KR20200090100A

KR20200090100A - 도포막 형성 방법 및 도포막 형성 장치

Info

Publication number: KR20200090100A
Application number: KR1020200001221A
Authority: KR
Inventors: 쇼고 이나바
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-07-28
Also published as: CN111463112A; CN111463112B; TW202041114A; JP7202901B2; JP2020116485A; US20200234979A1; US11557495B2

Abstract

기판의 면 내에 있어서 균일성이 양호한 막 두께의 도포막을 빠르게 형성한다. 기판의 표면에 도포막을 형성하는 도포막 형성 방법이며, 상면이 개구된 도포 컵 내에 있어서 상기 기판을 제1 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판의 표면에 상기 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하여 확산시키는 도포 확산 공정과, 상기 도포 확산 공정 후, 상기 제1 회전 속도보다도 낮은 제2 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 각 중심이 동축상에 위치하도록 상기 기판의 상방에 배치한 환형 부재와 기판 표면 사이의 간극으로부터 배기하는 건조 공정을 갖고, 상기 환형 부재는, 그 외주 단부가, 상기 기판의 외주 단부의 위치와 동일 위치이거나 또는 그 이상 외측에 위치하는 크기를 갖고, 상기 건조 공정에 있어서는, 상기 도포 확산 공정에서의 도포 컵 내의 배기보다도 고압으로 배기한다.

Description

도포막 형성 방법 및 도포막 형성 장치{COATING FILM FORMING METHOD AND COATING FILM FORMING APPARATUS}

본 개시는, 도포막 형성 방법 및 도포막 형성 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는 원형의 기판인 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 기재함)에 대하여 레지스트 등의 다양한 도포액이 도포되어 성막 처리가 행해진다. 특허문헌 1에는, 웨이퍼에 도포한 레지스트를 건조시키는 데 있어서, 웨이퍼의 둘레를 따른 환형 부재를 당해 웨이퍼 위에 배치하여, 당해 웨이퍼 위의 기류를 정류시키는 경우가 기재되어 있다.

일본 특허공개 제2017-92392호 공보

본 개시에 따른 기술은, 기판의 면 내에 있어서 균일성이 양호한 막 두께의 도포막을 빠르게 형성한다.

본 개시의 일 형태는, 기판의 표면에 도포막을 형성하는 도포막 형성 방법이며, 상면이 개구된 도포 컵 내에 있어서 상기 기판을 제1 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판의 표면에 상기 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하여 확산시키는 도포 확산 공정과,

상기 도포 확산 공정 후, 상기 제1 회전 속도보다도 낮은 제2 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 각 중심이 동축상에 위치하도록 상기 기판의 상방에 배치한 환형 부재와 기판 표면 사이의 간극으로부터 배기하는 건조 공정을 갖고,

상기 환형 부재는, 그 외주 단부가, 상기 기판의 외주 단부의 위치와 동일 위치이거나 또는 그 이상 외측에 위치하는 크기를 갖고,

상기 건조 공정에 있어서는, 상기 도포 확산 공정에서의 도포 컵 내의 배기보다도 고압으로 배기한다.

본 개시에 따른 기술에 의하면, 기판의 면 내에 있어서 균일성이 양호한 막 두께의 도포막을 빠르게 형성할 수 있다.

도 1은, 일 실시 형태인 레지스트 도포 장치의 측면의 종단측을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 2는, 도 1의 레지스트 도포 장치의 평면도이다.
도 3은, 도 1의 레지스트 도포 장치의 링 플레이트와 컵의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 4는, 도 1의 레지스트 도포 장치에서 처리되는 웨이퍼의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는, 저회전 시에 있어서의 배기량의 대소와 막 두께 분포의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 저회전-통상 배기 시의 웨이퍼 위의 레지스트액이 확산되어 가는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 7은, 저회전-고배기 시의 웨이퍼 위의 레지스트액이 확산되어 가는 모습을 나타내는 설명도이다.

특허문헌 1에 기재된 기술은, 기판의 중심부에 도포액을 공급함과 함께 기판을 제1 회전 속도로 회전시켜 원심력에 의해 도포액을 확산시키고, 이어서 기판을 제1 회전 속도로부터 제2 회전 속도를 향해서 감속하고, 당해 제2 회전 속도로 회전시켜 도포액의 액막 표면을 고르게 하는 공정을 갖고 있다. 그 후 기판을 제2 회전 속도보다도 빠른 제3 회전 속도로 회전시켜 건조시키고 있다. 그리고 상기 제3 회전 속도로 회전시켜 기판의 표면을 건조시키는 공정에서는, 기판의 둘레 방향을 따라 환형으로 형성된 환형 부재를 기판의 주연부 상방을 덮는 위치에 설정하고, 상기 환형 부재에 의해 기판의 주연부 상방의 기류를 정류하도록 하고 있다.

그러나, 예를 들어 3D-NAND 디바이스와 같이 애스펙트비가 큰 패턴에 대해서, 점도가 높은(예를 들어 300cP 정도) 도포액을 도포하는 프로세스에서는, 오목부의 막 두께가 반경 방향으로 커지는 경향이 있어, 더한층의 개선이 기대되고 있었다. 한편 상기 건조 공정에 있어서, 막 두께의 균일성을 향상시키기 위해서 회전 속도를 낮추면, 건조 시간이 길어진다는 문제가 있다.

본 개시에 관한 기술은, 애스펙트비가 큰 패턴에 대해서 점도가 높은 도포액을 도포하는 경우에도, 종래보다도 막 두께의 균일성을 향상시켜, 더욱 건조 시간의 단축을 실현한다.

이하, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 본 명세서에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은, 실시 형태에 도포막 형성 장치로서의 레지스트막 형성 장치(1)의 측면의 단면을 모식적으로 나타내고 있다. 이 레지스트막 형성 장치(1)는, 예를 들어 직경이 300㎜인 원형의 기판인 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 진공 흡착함으로써, 당해 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부인 스핀 척(11)을 구비하고 있다. 이 스핀 척(11)은 회전 기구(12)에 접속되어 있으며, 당해 회전 기구(12)에 의해 연직축 주위로 회전한다. 또한, 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 둘러싸듯이, 웨이퍼(W)로부터의 도포액이나 용제 등의 각종 처리액의 비산을 방지하는 도포 컵으로서의 컵(14)이 마련되어 있다. 이 컵(14)의 저부에는 액체 배출구(15)가 개구되어 있다. 또한, 컵(14)의 저부에는 배기관(16)이 마련되어 있으며, 웨이퍼(W)의 처리 중에 있어서 컵(14) 내가, 배기관(16)에 접속된 배기 장치(17)에 의해 배기된다. 이 컵(14) 내의 배기에 의해, 웨이퍼(W)의 주위로부터 당해 웨이퍼(W)의 표면 배기가 행해진다.

스핀 척(11)의 주위에는, 승강 핀(21)이 배치되어 있다. 이 승강 핀(21)은, 승강 기구(22)에 의해 수직으로 승강하고, 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시킬 수 있다. 이에 의해, 스핀 척(11)과 도시하지 않은 기판 반송 기구 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 수 있다.

상면이 개구된 컵(14)의 상방에는, 팬 필터 유닛(FFU)(19)이 마련되어 있으며, 청정한 에어를 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)에 공급한다. 웨이퍼(W)에 공급된 에어는, 컵(14) 내로부터 상기한 배기관(16)에 의해 배기된다.

스핀 척(11)의 주위에는, 내외에 경사면부(23a, 23b)를 갖는 환형의 가이드 부재(23)가 배치되어 있다. 가이드 부재(23)의 정상부에는, 이면 세정 노즐(24)이 마련되어 있다. 이면 세정 노즐(24)은, 웨이퍼(W)의 이면의 주연부에 레지스트액의 용제를 토출하여, 이면의 세정을 행한다.

컵(14)에 있어서의 상면측은, 외측 하방으로 경사지는 환형의 경사면부(25)가 형성되고, 이 경사면부(25)의 내주연부에는, 상측에 수직으로 형성된 환형의 볼록부(26)가 형성되어 있다.

레지스트막 형성 장치(1)는, 예를 들어 수직 하방으로 레지스트를 토출하는 레지스트액 공급 노즐(31)을 구비하고 있다. 이 레지스트액 공급 노즐(31)은, 레지스트액을 저류하는 레지스트 공급 기구(32)에 접속되어 있다. 레지스트 공급 기구(32)는 펌프나 밸브 등을 구비하고, 레지스트액 공급 노즐(31)에 레지스트액을 공급한다. 이 실시 형태에 있어서는, 레지스트 공급 기구(32)에 저류되는 레지스트액의 점도는, 예를 들어 50cP 내지 900cP이다.

레지스트액 공급 노즐(31)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 암(33)의 선단부에 지지되어 있으며, 암(33)의 기단부측은 이동 기구(34)에 접속되어 있다. 이동 기구(34)는 모터 등의 구동 기구(도시생략)에 의해, 가이드 레일(35)을 따라 도면 속의 왕복 화살표의 방향으로 이동 가능하다. 또한 암(33)에 지지된 레지스트액 공급 노즐(31)은, 수직 방향으로 이동 가능하다. 레지스트액 공급 노즐(31)은, 컵(14)의 외측에 배치된 대기부(36)에 있어서 대기 가능하다.

레지스트막 형성 장치(1)는, 예를 들어 수직 하방으로 용제를 토출하는 용제 공급 노즐(41)을 구비하고 있다. 이 용제 공급 노즐(41)은, 용제를 저류하는 용제 공급 기구(42)에 접속되어 있으며, 당해 용제 공급 기구(42)로부터 용제 공급 노즐(41)에 용제가 공급된다. 용제 공급 노즐(41)은, 웨이퍼(W)의 주연부의 불필요한 레지스트막을 제거하기 위해서 사용된다.

용제 공급 노즐(41)은, 암(43)의 선단부에 지지되어 있으며, 암(43)의 기단부측은 이동 기구(44)에 접속되어 있다. 이동 기구(44)는 모터 등의 구동 기구(도시생략)에 의해, 가이드 레일(45)을 따라 도면 속의 왕복 화살표의 방향으로 이동가능하다. 또한 암(43)에 지지된 용제 공급 노즐(41)은, 수직 방향으로 이동 가능하다. 용제 공급 노즐(41)은, 컵(14)의 외측에 배치된 대기부(46)에 있어서 대기 가능하다.

레지스트막 형성 장치(1)에는, 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)의 상방에 위치하도록 원형의 환형 부재인 링 플레이트(51)가 마련되어 있다. 링 플레이트(51)의 중심부에는, 원형의 개구부(52)가 형성되어 있다. 또한 링 플레이트(51)의 개구부(52)의 내경, 즉 개구부(52)의 직경 D는, 예를 들어 40㎜ 내지 200㎜로 설정되어 있다. 또한 개구부(52)를 형성하는 링 플레이트(51)의 내주의 주연부(51a)는, 상방으로 볼록하게 성형되어 있다.

링 플레이트(51)의 하면은 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)에 대향하여 당해 웨이퍼(W)를 덮는다. 링 플레이트(51)의 중심, 즉 개구부(52)의 중심은, 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)의 중심과 평면으로 보아 일치한다. 그리고 링 플레이트(51)의 크기, 즉 링 플레이트(51)의 직경은, 웨이퍼(W)와 동일하거나, 그 이상의 길이를 갖고 있으며, 예를 들어 300㎜ 내지 310㎜ 정도로 설정되어 있다.

링 플레이트(51)는, 지지 부재(53)를 통해 승강 기구(54)에 접속되어 있으며, 도 1의 일점쇄선으로 나타내는 상승 위치(제1 위치)와, 상승 위치의 하방이며, 도 1에 실선으로 나타내는 하강 위치(제2 위치)의 사이를 승강한다.

링 플레이트(51)가 제2 위치로 하강할 때에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 컵(14) 내측의 볼록부(26)와 링 플레이트(51)의 외주 단부의 사이에 간극 d가 형성된다. 이 간극 d는, 예를 들어 1 내지 10㎜의 사이에 설정된다. 또한 링 플레이트(51)가 제2 위치로 하강할 때에는, 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)와 링 플레이트(51)의 하면의 사이에 간극 h가 형성된다. 이 간극 h는, 예를 들어 1 내지 10㎜의 사이에 설정된다. 간극 h의 크기의 설정은, 승강 기구(54)에 있어서 임의로 설정 가능하다.

레지스트막 형성 장치(1)에는, 컴퓨터인 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어부(100)에는, 예를 들어 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 및 메모리 카드, DVD 등의 기억 매체에 저장된 프로그램이 인스톨된다. 인스톨된 프로그램은, 레지스트막 형성 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신하여 그 동작을 제어하도록 명령(각 스텝)이 들어 있다. 예를 들어, 회전 기구(12)에 의한 웨이퍼(W)의 회전수(회전 속도)의 변경, 레지스트액 공급 노즐(31) 및 용제 공급 노즐(41)의 이동, 레지스트 공급 기구(32)로부터 레지스트액 공급 노즐(31)로의 레지스트액의 공급, 정지가 제어된다. 또한 링 플레이트(51)의 승강, 배기 장치(17)의 배기량의 제어도, 제어부(100)에 의해 이루어진다.

계속해서, 이 레지스트막 형성 장치(1)에 대해 처리되는 웨이퍼(W)에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 웨이퍼(W)의 표면에는 요철 패턴이 형성되어 있다. 도 4의 (a)에 도시한 웨이퍼(W)의 표면에 있어서 파선으로 둘러싼 영역을, 일점쇄선의 화살표 끝부분에 확대해서 나타내고, 이 확대도 속에 있어서 요철 패턴의 일례를 표시하였다. 이 예에서는, 웨이퍼(W)의 표면을 매트릭스 형상으로 구분하도록, 세로 방향, 가로 방향으로 각각 복수의 홈(오목부)(61)이 형성되어 있으며, 홈(61)에 의해 볼록부(62)가 형성된다. 이들 홈(61), 볼록부(62)의 상면에 각각 레지스트막(61a, 62a)이 형성된다.

도 4의 (b)는, 웨이퍼(W)의 측면의 종단면을 나타내고 있다. 홈(61)의 깊이(볼록부(62)의 높이) A는 예를 들어 1㎛ 내지 20㎛이며, 보다 구체적으로는 예를 들어 8㎛이다. 홈(61)의 폭 B는 예를 들어 10㎛ 내지 5000㎛이며, 보다 구체적으로는 예를 들어 200㎛이다. 볼록부(62)에 한 변의 폭 C는 예를 들어 10㎛ 내지 5000㎛이며, 보다 구체적으로는 예를 들어 2800㎛이다. 또한, 요철 패턴은 이 도 4에서 도시한 형상으로 한정되지는 않는다. 또한 요철 패턴이 형성되지 않은 기판을 처리하는 경우에도, 본 개시의 기술을 적용할 수 있다. 본 개시에 따른 기술이 적용되는 당해 요철 패턴에 있어서의 오목부의 애스펙트비는, 예를 들어 0.01 내지 0.1에 있어서, 가장 효과가 발휘된다.

다음으로 상기한 구성을 갖는 레지스트막 형성 장치(1)를 사용한 도포막 형성 처리의 일례인, 레지스트막 형성 방법에 대하여 설명한다. 우선 스핀 척(11) 위에 웨이퍼(W)를 보유 지지하고, 제1 회전 속도인 1000rpm 내지 3000rpm, 예를 들어 2000rpm으로 웨이퍼(W)를 회전시켜, 웨이퍼(W)의 중심부에 레지스트액 공급 노즐(31)로부터 레지스트액을 공급한다. 이러한 경우, 링 플레이트(51)는 상승 위치(제1 위치)에 위치하고 있다. 또한 상기 제1 회전 속도에 의해 웨이퍼(W) 위에 레지스트액을 확산시키고 있는 동안에는, 배기 장치(17)에 의한 컵(14) 내의 배기 압력은, 예를 들어 70Pa로 설정되어 있다.

또한 레지스트액을 공급하는 데 있어서는, 레지스트액의 공급 전에 용제 공급 노즐(41)을 사용하여, 웨이퍼(W)의 표면에 용제를 공급하여 확산시켜 두는, 소위 프리웨트 방식을 채용해도 된다.

다음으로 제1 회전 속도보다도 늦은 제2 회전 속도인 50rpm 내지 200rpm, 예를 들어 100rpm의 저회전으로, 웨이퍼(W) 위의 레지스트액의 건조 공정을 행한다. 이 건조 공정에 있어서는, 링 플레이트(51)는 하강 위치(제2 위치)에 있다. 그리고 배기 장치(17)에 의한 컵(14) 내의 배기압은, 예를 들어 70Pa로 설정되어 고배기에 의한 배기가 행해진다.

이 상태에서 건조 공정을 실시함으로써, 웨이퍼(W)의 전체면에 레지스트액의 막이 형성된다. 그리고 그와 같은 저회전, 또한 고배기에 의해 레지스트액 도포 후의 웨이퍼(W) 건조를 실시함으로써, 종래의 저회전 건조보다도 막 두께가 균일하면서 또한 건조 시간의 단축을 도모할 수 있다.

이것을 상세히 설명하면, 우선 실시 형태에 따른 레지스트막 형성 장치(1)를 사용하여 저회전-고배기에 의한 건조 공정을 행한 경우와, 저회전-통상 배기를 행한 경우의 막 두께의 비교를 도 5의 그래프에 나타내었다. 이 그래프에 나타낸 막 두께 분포는, 고배기에 의한 효과를 조사하기 위해서, 링 플레이트(51)는 사용하지 않은 것이다.

이것에 의하면, 저회전-통상 배기는, 100rpm의 저회전으로 건조 공정을 실시하고 있는 동안에는 배기 장치(17)에 의한 배기 압력은 21Pa 그대로이다. 한편 저회전-고배기는, 100rpm의 저회전으로 건조 공정을 실시할 때, 배기 장치(17)에 의한 배기 압력은 21Pa에서 70Pa로 증가시켰다. 그 결과, 도 5에 도시한 바와 같이, 저회전-통상 배기에서 보여진 웨이퍼(W)의 주연부에서의 막 두께의 상승은 억제되고, 전체적으로 막 두께가 균일하게 되어 있다.

이것은 다음과 같은 메커니즘에 의한 것이라고 추정된다. 즉, 저회전-통상 배기에서는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 건조의 공정에 있어서도 레지스트액 R이 확산되어 간다. 그러나 레지스트액 R의 점도가 높은 경우(예를 들어 50cP 내지 900cP), 회전 속도가 낮은 점과 어울려서, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트액 R의 확산이 약하기 때문에, 레지스트액 R은 웨이퍼(W)의 외주부에 퇴적해 간다. 그리고 외주부가 건조할 때까지 레지스트액 R은 외주부에 계속해서 퇴적해 가서, 그 결과, 건조 종료 시에는 웨이퍼(W)의 외주부의 막 두께가 두꺼워지게 되어, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 외주부의 레지스트막에 튀어오름이 발생하고 있었다.

이에 비하여, 저회전-고배기에서는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 레지스트액 R의 확산 방법은 저회전-통상 배기와 마찬가지이다. 그러나, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 고배기이기 때문에, 웨이퍼(W) 위의 레지스트액의 건조 시간이 짧아져서, 외주부에서의 레지스트액 R의 퇴적량이 억제된다. 그 결과, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외주부에서의 막 두께 상승, 튀어오름이 억제된다.

그리고 실시 형태에 따른 레지스트막 형성 방법에서는, 건조 공정에 있어서 링 플레이트(51)를 더 하강시켜 제2 위치에 위치시키고 있으므로, 웨이퍼(W)의 표면을 링 플레이트(51)의 하면이 덮고 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 위의 레지스트액 R 표면의 공기 유속은 더욱 빨라졌다. 그 결과, 막 두께의 균일성을 높임과 함께 건조 시간의 단축도 도모되었다.

또한, 팬 필터 유닛(FFU)(19)으로부터 공급된 공기가 링 플레이트(51)의 개구부(52), 즉 웨이퍼(W)의 중앙부 상방으로부터 들어가고, 상술한 바와 같이 공기의 유속이 빨라져서, 외주부로 흐르고 있다. 그 점에서, 웨이퍼(W)의 중앙측과 외주측의 사이에 있어서의, 유속의 차에 의한 막 두께 변동 영향이 우려되는 경우에는, 개구부(52)의 중심을, 평면으로 보아 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)의 중심으로부터 어긋나도록 해도 된다.

이와 같이 함으로써, 개구부(52)의 하방에 맞닿는 웨이퍼(W)의 반경 위치는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하여 변화하기 때문에, 공기의 유속 차에 의한 막 두께에 대한 영향은, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 행하는 처리에 의해 균일하게 되어, 저감된다고 생각된다. 이 경우, 중심이 웨이퍼(W)의 중심으로부터 어긋나도록 개구부(52)를 배치하는 대신에, 링 플레이트(51)의 개구 부분의 일부에 절결을 마련하거나, 링 플레이트(51) 대신에, 외주로부터 절결한 부분을 갖는 형상의 플레이트를 채용해도 된다.

발명자가 조사한바, 저회전-통상 배기에서, 링 플레이트(51)를 건조 공정 시에 하강시켜 제2 위치에 배치한 경우와 비교하면, 저회전-고배기의 경우에는 막 두께의 균일성은 약 40％ 향상시킬 수 있었다. 또한 건조 시간에 대해서는, 저회전-통상 배기에서, 링 플레이트(51)를 건조 공정 시에 하강시켜 제2 위치에 배치한 경우와 비교하면, 저회전-고배기에서는, 20％ 단축할 수 있었다.

또한 여기에서 말하는 고배기란, 도포 확산 공정에서의 배기 장치(17)에 의한 통상 배기의 배기 압력보다도 높은 배기 압력으로 배기하는 것을 의미하며, 예를 들어 통상 배기의 배기 압력보다도 2배 이상의 압력으로 배기하는 것을 의미한다.

발명자가 더욱 조사한바, 건조 공정에 있어서, 컵(14) 내측의 볼록부(26)와 링 플레이트(51)의 외주 단부 사이의 간극 d와, 스핀 척(11)에 적재된 웨이퍼(W)와 링 플레이트(51)의 하면 사이의 간극 h에 대해서는, 막 두께의 균일성, 건조 시간에 대하여 영향이 있음을 알 수 있었다.

즉, 간극 d가 좁아지면 막 두께의 균일성이 악화되지만, 건조 시간을 단축 할 수 있다. 단, 간극 d를 좁게 하여 예를 들어 5㎜로 설정하여도, 저배기 그대로이면 막 두께의 균일성이 개선되지 않음을 알 수 있었다. 한편 간극 h에 대해서는, 이 값이 커지면 건조 시간이 길어진다는 사실을 알 수 있었다.

이러한 점에서, 막 두께의 균일성을 향상시키고, 게다가 건조 시간을 단축할 때에는, 배기 시에 간극 d를 흐르는 공기와, 간극 h를 흐르는 공기의 유속을 밸런스시키는 것이 가장 좋은 결과를 얻을 수 있다는 지견을 얻었다. 따라서 간극 d와 간극 h의 크기는, 각각 1 내지 10㎜의 범위에서, 또한 간극 d와 간극 h가 거의 동일한 크기로 설정시키는 것이 좋다.

물론 도포액의 종류, 점도에 따라 가장 적절한 간극 d와 간극 h의 크기가 바뀌므로, 간극 d와 간극 h의 크기를 적절히 조정함으로써, 가장 양호한 막 두께의 균일성과 건조 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한 레시피에 따라서 막 두께의 균일성의 허용 범위가 다양하기 때문에, 당해 허용 범위에서 건조 시간을 단축시키는 데 있어서, 이들 간극 d와 간극 h의 크기를 적절히 조정함으로써, 막 두께의 균일성과 건조 시간의 단축화를 제어하는 것이 가능하다.

또한 통상 배기와 고배기에 대해서는, 상기한 바와 같이 배기 장치(17)에 의한 배기 압력의 조정에 따라서, 레지스트액 공급, 확산 시의 배기압을 통상 배기라 하고, 그보다 높은 배기 압력에 의한 배기를 고배기라 하고 있지만, 다른 파라미터를 사용해도 된다.

즉, 건조 공정에 있어서는, 상방으로부터 팬 필터 유닛(FFU)(19)에 의해 컵(14) 내의 웨이퍼(W)에 대해 공급되는 공기의 유속보다도, 상기 간극 h로부터 배기되는 공기의 유속 쪽이 2배 이상 큰, 보다 바람직하게는 3배 내지 5배의 유속이 되게 배기하도록 해도 된다. 또한 여기에서 말하는 간극 h를 흐르는 공기의 유속은, 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 흐르는 공기의 유속이다.

이상, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이지 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주 요지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.

(1) 기판의 표면에 도포막을 형성하는 도포막 형성 방법이며,

상면이 개구된 도포 컵 내에 있어서 상기 기판을 제1 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판의 표면에 상기 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하여 확산시키는 도포 확산 공정과,

상기 건조 공정에 있어서는, 상기 도포 컵 내의 상기 기판의 상방으로부터 상기 기판에 공급되는 공기의 유속보다도, 상기 간극으로부터 배기되는 공기의 유속 쪽이 2배 이상 큰, 도포막 형성 방법.

여기서 상기 도포 확산 공정에 있어서 도포액을 공급하여 확산시킨다는 것은, 반드시 기판 전체면에 도포액을 확산시킬 필요는 없다.

(2) 기판의 표면에 도포막을 형성하는 도포막 형성 방법이며, 상면이 개구된 도포 컵 내에 있어서 상기 기판을 제1 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판의 표면에 상기 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하여 확산시키는 도포 확산 공정과, 상기 도포 확산 공정 후, 상기 제1 회전 속도보다도 낮은 제2 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 각 중심이 동축상에 위치하도록 상기 기판의 상방에 배치한 환형 부재와 기판 표면 사이의 간극으로부터 배기하는 건조 공정을 갖고,

상기 건조 공정에 있어서는, 상기 도포 확산 공정에서의 도포 컵 내의 배기보다도 고압으로 배기하는, 도포막 형성 방법.

(3) 상기한 (1) 또는 (2)의 도포막 형성 방법에 있어서, 상기 도포 컵에 있어서의 가장 상기 환형 부재에 근접한 부위와 상기 환형 부재의 외주 단부 사이의 세로 방향의 간극은 1 내지 10㎜이며, 상기 환형 부재의 하면과 상기 기판 표면 사이의 간극은 1 내지 10㎜이도록 설정해도 된다.

(4) 상기 (3)의 도포막 형성 방법에 있어서, 상기 도포 컵에 있어서의 가장 상기 환형 부재에 근접한 부위와 상기 환형 부재의 외주 단부 사이의 세로 방향의 간극과, 상기 환형 부재의 하면과 상기 기판 표면 사이의 간극은 동일하도록 해도 된다.

(5) 상기한 (1) 내지 (4) 중 어느 것의 도포막 형성 방법에 있어서, 상기 제1 회전 속도는 1000rpm 내지 3000rpm이며, 상기 제2 회전 속도는 50rpm 내지 500rpm이도록 해도 된다.

(6) 상기한 (1) 내지 (5) 중 어느 것의 도포막 형성 방법에 있어서, 상기 기판은, 표면에 요철 패턴이 형성되어 있으며, 당해 요철 패턴에 있어서의 오목부의 애스펙트비는 0.01 내지 0.1이어도 된다.

(7) 상기한 (1) 내지 (6) 중 어느 것의 도포막 형성 방법에 있어서, 상기 도포액의 점도는, 50cP 내지 900cP이도록 해도 된다.

(8) 기판의 표면에 도포막을 형성하는 도포막 형성 장치이며,

기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,

상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와,

상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 둘러싸는 도포 컵과,

상기 기판의 표면 중심부에 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하는 노즐과, 직경이 상기 기판의 직경 이상의 길이를 갖고, 상기 기판 보유 지지부의 상방에서 상하 이동 가능하도록 배치되는 환형 부재와,

상기 도포 컵 내의 분위기를 배기하는 배기 장치와,

상기 노즐에 의해, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판에 도포액을 공급하여 상기 회전 기구에 의해 도포액을 확산시키는 공정 후, 상기 회전 기구의 속도를 저하시킴과 함께, 상기 배기 장치에 의한 배기 유량을 증가시키도록 상기 회전 기구 및 상기 배기 장치를 제어하도록 구성된 제어 장치를 갖는 도포막 형성 장치.

여기서 도포액을 확산시키는 공정에 있어서는 반드시 도포액을 기판 전체면에 확산시킬 필요는 없다.

Claims

기판의 표면에 도포막을 형성하는 도포막 형성 방법이며,
상면이 개구된 도포 컵 내에 있어서 상기 기판을 제1 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판의 표면에 상기 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하여 확산시키는 도포 확산 공정과,
상기 도포 확산 공정 후, 상기 제1 회전 속도보다도 낮은 제2 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 각 중심이 동축상에 위치하도록 상기 기판의 상방에 배치한 환형 부재와 기판 표면 사이의 간극으로부터 배기하는 건조 공정을 갖고,
상기 환형 부재는, 그 외주 단부가, 상기 기판 외주 단부의 위치와 동일 위치이거나 또는 그 이상 외측에 위치하는 크기를 갖고,
상기 건조 공정에 있어서는, 상기 도포 컵 내의 상기 기판의 상방으로부터 상기 기판에 공급되는 공기의 유속보다도, 상기 간극으로부터 배기되는 공기의 유속을 크게 하는, 도포막 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 건조 공정에 있어서, 상기 도포 컵 내의 상기 기판의 정보로부터 상기 기판에 공급되는 공기의 유속보다도, 상기 간극으로부터 배기되는 공기의 유속을 2배 이상으로 하는, 도포막 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 도포막 형성 방법이며,
상면이 개구된 도포 컵 내에 있어서 상기 기판을 제1 회전 속도로 회전시켜, 상기 기판의 표면에 상기 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하여 확산시키는 도포 확산 공정과,
상기 도포 확산 공정 후, 상기 제1 회전 속도보다도 낮은 제2 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 각 중심이 동축상에 위치하도록 상기 기판의 상방에 배치한 환형 부재와 기판 표면 사이의 간극으로부터 배기하는 건조 공정을 갖고,
상기 환형 부재는, 그 외주 단부가, 상기 기판의 외주 단부의 위치와 동일 위치이거나 또는 그 이상 외측에 위치하는 크기를 갖고,
상기 건조 공정에 있어서는, 상기 도포 확산 공정에서의 도포 컵 내의 배기보다도 고압으로 배기하는, 도포막 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 도포 컵에 있어서의 가장 상기 환형 부재에 근접한 부위와 상기 환형 부재의 외주 단부 사이의 세로 방향의 간극은 1 내지 10㎜이며, 상기 환형 부재의 하면과 상기 기판 표면 사이의 간극은 1 내지 10㎜인, 도포막 형성 방법.
제3항에 있어서,
상기 도포 컵에 있어서의 가장 상기 환형 부재에 근접한 부위와 상기 환형 부재의 외주 단부 사이의 세로 방향의 간극과, 상기 환형 부재의 하면과 상기 기판 표면 사이의 간극은 동일한, 도포막 형성 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 회전 속도는 1000rpm 내지 3000rpm이며, 상기 제2 회전 속도는 50rpm 내지 500rpm인, 도포막 형성 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은, 표면에 요철 패턴이 형성되어 있으며, 당해 요철 패턴에 있어서의 오목부의 애스펙트비는 0.01 내지 0.1인, 도포막 형성 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도포액의 점도는 50cP 내지 900cP인, 도포막 형성 방법.
기판의 표면에 도포막을 형성하는 도포막 형성 장치이며,
기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 둘러싸는 도포 컵과,
상기 기판의 표면 중심부에 도포막을 형성하기 위한 도포액을 공급하는 노즐과,
직경이 상기 기판의 직경 이상의 길이를 갖고, 상기 기판 보유 지지부의 상방에서 상하로 이동하도록 배치되는 환형 부재와,
상기 도포 컵 내의 분위기를 배기하는 배기 장치와,
상기 노즐에 의해 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판에 도포액을 공급하여 상기 회전 기구에 의해 도포액을 확산시키는 공정 후, 상기 회전 기구의 회전 속도를 저하시킴과 함께, 상기 배기 장치에 의한 배기 유량을 증가시키도록 상기 회전 기구 및 상기 배기 장치를 제어하도록 구성된 제어 장치
를 갖는, 도포막 형성 장치.