KR20170126459A - 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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KR20170126459A
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나오키 시바타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법은, 용제에 의해 기판의 중앙부에 제 1 액막을 형성하고 당해 용제에 의해 기판의 외주부에 제 1 액막보다 막 두께가 두꺼운 환 형상의 제 2 액막을 형성하는 용제 액막 형성 공정과, 기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과, 도포액을 공급하면서 기판을 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 가진다.

Description

도포 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 도포 처리 장치
(관련 출원의 상호 참조)
본원은, 2015년 3월 3일에 일본국에 출원된 특허출원번호 2015-041679호에 기초하여, 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은, 기판에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 도포 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들면 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들면 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 함.) 상에 정해진 도포액을 도포하여 반사 방지막 또는 레지스트막과 같은 도포막을 형성하는 도포 처리, 레지스트막을 정해진 패턴으로 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차 행해져, 웨이퍼 상에 정해진 레지스트 패턴이 형성되고 있다.
상술한 도포 처리에 있어서는, 회전 중의 웨이퍼의 중심부에 노즐로부터 도포액을 공급하고, 원심력에 의해 웨이퍼 상에서 도포액을 확산시킴으로써 웨이퍼 상에 도포막을 형성하는, 이른바 스핀 도포법이 많이 이용되고 있다.
그런데, 레지스트액과 같이 고가인 도포액의 도포 처리에 있어서는, 공급량을 최대한 억제할 필요가 있지만, 공급량을 감소시키면 도포막의 면내 균일성이 악화된다. 따라서, 도포막의 면내 균일성과 도포액의 사용량 삭감을 위하여, 도포액을 공급하기 전에 웨이퍼 상에 시너 등의 용제를 도포하여 웨이퍼의 습윤성을 개선시키는, 이른바 프리 웨팅(Pre-Wet) 처리가 행해진다(특허 문헌 1).
프리 웨팅 처리를 행하는 경우, 레지스트액의 공급에 앞서 웨이퍼의 중심부에 용제를 공급하여 웨이퍼를 회전시켜, 웨이퍼 전체 면에 용제를 확산시킨다. 이어서, 웨이퍼의 회전 속도를 정해진 회전 속도까지 가속시키고, 웨이퍼의 중심부에 레지스트액을 공급하여 웨이퍼 전체 면에 확산시킨다.
일본특허공개공보 2008-071960호
그러나, 프리 웨팅 처리를 행한 경우라도, 레지스트액의 공급량을 더 삭감하면 도포막의 면내 균일성이 악화되기 때문에, 레지스트액의 공급량 삭감에는 한계가 있었다.
특히, 점도가 수 cP 정도의 저점도의 레지스트액을 이용하는 경우, 공급량을 줄이면 웨이퍼의 외주부에서 막 두께가 저하되거나, 줄무늬 형상의 도포 얼룩이 발생하거나 하는 현상이, 본 발명자들에 의해 확인되었다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 기판 상에 도포액을 도포하는데 있어서, 도포액의 점도에 관계없이 도포액의 공급량을 소량으로 억제하고, 또한 기판 면내에서 균일하게 도포액을 도포하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일태양은, 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법으로서, 상기 기판의 중앙부에 용제에 의해 제 1 액막을, 상기 기판의 외주부에 상기 용제에 의해 상기 제 1 액막보다 막 두께가 두꺼운 환(環) 형상의 제 2 액막을 각각 형성하는 용제 액막 형성 공정과, 상기 기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과, 상기 도포액을 공급하면서 상기 기판을 상기 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜, 상기 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 가진다.
본 발명자들에 의하면, 용제에 의해 기판 전체 면에 대하여 일정하게 프리 웨팅 처리를 행한 경우, 상술한 바와 같이, 특히 저점도의 도포액을 이용했을 때에 기판 외주부에서의 막 두께 저하 등의 문제가 발생하는 것이 확인되고 있다. 이것은, 용제로 프리 웨팅을 행함으로써 예를 들면 도포액으로서의 레지스트액이 상정보다 빨리 확산되고, 그 결과, 기판의 외주부로부터 털어내지는 레지스트액이 증가하는 것에 기인한다고 생각된다. 그리고, 이 경향은, 레지스트액의 점도가 낮아질수록 현저해진다. 따라서, 본 발명자들은 이 점에 대하여 예의 검토하고, 기판의 외주부에 있어서의 용제 액막의 막 두께를 기판의 중앙부와 비교하여 두껍게 함으로써, 기판 외주부에서의 막 두께 저하 등의 문제를 억제할 수 있다는 지견을 얻었다. 이것은, 기판의 외주부에서 용제 액막을 두껍게 함으로써, 기판의 중앙부에 공급된 레지스트액이 기판의 외주부에 확산될 때에 일종의 벽으로서 기능하여 기판의 외주부로부터 털어내지는 레지스트액의 양이 저감되는 것이라고 생각된다.
본 발명은 이러한 지견에 기초하는 것이며, 본 발명의 일태양에 따르면, 기판의 외주부에 기판의 중앙부에 형성된 제 1 액막보다 막 두께가 두꺼운 환 형상의 제 2 액막을 용제에 의해 형성하므로, 기판 중심부에 공급된 도포액이 기판의 외주부에 확산될 때에 제 2 액막이 일종의 벽으로서 기능하여, 기판의 외주부로부터 털어내지는 도포액의 양이 저감된다. 그 결과, 도포액이 저점도이며 또한 도포액의 공급량이 소량인 경우라도, 기판 면내에 균일하게 도포액을 도포할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 도포액의 점도에 관계없이, 도포액의 공급량을 소량으로 억제하고 또한 기판 면내에서 균일하게 도포액을 도포할 수 있다.
다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법으로서, 상기 기판의 중앙부에 용제를 공급한 후에, 상기 기판을 정해진 회전 속도로 회전시켜 당해 용제를 털어냄으로써 상기 용제의 액막을 형성하고, 이어서, 상기 기판을 회전시킨 상태에서 상기 기판의 중앙부로부터 어긋난 위치에 건조 가스를 분사하여 상기 기판의 중앙부로부터 어긋난 위치의 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판의 중앙부에 용제의 액막을, 상기 기판의 외주부에 환 형상의 다른 액막을 각각 형성하는 용제 액막 형성 공정과, 기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과, 상기 도포액을 공급하면서 상기 기판을 상기 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜, 상기 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 가진다.
또한, 다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 상기 도포 처리 방법을 도포 처리 장치에 의해 실행시키는 바와 같이, 당해 도포 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체이다.
또한, 다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 장치로서, 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와, 기판 상에 상기 도포액을 공급하는 도포액 공급 노즐과, 기판 상에 용제를 공급하는 용제 공급 노즐과, 상기 도포액 공급 노즐을 이동시키는 제 1 이동 기구와, 상기 용제 공급 노즐을 이동시키는 제 2 이동 기구를 가지고 있다. 그리고 상기 기판의 중앙부에 상기 용제에 의해 제 1 액막을, 상기 기판의 외주부에 상기 용제에 의해 상기 제 1 액막보다 막 두께가 두꺼운 환 형상의 제 2 액막을 각각 형성하고, 상기 기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하고, 상기 도포액을 공급하면서 상기 기판을 상기 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜 상기 도포액을 기판 상에 확산시키기 위하여, 상기 기판 유지부, 상기 도포액 공급 노즐, 상기 용제 공급 노즐, 상기 제 1 이동 기구 및 상기 제 2 이동 기구를 제어하도록 구성된 제어부를 구비한다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 도포액을 도포하는데 있어서, 도포액의 점도에 관계없이 도포액의 공급량을 소량으로 억제하고 또한 기판 면내에서 균일하게 도포액을 도포할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 나타내는 배면도이다.
도 4는 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 5는 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 6은 웨이퍼 처리의 주된 공정을 설명한 순서도이다.
도 7은 레지스트 도포 처리에 있어서의 웨이퍼의 회전 속도와 각 기기의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 8은 웨이퍼 상에 용제의 액막을 형성하는 모습을 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 9는 건조 가스 노즐에 의해 웨이퍼 상에 건조 가스를 분사하는 모습을 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 10은 웨이퍼의 외주부에 용제를 공급하여 제 2 액막을 형성한 상태를 나타내는 비스듬하게 볼 때의 설명도이다.
도 11은 웨이퍼 상에 제 1 액막과 제 2 액막을 형성한 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 12는 웨이퍼의 중심부에 레지스트액을 공급하여 확산시키는 모습을 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 따른 건조 가스 노즐에 의해 웨이퍼 상에 건조 가스를 분사하는 모습을 나타내는 비스듬하게 볼 때의 설명도이다.
도 14는 다른 실시 형태에 따른 건조 가스 노즐에 의해 웨이퍼 상에 건조 가스를 분사하는 모습을 나타내는 평면의 설명도이다.
도 15는 다른 실시 형태에 따른 건조 가스 노즐에 의해 웨이퍼 상에 건조 가스를 분사하는 모습을 나타내는 비스듬하게 볼 때의 설명도이다.
도 16은 다른 실시 형태에 따른 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 17은 웨이퍼의 외주부에 용제를 공급하여 제 2 액막을 형성한 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 18은 웨이퍼의 중심부에 용제를 공급하여 웨이퍼 상에 제 1 액막 및 제 2 액막을 형성한 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 19는 복수의 용제 공급 노즐에 의해 웨이퍼 상에 제 1 액막 및 제 2 액막을 병행하여 형성하는 모습을 나타내는 비스듬하게 볼 때의 설명도이다.
도 20은 다른 실시 형태에 따른 용제 공급 노즐에 의해 웨이퍼의 중앙부에 제 1 액막을 형성한 상태를 나타내는 비스듬하게 볼 때의 설명도이다.
도 21은 액막을 형성한 템플레이트를 웨이퍼에 대향시켜 배치시킨 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 22는 액막을 형성한 템플레이트를 웨이퍼 접촉시킨 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 23은 액막을 형성한 템플레이트에 의해 웨이퍼 상에 제 1 액막을 형성한 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 24는 웨이퍼 상에 다른 액막을 형성한 상태를 나타내는 종단면의 설명도이다.
도 25는 웨이퍼 상에 다른 액막을 형성한 상태를 나타내는 비스듬하게 볼 때의 설명도이다.
도 26은 다른 실시 형태에 따른 용제 공급 노즐을 이용하여 웨이퍼 상에 용제를 공급하는 모습을 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 도포 처리 방법을 실시하는 도포 처리 장치를 구비한 기판 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다. 도 2 및 도 3은, 각각 기판 처리 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 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 나타내는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(C)가 반입반출되는 카세트 스테이션(10)과, 웨이퍼(W)에 정해진 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(11)과, 처리 스테이션(11)에 인접한 노광 장치(12)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(13)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
카세트 스테이션(10)에는 카세트 배치대(20)가 마련되어 있다. 카세트 배치대(20)에는, 기판 처리 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(C)를 반입반출할 때에, 카세트(C)를 배치하는 카세트 배치판(21)이 복수 마련되어 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 X방향으로 연장되는 반송로(22) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(23)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(23)는 상하 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 배치판(21) 상의 카세트(C)와 후술하는 처리 스테이션(11)의 제 3 블록(G3)의 전달 장치의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(11)에는, 각종 장치를 구비한 복수 예를 들면 4 개의 블록(G1, G2, G3, G4)이 마련되어 있다. 예를 들면 처리 스테이션(11)의 정면측(도 1의 X방향 부방향측)에는 제 1 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(11)의 배면측(도 1의 X방향 정방향측)에는 제 2 블록(G2)이 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(11)의 카세트 스테이션(10)측(도 1의 Y방향 부방향측)에는 제 3 블록(G3)이 마련되고, 처리 스테이션(11)의 인터페이스 스테이션(13)측(도 1의 Y방향 정방향측)에는 제 4 블록(G4)이 마련되어 있다.
예를 들면 제 1 블록(G1)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 복수의 액 처리 장치, 예를 들면 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 아래에서부터 이 순서로 배치되어 있다.
예를 들면 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)는, 각각 수평 방향으로 3 개 배열하여 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 들면 웨이퍼(W) 상에 정해진 도포액을 도포하는 스핀 코팅이 행해진다. 스핀 코팅에서는, 예를 들면 도포 노즐로부터 웨이퍼(W) 상에 도포액을 토출하고 또한 웨이퍼(W)를 회전시켜, 도포액을 웨이퍼(W)의 표면에 확산시킨다. 또한, 레지스트 도포 장치(32)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들면 제 2 블록(G2)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 가열 및 냉각과 같은 열 처리를 행하는 열 처리 장치(40) 및 레지스트액과 웨이퍼(W)의 정착성을 높이기 위한 어드히젼 장치(41), 웨이퍼(W)의 외주부를 노광하는 주변 노광 장치(42)가 상하 방향과 수평 방향으로 배열하여 마련되어 있다. 이들 열 처리 장치(40), 어드히젼 장치(41), 주변 노광 장치(42)의 수 또는 배치에 대해서도, 임의로 선택할 수 있다.
예를 들면 제 3 블록(G3)에는, 복수의 전달 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 아래에서부터 차례로 마련되어 있다. 또한, 제 4 블록(G4)에는 복수의 전달 장치(60, 61, 62)가 아래에서부터 차례로 마련되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 제 1 블록(G1) ∼ 제 4 블록(G4)에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(D)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 예를 들면 Y방향, X방향, θ방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암을 가지는 웨이퍼 반송 장치(70)가 복수 배치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는 웨이퍼 반송 영역(D) 내를 이동하고, 주위의 제 1 블록(G1), 제 2 블록(G2), 제 3 블록(G3) 및 제 4 블록(G4) 내의 정해진 장치로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 웨이퍼 반송 영역(D)에는 제 3 블록(G3)과 제 4 블록(G4)의 사이에서 직선적으로 웨이퍼(W)를 반송하는 셔틀 반송 장치(80)가 마련되어 있다.
셔틀 반송 장치(80)는, 예를 들면 도 3의 Y방향으로 직선적으로 이동 가능하게 되어 있다. 셔틀 반송 장치(80)는 웨이퍼(W)를 지지한 상태로 Y방향으로 이동하여, 제 3 블록(G3)의 전달 장치(52)와 제 4 블록(G4)의 전달 장치(62)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 제 3 블록(G3)의 X방향 정방향측의 옆에는, 웨이퍼 반송 장치(100)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예를 들면 X방향, θ방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는 웨이퍼(W)를 지지한 상태로 상하로 이동하여, 제 3 블록(G3) 내의 각 전달 장치로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(13)에는, 웨이퍼 반송 장치(110)와 전달 장치(111)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(110)는, 예를 들면 Y방향, θ방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(110)는, 예를 들면 반송 암에 웨이퍼(W)를 지지하고, 제 4 블록(G4) 내의 각 전달 장치, 전달 장치(111) 및 노광 장치(12)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
이어서, 상술한 레지스트 도포 장치(32)의 구성에 대하여 설명한다. 레지스트 도포 장치(32)는 도 4에 나타내는 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(130)를 가지고 있다. 처리 용기(130)의 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
처리 용기(130) 내에는 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시키는 기판 유지부로서의 스핀 척(140)이 마련되어 있다. 스핀 척(140)은, 예를 들면 모터 등의 척 구동부(141)에 의해 정해진 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동부(141)에는, 예를 들면 실린더 등의 승강 구동 기구가 마련되어 있으며, 스핀 척(140)은 승강 가능하게 되어 있다.
스핀 척(140)의 주위에는, 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아내어 회수하는 컵(142)이 마련되어 있다. 컵(142)의 하면에는, 회수한 액체를 배출하는 배출관(143)과, 컵(142) 내의 분위기를 배기하는 배기관(144)이 접속되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이 컵(142)의 X방향 부방향(도 5의 하방향)측에는, Y방향(도 5의 좌우 방향)을 따라 연장되는 레일(150)이 형성되어 있다. 레일(150)은, 예를 들면 컵(142)의 Y방향 부방향(도 5의 좌측 방향)측의 외방으로부터 Y방향 정방향 (도 5의 우측 방향)측의 외방까지 형성되어 있다. 레일(150)에는 3 개의 암(151, 152, 153)이 장착되어 있다.
제 1 암(151)에는, 도포액으로서 레지스트액을 공급하는 도포액 공급 노즐로서의 레지스트액 공급 노즐(154)이 지지되어 있다. 제 1 암(151)은 제 1 이동 기구로서의 노즐 구동부(155)에 의해 레일(150) 상을 이동 가능하다. 이에 따라, 레지스트액 공급 노즐(154)은 컵(142)의 Y방향 정방향측의 외방에 마련된 대기부(156)로부터 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방을 통과하여, 컵(142)의 Y방향 부방향측의 외측에 마련된 대기부(157)까지 이동할 수 있다. 또한, 노즐 구동부(155)에 의해, 제 1 암(151)은 승강 가능하며, 레지스트액 공급 노즐(154)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 레지스트액으로서는, 예를 들면 MUV 레지스트, KrF 레지스트, ArF 레지스트 등이 이용되고, 그 점도는 대략 1 ∼ 300 cP의 비교적 점도가 낮은 레지스트이다.
제 2 암(152)에는 용제를 공급하는 용제 공급 노즐(158)이 지지되어 있다. 제 2 암(152)은 제 2 이동 기구로서의 노즐 구동부(159)에 의해 레일(150) 상을 이동 가능하게 되어 있다. 이에 따라, 용제 공급 노즐(158)은 컵(142)의 Y방향 정방향측의 외측에 마련된 대기부(160)로부터 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있다. 대기부(160)는 대기부(156)의 Y방향 정방향측에 마련되어 있다. 또한, 노즐 구동부(159)에 의해, 제 2 암(152)은 승강 가능하며 용제 공급 노즐(158)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 용제로서는, 예를 들면 레지스트액의 용제인 시클로헥사논 등이 이용된다. 또한, 용제로서는, 반드시 레지스트액에 포함되는 용제일 필요는 없고, 프리 웨팅에 의해 적절하게 레지스트액을 확산시킬 수 있는 것이면, 임의로 선택할 수 있다.
제 3 암(153)에는 웨이퍼(W)에 대하여 건조 가스를 분사하는 건조 가스 노즐(161)이 지지되어 있다. 제 3 암(153)은 가스 노즐 이동 기구로서의 노즐 구동부(162)에 의해 레일(150) 상을 이동 가능하게 되어 있다. 이에 따라, 건조 가스 노즐(161)은 컵(142)의 Y방향 부방향측의 외측에 마련된 대기부(163)로부터 컵(142) 내의 웨이퍼(W)의 상방까지 이동할 수 있다. 대기부(163)는 대기부(157)의 Y방향 부방향측에 마련되어 있다. 또한, 노즐 구동부(162)에 의해, 제 3 암(153)은 승강 가능하며 건조 가스 노즐(161)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 건조 가스로서는, 예를 들면 질소 가스 또는 탈습 장치(도시하지 않음)로 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, 개수 및 노즐로부터 공급되는 액이 상이한 점 이외는, 상술한 레지스트 도포 장치(32)의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.
이상의 기판 처리 시스템(1)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 제어부(200)가 마련되어 있다. 제어부(200)는, 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술의 각종 처리 장치 및 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 후술의 기판 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들면 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 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 7은 레지스트 도포 장치(32)로 행해지는 레지스트 도포에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전 속도 및 각 기기의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
먼저, 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 전달 장치(53)로 반송된다.
이어서, 웨이퍼(W)는 제 2 블록(G2)의 열 처리 장치(40)로 반송되어 온도 조절 처리된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 예를 들면 제 1 블록(G1)의 하부 반사 방지막 형성 장치(31)에 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 하부 반사 방지막이 형성된다(도 6의 공정(S1)). 그 후 웨이퍼(W)는, 제 2 블록(G2)의 열 처리 장치(40)로 반송되고, 가열 처리되어 온도 조절된다.
이어서 웨이퍼(W)는 어드히젼 장치(41)로 반송되어, 어드히젼 처리된다. 그 후 웨이퍼(W)는 제 1 블록(G1)의 레지스트 도포 장치(32)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다(도 6의 공정(S2)).
여기서, 레지스트 도포 장치(32)에 있어서의 레지스트 도포 처리에 대하여 상세하게 설명한다. 레지스트의 도포 처리에 있어서는, 먼저 스핀 척(140)의 상면에서 웨이퍼(W)를 흡착 유지한다. 이어서, 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W)의 중심부의 상방으로 이동시켜, 도 8에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에 용제(Q)를 공급한다(도 7의 시간(t0)). 그리고, 웨이퍼(W) 상에 용제를 공급하면서 또는 웨이퍼(W) 상에 용제(Q)를 공급한 후에, 웨이퍼(W)를 정해진 회전 속도로 회전시켜 웨이퍼(W)의 전체 면에 용제(Q)의 액막을 형성한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 웨이퍼(W)를 30 rpm으로 회전시키면서, 50 ∼ 90 mL/min의 유량으로 용제 공급 노즐(158)로부터 2 초간 용제(Q)를 공급한 후(도 7의 시간(t1))에, 예를 들면 웨이퍼(W)의 회전 속도를 10000 rpm/초의 가속도로 2000 rpm까지 가속시켜 웨이퍼(W)의 전체 면에 용제(Q)를 확산시킨다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 전체 면에 막 두께가 대략 0 mm 초과이며 2 mm 미만, 본 실시 형태에서는 대략 4 × 10-5 mm의 막 두께의 액막(제 1 액막)을 형성한다. 또한, 이 제 1 액막의 막 두께는, 예를 들면 2000 rpm으로 유지하는 시간을 변화시킴으로써 조정되고, 본 실시 형태에서는, 2000 rpm으로 예를 들면 2 초간 유지된다.
또한, 제 1 액막을 원하는 두께로 하기 위하여 필요한 시간을 단축하기 위하여, 필요에 따라, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이 건조 가스 노즐(161)에 의해 웨이퍼(W)의 중앙부에 건조 가스를 분사하여, 제 1 액막(M1)의, 특히 중앙부의 막 두께를 조정하도록 해도 된다.
이어서, 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이, 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W)의 외주부의 상방으로 이동시켜, 예를 들면 0 rpm 초과이며 또한 후술하는 제 1 회전 속도 이하의 회전 속도, 본 실시 형태에서는 제 1 회전 속도와 동일한 60 rpm으로 회전시키면서, 용제 공급 노즐(158)로부터 제 1 액막(M1) 상에 용제(Q)를 공급한다(도 7의 시간(t2)). 이에 따라, 도 11에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중앙부에 용제(Q)에 의한 제 1 액막(M1)이, 웨이퍼(W)의 외주부에 제 1 액막(M1)보다 막 두께가 두꺼운 원환 형상의 제 2 액막(M2)이 각각 형성된다(용제 액막 형성 공정.
도 6의 공정(T1)). 여기서, 웨이퍼(W)의 외주부란, 예를 들면 웨이퍼(W)의 직경이 300 mm인 경우, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 대략 30 mm ∼ 100 mm 정도 반경 방향으로 떨어진 위치를 의미하고 있다.
이어서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로 레지스트액 공급 노즐(154)을 이동시켜, 당해 레지스트액 공급 노즐(154)로부터 웨이퍼(W) 상에 레지스트액(R)을 공급한다(도포액 공급 공정. 도 6의 공정(T2) 및 도 7의 시간(t3)). 이 때, 웨이퍼(W)의 회전 속도는 제 1 회전 속도이며, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 60 rpm이다.
그리고, 레지스트액 공급 노즐(154)로부터의 레지스트액(R)의 공급을 계속하여, 레지스트액(R)의 공급량이 예를 들면 0.1 mL에 도달한 시점에서, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제 1 회전 속도로부터 제 2 회전 속도로 가속시킨다(도 7의 시간(t4)). 제 2 회전 속도로서는, 1500 rpm ∼ 4000 rpm이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 예를 들면 2500 rpm이다. 또한, 이 때의 웨이퍼(W)의 가속도는 약 10000 rpm/초이다. 제 2 회전 속도에 도달한 웨이퍼(W)의 회전 속도는, 정해진 시간, 본 실시 형태에서는 예를 들면 약 1 초, 제 2 회전 속도로 유지된다(도 7의 시간(t5 ∼ t6)). 또한, 이 동안, 레지스트액 공급 노즐(154)로부터의 레지스트액(R)의 공급도 계속된다. 이와 같이, 웨이퍼(W)를 제 2 회전 속도로 가속시킴으로써, 웨이퍼(W)의 중심부에 공급한 레지스트액(R)을 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 확산시킨다(도포액 확산 공정. 도 6의 공정(T3)).
이 때, 제 1 액막(M1)에 의해 웨이퍼(W)가 프리 웨팅 처리되어 있으므로, 웨이퍼(W) 상에 공급된 레지스트액(R)은 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 빠르게 확산되지만, 도 12에 나타내는 바와 같이, 환 형상의 제 2 액막(M2)의 내주 단부에 접촉하면, 이 제 2 액막(M2)이 레지스트액(R)에 대하여 일종의 벽으로서 기능하여, 레지스트액(R)의 확산을 억제할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 외주부로부터 털어내지는 레지스트액(R)이 최소한으로 억제되어, 웨이퍼(W)의 외주부에서 레지스트막의 막 두께가 저하되거나 줄무늬 형상의 도포 얼룩이 발생하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 면내에 균일하게 레지스트액(R)를 확산시켜, 면내 균일한 레스트막을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 중심부에 레지스트액(R)을 공급하기 전에, 웨이퍼(W) 외주부로의 용제(Q)의 공급을 정지시켰지만, 웨이퍼(W) 외주부로의 용제(Q)의 공급은 레지스트액(R)이 제 2 액막(M2)과 접촉하기 전까지 정지하면 되고, 공급 정지의 타이밍에 대해서는 임의로 설정할 수 있다. 레지스트액(R)이 확산될 때에 용제 공급 노즐(158)로부터 웨이퍼(W)의 외주부로의 용제(Q)의 공급을 계속하고 있으면, 웨이퍼(W)의 외주 방향을 향해 확산되는 레지스트액(R)과 용제(Q)가 혼합되어 레지스트액(R)이 희석된다. 그렇게 하면, 희석된 레지스트액(R)의 대부분은 웨이퍼(W) 상에 머무르지 않고 웨이퍼(W)의 외주부로부터 털어내져 허사가 된다. 따라서, 레지스트액(R)이 제 2 액막(M2)과 접촉하기 전까지 용제(Q)의 공급을 정지시키는 것이 바람직하다.
웨이퍼(W)를 제 2 회전 속도로 정해진 시간(도 7의 시간(t5 ∼ t6)) 회전시킨 후에는, 레지스트액 공급 노즐(154)로부터의 레지스트액(R)의 공급을 정지시키고, 레지스트액(R)의 공급 정지와 동시에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제 2 회전 속도보다 느리고 제 1 회전 속도보다 빠른 제 3 회전 속도까지 감속시킨다. 제 3 회전수로서는, 대략 100 rpm ∼ 800 rpm으로 하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 예를 들면 100 rpm이다. 또한, 레지스트액(R)의 공급 정지와 동시란, 레지스트액(R)의 공급을 정지시켰을 시(도 7의 시간(t6))에는 웨이퍼(W)의 회전 속도가 이미 감속을 개시하고, 제 3 회전 속도에 도달하는 시점의 전후를 포함한다. 또한, 제 2 회전 속도로부터 제 3 회전 속도로 감속시킬 때의 가속도는 30000 rpm이다.
그 후, 웨이퍼(W)를 제 3 회전 속도로 정해진 시간, 예를 들면 0.2 초 정도 회전시킨 후, 웨이퍼(W)를 제 3 회전 속도보다 빠르고 제 2 회전 속도보다도 느린 제 4 회전 속도까지 웨이퍼(W)를 가속시킨다(도 7의 시간(t7)). 제 4 회전 속도로서는, 대략 1000 rpm ∼ 2000 rpm으로 하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 예를 들면 1700 rpm이다. 그리고, 제 4 회전 속도로 정해진 시간, 예를 들면 약 20 초간 회전시켜 레지스트막을 건조시킨다(도 6의 공정(T4)).
그 후, 도시하지 않은 린스 노즐로부터 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 린스액으로서 용제가 토출되어, 웨이퍼(W)의 이면이 세정된다(도 6의 공정(T5)). 이에 따라, 레지스트 도포 장치(32)에 있어서의 일련의 도포 처리가 종료된다.
웨이퍼(W)에 레지스트막이 형성되면, 이어서 웨이퍼(W)는 제 1 블록(G1)의 상부 반사 방지막 형성 장치(33)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 상부 반사 방지막이 형성된다(도 7의 공정(S3)). 그 후, 웨이퍼(W)는 제 2 블록(G2)의 열 처리 장치(40)로 반송되어, 가열 처리가 행해진다. 그 후, 웨이퍼(W)는 주변 노광 장치(42)로 반송되어, 주변 노광 처리된다(도 7의 공정(S4)).
이어서 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 전달 장치(52)로 반송되고, 셔틀 반송 장치(80)에 의해 제 4 블록(G4)의 전달 장치(62)로 반송된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(13)의 웨이퍼 반송 장치(110)에 의해 노광 장치(12)에 반송되어, 정해진 패턴으로 노광 처리된다(도 7의 공정(S5)).
이어서 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열 처리 장치(40)로 반송되어, 노광 후 베이크 처리된다. 이에 따라, 레지스트막의 노광부에 있어서 발생한 산에 의해 레지스트를 탈보호 반응시킨다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 현상 처리 장치(30)로 반송되어, 현상 처리가 행해진다(도 7의 공정(S6)).
현상 처리의 종료 후, 웨이퍼(W)는 열 처리 장치(40)로 반송되어, 포스트 베이크 처리된다(도 7의 공정(S7)). 이어서, 웨이퍼(W)는 열 처리 장치(40)에 의해 온도 조정된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70), 웨이퍼 반송 장치(23)를 개재하여 정해진 카세트 배치판(21)의 카세트(C)로 반송되어, 일련의 포토리소그래피 공정이 완료된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 용제(Q)에 의해, 웨이퍼(W)의 외주부에, 웨이퍼(W)의 중앙부에 형성된 제 1 액막(M1)보다 막 두께가 두꺼운 환 형상의 제 2 액막(M2)을 형성하므로, 그 후, 웨이퍼(W)의 중심부에 공급한 레지스트액(R)을 웨이퍼(W) 상에 확산시킬 때에, 제 2 액막(M2)이 레지스트액(R)에 대하여 일종의 벽으로서 기능하여 레지스트액(R)의 확산을 억제할 수 있다. 이 때문에, 레지스트액(R)의 점도가 수 cP 정도의 저점도라도 웨이퍼(W)의 외주부로부터 털어내지는 레지스트액(R)이 최소한으로 억제되어, 웨이퍼(W)의 외주부에서 레지스트막의 막 두께의 저하 및 줄무늬 형상의 도포 얼룩의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 면내에 균일하게 레지스트액(R)을 확산시켜, 면내 균일한 레지스트막을 형성할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 제 1 액막(M1)을 형성할 때에 웨이퍼(W)의 회전 속도를 예를 들면 2000 rpm 정도까지 가속시켰지만, 제 1 액막(M1)의 형성 방법은 본 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니고, 웨이퍼(W)의 중앙부에서 원하는 두께의 용제(Q)의 액막을 형성할 수 있으면 그 방법은 임의로 선택할 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼(W)의 중심부에 용제(Q)를 공급한 후, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 웨이퍼(W)의 중심부에 용제(Q)를 공급했을 때의 회전 속도, 본 실시 형태에서는 대략 30 rpm으로 유지하고 웨이퍼(W)를 회전시키는 시간을 조정함으로써, 제 1 액막(M1)의 막 두께를 조정해도 된다. 또한, 전술한 바와 같이, 건조 가스 노즐(161)에 의해 웨이퍼(W)의 중앙부에 건조 가스를 분사하여, 제 1 액막(M1)의 막 두께를 조정해도 된다.
건조 가스에 의해 제 1 액막(M1)의 막 두께를 조정하는 경우, 건조 가스를 공급하는 건조 가스 노즐(161)의 형상은 본 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니고, 용제(Q)에 의해 웨이퍼(W)의 중앙부에 원하는 막 두께로 액막을 형성할 수 있으면, 그 방법은 임의로 선택할 수 있다. 예를 들면, 도 13에 나타낸 바와 같은, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 연장되는 긴 건조 가스 노즐(170)을 레지스트 도포 장치(32) 내에 마련하여, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 당해 건조 가스 노즐(170)로부터 웨이퍼(W)를 향해 건조 가스를 공급함으로써, 제 1 액막(M1)의 특히 중앙부의 막 두께를 조정하도록 해도 된다. 이러한 경우, 건조 가스 노즐(170)의 길이 방향의 길이는, 60 ∼ 200 mm 정도의 길이로 설정해도 된다. 또한, 건조 가스 노즐(170)의 길이 방향의 길이를 절반 정도의 30 ∼ 100 mm 정도로 하여, 도 14에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부를 덮고 또한 웨이퍼(W)의 중심으로부터 편심된 위치에 당해 건조 가스 노즐(170)을 배치하여 웨이퍼(W)의 중앙부에 건조 가스를 공급하도록 해도 된다.
또한, 건조 가스 노즐(161)의 직경을 웨이퍼(W)의 중앙부 상방을 덮도록, 예를 들면 60 ∼ 200 mm 정도로 설정하고, 이 대구경(大口徑)의 건조 가스 노즐(161)에 의해 웨이퍼(W)의 중앙부에 대하여 건조 가스를 공급하도록 해도 된다. 나아가서는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 60 ∼ 200 mm 정도의 직경을 가지고, 하면에 복수의 가스 공급 홀(도시하지 않음)이 형성된 대략 원반 형상의 건조 가스 노즐(171)에 의해, 웨이퍼(W)의 중앙부에 대하여 건조 가스를 공급하는 것도 제안할 수 있다.
또한, 제 1 액막(M1)의 막 두께를 조정하는데 있어서, 웨이퍼(W)에 대하여 분사하는 것은 반드시 건조 가스일 필요는 없고, 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 레지스트 도포 장치(32)의 처리 용기(130) 내로서 스핀 척(140)의 상방에 히터(180)를 마련하여, 컵(142)에 마련된 배기관(144)에 의해 처리 용기(130) 내에 형성되는 하강류를 예를 들면 용제(Q)의 휘발 온도 이상으로 가열하도록 해도 된다. 하강류(下降流)가 가열됨으로써, 당해 하강류에 의해 웨이퍼(W) 상의 용제(Q)가 휘발되어, 제 1 액막(M1)의 막 두께를 조정할 수 있다. 또한, 건조 가스 노즐(161, 170, 171)로부터 공급되는 건조 가스에 대해서도, 용제(Q)의 휘발 온도 이상으로 가열하고 있어도 된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 면저 웨이퍼(W)의 전체 면에 제 1 액막(M1)을 형성하고, 그 후, 웨이퍼(W)의 외주부에 용제(Q)를 공급하여 제 2 액막(M2)을 했지만, 웨이퍼(W)의 외주부에 제 1 액막(M1)보다 막 두께가 두꺼운 제 2 액막(M2)을 형성할 수 있으면, 제 1 액막(M1) 및 제 2 액막(M2)의 형성 순서에 대해서는 임의로 선택할 수 있다. 예를 들면 도 17에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 먼저 웨이퍼(W)의 외주부에 용제(Q)를 공급하여 환 형상의 제 2 액막(M2)을 형성하고, 이어서, 도 18에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부에 용제 공급 노즐(158)로부터 소량의 용제(Q)를 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 중앙부에 제 1 액막(M1)을 형성해도 된다. 또한, 레지스트 도포 장치(32)에 용제 공급 노즐(158)을 복수 마련하여, 도 19에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심부와 외주부에 동시에 용제(Q)를 공급하여, 제 1 액막(M1) 및 제 2 액막(M2)을 형성하도록 해도 된다.
또한, 도 18 및 도 19에서는, 제 1 액막(M1)과 제 2 액막(M2)이 접촉하고 있지 않은 상태를 도시하고 있지만, 본 발명자들에 의하면, 제 1 액막(M1)과 제 2 액막(M2)은 반드시 접촉하고 있을 필요는 없다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외주부에 제 1 액막(M1)보다 막 두께가 두꺼운 제 2 액막(M2)이 형성되어 있으면, 제 1 액막(M1) 상에 공급된 레지스트액(R)이 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 확산될 때에 제 2 액막(M2)이 벽으로서 기능하여, 면내 균일한 레지스트막을 형성할 수 있는 것이 확인되어 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 용제 공급 노즐(158)로부터 액체 형상의 용제(Q)를 공급했지만, 용제(Q)는 반드시 액체로 공급할 필요는 없고, 예를 들면 용제(Q)의 증기 또는 미스트를 공급해도 된다. 예를 들면 도 20에 나타내는 바와 같이, 상술한 대략 원반 형상을 가지는 건조 가스 노즐(171)과 동일한 구성의 용제 공급 노즐(190)을 웨이퍼(W)의 중앙부 상방에 배치하여, 당해 용제 공급 노즐(190)로부터 용제(Q)의 증기 또는 미스트를 공급함으로써 웨이퍼(W)의 중앙부에 제 1 액막(M1)을 형성해도 된다. 용제 공급 노즐(190)은, 도시하지 않은 다른 이동 기구에 의해 이동된다. 또한, 용제(Q)의 증기를 공급하는 경우, 레지스트 도포 장치(32)의 처리 용기(130) 내의 분위기 온도보다 높은 온도로 가열한 증기를 용제 공급 노즐(190)로부터 공급하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에서 용제(Q)의 증기의 온도가 저하되어 응축하여, 웨이퍼(W)의 중앙부에 원하는 막 두께의 제 1 액막(M1)을 형성할 수 있다. 그리고, 제 1 액막(M1)을 형성한 후, 웨이퍼(W)의 외주부에 용제 공급 노즐(158)로부터 용제(Q)를 공급하여, 제 2 액막(M2)을 형성한다. 또한, 용제 공급 노즐(190)에 의해 제 1 액막(M1)을 형성하는 경우에도, 먼저 제 2 액막(M2)을 형성하고, 그 후에 제 1 액막(M1)을 형성하도록 해도 된다.
또한, 제 1 액막(M1)을 형성함에 있어서는, 예를 들면 도 21에 나타내는 바와 같이, 그 하면이 평탄한 대략 원반 형상의 템플레이트(191)를 웨이퍼(W)의 중앙부 상방에 배치하고, 템플레이트(191)의 하면에 제 2 액막(M2)보다 얇은 막 두께로 용제(Q)를 도포한 상태에서, 도 22에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 상면에 접촉시켜도 된다. 웨이퍼(W)에 접촉 후, 템플레이트(191)를 상방으로 끌어 올림으로써, 도 23에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙부에 제 1 액막을 형성할 수 있다. 템플레이트(191)는, 도시하지 않은 템플레이트 이동 기구에 의해 이동 가능하게 구성되어 있다. 템플레이트(191)에 의해 제 1 액막(M1)을 형성한 후에는, 웨이퍼(W)의 외주부에 용제 공급 노즐(158)로부터 용제(Q)를 공급하여, 제 2 액막(M2)을 형성한다.
또한, 도 21, 도 22, 도 23에서는 웨이퍼(W)보다 직경이 작은 템플레이트(191)를 이용한 모습을 도시하고 있지만, 템플레이트(191)의 직경 또는 템플레이트(191)에 도포되는 용제(Q)의 직경은 웨이퍼(W) 상에 형성하는 제 1 액막(M1)의 직경보다 크면 되고, 임의로 설정할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 외주부에 형성된 제 2 액막(M2)의 막 두께를 웨이퍼(W)의 중앙부에 형성된 제 2 액막의 막 두께보다 두껍게 함으로써, 레지스트액(R)의 확산을 억제했지만, 레지스트액(R)의 억제와 같은 관점에서는, 예를 들면 도 24, 도 25에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에 대략 동일한 막 두께를 가지는 복수의 동심원 형상의 다른 액막(M3)을 형성해도 된다. 본 발명자들에 의하면, 예를 들면 다른 액막(M3)이 형성되어 있지 않은 영역, 바꿔 말하면, 용제(Q)에 의해 프리 웨팅 처리되어 있지 않은 영역을, 예를 들면 동심원 형상으로 형성함으로써, 레지스트액(R)의 과잉 확산을 억제하고, 제 1 액막(M1) 및 제 2 액막(M2)을 형성한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이 확인되어 있다.
이와 같은 다른 액막(M3)은, 예를 들면 도 24에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출구(192)를 구비한 건조 가스 노즐(193)을 정해진 막 두께의 액막을 형성한 상태의 웨이퍼(W)의 상방에 배치하고, 예를 들면 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 각 토출구(192)로부터 건조 가스를 공급함으로써 실현할 수 있다. 또한, 건조 가스 노즐(193)에 의해 다른 액막(M3)을 형성함에 있어서는, 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태에서, 예를 들면 건조 가스 노즐(193)을 웨이퍼(W)의 중심부를 지지점으로 회전시켜도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 웨이퍼(W) 상에 원환 형상의 제 2 액막(M2)을 형성하는데 있어서, 웨이퍼(W)를 정해진 회전 속도로 회전시키면서 웨이퍼(W)의 외주부에 용제(Q)를 공급했지만, 용제(Q)의 액막을 환 형상으로 형성하는 방법은 본 실시 형태의 내용에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 26에 나타내는 바와 같이, 회전 구동 기구(210)에 의해 용제 공급 노즐(158)을 웨이퍼(W)의 중심축을 통과하는 연직축을 회전축으로서 회전시킬 수 있는 지지부로서의 지지 암(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, 제 2 액막(M2)의 형상을 양호한 원환 형상으로 유지할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 레지스트액(R)의 확산을 보다 균일한 것으로 할 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼(W)를 정지시킨 상태에서 용제(Q)의 환 형상의 액막을 형성하는 방법은, 특히, 450 mm 웨이퍼와 같이, 웨이퍼(W)의 직경이 커져 웨이퍼(W)의 외주부에서 원주 속도가 빨라지는 경우에 유효하다.
또한, 도 26에서는, 지지 암(211)에 용제 공급 노즐(158)을 2 개 마련한 상태를 도시하고 있지만, 이와 같이 용제 공급 노즐(158)을 복수 마련함으로써, 용제(Q)의 액막을 환 형상으로 형성할 때에, 지지 암(211)의 회전각을 작게 할 수 있어, 웨이퍼 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 즉, 용제 공급 노즐(158)을 대향하여 2 개 마련한 경우에는, 지지 암(211)을 180도시키면 웨이퍼(W)의 전체 둘레에 용제(Q)를 공급할 수 있고, 또한 n 개(n은 3 이상의 정수)의 용제 공급 노즐(158)을 마련한 경우에는, 용제 공급 노즐(158)의 마련 수에 따라, (360 / n)도만큼 지지 암(211)을 회전시키면 충분하다.
또한, 지지 암(211)에 의해 용제 공급 노즐(158)을 회전시키는 경우에 있어서, 웨이퍼(W)를 지지 암(211)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시켜도 된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)에 대한 용제 공급 노즐(158)의 상대적인 회전 속도가 상승하기 때문에, 보다 신속하게 제 2 액막(M2)을 형성할 수 있다.
<실험예>
실험예로서, 레지스트액(R)으로서 점도 1.0 cP의 ArF 레지스트를, 용제(Q)로서 시클로헥사논을 각각 이용하여, 본 실시 형태에 따른 도포 처리 방법에 의해 웨이퍼(W) 상에 레지스트액을 도포하는 시험을 행했다. 이 때, 레지스트액(R)의 공급량을 0.20 mL ∼ 0.30 mL의 사이에서 0.05 mL 단위로 변화시키고, 또한 제 1 액막(M1)을 형성하기 위하여 도 7의 시간(t1 ∼ t2)의 동안에 웨이퍼(W)를 2000 rpm의 회전 속도로 회전시키는 시간을 2 초, 5 초, 8 초로 변화시켜, 제 1 액막(M1)의 막 두께를 변화시켰다.
또한, 비교예로서, 종래와 같이 웨이퍼(W)의 전체 면을 용제(Q)에 의해 균일하게 프리 웨팅하고, 이어서 웨이퍼(W)의 중심부에 레지스트액(R)를 공급한 경우에 대해서도 동일하게 시험을 행했다. 또한, 비교예에 있어서도, 레지스트액(R) 및 용제(Q)는 동일한 것을 사용했다.
시험의 결과, 비교예에 있어서는, 레지스트액(R)의 공급량을 0.20 mL로 한 경우에, 웨이퍼(W) 면내에 있어서의 레지스트막의 막 두께 균일성은 원하는 값이 되었지만, 웨이퍼(W)의 외주부에 레지스트액(R)의 공급량 부족에 기인한다고 생각되는 도포 얼룩이 확인되었다.
그 한편, 본 실시 형태에 따른 도포 처리 방법을 이용하여, 웨이퍼(W)를 2000 rpm의 회전 속도로 회전시키는 시간을 2 초, 5 초로 한 경우, 레지스트액(R)의 공급량을 0.20 mL ∼ 0.30 mL로 한 경우 중 어느 것에 있어서도, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서의 막 두께 균일성을 확보하고, 또한 비교예일 때에 발견되었던 것과 같은 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 도포 얼룩도 확인되지 않았다. 또한, 회전 시간을 5 초로 한 경우, 웨이퍼(W) 면내에 있어서의 막 두께 균일성이 회전 시간을 2 초로 한 경우보다 향상되고 있는 것이 확인되었다. 이것은, 제 1 액막(M1)의 막 두께를 얇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 중앙부에 있어서의 레지스트액(R)의 과잉 확산을 억제하여, 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 레지스트막의 막 두께 저하가 억제되고 있는 것으로 생각된다.
또한, 웨이퍼(W)를 2000 rpm의 회전 속도로 회전시키는 시간을 8 초로 한 경우, 웨이퍼(W) 면내에 있어서의 레지스트막의 막 두께 균일성은 원하는 값이 되었지만, 웨이퍼(W)의 외주부에 레지스트액(R)의 공급량 부족에 기인한다고 생각되는 도포 얼룩이 확인되었다. 이것은, 웨이퍼(W)의 회전 시간이 길어 용제(Q)의 대부분이 웨이퍼(W)의 외주부로부터 털어내어지고, 그 결과, 제 1 액막(M1)이 적절하게 형성되어 있지 않았던 것이라고 생각된다. 즉, 본 실시 형태에 따른 도포 처리 방법으로 되어 있지 않았던 것이라고 생각된다. 따라서 이 결과로부터, 본 실시 형태에 따른 도포 처리 방법에 의해, 웨이퍼(W)에 면내 균일한 도포막을 형성할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 본 발명자들에 의하면, 제 1 액막(M1)은 웨이퍼(W)의 표면이 건조하지 않도록 형성되어 있으면 되고, 제 1 액막(M1)의 막 두께의 하한값으로서는 이미 서술한 바와 같이 0 mm 초과이면 된다. 또한, 제 1 액막(M1)의 막 두께의 상한값으로서는 웨이퍼(W)의 중앙부에 있어서의 레지스트액(R)의 과잉한 확산을 억제하는 관점에서, 전술과 같이 2 mm 미만으로 하는 것이 바람직하다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자이면, 청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 착상할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 다양한 양태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(flat-panel display), 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 : 열 처리 장치
41 : 어드히젼 장치
42 : 주변 노광 장치
140 : 스핀 척
154 : 레지스트액 공급 노즐
158 : 용제 공급 노즐
161 : 건조 가스 노즐
200 : 제어부
Q : 용제
M1 : 제 1 액막
M2 : 제 1 액막
R : 레지스트막
W : 웨이퍼

Claims (14)

  1. 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법으로서,
    상기 기판의 중앙부에 용제에 의해 제 1 액막을, 상기 기판의 외주부에 상기 용제에 의해 상기 제 1 액막보다 막 두께가 두꺼운 환 형상의 제 2 액막을 각각 형성하는 용제 액막 형성 공정과,
    상기 기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과,
    상기 도포액을 공급하면서 상기 기판을 상기 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜, 상기 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 가지는
    도포 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는,
    상기 기판의 중앙부에 상기 용제를 공급한 후에, 상기 기판을 정해진 회전 속도로 회전시켜 상기 용제를 털어냄으로써 상기 제 1 액막을 형성하고,
    이어서, 상기 기판을 회전시킨 상태에서, 상기 기판의 외주부에 위치시킨 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급함으로써 상기 제 2 액막을 형성하는 도포 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 액막의 형성에 있어서, 상기 기판을 상기 정해진 회전 속도로 회전시켜 상기 용제를 털어내면서, 상기 기판의 중앙부에 건조 가스를 분사하는 도포 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 건조 가스는 상기 용제의 휘발 온도 이상으로 가열되어 있는 도포 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는,
    상기 기판의 중앙부에 상기 용제의 증기 및 미스트 중 적어도 중 어느 하나를 공급하여 상기 제 1 액막을 형성하고,
    상기 기판을 회전시킨 상태에서, 상기 기판의 외주부에 위치시킨 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급함으로써 상기 제 2 액막을 형성하는 도포 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는,
    그 표면에 상기 제 2 액막보다 얇은 막 두께로 상기 용제가 도포된 템플레이트를 상기 기판의 중앙부의 표면에 접촉시킴으로써 상기 제 1 액막을 형성하고,
    상기 기판을 회전시킨 상태에서, 상기 기판의 외주부에 위치시킨 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급함으로써 상기 제 2 액막을 형성하는 도포 처리 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 용제 액막 형성 공정에서는, 기판의 중심으로부터 반경 방향으로 30 mm ∼ 100 mm 떨어진 위치에서 상기 용제 공급 노즐로부터 상기 용제를 공급하는 도포 처리 방법.
  8. 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법으로서,
    상기 기판의 중앙부에 용제를 공급한 후에, 상기 기판을 정해진 회전 속도로 회전시켜 상기 용제를 털어냄으로써 상기 용제의 액막을 형성하고,
    이어서, 상기 기판을 회전시킨 상태에서 상기 기판의 중앙부로부터 어긋난 위치에 건조 가스를 분사하여 상기 기판의 중앙부로부터 어긋난 위치의 상기 용제를 제거함으로써, 상기 기판의 중앙부에 용제의 액막을, 상기 기판의 외주부에 환 형상의 다른 액막을 각각 형성하는 용제 액막 형성 공정과,
    기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과,
    상기 도포액을 공급하면서 상기 기판을 상기 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜, 상기 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 가지는
    도포 처리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액막의 막 두께는 0 mm 초과이며 2mm 미만인 도포 처리 방법.
  10. 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 방법을 도포 처리 장치에 의해 실행시키는 바와 같이, 상기 도포 처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체로서,
    상기 도포 처리 방법은,
    상기 기판의 중앙부에 용제에 의해 제 1 액막을, 상기 기판의 외주부에 상기 용제에 의해 상기 제 1 액막보다도 막 두께가 두꺼운 환 형상의 제 2 액막을 각각 형성하는 용제 액막 형성 공정과,
    상기 기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하는 도포액 공급 공정과,
    상기 도포액을 공급하면서 상기 기판을 상기 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜, 상기 도포액을 기판 상에 확산시키는 도포액 확산 공정을 가지는
    컴퓨터 기억 매체.
  11. 기판 상에 도포액을 도포하는 도포 처리 장치로서,
    기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와,
    기판 상에 상기 도포액을 공급하는 도포액 공급 노즐과,
    기판 상에 용제를 공급하는 용제 공급 노즐과,
    상기 도포액 공급 노즐을 이동시키는 제 1 이동 기구와,
    상기 용제 공급 노즐을 이동시키는 제 2 이동 기구와,
    상기 기판의 중앙부에 상기 용제에 의해 제 1 액막을, 상기 기판의 외주부에 상기 용제에 의해 상기 제 1 액막보다 막 두께가 두꺼운 환 형상의 제 2 액막을 각각 형성하고,
    상기 기판을 제 1 회전 속도로 회전시키면서 상기 도포액을 기판의 중심부에 공급하고,
    상기 도포액을 공급하면서 상기 기판을 상기 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 회전시켜 상기 도포액을 기판 상에 확산시키기 위하여, 상기 기판 유지부, 상기 도포액 공급 노즐, 상기 용제 공급 노즐, 상기 제 1 이동 기구 및 상기 제 2 이동 기구를 제어하도록 구성된 제어부를 가지는
    도포 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 상에 건조 가스를 분사하는 건조 가스 노즐과,
    상기 건조 가스 노즐을 이동시키는 제 3 이동 기구를 가지는 도포 처리 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 용제의 증기 또는 미스트를 공급하는 다른 용제 공급 노즐과,
    상기 다른 용제 공급 노즐을 이동시키는 다른 이동 기구를 가지는 도포 처리 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    그 표면에 상기 제 2 액막보다 얇은 막 두께로 상기 용제를 도포하고, 그 상태에서 상기 기판의 중앙부의 표면에 접촉시킴으로써 상기 기판의 중앙부에 상기 제 1 액막을 형성하는 템플레이트와,
    상기 템플레이트를 이동시키는 템플레이트 이동 기구를 가지는 도포 처리 장치.
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