KR20170092457A - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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KR20170092457A
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요시토모 사토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하면서 험프(hump)를 제거하는 것을 목적으로 한다.
웨이퍼(W)의 처리 방법은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도포액을 공급하여 도포막을 형성하는 제1 공정과, 유기 용제를 노즐(46)로부터 토출해서 도포막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부 중 볼록 형상으로 솟아오른 험프부를 녹여 도포막 중 다른 부분과 같은 정도의 두께로 고르게 하는 제2 공정과, 제2 공정 후에 도포막을 가열하여, 도포막이 고화(固化)된 고화막을 형성하는 제3 공정과, 유기 용제를 노즐(46)로부터 토출해서 상기 고화막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부를 녹여 기판 상으로부터 제거하는 제4 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM}
본 개시는 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
최근, MEMS(MicroElectro Mechanical Systems) 등을 제조할 때에, 기판을 입체적으로 가공하기 위해서, 예컨대 5 ㎛∼60 ㎛ 정도의 막 두께가 두꺼운 레지스트막(레지스트 후막)을 기판의 표면에 형성하는 경우가 있다. 레지스트 후막의 재료로서는, 예컨대, 점도가 높아 기판의 표면에서 유동하기 어려운 도포액(예컨대 폴리이미드)이 이용된다. 이러한 점도가 높은 도포액을 기판의 표면에 적하하여 스핀 코트하면, 기판의 둘레 가장자리부에 있어서 볼록 형상의 융기[이른바 험프(hump)]가 생겨 레지스트 후막이 특히 두꺼워져, 레지스트 후막의 면내 균일성이 저하될 수 있다.
그래서, 특허문헌 1은, 기판의 표면에 도포액을 적하하여 레지스트 후막을 형성하는 것과, 레지스트 후막을 가열하여 고화(固化)하는 것과, 고화된 레지스트 후막(고화막)의 둘레 가장자리부에 유기 용제를 공급하여 상기 둘레 가장자리부를 제거하는 것을 포함하는 기판 처리 방법을 개시하고 있다. 레지스트 후막을 가열하여 고화할 때에 레지스트 후막 내의 용매가 휘발되기 때문에, 고화막은, 고화 전보다 유기 용제에 대한 용해성이 높다. 그 때문에, 면내 균일성의 저하의 요인이 될 수 있는 레지스트 후막의 둘레 가장자리부를 험프와 함께 용이하게 제거할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제11-333355호 공보
그러나, 레지스트 후막의 둘레 가장자리부의 막 두께는 특히 두껍기 때문에, 유기 용제에 의해 레지스트 후막의 둘레 가장자리부만을 제거하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 둘레 가장자리부의 제거 후에 있어서의 레지스트 후막의 단부면이 붕괴되어 버릴 가능성이 있어, 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하기 어렵다.
그래서, 본 개시는, 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하면서 험프를 제거하는 것이 가능한 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 설명한다.
본 개시의 하나의 관점에 따른 기판 처리 방법은, 기판의 표면에 도포액을 공급하여 도포막을 형성하는 제1 공정과, 제1 유기 용제를 제1 노즐로부터 토출해서 도포막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부 중 볼록 형상으로 솟아오른 험프부를 녹여 도포막 중 다른 부분과 같은 정도의 두께로 고르게 하는 제2 공정과, 제2 공정 후에 도포막을 가열하여, 도포막이 고화된 고화막을 형성하는 제3 공정과, 제2 유기 용제를 제2 노즐로부터 토출해서 고화막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부를 녹여 기판 상으로부터 제거하는 제4 공정을 포함한다.
본 개시의 하나의 관점에 따른 기판 처리 방법에서는, 제2 공정에 있어서 제1 유기 용제를 제1 노즐로부터 토출해서 도포막의 둘레 가장자리부에 공급하고, 그 후의 제3 및 제4 공정에 있어서 가열에 의한 도포막의 고화 및 고화막의 둘레 가장자리부에 대한 제2 유기 용제의 공급을 행하고 있다. 고화 전의 도포막(미고화막)은, 고화 후의 도포막(고화막)과 비교하여, 유기 용제에 용해되기 어려운 경향에 있다. 그 때문에, 제2 공정에 있어서 공급되는 제1 유기 용제에 의해, 미고화막의 둘레 가장자리부 전부가 아니라 상기 둘레 가장자리부 중 험프부가 특히 제거된다. 이와 같이, 제3 및 제4 공정 전에 도포막으로부터 험프부를 미리 제거해 둠으로써, 도포막의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께가 다른 영역과 같은 정도가 된다. 따라서, 이어지는 제4 공정에 있어서, 고화막의 둘레 가장자리부의 제거가 용이해지고, 둘레 가장자리부의 제거 후에 있어서의 고화막의 단부면이 붕괴되기 어려워진다. 그 결과, 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하면서 험프를 제거하는 것이 가능해진다.
그런데, 도포막의 둘레 가장자리부에 있어서의 험프부는 소정의 폭을 갖는다. 그 때문에, 험프부와 함께 둘레 가장자리부를 전부 유기 용제에 의해 제거하면, 도포액이 낭비되어 비용의 증대로 이어질 수 있고, 기판 중 전자 디바이스 등을 제조 가능한 영역이 좁아져 생산성이 저하될 수 있다. 그러나, 본 개시의 하나의 관점에 따른 기판 처리 방법에서는, 제2 공정에 있어서 험프부가 제거된다. 그 때문에, 험프부를 제거하기 위해서 둘레 가장자리부 전부를 제거할 필요가 없어진다. 따라서, 기판의 표면에 도포막(고화막)을 형성할 때에, 비용의 저감 및 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
제1 유기 용제에서의 도포막 및 고화막의 구성 성분에 대한 용해성은, 제2 유기 용제에서의 도포막 및 고화막의 구성 성분에 대한 용해성과 동일하거나 그보다 높아도 좋다. 이 경우, 고화막보다 유기 용제에 용해되기 어려운 미고화막을, 제1 유기 용제에 의해 효과적으로 용해할 수 있다.
제4 공정에서는, 제2 노즐의 토출구를 기판의 표면에 대해 연직 하향으로 한 상태에서 제2 유기 용제를 제2 노즐로부터 토출하거나, 또는, 제2 노즐의 토출구를 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 비스듬히 하방으로 기울인 상태에서 제2 유기 용제를 제2 노즐로부터 토출해도 좋다. 이 경우, 고화막의 둘레 가장자리부에 공급된 제2 유기 용제가, 기판의 중심부를 향해 튀기 어려워진다. 그 때문에, 도포막의 면내 균일성을 확보하기 쉬워진다.
제2 공정에서는, 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출하면서 제1 노즐을 기판의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 제1 속도로 이동시키는 것과, 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출하면서 제1 노즐을 상기 위치로부터 기판의 둘레 가장자리를 향해 제1 속도보다 느린 제2 속도로 이동시키는 것을 포함해도 좋다. 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출하면서 제1 노즐을 기판의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 이동시키는 경우, 상기 위치에 있어서 제1 유기 용제의 토출을 개시하는 경우와 비교하여, 제1 유기 용제가 주위로 튀기 어려워진다. 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출하면서 제1 노즐을 상기 위치로부터 기판의 둘레 가장자리를 향해 이동시키는 경우, 소정 부위에 머문 상태에서 제2 유기 용제를 토출하는 경우와 비교하여, 소정 부위가 특히 크게 제거되어 버리는 것과 같은 일이 발생하기 어려워, 도포막의 면내 균일성을 확보하기 쉬워진다. 제1 노즐이 기판의 둘레 가장자리를 향해 이동할 때의 제2 속도가 제1 속도보다 느림으로써, 제1 유기 용제가 기판의 중심부로 흐르기 어려운 상태에서 험프부의 제거를 촉진하는 것이 가능해진다.
본 개시의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 표면에 도포액을 공급하도록 구성된 도포액 공급부와, 기판의 표면에 제1 및 제2 유기 용제를 공급하도록 구성된 용제 공급부와, 기판을 가열하도록 구성된 가열부와, 제어부를 구비하고, 용제 공급부는, 제1 유기 용제를 토출할 수 있는 제1 노즐과, 제2 유기 용제를 토출할 수 있는 제2 노즐을 가지며, 제어부는, 도포액 공급부를 제어함으로써, 기판의 표면에 도포액을 공급시켜 도포막을 형성하는 제1 처리와, 용제 공급부를 제어함으로써, 제1 유기 용제를 제1 노즐로부터 토출시켜 도포막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부 중 볼록 형상으로 솟아오른 험프부를 녹여 도포막 중 다른 부분과 같은 정도의 두께로 고르게 하는 제2 처리와, 제2 처리 후에 가열부를 제어함으로써, 도포막을 가열시켜, 도포막이 고화된 고화막을 형성하는 제3 처리와, 용제 공급부를 제어함으로써, 제2 유기 용제를 제2 노즐로부터 토출시켜 고화막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부를 녹여 기판 상으로부터 제거하는 제4 처리를 실행한다.
본 개시의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치에서는, 제2 처리에 있어서 제1 유기 용제를 제1 노즐로부터 토출시켜 도포막의 둘레 가장자리부에 공급하고, 그 후의 제3 및 제4 처리에 있어서 가열에 의한 도포막의 고화 및 고화막의 둘레 가장자리부에 대한 제2 유기 용제의 공급을 행하고 있다. 고화 전의 도포막(미고화막)은, 고화 후의 도포막(고화막)과 비교하여, 유기 용제에 용해되기 어려운 경향에 있다. 그 때문에, 제2 공정에 있어서 공급되는 제1 유기 용제에 의해, 고화 전의 도포막의 둘레 가장자리부 전부가 아니라 상기 둘레 가장자리부 중 험프부가 특히 제거된다. 이와 같이, 제3 및 제4 처리 전에 도포막으로부터 험프부를 미리 제거해 둠으로써, 도포막의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께가 다른 영역과 같은 정도가 된다. 따라서, 이어지는 제4 처리에 있어서, 고화막의 둘레 가장자리부의 제거가 용이해지고, 둘레 가장자리부의 제거 후에 있어서의 고화막의 단부면이 붕괴되기 어려워진다. 그 결과, 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하면서 험프를 제거하는 것이 가능해진다.
그런데, 도포막의 둘레 가장자리부에 있어서의 험프부는 소정의 폭을 갖는다. 그 때문에, 험프부와 함께 둘레 가장자리부를 전부 유기 용제에 의해 제거하면, 도포액이 낭비되어 비용의 증대로 이어질 수 있고, 기판 중 전자 디바이스 등을 제조 가능한 영역이 좁아져 생산성이 저하될 수 있다. 그러나, 본 개시의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치에서는, 제2 처리에 있어서 험프부가 제거된다. 그 때문에, 험프부를 제거하기 위해서 둘레 가장자리부 전부를 제거할 필요가 없어진다. 따라서, 기판의 표면에 도포막(고화막)을 형성할 때에, 비용의 저감 및 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
제1 유기 용제에서의 도포막 및 고화막의 구성 성분에 대한 용해성은, 제2 유기 용제에서의 도포막 및 고화막의 구성 성분에 대한 용해성과 동일하거나 그보다 높아도 좋다. 이 경우, 고화막보다 유기 용제에 용해되기 어려운 고화 전의 도포막을, 제1 유기 용제에 의해 효과적으로 용해할 수 있다.
제어부는, 제4 처리에 있어서, 제2 노즐의 토출구를 기판의 표면에 대해 연직 하향으로 한 상태에서 제2 유기 용제를 제2 노즐로부터 토출시키거나, 또는, 제2 노즐의 토출구를 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 비스듬히 하방으로 기울인 상태에서 제2 유기 용제를 제2 노즐로부터 토출시켜도 좋다. 이 경우, 고화막의 둘레 가장자리부에 공급된 제2 유기 용제가, 기판의 중심부를 향해 튀기 어려워진다. 그 때문에, 도포막의 면내 균일성을 확보하기 쉬워진다.
제어부는, 제2 처리에 있어서, 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출시키면서 제1 노즐을 기판의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 제1 속도로 이동시키는 것과, 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출시키면서 제1 노즐을 상기 위치로부터 기판의 둘레 가장자리를 향해 제1 속도보다 느린 제2 속도로 이동시키는 것을 실행해도 좋다. 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출하면서 제1 노즐을 기판의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 이동시키는 경우, 상기 위치에 있어서 제1 유기 용제의 토출을 개시하는 경우와 비교하여, 제1 유기 용제가 주위로 튀기 어려워진다. 제1 노즐로부터 제1 유기 용제를 토출하면서 제1 노즐을 상기 위치로부터 기판의 둘레 가장자리를 향해 이동시키는 경우, 소정 부위에 머문 상태에서 제2 유기 용제를 토출하는 경우와 비교하여, 소정 부위가 특히 크게 제거되어 버리는 것과 같은 일이 발생하기 어려워, 도포막의 면내 균일성을 확보하기 쉬워진다. 제1 노즐이 기판의 둘레 가장자리를 향해 이동할 때의 제2 속도가 제1 속도보다 느림으로써, 제1 유기 용제가 기판의 중심부로 흐르기 어려운 상태에서 험프부의 제거를 촉진하는 것이 가능해진다.
본 개시의 다른 관점에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 상기한 기판 처리 방법을 기판 처리 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록하고 있다. 본 개시의 다른 관점에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에서는, 상기한 기판 처리 방법과 마찬가지로, 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하면서 험프를 제거하는 것이 가능해진다. 본 명세서에 있어서, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에는, 일시적이지 않은 유형의 매체(non-transitory computer recording medium)(예컨대, 각종의 주기억 장치 또는 보조 기억 장치)나, 전파 신호(transitory computer recording medium)(예컨대, 네트워크를 통해 제공 가능한 데이터 신호)가 포함된다.
본 개시에 따른 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 의하면, 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하면서 험프를 제거하는 것이 가능해진다.
도 1은 기판 처리 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 도포 유닛을 도시한 모식도이다.
도 5는 기판 처리 시스템을 도시한 블록도이다.
도 6은 컨트롤러의 하드웨어 구성을 도시한 개략도이다.
도 7은 유기 용제의 적하 시험의 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 레지스트막의 형성 순서를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 레지스트막의 형성 순서를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 레지스트막의 형성 순서를 설명하기 위한 모식도이다.
이하에 설명되는 본 개시에 따른 실시형태는 본 발명을 설명하기 위한 예시이기 때문에, 본 발명은 이하의 내용에 한정되어서는 안 된다. 이하의 설명에서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 이용하기로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.
[기판 처리 시스템]
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)(기판 처리 장치)은, 도포 현상 장치(2)(기판 처리 장치)와, 노광 장치(3)와, 컨트롤러(10)(제어부)를 구비한다. 노광 장치(3)는, 웨이퍼(W)(기판)의 표면(Wa)(도 4 참조)에 형성된 감광성 레지스트막의 노광 처리(패턴 노광)를 행한다. 구체적으로는, 액침 노광 등의 방법에 의해 감광성 레지스트막(감광성 피막)의 노광 대상 부분에 선택적으로 에너지선을 조사한다. 에너지선으로서는, 예컨대 ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저, g선, i선, 또는 극단 자외선(EUV: Extreme Ultraviolet)을 들 수 있다.
도포 현상 장치(2)는, 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 감광성 레지스트막 또는 비감광성 레지스트막[이하, 아울러 「레지스트막(R)」(도 4 참조)이라고 함]을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 형성하는 처리를 행한다. 도포 현상 장치(2)는, 노광 장치(3)에 의한 감광성 레지스트막의 노광 처리 후에, 상기 감광성 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 웨이퍼(W)는, 원판 형상을 나타내어도 좋고, 원형의 일부가 잘라내어져 있어도 좋으며, 다각형 등 원형 이외의 형상을 나타내고 있어도 좋다. 웨이퍼(W)는, 예컨대, 반도체 기판, 유리 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display) 기판 그 외의 각종 기판이어도 좋다. 웨이퍼(W)의 직경은, 예컨대 200 ㎜∼450 ㎜ 정도여도 좋다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 도포 현상 장치(2)는, 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)을 구비한다. 캐리어 블록(4), 처리 블록(5) 및 인터페이스 블록(6)은, 수평 방향으로 늘어서 있다.
캐리어 블록(4)은, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어 스테이션(12)과, 반입 반출부(13)를 갖는다. 캐리어 스테이션(12)은 복수의 캐리어(11)를 지지한다. 캐리어(11)는, 적어도 하나의 웨이퍼(W)를 밀봉 상태로 수용한다. 캐리어(11)의 측면(11a)에는, 웨이퍼(W)를 출납하기 위한 개폐 도어(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 캐리어(11)는, 측면(11a)이 반입 반출부(13)측에 면하도록, 캐리어 스테이션(12) 상에 착탈 가능하게 설치된다.
반입 반출부(13)는, 캐리어 스테이션(12) 및 처리 블록(5) 사이에 위치하고 있다. 반입 반출부(13)는, 복수의 개폐 도어(13a)를 갖는다. 캐리어 스테이션(12) 상에 캐리어(11)가 배치될 때에는, 캐리어(11)의 개폐 도어가 개폐 도어(13a)에 면한 상태로 된다. 개폐 도어(13a) 및 측면(11a)의 개폐 도어를 동시에 개방함으로써, 캐리어(11) 내와 반입 반출부(13) 내가 연통(連通)된다. 반입 반출부(13)는, 전달 아암(A1)을 내장하고 있다. 전달 아암(A1)은, 캐리어(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)에 건네주고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(11) 내로 복귀시킨다.
처리 블록(5)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, BCT 모듈(14)과, HMCT 모듈(15)과, COT 모듈(16)과, DEV 모듈(17)을 갖는다. BCT 모듈(14)은 하층막 형성 모듈이다. HMCT 모듈(15)은 중간막(하드 마스크) 형성 모듈이다. COT 모듈(16)은 레지스트막 형성 모듈이다. DEV 모듈(17)은 현상 처리 모듈이다. 이들 모듈은, 바닥면측으로부터 DEV 모듈(17), BCT 모듈(14), HMCT 모듈(15), COT 모듈(16)의 순으로 늘어서 있다.
BCT 모듈(14)은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 상에 하층막을 형성하도록 구성되어 있다. BCT 모듈(14)은, 복수의 도포 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A2)(도 2 참조)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 하층막 형성용의 도포액을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도포하여 도포막을 형성하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예컨대 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예컨대 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다. BCT 모듈(14)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 도포막을 경화시켜 하층막으로 하기 위한 가열 처리를 들 수 있다. 하층막으로서는, 예컨대, 반사 방지(SiARC)막을 들 수 있다.
HMCT 모듈(15)은, 하층막 상에 중간막을 형성하도록 구성되어 있다. HMCT 모듈(15)은, 복수의 도포 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A3)(도 2 참조)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 중간막 형성용의 도포액을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도포하여 도포막을 형성하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예컨대 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예컨대 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다. HMCT 모듈(15)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 도포막을 경화시켜 중간막으로 하기 위한 가열 처리를 들 수 있다. 중간막으로서는, 예컨대, SOC(Spin On Carbon)막, 비정질 카본막을 들 수 있다.
COT 모듈(16)은, 열경화성을 갖는 레지스트막(R)을 중간막 상에 형성하도록 구성되어 있다. COT 모듈(16)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 도포 유닛(U1)과, 복수의 열처리 유닛(U2)(가열부)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A4)을 내장하고 있다. 도포 유닛(U1)은, 레지스트막 형성용의 처리액(레지스트제)을 중간막 위에 도포하여 도포막을 형성하도록 구성되어 있다. 도포 유닛(U1)의 상세한 것에 대해서는 후술한다. 열처리 유닛(U2)은, 예컨대 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예컨대 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다. COT 모듈(16)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 도포막을 경화시켜 레지스트막(R)으로 하기 위한 가열 처리(PAB: Pre Applied Bake)를 들 수 있다.
DEV 모듈(17)은, 노광된 감광성 레지스트막의 현상 처리를 행하도록 구성되어 있다. DEV 모듈(17)은, 복수의 현상 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A5)과, 이들 유닛을 경유하지 않고 웨이퍼(W)를 반송하는 직접 반송 아암(A6)을 내장하고 있다. 현상 유닛은, 감광성 레지스트막을 부분적으로 제거하여 레지스트 패턴을 형성하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예컨대 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예컨대 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다. DEV 모듈(17)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 현상 처리 전의 가열 처리(PEB: Post Exposure Bake), 현상 처리 후의 가열 처리(PB: Post Bake) 등을 들 수 있다.
처리 블록(5) 내에서의 캐리어 블록(4)측에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선반 유닛(U10)이 설치되어 있다. 선반 유닛(U10)은, 바닥면으로부터 HMCT 모듈(15)에 걸쳐 설치되어 있고, 상하 방향으로 늘어서는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10) 근방에는 승강 아암(A7)이 설치되어 있다. 승강 아암(A7)은, 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
처리 블록(5) 내에서의 인터페이스 블록(6)측에는, 선반 유닛(U11)이 설치되어 있다. 선반 유닛(U11)은 바닥면으로부터 DEV 모듈(17)의 상부에 걸쳐 설치되어 있고, 상하 방향으로 늘어서는 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은, 전달 아암(A8)을 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 전달 아암(A8)은, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 취출하여 노광 장치(3)에 건네주고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 복귀시키도록 구성되어 있다.
컨트롤러(10)는, 기판 처리 시스템(1)을 부분적 또는 전체적으로 제어한다. 컨트롤러(10)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
[도포 유닛의 구성]
계속해서, 도 4를 참조하여, 도포 유닛(U1)에 대해 더욱 상세히 설명한다. 도포 유닛(U1)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 유지부(20)와, 도포액 공급부(30)와, 용제 공급부(40)를 구비한다.
회전 유지부(20)는, 회전부(21)와, 유지부(22)를 갖는다. 회전부(21)는, 상방으로 돌출된 샤프트(23)를 갖는다. 회전부(21)는, 예컨대 전동 모터 등을 동력원으로 하여 샤프트(23)를 회전시킨다. 유지부(22)는, 샤프트(23)의 선단부에 설치되어 있다. 유지부(22) 상에는 웨이퍼(W)가 배치된다. 유지부(22)는, 예컨대 흡착 등에 의해 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 유지한다. 즉, 회전 유지부(20)는, 웨이퍼(W)의 자세가 대략 수평인 상태로, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대해 수직인 축(회전축) 주위에서 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 본 실시형태에서는, 회전축은, 원형 형상을 나타내는 웨이퍼(W)의 중심을 통과하고 있기 때문에, 중심축이기도 하다. 본 실시형태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 유지부(20)는, 상방에서 보아 시계 방향으로 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
도포액 공급부(30)는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도포액을 공급하도록 구성되어 있다. 도포액 공급부(30)는, 도포액원(31)과, 펌프(32)와, 밸브(33)와, 노즐(34)과, 배관(35)을 갖는다. 도포액원(31)은, 도포액(L1)의 공급원으로서 기능한다. 도포액원(31)이 저류하는 도포액(L1)으로서는, 예컨대, 감광성 레지스트막이 되는 감광성 레지스트 재료, 비감광성 레지스트막이 되는 비감광성 레지스트 재료 등을 들 수 있다. 예컨대 5 ㎛∼60 ㎛ 정도의 막 두께가 두꺼운 레지스트막(R)을 형성하기 위해서, 이들 레지스트 재료의 일종으로서, 점도가 예컨대 1000 cP 이상으로 높고 또한 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에서 유동하기 어려운 재료(예컨대, 폴리이미드)를 이용해도 좋다.
펌프(32)는, 도포액원(31)으로부터 도포액(L1)을 흡인하여, 배관(35) 및 밸브(33)를 통해 노즐(34)에 송출한다. 노즐(34)은, 토출구가 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 향하도록 웨이퍼(W)의 상방에 배치되어 있다. 노즐(34)은, 도시하지 않은 구동부에 의해 수평 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 노즐(34)은, 도포액(L1)을 토출할 때에, 웨이퍼(W)의 회전축에 직교하는 직선 상을 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 이동한다. 노즐(34)은, 웨이퍼(W)를 유지부(22)에 유지시킬 때에 유지부(22)로부터 떨어진 이격 위치까지 상승하고, 웨이퍼(W)가 유지부(22)에 유지되어 도포액을 토출할 때에 웨이퍼(W)[유지부(22)]에 근접하는 근접 위치까지 하강한다. 노즐(34)은, 펌프(32)로부터 송출된 도포액(L1)을, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 토출 가능하다. 배관(35)은, 상류측으로부터 순서대로, 도포액원(31), 펌프(32), 밸브(33) 및 노즐(34)을 접속하고 있다.
용제 공급부(40)는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 1종류 또는 2종류 이상의 유기 용제(제1 및 제2 유기 용제)를 공급하도록 구성되어 있다. 도포액 공급부(30)는, 본 실시형태에 있어서, 용제원(41, 42)과, 펌프(43, 44)와, 밸브(45)와, 노즐(46)과, 배관(47∼49)을 갖는다. 용제원(41, 42)은, 유기 용제의 공급원으로서 기능한다. 용제원(41, 42)이 저류하는 유기 용제로서는, 각종의 시너를 이용할 수 있는데, 예컨대, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME) 70 질량% 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 30 질량%가 혼합된 시너(OK73 시너: 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤 제조), 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 70 질량% 및 시클로헥사논(CHN) 30 질량%가 혼합된 시너(JSR 가부시키가이샤 제조), α-부티로락톤 95 질량% 및 아니솔 5 질량%가 혼합된 시너, 시클로헥사논, 아세톤, C-260(Merck KGaA사 제조) 등을 들 수 있다.
용제원(41, 42)은, 모두 동일한 유기 용제를 저류해도 좋고, 상이한 유기 용제를 저류해도 좋다. 용제원(41, 42)이 상이한 유기 용제를 저류하는 경우, 용제원(41)에 저류되는 유기 용제(L2)에 있어서의 도포액원(31)의 도포액의 구성 성분에 대한 용해성은, 용제원(42)에 저류되는 유기 용제(L3)에 있어서의 상기 도포액의 구성 성분에 대한 용해성과 동일하거나 그보다 높아도 좋다. 유기 용제의 용해성은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 형성된 도포막에 대해 실제로 유기 용제를 적하하는 적하 시험을 실시하여, 도포막의 용해되기 쉬움(도포막의 단위 시간당의 용해량을 나타내는 용해도)에 기초하여 평가해도 좋다. 혹은, 유기 용제의 용해성은, 상기 한 용해도에 더하여, 유기 용제의 스며들기 쉬움(유기 용제가 도포막을 용해했을 때의 단부면이 매끄러운지의 여부) 및 유기 용제의 확산되기 쉬움(유기 용제가 도포막을 용해했을 때의 용해 면적)을 종합적으로 고려하여 평가해도 좋다.
여기서, 이하의 3가지의 유기 용제 A, B, C를 예로 들어, 적하 시험 및 용해성의 평가 수법의 개요를 설명한다.
유기 용제 A: 시클로헥사논과 노르말 부틸이 소정 비율로 혼합된 시너
유기 용제 B: 시클로헥사논
유기 용제 C: PGME와 OK73 시너가 소정 비율로 혼합된 시너
구체적으로는, 먼저, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도포액원(31)의 도포액(L1)(비감광성 폴리이미드 용액)을 노즐(34)로부터 공급하여, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도포막(비감광성 폴리이미드막)을 형성하였다. 도포막의 두께는 60 ㎛였다. 다음으로, 도포막(가열에 의한 고화 전의 미고화막) 중 각각 상이한 부위에, 유기 용제 A, B, C를 각각 1방울(10 ml)씩 적하하였다. 그 후, 도포액(L1)의 구성 성분에 대한 용해도, 스며들기 쉬움, 확산되기 쉬움을 각각 관찰하였다. 한편, 도 7의 (a)는 유기 용제 A를 도포막에 적하한 후의 모습을 도시한 모식도이고, 도 7의 (b)는 유기 용제 B를 도포막에 적하한 후의 모습을 도시한 모식도이며, 도 7의 (c)는 유기 용제 C를 도포막에 적하한 후의 모습을 도시한 모식도이다.
이상의 적하 시험의 결과, 유기 용제 A는 즉시 도포막을 용해한 데 비해, 유기 용제 C는 도포막을 용해하는 데 시간이 필요하였다. 그 때문에, 도포액(L1)의 구성 성분에 대한 용해도는, 유기 용제 A, 유기 용제 B, 유기 용제 C의 순으로 컸다(용해도: 유기 용제 A>유기 용제 B>유기 용제 C). 유기 용제 B가 도포막을 용해했을 때의 단부면은 매우 매끄러웠던 데 비해[도 7의 (b) 참조], 유기 용제 C가 도포막을 용해했을 때의 단부면에는 다수의 요철이 발생하였다[도 7의 (c) 참조]. 그 때문에, 도포액(L1)의 구성 성분에 대한 스며들기 쉬움은, 유기 용제 C, 유기 용제 A, 유기 용제 B의 순으로 높았다(스며들기 쉬움: 유기 용제 C>유기 용제 A>유기 용제 B). 유기 용제 A를 적하했을 때에 도포막에 생긴 구멍의 직경은 약 52.2 ㎜이고[도 7의 (a) 참조], 유기 용제 B를 적하했을 때에 도포막에 생긴 구멍의 직경은 약 27.4 ㎜이며[도 7의 (b) 참조], 유기 용제 C를 적하했을 때에 도포막에 생긴 구멍의 직경은 약 42.4 ㎜였다[도 7의 (c) 참조]. 그 때문에, 도포액(L1)의 구성 성분에 대한 확산되기 쉬움은, 유기 용제 A, 유기 용제 C, 유기 용제 B의 순으로 높았다(확산되기 쉬움: 유기 용제 A>유기 용제 C>유기 용제 B). 이상으로부터, 용해도만의 관점에서는, 도포액(L1)의 구성 성분에 대한 용해성은, 유기 용제 A가 가장 높고, 유기 용제 C가 가장 낮았다. 한편, 도포액(L1)의 구성 성분에 대한 용해도, 스며들기 쉬움 및 확산되기 쉬움을 종합적으로 고려하면, 도포액(L1)의 구성 성분에 대한 용해성은, 유기 용제 B가 가장 높고, 유기 용제 C가 가장 낮았다.
도 4로 되돌아가서, 펌프(43)는, 용제원(41)으로부터 유기 용제(L2)를 흡인하여, 배관(47), 밸브(45) 및 배관(49)을 통해 노즐(46)에 송출한다. 펌프(44)는, 용제원(42)으로부터 유기 용제(L3)를 흡인하여, 배관(48), 밸브(45) 및 배관(49)을 통해 노즐(46)에 송출한다. 밸브(45)는, 펌프(43, 44)로부터 송출된 각 유기 용제(L2, L3)를 혼합 가능하게 구성된, 이른바 믹싱 밸브(2유체 혼합 밸브)이다.
노즐(46)은, 토출구가 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 향하도록 웨이퍼(W)의 상방에 배치되어 있다. 노즐(46)은, 도시하지 않은 구동부에 의해 수평 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 노즐(46)은, 도포액을 토출할 때에, 웨이퍼(W)의 회전축에 직교하는 직선 상을 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 이동한다. 노즐(46)은, 웨이퍼(W)를 유지부(22)에 유지시킬 때에 유지부(22)로부터 떨어진 이격 위치까지 상승하고, 웨이퍼(W)가 유지부(22)에 유지되어 도포액을 토출할 때에 웨이퍼(W)[유지부(22)]에 근접하는 근접 위치까지 하강한다. 노즐(46)은, 밸브(45)에 있어서 유기 용제(L2, L3)가 혼합된 혼합액, 또는 펌프(43, 44)의 한쪽으로부터 송출된 유기 용제(L2) 또는 유기 용제(L3)를, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 토출 가능하다. 한편, 유기 용제(L2, L3)는, 물리적으로 분리된 배관을 통과하여, 물리적으로 상이한 각각의 노즐로부터 토출되어도 좋다.
배관(47)은, 상류측으로부터 순서대로, 용제원(41), 펌프(43) 및 밸브(45)를 접속하고 있다. 배관(48)은, 상류측으로부터 순서대로, 용제원(42), 펌프(44) 및 밸브(45)를 접속하고 있다. 배관(49)은, 상류측으로부터 순서대로, 밸브(45) 및 노즐(46)을 접속하고 있다.
[컨트롤러의 구성]
컨트롤러(10)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 기능 모듈로서, 판독부(M1)와, 기억부(M2)와, 처리부(M3)와, 지시부(M4)를 갖는다. 이들 기능 모듈은, 컨트롤러(10)의 기능을 편의상 복수의 모듈로 구분한 것에 불과하며, 컨트롤러(10)를 구성하는 하드웨어가 이러한 모듈로 나누어져 있는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다. 각 기능 모듈은, 프로그램의 실행에 의해 실현되는 것에 한정되지 않고, 전용의 전기 회로(예컨대 논리 회로), 또는, 이것을 집적한 집적 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)에 의해 실현되는 것이어도 좋다.
판독부(M1)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(RM)로부터 프로그램을 판독한다. 기록 매체(RM)는, 기판 처리 시스템(1)의 각부를 동작시키기 위한 프로그램을 기록하고 있다. 기록 매체(RM)로서는, 예컨대, 반도체 메모리, 광 기록 디스크, 자기 기록 디스크, 광 자기 기록 디스크여도 좋다.
기억부(M2)는, 여러 가지 데이터를 기억한다. 기억부(M2)는, 예컨대, 판독부(M1)에 있어서 기록 매체(RM)로부터 판독된 프로그램 외에, 예컨대, 웨이퍼(W)에 도포액(L1) 및 유기 용제(L2, L3)를 공급할 때의 각종 데이터(이른바 처리 레시피), 외부 입력 장치(도시하지 않음)를 통해 오퍼레이터로부터 입력된 설정 데이터 등을 기억한다.
처리부(M3)는, 각종 데이터를 처리한다. 처리부(M3)는, 예컨대, 기억부(M2)에 기억되어 있는 각종 데이터에 기초하여, 도포 유닛(U1)[예컨대, 회전 유지부(20), 펌프(32, 43, 44), 밸브(33, 45), 노즐(34, 46) 등] 및 열처리 유닛(U2)을 동작시키기 위한 신호를 생성한다.
지시부(M4)는, 처리부(M3)에 있어서 생성된 신호를 도포 유닛(U1)[예컨대, 회전 유지부(20), 펌프(32, 43, 44), 밸브(33, 45), 노즐(34, 46) 등] 또는 열처리 유닛(U2)에 송신한다.
컨트롤러(10)의 하드웨어는, 예컨대 하나 또는 복수의 제어용의 컴퓨터에 의해 구성된다. 컨트롤러(10)는, 하드웨어상의 구성으로서, 예컨대 도 6에 도시된 회로(10A)를 갖는다. 회로(10A)는, 전기 회로 요소(circuitry)로 구성되어 있어도 좋다. 회로(10A)는, 구체적으로는, 프로세서(10B)와, 메모리(10C)와, 스토리지(10D)와, 드라이버(10E)와, 입출력 포트(10F)를 갖는다. 프로세서(10B)는, 메모리(10C) 및 스토리지(10D) 중 적어도 한쪽과 협동하여 프로그램을 실행하고, 입출력 포트(10F)를 통한 신호의 입출력을 실행함으로써, 전술한 각 기능 모듈을 구성한다. 드라이버(10E)는, 기판 처리 시스템(1)의 각종 장치를 각각 구동하는 회로이다. 입출력 포트(10F)는, 드라이버(10E)와 기판 처리 시스템(1)의 각종 장치[예컨대, 회전 유지부(20), 펌프(32, 43, 44), 밸브(33, 45), 노즐(34, 46) 등] 사이에서, 신호의 입출력을 행한다.
본 실시형태에서는, 기판 처리 시스템(1)은, 하나의 컨트롤러(10)를 구비하고 있으나, 복수의 컨트롤러(10)로 구성되는 컨트롤러군(제어부)을 구비하고 있어도 좋다. 기판 처리 시스템(1)이 컨트롤러군을 구비하고 있는 경우에는, 상기한 기능 모듈이 각각, 하나의 컨트롤러(10)에 의해 실현되어 있어도 좋고, 2개 이상의 컨트롤러(10)의 조합에 의해 실현되어 있어도 좋다. 컨트롤러(10)가 복수의 컴퓨터[회로(10A)]로 구성되어 있는 경우에는, 상기한 기능 모듈이 각각, 하나의 컴퓨터[회로(10A)]에 의해 실현되어 있어도 좋고, 2개 이상의 컴퓨터[회로(10A)]의 조합에 의해 실현되어 있어도 좋다. 컨트롤러(10)는, 복수의 프로세서(10B)를 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 상기한 기능 모듈이 각각, 하나의 프로세서(10B)에 의해 실현되어 있어도 좋고, 2개 이상의 프로세서(10B)의 조합에 의해 실현되어 있어도 좋다.
[웨이퍼의 처리 방법]
계속해서, 도포액 및 유기 용제를 웨이퍼(W)에 공급하여 웨이퍼(W)를 처리하는 방법(기판 처리 방법)에 대해, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 먼저, 컨트롤러(10)는, 기판 처리 시스템(1)의 각부를 제어하여, 웨이퍼(W)를 캐리어(11)로부터 도포 유닛(U1)에 반송한다(단계 S11). 다음으로, 컨트롤러(10)는, 회전 유지부(20)를 제어하여, 웨이퍼(W)를 유지부(22)에 유지시키고, 소정의 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
이 상태에서, 컨트롤러(10)는, 펌프(32), 밸브(33) 및 노즐(34)[보다 상세하게는 노즐(34)을 구동하는 구동부]을 제어하여, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대해 도포액(L1)을 노즐(34)로부터 토출하여, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 도포막(F1)(미고화막)을 형성한다[단계 S12; 제1 공정; 제1 처리; 도 9의 (a) 참조]. 이때, 예컨대 5 ㎛∼60 ㎛ 정도의 막 두께가 두꺼운 레지스트막(R)을 형성하기 위해서, 점도가 예컨대 1000 cP 이상으로 높고 또한 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에서 유동하기 어려운 도포액(L1)을 이용한 경우, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 둘레 가장자리부에 있어서 볼록 형상의 융기(이른바 험프)가 생겨 도포막(F1)이 특히 두꺼워진다[도 9의 (b) 참조].
그래서, 컨트롤러(10)는, 펌프(43), 밸브(45) 및 노즐(46)[보다 상세하게는 노즐(46)을 구동하는 구동부. 이하 동일함]을 제어하여, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부[도포막(F1)의 둘레 가장자리부]에 대해 유기 용제(L2)를 노즐(46)로부터 토출하여, 도포막(F1)의 둘레 가장자리부(험프부)를 녹인다[단계 S13; 제2 공정; 제2 처리; 도 9의 (b) 참조]. 이때, 노즐(46)의 자세는, 노즐(46)의 토출구가 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대해 연직 하향이어도 좋고, 노즐(46)의 토출구가 웨이퍼(W)의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 비스듬히 하방으로 기운 상태여도 좋다. 이 경우, 도포막(F1)의 둘레 가장자리부에 공급된 유기 용제(L2)가, 웨이퍼(W)의 중심부를 향해 튀기 어려워진다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 처리의 결과로서 형성되는 레지스트막(R)의 면내 균일성을 확보하기 쉬워진다.
유기 용제(L2)에 의해 도포막(F1)의 둘레 가장자리부(험프부)를 녹이는 처리에 있어서, 컨트롤러(10)는 먼저, 노즐(46)을 제어하여, 노즐(46)로부터 유기 용제(L2)를 토출시키면서, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 소정의 제1 속도로 노즐(46)을 이동시킨다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 중심부측의 상기 위치에 있어서 유기 용제(L2)의 토출을 개시하는 경우와 비교하여, 유기 용제(L2)가 주위로 튀기 어려워진다. 웨이퍼(W)의 중심부측의 상기 위치는, 험프부의 내측 가장자리에 상당하는 위치이며, 예컨대, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 중심부측으로 2 ㎜의 위치여도 좋다. 제1 속도는, 예컨대 150 ㎜/초 정도여도 좋다. 한편, 이때 동시에 웨이퍼(W)의 이면측으로부터도 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 유기 용제(L2)를 공급해도 좋다(이른바 백 린스를 행해도 좋다). 이 경우, 웨이퍼(W)의 이면측에 대한 도포막(F1)의 용해 잔사 등의 부착이 억제된다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 반송 시에 있어서, 웨이퍼(W)의 반송 기구가 상기 잔사 등에 의해 오염되기 어려워진다.
그 후, 컨트롤러(10)는, 노즐(46)을 제어하여, 노즐(46)로부터 유기 용제(L2)를 토출시키면서, 웨이퍼(W)의 중심부측의 상기 위치로부터 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를 향해 제2 속도로 노즐(46)을 이동시킨다. 이 경우, 소정 부위에 머문 상태에서 유기 용제(L2)를 토출하는 경우와 비교하여, 소정 부위가 특히 크게 제거되어 버리는 것과 같은 일이 발생하기 어려워, 도포막(F1)의 면내 균일성을 확보하기 쉬워진다. 제2 속도는, 제1 속도보다 느려도 좋고, 예컨대 1 ㎜/sec 정도여도 좋다. 이 경우, 유기 용제(L2)가 웨이퍼(W)의 중심부로 흐르기 어려운 상태에서 험프부의 제거를 촉진하는 것이 가능해진다.
컨트롤러(10)는, 노즐(46)을 제어하여, 웨이퍼(W)의 중심부측의 상기 위치로부터 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를 향해 간헐적으로 노즐(46)을 이동시켜도 좋다. 구체적으로는, 컨트롤러(10)는, 노즐(46)을 제어하여, 노즐(46)로부터 유기 용제(L2)를 토출시키면서,
웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 중심부측으로 2 ㎜의 제1 위치에서 노즐(46)을 30초 정지시키는 것과,
노즐(46)을 1 ㎜/초 정도의 속도로 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 중심부측으로 1.9 ㎜의 제2 위치로 이동시키는 것과,
상기 제2 위치에서 노즐(46)을 20초 정지시키는 것과,
노즐(46)을 1 ㎜/초 정도의 속도로 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 중심부측으로 1.8 ㎜의 제3 위치로 이동시키는 것과,
상기 제3 위치에서 노즐(46)을 10초 정지시키는 것과,
노즐(46)을 1 ㎜/초 정도의 속도로 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 중심부측으로 1.5 ㎜의 제4 위치로 이동시키는 것과,
상기 제4 위치에서 노즐(46)을 10초 정지시키는 것과,
노즐(46)을 2 ㎜/초 정도의 속도로 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리의 외측까지 이동시키는 것을 순차 실행해도 좋다.
다음으로, 컨트롤러(10)는, 회전 유지부(20)를 제어하여, 웨이퍼(W)를 단시간으로 또한 고속 회전시킨다(이른바 쇼트 스핀)(단계 S14). 예컨대, 웨이퍼(W)는, 0.5초간, 3500 rpm으로 회전한다. 이에 의해, 도포막(F1)의 표면에 남아 있는 유기 용제(L2) 및 유기 용제(L2)에 의해 용해한 잔사를, 도포막(F1)의 표면으로부터 배출할 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(10)는, 기판 처리 시스템(1)의 각부를 제어하여, 웨이퍼(W)를 도포 유닛(U1)으로부터 열처리 유닛(U2)에 반송한다(단계 S15). 다음으로, 컨트롤러(10)는, 열처리 유닛(U2)을 제어하여, 웨이퍼(W)와 함께 도포막(F1)을 가열하여, 도포막이 고화된 고화막(F2)을 형성한다(단계 S16; 제3 공정; 제3 처리). 이때, 소정 온도(예컨대 120℃ 정도)에서 소정 시간(180초 정도)으로 가열 처리가 행해져도 좋다. 혹은, 먼저 제1 온도(예컨대 70℃ 정도)에서 소정 시간(120초 정도)으로 제1 가열 처리(예비 가열)가 행해지고, 제2 온도(예컨대 120℃ 정도)에서 소정 시간(180초 정도)으로 제2 가열 처리(본 가열)가 행해진다고 하는 간헐적인 가열 처리가 행해져도 좋다.
다음으로, 컨트롤러(10)는, 기판 처리 시스템(1)의 각부를 제어하여, 웨이퍼(W)를 열처리 유닛(U2)으로부터 도포 유닛(U1)에 반송한다(단계 S17). 다음으로, 컨트롤러(10)는, 회전 유지부(20)를 제어하여, 웨이퍼(W)를 유지부(22)에 유지시키고, 소정의 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
다음으로, 컨트롤러(10)는, 펌프(43), 밸브(45) 및 노즐(46)을 제어하여, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부[고화막(F2)의 둘레 가장자리부]에 대해 유기 용제(L3)를 노즐(46)로부터 토출하여, 고화막(F2)의 둘레 가장자리부(험프부)를 녹인다[단계 S18; 제4 공정; 제4 처리; 도 10의 (a) 참조]. 이때, 노즐(46)의 자세는, 노즐(46)의 토출구가 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대해 연직 하향이어도 좋고, 노즐(46)의 토출구가 웨이퍼(W)의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 비스듬히 하방으로 기운 상태여도 좋다. 이 경우, 고화막(F2)의 둘레 가장자리부에 공급된 유기 용제(L3)가, 웨이퍼(W)의 중심부를 향해 튀기 어려워진다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 처리의 결과로서 형성되는 레지스트막(R)의 면내 균일성을 확보하기 쉬워진다.
유기 용제(L3)에 의해 고화막(F2)의 둘레 가장자리부(험프부)를 녹이는 처리에 있어서, 컨트롤러(10)는, 노즐(46)을 제어하여, 노즐(46)로부터 유기 용제(L3)를 토출시키면서, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 소정의 속도(예컨대 5 ㎜/초 정도)로 노즐(46)을 이동시킨다. 웨이퍼(W)의 중심부측의 상기 위치는, 험프부의 내측 가장자리에 상당하는 위치이며, 예컨대, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 중심부측으로 수 ㎜의 위치여도 좋다. 한편, 이때 동시에 웨이퍼(W)의 이면측으로부터도 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 유기 용제(L3)를 공급해도 좋다(이른바 백 린스를 행해도 좋다). 이 경우, 웨이퍼(W)의 이면측에 대한 고화막(F2)의 용해 잔사의 부착이 억제된다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 반송 시에 있어서, 웨이퍼(W)의 반송 기구가 상기 잔사 등에 의해 오염되기 어려워진다.
계속해서, 컨트롤러(10)는, 노즐(46)을 제어하여, 노즐(46)로부터 유기 용제(L3)를 토출시키면서, 험프부의 내측 가장자리에 상당하는 위치에서 노즐(46)을 소정 시간(예컨대 5초 정도) 정지시킨다. 그 후, 컨트롤러(10)는, 노즐(46)을 제어하여, 노즐(46)로부터 유기 용제(L3)를 토출시키면서, 웨이퍼(W)의 중심부측의 상기 위치로부터 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를 향해 소정의 속도(예컨대 5 ㎜/초 정도)로 노즐(46)을 이동시킨다. 이에 의해, 고화막(F2)의 둘레 가장자리부가 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로부터 제거된다[도 10의 (b) 참조].
이상에 의해, 웨이퍼(W)의 처리가 완료되고, 레지스트막(R)이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 형성된다[도 10의 (b) 참조].
이상과 같은 본 실시형태에서는, 유기 용제(L2)를 노즐(46)로부터 토출해서 도포막(F1)의 둘레 가장자리부에 공급하고, 그 후, 가열에 의한 도포막(F1)의 고화 및 고화막(F2)의 둘레 가장자리부에 대한 유기 용제(L3)의 공급을 행하고 있다. 고화 전의 도포막(F1)(미고화막)은, 고화 후의 도포막[고화막(F2)]과 비교하여, 유기 용제에 용해되기 어려운 경향에 있다. 그 때문에, 유기 용제(L2)에 의해, 도포막(F1)(미고화막)의 둘레 가장자리부 전부가 아니라 상기 둘레 가장자리부 중 험프부가 특히 제거된다. 이와 같이, 고화막(F2)의 형성 전에 도포막(F1)으로부터 험프부를 미리 제거해 둠으로써, 도포막(F1)의 둘레 가장자리부에 있어서의 두께가 다른 영역과 같은 정도가 된다. 따라서, 그 후의 단계에 있어서, 고화막(F2)의 둘레 가장자리부의 제거가 용이해지고, 둘레 가장자리부의 제거 후에 있어서의 고화막(F2)의 단부면이 붕괴되기 어려워진다. 그 결과, 레지스트 후막의 형상을 컨트롤하면서 험프를 제거하는 것이 가능해진다.
그런데, 도포막(F1)의 둘레 가장자리부에 있어서의 험프부는 소정의 폭을 갖는다. 그 때문에, 험프부와 함께 둘레 가장자리부를 전부 유기 용제(L2, L3)에 의해 제거하면, 도포액이 낭비되어 비용의 증대로 이어질 수 있고, 웨이퍼(W) 중 전자 디바이스 등을 제조 가능한 영역이 좁아져 생산성이 저하될 수 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 도포막(F1)(미고화막)의 험프부가 제거된다. 그 때문에, 험프부를 제거하기 위해서 둘레 가장자리부 전부를 제거할 필요가 없어진다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 레지스트막(R)을 형성할 때에, 비용의 저감 및 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
본 실시형태에서는, 용제원(41)에 저류되는 유기 용제(L2)에 있어서의 도포액원(31)의 도포액의 구성 성분에 대한 용해성은, 용제원(42)에 저류되는 유기 용제(L3)에 있어서의 상기 도포액의 구성 성분에 대한 용해성과 동일하거나 그보다 높아도 좋다. 이 경우, 고화막(F2)보다 유기 용제에 용해되기 어려운 도포막(F1)(미고화막)을, 유기 용제(L2)에 의해 효과적으로 용해할 수 있다.
이상, 본 개시에 따른 실시형태에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형을 상기한 실시형태에 가해도 좋다.
1: 기판 처리 시스템(기판 처리 장치)
2: 도포 현상 장치(기판 처리 장치)
10: 컨트롤러(제어부) 20: 회전 유지부
30: 도포액 공급부 40: 용제 공급부
46: 노즐(제1 및 제2 노즐) R: 레지스트막
RM: 기록 매체 U1: 도포 유닛
U2: 열처리 유닛(가열부) W: 웨이퍼(기판)

Claims (9)

  1. 기판 처리 방법에 있어서,
    기판의 표면에 도포액을 공급하여 도포막을 형성하는 제1 공정과,
    제1 유기 용제를 제1 노즐로부터 토출해서 상기 도포막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부 중 볼록 형상으로 솟아오른 험프(hump)부를 녹여 상기 도포막 중 다른 부분과 같은 정도의 두께로 고르게 하는 제2 공정과,
    상기 제2 공정 후에 상기 도포막을 가열하여, 상기 도포막이 고화(固化)된 고화막을 형성하는 제3 공정과,
    제2 유기 용제를 제2 노즐로부터 토출해서 상기 고화막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부를 녹여 상기 기판 상으로부터 제거하는 제4 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유기 용제에서의 상기 도포막 및 상기 고화막의 구성 성분에 대한 용해성은, 상기 제2 유기 용제에서의 상기 도포막 및 상기 고화막의 구성 성분에 대한 용해성과 동일하거나 그보다 높은 것인 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제4 공정에서는, 상기 제2 노즐의 토출구를 상기 기판의 표면에 대해 연직 하향으로 한 상태에서 상기 제2 유기 용제를 상기 제2 노즐로부터 토출하거나, 또는, 상기 제2 노즐의 토출구를 상기 기판의 중심부로부터 상기 둘레 가장자리부를 향해 비스듬히 하방으로 기울인 상태에서 상기 제2 유기 용제를 상기 제2 노즐로부터 토출하는 것인 기판 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 공정에서는,
    상기 제1 노즐로부터 상기 제1 유기 용제를 토출하면서 상기 제1 노즐을 상기 기판의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 제1 속도로 이동시키는 것과,
    상기 제1 노즐로부터 상기 제1 유기 용제를 토출하면서 상기 제1 노즐을 상기 위치로부터 상기 기판의 둘레 가장자리를 향해 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도로 이동시키는 것
    을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
  5. 기판 처리 장치에 있어서,
    기판의 표면에 도포액을 공급하도록 구성된 도포액 공급부와,
    상기 기판의 표면에 제1 및 제2 유기 용제를 공급하도록 구성된 용제 공급부와,
    상기 기판을 가열하도록 구성된 가열부와,
    제어부
    를 포함하고,
    상기 용제 공급부는,
    상기 제1 유기 용제를 토출할 수 있는 제1 노즐과,
    상기 제2 유기 용제를 토출할 수 있는 제2 노즐
    을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 도포액 공급부를 제어함으로써, 상기 기판의 표면에 도포액을 공급시켜 도포막을 형성하는 제1 처리와,
    상기 용제 공급부를 제어함으로써, 상기 제1 유기 용제를 상기 제1 노즐로부터 토출시켜 상기 도포막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부 중 볼록 형상으로 솟아오른 험프부를 녹여 상기 도포막 중 다른 부분과 같은 정도의 두께로 고르게 하는 제2 처리와,
    상기 제2 처리 후에 상기 가열부를 제어함으로써, 상기 도포막을 가열시켜, 상기 도포막이 고화된 고화막을 형성하는 제3 처리와,
    상기 용제 공급부를 제어함으로써, 상기 제2 유기 용제를 상기 제2 노즐로부터 토출시켜 상기 고화막의 둘레 가장자리부에 공급하여, 상기 둘레 가장자리부를 녹여 상기 기판 상으로부터 제거하는 제4 처리
    를 실행하는 것인 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 유기 용제에서의 상기 도포막 및 상기 고화막의 구성 성분에 대한 용해성은, 상기 제2 유기 용제에서의 상기 도포막 및 상기 고화막의 구성 성분에 대한 용해성과 동일하거나 그보다 높은 것인 기판 처리 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제4 처리에 있어서, 상기 제2 노즐의 토출구를 상기 기판의 표면에 대해 연직 하향으로 한 상태에서 상기 제2 유기 용제를 상기 제2 노즐로부터 토출시키거나, 또는, 상기 제2 노즐의 토출구를 상기 기판의 중심부로부터 상기 둘레 가장자리부를 향해 비스듬히 하방으로 기울인 상태에서 상기 제2 유기 용제를 상기 제2 노즐로부터 토출시키는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 처리에 있어서,
    상기 제1 노즐로부터 상기 제1 유기 용제를 토출시키면서 상기 제1 노즐을 상기 기판의 둘레 가장자리로부터 상기 둘레 가장자리보다 중심부측의 위치를 향해 제1 속도로 이동시키는 것과,
    상기 제1 노즐로부터 상기 제1 유기 용제를 토출시키면서 상기 제1 노즐을 상기 위치로부터 상기 기판의 둘레 가장자리를 향해 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도로 이동시키는 것
    을 실행하는 것인 기판 처리 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 기재된 기판 처리 방법을 기판 처리 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
KR1020170010151A 2016-02-03 2017-01-23 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 KR20170092457A (ko)

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