 기초막에 대한 습윤성이 나쁜 경우(기초막과 용제의 접촉각이 큰 경우)는 웨이퍼의 중심부와 외주부 사이의 위치에 용제를 공급해도, 용제를 웨이퍼 상에서 환 형상으로 유지하는 것이 곤란해진다.
구체적으로는, 도 20에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외주부에 공급한 용제(Q)가, 표면 장력에 의해 웨이퍼(W)의 중심부를 향하여 이동하거나, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 중심부 부근의 용제가 웨이퍼(W)의 외주 방향을 향하여 이동하여 치우쳐 버린다. 그렇게 되면, 웨이퍼(W) 상의 용제의 치우침에 따라, 특히 웨이퍼(W)의 외주부에서 도포막의 막 두께 분포가 치우친다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판 상에 도포액을 도포할 때에, 도포액의 공급량을 소량으로 억제하면서, 기판 면내에서 균일하게 도포액을 도포하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 도포액을 도포하는 방법이며, 기판 상에 상기 도포액의 용제를 공급하여, 상기 기판의 외주부에 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하는 용제 액막 형성 공정과, 기판을 제1 회전 속도로 회전시키면서, 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과, 상기 기판을 상기 제1 회전 속도보다도 빠른 제2 회전 속도로 회전시켜 상기 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 갖고, 상기 용제의 공급은, 상기 용제 액막 형성 공정 또는 상기 도포액 확산 공정에서 상기 도포액이 상기 용제의 액막에 접촉하기 전까지 계속해서 행해지는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 기판의 외주부에 도포액의 용제의 액막을 환 형상으로 형성함과 함께, 기판을 제1 회전 속도로 회전시키면서 도포액을 기판의 중심부에 공급하고, 계속해서, 기판을 제2 회전 속도로 회전시켜 도포액을 기판 상에 확산시킨다. 그리고, 용제의 공급을, 도포액이 용제의 액막에 접촉하기 전까지 계속해서 행하고, 바꾸어 말하면, 도포액이 용제에 접촉하기 전에 용제의 공급을 정지한다. 이에 의해, 도포액이 용제에 접촉하기 직전까지, 상기 용제의 액막의 형상을 양호한 원환 형상으로 유지해 둘 수 있다. 그 결과, 기판 상의 용제의 치우침을 억제하여, 기판 면내에 균일하게 도포액을 확산시키고, 면내 균일한 도포막을 형성할 수 있다.
상기 용제 액막 형성 공정에서는, 상기 기판을 0rpm 초과이며 제1 회전 속도 이하의 회전 속도로 회전시킨 상태에서, 상기 용제를 공급하는 용제 공급 노즐을 기판의 외주부에 위치시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하여, 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성해도 된다.
상기 용제 액막 형성 공정에서는, 상기 기판을 정지 또는 0rpm 초과이며 제1 회전 속도 이하의 회전 속도로 회전시킨 상태에서, 상기 용제를 공급하는 용제 공급 노즐을 기판의 외주부를 따라 이동시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하여, 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성해도 된다.
상기 용제 공급 노즐은 복수 설치되어 있어도 된다.
상기 도포액 확산 공정 개시 전에, 평면에서 볼 때의 용제 공급 노즐과 기판 중심 사이의 위치에 건조 가스를 분사하여, 상기 용제의 액막과 상기 도포액 사이에 간극을 확보해도 된다.
상기 용제 액막 형성 공정에서는, 기판의 중심으로부터 반경 방향으로 30㎜∼100㎜ 이격된 위치에서, 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급해도 된다.
상기 용제의 공급은, 상기 도포액의 외주 단부와, 상기 환 형상의 용제의 액막의 내주 단부의 거리가, 5㎜∼60㎜로 될 때까지 계속해서 행해져도 된다.
상기 용제 액막 형성 공정에서는, 기판의 중심부에 상기 용제를 공급하여 상기 용제의 액 저류부를 형성하고, 계속해서, 기판을 회전시켜 상기 용제를 기판 상에 확산시키고, 기판의 전체면에 상기 용제의 액막을 형성하고, 계속해서, 기판의 중심부에 건조 가스를 분사하여, 기판의 중심부로부터 상기 용제의 액막을 제거함으로써, 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성해도 된다.
상기 용제 액막 형성 공정 전에, 상기 기판을 0rpm 초과이며 제1 회전 속도 이하의 회전 속도로 회전시킨 상태에서, 상기 용제를 공급하는 용제 공급 노즐을 기판의 외주부에 위치시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하고, 그 후 상기 기판의 회전 속도를 제1 회전 속도보다도 가속시켜 상기 용제를 상기 기판의 외주부에 확산시키는 프리웨트 공정을 행해도 된다.
상기 프리웨트 공정에 있어서, 상기 용제를 상기 기판의 외주부에 확산시키는 동안에는 상기 용제 공급 노즐로부터의 용제의 공급을 정지해도 된다.
다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 도포 처리 방법을 도포 처리 장치에 의해 실행시키도록, 상기 도포 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.
또한, 다른 관점에 의한 본 발명은 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 장치이며, 기판을 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지부와, 기판 상에 상기 도포액을 공급하는 도포액 공급 노즐과, 기판 상에 상기 도포액의 용제를 공급하는 용제 공급 노즐과, 상기 도포액 공급 노즐을 이동시키는 제1 이동 기구와, 상기 용제 공급 노즐을 이동시키는 제2 이동 기구와, 기판 상에 상기 도포액의 용제를 공급하여, 상기 기판의 외주부에 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하고, 기판을 제1 회전 속도로 회전시키면서, 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하고, 상기 기판을 상기 제1 회전 속도보다도 빠른 제2 회전 속도로 회전시켜 상기 도포액을 기판 상에 확산시키기 위해, 상기 기판 보유 지지부, 상기 도포액 공급 노즐, 상기 용제 공급 노즐, 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구를 제어하도록 구성된 제어부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
기판 상에 건조 가스를 분사하는 건조 가스 노즐과, 상기 건조 가스 노즐을 이동시키는 제3 이동 기구를 갖고 있어도 된다.
상기 용제 공급 노즐이 설치되고, 상기 기판 상에서 상기 기판의 중심을 통과하는 연직축을 회전축으로 하여 회전 가능하게 구성된 지지부와, 상기 지지부를 회전시키는 회전 구동 기구를 더 갖고, 상기 회전 구동 기구에 의해 상기 지지부를 회전시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급함으로써, 상기 기판의 외주부에 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성해도 된다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 도포액을 도포할 때에, 도포액의 공급량을 소량으로 억제하면서, 기판 면내에서 균일하게 도포액을 도포할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도.
도 2는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 정면도.
도 3은 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 배면도.
도 4는 레지스트 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도.
도 5는 레지스트 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도.
도 6은 웨이퍼 처리의 주요 공정을 설명한 흐름도.
도 7은 레지스트 도포 처리에 있어서의 웨이퍼의 회전 속도와 각 기기의 동작을 나타내는 타임차트.
도 8은 웨이퍼의 외주부에 용제의 액막을 환 형상으로 형성한 상태를 도시하는 사시도.
도 9는 웨이퍼의 외주부에 용제의 액막을 환 형상으로 형성한 상태를 도시하는 종단면의 설명도.
도 10은 웨이퍼의 중심부에 레지스트액을 공급한 상태를 도시하는 사시도.
도 11은 웨이퍼 상에서 용제와 레지스트액이 접촉한 상태를 도시하는 종단면의 설명도.
도 12는 웨이퍼 상에서 용제와 레지스트액이 접촉하기 전에, 용제의 공급을 정지한 상태를 도시하는 종단면의 설명도.
도 13은 레지스트액과 용제 사이에 건조 가스를 분사한 상태를 도시하는 설명도.
도 14는 다른 실시 형태의 레지스트 도포 처리에 있어서의 웨이퍼의 회전 속도와 각 기기의 동작을 나타내는 타임차트.
도 15는 다른 실시 형태에 관한 용제 공급 노즐을 사용하여 웨이퍼 상에 용제를 공급하는 모습을 도시하는 사시도.
도 16은 웨이퍼의 중심에 용제를 공급하는 모습을 도시하는 사시도.
도 17은 웨이퍼의 중심에 건조 가스를 분사하여, 원환 형상의 용제의 액막을 형성하는 모습을 도시하는 사시도.
도 18은 다른 실시 형태의 레지스트 도포 처리에 있어서의 웨이퍼의 회전 속도와 각 기기의 동작을 나타내는 타임차트.
도 19는 실시예에 관한 레지스트 도포 처리에 있어서의 웨이퍼의 회전 속도와 각 기기의 동작을 나타내는 타임차트.
도 20은 웨이퍼에 대한 습윤성이 나쁜 용제를 웨이퍼의 외주부에 공급한 경우의 용제의 형상을 도시하는 평면도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 도포 처리 방법을 실시하는 도포 처리 장치를 구비한 기판 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 설명도이다. 도 2 및 도 3은 각각 기판 처리 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 모식적으로 도시하는, 정면도와 배면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도포액이 레지스트액이며, 도포 처리 장치가 기판에 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포 장치인 경우를 예로 하여 설명한다.
기판 처리 시스템(1)은 도 1에 도시한 바와 같이 복수매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(C)가 반입출되는 카세트 스테이션(10)과, 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(11)과, 처리 스테이션(11)에 인접하는 노광 장치(12)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 인터페이스 스테이션(13)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 카세트 적재대(20)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(20)에는, 기판 처리 시스템(1)의 외부에 대해 카세트(C)를 반입출할 때에 카세트(C)를 적재하는 카세트 적재판(21)이 복수 설치되어 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 X 방향으로 연장되는 반송로(22) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(23)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(23)는 상하 방향 및 연직축 주위(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(21) 상의 카세트(C)와, 후술하는 처리 스테이션(11)의 제3 블록(G3)의 수수 장치 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(11)에는, 각종 장치를 구비한 복수, 예를 들어 4개의 블록(G1, G2, G3, G4)이 설치되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(11)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는, 제1 블록(G1)이 설치되고, 처리 스테이션(11)의 배면측(도 1의 X 방향 정방향측)에는, 제2 블록(G2)이 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(11)의 카세트 스테이션(10)측(도 1의 Y 방향 부방향측)에는, 제3 블록(G3)이 설치되고, 처리 스테이션(11)의 인터페이스 스테이션(13)측(도 1의 Y 방향 정방향측)에는, 제4 블록(G4)이 설치되어 있다.
예를 들어 제1 블록(G1)에는, 도 2에 도시한 바와 같이 복수의 액 처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)를 현상 처리하는 현상 처리 장치(30), 웨이퍼(W)의 레지스트막의 하층에 반사 방지막(이하 「하부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 장치(32), 웨이퍼(W)의 레지스트막의 상층에 반사 방지막(이하 「상부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 상부 반사 방지막 형성 장치(33)가 하측으로부터 이 순서대로 배치되어 있다.
예를 들어 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)는 각각 수평 방향으로 3개 나열되어 배치되어 있다. 또한, 이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)의 수나 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에서는, 예를 들어 웨이퍼(W) 상에 소정의 도포액을 도포하는 스핀 코팅이 행해진다. 스핀 코팅에서는, 예를 들어 도포 노즐로부터 웨이퍼(W) 상에 도포액을 토출함과 함께, 웨이퍼(W)를 회전시켜, 도포액을 웨이퍼(W)의 표면에 확산시킨다. 또한, 레지스트 도포 장치(32)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들어 제2 블록(G2)에는, 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 가열이나 냉각과 같은 열처리를 행하는 열처리 장치(40)나, 레지스트액과 웨이퍼(W)와의 정착성을 높이기 위한 점착 장치(41), 웨이퍼(W)의 외주부를 노광하는 주변 노광 장치(42)가 상하 방향과 수평 방향으로 나열되어 설치되어 있다. 이들 열처리 장치(40), 점착 장치(41), 주변 노광 장치(42)의 수나 배치에 대해서도, 임의로 선택할 수 있다.
예를 들어 제3 블록(G3)에는, 복수의 수수 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 하측으로부터 순서대로 설치되어 있다. 또한, 제4 블록(G4)에는, 복수의 수수 장치(60, 61, 62)가 하측으로부터 순서대로 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 제1 블록(G1)∼제4 블록(G4)에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(D)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 예를 들어 Y 방향, X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 아암을 갖는 웨이퍼 반송 장치(70)가 복수 배치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는 웨이퍼 반송 영역(D) 내를 이동하고, 주위의 제1 블록(G1), 제2 블록(G2), 제3 블록(G3) 및 제4 블록(G4) 내의 소정의 장치에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 제3 블록(G3)과 제4 블록(G4) 사이에서 직선적으로 웨이퍼(W)를 반송하는 셔틀 반송 장치(80)가 설치되어 있다.
셔틀 반송 장치(80)는, 예를 들어 도 3의 Y 방향으로 직선적으로 이동 가능하게 되어 있다. 셔틀 반송 장치(80)는 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 Y 방향으로 이동하고, 제3 블록(G3)의 수수 장치(52)와 제4 블록(G4)의 수수 장치(62) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 제3 블록(G3)의 X 방향 정방향측의 옆에는, 웨이퍼 반송 장치(100)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는 예를 들어 X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 상하로 이동하여, 제3 블록(G3) 내의 각 수수 장치에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(13)에는, 웨이퍼 반송 장치(110)와 수수 장치(111)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(110)는 예를 들어 Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(110)는 예를 들어 반송 아암에 웨이퍼(W)를 지지하여, 제4 블록(G4) 내의 각 수수 장치, 수수 장치(111) 및 노광 장치(12)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
이어서, 상술한 레지스트 도포 장치(32)의 구성에 대해 설명한다. 레지스트 도포 장치(32)는 도 4에 도시한 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(130)를 갖고 있다. 처리 용기(130)의 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
처리 용기(130) 내에는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지부로서의 스핀 척(140)이 설치되어 있다. 스핀 척(140)은 예를 들어 모터 등의 척 구동부(141)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동부(141)에는, 예를 들어 실린더 등의 승강 구동 기구가 설치되어 있고, 스핀 척(140)은 승강 가능하게 되어 있다.
스핀 척(140)의 주위에는, 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 수용하고, 회수하는 컵(142)이 설치되어 있다. 컵(142)의 하면에는, 회수한 액체를 배출하는 배출관(143)과, 컵(142) 내의 분위기를 배기하는 배기관(144)이 접속되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 컵(142)의 X 방향 부방향(도 5의 하측 방향)측에는, Y 방향(도 5의 좌우 방향)을 따라 연신하는 레일(150)이 형성되어 있다. 레일(150)은 예를 들어 컵(142)의 Y 방향 부방향(도 5의 좌측 방향)측의 외측으로부터 Y 방향 정방향(도 5의 우측 방향)측의 외측까지 형성되어 있다. 레일(150)에는, 3개의 아암(151, 152, 153)이 설치되어 있다.
제1 아암(151)에는, 도포액으로서 레지스트액을 공급하는, 도포액 공급 노즐로서의 레지스트액 공급 노즐(154)이 지지되어 있다. 제1 아암(151)은 제1 이동 기구로서의 노즐 구동부(155)에 의해, 레일(150) 상을 이동 가능하다. 이에 의해, 레지스트액 공급 노즐(154)은 컵(142)의 Y 방향 정방향측의 외측에 설치된 대기부(156)로부터 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방을 통과하여, 컵(142)의 Y 방향 부방향측의 외측에 설치된 대기부(157)까지 이동할 수 있다. 또한, 노즐 구동부(155)에 의해, 제1 아암(151)은 승강 가능하며, 레지스트액 공급 노즐(154)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 레지스트액으로서는, 예를 들어 Middle UV 레지스트 KrF 레지스트 등이 사용된다.
제2 아암(152)에는, 레지스트액의 용제를 공급하는 용제 공급 노즐(158)이 지지되어 있다. 제2 아암(152)은 제2 이동 기구로서의 노즐 구동부(159)에 의해 레일(150) 상을 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 용제 공급 노즐(158)은 컵(142)의 Y 방향 정방향측의 외측에 설치된 대기부(160)로부터, 컵(142) 내의 웨이퍼(W) 중심부 상방까지 이동할 수 있다. 대기부(160)는 대기부(156)의 Y 방향 정방향측에 설치되어 있다. 또한, 노즐 구동부(159)에 의해, 제2 아암(152)은 승강 가능하며, 용제 공급 노즐(158)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 레지스트액의 용제로서는, 예를 들어 시클로헥사논 등이 사용된다.
제3 아암(153)에는, 웨이퍼(W)에 대해 건조 가스를 분사하는 건조 가스 노즐(161)이 지지되어 있다. 제3 아암(153)은 제3 이동 기구로서의 노즐 구동부(162)에 의해 레일(150) 상을 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 건조 가스 노즐(161)은 컵(142)의 Y 방향 부방향측의 외측에 설치된 대기부(163)로부터, 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 상방까지 이동할 수 있다. 대기부(163)는 대기부(157)의 Y 방향 부방향측에 설치되어 있다. 또한, 노즐 구동부(162)에 의해, 제3 아암(153)은 승강 가능하며, 건조 가스 노즐(161)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 건조 가스로서는, 예를 들어 질소 가스나, 탈습 장치(도시하지 않음)에 의해 탈습된 공기 등을 사용할 수 있다.
다른 액 처리 장치인 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)의 구성은, 노즐의 형상, 개수나, 노즐로부터 공급되는 액이 상이한 점 이외는, 상술한 레지스트 도포 장치(32)의 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
이상의 기판 처리 시스템(1)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 제어부(200)가 설치되어 있다. 제어부(200)는 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 후술하는 기판 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있었던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 사용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대해 설명한다. 도 6은, 이와 같은 웨이퍼 처리의 주요 공정의 예를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 7은 레지스트 도포 장치(32)에서 행해지는 레지스트 도포에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전 속도나 각 기기의 동작을 나타내는 타임차트이다.
우선, 복수의 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(C)가, 기판 처리 시스템(1)의 카세트 스테이션(10)에 반입되고, 웨이퍼 반송 장치(23)에 의해 카세트(C) 내의 각 웨이퍼(W)가 순차 처리 스테이션(11)의 수수 장치(53)에 반송된다.
다음으로 웨이퍼(W)는 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되고 온도 조절 처리된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 예를 들어 제1 블록(G1)의 하부 반사 방지막 형성 장치(31)에 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 하부 반사 방지막이 형성된다(도 6의 공정 S1). 그 후 웨이퍼(W)는 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되고, 가열 처리되고, 온도 조절된다.
다음으로 웨이퍼(W)는 점착 장치(41)에 반송되고, 점착 처리된다. 그 후 웨이퍼(W)는 제1 블록(G1)의 레지스트 도포 장치(32)에 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다(도 6의 공정 S2).
여기서, 레지스트 도포 장치(32)에 있어서의 레지스트 도포 처리에 대해 상세하게 설명한다. 레지스트의 도포 처리에 있어서는, 우선 스핀 척(140)의 상면에서 웨이퍼(W)를 흡착 보유 지지한다. 계속해서, 도 8에 도시한 바와 같이, 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W)의 외주부의 상방으로 이동시킨다. 또한, 웨이퍼(W)의 외주부란, 예를 들어 웨이퍼(W)의 직경이 300㎜인 경우, 중심(O)으로로부터 대략 30㎜∼100㎜ 반경 방향으로 이격된 위치이다.
이어서, 웨이퍼(W)를 예를 들어 0rpm 초과이고 또한 후술하는 제1 회전 속도 이하의 회전 속도, 본 실시 형태에서는 제1 회전 속도와 동일한 60rpm으로 회전시키면서, 용제 공급 노즐(158)로부터 웨이퍼(W) 상에 용제를 공급한다(도 7의 시간 t0). 이에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외주부에, 용제(Q)의 액막이 원환 형상으로 형성된다(용제 액막 형성 공정. 도 6의 공정 T1). 또한 이때, 용제 공급 노즐(158)로부터의 용제의 공급은, 용제 공급 노즐(158)의 선단과 웨이퍼(W) 사이의 높이를 1.0㎜∼5.0㎜, 본 실시 형태에서는 예를 들어 1㎜ 정도로 유지한 상태에서 행해진다. 레지스트액의 용제(Q)인 시클로헥사논은, 점착 처리 후의 웨이퍼(W)에 대한 접촉각이 크다. 그로 인해, 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W) 상면으로부터 이격하여 용제(Q)를 공급하면, 액 스플래시 등에 의해 용제(Q)의 액막의 형상이 흐트러지는 경우가 있다. 따라서, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이, 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W) 상면으로부터 1㎜ 정도로 근접시켜 용제(Q)를 공급함으로써, 용제(Q)의 표면 장력에 의해 액 스플래시를 방지할 수 있다. 그 결과, 용제(Q)의 액막의 형상을 정밀하게 조정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 용제 공급 노즐(158)의 선단 부분은, 도 9에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부측으로부터 웨이퍼(W)의 외주 단부측을 향하여 상방으로 경사지는 경사면(158a)을 갖고 있다. 이에 의해, 용제 공급 노즐(158)로부터 공급된 용제(Q)에 웨이퍼(W)의 외주부를 향하는 흐름을 부여하여, 용제(Q)를 보다 정밀한 원환 형상으로 할 수 있다.
이어서, 용제 공급 노즐(158)로부터의 용제(Q)의 공급을 계속한 채, 도 10에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로 레지스트액 공급 노즐(154)을 이동시키고, 당해 레지스트액 공급 노즐(154)로부터 웨이퍼(W) 상에 레지스트액(R)을 공급한다(도포액 공급 공정. 도 7의 시간 t1). 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중앙에 레지스트액(R)의 액 저류부를 형성한다(도 6의 공정 T2). 이때, 웨이퍼(W)의 회전 속도는 제1 회전 속도이며, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 60rpm이다.
그리고, 레지스트액 공급 노즐(154)로부터의 레지스트액(R)의 공급 및 용제 공급 노즐(158)로부터의 용제(Q)의 공급을 계속하고, 레지스트액(R)의 공급량이 예를 들어 2cc에 도달한 시점에서, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제1 회전 속도로부터 제2 회전 속도로 가속시킨다(도 7의 시간 t2). 제2 회전 속도로서는, 1500rpm∼4000rpm이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 예를 들어 3300rpm이다. 또한, 이 때의 웨이퍼(W)의 가속도는, 약 4000rpm/초이다. 제2 회전 속도에 도달한 웨이퍼(W)의 회전 속도는, 소정의 시간, 본 실시 형태에서는 예를 들어 약 3초, 제2 회전 속도로 유지된다(도 7의 시간 t4∼t5). 이와 같이, 웨이퍼(W)를 제2 회전 속도로 가속시킴으로써, 웨이퍼(W)의 중심부에 공급된 레지스트액(R)을 웨이퍼(W)의 외주부를 향하여 확산시킨다(도포액 확산 공정. 도 6의 공정 T3).
또한, 레지스트액(R)이 확산될 때에 용제 공급 노즐(158)로부터 용제(Q)의 공급을 계속하고 있으면, 도 11에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외주 방향을 향해 확산되는 레지스트액(R)과 용제(Q)가 혼합되어 레지스트액(R)이 희석되어 버린다. 그렇게 되면, 희석된 희석 레지스트액(M)의 대부분은, 웨이퍼(W) 상에 정착되지 않고 웨이퍼(W)의 외주부로부터 흔들어 떨쳐 내어져 버리기 때문에, 레지스트액(R)이 낭비되어 버린다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 레지스트액(R)이 용제(Q)의 액막과 접촉하기 전에, 용제 공급 노즐(158)로부터의 용제(Q)의 공급을 정지한다. 즉, 도 12에 도시한 바와 같이, 레지스트액(R)의 외주 단부(RE)와, 환 형상의 용제(Q)의 내주 단부(QE)가 접촉하기 전에, 용제 공급 노즐(158)로부터의 용제(Q)의 공급을 정지시킨다. 보다 구체적으로는, 레지스트액(R)의 외주 단부(RE)와, 환 형상의 용제(Q)의 내주 단부(QE) 사이의 거리 L이, 대략 5∼60㎜의 범위 내로 될 때까지, 용제 공급 노즐(158)로부터의 용제(Q)의 공급을 계속시킨다. 이와 같이, 레지스트액(R)이 용제(Q)에 접촉하기 직전까지 용제(Q)의 공급을 계속함으로써, 용제(Q)의 액막의 형상을 흐트러짐이 적은 환 형상으로 유지할 수 있다. 그로 인해, 웨이퍼(W)를 제2 회전 속도로 회전시킨 때에, 웨이퍼(W)의 면내에 균일하게 레지스트액(R)을 확산시켜, 면내 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다.
즉, 레지스트액(R) 등의 액체는, 흐르기 쉬운 개소에 적극적으로 흘러가기 때문에, 예를 들어 용제(Q)의 액막의 형상이, 도 20에 도시한 바와 같이 흐트러진 환 형상의 상태로 되어 있으면, 웨이퍼(W)의 중심부로부터 레지스트액(R)을 웨이퍼(W)의 외주 방향으로 확산시킨 때에, 용제(Q)가 많은 개소에는 레지스트액(R)이 적극적으로 흐르고, 용제(Q)가 적은 개소에는 레지스트액(R)이 흐르기 어려워진다. 또한, 용제(Q)가 도 20과 같은 상태에 있으면, 용제(Q)의 내주 단부(QE)와 레지스트액(R)의 외주 단부(RE)의 거리 L에 편차가 발생하기 때문에, 레지스트액(R)이 용제(Q)에 접촉할 때까지의 시간이, 부위에 따라 상이한 것으로 된다. 그렇게 되면, 예를 들어 레지스트액(R)이 용제(Q)의 액막에 접촉한 개소에 우선적으로 레지스트액(R)이 유입되어 버린다. 그 결과, 형성된 레지스트막의 막 두께에 치우침이 발생해 버린다.
이에 대해 본 실시 형태에서는, 레지스트액(R)이 용제(Q)에 접촉하기 직전까지 용제(Q)의 공급을 계속해서, 용제(Q)의 액막의 형상을 흐트러짐이 적은 환 형상으로 유지함으로써, 웨이퍼(W) 면내에서 용제(Q)의 액막과 레지스트액(R)을 균일하게 접촉시킬 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 면내에 균일하게 레지스트액(R)을 확산시켜, 면내 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다. 또한, 도 7에서는, 웨이퍼(W)를 제2 회전 속도를 향해 가속시킨 직후의 시간 t3에 있어서 용제(Q)의 공급을 정지하고 있지만, 레지스트액(R)이 용제(Q)의 액막과 접촉하는 타이밍은, 웨이퍼(W)의 회전 속도, 레지스트액(R)의 공급량이나 점도 등 다양한 요인에 의해 변화되는 것이며, 본 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 레지스트액(R)의 점도가 낮고 레지스트액(R)의 유동성이 높은 경우 등은, 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로 회전시키고 있는 상태이어도 레지스트액(R)이 용제(Q)에 접촉하는 것도 생각되므로, 그와 같은 경우에는, 제2 회전 속도로 가속시키기 전에 용제(Q)의 공급을 정지시키는 것으로 된다.
또한, 용제(Q)의 내주 단부(QE)와 레지스트액(R)의 외주 단부(RE)의 거리 L을 웨이퍼(W)의 면내에서 일정하게 유지하기 위해, 도 13에 도시한 바와 같이, 용제 공급 노즐(158)보다도 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 위치, 바꾸어 말하면, 평면에서 볼 때의 용제 공급 노즐(158)과 웨이퍼(W)의 중심 사이의 위치에 건조 가스 노즐(161)을 이동시키고, 당해 건조 가스 노즐(161)로부터 건조 가스(N)를 웨이퍼(W)의 상면에 분사해도 된다. 이 건조 가스(N)에 의해, 용제(Q)의 액막과 레지스트액(R) 사이의 간극의 거리 L을 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 유지할 수 있으므로, 용제(Q)와 레지스트액(R)을 보다 확실하게 균일하게 접촉시킬 수 있다. 건조 가스 노즐(161)로부터의 건조 가스(N)의 공급 개시의 타이밍으로서는, 레지스트액(R)이 용제(Q)와 접촉하기 전이라면 임의로 결정할 수 있지만, 예를 들어 용제 공급 노즐(158)로부터 용제(Q)의 공급을 개시한 후이며, 레지스트액 공급 노즐(154)로부터 레지스트액(R)의 공급을 개시하기 전이 바람직하다.
웨이퍼(W)를 제2 회전 속도로 소정의 시간 회전시킨 후에는, 레지스트액 공급 노즐(154)로부터의 레지스트액(R)의 공급을 정지시키고, 레지스트액(R)의 공급 정지와 동시에 웨이퍼(W)의 회전 속도를, 제2 회전 속도보다도 느리게, 제1 회전 속도보다도 빠른 제3 회전 속도까지 감속시킨다(도 7의 시간 t5). 제3 회전 속도로서는, 대략 100rpm∼800rpm으로 하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 예를 들어 100rpm이다. 또한, 레지스트액(R)의 공급 정지와 동시라 함은, 레지스트액(R)의 공급을 정지한 때(시간 t5)에는, 웨이퍼(W)의 회전 속도가 이미 감속을 개시하고, 제3 회전 속도에 도달하는 시점의 전후를 포함한다. 또한, 제2 회전 속도로부터 제3 회전 속도로 감속시킬 때의 가속도는, 30000rpm이다.
그 후, 웨이퍼(W)를 제3 회전 속도로 소정의 시간, 예를 들어 0.5초 정도 회전시킨 후, 웨이퍼(W)를 제3 회전 속도보다 빠르고 제2 회전 속도보다도 느린 제4 회전 속도까지 웨이퍼(W)를 가속시킨다(도 7의 시간 t6). 제4 회전 속도로서는, 대략 1000rpm∼2000rpm으로 하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 예를 들어 1000rpm이다. 계속해서, 제4 회전 속도로 소정의 시간, 예를 들어 약 55초간 회전시켜 레지스트막을 건조시킨다(도 6의 공정 T4).
그 후, 도시하지 않은 린스 노즐로부터 웨이퍼(W)의 이면에 대해 린스액으로서 용제가 토출되고, 웨이퍼(W)의 이면이 세정된다(도 6의 공정 T5). 이에 의해, 레지스트 도포 장치(32)에 있어서의 일련의 도포 처리가 종료된다.
웨이퍼(W)에 레지스트막이 형성되면, 다음으로 웨이퍼(W)는 제1 블록(G1)의 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 상부 반사 방지막이 형성된다(도 7의 공정 S3). 그 후, 웨이퍼(W)는 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되고, 가열 처리가 행해진다. 그 후, 웨이퍼(W)는 주변 노광 장치(42)에 반송되고, 주변 노광 처리된다(도 7의 공정 S4).
다음으로 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 수수 장치(52)에 반송되고, 셔틀 반송 장치(80)에 의해 제4 블록(G4)의 수수 장치(62)에 반송된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(13)의 웨이퍼 반송 장치(110)에 의해 노광 장치(12)에 반송되고, 소정의 패턴으로 노광 처리된다(도 7의 공정 S5).
다음으로 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되고, 노광 후 베이크 처리된다. 이에 의해, 레지스트막의 노광부에 있어서 발생한 산에 의해 탈보호 반응시킨다. 그 후 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 현상 처리 장치(30)에 반송되고, 현상 처리가 행해진다(도 7의 공정 S6).
현상 처리의 종료 후, 웨이퍼(W)는 열처리 장치(40)에 반송되고, 포스트 베이크 처리된다(도 7의 공정 S7). 계속해서, 웨이퍼(W)는 열처리 장치(40)에 의해 온도 조정된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70), 웨이퍼 반송 장치(23)를 통해 소정의 카세트 적재판(21)의 카세트(C)에 반송되고, 일련의 포토리소그래피 공정이 완료된다.
이상의 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(W)의 외주부에 레지스트액(R)의 용제(Q)의 액막을 환 형상으로 형성함과 함께, 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로 회전시키면서 레지스트액(R)을 웨이퍼(W)판의 중심부에 공급하고, 계속해서, 웨이퍼(W)를 제2 회전 속도로 회전시켜 레지스트액(R)을 웨이퍼(W) 상에 확산시킨다. 그리고, 용제(Q)의 공급을, 레지스트액(R)이 용제(Q)의 액막에 접촉하기 전까지 계속해서 행한다. 이에 의해, 레지스트액(R)이 용제(Q)에 접촉하기 직전까지, 용제의 액막의 형상을 양호한 원환 형상으로 유지하여, 웨이퍼(W) 면내에서 용제(Q)의 액막과 레지스트액(R)을 균일하게 접촉시킬 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)과 용제(Q)의 접촉각이 큰 경우에도, 웨이퍼(W) 상의 용제(Q)에서의 치우침을 억제하여, 웨이퍼(W)의 면내에 균일하게 레지스트액(R)을 확산시킴으로써, 면내 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로부터 제2 회전 속도로 가속하는 도중에 용제(Q)의 공급을 정지하였지만, 용제(Q)의 공급을 정지시키는 타이밍에 대해서는 본 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니고, 웨이퍼(W)의 회전 속도, 레지스트액(R)의 공급을 개시하는 타이밍, 레지스트액(R)의 공급량이나 점도 등 다양한 요인에 의해 변화되는 것이며, 본 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 용제(Q)를 웨이퍼(W)의 외주부에 공급한 상태, 바꾸어 말하면, 용제(Q)를 웨이퍼(W)의 편심된 위치에 공급한 상태에서 웨이퍼(W)를 고속 회전시키면, 웨이퍼(W) 상으로부터 흔들어 떨쳐 내어진 용제(Q)가 컵(142)에 닿아 액 스플래시가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 용제(Q)의 공급의 정지가, 바람직하게는 제2 회전 속도에 도달하기 전, 보다 바람직하게는, 제2 회전 속도로 가속을 개시하기 전에 행해지도록, 레지스트액(R)의 공급의 타이밍이나 공급량을 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 용제(Q)의 공급을 개시한 후에 레지스트액(R)의 공급을 개시하였지만, 레지스트액(R)을 공급하는 타이밍에 대해서도 임의로 설정이 가능하고, 예를 들어 도 14에 나타내는 바와 같이, 용제(Q)를 공급하기 전에 레지스트액(R)의 공급을 행하도록 해도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 시간 t0에 있어서 웨이퍼(W)를 제1 회전 속도로 회전시킨 상태에서 레지스트액(R)의 공급을 개시하고, 그 후, 시간 t1에 있어서 레지스트액(R)의 용제(Q)를 공급하도록 해도 된다. 이러한 경우도, 레지스트액(R)이 용제(Q)의 액막에 접촉하기 전에 용제(Q)의 공급을 정지함으로써(도 14의 시간 t3), 용제(Q)의 형상을 원환 형상으로 유지하고, 레지스트액(R)을 웨이퍼(W) 면내에 균일하게 확산시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 웨이퍼(W) 상에 용제(Q)를 공급할 때의 웨이퍼(W)의 회전 속도는 동일한 속도로 유지되어 있었지만, 용제 공급 중에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 가감속시켜도 된다. 이러한 경우, 예를 들어 우선 제1 회전 속도와 동일한 60rpm으로 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 도 8에 도시하는 경우와 마찬가지로, 웨이퍼(W) 외주부에의 용제(Q)의 공급을 개시한다. 그 후, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 가속시키고, 예를 들어 제2 회전 속도와 동일한 3300rpm으로 회전시켜, 용제(Q)를 웨이퍼(W)의 외주부에 확산시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 외주부가 용제(Q)에 의해 프리웨트된다(프리웨트 공정). 그 후, 웨이퍼(W)의 회전 속도를, 예를 들어 제1 회전 속도까지 감속하여, 상술한 공정 T1 이후의 공정을 계속해서 행한다. 이렇게 함으로써, 공정 T1에 있어서, 특히 웨이퍼(W)의 외주연부에 있어서의 용제(Q)의 피복성을 향상시키고, 그 후의 공정 T3에 있어서, 보다 균일하게 레지스트액(R)을 확산시킬 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전 속도 가속을 개시하는 시간 t2와, 용제(Q)의 공급을 정지하는 시간 t3은, 레지스트 도포의 제조건에 의해 변동되기 때문에, 용제 공급 중에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 가속시키는 경우가 있지만, 이와 같은 경우에는, 상술한 「용제 공급 중에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 가감속시킨다」에는 포함되지 않는다. 바꾸어 말하면, 「용제 공급 중에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 가감속시킨다」라 함은, 공정 T1 이전에 행해지는 것만을 의미하고 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 제2 회전 속도로 회전시켜 용제(Q)를 확산시키는 동안에는, 웨이퍼(W)의 외주부로부터 흔들어 떨쳐 내어지는 용제(Q)의 양을 저감시키기 위해, 용제(Q)의 공급을 정지해도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 웨이퍼(W) 상에 원환 형상의 용제(Q)의 액막을 형성하는 데 있어서, 웨이퍼(W)를 예를 들어 제1 회전 속도로 회전시키면서 웨이퍼(W)의 외주부에 용제(Q)를 공급하였지만, 용제(Q)의 액막을 환 형상으로 형성하는 방법은 본 실시 형태의 내용으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 15에 도시한 바와 같이, 회전 구동 기구(210)에 의해 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W)의 중심(O)을 통과하는 연직축을 회전축으로 하여 회전시킬 수 있는 지지부로서의 지지 아암(211)에 의해 용제 공급 노즐(158)을 지지하고, 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태에서, 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W)의 외주부를 따라 이동시키도록 해도 된다. 이와 같이, 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태에서 용제(Q)를 공급함으로써, 용제(Q)에는 원심력이 작용하지 않게 되기 때문에, 용제(Q)의 형상을 양호한 원환 형상으로 유지할 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태에서 용제(Q)의 환 형상의 액막을 형성하는 방법은, 특히 450㎜ 웨이퍼와 같이, 웨이퍼(W)의 직경이 커지고, 웨이퍼(W)의 외주부에서 주속이 빨라지는 경우에 유효하다.
또한, 도 15에서는, 지지 아암(211)에 용제 공급 노즐(158)을 2개 설치한 상태를 도시하고 있지만, 이와 같이 용제 공급 노즐(158)을 복수 설치함으로써, 용제(Q)의 액막을 환 형상으로 형성할 때에, 지지 아암(211)의 회전각을 작게 할 수 있어, 웨이퍼(W) 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 즉, 용제 공급 노즐(158)을 대향하여 2개 설치한 경우에는, 지지 아암(211)을 180도 회전시키면 웨이퍼(W)의 전체 주위에 용제(Q)를 공급할 수 있고, 또한 n개(n은 3 이상의 정수)의 용제 공급 노즐(158)을 설치한 경우에는, 용제 공급 노즐(158)의 설치 수에 따라, (360/n)도만 지지 아암(211)을 회전시키면 충분하다.
또한, 지지 아암(211)에 의해 용제 공급 노즐(158)을 회전시키는 경우에 있어서, 웨이퍼(W)를 지지 아암(211)의 회전 방향과 역방향으로 회전시켜도 된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)에 대한 용제 공급 노즐(158)의 상대적인 회전 속도가 상승하기 때문에, 보다 신속하게 용제(Q)의 액막을 형성할 수 있다.
또한, 원환 형상의 용제(Q)의 액막을 형성할 때에 용제(Q)를 공급하는 위치는, 웨이퍼(W)의 외주부로 한정되지 않는다. 예를 들어 도 16에 도시한 바와 같이, 우선 웨이퍼(W)의 중심부에 용제(Q)를 공급하고, 계속해서 도 17에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부에 건조 가스 노즐(161)로부터 용제(Q) 상에 건조 가스(N)를 분사함으로써 용제(Q)를 불어 날려, 원환 형상의 액막을 형성하도록 해도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 예를 들어 시간 t2∼t4에 있어서 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제1 회전 속도로부터 제2 회전 속도로 가속시키는 데 있어서, 웨이퍼(W)의 가속도를 일정하게 유지하고 있었지만, 이 때의 가속도는 반드시 일정하게 유지할 필요는 없고, 예를 들어 도 18에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전 속도를, 600rpm 정도로 일단 유지하고, 그 후 제2 회전 속도까지 상승시키도록 해도 된다.
[실시예]
실시예로서, 레지스트액(R)에 점도 190cp의 Middle UV 레지스트를, 레지스트액(R)의 용제(Q)로서 시클로헥사논을 사용하여 본 실시 형태에 관한 도포 처리 방법에 의해 웨이퍼(W) 상에 레지스트액을 도포하는 시험을 행하였다. 이때, 레지스트액(R)의 공급량은, 3mL∼8mL의 사이에서, 1mL 단위로 변화시켰다.
또한, 비교예로서, 웨이퍼(W)의 외주부에 용제(Q)를 공급한 후에 웨이퍼를 예를 들어 제2 회전 속도로 고속 회전시켜 용제(Q)의 액막을 원환 형상으로 형성한 후, 용제(Q)의 공급을 정지함과 함께 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제1 회전 속도로 저하시키고, 계속해서 웨이퍼(W)의 중심부에 레지스트액(R)을 공급한 경우에 대해서도 마찬가지로 시험을 행하였다. 비교예에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전 속도나, 레지스트액(R), 용제(Q)의 토출의 타이밍 등은 도 19에 나타내는 바와 같다. 또한, 비교예에 있어서도, 레지스트액(R) 및 용제(Q)는 동일한 것을 사용하였다.
시험의 결과, 비교예에 있어서는, 레지스트액(R)의 공급량이 4mL∼8mL의 범위에서는, 웨이퍼(W) 면내에 있어서의 레지스트막의 막 두께 균일성은 원하는 값으로 되었지만, 웨이퍼(W)의 외주부에, 용제(Q)의 형상 악화에 기인한다고 생각되는 도포 불균일이 확인되었다.
그 한편, 본 실시 형태에 관한 도포 처리 방법을 사용한 경우, 레지스트액(R)의 공급량을 4mL∼8mL로 한 경우의 모두가, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서의 막 두께 균일성을 확보함과 함께, 비교예 시에 보여진 바와 같은, 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 도표 불균일도 확인되지 않았다. 따라서 이 결과로부터, 본 실시 형태에 관한 도포 처리 방법에 의해, 웨이퍼(W)에 면내 균일한 도포막을 형성할 수 있는 것이 확인되었다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 본 발명은 이 예로 한정되지 않고 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
본 발명은 기판 상에 도포액을 도포할 때에 유용하다.
1 : 기판 처리 시스템
30 : 현상 처리 장치
31 : 하부 반사 방지막 형성 장치
32 : 레지스트 도포 장치
33 : 상부 반사 방지막 형성 장치
40 : 열처리 장치
41 : 점착 장치
42 : 주변 노광 장치
140 : 스핀 척
154 : 레지스트액 공급 노즐
158 : 용제 공급 노즐
161 : 건조 가스 노즐
200 : 제어부
Q : 용제
R : 레지스트액
W : 웨이퍼

Claims (14)

  1. 기판 상에 도포액을 도포하는 방법이며,
    기판 상에 상기 도포액의 용제를 공급하여, 상기 기판의 외주부에 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하는 용제 액막 형성 공정과,
    기판을 제1 회전 속도로 회전시키면서, 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과,
    상기 기판을 상기 제1 회전 속도보다도 빠른 제2 회전 속도로 회전시켜 상기 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 갖고,
    상기 용제의 공급은, 상기 용제 액막 형성 공정 또는 상기 도포액 확산 공정에서 상기 도포액이 상기 용제의 액막에 접촉하기 전까지 계속해서 행해지는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는, 상기 기판을 0rpm 초과이며 제1 회전 속도 이하의 회전 속도로 회전시킨 상태에서, 상기 용제를 공급하는 용제 공급 노즐을 기판의 외주부에 위치시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하여, 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는, 상기 기판을 정지 또는 0rpm 초과이며 제1 회전 속도 이하의 회전 속도로 회전시킨 상태에서, 상기 용제를 공급하는 용제 공급 노즐을 기판의 외주부를 따라 이동시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하여, 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용제 공급 노즐은 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포액 확산 공정 개시 전에, 평면에서 볼 때의 용제 공급 노즐과 기판 중심 사이의 위치에 건조 가스를 분사하여, 상기 용제의 액막과 상기 도포액 사이에 간극을 확보하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는, 기판의 중심으로부터 반경 방향으로 30㎜∼100㎜ 이격된 위치에서, 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용제의 공급은, 상기 도포액의 외주 단부와, 상기 환 형상의 용제의 액막의 내주 단부의 거리가, 5㎜∼60㎜로 될 때까지 계속해서 행해지는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는,
    기판의 중심부에 상기 용제를 공급하여 상기 용제의 액 저류부를 형성하고,
    계속해서, 기판을 회전시켜 상기 용제를 기판 상에 확산시키고, 기판의 전체 면에 상기 용제의 액막을 형성하고,
    계속해서, 기판의 중심부에 건조 가스를 분사하여, 기판의 중심부로부터 상기 용제의 액막을 제거함으로써, 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정 전에,
    상기 기판을 0rpm 초과이며 제1 회전 속도 이하의 회전 속도로 회전시킨 상태에서, 상기 용제를 공급하는 용제 공급 노즐을 기판의 외주부에 위치시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하고, 그 후 상기 기판의 회전 속도를 제1 회전 속도보다도 가속시켜 상기 용제를 상기 기판의 외주부에 확산시키는 프리웨트 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프리웨트 공정에 있어서, 상기 용제를 상기 기판의 외주부에 확산시키는 동안에는 상기 용제 공급 노즐로부터의 용제의 공급을 정지하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 도포 처리 방법을 도포 처리 장치에 의해 실행시키도록, 상기 도포 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한, 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
  12. 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 장치이며,
    기판을 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지부와,
    기판 상에 상기 도포액을 공급하는 도포액 공급 노즐과,
    기판 상에 상기 도포액의 용제를 공급하는 용제 공급 노즐과,
    상기 도포액 공급 노즐을 이동시키는 제1 이동 기구와,
    상기 용제 공급 노즐을 이동시키는 제2 이동 기구와,
    기판 상에 상기 도포액의 용제를 공급하여, 상기 기판의 외주부에 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하고,
    기판을 제1 회전 속도로 회전시키면서, 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하고,
    상기 기판을 상기 제1 회전 속도보다도 빠른 제2 회전 속도로 회전시켜 상기 도포액을 기판 상에 확산시키기 위해, 상기 기판 보유 지지부, 상기 도포액 공급 노즐, 상기 용제 공급 노즐, 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구를 제어하도록 구성된 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    기판 상에 건조 가스를 분사하는 건조 가스 노즐과,
    상기 건조 가스 노즐을 이동시키는 제3 이동 기구를 갖는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 용제 공급 노즐이 설치되고, 상기 기판 상에서 상기 기판의 중심을 통과하는 연직축을 회전축으로 하여 회전 가능하게 구성된 지지부와,
    상기 지지부를 회전시키는 회전 구동 기구를 더 갖고,
    상기 회전 구동 기구에 의해 상기 지지부를 회전시키면서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급함으로써, 상기 기판의 외주부에 상기 용제의 액막을 환 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 도포 처리 장치.
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